apuntes luminotecnia

Captulo 3. PROPIEDADES PTICAS DE LA MATERIA

Superficie reflectora Plata brillante Oro Plata blanca (mate) Nquel pulido Cromo pulido Aluminio pulido Aluminio electroabrillantado Aluminio vaporizado Cobre Hierro Porcelana esmaltada Espejos Pintura blanca mate Beige claro Amarillo y crema claro Techos acsticos Verde muy claro Verde claro y rosa Azul claro Gris claro Rojo claro Marrn claro Beige oscuro Marrn, verde y azul oscuros Negro

% factor de reflexin 92 - 97 60 - 92 85 - 92 60 - 65 60 - 65 67 - 72 86 - 90 90 - 95 35 - 80 50 - 55 60 - 80 80 - 85 70 - 80 70 - 80 60 - 75 60 - 75 70 - 80 45 - 65 45 - 55 40 - 50 30 - 50 30 - 40 25 - 35 5 - 20 3-4

Tabla 1. Factor de reflexin para luz blanca da.

3.3. TransmisinEs el paso de una radiacin a travs de un medio sin cambio de frecuencia de las radiaciones monocromticas que la componen. Este fenmeno es caracterstico de ciertos tipos de vidrios, cristales, plsticos, agua y otros lquidos, y del aire. Al atravesar el material, parte de la luz se pierde debido a la reflexin en la superficie del medio siguiente y parte se absorbe. La relacin entre la luz transmitida y la luz incidente se denomina transmitancia del material. En la transmisin se pueden diferenciar tres tipos: regular, difusa y mixta. Transmisin regular (Fig. 5): En esta transmisin, el haz que incide sobre un medio, la atraviesa y sale de l como tal haz. Los medios que cumplen esta propiedad, se les denomina cuerpos transparentes y permiten ver con nitidez los objetos colocados detrs de ellos.

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Captulo 4. EL COLOR

Grupo de apariencia de color 1 2 3

Apariencia de color Clida Intermedio FroTabla 1

Temperatura de color (K) Por debajo de 3.300 De 3.300 a 5.300 Por encima de 5.300

4.4. ndice de rendimiento de color (IRC)El dato de temperatura de color se refiere nicamente al color de la luz, pero no a su composicin espectral que resulta decisiva para la reproduccin de colores. As, dos fuentes de luz pueden tener un color muy parecido y poseer al mismo tiempo unas propiedades de reproduccin cromtica muy diferentes. El ndice de reproduccin cromtica (IRC), caracteriza la capacidad de reproduccin cromtica de los objetos iluminados con una fuente de luz. El IRC ofrece una indicacin de la capacidad de la fuente de la luz para reproducir colores normalizados, en comparacin con la reproduccin proporcionada por una luz patrn de referencia. Fuentes Luminosas Cielo azul . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Cielo nublado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Luz solar da . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lmparas descarga (excepto Na). . . . . . . . . . . . . . Luz da (halogenuros) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Blanco neutral. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Blanco clido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lmpara descarga (Na) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lmpara incandescente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Lmpara fotogrfica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Llama de vela o de buja . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .Tabla 2

Tc (K) 10.000 a 30.000 7.000 6.000 6.000 3.000 a 5.000 Menos de 3.000 2.900 2.100 a 3.200 3.400 1.800

IRC 85 a 100 (grupo 1) 85 a 100 (grupo 1) 85 a 100 (grupo 1) 96 a 100 (grupo 1) 70 a 84 (grupo 2) 40 a 69 (grupo 3) Menos de 40 85 a 100 (grupo 1) 85 a 100 (grupo 1) 40 a 69 (grupo 3)

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Captulo 4. EL COLOR

Para simplificar las especificaciones de los ndices de rendimiento en color de las lmparas que se utilizan en iluminacin, se han introducido grupos de rendimiento en color como se indica en la Tabla 3. Rango Grupo rendimiento de rendimiento en Apariencia de color en color color (IRC o Ra) Clido 1A IRC * 90 Intermedio Fro Clido Intermedio 1B 90 > IRC * 80 Intermedio Clido 2 3 4 80 > IRC * 60 60 > IRC * 40 40 > IRC * 20Tabla 3.

Grupos de rendimiento de color en las lmparas

Ejemplos para usos preferible Igualaciones de color, exploraciones clnicas, galerias de arte Casas, hoteles, restaurantes, tiendas, oficinas, escuelas, hospitales Imprenta, industria de pintura y textiles, trabajo industrial Trabajo industrial Industrias bastas

Ejemplos para uso aceptable

Clido Intermedio Fro

Oficinas, escuelas Trabajo industrial Trabajos bastos, trabajo industrial con bajo requerimiento de rendimiento de color

Grupos de rendimiento de color de las lmparas.

4.5. Efectos psquicos de los colores y su armonaEst comprobado que el color del medio ambiente produce en el observador reacciones psquicas o emocionales. Por ello, el emplear los colores de forma adecuada es un tema del mayor inters para los psiclogos, arquitectos, luminotcnicos y decoradores. No se pueden establecer reglas fijas para la eleccin del color apropiado con el fin de conseguir un efecto determinado, pues cada caso requiere ser tratado de una forma particular. Sin embargo, existe una serie de experiencias en las que se ha comprobado las sensaciones que producen en el individuo determinados colores. Una de las primeras sensaciones es la de calor o fro, de aqu que se hable de colores clidos y colores fros. Los colores clidos son los que en el espectro visible van desde el rojo al amarillo verdoso, y los fros desde el verde al azul. Un color ser ms clido o ms fro segn sea su tendencia hacia el rojo o hacia el azul, respectivamente. Los colores clidos son dinmicos, excitantes y producen una sensacin de proximidad, mientras que los colores fros calman y descansan, produciendo una sensacin de lejana. Asimismo, la claridad del color tambin tiene sus efectos psicolgicos. Los colores claros animan y dan sensacin de ligereza, mientras que los colores oscuros deprimen y producen sensacin de pesadez. Cuando se combinan dos o ms colores y producen un efecto agradable, se dice que armonizan. La armona de colores se produce, pues, mediante la eleccin de una combinacin de colores que es agradable y hasta placentera para el observador en una situacin determinada. De todo lo anterior, se deduce que el conocimiento de la curva de distribucin espectral de las fuentes de luz es imprescindible para conseguir el efecto cromtico deseado.

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Captulo 5. MAGNITUDES LUMINOSAS

OBSERVADORES: A, B Y C A B C

h 0 h 2h 3h

6h

LADO ACERA

5h

4h1

3h5

2h80

h20 30 40 50 60 70

0

h

2h

3h5

50 10 5

LADO CALZADA Calzada R2 Qo = 0.07

1

Lmax=100% fl=0.152Figura 14.

Curvas isoluminancias.

5.8. Cuadro resumen de las magnitudesMagnitud Flujo Luminoso Eficacia Luminosa Cantidad de luz Intensidad luminosa Iluminancia Luminancia Coeficiente iluminacin Reflectancia Absortancia Transmitancia Factor unifomidad media Factor unifomidad extrema Factor de uniformidad longitudinal Factor de uniformidad general Factor mantenimientoTabla 1.

SmboloF

Unidad Lumen (lm) Lumen por watio (lm/W) Lumen hora (lm h) Candela (cd) (cd = lm/sr) Lux (lx) (lx = lm/m2) Nit = cd/ m2 Stilb = cd/cm2 % % % % % % % % %

Relaciones F=Iq=

Q

Q=Ft= =

S e r a t min med min max

L

L=

S cos

= = = =

Um Ue UL U0 Fm

Um = Ue =

L UL = min longitudinal Lmax longitudinal L U0 = min Lmed Fm = Fpl Fdl Ft Fe Fc

Resumen de las magnitudes luminosas.

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Captulo 7. LUMINARIAS

7.1. GeneralidadesDebido a la muy alta luminancia de las lmparas, es preciso aumentar la superficie aparente de emisin para evitar molestias visuales (deslumbramientos). Por otro lado, es necesario apantallar las lmparas para protegerlas de los agentes exteriores y para que dirijan el flujo en la forma ms adecuada a la tarea visual. De esta forma, los distintos estudios e investigaciones contemporneos le dan una importancia capital al conjunto formado por la lmpara y la luminaria. Segn la Norma UNE-EN 60598-1*, se define luminaria como aparato de alumbrado que reparte, filtra o transforma la luz emitida por una o varias lmparas y que comprende todos los dispositivos necesarios para el soporte, la fijacin y la proteccin de lmparas, (excluyendo las propias lmparas) y, en caso necesario, los circuitos auxiliares en combinacin con los medios de conexin con la red de alimentacin. Elementos generales Con independencia de otras definiciones que puedan ser ms o menos descriptivas, podramos definir la luminaria como un objeto formado por un conjunto de elementos destinados a proporcionar una adecuada radiacin luminosa de origen elctrico. La materializacin de esos elementos pasa en cada caso por la conjuncin entre un buen diseo formal y una razonable economa de medios. Al primero corresponde resolver el control luminoso segn las necesidades, que es el fin primordial; un control trmico que haga estable su funcionamiento; y un control elctrico que ofrezca las debidas garantas al usuario. Al segundo corresponde prever un producto de fabricacin slida y eficaz; una relativa sencillez en su instalacin; y un mnimo mantenimiento durante su uso. En cuanto a los elementos genricos ms caractersticos, cabe mencionar la carcasa o armadura, el equipo elctrico, el reflector, la celosa o difusor y el filtro. Todos ellos definen, al mismo tiempo, otras tantas clasificaciones que veremos posteriormente. 1. Armadura o carcasa: Es el elemento fsico mnimo que sirve de soporte y delimita el volumen de la luminaria conteniendo todos sus elementos. Por este concepto pueden distinguirse varios tipos: - Para interiores o exteriores. - De superficie o empotradas. - Suspendidas o de carril. - De pared, para brazo o sobre columna. - Abierta, cerrada o estanca. - Para ambientes normales o de riesgo (de corrosin o explosin). 2. Equipo elctrico: Sera el adecuado a los distintos tipos de fuentes de luz artificial y en funcin de la siguiente clasificacin: - Incandescentes normales sin elementos auxiliares. - Halgenas de alto voltaje a la tensin normal de la red, o de bajo voltaje con transformador o fuente electrnica. - Fluorescentes. Con reactancias o balastos, condensadores e ignitores, o conjuntos electrnicos de encendido y control. - De descarga. Con reactancias o balastos, condensadores e ignitores, o conjuntos electrnicos de encendido y control. 3. Reflectores: Son determinadas superficies en el interior de la luminaria que modelan la forma y direccin del flujo de la lmpara. En funcin de cmo se emita la radiacin luminosa pueden ser: - Simtrico (con uno o dos ejes) o asimtrico. - Concentrador (haz estrecho menor de 20) o difusor (haz ancho entre 20 y 40; haz muy ancho mayor de 40). - Especular (con escasa dispersin luminosa) o no especular (con dispersin de flujo). - Fro (con reflector dicroico) o normal. 4. Difusores: Elemento de cierre o recubrimiento de la luminaria en la direccin de la radiacin luminosa. Los tipos ms usuales son: - Opal liso (blanca) o prismtica (metacrilato traslcido). - Lamas o reticular (con influencia directa sobre el ngulo de apantallamiento). - Especular o no especular (con propiedades similares a los reflectores). 5. Filtros: En posible combinacin con los difusores sirven para potenciar o mitigar determinadas caractersticas de la radiacin luminosa.

