Proyecto de Especialidad

Unidad 5Iluminación y cálculo lumínico

Para conseguir resultados satisfactorios , secombinan factores tales como el tipo de lámparas,cantidad de luminarias, distribución, métodoutilizado para iluminar respecto del área de trabajo,etc.

Iluminación

Se denomina iluminación la forma de proporcionar aun espacio determinado (calles, locales, habita-ciones) las condiciones necesarias para que la visiónquede favorecida por las fuentes de luz, así como sudistribución y orientación.Además de lograr niveles recomendables de luz, unabuena iluminación debe tender a equilibraradecuadamente estos niveles con el entorno, a finde evitar los esfuerzos de acomodación ocular alcambiar de ambiente.

Luz

La luz visible es una radiación capaz de estimular oexcitar el órgano de la vista. No todas lasradiaciones electromagnéticas son visibles al ojo.Ello depende de las radiciones y de la sensibilidadvisual del receptor.Las fuentes luminosas o lámparas comunes utilizandistintas vías, como descarga de gases, filtros,pinturas polvos fluorescentes, etc., para limitar labanda de radiación y emitir luz de un solo color.

Clsasificación de las radicaciones electromagnéticas

Magnitudes y unidades

- Flujo luminoso- Intensidad luminosa- Nivel de iluminación- Rendimiento luminoso

Flujo luminoso e Intensidad luminosa

Flujo luminoso: Es la cantidad total de luz emitida oradiada en un segundo en todas las direcciones. Serepresenta por la letra griega φ (fi) y su unidad esel lumen.

Intensidad luminosa: Es el flujo luminoso emitido enuna dirección determinada por unidad de ángulosólido. Se representa por la letra I y su unidad demedida es la candela.

Ángulo sólido

Se define ángulo sólidocomo la razón entre unárea sobre la superficiede una esfera y elcuadrado del radio de laesfera.

Nivel de iluminación

Es el flujo luminosoincidente por unidad desuperficie.Se representa con laletra E y su unidad demedida es el lux.

Rendimiento luminoso

Es la relación entre el flujo luminoso y la potenciaeléctrica absorbida por la lámpara. Se expresa conal letra U y sus unidades son lumenes/watt.

Relaciones

Intensidad luminosa: I = φ / W

Nivel de iluminación: E = φ / S

Rendimiento luminoso: U = φ / P

I: Intensidad luminosaφ: Flujo luminosoW: Valor del ángulo sólidoE : Nivel de iluminaciónS: Superficie (m2)P: Potencia (Watt)

Curva de distribución de intensidad

Luminarias

Son elementos quedistribuyen, filtran otransforman la luz poruna o varias lámparas, yque contienen todos losaccesorios necesariospara fijar y sostenerestas lámparas yconectarlas al circuitode alimentación.

Características de las luminarias

Las luminarias deben poseer una serie decaracterísticas que satisfagan las necesidadesrequeridas para una determinada instalación dealumbrado. Estas características son ópticas,mecánicas, eléctricas y estéticas.Las características ópticas corresponden alrendimiento luminoso, distribución luminosa deacuerdo con la función que deben desempeñar yvalores reducidos de luminancia (brillo) paradeterminadas direcciones.

Las características mecánicas y eléctricas debenser: solidez, confección en material adecuado a lascondiciones de trabajo previstas (comotemperatura, humedad ambiente y otros agentesatmosféricos) y facilidad para efectuar lasmantenciones correspondientes.La característica estética tiene que ver que lasluminarias no desentonen en el medio arquitectónicoo ambiente en que están emplazadas, aunque esténsin funcionar.

Clasificación de las luminarias

Las luminarias pueden ser clasificadas según:

- La dirección de la emisión del flujo luminoso.Depende del porcentaje de distribución luminosa por sobre o bajo la horizontal de ubicación de la luminaria.

- La forma que utilizan las propiedades de la luz.Las propiedades que se utilizan son: difusión, reflexión y refracción.

