UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR COORDINACIÓN DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
POR:
Carlos Marino Rizzolo Roustaiyan
4 CAPÍTULO.
MARCO REFERENCIAL
La luz es una forma de energía al igual que las ondas de radio, los rayos X o los gammas.
La luz artificial tiene como objetivo proporcionar una iluminación adecuada en aquellos lugares al aire libre o cubiertos donde se desarrollan actividades de todo tipo.
Por lo tanto, es de gran importancia el buen manejo y el estudio de los conceptos fundamentales de la luminotecnia.
MARCO REFERENCIAL
La luz es una forma de energía al igual que las ondas de radio, los rayos X o los gammas.
La luz artificial tiene como objetivo proporcionar una iluminación adecuada en aquellos lugares al aire libre o cubiertos donde se desarrollan actividades de todo tipo.
Por lo tanto, es de gran importancia el buen manejo y el estudio de los conceptos fundamentales de la luminotecnia.
4.1 Conceptos básicos.[1], [2], [4], [6], [7]
La luz.
Es la energía radiante que produce una sensación visual. Según su capacidad y ciertas propiedades.
La luz visible está ubicada en el espectro luminoso entre las radiaciones ultravioleta e infrarroja, comprendida entre los límites de longitud de onda entre 380nm y 760nm.
La primera corresponde al color violeta y la segunda al color rojo.
La luz.
Es la energía radiante que produce una sensación visual. Según su capacidad y ciertas propiedades.
La luz visible está ubicada en el espectro luminoso entre las radiaciones ultravioleta e infrarroja, comprendida entre los límites de longitud de onda entre 380nm y 760nm.
La primera corresponde al color violeta y la segunda al color rojo.
Flujo Luminoso.
Se define como la cantidad de energía luminosa emitida por una fuente de luz por unidad de tiempo, en todas las direcciones.
Se representa por la letra griega Φ y su unidad es el lumen (lm).
Su expresión viene dada por:
donde:
φL = Flujo luminoso (lm).
φL = Flujo luminoso (lm).
dQL/dt = Cantidad de energía luminosa radiada por unidad de tiempo.
Rendimiento luminoso (Eficacia luminosa).
Indica el flujo luminoso que emite una fuente de luz por cada unidad de potencia eléctrica consumida para su obtención.
Se representa por la letra griega ε y su unidad es el lúmen/vatio (lm/W).
La expresión de la eficacia luminosa viene dada por:
Rendimiento luminoso (Eficacia luminosa).
Indica el flujo luminoso que emite una fuente de luz por cada unidad de potencia eléctrica consumida para su obtención.
Se representa por la letra griega ε y su unidad es el lúmen/vatio (lm/W).
La expresión de la eficacia luminosa viene dada por:
donde: ε = Eficacia luminosa.
P = Potencia activa (W)
Intensidad luminosa.
Se define como la relación entre el flujo luminoso emitido por una fuente de luz en una dirección por unidad de ángulo sólido en esa misma dirección, medido en estereorradianes (sr).
Siendo éste el ángulo formado entre el centro de una esfera de radio unitario y una porción de superficie de una unidad cuadrada de dicha esfera.
P = Potencia activa (W)
Intensidad luminosa.
Se define como la relación entre el flujo luminoso emitido por una fuente de luz en una dirección por unidad de ángulo sólido en esa misma dirección, medido en estereorradianes (sr).
Siendo éste el ángulo formado entre el centro de una esfera de radio unitario y una porción de superficie de una unidad cuadrada de dicha esfera.
donde:
I = Intensidad luminosa (cd).
φL = Flujo luminoso (lm).
ω = Ángulo sólido (sr).
r = Radio de proyección (m)
Nivel de Iluminación (Iluminancia).
Los niveles de iluminación se definen como la relación entre el flujo luminoso y el área de superficie a la cual incide dicho flujo.
Se simboliza con la letra E y su unidad es el lux.
Por lo tanto, su expresión queda así:
donde:
E = Iluminancia (lux).
φL = Flujo luminoso (lm).
S = Superficie ( m2).
Iluminancia promedio (Emed).
Es una medida importante que hay que considerar en el momento de realizar cualquier proyecto de iluminación.
Se define como la relación entre la sumatoria de las iluminancias calculadas en cada punto considerado entre el número de dichos puntos.
Por lo tanto:
Es una medida importante que hay que considerar en el momento de realizar cualquier proyecto de iluminación.
Se define como la relación entre la sumatoria de las iluminancias calculadas en cada punto considerado entre el número de dichos puntos.
Por lo tanto:
donde:
Emed = Iluminación media.
Epi = Iluminancia en el punto i-ésimo.
np = Número de puntos considerados.
Luminancia.
La luminancia se define como la relación entre la intensidad luminosa y la superficie proyectada verticalmente a la dirección de irradiación. .
Dicha superficie es igual al producto de la superficie real iluminada por el coseno del ángulo (β) que forma la dirección de la intensidad luminosa y su normal (ver Figura 3).
Su unidad es la candela por metro cuadrado (cd/m2), y su expresión correspondiente es:
La luminancia se define como la relación entre la intensidad luminosa y la superficie proyectada verticalmente a la dirección de irradiación. .
Dicha superficie es igual al producto de la superficie real iluminada por el coseno del ángulo (β) que forma la dirección de la intensidad luminosa y su normal (ver Figura 3).
Su unidad es la candela por metro cuadrado (cd/m2), y su expresión correspondiente es:
donde:
L = Luminancia (cd/m2)
I = Intensidad luminosa (cd)
S = Superficie (m2)
Uniformidad.
La iluminancia proporcionada en una superficie determinada nunca será totalmente uniforme.
Esto se debe a que siempre habrá diferencias de valores de iluminancia dentro del escenario visual iluminado.
Para definir la uniformidad de los niveles de iluminación en un área, es necesario definir los factores que determinan las variaciones de iluminancia.
Factor de uniformidad general de iluminancia.
Es la relación entre la iluminación mínima y la iluminación media sobre una superficie de una instalación de alumbrado.
Se simboliza por Um y su unidad está dada en por ciento (%) o por una relación. Su expresión es:
Es la relación entre la iluminación mínima y la iluminación máxima sobre una superficie de una instalación de alumbrado.
Se simboliza por Ue y su unidad está dada en por ciento (%) o por una relación. La expresión que la define es:
Coeficiente de Variación (CV).
Es un parámetro estadístico que indica, en términos porcentuales, la relación entre la desviación de todos los valores de iluminancia y la iluminación media.
El valor del CV es igual a cero cuando no existen diferencias entre los valores, resultando entonces una distribución totalmente homogénea. La expresión que la define es:
σ = Desviación estándar de los valores de iluminación (lux).
CV = Coeficiente de variación.
Deslumbramiento.
El deslumbramiento es la sensación visual producida cuando existe exceso de luminancia (brillo) en el campo de visión, lo cual altera la sensibilidad del ojo, causando molestias y reduciendo lavisibilidad.
Los efectos de deslumbramiento se pueden dividir en dos grupos:
- deslumbramiento perturbador
- y deslumbramiento molesto (G).
- El primero es aquel que reduce la capacidad de visualizar objetos, pero no necesariamente causa molestias.
- El segundo es aquel que sí causa molestias en la visualización, pero no necesariamente dificulta la observación de los objetos.
- - Colocar lo más alto posible las fuentes de luz de gran luminancia.
- - Las luminarias en espacios interiores deben situarse de manera que el ángulo formado entre la dirección del eje visual y la dirección del foco luminoso sea superior a 45 grados.
- Utilizando proyectores en espacios exteriores, éste ángulo no debe ser menor a 20 grados.
- Apantallar las luminarias.
- Reducir la dispersión del flujo luminoso.
- Reducir las superficies de luminarias visibles.
La temperatura de color de una fuente lumínica es medida por su apariencia cromática y está basada en el principio según el cual, todos los objetos cuando aumentan su temperatura, emiten luz.
El color de esa luz cambia dependiendo del incremento de la temperatura, expresada en grados Kelvin (°K).
A continuación se muestra como los colores de luz son clasificados:
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Índice del Rendimiento del Color (IRC).
Es el índice que indica el nivel o el grado de precisión en que un objeto iluminado pueda reproducir su propio color real bajo la influencia de una fuente de luz.
Cuando la luz incide sobre un cuerpo y éste genera un color prácticamente igual o idéntico al propio, entonces su IRC tendrá un valor cercano o igual a 100.
Para la clasificación de distintas fuentes de luz, se ha instituido a la lámpara incandescente como patrón, ya que dicha fuente representa un IRC de 100 (muy bueno).
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4.2 Leyes y principios fundamentales en luminotecnia.
Ley Fundamental. Partiendo de los conceptos de intensidad luminosa e iluminancia, se llega a la siguiente expresión mediante la sustitución de la ecuación (3) en la ecuación (5):
Pero al sustituir el radio entre la fuente de luz y la superficie considerada por una distancia d, el elemento de superficie esférica definido por el ángulo sólido queda de la siguiente manera:
Por lo tanto, al sustituir la ecuación (12) en la ecuación (11), se obtiene lo siguiente:
E = Iluminancia (lux).
I = Intensidad luminosa (cd). d = Distancia de la fuente a la superficie (m).
La ecuación (13) expresa la Ley Fundamental de la Iluminación, y dice así:
“La iluminación de una superficie situada perpendicularmente a la dirección de la radiación luminosa, es directamente proporcional a la intensidad luminosa en dicha dirección, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que separa la fuente de dicha superficie.”[1].
“La iluminación de una superficie situada perpendicularmente a la dirección de la radiación luminosa, es directamente proporcional a la intensidad luminosa en dicha dirección, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que separa la fuente de dicha superficie.”[1].
Para el caso en que el plano a iluminar no sea perpendicular a la dirección de los rayos incidentes
a dicho plano, es necesario multiplicar a la ecuación (13) por el coseno del ángulo de incidencia
(ver Figura 4).
Por lo tanto se obtiene la siguiente expresión:
donde: α = Ángulo de incidencia.
h = Altura de la fuente de luz (m).