* La Norma UNE-EN 60598-1 adopta la Norma Internacional CIE 598-1.



7.2. Clasificacin de luminarias por el grado de proteccin elctricaLas luminarias deben asegurar la proteccin de las personas contra los contactos elctricos. Segn el grado de aislamiento elctrico, las luminarias pueden clasificarse como: Clase 0: Luminaria con aislamiento funcional, pero sin aislamiento doble ni reforzado en su totalidad y sin conexin a tierra. Clase I: Luminaria con al menos aislamiento funcional en su totalidad y con el terminal o contacto de conexin a tierra. Clase II: Luminaria con aislamiento doble y/o aislamiento reforzado en su totalidad y sin provisin para descarga a tierra. Clase III: Luminaria diseada para ser conectada a circuitos de voltaje extra-bajo, y que no tiene circuitos, ni internos ni externos, que operen a un voltaje que no sea el extra-bajo de seguridad.

7.3. Clasificacin de luminarias por condiciones operativasEl sistema IP (International Protection Proteccin Internacional) fijado por la UNE-EN 60598 clasifica las luminarias de acuerdo con el grado de proteccin que poseen contra el ingreso de cuerpos extraos, polvo y humedad. El trmino cuerpos extraos incluye aquellos elementos herramientas y dedos que entran en contacto con las partes que llevan energa. La designacin para indicar los grados de proteccin consiste en las letras caractersticas de IP seguidas por dos nmeros (tres nmeros en Francia) que indican el cumplimiento de las condiciones establecidas en las tablas 1., 2. y 3. El primero de estos nmeros es una indicacin de la proteccin contra el ingreso de cuerpos extraos y polvo, el segundo nmero indica el grado de sellado para evitar el ingreso de agua, mientras que el tercer nmero en el sistema francs indica el grado de resistencia a los impactos. Primer nmero caracterstico Breve descripcin 0 No protegida. 1 Protegida contra objetos slidos mayores de 50 mm. 2 Protegida contra objetos slidos mayores de 125 mm. 3 Protegida contra objetos slidos mayores de 25 mm. 4 Protegida contra objetos slidos mayores de 1 mm. 5 Protegida contra polvo. 6 Hermtica al polvo. Tabla 1. Clasificacin EN-60598 por grado de proteccin contra polvo (1 cifra). Segundo nmero caracterstico Breve descripcin 0 No protegida. 1 Protegida contra gotas de agua en cada vertical. 2 Protegida contra cada de agua verticales con una inclinacin mxima de 15 de la envolvente. 3 Protegida contra el agua en forma de lluvia fina formando 60 con la vertical como mximo. 4 Protegida contra proyecciones de agua en todas las direcciones. 5 Protegida contra chorros de agua en todas las direcciones. 6 7 8 Protegida contra fuertes chorros de agua en todas las direcciones. Protegida contra efectos de inmersin temporal en agua. Protegida contra la inmersin continua en agua. Smbolo No tiene No tiene No tiene No tiene No tiene

Smbolo No tiene No tiene

.

No tiene -m

Tabla 2. Clasificacin EN-60598 por grado de proteccin contra el agua (2 cifra).

70 LUMINOTECNIA 2002


Tercera cifra del cdigo Esta cifra hace referencia a ensayos mecnicos a choque. En la siguiente tabla se indican las cifras caractersticas con una breve descripcin. Tercer nmero caracterstico 0 1 3 5 7 9 Breve descripcin Ninguna proteccin Proteccin contra un impacto de 0225 J. de energa Proteccin contra un impacto de 05 J. de energa Proteccin contra un impacto de 2 J. de energa Proteccin contra un impacto de 6 J. de energa Proteccin contra un impacto de 20 J. de energa Tabla 3. Clasificacin EN-60598 contra impactos mecnicos. Smbolo No tiene No tiene No tiene No tiene No tiene No tiene

En lugar de esta tercera cifra, tambin es de aplicacin la Norma EN-50102 sobre Grados de Proteccin proporcionados por las envolventes de materiales elctricos contra impactos mecnicos externos (cdigo IK). En dicha Norma, el grado de proteccin proporcionado por una envolvente contra los impactos se indica mediante el cdigo IK de la siguiente forma: - Letras del cdigo (proteccin mecnica internacional): IK - Grupo de cifras caractersticas: De 00 a 10 Cada grupo de cifras caractersticas representa un valor de la energa de impacto, cuya correspondencia se presenta en la Tabla 4. Cdigo IK Energa de impactos en Julios. IK00 Ik01 IK02 IK03 IK04 IK05 IK06 IK07 IK08 IK09 IK10 * 0,15 0,2 0,35 0,5 0,7 1 2 5 10 20 Tabla 4. Correspondencia entre cdigo IK y la energa de impacto.

Generalmente, el grado de proteccin se aplica a la envolvente en su totalidad. Si algunas partes de esta envolvente tienen grados de proteccin diferentes, stos deben indicarse por separado.

7.4. Grado de inflamabilidad de la superficie de montajeLas luminarias no pueden ser montadas sobre cualquier superficie conveniente. La inflamabilidad de esa superficie y la temperatura del cuerpo de la luminaria imponen ciertas restricciones al respecto. Naturalmente, si la superficie es no-combustible, no existe ningn problema. A los fines de la clasificacin, la EN-60598 define a las superficies inflamables como normalmente inflamables o fcilmente inflamables. La clasificacin normalmente inflamable hace referencia a aquellos materiales cuya temperatura de ignicin es de al menos 200 C y que no se debilitan ni deforman a esa temperatura. La clasificacin fcilmente inflamable hace referencia a aquellos materiales que no pueden ser clasificados como normalmente inflamables o no-combustibles. Los materiales de esta categora no pueden ser utilizados como superficie de montaje para luminarias. El montaje suspendido es la nica alternativa en estos casos. En la Tabla 5 se puede observar la clasificacin de montaje que se ha hecho sobre la base de estos requerimientos. Clasificacin Smbolo Luminarias adecuadas para montaje directo slo sobre Sin smbolo, slo se requiere una nota de advertencia. superficies no combustibles. Luminarias adecuadas para montaje directo sobre F Sobre la placa de tipo. superficies normalmente inflamables. Tabla 5. Clasificacin de la EN-60598 para montaje de luminarias.



7.5. Clasificacin de las luminarias por sus condiciones de servicioPor sus condiciones de servicio, las luminarias se pueden clasificar en los siguientes tipos:

7.5.1. Luminarias para instalaciones de iluminacin interior

Entendemos que dentro de este grupo estn las luminarias destinadas a la iluminacin de locales y naves dedicadas a centros comerciales, industrias, oficinas, edificios docentes, instalaciones deportivas cubiertas, etc. Por lo tanto, este tipo de alumbrado trata de dotar de la iluminacin adecuada a aquellos lugares donde se desarrolla una actividad laboral o docente. Las luminarias para la iluminacin general de interiores se encuentran clasificadas por la C.I.E. de acuerdo con el porcentaje de flujo luminoso total distribuido por encima y por debajo del plano horizontal. % distribucin del flujo hacia arriba % distribucin del flujo hacia abajo Directa 00 - 010 90 - 100 Semi-directa 10 - 040 60 - 090 Directa-indirecta 40 - 060 40 - 060 General difusa 40 - 060 40 - 060 Semi-indirecta 60 - 090 10 - 040 Indirecta 90 - 100 00 - 010 Tabla 6. Clasificacin C.I.E. para luminarias de iluminacin general de interiores. Clase de luminaria

Directa0~10%

Semi-directa10~40%

General-difusa40~60%

90~100%

60~90%

40~60%

Directa-indirecta40~60%

Semi-indirecta60~90% 90~100%

Indirecta

40~60%

10~40%

0~10%

Figura 1. Clasificacin de luminarias segn la radiacin del flujo luminoso.A su vez, con respecto a la simetra del flujo emitido, se puede hacer una clasificacin en dos grupos: 1) Luminarias de distribucin simtrica: Aquellas en las que el flujo luminoso se reparte de forma simtrica respecto al eje de simetra y la distribucin espacial de las intensidades luminosas se puede representar en una sola curva fotomtrica. 2) Luminarias de distribucin asimtrica: Son aquellas en las que el flujo luminoso se distribuye de forma no simtrica respecto al eje de simetra y la distribucin espacial de las intensidades luminosas se expresa mediante un slido fotomtrico o, parcialmente, con una curva plana de dicho slido segn diversos planos caractersticos. Curvas de distribucin polar Estas curvas generalmente se suelen representar para el sistema de coordenadas C- . Como existen infinitos planos, se dan en general tres planos C representados, que son:

Informacin fotomtrica que acompaa a las luminarias para iluminacin interior



La apertura o dispersin est definida por la posicin de la lnea, que corre paralela al eje del camino y que apenas toca el lado ms alejado del 90% Imax en el camino. La posicin de esta lnea est definida por el ngulo 90. Los tres grados de apertura se definen de la siguiente manera: 90 < 45 : apertura estrecha. 55 90 45 : apertura media. 90 > 55 : apertura ancha.

h

90

2h 3h 4h

1h 90% Imax

Figura 7. Apertura o dispersin.Tanto el alcance como la apertura de una luminaria pueden ser mejor determinados a partir de un diagrama de isocandela en la proyeccin azimutal (Fig. 8).

C

90% Imax 90

max

Figura 8. Diagrama de isocandela relativo en proyeccin azimutal (sinusoidal), que indica los ngulos max e 90 utilizados para la determinacin de la apertura y alcance.En la Fig. 9 se indica sobre un plano del camino, la cobertura dada por los tres grados de alcance y apertura en trminos de la altura de montaje de la luminaria (h).



El control est definido por el ndice especfico de la luminaria, SLI de la luminaria. Este es parte de la frmula G de control del deslumbramiento molesto que est determinado slo por las propiedades de la luminaria. SLI = 13,84 - 3,31 . log(I80) + 1,3 . log I80 I88 donde:

()

0,5

- 0,08 . log I80 + 1,29 . log(F) + C I88

()

I80 = Intensidad luminosa a un ngulo de elevacin de 80, en un plano paralelo al eje de la calzada (cd). I80 I88 = Relacin entre intensidades luminosas para 80 y 88. F = rea emisora de luz de las luminarias (m2) proyectadas en la direccin de elevacin a 76. C = Factor de color, variable de acuerdo al tipo de lmpara (+04 para sodio baja presin y 0 para las otras).

h

60 45 70 1,7h

55 (90% Imax)

Corto1h 1,4 h

2,7h

Medio Largo

Estrecha

Media

Ancha Aperturamax

Figura 9. En esta figura se muestra los tres grados de alcance y apertura definidos por la C.I.E., donde h es la altura de montaje de la luminaria.En el caso del control, tambin se recomiendan tres grados, que son los siguientes: SLI < 2 : control limitado. 4 SLI 2 : control moderado. SLI > 4 : control estricto. En la siguiente tabla ofrecemos resumidas las definiciones anteriores de la C.I.E. Alcance Apertura Control Corto max < 60 Estrecha 90 < 45 Limitado SLI < 2 Medio 70 max 60 Media 55 90 45 Moderado 4 SLI 2 Ancha 90 > 55 Estricto SLI > 4 Largo max > 70 Tabla 8. Sistema de clasificacin de la C.I.E. de propiedades fotomtricas de luminarias.