Clasificación según la dirección de la emisión del flujo luminoso

Clasificación utilizando propiedades de la luz

Las propiedades que se utilizan son difusión,reflexión y refracción.- Los difusores proporsionan una mayor superfi-

cie radiante y eliminan brillo, reduciendo los efectos del deslumbramiento.

- Los reflectores concentran el haz de luminoso y lo envían en una dirección determinada.

- Los refractores, al ser atravesados por el flujo luminoso, cambian la dirección de éste y produ-cen un efecto decorativo.

Instalaciones de alumbrado

En cuanto a las instalaciones de alumbrado, encon-traremos:- Instalaciones de alumbrado de interiores.- Instalaciones de alumbrado de exteriores.Será el primer caso el que estudiaremos.

Para el alumbrado de interiores, de acuerdo a laubicación de las luminarias en el recinto, lossistemas de alumbrado pueden ser generales,generales localizado y localizados.

Alumbrado general

La instalación de lasluminarias, dependiendode su altura de montajey distribución, arrojauna iluminación uniformesobre toda la zona.La ventaja de estesistema de alumbrado esque permite modificarlos puntos de trabajo.

Alumbrado general localizado

Consiste en instalar lasluminarias de forma que,además de proporcionaruna iluminación generaluniforme, permitenaumentar el nivel en laszonas que lo requieran.Tiene el inconvenienteque no permite modificarlos puntos de trabajo.

Alumbrado localizado

Se utiliza cuando serequiere de un alto nivelde iluminación en puntosde trabajo específicos.Cuando se elija estesistema de alumbradodebe cuidarse elalumbrado general paraevitar molestias visualesque pueden producirse.

Lámparas

Las lámparas de mayor uso son:

- Lámparas incandescentes.- Lámparas fluorescentes.- Lámparas de descarga de gases.- Lámparas electroluminiscentes.

Lámparas incandescentes

La luz se genera comoconsecuencia del paso deuna corriente eléctricapor un filamento conduc-tor. El filamento es detungsteno o wolframio,cuya temperatura defusión es de 3.400 ºC, seevapora. Tienen una vidamedia de 1.000 horas.

Lámparas incandescentes halógenas

Son lámparas incandes-centes perfecionadas.Se reduce la evaporacióndel tungsteno mediantela incorporación de yodo.Esto provoca unareacción química quelogra una mayor vida útily aumento de la potenciaen un tamaño reducido.

Lámparas fluorescentes

Son fuentes originadas como conse-cuencia de una descarga eléctrica enatmósfera de vapor de mercurio abaja presión, en las que la luz segenera por el fenómeno defluorescencia. Este consiste en quedeterminadas sustancias luminicentesal ser excitadas por la radiaciónultravioleta del vapor de mercurio abaja presión, transforman estaradiación invisible en otra de ondamás larga y que se encuentran dentrodel espectro más visible.

Lámparas de descarga de gases

Estas lámparas tienen el mismo principio defuncionamiento de las lámparas fluorescentes.

- Lámparas de vapor de mercurio.- Lámparas de luz mezcla o mixta.- Lámparas de vapor de sodio a baja presión.- Lámparas de sodio a alta presión.- Lámparas de halogenuros metálicos.

Estas lámparas son utilizadas principalmente enrecintos industriales, alumbrado de calles, etc.

Lámpara de vapor de mercurio

Están constituidas por un tubo de cuarzo, provista de doselectrodos principales y uno o dos auxiliares, en cuyo interiorse encuentran una cantidad de argón y unas gotas de mercurio.El tubo de descarga se encuentra en el interior de una ampollaovoide recubierta interiormente por una capa de material deconvierte las radiaciones ultravioletas en luz visible.

Lámpara luz mezcla o mixta

Disponen de un tubo de descargade cuarzo en cuyo interior haymercurio. El tubo va conectadoen serie con un filamento detungsteno. Ambos componentesse alojan en una ampolla ovoiderecubierta con un material queconvierte las radiacionesultravioletas en luz visible.El filamento actúa como fuentede luz incandescente y comolimitador de corriente (ballast).