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| Figura 4: Iluminancia en un punto desde dos fuentes de luz con diferente ángulo de incidencia.[2] |
Para determinar la iluminancia en un punto con la contribución de más de una fuente de luz, se usa la siguiente expresión:
donde:
nf = Número de fuentes de luz.
αi = Ángulo de incidencia de la fuente i-ésima.
αi = Ángulo de incidencia de la fuente i-ésima.
Iluminación en un punto.
En la Figura 5, la fuente “F” ilumina tres planos distintos situados en posición normal, horizontal y vertical.
Por lo tanto, cada plano tendrá una iluminación diferente llamada: iluminación normal (EN), iluminación horizontal (EH) e iluminación vertical (EV).
En la Figura 5, la fuente “F” ilumina tres planos distintos situados en posición normal, horizontal y vertical.
Por lo tanto, cada plano tendrá una iluminación diferente llamada: iluminación normal (EN), iluminación horizontal (EH) e iluminación vertical (EV).
Iluminación normal.
Si partimos de la ecuación (14) de la Ley Fundamental y teniendo en cuenta que el ángulo que forma la dirección de los rayos luminosos (Iα) y la perpendicular a la superficie normal (F-M) es igual a cero grados (0°), entonces:
Si partimos de la ecuación (14) de la Ley Fundamental y teniendo en cuenta que el ángulo que forma la dirección de los rayos luminosos (Iα) y la perpendicular a la superficie normal (F-M) es igual a cero grados (0°), entonces:
donde: Iα = Intensidad Luminosa bajo el ángulo α (cd).
La iluminancia normal de un punto se considera cuando éste se encuentre en línea recta con la fuente de luz (F) sobre el plano horizontal (M1). Entonces la ecuación (16) se convierte en:
Iluminación horizontal.
Según la Ley Fundamental para el punto M en el plano horizontal se tiene que:
Iluminación vertical.
Para este caso, según la Ley Fundamental para la iluminación en el punto M del plano vertical, se tiene que:
donde:
Si se dividen miembro a miembro las ecuaciones (20) entre (18), resulta que:
El procedimiento de la iluminación en un punto de cualquier plano a considerar, es la base para entender y determinar los valores necesarios para el proceso de cálculo y diseño de un proyecto de iluminación.
Hoy en día existen muchas formas y variedades de generar luz para las distintas aplicaciones necesarias en la industria.
Artificialmente existen varias formas de producir radiación luminosa y están divididas por los procesos de incandescencia y la luminiscencia.
Esta última, a su vez se divide principalmente en descarga en gases, fotoluminiscencia y electroluminiscencia.
En la industria, los procesos de incandescencia y por descarga en gases son los más comunes y los más usados.
Como se dijo anteriormente, existen dos clasificaciones que describen el tipo de lámpara. En la siguiente figura se puede observar dicha clasificación:
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Lámparas incandescentes.
El principal funcionamiento y característica de cualquier lámpara de incandescencia es un resorte de alambre fino, llamado “filamento”.
Cuando la corriente eléctrica pasa a través de él, este filamento se torna de color blanco y emite luz visible.
Entre más roscas y cuanto más juntas estén estas, más calor se concentra y más luz emite el filamento. Pero gran parte de la energía eléctrica se pierde y por ello su eficacia luminosa es pequeña.
Dentro de las ventajas están: costo inicial más bajo (instalación), puede ser controlada para dar cualquier nivel de luz y no utiliza accesorios para su encendido.
Lámparas incandescentes halógenas.
Funcionan bajo el mismo principio de la lámpara incandescente, pero en este caso la cápsula (ampolla) posee un componente halógeno agregado al gas (yodo o bromo), que trabaja como elemento regenerativo.
Este bombillo alcanza altas temperaturas y puede venir con casquillo de rosca (con o sin reflector) o casquillo “bi-pin” (lineal o con reflector).
Entre sus ventajas con respecto a las lámparas incandescentes están: mayor durabilidad, mayor eficiencia luminosa y tamaños más compactos.
Lámparas fluorescentes.
Las lámparas fluorescentes son consideradas como lámparas de descarga.
La corriente pasa a través de un vapor de mercurio a baja presión, de esta manera estas lámparas son también llamadas “lámparas de descarga de mercurio a baja presión”.
En el momento en que la lámpara se enciende, los electrones “bombardean” los átomos de mercurio provocando que el gas emita los rayos ultravioleta (UV).
Cuando estos rayos golpean una capa de fósforo se produce una luz visible. Para el encendido de estas lámparas, es necesario el uso de equipos auxiliares como es el balasto.
Entre sus características, se destacan: una vida útil elevada, tienen poca pérdida de energía en forma de calor y bajo consumo de energía.
Lámparas fluorescentes compactas (CFL).
Estas lámparas reúnen las cualidades de los tubos fluorescentes en las dimensiones de una lámpara incandescente.
Poseen además buenas características de reproducción de color y un rango considerable de vida útil. Consumen un 80 por ciento menos de energía que una lámpara incandescente para alcanzar el mismo nivel de iluminación.
Su potencia es limitada, debido al pequeño volumen del tubo de descarga. Pueden venir con o sin balasto incorporado, según el tipo de rosca.
Lámparas de vapor de mercurio a alta presión.
Estas son consideradas lámparas de descarga de alta intensidad (HID). La descarga se produce en un tubo de descarga que contiene una pequeña cantidad de mercurio y un relleno de gas inerte (argón) para ayudar el encendido.
La superficie interior del bulbo exterior se encuentra cubierta con un polvo fluorescente que
convierte la radiación ultravioleta en radiación visible. La luz de estas lámparas tiene un color blanco azulado.
Su promedio de vida útil alcanza las 24000 horas, lo cual llega ser el doble que las lámparas antes mencionadas. Sin embargo, tienen un rendimiento luminoso menor que las lámparas fluorescentes.
No obstante, para su funcionamiento es imprescindible el uso de un balasto y un condensador para mejorar su factor de potencia.
Lámparas de haluros metálicos (Metal Halide).
Son lámparas que contienen un tubo de descarga relleno de mercurio a alta presión y compuesto por una mezcla de haluros metálicos tales como el ioduro de escandio, ioduro de sodio y otros.
Éstos permiten obtener rendimientos luminosos más elevados y mejores propiedades de reproducción cromática que las mismas lámparas de mercurio.
Entre sus características tenemos: alta eficiencia (seis veces más que las lámparas incandescentes y dos veces más que las de vapor de mercurio), excepcional rendimiento de color y buen mantenimiento de lúmenes.
Pero el rango de vida útil de esta lámpara es más corto que las de vapor de mercurio y también requieren equipos auxiliares tales como balastos, arrancadores y condensadores.
Lámparas de vapor de sodio de baja presión.
Existe una gran similitud entre el trabajo de una lámpara de sodio de baja presión y una lámpara de mercurio e incluso una fluorescente.
La radiación visible de la lámpara de sodio es casi monocromática y se produce por la descarga a través del sodio a baja presión.
Posee una mala reproducción cromática (la luz es de color amarillo), por lo que será la menos valorada de todos los tipos de lámpara. Sin embargo, es la lámpara de mayor eficiencia luminosa y larga vida.
Son comúnmente usadas en aquellos lugares donde el factor de color no tiene mucha importancia, como son las calles, autopistas, túneles, playas, etc.
Lámparas de vapor de sodio de alta presión.
La diferencia de presiones del sodio en el tubo de descarga es la principal diferencia con la lámpara antes mencionada.
No solo hay exceso de sodio en el tubo de descarga, sino también mercurio y xenón.
Esto hace que tanto la temperatura de color como la reproducción del mismo mejoren significativamente con la de baja presión.
Además, facilita el encendido, y se caracterizan por mantener una eficacia elevada y una larga vida útil. Son ampliamente usados en alumbrado de exteriores por su capacidad de acentuar los elementos iluminados.
Lámparas de luz mixta.
Es una combinación entre una lámpara de mercurio y una incandescente, ya que posee un filamento para estabilizar la corriente. Por lo tanto no requiere el uso de un balasto.
Dicho filamento está conectado en serie con el tubo de descarga, y la luz producida es una combinación entre la descarga del mercurio y la del filamento.
También posee una buena reproducción cromática.
A continuación, se presentan las características más importantes de las lámparas (Tabla III):
Tabla III: Características más importantes de las lámparas. [8]
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4.4 Luminarias
Según la Comisión Internacional de Iluminación (CIE), la definición de luminarias son Aparatos que distribuyen, filtran o transforman la luz emitida por una o varias lámparas y que contienen todos los accesorios necesarios para fijarlas, protegerlas y conectarlas al circuito de alimentación”.
Resumiendo los objetivos antes mencionados, una luminaria debe proveer los siguientes requisitos básicos para su funcionalidad:
• Protección de las fuentes de luz.
• Distribuir adecuadamente la luz en el espacio.
• Aprovechar la mayor cantidad de flujo luminoso emitido por las fuentes de luz.
• Satisfacer las necesidades estéticas según el ambiente donde estén destinadas.
• Evitar las molestias provocadas por el brillo excesivo (deslumbramiento).
4.4.1 Las luminarias según distintos criterios de selección.
La selección de la luminaria ideal para cada tipo de proyecto es uno de los procedimientos más importantes dentro de la luminotecnia, y además debe realizarse en forma conjunta con la elección de la lámpara.
En la actualidad existen diversos tipos de tamaño, aplicación y forma de luminarias, y diferentes criterios de clasificación que un proyectista tenga en consideración para la elección de estas.
Las luminarias tienen ciertas características esenciales las cuales pueden clasificarse según su: cualidad, grado de protección, aplicación y factor de eficiencia.
4.4.1.1 Clasificación de las luminarias según su cualidad.
Una luminaria debe poseer una serie de características que satisfagan las necesidades requeridas
para una determinada instalación de alumbrado.
Por lo tanto, deben poseer las siguientes cualidades para que cumplan eficientemente su función: sistemas ópticos, mecánica y eléctrica, y estética.
4.4.1.1.1 Sistemas ópticos utilizados.
• Para la adecuada distribución luminosa, las luminarias actúan con uno o más de los siguientes elementos de control óptico: reflectores, refractores, difusores, dispositivos de apantallamiento y filtros.
• Elementos reflectores. Son aquellos en donde la luz incidente de la luminaria se refleja total o parcialmente, en forma especular o difusa. Se emplean cuando se requiere una forma precisa de la distribución de luz.