Debajo del diagrama se indica un factor para la luminaria en uso ( ). La iluminancia mxima se calcula mediante la siguiente expresin:max = .

h2

donde:

= factor de la luminaria en uso.

= flujo luminoso de la lmpara.

h = interdistancia entre luminarias. Rendimiento en luminancias Estos diagramas se usan para el clculo de la luminancia media en la superficie de la calzada de una instalacin de alumbrado pblico. Si la clase de reflexin del pavimento se conoce se usar el diagrama correspondiente. Los diagramas de rendimiento de luminancia se dibujan en unidades de altura de montaje de la luminaria y por esta razn son tiles para usos grficos directos.

0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0180

C B A

h270

hC=90

2h

3h

Figura 14. Rendimiento en luminancias respecto a tres observadores.Su manejo es igual que las curvas del factor de utilizacin, excepto que la posicin del observador es importante. Por esto las curvas se dan para tres posiciones del observador: A, B y C. - A: Observador ubicado sobre el lado de la acera a una distancia h de la fila de luminarias. - B: Observador ubicado en lnea con la fila de luminarias. - C: Observador ubicado sobre el lado del camino a una distancia h de la fila de luminarias.

0



Para otras posiciones es necesario interpolar. La luminancia media se calcula por la siguiente frmula: Lmax = donde:L = factor de rendimiento de la luminancia. L . . Qo w .s

QO = coeficiente de luminancia media. w = ancho del camino. s = interdistancia entre la luminarias. Factores de utilizacin En el alumbrado de caminos se define el factor de utilizacin (h) como la fraccin del flujo luminoso proveniente de una luminaria que efectivamente alcanza el camino. Las curvas del factor de utilizacin que se dan en las hojas de informacin fotomtrica, nos ofrecen un mtodo simple para calcular la iluminacin media, la cual puede ser determinada para una cierta seccin transversal de la carretera. = utilizado lmpara


Las curvas del factor de utilizacin para una luminaria se dan como una funcin de las distancias transversales, medidas en trminos de h (altura de montaje) sobre la superficie del camino, desde el centro de la luminaria hasta cada una de las dos curvas (Fig. 15).0.6 0.5 0.4 Lado acera Lado calzada

0.30.2 0.1 0.0180

h270

hC=90

2h

3h

Figura 15. Factor de utilizacin como funcin de h.La forma ms fcil y rpida de calcular la iluminancia media de un camino recto de longitud infinita es utilizando las curvas del factor de utilizacin:med = ..n w .s

donde:

= factor de utilizacin.


n = nmero de lmparas por luminaria. w = ancho del camino. s = interdistancia entre la luminarias.


0

Captulo 8. LMPARAS

rojo, pero como la sensibilidad del ojo es mxima para la radiacin amarillo-verdosa, lo ms favorable en cuanto a rendimiento luminoso se refiere es obtener el porcentaje mayor de radiacin en la zona 555 nm.

8.4.2. Luminancia

Las lmparas luz que se emplean preferentemente al descubierto no deben tener una luminancia elevada, con el fin de que su efecto de deslumbramiento se mantenga dentro de unos lmites soportables. El valor de la luminancia admisible depende del tipo de aplicacin. Por el contrario, las lmparas que se utilizan en luminarias pueden tener grandes luminancias, ya que en ellas se amortigua el efecto de deslumbramiento. En general, la luminancia que se puede obtener de una lmpara depende del sistema adoptado para la produccin de luz, es decir, de la naturaleza fsica de la fuente y de si sta es puntual, lineal o plana. La luminancia de las lmparas nunca puede aumentarse mediante cualquier sistema ptico pero s debilitarse, por ejemplo con capas difusoras.

8.4.3. Distribucin de la intensidad luminosa

La radiacin de una lmpara no es igual en todas las direcciones del espacio, siendo afectada por la posicin del casquillo, los soportes del cuerpo luminoso, etc., lo cual determina que cada tipo de lmpara posea una distribucin tpica de su intensidad luminosa. Las curvas de distribucin luminosa son esenciales para proyectar instalaciones de alumbrado, as como para el diseo de luminarias, porque su sistema ptico ha de ajustarse de tal forma a la curva de distribucin luminosa de la lmpara, que la luz sea dirigida al lugar o punto de mxima necesidad.

8.4.4. Efecto biolgico de la radiacin emitida

Es necesario que las lmparas no emitan ninguna radiacin que pueda resultar peligrosa para el hombre, bien sea de inmediato o a largo plazo. Con los radiadores trmicos como son las lmparas incandescentes, esta condicin se cumple ya desde un principio (la mayora de la radiacin producida es infrarroja). Algunas descargas de gases, principalmente las de vapor de mercurio, contienen por naturaleza un porcentaje de radiacin ultravioleta que se puede clasificar en: - UV-A: Bronceadora o de onda larga (entre 315 y 380 nm.). - UV-B: Antirraqutica o de onda media (entre 280 y 315 nm.). Favorece la produccin en el cuerpo de la vitamina D. - UV-C: Bactericida o de onda corta (entre 200 y 280 nm.). Destruye grmenes y materia orgnica. Estos efectos se pueden aumentar por la debilitacin la capa de ozono de la atmsfera. - UV-C: Ozonfera o de onda corta (entre 100 y 200 nm.). Este tipo de radiacin es capaz de crear ozono de las mismas caractersticas que el existente en la atmsfera. El efecto permanente de las radiaciones UV-B o UV-C produce quemaduras en la piel desnuda y conjuntivitis en los ojos que no estn protegidos. En las lmparas para alumbrado general esto puede evitarse con el empleo de clases de vidrio apropiadas que absorban la radiacin crtica. El color de luz de una lmpara se determina por la composicin espectral de su radiacin. En la Tabla 2 se establecen grupos de luz para las lmparas empleadas en el alumbrado general: Color de Luz Incandescente-fluorescente Blanco clido Blanco o blanco neutral Blanco fro Blanco luz da Temperatura de color 2.600-2.700 K 2.900-3.000 K 3.500-4.100 K 4.000-4.500 K 6.000-6.500 K

8.4.5. Color apropiado para cada aplicacin

Tabla 2


Captulo 8. LMPARAS

a estabilizar la corriente con el fin de que no adquiera unos valores desmesurados que la puedan destruir. Esto se realiza fcilmente intercalando en el circuito de la lmpara resistencias inductivas, capacitivas y hmicas.

8.4.12. Variaciones de la tensin de alimentacin

Las variaciones de la tensin de alimentacin influyen en los datos luminotcnicos de cualquier lmpara. En las lmparas incandescentes afectan muy notablemente a la duracin y temperatura de color, y en las de descarga, a las relaciones de presin del arco y con ello a las condiciones de descarga. Las lmparas incandescentes se encienden inmediatamente emitiendo su flujo total. Las lmparas fluorescentes pueden hacerlo tambin si se emplean cebadores de arranque rpido, de no ser as, el encendido se efecta con retraso despus de uno o varios intentos. Las otras lmparas de descarga precisan un tiempo de encendido de varios minutos, hasta que el vapor metlico adquiere la presin necesaria y el flujo luminoso alcanza su mximo valor. Es la posibilidad de que la lmpara, despus de apagada, tengan la posibilidad de un reencendido inmediato en caliente con plena emisin de flujo luminoso. Esta condicin slo la cumplen las lmparas incandescentes, las de vapor metlico presentan determinadas diferencias respecto a su posibilidad de reencendido inmediato, como se indica a continuacin: - Lmparas de vapor de mercurio a alta presin: Necesitan un tiempo de enfriamiento de algunos minutos para poder reencender en caliente, y otro tiempo para alcanzar el flujo luminoso total. - Lmparas de halogenuros metlicos: Se comportan igual que las de vapor de mercurio, existiendo algunos tipos que pueden reencender en caliente mediante aparatos especiales. - Lmparas de vapor de sodio a alta presin: Los tipos que poseen aparato de encendido separado reencienden en caliente dentro de un minuto y alcanzan el flujo total prcticamente sin demora. Los otros tipos sin aparato de encendido separado se comportan de forma similar a las lmparas de vapor de mercurio. - Lmparas de vapor de sodio a baja presin: Se comportan como las lmparas de vapor de mercurio. En todas las fuentes de luz artificiales que funcionan con corriente alterna cesa su emisin cada vez que la corriente pasa por en punto cero. Esto tiene lugar dos veces por periodo, por lo que para una frecuencia de 50 Hz. (periodos por segundo) se producirn 100 instantes de oscuridad por segundo. El filamento de las lmparas incandescentes posee mucha inercia trmica, por lo que se produce un ligero descenso de la emisin luminosa por tal circunstancia, que pasa desapercibido por el ojo excepto cuando lmparas de poca potencia funcionan con redes de 25 Hz. En las lmparas de descarga que funcionan con redes de 50 Hz., el ojo no es capaz de apreciar las variaciones tan rpidas de luz que se producen, pero puede darse el caso de que las lmparas iluminen zonas en las que se realicen movimientos rpidos, observndose entonces como si estos movimientos se realizaran de forma intermitente e incluso como si estuvieran parados. Este fenmeno se conoce como efecto estroboscpico y se puede reducir hasta hacerlo insensible por medio de montajes especiales de alimentacin de las lmparas, o donde se disponga de lnea trifsica, distribuyendo su conexin entre las tres fases. Una lmpara elctrica generalmente est construida para una determinada posicin de funcionamiento en la que presenta unas ptimas propiedades de trabajo. Fuera de esta posicin, las propiedades cambian desfavorablemente, bien sea por sobrecalentamiento de la espiral, del casquillo o de la ampolla de vidrio, por desviacin del arco de las lmparas de descarga o por variaciones del calor circundante. Por eso hay que tener en cuenta las tolerancias dadas en los correspondientes catlogos de las lmparas, a fin de evitar su agotamiento prematuro por inadecuada posicin de funcionamiento.

8.4.13. Tiempo hasta que el flujo luminoso adquiere el rgimen normal

8.4.14. Posibilidad de reencendido inmediato

8.4.15. Efecto estroboscpico

8.4.16. Posicin de funcionamiento


Captulo 8. LMPARAS

8.8.1. Lmparas fluorescentes de alta potencia sin electrodos

La descarga en esta lmpara no empieza y acaba en dos electrodos como en una lmpara fluorescente convencional. La forma de anillo cerrado del vidrio de la lmpara permite obtener una descarga sin electrodos, ya que la energa es suministrada desde el exterior por un campo magntico. Dicho campo magntico est producido en dos anillos de ferrita, lo que constituye una importante ventaja para la duracin de la lmpara.Nucleo de ferrita Campo magntico Recubrimiento fluorescente

Bobina

Electrn Atomo de mercurio

Radiacin ultravioleta Luz visible

Figura 14. Lmpara fluorescente de alta potencia sin electrodos.El sistema consta, adems del tubo fluorescente sin electrodos, de un equipo de control electrnico (a una frecuencia de 250 kHz aproximadamente) separado de la lmpara, lo que permite conservar la energa ptima de la descarga en la lmpara fluorescente y alcanzar una alta potencia lumnica con una buena eficacia. Las principales ventajas de esta lmpara son: - Duracin de vida extremadamente larga: 60.000 horas. - Potencia de lmparas 100 y 150 W. - Flujo luminoso hasta 12.000 lmenes. - Eficacia luminosa de 80 lm/W. - Bajo perfil geomtrico que permite el desarrollo de luminarias planas. - Luz confortable sin oscilaciones. - Arranque sin parpadeos ni destellos. Estas lmparas son especialmente indicadas para aquellas aplicaciones donde las dificultades de sustitucin de las lmparas incrementan los costos de mantenimiento excesivamente, como por ejemplo, iluminacin de tneles, techos de naves industriales muy altos y de difcil acceso, etc.