Lámparas de vapor de sodio a baja presiónDisponen de un tubo de descarga en forma de U fabricado envidrio claro, a lo largo del cual existen unas perforacionesdonde se deposita el sodio, repartiéndose así mejor sobre lasuperficie interior del tubo de descarga. Este último seencuentra en una ampolla exterior revestida interiormente conuna capa de óxido de indio, la cual actúa como reflector de lasradiaciones infrarrojas, volviendo éstas hacia el tubo dedescarga que mantiene una temperatura constante de 260ºC,que es la óptima para alcanzar su mejor rendimiento luminoso.

Lámparas de vapor de sodio a baja presión. Circuito

Lámparas de vapor de sodio a alta presión

Tienen un tubo de descarga de óxido de aluminiosintetizado en cuyos extremos se sitúan doselectrodos de tungsteno. La ampolla puede sertubular o de forma ovoide. Estas lámparas necesitanun ignitor para su arranque, a parte de la reactancia.

Lámparas Halogenuros metálicos

Cuenta con un tubo que tieneaditivos de yoduro de itrio,talio y sodio, junto almercurio, los cuales producenel efecto de incrementar laintensidad en las tres bandasespectrales correspondientea los azules, verdes yamarillo-rojo. La ampollaexterior es tubular y devidrio duro y claro.

Lámparas electroluminiscentes

El funcionamiento de estaslámparas es muy similar al delsistema fluorescente. Ladiferencia radica en su tama-ño compacto y en la incorpo-ración de reactancias elec-trónicas. El promedio de vidade este tipo de lámparas esde 5.000 horas aprox. Tienenun alto rendimiento luminosoy un ahorro de energía dehasta 80%.

Cálculo de iluminación

Cálculo de iluminación por el método del lumen.Este método está basado en la definición de nivellumínico en la que establece que sobre un plano detrabajo dado, éste es igual a la razón entre el flujoluminoso que incide sobre él y la superficie delplano.

E = φ / S o E = F / S E : Nivel de iluminaciónφ, F: Flujo luminosoS: Superficie (m2)

Coeficiente de utilización Cu

Al colocar una luminaria en un recinto cualquiera, enque pueda existir superficies reflectantes,absorbentes o combinaciones en distintasproporciones de ellas, el aprovechamiento que sehaga del flujo emitido por la lámpara no será igualpara las distintas situaciones. Para evaluar estacondición se le asigna a cada luminaria instalada enun recinto dado un coeficiente de utilización Cu.En la siguiente tabla se valores de Cu para tipos deluminarias usuales.

Factores de reflexión

Uno de los parámetros de entrada a la tabla de Cues la calidad de reflexión de muros, cielo y piso. Poresta razón se dan factores de reflexión típicos paradistintos tipos de terminaciones de estas superficies.

Indice del local

El otro parámetro entrada a la tabla de Cu dicerelación con las dimensiones geométricas delrecinto, las que se combinan en la relación conocidacomo Indice del local, K.

Factor de mantenimiento y factor de depreciaciónComo el flujo inicial emitido por la lámpara no permaneceráconstante a lo largo del tiempo debido al envejecimiento delemisor (filamento, recubrimiento fluorescente u otro);además, la mayor o menor cantidad de suciedad ambiente,dependiendo del tipo de luminaria, opacará a la lámpara, alreflector y al difusor cuando éste exista, lo que tambiéncontribuirá a disminuir el flujo efectivo sobre el plano detrabajo. Estas condiciones se cuantifican mediante el factorde depreciación y el factor de mantenimiento,respectivamente, y se pueden determinar mediante lasiguiente figura y tabla.

Cantidad de lámparas a instalar

Distancia entre luminarias

Para obtener una adecuada uniformidad de lailuminación se recomienda montar las luminarias conespaciamiento entre si no mayor a las siguientesdistancias expresadas en función de la altura delmontaje.

Requerimientos según NCh 4/2003

Requerimientos según NCh 4/2003

Características generales de las lámparas fluorescentes

Características de las lámparas de descarga de alta presión