El reflector puede ser: parabólico, esférico, elíptico o difuso.
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Elementos refractores.
Los elementos refractores utilizados en luminarias permiten un buen control direccional de la luz, ya que modifica la velocidad de propagación y la dirección de ella.
Comúnmente, estos elementos son empleados en alumbrado de interiores.
Estos elementos no proporcionan un control de haz nítido pero son muy valiosos cuando lo que se pretende es dirigir la luz en todas las direcciones y hacia zonas amplias del ambiente.
Dispositivos de apantallamiento.
Consiste en acomodar el reflector de manera que provea el ángulo necesario para controlar o dirigir la luz y evitar el deslumbramiento directo.
Dicho ángulo se expresa como el grado de apantallamiento.
Estos filtros tienen como función principal conseguir un efecto estético deseado por medio de colores y están hechos generalmente de plástico o vidrio coloreados con tinte transparente.
4.4.1.1.2 Mecánica y eléctrica.
La diversidad de aplicaciones y diseños de luminarias dan como resultado una amplia variedad de las mismas.
Las luminarias deben estar diseñadas para que su cuerpo provea un apropiado grado de protección contra el ingreso de cuerpos sólidos o polvo, contra el eventual ingreso de agua y que permita a la lámpara funcionar en condiciones apropiadas de temperatura.
Por otra parte, están los accesorios del sistema eléctrico de la luminaria, que deben facilitar la fijación y el pasaje de los conductores de forma sencilla.
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4.4.1.1.3 Estética.
Además de sus características funcionales, hay una gran importancia en la apariencia estética de las luminarias, no solo cuando están encendidas en la noche, sino también apagadas bajo la luz del día.
Es por eso que el diseño de las luminarias y sus accesorios externos (brazos, postes, etc.), garanticen una coherencia visual en conjunto con el paisaje que se encuentren dichos elementos.
4.4.1.2 Clasificación de las luminarias según grado de protección.
En el año 1989, La Comisión Internacional de Electrotecnia (IEC) publicó el sistema de
clasificación IP (del inglés, International Protection), el cual clasifica a las luminarias de acuerdo
al grado de protección que poseen contra el ingreso de polvo, humedad y cuerpos extraños.
El método consiste en identificar de equipo con dos dígitos, el primero indica el grado de protección contra la entrada de elementos sólidos extraños o polvo (de 0 al 6) y el segundo, el grado de protección que impide la entrada de agua (de 0 a 8).
Tabla IV: Clasificación IEC 529 de luminarias de acuerdo a su grado de protección contra polvo. [2]
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Tabla V: Clasificación IEC 529 de luminarias de acuerdo a su grado de protección contra el agua. [2]
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4.4.1.3 Clasificación de las luminarias según su aplicación.
Cuando se trata de clasificar las luminarias según su aplicación, se emplean dos tipos o divisiones principales que son la iluminación de interiores y de exteriores:
Iluminación de interiores.
• Luminarias para iluminación industrial.
• Luminarias para iluminación comercial y/o oficinas.
• Luminarias para iluminación residencial.
Iluminación de exteriores.
• Luminarias para alumbrado público.
• Luminarias para alumbrado público.
• Luminarias para fachadas y/o monumentos.
• Luminarias para zonas deportivas.
• Luminarias para áreas extensas.
4.4.1.3.1 Luminarias para instalaciones de iluminación interior.
La meta principal en la iluminación de espacios interiores consiste en proveer un nivel de
La meta principal en la iluminación de espacios interiores consiste en proveer un nivel de
iluminación adecuado a las características de la o las tareas y actividades que se van a realizar en
dicho espacio. Estas luminarias se pueden clasificar de distintas maneras, a continuación se
presentan las principales:
Clasificación de distribución luminosa según la CIE.
Las luminarias para la iluminación de interiores según la CIE, se encuentran clasificadas de acuerdo con el porcentaje de flujo luminoso total distribuido por debajo y por encima del plano horizontal que atraviesa la fuente de luz (ver
Figura 9 y Tabla VI).
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Clasificación según su fotometría.
Una luminaria se puede clasificar por su distribución de flujo luminoso radiado en las diferentes direcciones del espacio.
Existen varias formas de representar gráficamente dicha distribución, pero la más común son los diagramas polares.
Estas curvas generalmente están dadas en el sistema de coordenadas C-γ, utilizando generalmente los tres planos principales de C (0°, 45° y 90°).
Las unidades correspondientes para estas curvas del diagrama polar están en candelas (cd) por 1000 lúmenes (lm) de flujo emitido (cd/1000lm).
Clasificación según su simetría.
Los cuerpos fotométricos se reconocen también por las distintas simetrías de sus curvas de distribución luminosa correspondiente. Estas son:
a) Luminarias de distribución simétrica: Son aquellas en las que el flujo se reparte de forma uniforme respecto al eje de simetría. La distribución de las intensidades luminosas se puede expresar por una sola curva fotométrica.
b) Luminarias de distribución asimétrica: El flujo luminoso se distribuye de forma no simétrico respecto al eje de simetría. Las intensidades luminosas se representan con una curva para diversos planos característicos.
4.4.1.3.2 Luminarias para instalaciones de iluminación por proyección (exterior).
Estas luminarias son usadas principalmente en cualquier tipo de instalaciones deportivas, tanto techadas o al aire libre, también para áreas extensas de trabajo, fachadas, medios de publicidad, y muchos más.
La función principal de un proyector es concentrar la luz en un ángulo sólido determinado por medio de distintos sistemas ópticos, con la finalidad de conseguir la mayor intensidad luminosa deseada.
Por lo general, las fuentes de luz que son utilizadas comúnmente con estas luminarias son las de mercurio de alta presión, halógenas, haluros metálicos y las de sodio.
Desde el punto de vista de la distribución lumínica, estas luminarias se dividen en tres grupos básicos, que son: proyectores con simetría, de rotación simétrica y de rotación asimétrica.
Los proyectores pueden clasificarse también de otra manera, indicando el grado de apertura del haz de luz del proyector, si es: estrecho, medio o ancho.
La apertura del haz de luz de un proyector es el ángulo que se forma cuando alcanza un determinado porcentaje de la intensidad luminosa emitida por la fuente de luz, generalmente hasta el 10% de su máximo valor.
En el Anexo 7 se muestra una tabla y figura de como la “Illuminating Engineering Society of North America (IESNA)” clasifica los proyectores según la apertura del haz y según las distancias de proyección.
Un proyector clasificado como rotacionalmente simétrico es aquel con distribución de intensidad luminosa constante del plano que se considere. Para este tipo de proyector se establece un valor de apertura del haz a ambos lados del eje.
En el caso de un proyector con distribución asimétrica, se establecen dos valores de apertura que indican la dispersión del haz en dos planos perpendiculares de simetría, vertical y horizontal respectivamente.
Unejemplo de distribución asimétrica podría ser 6˚/24˚. Hay casos en donde puede presentarse una asimetría en el plano vertical del proyector con relación al eje del haz.
Se dan dos cifras para la apertura del haz en dicho plano y otra para el plano horizontal.
Por ejemplo: 5˚ - 8˚/24˚, esto es 5˚ por encima del haz y 8˚ por debajo, y en el plano horizontal, 12˚ a la
derecha y 12˚ a la izquierda.
Existe también, con respecto a las clasificaciones antes mencionadas, dos tipos de proyectores para las consideraciones de diseño, que son: proyectores circulares y rectangulares.
Los proyectores circulares pueden ser cónicos o cónicos ligeramente asimétricos, por lo que se obtiene una proyección elíptica sobre la superficie iluminada. Además, éstos suelen ser más eficientes que los rectangulares por la forma en que se refleja la luz.
Los proyectores rectangulares emplean una distribución simétrica en los planos horizontales y verticales de forma rectangular. Aunque en el plano vertical también puede ser asimétrica, obteniendo una proyección de forma trapezoidal (ver Figuras 12 y 13).
Las unidades correspondientes para estas curvas del diagrama polar están en candelas (cd) por 1000 lúmenes (lm) de flujo emitido (cd/1000lm).
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Los cuerpos fotométricos se reconocen también por las distintas simetrías de sus curvas de distribución luminosa correspondiente. Estas son:
a) Luminarias de distribución simétrica: Son aquellas en las que el flujo se reparte de forma uniforme respecto al eje de simetría. La distribución de las intensidades luminosas se puede expresar por una sola curva fotométrica.
b) Luminarias de distribución asimétrica: El flujo luminoso se distribuye de forma no simétrico respecto al eje de simetría. Las intensidades luminosas se representan con una curva para diversos planos característicos.
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4.4.1.3.2 Luminarias para instalaciones de iluminación por proyección (exterior).
Estas luminarias son usadas principalmente en cualquier tipo de instalaciones deportivas, tanto techadas o al aire libre, también para áreas extensas de trabajo, fachadas, medios de publicidad, y muchos más.
La función principal de un proyector es concentrar la luz en un ángulo sólido determinado por medio de distintos sistemas ópticos, con la finalidad de conseguir la mayor intensidad luminosa deseada.
Por lo general, las fuentes de luz que son utilizadas comúnmente con estas luminarias son las de mercurio de alta presión, halógenas, haluros metálicos y las de sodio.
Desde el punto de vista de la distribución lumínica, estas luminarias se dividen en tres grupos básicos, que son: proyectores con simetría, de rotación simétrica y de rotación asimétrica.
Los proyectores pueden clasificarse también de otra manera, indicando el grado de apertura del haz de luz del proyector, si es: estrecho, medio o ancho.
La apertura del haz de luz de un proyector es el ángulo que se forma cuando alcanza un determinado porcentaje de la intensidad luminosa emitida por la fuente de luz, generalmente hasta el 10% de su máximo valor.
En el Anexo 7 se muestra una tabla y figura de como la “Illuminating Engineering Society of North America (IESNA)” clasifica los proyectores según la apertura del haz y según las distancias de proyección.
Un proyector clasificado como rotacionalmente simétrico es aquel con distribución de intensidad luminosa constante del plano que se considere. Para este tipo de proyector se establece un valor de apertura del haz a ambos lados del eje.