8.8.2. Lmparas de descarga de gas a baja presin por induccin

Este tipo de lmpara consta de un recipiente de descarga que contiene el gas a baja presin y un acoplador de potencia (antena). Dicho acoplador de potencia, compuesto por un ncleo cilndrico de ferrita, crea un campo electromagntico dentro del recipiente de descarga que induce una corriente elctrica en el gas generando su ionizacin. La energa suficiente para iniciar y mantener la descarga es suministrada a la antena por un generador de alta frecuencia (265 MHz) mediante un cable coaxial de longitud determinada, ya que forma parte del circuito oscilador.


Captulo 8. LMPARAS

Ampolla

Acoplador de potencia

Figura 15. Lmpara de descarga de gas por induccin.Las principales ventajas de estas lmparas son: - Duracin extremadamente larga: 60.000 horas. - Potencias de lmparas de 55, 85 y 165 W. - Flujo luminoso hasta 12.000 lmenes. - Eficacia luminosa entre 65 y 81 lm/W. - Encendido instantneo libre de parpadeos y efectos estroboscpicos. - Agradable luz de gran confort visual. Estas lmparas se utilizan para muchas aplicaciones de alumbrado general y especial, principalmente para la reduccin de costos de mantenimiento, como en edificios pblicos, alumbrado pblico exterior, aplicaciones industriales, etc.

8.9. Tablas de caractersticas8.9.1. Lmparas fluorescentesPotencia nominal 18 18 18 18 36 36 36 36 58 58 58 58 Flujo (lm) 1.350 1.150 1.100 1.000 3.350 2.850 2.600 2.350 5.200 4.600 4.100 3.750

Fluorescente lineal TL Vida til aproximada: 7.500 horasRendimiento Lm/W 75,00 63,88 61,11 55,55 93,05 79,16 72,22 65,27 89,65 79,31 70,68 64,65 Dimetro en mm 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 Longitud L en mm 0.590 0.590 0.590 0.590 1.200 1.200 1.200 1.200 1.500 1.500 1.500 1.500 Casquillo G 13 G 13 G 13 G 13 G 13 G 13 G 13 G 13 G 13 G 13 G 13 G 13 IRC Ra 85 62 75 98 85 62 75 98 85 62 75 98 Grado cromtico 1B 2B 2A 1A 1B 2B 2A 1A 1B 2B 2A 1A


Captulo 8. LMPARAS

Fluorescente compacta TC-D de 2 pins Tensin de red: 230 V. Vida til aproximada: 10.000 horas.Potencia nominal 13 18 26 (lm)

Flujo

0.900 1.200 1.800

Rendimiento Lm/W 69,23 66,66 69,23

Anchura en mm 27 27 27

Longitud L en mm 138 153 172

Casquillo G24d-1 G24d-2 G24d-3

IRC Ra 85 85 85

Grado cromtico 1B 1B 1B

Fluorescente compacta TC-D de 4 pins Tensin de red: 230 V. Vida til aproximada: 10.000 horas.Potencia nominal 13 18 26 (lm)

Flujo

0.900 1.200 1.800


Anchura en mm 27 27 27


Casquillo G24q-1 G24q-2 G24q-3

IRC Ra 85 85 85

Grado cromtico 1B 1B 1B

Fluorescente compacta TC-L de 4 pins Tensin de red: 230 V. Vida til aproximada: 10.000 horas.Potencia nominal 18 24 36 40 55 (lm)

Flujo

0.750 1.200 1.900 2.200 3.000

Rendimiento Lm/W 41,66 50,00 52,77 55,00 54,54

Anchura en mm 38 38 38 38 38

Longitud L en mm 225 320 415 535 535

Casquillo 2G11 2G11 2G11 2G11 2G11

IRC Ra 95 95 95 95 95

Grado cromtico 1A 1A 1A 1A 1A

8.9.2. Lmparas de vapor de mercurio a alta presinVida til: 14.000 horas. Temperatura de color: 3.500 K 4.200 K ndice de reproduccin cromtica (IRC): 50 (lm)

Potencia nominal 0.050 0.080 0.125 0.250 0.400 0.700 1.000

Flujo

01.800 03.800 06.300 13.000 22.000 38.500 58.000

Rendimiento Lm/W 36,00 47,50 50,40 52,00 55,00 55,00 58,00

Dimetro en mm 55 70 75 90 120 140 165

Longitud L en mm 130 156 170 226 290 330 390

Casquillo E-27 E-27 E-27 E-40 E-40 E-40 E-40


Captulo 8. LMPARAS

8.9.3. Lmparas de luz mezcla

Vida til: 6.000 horas. Temperatura de color: 3.500 K 4.200 K ndice de reproduccin cromtica (IRC): 50 Tensin de red: 230 V. (lm)

Potencia nominal 160 250 500

Flujo

03.100 05.600 14.000


Dimetro en mm 075 090 125


Casquillo E-27 E-40 E-40

8.9.4. Lmparas de halogenuros metlicos

Vida til: 2.500 14.000 horas. Temperatura de color: 3.000 K 6.000 K ndice de reproduccin cromtica (IRC): 60 93 Flujo Rendimiento Lm/W 97,14 73,33 83,33 Dimetro en mm 19 25 25 Longitud L en mm 100 084 084 Casquillo G12 G12 G12

Halogenuros metlicos compactasPotencia nominal 035 075 150 (lm)

03.400 05.500 12.500

Halogenuros metlicos dos casquillosPotencia nominal 0.070 0.150 0.250 0.400 1.000 2.000 (lm)

Flujo

005.500 013.500 020.000 038.000 090.000 220.000

Rendimiento Lm/W 078,57 090,00 080,00 095,00 090,00 110,00

Dimetro en mm 20 24 25 31 40 40

Longitud L en mm 114 132 163 206 -

Casquillo RX7s RX7s Fc2 Fc2 Cable Cable

Halogenuros metlicos un casquillo forma tubular claraPotencia nominal 0.250 0.400 1.000 2.000 3.500 (lm)

Flujo

020.000 042.000 080.000 240.000 320.000

Rendimiento Lm/W 080,00 105,00 080,00 120,00 091,42

Dimetro en mm 045 045 075 100 100

Longitud L en mm 225 275 340 430 430

Casquillo E-40 E-40 E-40 E-40 E-40


Captulo 8. LMPARAS

Halogenuros metlicos un casquillo forma elipsoidal con capa difusoraPotencia nominal 0.070 0.100 0.150 0.400 1.000 (lm)

Flujo

04.900 08.000 12.000 43.000 90.000

Rendimiento Lm/W 070,00 080,00 080,00 107,50 090,00

Dimetro en mm 055 055 055 120 165

Longitud L en mm 140 140 140 290 380

Casquillo E-27 E-27 E-27 E-40 E-40

8.9.5. Lmparas de sodio a baja presin

Vida til: 14.000 horas. Temperatura de color: 1.800 K ndice de reproduccin cromtica (IRC): NULO. Flujo Rendimiento Lm/W 100,00 131,42 147,27 144,44 166,66 177,77 Dimetro en mm 55 55 55 70 70 70 Longitud L en mm 0.215 0.310 0.425 0.530 0.775 1.120 Casquillo BY-22d BY-22d BY-22d BY-22d BY-22d BY-22d

Vapor de sodio baja presin forma tubular clara capa reflectora InfrarrojaPotencia nominal 018 035 055 090 135 180 (lm)

01.800 04.600 08.100 13.000 22.500 32.000

Vapor de sodio baja presin forma tubular claraPotencia nominal 026 036 066 091 131 (lm)

Flujo

03.500 05.750 10.700 17.000 25.000

Rendimiento Lm/W 134,61 159,72 162,12 186,81 190,83

Dimetro en mm 55 55 55 70 70

Longitud L en mm 215 310 425 530 775

Casquillo BY-22d BY-22d BY-22d BY-22d BY-22d


Captulo 8. LMPARAS

8.9.6. Lmparas de sodio a alta presin

Vida til: 12.000 18.000 horas. Temperatura de color: 2.000 K 2.200 K ndice de reproduccin cromtica (IRC): 20 65 Flujo (lm) 004.000 006.500 010.000 017.000 033.000 055.500 090.000 130.000 Rendimiento Lm/W 080,00 092,85 100,00 113,33 132,00 138,75 150,00 130,00 Dimetro en mm 40 40 45 45 45 45 55 65 Longitud L en mm 155 155 210 210 255 285 285 400 Casquillo E-27 E-27 E-40 E-40 E-40 E-40 E-40 E-40

Vapor de sodio alta presin forma tubular claraPotencia nominal 0.050 0.070 0.100 0.150 0.250 0.400 0.600 1.000

Vapor de sodio alta presin elipsoidal capa difusaPotencia nominal 00.50 00.70 0.100 0.150 0.250 0.400 1.000 (lm)

Flujo

003.500 005.600 010.000 014.000 025.000 047.000 128.000

Rendimiento Lm/W 070,00 080,00 100,00 093,33 100,00 117,50 128,00

Dimetro en mm 070 070 075 090 090 120 165

Longitud L en mm 155 155 185 225 225 290 400

Casquillo E-27 E-27 E-40 E-40 E-40 E-40 E-40

Vapor de sodio alta presin dos casquillosPotencia nominal 070 150 250 400 (lm)

Flujo

07.000 15.000 25.500 48.000

Rendimiento Lm/W 100,00 100,00 102,00 120,00

Dimetro en mm 20 25 25 25

Longitud L en mm 115 130 205 205

Casquillo RX7s RX7s-24 Fc2 Fc2

Vapor de sodio alta presin de lujo forma tubularPotencia nominal 150 250 400 (lm)

Flujo

12.500 23.000 39.000






Captulo 8. LMPARAS

Vapor de sodio alta presin de lujo forma elipsoidal capa difusaPotencia nominal 150 250 400 (lm)

Flujo

12.000 22.000 37.500





8.9.7. Lmparas fluorescentes de alta potencia sin electrodos (induccin)Tensin de red: 230 V. Vida til aproximada: 60.000 horas. (lm)

Potencia nominal 100 W 150 W

Flujo

8.000 12.000

Rendimiento Lm/W 80,00 80,00

Anchura en mm 139 139

Longitud L en mm 313 414

Casquillo -

IRC Ra 80 (840/835) 80 (840/835)

Grado cromtico 1B 1B

8.9.8. Lmparas de descarga de gas a baja presin por induccinTensin de red: 230 V. Vida til aproximada: 60.000 horas. (lm)

Potencia nominal 55 W 85 W 165 W

Flujo

3.500 6.000 12.000

Rendimiento Lm/W 65 70 70


Altura en mm 140.5 180,5 210

Casquillo -

IRC Ra 80 (840/830/827) 80 (840/830/827) 80 (840/830/827)


Captulo 9. EQUIPOS AUXILIARES DE REGULACIN Y CONTROL

La posesin de dichas homologaciones permite circular a estos productos por los pases que engloben dichas marcas.