En el caso de un proyector con distribución asimétrica, se establecen dos valores de apertura que indican la dispersión del haz en dos planos perpendiculares de simetría, vertical y horizontal respectivamente.
Unejemplo de distribución asimétrica podría ser 6˚/24˚. Hay casos en donde puede presentarse una asimetría en el plano vertical del proyector con relación al eje del haz.
Se dan dos cifras para la apertura del haz en dicho plano y otra para el plano horizontal.
Por ejemplo: 5˚ - 8˚/24˚, esto es 5˚ por encima del haz y 8˚ por debajo, y en el plano horizontal, 12˚ a la
derecha y 12˚ a la izquierda.
Existe también, con respecto a las clasificaciones antes mencionadas, dos tipos de proyectores para las consideraciones de diseño, que son: proyectores circulares y rectangulares.
Los proyectores circulares pueden ser cónicos o cónicos ligeramente asimétricos, por lo que se obtiene una proyección elíptica sobre la superficie iluminada. Además, éstos suelen ser más eficientes que los rectangulares por la forma en que se refleja la luz.
Los proyectores rectangulares emplean una distribución simétrica en los planos horizontales y verticales de forma rectangular. Aunque en el plano vertical también puede ser asimétrica, obteniendo una proyección de forma trapezoidal (ver Figuras 12 y 13).
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Los fabricantes deben proveer la información fotométrica para cada una de estas luminarias.
Se representan por medio del diagrama isocandela (ver Figura 14), con las coordenadas B-β, siendo B el ángulo del plano y β el ángulo con respecto al haz en dicho plano.
También se puede representar tanto en el eje horizontal como en el vertical del diagrama, las distancias al eje del haz en grados (α y β).
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4.4.1.4 Clasificación de las luminarias según los factores de eficiencia.
4.4.1.4 Clasificación de las luminarias según los factores de eficiencia.
En la selección de las luminarias se deberá tener en cuenta los distintos criterios de clasificación mencionados anteriormente, aunque simultáneamente se deben considerar otros requisitos básicos asociados a la eficiencia de la luminaria, como son: el rendimiento luminoso, el factor de utilización y el factor de mantenimiento.
Posición de funcionamiento de la lámpara.
- Temperatura del ambiente.
- Voltaje suministrado.
- El tipo de equipo auxiliar utilizado (si es relevante).
Una manera en la que se puede obtener dicho factor, en caso de no obtener ninguna información del valor preciso, es dividir los lúmenes medios (al 50% de la vida de la lámpara) entre los lúmenes iniciales, y así se podrá obtener un valor ligeramente sobrevaluado.
• Depreciación de la luminaria (FDS). Está relacionada con la suciedad acumulada en las superficies internas y externas de la luminaria a lo largo del tiempo.
La depreciación de la emisión de luz de las luminarias puede ser reducida si ésta es seleccionada y apropiada para el lugar determinado. Las luminarias abiertas acumulan más suciedad en menor tiempo y si el local es de ambiente contaminante, es preferible usar luminarias cerradas (ver Tabla VII).
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Este factor no solo dependerá del mantenimiento del local, sino también por el tamaño del mismo y de la
distribución de luz de las luminarias.
Por lo tanto, luego de haber calculado todas las depreciaciones antes descritas, se puede obtener el factor de mantenimiento por medio del producto de dichos factores, quedando siempre menor que uno (1).
Su expresión queda así:
En caso de no obtener información de cualquier factor parcial, se pueden establecer valores predeterminados en función del ambiente de trabajo.
La siguiente tabla muestra algunos factores de mantenimiento usados para el tipo de aplicación.
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5 CAPÍTULO.
PROCEDIMIENTOS Y METODOLOGÍAS PARA EL DISEÑO DE ILUMINACIÓN.
Establecer un procedimiento sistemático para diseñar un sistema de iluminación es bastante complejo, ya que cualquier proyecto puede tener diferentes puntos de factores y criterios a considerar.
Por lo tanto, es recomendable definir y esquematizar un proyecto de iluminación bajo cuatro procedimientos principales bien diferenciados, estos son los que se indican en la siguiente figura:
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Como indica la Figura 15, el proceso principal está comprendido por dichos procedimientos, y se encuentra ordenado según como debería ser la metodología para cualquier proyecto de iluminación.
A su vez, cada procedimiento es un proceso distinto conformado por otros procesos más.
Cada uno de ellos considera los aspectos generales de diseño, de tal manera que las particularidades del proyecto dependen del procedimiento que escoja el personal encargado.
Es importante notar que para las distintas aplicaciones en los proyectos de iluminación, ya sea de interiores o exteriores, habrá dos métodos que contengan aspectos y criterios distintos para la realización y el
cumplimiento del proceso.
Estos métodos se llamarán: método práctico y método teórico. El método práctico consiste en realizar cada procedimiento de forma empírica y predeterminada. El método teórico consiste en realizar cada procedimiento en forma detallada y deducida.
A continuación se presentan en forma general los aspectos y procedimientos de cada uno de los procesos (ver Figura 16).
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Este procedimiento es el primero en considerar cuando se quiere realizar nuevos diseños.
Consiste principalmente en reunir los datos necesarios que permitan determinar cuáles son las demandas visuales y estéticas de iluminación, y establecer los objetivos del trabajo.
1. Es importante definir primero el objetivo del proyecto, especificando qué es lo que se va a iluminar. Luego se determina el tipo de iluminación que se va a emplear, ya sea iluminación de interiores o exteriores. Después se determina la aplicación deseada para descartar y darle más prioridad a las características fundamentales.
2. Las demandas visuales son aquellas que se determinan a partir de una evaluación de las necesidades de ambientación. Por lo general se refiere a la apariencia de color del ambiente.
3. La demanda estética se refiere a la posibilidad de poder destacar el objetivo a iluminar (apariencia de objetos).
Por lo general, la mayoría de los datos necesarios para establecer un análisis del proyecto se obtienen de la documentación técnica que suministra el cliente. Pero también depende del responsable del trabajo o el diseñador de realizar una inspección visual de la obra, ya que permitirá completar y verificar los detalles y datos técnicos.
5.2 Planificación Básica.
A partir del análisis descrito en el proceso anterior, es posible establecer un perfil detallado de las
características principales que debe tener la instalación.
Lo que se busca aquí es definir las ideas básicas y los datos esenciales del diseño sin llegar a establecer todavía un aspecto específico.
Por lo tanto, sólo se considera los siguientes puntos de diseño: los parámetros básicos de la instalación(datos de entrada), la elección “preliminar” del sistema de alumbrado y las características de las fuentes luminosas requeridas.
5.2.1 Planificación básica empleada en iluminación de interiores.
A continuación se describe cada uno de dichos puntos considerados.
5.2.1.1 Datos de entrada.
Dichos datos son:
- dimensiones del local,
- altura del plano de trabajo,
- reflectancias y los niveles de
- iluminación.
A continuación se describe brevemente cada uno, indicando el orden del procedimiento:
1- Dimensiones del local:
Se debe disponer de los planos del (de los) ambiente (s) a iluminar para obtener toda la información de las medidas del área, que son la longitud (l), el ancho (a) y la altura total (H) de dicho ambiente.
2- Altura del plano de trabajo:
El plano de trabajo es la superficie real o imaginaria situada a una cierta distancia del piso, la cual en ella estará situado el objetivo a iluminar o se realizará la actividad principal del local.
Por lo general para los efectos de diseño, mientras no se indique lo contrario, se establecerá un plano de trabajo “tipo” a una altura de 0,75 metros del piso.
3- Reflectancias:
La reflexión de una superficie es el porcentaje de la cantidad de luz que se refleja de la superficie.
Las superficies con colores claros, tendrán reflexiones mayores que las superficies con acabados oscuros.
Por lo tanto, se debe determinar las reflexiones del piso, pared y techo según sus colores o acabados (ver Anexo 4).
4- Nivel de iluminación:
Un adecuado nivel de iluminación dependerá de la actividad y la demanda visual.
Los niveles de iluminación pueden seleccionarse por medio de tablas recomendadas realizadas por varias sociedades y estudios de luminotecnia (ver Anexo 1).
Son aquellos que definen los valores principales para los distintos tipos de cálculo a realizar en el proceso de diseño detallado.
Para el caso de iluminación de interiores, habrá algunas diferencias con respecto a los puntos de diseño en comparación con el diseño de exteriores.
5.2.1.2 Elección del sistema de alumbrado.
La principal función de definir un sistema de alumbrado consiste en determinar cómo y en qué forma el diseñador va a tomar en cuenta la distribución y emplazamiento de las luminarias y la luz.
En este proceso no hay un procedimiento en específico, ya que depende totalmente del criterio o la arquitectura del área a iluminar.
A continuación se describen los principales sistemas de alumbrado utilizados en interiores:
• Alumbrado general.
Se caracteriza por proveer una iluminación uniforme en todo el espacio ya que las luminarias se distribuyen en forma regular y equidistante.
Se puede dar el caso en que el área se divida en secciones, por lo que es necesario emplear un alumbrado general en cada una de ellas (ver Figura 17).
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| Figura 17: Ejemplos de alumbrado general: a) sin restricción de espacio, b) con restricción de espacio. [14] |
Alumbrado localizado.
En este caso, el arreglo de las luminarias se diseñan para proveer altos valores de iluminación solamente en las áreas de trabajo y en donde se desea destacar los objetos.
Esto hace que deje el resto de la instalación con niveles menores (ver Figura 18).
Alumbrado general y localizado.
Se caracteriza por proporcionar una intensidad relativamente alta en puntos específicos de trabajo, mediante el uso de equipos que empleen un alumbrado localizado combinado con un alumbrado general (ver Figura19).
A continuación se presenta una tabla que resume las características más importantes a tener en cuenta y así podrá ayudar al diseñador planificar el sistema de alumbrado más adecuado.
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En pocas palabras, sólo se decide el tipo de fuente luminosa
(incandescencia o luminiscencia) y el tipo de lámpara (incandescente, halógena, sodio de baja o alta presión, fluorescente, etc.) que se va a emplear, tomando en cuenta las características funcionales: rendimiento luminoso (lm/W), temperatura de color (˚K), índice del rendimiento del color (IRC) y el tiempo de encendido.
de las fuentes con respecto al diseño deseado:
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1.Por lo tanto, el procedimiento recomendado para una selección preliminar de la lámpara más adecuada según el criterio del proyecto es el siguiente:
Por lo tanto, se elegirán aquellas lámparas que cumplan con los valores del índice de rendimiento de color (IRC), la temperatura de color (Tc) recomendada y la aplicación requerida (ver Anexo)
Por lo general se recomienda no utilizar lámparas con un índice de rendimiento de color menor a 80% en espacios interiores donde trabajen personas durante un largo tiempo.
2.De aquellas lámparas que cumplieron con las características mencionadas, se procede a seleccionar aquellas que presenten el mayor rendimiento luminoso (lm/W), ya que cuando más grande sea ésta, menor será el consumo energético para conseguir la misma iluminación.
Se recomienda que sólo se elijan máximo tres lámparas (por practicidad), de las tantas seleccionadas en el procedimiento anterior y así poder comparar entre ellas otros parámetros y criterios que serán aplicados en otros procesos.
Las especificaciones técnicas (potencia, forma, tamaño, modelo, vida útil, etc.) se considerarán
luego, ya que la selección definitiva de la lámpara se realiza en dos procesos distintos junto con
la selección de la luminaria.
5.2.2 Planificación básica empleada en iluminación deportiva (exteriores).
El objetivo principal de iluminar áreas deportivas es ofrecer un ambiente adecuado para la práctica y`disfrute de cada uno de los jugadores y el público.
Ya que existen distintas actividades deportivas practicadas al aire libre, las exigencias lumínicas y requisitos básicos variarán según el tipo y actividad de deporte (amateur, profesional, universitario, etc.), el tipo de instalación y el tipo de clase (recreo, entrenamiento o competición).
5.2.2.1 Datos de entrada en iluminación de exteriores para espacios deportivos.
A partir del proceso de análisis del proyecto, es necesario establecer los parámetros y dimensiones del área a iluminar, los niveles de iluminación requeridos según el tipo de deporte y la altura en el cual dichos niveles de iluminación serán calculados (altura del plano).
A diferencia de una instalación de iluminación de interiores, las reflectancias de las superficies no
tienen importancia. En tal caso, sólo servirían para actividades deportivas practicadas en interiores.
A continuación se describe cada uno indicando el orden del procedimiento:
1- Dimensiones de las áreas: Dependiendo del tipo de deporte, podría existir tres tipos de áreas esenciales las cuales describen dos áreas distintas de juego y un área que establece la frontera o el “fuera”.
Las primeras dos indican que el área total del juego puede dividirse en dos, ya que presenta un Área
Principal de Juego (PPA, del inglés Primary Playing Area) y un Área Secundaria de Juego (SPA, del inglés Secondary Playing Area). Béisbol (“infield” y “outfield”) y Tenis son dos deportes típicos que tienen esta característica.
Pero todo deporte tiene un Área de Frontera (BA, del inglés Boundary Area), lo cual indica hasta donde el deporte “sigue en juego” o indica el área total del campo deportivo.
Por lo tanto, se debe disponer de planos o plantillas del área a iluminar, para determinar las longitudes (m) y anchos (m) necesarios para obtener las distintas áreas (m2).
2- Altura del plano de trabajo: Esta altura puede variar según el tipo de deporte y las exigencias que llevan cada uno de ellos. Por lo general, estas alturas ya están determinadas y tabuladas.
Para efectos de diseño, se puede establecer un plano de trabajo “tipo” a una altura de 1 metro del piso.
3- Nivel de iluminación: La “Illuminating Engineering Society of North America (IESNA)” efectúa una clasificación para determinar los criterios de iluminación en el ámbito deportivo (ver Anexo 3).
Los niveles de iluminación se clasifican según la CLASE y la actividad del deporte. A medida en que el juego tienda a ser más profesional y es visto por más espectadores, los niveles de iluminación son mayores y más exigentes.
5.2.2.2 Elección del sistema de alumbrado en iluminación deportiva (exterior).
La elección del sistema de alumbrado para espacios deportivos determinará la distribución y el emplazamiento de los postes para iluminar dicha área.
En la práctica, la ubicación de los postes y el tipo de sistema se determina a partir de la arquitectura y la disposición del lugar.
Existen varios sistemas de alumbrado para los distintos deportes, siendo la mayoría practicados en campos rectangulares.
Un buen ejemplo de sistemas de alumbrado para campos rectangulares son aquellas condiciones que son necesarias para el Fútbol o juegos similares.
A continuación se describe los tres distintos sistemas más utilizados hoy en día.
• Sistema de alumbrado lateral:
Se puede disponer de 1, 2, 3 y 4 postes por banda, dependiendo de las dimensiones del área o la clase y actividad del deporte.
Los pequeños campos de entrenamiento pueden iluminarse algunas veces desde un solo lado.
A medida que el nivel de iluminación sea mayor o la clase del deporte sea más exigente, se recomienda colocar más postes ya que los números de proyectores serán mayores.
• Sistema de alumbrado por esquinas:
Se disponen de 4 postes, uno en cada esquina. Generalmente se utiliza este sistema cuando la arquitectura del lugar impide colocar un sistema lateral o para impedir el obstáculo de las tribunas por los postes laterales.
• Sistema de alumbrado mixto:
Habrá ocasiones donde los lugares resultan ser difíciles de iluminar suficientemente desde las 4 esquinas. Es por eso que se puede emplear, si la arquitectura lo permite, un sistema mixto entre el sistema lateral y por esquinas.
5.2.2.3 Elección de las fuentes luminosas para áreas deportivas.
El proceso de selección de las fuentes luminosas en áreas deportivas es igual al proceso descrito anteriormente para un proyecto de iluminación de interiores.
De acuerdo a las características dadas y demandas necesarias en el proceso de análisis de proyecto, se determina la fuente luminosa y el tipo de lámpara a emplear.
Por lo general, en proyectos de iluminación deportiva, las lámparas de descarga de alta densidad son las más recomendables para esta aplicación.
Entre ellas, las de haluros metálicos (Metal Halide) son las más usadas cuando se requiere un nivel de iluminación por encima de los 300 lux.
De lo contrario, se recomienda instalar lámparas halógenas y las de vapor de mercurio para las tribunas o gradas.
En cuanto a las percepciones del color y los objetos, la apariencia del color de la luz emitida (temperatura de color) debe estar por encima de los 4000 °K y el rendimiento de color de la luz (IRC) debe superar un índice de 65.
A continuación se presenta una tabla que indica los valores mínimos recomendables de IRC para cada actividad:
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5.3 Diseño Detallado.
En esta etapa, en función del perfil definido en la fase de planificación básica, se comienza a resolver los aspectos específicos del proyecto, estos comprenden: la selección preliminar de la luminaria, el tipo y altura de montaje, la preselección del equipo (lámpara-luminaria), el número preliminar de luminarias a emplear y las ubicaciones de los puntos de medición.
5.3.1 Selección preliminar de la luminaria.
El mercado ofrece una amplia variedad de luminarias que permiten satisfacer, prácticamente, cualquier tipo de demanda.
Sin embargo, se debe tener en cuenta a primera instancia, que las luminarias deben ser seleccionadas preliminarmente de acuerdo a la aplicación, los aspectos fotométricos, el tipo de lámpara y las condiciones del ambiente de trabajo. Esto significa que una
vez definido las principales características, el universo de luminarias disponibles se reduce.
Por lo tanto, éstas se seleccionan según las distintas clasificaciones en el orden indicado:
2. Seleccionar las luminarias según el tipo de aplicación: Alumbrado público, industrial, deportivo, áreas decorativas, áreas extensas, etc.
3. Seleccionar las luminarias según el tipo de lámpara: Seleccionar aquellas luminarias compatibles con la preselección de las lámparas en el proceso anterior.
4. Seleccionar las luminarias según su distribución luminosa:
Seleccionar aquellas luminarias según la distribución espacial de luz, recomendadas por la CIE (ver Figura 9 y Tabla VI) y el sistema de alumbrado elegido.
6. Seleccionar las luminarias según su tolerancia térmica:
Determinar la máxima temperatura de operación según las condiciones del ambiente.
7. Seleccionar las luminarias según sus dimensiones físicas: Deben concordar con las dimensiones del área y otras luminarias.
5.3.2 Establecer el tipo y altura de montaje de las luminarias. Por lo general, las alturas de montaje de las luminarias quedan definidas por las características de la arquitectura o incluso por el cliente.
Muchas veces se puede jugar con las alturas, pero hay casos donde existen restricciones, por ejemplo: estructuras, puentes, grúas, etc.
A continuación se presenta los métodos de cálculo para ambas aplicaciones.
5.3.2.1 Tipo y altura de montaje para iluminación de interiores.
A partir de la selección de la luminaria según la distribución del flujo luminoso, las alturas de
suspensión se determinan usando las siguientes recomendaciones (con la ayuda de la Figura 20):  |
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Locales con iluminación indirecta:
Una vez hallado la altura de suspensión se determina la altura de montaje (hcl).
Las alturas de montaje también pueden ser determinados a partir de diagramas los cuales consideran las alturas apropiadas para evitar los efectos de deslumbramiento (ver Anexo 21).
5.3.2.2 Tipo y altura de montaje para iluminación deportiva.
Para determinar la posición y la altura de los postes o luminarias, hay que considerar a primera instancia el efecto del deslumbramiento.
Para controlarlo, se puede considerar que la altura mínima aceptable de los postes está determinada cuando la dirección de los ojos de dicho jugador en el centro del área de juego (principal o secundaria) forme un ángulo de 20° con la horizontal y 75° cuando éste se encuentra en el borde del campo (ver Figura 21).
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De la figura, la variable “H mínima” indica la altura mínima del poste, “A” el ancho del área de juego y “sb mínima” (del inglés, Setback) indica la distancia mínima entre el poste y el borde del campo.
A partir del sistema de ecuaciones, podemos hallar las variables de interés:
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Las alturas y Setbacks de los postes pueden también ser hallados por medio de tablas que especifican los valores precalculados para los distintos tipos de deporte y también diferentes configuraciones de diseño de campos deportivos.