Normas de referencia

Las normas que regulan la seguridad y el funcionamiento de las reactancias para lmparas de alta intensidad de descarga, son: UNE-EN 60922: UNE-EN 60923: ANSI C82.4: UNE-EN 60662: UNE-EN 61167: UNE-EN 60188: UNE-EN 60192: UNE-EN 60598: Reactancias para lmparas de descarga (excepto lmparas tubulares fluorescentes). Prescripciones generales y de seguridad. Reactancias para lmparas de descarga (excepto lmparas tubulares fluorescentes). Prescripciones de funcionamiento. Reactancias para lmparas de alta intensidad de descarga y sodio baja presin. Lmparas de vapor de sodio a alta presin. Lmparas de halogenuros metlicos Lmparas de vapor de mercurio a alta presin. Lmparas de vapor de sodio a baja presin. Luminarias.

Para poder utilizar los aparatos elctricos y electrnicos en la Comunidad Europea, es obligatorio que sean portadores de la marca CE, la cual significa Conformidad Europea, y representa el cumplimiento de las siguientes Directivas Comunitarias a las que estn sujetos los productos de iluminacin: - Directiva de Baja Tensin (LV) 73/23/EEC, obligatoria desde 1-1-97 y aplicable a todos los aparatos elctricos de tensin nominal de 50 a 1.000 V. en corriente alterna y 75 a 1.500 V. en corriente continua. - Directiva de Compatibilidad Electromagntica (EMC) 89/366/EEC, obligatoria desde 1-1-96 y aplicable a todos los aparatos elctricos y electrnicos que pueden generar radio-interferencias o verse afectados por perturbaciones generadas por otros aparatos de su entorno.

Directivas comunitarias

Normas de referencia

Para la Directiva de Baja Tensin (LV) son obligatorias las normas de seguridad sobre el producto. Para las correspondientes a Compatibilidad Electromagntica (EMC), son aplicables las siguientes normas: UNE-EN 50081-1: UNE-EN 55015: EN 61000-3-2: EN 61547: Compatibilidad Electromagntica. Norma genrica de emisin. Perturbaciones radioelctricas de las lmparas fluorescentes y luminarias. Perturbaciones de los sistemas de alimentacin. Armnicos. Luminarias para aplicaciones generales. Prescripciones de inmunidad.

Los requerimientos de emisin de radio-interferencias, armnicos e inmunidad aplicables, deben ser comprobados con la luminaria o en la instalacin donde se van a utilizar las reactancias.

Armnicos

Un armnico es una perturbacin introducida en la red por equipos elctricos. En los sistemas de iluminacin se supone que la energa se recibe a una sola frecuencia y que sta es constante. La constancia de la frecuencia en las distribuciones de energa est generalmente conseguida. Sin embargo, por diversas circunstancias, la onda fundamental puede estar contaminada con armnicos indeseables (por ejemplo, producidos por conversores de frecuencia asociados, etc.). El estudio de dicha contaminacin por armnicos es muy complejo porque sus consecuencias dependen de la amplitud y el orden de la frecuencia armnica as como de la situacin sobre la fundamental.



Conviene sealar que, si la situacin de los armnicos sobre la onda fundamental hace que la onda compuesta tienda a ser cuadrada, las bobinas de impedancia no limitan suficientemente la intensidad que recibe la lmpara puesto que en estas condiciones, la tensin alterna se asemeja a una tensin continua pulsatoria frente a la cual los choques inductivos no responden eficazmente. Se puede establecer un modelo matemtico para el estudio de la tensin en los distintos dispositivos del circuito elctrico (lmpara, balasto, etc.), y descomponerlo en una serie de Fourier, quedndonos con los dos primeros trminos como aproximacin aceptable. Los armnicos terceros y sucesivos que se producen en la utilizacin de ncleos magnticos (balastos magnticos) en los alumbrados con lmparas de descarga y la generacin de armnicos impares por parte de las propias lmparas, tiene dos consecuencias inmediatas: 1- Los condensadores de correccin del factor de potencia, no son capaces de corregir el factor de potencia hasta la unidad, sino que al aadirse ms capacidad a dichos condensadores, se pasa a un circuito capacitivo. 2- En los sistemas trifsicos con neutro, la corriente en el neutro se llega a hacer similar a la de las fases, porque an cancelndose la frecuencia fundamental a igualdad de cargas, es decir con fases equilibradas, los terceros armnicos estn en fase y por lo tanto se suman. Si los aparatos que se alimentan de la lnea trifsica con neutro slo tomaran la frecuencia fundamental, el neutro no llevara corriente en el caso de equilibrio de cargas sobre las fases. Si en cambio, los aparatos toman una corriente que contenga el 333% del tercer armnico, el hilo neutro se carga con la misma corriente que las fases, aunque su frecuencia sea el triple de la fundamental. En la prctica, para que esto no ocurra en las lneas de alumbrado, se han establecido lmites en las distorsiones de corriente admisibles de caso armnico impar, ya que los pares se anulan (ver las Normas IEC 1000-3-2, IEC 1000-3-3 o EN 61000-3-2 y EN 61000-3-3). No obstante, el neutro debe dimensionarse al mismo tamao que los de las fases, segn exige el Reglamento de Baja Tensin, para evitar sorpresas con materiales de baja calidad. Otro problema tpico de la alimentacin contaminada de frecuencias armnicas es el fenmeno de resonancia, que puede producirse en aquellos equipos que estn compuestos de reactancia inductiva y condensador en serie. Estos equipos son especiales y conocidos como reguladores, autorreguladores o balastos de potencia constante.

9.2.4. Balastos electromagnticos

Los balastos electromagnticos estn compuestos, principalmente, por un gran nmero de bobinas de cobre sobre un ncleo de hierro laminado. En ellas se produce una prdida de calor que ocurre a travs de la resistencia hmica de las bobinas y la histresis en el ncleo, y que depende mucho de la construccin mecnica de los balastos y del dimetro del alambre de cobre.

Tipos de reactancias

Reactancia de choque

Este tipo de reactancia inductiva, formado por una simple bobina con su ncleo magntico correspondiente, conectada elctricamente en serie con la lmpara, es el ms comnmente utilizado; constituye un conjunto de bajo factor de potencia que puede ser corregido colocando un condensador en paralelo con la red (Fig. 2).Balasto F Red N Lmpara Condensador

Figura 2



Los balastos electrnicos se usan generalmente para lmparas fluorescentes y halogenuros metlicos y sodio alta presin de hasta 150 W. El principio de funcionamiento ms comnmente empleado en los balastos electrnicos para tubos fluorescentes en acometidas de corriente alterna normal (220 V y 50 Hz) es como el que se muestra en la Fig. 5.

F N

Red

Control electrnico Condensador amortiguador Filtro pasa-bajos Oscilador de alta frecuencia

Lmpara Lmpara

Rectificador

Estabilizador de la lmpara

Figura 5Como puede verse, con un filtro previo de paso bajo para reducir distorsin de la corriente de alimentacin e impedir que las seales de alta frecuencia se reflejen en la red. Adems, hay que proteger al circuito electrnico de los impulsos fortuitos que aparecen en la corriente alterna de 50 Hz. Una vez rectificada la corriente alterna, y con ayuda del condensador de acoplo, se procede a la generacin de alta frecuencia en onda cuadrada, mediante dos transistores generalmente. Esta frecuencia ha de ser mayor de 20 KHz. para superar los lmites audibles y conseguir el mayor rendimiento. Antes de aplicar la alta frecuencia a los tubos hay que establecer los medios para limitar la corriente y facilitar el encendido. Adems de lo anterior, es preciso proveer medios para impedir que el balasto se deteriore al final de la vida de los tubos, etc.

Conceptos asociados a los balastos electrnicos

Factor de potencia: En los balastos electrnicos el factor de potencia est corregido y tiene un valor constante y muy prximo a la unidad, controlado en todo momento de su funcionamiento por el circuito de correccin de factor de potencia. Proteccin contra sobretensiones: En las instalaciones trifsicas con neutro incorrectamente conectado o interrumpido, ante un reparto desequilibrado de cargas, se produce un desequilibrio de tensiones, que origina sobretensiones en algunas de las fases, que pueden crear problemas de funcionamiento y deterioro de lmparas y equipos auxiliares. Los balastos electrnicos estn provistos de un sistema de proteccin contra sobretensiones, que evita daos que pudieran causarse en los circuitos por este motivo. Armnicos de corriente: Una onda no sinusoidal pura est formada por una onda fundamental a la que se superponen ondas de frecuencia mltiplos de la onda fundamental. Estas ondas superpuestas reciben el nombre de armnicos de orden superior, como ya vimos anteriormente. Estos armnicos son producidos por elementos de comportamiento no lineal, y sobrecargan las redes de alimentacin, siendo indeseables por constituir una fuente de perturbaciones para otros aparatos en la misma red, y por reducir el factor de potencia del aparato afecto de stos. Los balastos electrnicos deben incluir en sus circuitos filtros de entrada que limiten y mantengan el nivel de armnicos igual o por debajo de lo exigido por la norma EN 61000-3-2. Corrientes de dispersin o de fuga: Para reducir las interferencias radioelctricas se utilizan filtros que originan corrientes dispersas no aceptables para el buen funcionamiento elctrico de los equipos. Los balastos electrnicos incorporan condensadores de supresin de interferencias que conducen a tierra las corrientes de fuga, con valores siempre inferiores a 05 mA., no comportando problema alguno para los equipos de proteccin y diferenciales del circuito.



Para una correcta instalacin siempre es necesario utilizar el borne de tierra del balasto y conectarlo debidamente. Interferencias radioelctricas: Los equipos electrnicos de funcionamiento en altas frecuencias emiten o generan interferencias radioelctricas perjudiciales para el entorno elctrico y aparatos afines a l. Estos niveles de emisin deben situarse por debajo de los lmites tolerables por la norma EN 55015. Los balastos electrnicos disponen de etapas y filtros supresores de interferencias radioelctricas, de modo que su emisin sea siempre inferior a los lmites mximos normalizados. Para mantener este bajo nivel de emisin de radiointerferencias, hay que prestar especial atencin a la disposicin del cableado de la instalacin, siguiendo en todo momento las recomendaciones a tal fin.