5.3.3 Selección preliminar del equipo (lámpara-luminaria):
Por lo tanto, los equipos se seleccionan según las clasificaciones mencionadas a continuación:
1. Selección del equipo según la altura de montaje.
Existen luminarias especiales para bajas alturas (0 a 8 m) y para alturas altas (mayores de 6 m).
2. Selección del equipo según la potencia (W) más adecuada.
En caso en que haya lámparas del mismo modelo pero con distinto vatiaje, se debe seleccionar aquella que posea una mejor vida útil (horas) y un mejor rendimiento luminoso (lm/W).
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Se establecen los siguientes criterios de selección para ambos tipos de iluminación:
- Para interiores:
Se eligen de acuerdo a la representación gráfica más adecuada para iluminar el objetivo.
Generalmente por medio de los diagramas polares y sus simetrías.
- Para exteriores:
Se eligen de acuerdo a la clasificación según la apertura del haz (NEMA) del proyector dependiendo de la distancia de proyección (dp).
La distancia de proyección se determina a partir del criterio de evitar el efecto de deslumbramiento.
Los proyectores deben tener una inclinación menor a un ángulo de 70° con su vertical.
Por lo tanto, a primera instancia se puede asumir una inclinación de 65° (ver Figura 23).
La selecciónpreliminar del equipo consiste en tomar una decisión en función de la preselección de las lámparas y las luminarias realizada en procesos anteriores.
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De la Figura 23, podemos hallar la distancia de proyección (dp) de la siguiente manera:
Una vez hallado la distancia de proyección, se determina el NEMA del proyector por medio de la figura en el Anexo 7.
5.3.4 Métodos de cálculo.
En todo proyecto de iluminación, los cálculos se realizan por medio de dos métodos principales llamados el método de lúmenes y el punto por punto.
En el método punto por punto, los cálculos son más exactos, pero también es más laborioso, ya que en cada punto de medición se debe considerar la contribución de cada luminaria de forma individual.
Por estas razones, la aplicación manual de este método es prácticamente posible sólo si el número de puntos y luminarias no es grande.
De lo contrario, se debe recurrir a programas especializados por computadora, ya que éstos utilizan este método para los cálculos de de iluminación.
El método de lúmenes sirve para determinar la iluminancia media sobre una superficie (plano de trabajo) y está basado principalmente en la Ley Fundamental.
A partir de la definición de Iluminancia y en la Ley Fundamental, se determina la expresión básica para este método:
donde: E = Nivel de iluminación (lux).
φT = Total de lúmenes incidentes sobre una superficie (lm).
a = Ancho del área (m)
l = Longitud del área (m)
Este valor tendrá modificaciones en lo que se refiere al flujo luminoso total (φT), ya que éste será afectado por los factores relacionados con la eficiencia de la luminaria, como son el factor de utilización (fu) y el factor de mantenimiento (fm).
Por lo tanto, la expresión básica en función de dichos factores queda de la siguiente manera:
5.3.4.1 Método de lúmenes para proyectos de iluminación de interiores.
Este método es utilizado para estimar el número de unidades de alumbrado para producir una iluminación promedio considerada en un local. Por
Por lo tanto, para utilizar este método en la resolución del diseño de alumbrado de interiores, se debe tener en cuenta el siguiente procedimiento:
1er Paso:
Determinar el Factor de utilización (fu).
Normalmente es proporcionado por los fabricantes y depende de dos variables:
- las reflectancias de las superficies
- y las dimensiones de dicho espacio.
A continuación se muestra, con la ayuda de la Figura 20, como se calcula cada uno de los índices para cada una de las distintas cavidades:
Una vez conocido las reflectancias de las superficies del área y conociendo la relación de cavidad del local (RCR) previamente calculada, podemos encontrar el factor de utilización en las tablas de las luminarias suministradas por el fabricante (ver Anexo 14).
Además, los valores de las tablas son lineales, por lo tanto se pueden hacer interpolaciones para obtener valores exactos para diferentes combinaciones de reflectancias e índices de cavidad.
2do Paso:
Determinar el Factor de mantenimiento (fm).
Este factor es igual al producto de los tres factores parciales de pérdida de luz que han sido nombrados y descritos en el capítulo anterior. Dichos factores parciales se determinan de la siguiente manera:
• La depreciación del flujo de la lámpara (FDF). Se puede determinar de dos maneras distintas
dependiendo de la información disponible:
- Por medio del producto de los cuatro factores principales que afectan el flujo de la lámpara, los cuales
son:
- posicionamiento de la lámpara,
- temperatura del ambiente,
- Voltaje suministrado
- y el tipo de equipo auxiliar.
Se toma en cuenta una estimación de la variación porcentual con respecto a su valor nominal de dicho factor.
- Dividiendo los lúmenes medios entre los lúmenes iniciales de la lámpara.
Éstos son datos esenciales suministrados por el fabricante.
• La depreciación de la luminaria (FDS). Está relacionada con el tipo de luminaria en
función de su hermeticidad y la suciedad que se acumula en ella. Se puede estimar empleando el uso de tablas (ver Tabla VII). Por efectos de cálculo, se recomienda tomar en cuenta los peores casos posibles.
• La depreciación por suciedad sobre las superficies del local (FDR). Está relacionada con la
reducción del flujo luminoso reflejado en el plano de trabajo debido a la acumulación de sucio en las superficies del local.
Este factor se determina de la siguiente manera:
o Se determina si el ambiente es muy limpio, limpio, medio, sucio o muy sucio, y también el tiempo que ocurre entre cada limpieza del local (en meses).
o Con los datos anteriores, se determina la depreciación por suciedad esperada (en por ciento) utilizando la gráfica del Anexo 5.
o Ya conocida la depreciación esperada, el tipo de distribución lumínica (directa, semi-directa, etc.) y la relación de cavidad del local (RCR), el factor parcial FDR se determina por medio de la tabla en el Anexo 5.
Una vez obtenido cada uno de los factores, se procede a calcular el factor de mantenimiento:
Factor de mantenimiento:
3er Paso:
Determinar el número de luminarias (N).
Una vez calculado y determinado los datos de entrada, los factores y los parámetros de los equipos(lámpara-luminaria) seleccionados en los procedimientos anteriores, se determinan el número aproximado de luminarias necesarias para emitir la iluminación deseada.
Tomando en consideración que el flujo luminoso total proviene de una o varias luminarias y que cada una de ellas posee una o más lámparas, entonces se deduce que:
φT = Total de lúmenes incidentes sobre una superficie (lm).
N = Número de luminarias
φL = Lúmenes por lámpara (lm)
n = Número de lámparas por luminaria
Por lo tanto, a partir de la ecuación (30), el número de luminarias de una instalación de interiores se calcula mediante la siguiente expresión:
Número de luminarias: 
donde,
Emed = Nivel de iluminación medio (lux)
a = Ancho del local (m)
l = Longitud del local (m)
n = Número de lámparas por luminaria
φL = Lúmenes por lámpara (lm)
fu = Factor de utilización
fm = Factor de mantenimiento.
5.3.4.2 Método de lúmenes para iluminación de exteriores empleando proyectores (Método del Lúmen del Haz).
Se llama el método del lúmen del haz, y tiene como objetivo determinar el número de proyectores necesarios para emplear un nivel de iluminación adecuado en una zona dada.
Por lo tanto, para determinar el número de proyectores en una instalación se debe seguir los siguientes pasos:
1er Paso: Determinar el coeficiente de utilización del haz (CBU).
Este factor depende de distintas variables que han sido determinadas en procesos anteriores, tales como: el sistema de alumbrado seleccionado, las características fotométricas del proyector pre-seleccionado, las propiedades lumínicas de la lámpara, las dimensiones de las distintas áreas de interés, las alturas de los postes y los Setbacks.
A continuación se presenta el procedimiento y el orden para determinar dicho factor:
1- Dependiendo del sistema de alumbrado y el área de interés (PPA o SPA), se debe colocar un poste a una distancia del borde de dicha área (sb) con su respectiva altura (H).
La siguiente figura muestra un ejemplo de lo antes descrito, siendo ABCD los puntos referenciales del área a iluminar, FO la altura del poste y OL el Setback.
a = Ancho del local (m)
l = Longitud del local (m)
n = Número de lámparas por luminaria
φL = Lúmenes por lámpara (lm)
fu = Factor de utilización
fm = Factor de mantenimiento.
5.3.4.2 Método de lúmenes para iluminación de exteriores empleando proyectores (Método del Lúmen del Haz).
Se llama el método del lúmen del haz, y tiene como objetivo determinar el número de proyectores necesarios para emplear un nivel de iluminación adecuado en una zona dada.
Por lo tanto, para determinar el número de proyectores en una instalación se debe seguir los siguientes pasos:
1er Paso: Determinar el coeficiente de utilización del haz (CBU).
Este factor depende de distintas variables que han sido determinadas en procesos anteriores, tales como: el sistema de alumbrado seleccionado, las características fotométricas del proyector pre-seleccionado, las propiedades lumínicas de la lámpara, las dimensiones de las distintas áreas de interés, las alturas de los postes y los Setbacks.
A continuación se presenta el procedimiento y el orden para determinar dicho factor:
1- Dependiendo del sistema de alumbrado y el área de interés (PPA o SPA), se debe colocar un poste a una distancia del borde de dicha área (sb) con su respectiva altura (H).
La siguiente figura muestra un ejemplo de lo antes descrito, siendo ABCD los puntos referenciales del área a iluminar, FO la altura del poste y OL el Setback.
En este caso se utiliza un método muy semejante al método de los lúmenes usado para el cálculo de la iluminación de interiores.
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2- Inicialmente, para simplificar los cálculos, se puede asumir que la luminaria colocada en el poste sólo “derramará” luz por su eje vertical y no por su horizontal (en el área).
Por lo tanto, se debe hallar el ángulo respectivo que determina los “lúmenes útiles” derramados en el área.
En este caso, según la Figura 24 estaríamos hallando el ángulo “α3”, donde:
entonces,
3- Una vez calculado “α3”, podemos asumir que el haz central del proyector será apuntado en un punto del área (P), de tal manera que el ángulo de derrame (α3) sea dividido entre dos.