Normativa bajo la que se deben construir los balastos de alta frecuencia

Con el fin de ofrecer las mximas garantas de funcionamiento y seguridad, los balastos electrnicos deben ser diseados segn las ltimas normas europeas para se permitan lograr las siguientes caractersticas: - Al ser electrnicos, estar totalmente libres de ruidos. - No producir parpadeos en el encendido. - Efecto estroboscpico corregico. - Utilizables como aparatos de emergencia, admitiendo la alimentacin en corriente continua. - Permitir un amplio margen de tensin de alimentacin. - Poseer un circuito de desconexin automtica frente a lmparas defectuosas o agotadas. - Incorporar filtros armnicos para evitar que stos se introduzcan en la red. Por lo tanto, deben cumplir o estar conformes con las siguientes normas: UNE-EN 50081-1: Compatibilidad Electromagntica. Norma genrica de emisin. UNE-EN 55015: Perturbaciones radioelctricas de las lmparas fluorescentes y luminarias. EN 61000-3-2: Perturbaciones de los sistemas de alimentacin. Armnicos. EN 60928: Prescripciones generales y de seguridad. EN 60929: Prescripciones de funcionamiento. UNE-EN 50082-1: Compatibilidad Electromagntica. Norma genrica de inmunidad. Se considera tiempo de encendido para un balasto electrnico, al tiempo necesario para iniciar el encendido de la lmpara. En funcin de este periodo de tiempo distinguiremos los equipos de encendido instantneo (o en fro) y los equipos de encendidos con precalentamiento de ctodos (o en caliente). Balastos electrnicos de encendido instantneo: Producen el encendido de la lmpara en un tiempo prcticamente instantneo. Este encendido se produce con los ctodos de la lmpara fros, sin un precalientamiento previo. Se recomienda el uso de estos balastos en instalaciones donde se requieran un limitado nmero de encendidos diarios, como oficinas, locales comerciales, bancos, etc. Balastos electrnicos de encendido rpido: Estos balastos, a diferencia de los de encendido instantneo, tienen un corto precalentamiento, de aproximadamente 04 segundos. Balastos electrnicos de encendido con precalentamiento: Estos balastos producen el encendido de la lmpara en un tiempo aproximado de dos segundos. Previamente al encendido, los ctodos de la lmpara son precalentados por el paso de una corriente inicial por ellos, lo que origina un encendido ms suave, pero no instantneo. An con ello, en este tipo de instalaciones, la vida de la lmpara sometida a frecuentes encendidos es mucho menor que la de la lmpara que soporte pocos encendidos y largos periodos de funcionamiento continuado. Generador HF para lmparas de induccin: El generador HF proporciona la seal de alta frecuencia (265 Mhz) a la antena de la lmpara para iniciar y mantener la descarga del gas. El sistema de circuitos electrnicos del generador se encuentra encerrado en una caja de metal pequea, la cual adems de dar proteccin contra la interferencia de radio frecuencia, tambin sirve para conducir el calor generado en el circuito.

Encendido con equipos electrnicos de alta frecuencia


Captulo 10. ILUMINACIN INTERIOR E INDUSTRIAL

Iluminancia en servicio estndar

El valor de la iluminancia de servicio estndar, de 300 lux en adelante, se utiliza junto a la clase de calidad, como parmetro al seleccionar la curva del lmite de la luminancia adecuada.

Relacin a/h

En lugar del rango adecuado de los rangos crticos, se puede utilizar un rango de relaciones a/h crticas, donde a representa la distancia horizontal y h la distancia vertical entre el ojo del observador y la luminaria ms lejana (Fig. 6). Estos valores estn representados al lado derecho de los diagramas de deslumbramiento.a

45

Zona de la visin crtica Zona radiante crtica

hs

tan =

a hs

Figura 6. Zonas crticas de visin y radiante.

Valores de luminancia

La distribucin de la luminancia de las luminarias en los planos C0-C180 y C90-C270 son los valores iniciales. La luminancia media de la luminaria en una direccin dada se puede calcular como el cociente entre la intensidad luminosa en dicha direccin y el rea luminosa aparente. Las curvas de limitacin son vlidas para: - Iluminacin general. - Lneas de visin predominantemente horizontales o hacia abajo. - Reflectancias de al menos 05 para cielos rasos y paredes, y de por lo menos 025 para el mobiliario. Para un techo luminoso, la limitacin del deslumbramiento ser suficiente siempre y cuando la luminancia en los ngulos mayores de 45 no exceda de 500 cd/m2.

Procedimiento para el uso del sistema de proteccin al deslumbramiento

1. Determinar la luminancia media entre 45 y 85 y del tipo de luminaria elegida para la instalacin. 2. Determinar la clase de calidad y el nivel de iluminancia requeridos para la instalacin (supuesta nueva). 3. Seleccionar la curva adecuada (clase y nivel) del diagrama correspondiente. 4. Determinar el ngulo mximo, para la longitud y altura de la habitacin, entre el nivel del ojo y el plano de las luminarias. 5. Tomar la lnea horizontal del diagrama de limitacin de deslumbramiento para el valor a/h encontrado en el paso anterior. La parte de la curva sobre esta lnea se puede ignorar. 6. Comparar la luminancia de una luminaria con la parte elegida de la curva de limitacin. No existir deslumbramiento psicolgico si el valor de la luminancia de la luminaria no supera la luminancia especificada por la curva de limitacin elegida dentro del rango de ngulos de emisin. Si el resultado es diferente, deber modificarse el diseo; por ejemplo, seleccionando otro tipo de luminaria.


1,20 m.


Distribucin de luminancia en el rea de trabajo

Las luminancias de los alrededores inmediatos de la tarea deberan, si es posible, ser ms bajas que las luminancias de la tarea, pero preferiblemente no menos de 1/3 de este valor. Esto implica que la razn de la reflectancia del fondo inmediato de una tarea al de la tarea misma, debera estar preferiblemente en el rango 03 05. Este es un requisito prctico o til para oficinas, pero su aplicacin es difcil, y algunas veces imposible, en la mayora de las fbricas donde la tarea es a menudo oscura y el diseador de iluminacin puede, raramente, especificar la reflectancia del fondo.

10.6.2. Depreciacin de la emisin de luz

La iluminancia proporcionada inicialmente por una instalacin de iluminacin disminuir de manera gradual durante el uso debido a una reduccin en los lmenes de la lmpara, a lmparas que se quemen, y a la acumulacin de suciedad en las lmparas, luminarias y superficies de la habitacin. Sin embargo, es posible mantener la iluminancia en o sobre el mnimo valor permitido (denominado valor mantenido) limpiando el equipo de iluminacin y las superficies de la habitacin y cambiando las lmparas quemadas o gastadas a intervalos adecuados de acuerdo con un programa de mantenimiento previamente acordado. El valor de dicho programa de mantenimiento se indica en la Fig.10. Claramente, en el caso ilustrado, la iluminancia en el sistema no mantenido disminuir hasta el 40% del valor inicial dentro de los tres aos y continuar decayendo. Pero con una limpieza anual y un recambio de lmparas y de pintura cada tres aos, la iluminancia llega al 60% del valor inicial. En tres aos, el sistema mantenido proporciona una iluminancia 50% mayor que la del sistema sin mantenimiento.Nmero de aos, suponiendo 3.000 horas de encendido al ao100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0

1

2

3

Prdida por deterior

o de la lmpara

Porcentaje de iluminacin

71Prdida por suciedad en la lmpara Ganancia por limpieza cada 6 meses Luminarias limpiadas cada 12 meses

70 62

65Ganancia por limpieza cada 6 meses Luminarias limpiadas cada 12 meses

62 55

Ganancia si tambin se renueva la lmpara

Limpieza dos veces al ao y renovacin de lmpara Limpieza una vez al ao y renovacin de lmpara Limpieza dos veces al ao y lmparas de origen Limpieza una vez al ao y lmparas de origen

1.000

2.000

3.000

Horas de trabajo

4.000

5.000

6.000

7.000

8.000

9.000

Figura 10. Curvas combinadas de depreciacin mostrando el efecto de limpieza y renovacin en una instalacin de lmparas fluorescentes.

Factores a considerar en la depreciacin de la iluminacin de interioresSuciedad en lmparas y luminarias La mayor parte de la prdida de luz se puede atribuir a la suciedad que se acumula en las lmparas y en las superficies de control de luz (reflejada, refractada o difusa) de las luminarias. La velocidad de depreciacin causada por la suciedad que se deposita en las superficies de control de la luz es afectada por el ngulo de inclinacin, la terminacin, y la temperatura de la superficie, por el grado de ventilacin o hermetismo de la luminaria, y por el grado de contaminacin de la atmsfera que rodea la luminaria. La depreciacin en la emisin de luz puede ser reducida seleccionando luminarias apropiadas para cada lugar determinado. Las luminarias de bases abiertas y superficies cerradas acumulan suciedad a mayor velocidad que aquellas que tienen ventilacin. En las luminarias ventiladas, las corrientes de conveccin sacan el polvo y la suciedad hacia afuera a travs de agujeros o ranuras en el dosel o reflector y los llevan fuera de las superficies de reflexin. En atmsferas altamente contaminadas es preferible utilizar luminarias hermticas o a prueba de polvo, algunas de las cuales tienen un filtro interior que permite que se lleve a cabo la respiracin necesaria.



10.7.5. Proceso de clculo

Actualmente este proceso est informatizado (programa INDALWIN), pero vamos a indicar en este apartado el proceso a seguir para realizar un proyecto de iluminacin en un interior, teniendo en cuanta las recomendaciones que establece la C.I.E. en cuanto a iluminancias de servicio, calidad de limitacin de deslumbramiento directo y el grupo de rendimiento de color (IRC o Ra) ms recomendado para una instalacin concreta (almacenes, oficinas, aulas, etc.). Los pasos a seguir son los siguientes: 1) Caractersticas geomtricas del local. 2) Caractersticas de reflexin de las diferentes superficies. 3) Obtencin de los valores requeridos para el tipo de actividad a desarrollar en el local (iluminancia media de servicio, calidad limitacin del deslumbramiento, IRC), de las tablas de la C.I.E. 4) Seleccionar el tipo de luminaria a instalar en funcin de las caractersticas del local, el cual nos definir si la luminaria es de empotrar en falso techo, de adosar o suspender. 5) Comprobar que la luminaria cumple la calidad de limitacin de deslumbramiento directo. 6) Como el nivel medio es el que se mantendr en la instalacin, es preciso aplicar, a los valores iniciales, unos coeficientes de depreciacin de la misma. stos son los vistos anteriormente. 7) Cuando realizamos el clculo de la iluminacin de un local por el mtodo del factor de utilizacin, es necesario conocer el rendimiento de la luminaria y el factor de utilizacin (para lo que necesitamos saber el valor de K y las reflexiones de techo, paredes y suelo). 8) Una vez que tenemos todos los datos, aplicamos la frmula fundamental de la iluminacin: donde: Ems = . N . . fu . fm S

Ems = Iluminacin media en servicio. = Flujo luminoso unitario de la lmpara. N = Nmero de lmparas (a determinar). = Rendimiento de la luminaria. fu = Factor de utilizacin. fm = Factor de mantenimiento. S = Superficie a iluminar.

10.8. Algunos niveles de iluminacin recomendadosreas de construccin en generalTipo de rea reas de circulacin corredores Baos, servicios Negocios, depsitos Escaleras, escaleras mecnicas Illuminancia en servicio (lux) 100 100 100 150 Clase de calidad D-E C-D D-E C-D



Talleres de montajeTipo de rea Trabajo preliminar: montaje maquinaria pesada Trabajo intermedio: montaje de motores y cuerpo del vehculo Trabajo fino: montaje de maquinaria de oficina y electrnica Trabajo refinado: montaje de instrumentos Iluminacia en servicio (lux) 1.300 1.500 1.750 1.500 Clase de calidad C-D B-C A-B A-B

Industrias del caucho, del plstico y qumicaTipo de rea Procesos automticos rea general de planta interior Salas de control, laboratorios Elaboracin farmacutica Fabricacin de neumticos Inspeccin Combinacin de colores Iluminacia en servicio (lux) 1.150 1.300 1.500 1.500 1.500 1.750 1.000 Clase de calidad C-D C-D C-D C-D C-D A-B A-B

Fbricas de indumentariaTipo de rea Planchado Costura Inspeccin Iluminacia en servicio (lux) 1.500 1.750 1.000 Clase de calidad A-B A-B A-B

Industria elctricaTipo de rea Fabricacin de cables Devanado de bobina Montaje de telfonos, radios, Tos Evaluacin, ajuste Montaje de partes de ultra-precisin componentes electrnicos Iluminacia en servicio (lux) 1.300 1.500 1.000 1.000 1.500 Clase de calidad B-C A-B A-B A-B A-B

Industria alimenticiaTipo de rea Proceso automtico reas de trabajo general Decoracin artesanal Iluminacia en servicio (lux) 200 300 500 Clase de calidad D-E C-D A-B



FundicionesTipo de rea reas de fundicin Moldura preliminar, construccin de ncleos preliminares Moldura fina, construccin de ncleos, inspeccin Iluminacia en servicio (lux) 200 300 500 Clase de calidad D-E C-D A-B

Fbrica de vidrios y alfareraTipo de rea Hornos/salas de hornos Salas de mezclado, salas de formacin, moldura y horneado Acabado, esmaltado y lustre Pulido y grabado a mquina Pulido y grabado a mano Trabajo refinado Iluminacia en servicio (lux) 1.150 1.300 1.300 1.500 1.750 1.000 Clase de calidad D-E C-D B-C B-C A-C A-B

Talleres metalrgicosTipo de rea Plantas de produccin totalmente automticas Plantas de produccin semi-automticas Estaciones de trabajo con personalpermanente en las plantas de produccin Plataformas de control e inspeccin Iluminacia en servicio (lux) 50 200 300 500 Clase de calidad D-E D-E D-E A-B

Industria del cueroTipo de rea reas de trabajo general Prensado, corte, costura, fabricacin de zapatos Clasificacin, apilado, control de calidad Iluminacia en servicio (lux) 1.300 1.750 1.000 Clase de calidad B-C A-B A-B



Talleres de mquinas y ajustesTipo de rea Fundicin de partes pequeas Banco preliminar y trabajo a mquina, soldadura Banco intermedio y trabajo a mquina Banco fino y trabajo a mquina, inspeccin y verificacin Trabajo refinado, medicin e inspeccin de las pequeas partes complejas Iluminacia en servicio (lux) 1.200 1.300 1.500 1.750 1.500 Clase de calidad D-E C-D B-C A-B A-B

Talleres de pintura y cabinas de rociadoTipo de rea Lavado, rociado preliminar Rociado y pintura general Pintura fina, rociado y acabado, retoque y mezcla Iluminacia en servicio (lux) 1.500 1.750 1.000 Clase de calidad C-D B-C A-B

Fbrica de papelTipo de rea Procesos automticos Fabricacin de cartn y papel Inspeccin, clasificacin Iluminacia en servicio (lux) 200 300 500 Clase de calidad D-E C-D A-B

Impresiones y encuadernacionesTipo de rea Mquina impresora Encuadernacin Salas de composicin, correccin, recortes, realzado Retocado, grabado Reproduccin del color e impresin Grabado de cobre y acero Iluminacia en servicio (lux) 1.500 1.500 1.750 1.000 1.500 2.000 Clase de calidad C-D A-B A-B A-B A-B A-B

Industrias textilesTipo de rea Cardado, dibujo Hilado, devanado, teido Retorcido, tejido Costura, inspeccin Iluminacia en servicio (lux) 1.300 1.500 1.750 1.000 Clase de calidad D-E C-D A-B A-B



Artesanas en madera y fabricacin de mueblesTipo de rea Aserraderos Banco de trabajo, montaje Mquinas para trabajar la madera Acabado Inspeccin final, control de calidad Iluminacia en servicio (lux) 1.200 1.300 1.500 1.750 1.000 Clase de calidad D-E C-D B-C A-B A-B

OficinasTipo de rea Archivos Salas de conferencia Oficinas generales, mecanografa, salas con actividades realizadas en pantallas de ordenadores Oficinas abiertas y profundas Oficinas de dibujo Iluminacia en servicio (lux) 1.200 1.300 1.500 1.750 1.000 Clase de calidad C-D A-B A-B A-B A-B

EscuelasTipo de rea Talleres, bibliotecas, salas de lectura Aulas de clase, aulas de conferencias, laboratorios, aulas de arte, gimnasios Iluminacia en servicio (lux) 300 500 Clase de calidad A-B A-B

Negocios y tiendasTipo de rea Negocios convencionales Autoservicios Supermercados, almacenes Iluminacia en servicio (lux) 300 500 750 Clase de calidad B-C B-C B-C



Edificios pblicosTipo de rea Auditorio cines Vestbulo cines Auditorio de teatros y salas de conciertos Vestbulos de teatros y salas de conciertos Exposicin de objetos sensitivos a la luz en museos y galeras de arte Exposicin de objetos no sensitivos a la luz en museos y galeras de arte Nave de iglesias Coro, Altar y plpito de iglesias Iluminacia en servicio (lux) 50 150 100 200 150 300 100 300 Clase de calidad B-C B-C B-C B-C B-C B-C B-C B-C

CasasTipo de rea Dormitorio en general Cabecera del dormitorio Bao en general Lugar para afeitarse y maquillarse en el bao Vivienda en general Lugar para leer y coser Escaleras Cocina en general rea de trabajo en la cocina Escritorio Cuarto de los nios Iluminacia en servicio (lux) 50 200 100 500 100 500 100 300 500 300 100 Clase de calidad B-C B-C B-C B-C B-C B-C B-C B-C B-C B-C B-C

Hoteles y restaurantesTipo de rea Comedores Cuarto de huspedes y baos en general Cuarto de huspedes y baos local Entradas y salas de conferencia en general Cocinas Iluminacia en servicio (lux) 200 100 300 300 500 Clase de calidad B-C B-C B-C B-C B-C



HospitalesTipo de rea Pasillos por la noche Pasillos por da/tarde Iluminacin general para guardias Iluminacin general para salas de exmenes Iluminacin general para exmenes locales Observacin en terapia intensiva Enfermeras Sala de pre-operacin Iluminacin general de la sala de operaciones Iluminacin local de la sala de operaciones Iluminacin general en salas de autopsias Iluminacin local en salas de autopsias Iluminacin general de laboratorios y farmacias Iluminacin local de laboratorios y farmacias Iluminacin general de salas de consulta Iluminacin local de salas de consulta Iluminacia en servicio (lux) 000.050 000.200 000.150 000.500 001.000 000.750 000.300 000.500 1.000 100.000 000.750 005.000 000.750 001.000 000.500 000.750 Clase de calidad A-B A-B A-B A-B A-B A-B A-B A-B A-B A-B A-B A-B A-B A-B A-B A-B


ILUMINACIN POR PROYECCIN

Captulo 11.

11.1 11.2 11.3 11.4

Generalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 167 Iluminacin utilitaria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168 Iluminacin decorativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170 Iluminacin deportiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 180


Captulo 11. ILUMINACIN POR PROYECCIN

11.2. Iluminacin utilitariaEste sistema de iluminacin lo integran aquellos casos en que la iluminacin por proyeccin viene obligada por la necesidad de seguridad, proteccin o produccin, constituyendo el nico sistema lgico de realizar el alumbrado. Muchos espacios grandes, por ejemplo intersecciones de caminos, puertos, zonas de clasificacin en ferrocarriles, zonas de construccin, reas de almacenamiento, complejos de depsitos, etc., se iluminan utilizando alumbrado por proyeccin con columnas altas. La iluminacin con columnas altas se prefiere, principalmente, debido a la menor cantidad de columnas de iluminacin que se utilizan, factor que contribuye a la facilidad de movimiento en el rea iluminada. El sistema de columnas altas, en general, presenta un ahorro en los costes si se lo compara con un sistema que use columnas bajas. El ahorro se da principalmente en el costo total de las columnas, lmparas, luminarias y cables, aunque tambin hay una reduccin de los costos de mantenimiento.

GeneralidadesPara calcular la altura de las columnas (torres o postes) sobre las que se montarn los proyectores de forma que no se produzca un deslumbramiento directo, se utilizar el baco de la Fig. 2. Hay que tener en cuenta que con alturas excesivas se eleva considerablemente el costo de las columnas, mientras que a alturas ms bajas el nmero de columnas, lmparas y luminarias se vuelve muy alto. Sin embargo, si hay construcciones relativamente altas en distintas posiciones dentro del rea, se deben utilizar alturas de montaje inferiores a aquellas mostradas en el baco, para evitar que arrojen sombras fuertes sobre el rea. Cuando el nfasis se pone en ahorrar espacio y en la flexibilidad del uso del rea, las columnas empleadas deben superar los del baco, ya que al aumentar la altura, aumenta tambin el espacio permisible, y por lo tanto disminuye el nmero de obstrucciones en forma de columnas.

Altura de columnas

D La altura de montaje ser como mnimo H=D/4

Figura 1DISTANCIA DE LAS COLUMNAS AL BORDE DE LA ZONA A ILUMINMAR 0 m. 6 m. 12 m. 18 m. 24 m. 30 m. 36 m. 42 m. 48 m. 54 m.

. . . . . . . . 6 m 9 m 12 m 15 m 18 m 21 m 24 m 27 m . m 30 . 33 m m. 36 . 39 m m. 42 . 45 m . 48 m . 51 m . 54 m . 57 m . 60 m

ALTURA DE MONTAJE

60 m. 0 m. 20 m. 40 m. 60 m. 80 m. 100 m. 120 m. 140 m. ANCHO TOTAL DE LA SUPERFICIE A ILUMINAR

Figura 2


ALTURA DE MONTAJE


Niveles de iluminacin

Se debe definir, al menos, el nivel requerido en el plano horizontal (iluminancia horizontal). A veces tambin se debe controlar la iluminancia vertical (por ejemplo, donde se llevan a cabo tareas de lectura donde se deben inspeccionar o mover mercancas). Los niveles y uniformidades de iluminacin necesarios dependen de la dificultad de la tarea visual por un lado y del grado de eficiencia y seguridad requeridos por el otro. En la Tabla 1 se indican los requerimientos de nivel y uniformidad para diferentes categoras de reas.Tarea visual y su categora Ejemplo Iluminancia horizontal recomendada media mantenida (lux) 5 20 Factor de uniformidad

Seguridad reas de bajo riesgoreas de mediano riesgo

reas de alto riesgo

Movimiento y trnsito PeatonesVehculos lentos Trnsito normal

reas industriales de almacenaje; trnsito ocasional solamente reas de deposito de vehculos, terminales de containers con trnsito frecuente reas crticas dentro de refineras de petrleo, plantas qumicas, de electricidad y de gas Movimiento de gente solamente Camiones montacargas y/o bicicletas Alumbrado pblico en terminales de contenedores, lugares de maniobras Excavaciones, desmontes Manipulacin de madera Albailera, carpintera Pintura, trabajos elctricos

1:7 1:4

50

1:25

5 10 20

1:7 1:4 1:25

Trabajo general Muy arduo Arduo Normal Fino

20 50 100 200

1:4 1:4 1:25 1:2

Tabla 1. Iluminancias y uniformidades recomendadas para reas exteriores de trabajo.

Deslumbramiento

El grado del lmite de deslumbramiento requerido depende, por supuesto, de la categora del rea en cuestin (C.I.E.: Sistema de evaluacin del deslumbramiento para iluminacin de reas y deportes exteriores). En general, el deslumbramiento molesto se reducir con el aumento de la altura de montaje. Elegir bien los proyectores y tener especial cuidado al apuntarlos tambin puede ayudar a mantener el deslumbramiento al mnimo. A veces, cuando el deslumbramiento es crtico, se deben colocar celosas especiales a las luminarias.