Esto genera un ángulo lo cual se denominará como “α4”, y así se podrá determinar la totalidad de lúmenes útiles derramados por encima (+α4) y por debajo (-α4) del haz central del proyector.
4- Por medio de la distribución lumínica del proyector (dato suministrado por los fabricantes), se procede a realizar una tabla especificando la acumulación de los lúmenes por encima y por debajo del centro del haz.
Siendo el centro del haz el punto P (0°). Es importante notar que los fabricantes suministran la distribución lumínica solo de un lado (derecha o izquierda) del proyector, por lo tanto, se duplica los valores para obtener ambos lados.
5- Se procede a elaborar una gráfica que indique la relación entre los lúmenes acumulativos y los lúmenes totales de la lámpara en función de los ángulos.
Dicha relación expresa el coeficiente de utilización, pero no debemos olvidar que anteriormente hemos asumido que los lúmenes sólo se derramarán por el eje vertical y no por el horizontal.
Por lo tanto, dicha relación definirá lo que se llama un coeficiente de utilización preliminar (CBU*).
6- A partir de la gráfica, se puede determinar cuál será el coeficiente de utilización por encima (CBU+) y por debajo (CBU-) del haz central del proyector.
Por lo tanto, el coeficiente de utilización preliminar es igual a la suma de ambos coeficiente.
7- Para hallar el coeficiente de utilización del haz, se debe multiplicar el coeficiente de utilización preliminar por un factor.
Esto se debe a que se asumió que los lúmenes sólo se derramarán por el eje vertical, lo cual es falso.
Dicho factor se llama el factor de ajustamiento (AAF, del inglés Application Adjustment Factor), lo cual depende del NEMA seleccionado y la relación entre el ancho del área visto desde el proyector (W) y la mínima distancia entre dicho proyector y el borde de dicha área.
Esta relación viene dada por un factor llamado factor del campo (FF, del inglés Field Factor).
Donde,
FF = Factor del campo
W = Ancho del área visto desde el proyecto (m)
H = Altura de la luminaria o poste (m)
sb = Setback (m)
Es importante notar que según la Figura (24), el ancho del área vista desde el proyector es igual a la longitud del área (AB).
A partir de la siguiente tabla se puede determinar el factor de ajustamiento (AAF).
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8- Una vez determinado el coeficiente de utilización preliminar (CBU*) y el factor de ajustamiento (AAF), se procede a calcular el coeficiente de utilización del haz. Siendo éste el producto de ambos:
2do Paso
Para compensar la disminución gradual de iluminación en una zona alumbrada con proyectores, sólo se toma en cuenta dos de las tres consideraciones antes mencionadas para el cálculo de iluminación de interiores, las cuales son: depreciación del flujo de la lámpara (FDF) y depreciación de la luminaria (FDS).
Por lo tanto, el factor de mantenimiento para proyectos de iluminación proyectores se expresa así:
Determinar el número de proyectores (NP).
A partir de la ecuación general del método de los lúmenes, podemos determinar el número de proyectores necesarios para un proyecto de iluminación en espacios externos.
Por lo tanto, al sustituir las variables antes mencionadas junto con los datos de entrada y considerando que el número de lámparas por luminaria (n) es igual a uno, obtenemos la ecuación general del método del lúmen del haz:
donde:
NP = Número de proyectores
Emed = Nivel de iluminación medio (lux)Área = Superficie a iluminar (m2)
φHaz = Lúmenes del haz (lm)
CBU = Coeficiente de utilización del haz
fm = Factor de mantenimiento
5.3.5 Distribución y espaciamiento del sistema de montaje.
Una vez calculado el número de luminarias a instalar, se procede al diseño geométrico y sistema de montaje.
Para realizar esto, hay que tomar en cuenta no solo la cantidad de luminarias sino también otros factores que han sido elegidos y descritos anteriormente, como son: el sistema de alumbrado elegido, el tipo de luminaria y el diseño o geometría del área a iluminar.
A continuación se describe el procedimiento para realizar una distribución y diseño del montaje de las luminarias o postes, dependiendo de la aplicación seleccionada.
5.3.5.1 Sistema y diseño de montaje de luminarias para iluminación de interiores.
1er Paso
Determinar el espaciamiento máximo entre luminarias.
Para conseguir una buena distribución de iluminación en un área, es recomendable no excederse de ciertos límites de distancia.
Esta distancia depende del ángulo de apertura del haz de luz de la luminaria y la altura de ésta sobre el plano de trabajo (hcl).
Por lo tanto, para conseguir el espaciamiento máximo, habrá que multiplicar la altura de montaje por una constante que define la máxima relación de distancia por altura.
Esta constante se expresa como SC (del inglés, “Spacing Criteria”) y generalmente es suministrado por los fabricantes de luminarias.
Entonces, para obtener el espaciamiento máximo entre luminarias se tiene la siguiente expresión:
2do Paso
Número de luminarias a lo largo y a lo ancho del área.
Para el caso de alumbrado general o alumbrado general y localizado, las luminarias son generalmente distribuidas uniformemente sobre la planta del área determinada del local.
Para locales con planta rectangular, las luminarias se deben repartir paralelamente a los ejes de simetría de dicho local empleando las siguientes expresiones:
donde:
Nancho = Número de luminarias a lo ancho del área
Nlargo = Número de luminarias a lo largo del área l = Longitud del local o área (m)
a = Ancho del local o área (m)
No siempre las expresiones anteriores arrojan números enteros, por lo que es necesario aproximar cada resultado al inmediato superior o inferior, de tal manera que el producto entre ellos sea igual o mayor al número de luminarias antes calculadas (N).
3er Paso
Determinar la colocación de las luminarias.
La posición y distribución de las luminarias dependen principalmente de las características del techo y los espacios del local.
Por lo general, la distancias entre las luminarias se determinan dividiendo la longitud del local (l) entre el número de luminarias de una fila (Nlargo ), dando una tolerancia de un medio (1/2) de dicha distancia entre la pared y la primera o última luminaria (ver Figura 25).
También, la distancia entre filas (y) es la anchura del local (a) dividida por el número de filas (Nancho ).
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Para un sistema de alumbrado localizado, las luminarias se deben colocar en los sectores donde se necesitan mayores niveles de iluminación.
La iluminación del resto del ambiente se realiza con la luz dispersada del alumbrado localizado, o por medio de un alumbrado general y localizado con las luminarias colocadas uniformemente como antes descrito.
Una vez calculado las posiciones de las luminarias, se debe comprobar que la separación entre ellas es igual o menor que el espaciamiento máximo.
En caso de que sea mayor, pues entonces indica que la distribución luminosa obtenida no será uniforme y los niveles de iluminación no serán alcanzados.
Por lo tanto, será necesario realizar nuevamente los cálculos utilizando lámparas de menores lúmenes (φL) o menor potencia (W). También se puede realizar los cálculos utilizando luminarias con menos lámparas o simplemente instalando más luminarias.
5.3.5.2 Sistema y diseño de montaje de luminarias para iluminación deportiva.
1er Paso
Determinar la posición de los postes.
La posición de los postes va a depender en primera instancia de la forma geométrica del área, y luego del sistema de alumbrado, los Setbacks y la cantidad de postes.
No obstante, los postes y luminarias deberían colocarse en ciertos lugares donde eviten efectos de deslumbramiento directo en los jugadores (ver Anexo 9).
2do Paso
Determinar el número de proyectores por poste.
Una vez determinado el número de postes (Npostes), “inicialmente” el número de luminarias por poste viene dado al dividir el número de luminarias (Np) entre el número de postes:
3er Paso
Determinar la orientación y direccionamiento de los proyectores.
La orientación y dirección de los proyectores se basa principalmente en la ubicación del haz central del proyector sobre un determinado punto de un área.
Los proyectores serán “apuntados” inicialmente siguiendo los pasos indicados a continuación:
1- El área de juego se divide simétricamente en igual número de postes. De este modo, cada poste tendrá la función de iluminar su área adyacente (sub-áreas).
2- Los haces centrales de los proyectores deben tener una inclinación (α) de 65° con respecto a su vertical.
Esto se debe a lo que se asumió en procesos anteriores para la preselección lámpara-luminaria según el NEMA elegido. Habrá ocasiones en donde algunos haces no podrán tener dicha inclinación debido a la geometría del área. Por lo tanto, se deben inclinar de tal forma que se encuentren ubicados dentro del sub-área.
3- Los haces centrales serán orientados de tal manera que abarquen todo el ancho del sub-área formando una especie de “abanico”. Éstos serán separados equidistantemente en grados (γ) :
donde,
γ = Ángulo de separación entre los haces centrales.
φ = Ángulo formado entre ambas esquinas del sub-área y el poste.
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Estos son los puntos en el cual la iluminancia (lux) va a hacer calculada.
La base de esto es dividir el plano de trabajo en varias áreas iguales, cada una de ellas idealmente cuadradas (depende de la geometría).
Luego, la iluminancia debe ser medida en el centro de cada área (puntos de medición) a la altura acordada.
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Por lo general, las distancias “SX” y “SY” (ver Figura 27) ya vienen tabuladas dependiendo de la aplicación o pueden ser determinadas por las recomendaciones de algún programa de iluminación.
En iluminación de interiores, no existe una determinación exacta de la posición de cada punto.
Lo importante es que estén localizados de tal manera de obtener niveles deseados en cualquier parte del área.
Por lo general, deben estar situados debajo y entre cada luminaria.
5.4 Evaluación posterior.
La etapa de evaluación posterior tiene como objetivo simular (por medio de algún programa especializado en luminotecnia) y luego analizar los resultados del proyecto en términos técnicos y fundamentalmente en términos “económicos”.
La evaluación técnica implica el análisis de los parámetros y criterios luminotécnicos antes descritos en todos los procesos anteriores, con el fin de evaluar las condiciones de calidad en el plano considerado.
Luego del análisis, es preciso tener en cuenta si los equipos seleccionados proporcionan el nivel de iluminación previsto en la planificación del proyecto y cómo varía la iluminación en dicha área (condiciones de uniformidad y varianza).
De lo contrario, se deben hacer las correcciones necesarias para que dichos factores de calidad se cumplan.