Lmparas

Las lmparas de descarga de alta intensidad se recomiendan como apropiadas para la iluminacin por proyeccin de reas. Las lmparas usadas con mayor frecuencia son las de descarga de Sodio a Alta Presin, y las de Halogenuros Metlicos, a pesar de que cuando la discriminacin de color no es necesaria y los niveles de iluminacin no excesivamente elevados, la lmpara de descarga de Sodio a Baja Presin ofrece una buena solucin.



considerar tres puntos: 1) Cuanto ms oscuro sea el material, mayor ser la iluminancia necesaria sobre el mismo para proporcionar una impresin de brillo satisfactoria. 2) Para una instalacin normal, en la cual la luz est dirigida hacia arriba en una superficie vertical, la cantidad de luz reflejada que llega a un observador, y por lo tanto el brillo de la superficie iluminada, disminuir con un aumento de la uniformidad de la superficie. 3) La iluminancia necesaria ser influenciada en cierta medida por el grado de combinacin entre el espectro de la fuente de luz empleada y el color del material de construccin. Se obtienen soluciones favorables cuando el color de la luz es cercano a aquel de la superficie iluminada. En la Tabla 2 mostramos las iluminancias recomendadas para la iluminacin por proyeccin, la cual ha sido elaborada teniendo en cuanta estos tres puntos.NIVELES DE ILUMINACIN RECOMENDADOS Iluminancia en Lux Coeficientes de correccin Alrededores Lmpara Superficie Pobre Bien Muy B M S Limpia Sucia 20 30 60 1,0 0,9 3,0 5,0 40 100 35 40 55 100 120 60 200 120 120 40 40 20 20 60 150 50 60 80 150 180 100 300 180 180 60 60 30 30 120 300 100 120 160 300 360 200 600 360 360 120 120 60 60 1,1 1,0 1,2 1,2 1,3 1,3 1,3 1,3 1,2 1,3 1,0 1,2 1,0 1,1 1,0 1,0 1,1 0,9 0,9 1,0 1,0 1,2 1,2 1,1 1,1 1,3 1,0 1,2 1,0 1,1 2,5 2,0 2,5 2,0 2,0 2,0 1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 2,0 2,0 3,0 3,0 5,0 3,0 5,0 4,0 4,0 3,0 2,0 2,0 2,0 2,0 2,0 4,0 4,0 5,0 5,0

Material de la fachada Piedra clara Mrmol blanco Piedra mediana Cemento Mrmol de color claro Piedra oscura Granito gris Mrmol oscuro Ladrillo amarillo claro Ladrillo marrn claro Ladrillo marrn oscuro Granito rosa Ladrillo rojo Ladrillo oscuro Detalle arquitectnico Revestimiento de aluminio: Terminacin natural Terminacin trmica de laca saturada (10%) rojo, marrn, amarillo Terminacin trmica de laca saturada (10%) azul, verde Terminacin trmica de laca mediana (30-40%) rojo, marrn, amarillo Terminacin trmica de laca mediana (30-40%) azul, verde Terminacin trmica de laca pastel (60-70%), rojo, marrn, amarillo Terminacin trmica de laca pastel (60-70%) azul, verde

Tabla 2


Captulo 12. ILUMINACIN DE CARRETERAS

12.3. Clculos luminotcnicos12.3.1. Clculo de luminancias en la instalacin de alumbrado12.3.1.1. MtodoLa luminancia en un punto de la calzada se calcula mediante la frmula: L=

E ( , ) r ( h, tg ) R (cm/m ) c 2 2

donde el sumatorio ( ) comprende, en principio, todas las luminarias de la instalacin. Los valores de intensidad luminosa (I(c, )) y del coeficiente de luminancia reducida (r( , tg )) se obtienen por interpolacin cuadrtica en la matriz de intensidades de la luminaria y en la tabla de reflexin del pavimento. Por ltimo, la variable h es la altura mxima de la luminaria (Fig. 1).Q h

T Observador

s

P

Figura 1. Luminancia en un punto.Los valores de luminancia calculados estarn influidos por el factor de mantenimiento como minoracin, que tiene en cuenta la depreciacin luminosa de la lmpara y la causada por la suciedad. Se adoptar, en todos los clculos, un valor menor o igual a 08, dependiendo del tipo de luminaria y del grado local de polucin atmosfrica.

12.3.1.2. Hiptesis

Los siguientes apartados son aplicables a tramos de calzada rectos o curvas de radio grande (radio 300 m.). En otro tipo de configuracin se estudiar cada caso individualmente, aplicando los criterios para las situaciones especiales. Adems, como ya se ha indicado, los clculos se establecen para pavimentos en estado seco. La retcula de clculo es el conjunto de puntos en que se calcularn los valores de luminancia. En sentido longitudinal, la retcula cubrir el tramo de calzada comprendido entre dos luminarias consecutivas del mismo lado. En sentido transversal, deber abarcar el ancho definido para el rea de referencia. Los puntos de clculo se dispondrn como muestra la Fig. 2 y el nmero de ellos ser:

12.3.1.3. Seleccin de la retcula de clculo



- Longitudinalmente: 10 puntos para separaciones entre luminarias inferiores a 50 m., o el menor nmero de puntos que proporcione distancias entre ellos iguales o inferiores a 5 m., para separaciones entre luminarias mayores de 50 m. - Transversalmente: 5 puntos por carril, con uno de ellos situado en el centro del mismo. Los dos puntos ms exteriores quedarn dentro de la calzada, con respecto al borde de la misma, a 1/6 del ancho del carril.Luminaria Luminaria

a/2 a a/6 : Punto de retcula

Figura 2. Retcula de clculo.

12.3.1.4. Posicin del observador

a) Altura: 15 m. sobre la superficie de la calzada. b) Situacin longitudinal: A 60 m. de la primera lnea transversal de puntos de clculo. c) Situacin transversal: - Para el clculo de la luminancia media y de la uniformidad global, a 1/4 del ancho total de la calzada, medido desde el borde derecho de la misma. - Para el clculo de la uniformidad longitudinal, para cada sentido de circulacin, en el centro de cada uno de los carriles del sentido considerado. El nmero de luminarias que contribuyen a la luminancia en un punto de clculo se debe restringir, en el sentido de circulacin, a aquellas situadas previamente a cinco veces la altura de montaje, y a doce veces la altura de montaje. Asimismo, en lo referente a luminarias ubicadas transversalmente al sentido de la circulacin, slo se tomarn en consideracin las que se encuentren a menos de cinco veces la altura de montaje. - Luminancia media: valor medio de las luminancias calculadas en los puntos de la retcula. - Uniformidad global: cociente entre la luminancia mnima calculada en un punto de la retcula y la luminancia media. - Uniformidad longitudinal: para cada uno de los carriles, se obtiene dividiendo las luminancias puntuales mnima y mxima calculadas en el eje del carril.

12.3.1.5. Nmero de luminarias

12.3.1.6. Clculos



12.3.2. Clculo de iluminancias horizontales12.3.2.1. MtodoLa iluminancia horizontal en un punto de la calzada se expresa mediante: E=

E ( , ) cosh R (lux) c 3 2

Siendo el ngulo formado por la direccin de incidencia en el punto con la vertical (Fig. 3). El sumatorio () comprende, en principio, a todas las luminarias de la instalacin.

a h

E= I

d dS

P

C

Figura 3. Iluminancia en un punto.Los clculos de iluminancias, al igual que los de luminancias, se afectarn por un factor de mantenimiento menor o igual a 08, dependiendo del tipo de luminaria y del grado local de polucin atmosfrica.

12.3.2.2. Seleccin de la retcula de clculo 12.3.2.3. Nmero de luminarias

Se adoptar la misma que se ha descrito en el apartado 12.3.1.3.

Se irn acumulando, en los puntos de la retcula, las iluminancias producidas por las luminarias, evolucionando desde las ms cercanas hacia las ms lejanas, hasta el momento en que una luminaria no produzca en ninguno de los puntos de la retcula un nivel superior al 1% del acumulado. - Iluminancia media: valor medio de las iluminancias calculadas en los puntos de la retcula. - Uniformidad media: cociente entre la iluminancia mnima calculada en un punto de la retcula y la iluminancia media. - Uniformidad extrema: cociente entre las iluminancias mnima y mxima calculadas en los puntos de la retcula.

12.3.2.4. Clculos

12.3.3. Clculo del deslumbramiento perturbador12.3.3.1. MtodoSe basa en el clculo de la luminancia de velo:



Lv

Eg = 3 10-3 ( 2 ) (cd/m2)

donde Eg (lux) es la iluminancia producida en el ojo en un plano perpendicular a la lnea de visin, y (rad) es el ngulo entre la direccin de incidencia de la luz en el ojo y la direccin de observacin. El sumatorio ( ) est extendido, en principio, a todas las luminarias de la instalacin (ver 12.3.3.4.). El incremento del umbral de percepcin se calcula segn la expresin:TI

= 65

Lv ... (en %) (Lm)08

que es una frmula vlida para luminancias medias de calzada (Lm) entre 005 y 5 cd/m2.

12.3.3.2. ngulo de apantallamiento

A efectos de clculo del deslumbramiento perturbador, no se considerarn las luminarias cuya direccin de observacin forme un ngulo mayor de 20 con la lnea de visin, ya que se suponen apantalladas por el techo del vehculo.

12.3.3.3. Posicin del observador

a) Altura: 15 m. sobre la superficie de la calzada. b) Situacin longitudinal: De forma tal que la luminaria ms cercana a considerar en el clculo se encuentre formando exactamente 20 con la lnea de visin. En el caso de disposiciones al tresbolillo, se efectuarn dos clculos diferentes (con la primera luminaria de cada lado en 20) y se proporcionar como resultado el mayor valor de los dos. c) Situacin transversal: A 1/4 del ancho total de la calzada medido desde el borde derecho de la misma. d) Punto de observacin: El observador siempre mira hacia un punto en la calzada situado a 90 m. frente a l, en la misma situacin transversal en que se encuentra.

nta llam ien to

no

de

apa

IgP=1

Pl a

20

O W1/4W

Figura 4. Posicin del observador.


Captulo 3. PROPIEDADES PTICAS DE LA MATERIA

3.1. GeneralidadesCuando un rayo de luz se propaga por un medio y alcanza el lmite que lo separa de un segundo medio, puede suceder, que retorne al primero (reflexin), o que lo atraviese y que ingrese al segundo medio donde parte se convertir en otra forma de energa (absorcin) y parte no cambiar (transmisin). Dos, o los tres de dichos fenmenos ocurren simultneamente, y como la energa no se puede destruir, la suma de la energa transmitida, absorbida y reflejada debe ser igual a la energa incidente. Por lo tanto, la aplicacin de la luz en la forma ms conveniente exige un control y una distribucin que se consigue modificando sus caractersticas a merced a los fenmenos fsicos de reflexin, absorcin y transmisin de la luz, sin olvidarnos de otro cuarto factor conocido como refraccin.

3.2. ReflexinCuando unas ondas de cualquier tipo inciden sobre una barrera plana como un espejo, se generan nuevas ondas que se mueven alejndose de la barrera. Este fenmeno se denomina reflexin. Cuando la luz es reflejada por una superficie, un porcentaje de dicha luz se pierde

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