La evaluación económica por su parte, apunta a evaluar principalmente el factor de costos y la relación entre el número de unidades necesarias para la instalación de alumbrado y el consumo de energía de dichos equipos seleccionados.
5.4.1 Evaluación de los parámetros de calidad (iluminancia, uniformidad y coeficiente de variación).
Se debe hacer una evaluación de los parámetros de calidad para ver si cumplen con las especificaciones y recomendaciones dadas.
Estos parámetros no se pueden evaluar de forma independiente, ya que cada uno depende del otro proporcionalmente.
En caso de que haya alguna diferencia en los valores estipulados, se deben seguir las siguientes
condiciones y ajustes según sea la aplicación:
5.4.1.1 Ajuste de los parámetros de calidad para iluminación de interiores.
La evaluación de dichos parámetros dependerá fundamentalmente del sistema de alumbrado elegido y las configuraciones de montaje y espaciamiento de las luminarias.
Los parámetros deben ser evaluados siguiendo los procedimientos que se presentan a continuación:
1. Condiciones de uniformidad.
En el caso de un sistema de alumbrado general, se recomienda que la uniformidad general en el plano de trabajo no sea inferior a 0,6.
Para el caso de alumbrado general:
En el caso de un sistema de alumbrado general y localizado, el nivel de iluminación en los alrededores debe estar en relación con el nivel existente en el área de trabajo.
Se recomienda que a iluminancia media en las áreas que rodean los trabajos (E med áreas ) no debe ser menor que un tercio del nivel para las áreas de trabajo ( E med área de trabajo).
Para el caso de alumbrado general y localizado:
En caso de que alguna condición anterior se viole, se debe reubicar las luminarias aumentando o disminuyendo las distancias entre ellas, siempre y cuando no se viole el espaciamiento máximo.
2. Condiciones de niveles de iluminación media.
Una vez obtenido el arreglo, se debe comprobar si la iluminancia media obtenida (Emed) en dicha instalación diseñada es igual a la deseada.
En caso en que no se cumpla, se debe aumentar o disminuir el número de luminarias calculadas.
5.4.1.2 Ajuste de los parámetros de calidad para iluminación deportiva (exteriores).
Una vez seleccionado los proyectores, se debe ajustar los parámetros de calidad (en caso de que sean necesarios) siguiendo el procedimiento que se presenta a continuación:
1- Mejorar la uniformidad en cada sub-área.
Primero, se debe aumentar los niveles mínimos de iluminación reubicando los haces hacia los puntos donde indiquen dichos valores.
Si no se ha establecido la condición de uniformidad, pues entonces se debe disminuir los niveles máximos alejando los haces de aquellos puntos donde indiquen dichos valores.
Otro método para aumentar o disminuir los niveles, es cambiando los NEMAS.
Esto depende principalmente de la fotometría de la luminaria. Por lo general, para aumentar los niveles se disminuye el NEMA.
2- Mejorar la uniformidad en el área de juego.
Se repite el mismo proceso de reubicación de los haces o cambiando los NEMAS.
Primero se modifican los NEMAS dependiendo de lo que se necesite.
Por último, si se desea aumentar el nivel de iluminación, se debe localizar los “puntos mínimos” y colocar un proyector más en el poste adyacente y “apuntar” a dicho punto.
Si se desea disminuir los niveles, se localiza los “puntos máximos” y se remueve un proyector del poste adyacente al área del dicho punto.
4- Mejorar el coeficiente de variación.
Este coeficiente depende de los valores máximos, mínimos y medios de iluminación. Por lo tanto se ajusta repitiendo los dos primeros procedimientos antes descritos.
También, es de suma importancia cuando al reubicar los haces de los proyectores, éstos no violen el ángulo de inclinación para los efectos de deslumbramiento.
5.4.2 Evaluación de la densidad de potencia.
Es definida como la potencia disipada por la instalación (W) por unidad de superficie de dicho
ambiente iluminado (m2), y se expresa como UPD (del inglés, Unit Power Density). Es un índice que indica solamente la eficiencia de una instalación de iluminación en cuanto al consumo
energético en un área determinada.
donde:
UPD = Unidad de densidad de potencia (W/m2)
N = Número de luminarias
Plámpara = Potencia por cada lámpara (W)
PE.A = Potencia del equipo auxiliar (W)
Área = Área evaluada (m2)
5.4.3 Selección definitiva del equipo y su distribución.
Realizar una tabla comparativa y un plano del área con la distribución de las luminarias, tomando en cuenta todos los parámetros del local y de los equipos.
Esto permitirá con facilidad realizar una selección definitiva del equipo a emplear para el proyecto y el arreglo del mismo.
Al momento de decidir, tomando en cuenta los resultados de los análisis técnicos y económicos, es necesario realizar un balance entre los tres criterios antes mencionados y el costo estimado por luminaria.
Idealmente, se recomienda elegir aquella instalación que presente el nivel de iluminación igual al deseado, la uniformidad igual o mayor al valor previsto, la menor unidad de densidad de potencia y el menor costo por número total de equipos.
6 CAPÍTULO.
APLICACIÓN DE LOS PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO DE ILUMINACIÓN.
A lo largo de la pasantía se desarrollaron varios proyectos de iluminación de diversos tipos, los cuales fueron elaborados y resueltos bajo los procedimientos y métodos descritos en el capítulo anterior.
Son cinco proyectos en total, el primero consiste en la iluminación de una sección de un galpón de almacenamiento de la empresa MATCOFER.
Los otros cuatro proyectos consisten en la iluminación de diversos modelos “tipo” para canchas de fútbol y béisbol, considerando los aspectos de calidad para distintas clases y actividades.
6.1 ILUMINACIÓN DE UNA SECCIÓN DEL GALPÓN DE ALMACENAMIENTO DE
“MATCOFER”.
Actualmente se encuentran en la construcción de la nueva sección de su galpón principal, por lo que era necesario desarrollar un proyecto de iluminación cumpliendo con todas las calidades para este tipo de aplicación.
A continuación se describe el proyecto según los procesos y procedimientos antes descritos.
ANÁLISIS DEL PROYECTO.
- El objetivo del proyecto consiste en iluminar lo mejor posible las zonas de almacenaje (mercancía) y las zonas de circulación para la nueva sección de un galpón de almacenamiento.
El tipo de iluminación a emplearse es de interiores con una aplicación industrial.
Por lo tanto, estos son las características que debe tener la lámpara:
- Temp. de color (°K): 3100 - 4100 ; - IRC: 40 - 75
PLANIFICACIÓN BÁSICA.
De acuerdo a las especificaciones básicas establecidas en el proceso anterior, se establecen los
siguientes perfiles: Se obtuvieron las medidas más importantes para realizar este proyecto, las cuales fueron:
- Altura del galpón (H) = 3,6 m ;
- Ancho zona de circulación (a) = 2,5 m ;
- Longitud (l) = 33,7 m
- La altura del plano debería ser lo suficiente alto para que los trabajadores del galpón puedan cumplir con sus labores y obtener una buena observación detallada de la mercancía. Se asume una altura de 0,75 metros sobre el piso (hcp).
- Las superficies del galpón tiene colores oscuros, excepto el techo que será pintado con color gris (claro).
Las zonas de circulación no tienen paredes, pero se asume que la pared será la mercancía, por lo que podría considerarse un marrón claro.
Por lo tanto, según los colores especificados y la tabla del Anexo 4, se consideran los siguientes porcentajes de reflectancias:
- - Pared (marrón claro): 50% ;
- -Piso (gris oscuro): 20% ;
- -Techo (gris claro): 70%
- Para esta aplicación en específico, según la tabla del Anexo 1, el nivel de iluminación adecuado a dicha altura de montaje debe ser de 200 lux.
• Elección del sistema de alumbrado.
- De acuerdo a la arquitectura del área, el sistema de alumbrado tiene que ser por secciones, ya que las zonas principales a iluminar son las de circulación.
Además, se necesitará niveles de iluminación constantes y con la mejor uniformidad posible en el plano de trabajo. Por lo tanto, se elegirá un sistema de alumbrado general por secciones.
- Se comienza por un proceso de descarte hasta conseguir por lo menos tres tipos de ejemplares.
- Fluorescente lineal ;
- Fluorescente compacto ;
- Mercurio alta presión ;
- Metal Halide.
- De estas lámparas, elegiremos las tres primeras que presenten un mejor rendimiento luminoso
(lm/W), siendo:
- Fluorescente lineal ;
- Fluorescente compacto ;
- Metal Halide
Estas son las lámparas más capacitadas para las necesidades de ambientación acordadas y las que
mejor eficiencia tienen.
A continuación se observa las principales características de cada una:
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- Las luminarias deben seleccionarse preliminarmente de acuerdo a la aplicación, los tipos de lámparas seleccionadas y la distribución luminosa adecuada.
Según el catálogo de “General Electric, Lighting Systems (año 2005)”, las líneas de luminarias para tipo interior con aplicación industrial son las siguienes:
• Selección preliminar de la luminaria.
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- Luminarias para Metal Halide:
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- Se desea una distribución luminosa que permita una buena uniformidad en el plano de trabajo
(ver Tabla 6), por lo que es necesario emplear una iluminación directa. Según los porcentajes de
distribución de cada luminaria en el catálogo “GE, Lighting Systems (año 2005)” Todas las
luminarias excepto las de tipo “Omniglow” y “Versaglow” son de distribución directa, ya que
éstas son consideradas semi-indirectas. Por lo tanto, cualquiera de las luminarias antes
mencionadas (excepto dos tipos) sirve para iluminar el galpón. Ahora es cuestión de descartarlas
según otras clasificaciones que serán descritas en otro procedimiento.
- Debemos considerar los aspectos constructivos de las luminarias para el grado de protección. En
este caso, no hay un grado de protección específico, ya que las luminarias serán colocadas en un
sitio relativamente limpio y no serán expuestas al agua en ningún sentido.
- En cuanto a la tolerancia térmica, consideramos un nivel estándar de 50°C. Todas las luminarias
anteriores corresponden a este valor.
• Establecer la altura de montaje.
- Según la distribución luminosa, podemos establecer una altura de montaje. Para una
iluminación directa, empelamos la ecuación (25) para determinar la altura de suspensión óptima:
