tp 1 luminotecnia

1

Universidad Nacional de Mar del Plata

Facultad de Ingeniera

Departamento de Ingeniera Elctrica.

Instalaciones Elctricas ll

Trabajo prctico N: 1

Ttulo del T.P.: Luminotecnia Iluminacin exterior y vial

Presentacin:

Tiempo En trmino Fuera de trmino

Fecha

Forma y Contenido

Prolijidad Orden Proceso de

clculo y resultados

Informacin adjunta

Integridad

% de valoracin 10 10 50 10 20

Correcciones

1 2 3 4 5 6 7

Calificacin del trabajo

Alumno Expresin

oral y/o escrita

Puntaje en respuestas

Observaciones Nota

1 Aranda, Rodrigo 2 Ruedaz, Luciano 3 Sullivan, Karina 4 Vizzotti, Gastn

2




I. RESUMEN

En el siguiente trabajo, se realiz el diseo de la iluminacin vial en la avenida

Colon por el mtodo del rendimiento, luego se corrobor la uniformidad a travs del

mtodo grfico, con las curvas isolux, y se realiz la medicin de campo en el mismo

lugar para corroborar si el diseo actual cumpla o no con la norma.

3




II. INTRODUCCION

La luz es una forma de la radiacin electromagntica, que se expande en el

espacio como movimientos de ondas transversales, con una velocidad de 300.000 km/s.

No toda la luz emitida por una fuente llega al ojo y produce sensacin luminosa.

La regin de las ondas electromagnticas visibles por el ojo humano abarca de

380 a 780 nm. Cada longitud de onda, produce una definida sensacin de color. La

sensibilidad del ojo no es constante en toda la regin visible, sino que desde un mximo

disminuye hacia ambos extremos en forma continua.

Los receptores del ojo humano que perciben la sensacin de luminosidad son los

conos (sensibles al color) y los bastoncillos (ciegos al color). La curva de los conos para

la visin diurna o fotpica tiene su mximo en la longitud de onda de 555 nm. La curva

de los bastoncillos para la visin nocturna o escotpica tiene su mximo en 506 nm.

Una buena iluminacin es importante para facilitar el rendimiento en una tarea

visual y crear un entorno visual adecuado, garantizando la seguridad de los individuos y

la de los establecimientos.

El ojo es ante todo un sistema ptico para la reproduccin de objetos sobre la

retina.

En la retina se produce la conversin de luminancias en estmulos nerviosos, por

tanto, debe poseer receptores sensibles a la luz para posibilitar la elevada resolucin de

la imagen visual. La retina tiene dos tipos de receptores diferentes, los conos y los

bastoncillos.

Sistema de percepcin mediante bastoncillos: sus propiedades especiales

consisten en una sensibilidad luminosa muy elevada y una gran capacidad perceptiva

para los movimientos por todo el campo visual. Por otro lado, mediante los bastoncillos

no es posible ver en color; la precisin de la vista es baja, y no se pueden fijar objetos,

Debido a la gran sensibilidad a la luz, el sistema de bastoncillos se activa para ver de

noche por debajo de aproximadamente 1 lux.

Sistema de percepcin mediante conos: forma un sistema con diferentes

propiedades que determina la visin con mayores intensidades luminosas, es decir, se

activa durante el da o con iluminacin artificial. El sistema de conos dispone de una

sensibilidad luminosa, posibilita ver colores, teniendo tambin una gran precisin visual

al observar objetos, que son fijados.

En el perodo de transicin de la visin crepuscular (visin mespica) ambos

sistemas receptores estn activados.

La siguiente imagen nos indica como vara la curva de eficiencia luminosa espectral

(V ()) en funcin de la longitud de onda (), para la visin diurna (curva V) y para la

visin nocturna (curva V):

4




Figura 1 Sensibilidad relativa a la luz de conos V y bastoncillos V, en funcin de la longitud de onda

El ojo, puede adaptarse a nuevos contrastes; para ello slo elige un nuevo campo

parcial igualmente limitado. Este proceso de adaptacin necesita tiempo; la nueva

adaptacin a situaciones ms luminosas se desarrolla relativamente rpido, mientras que

la adaptacin a la oscuridad puede necesitar ms tiempo. Ejemplos evidentes son las

sensaciones de deslumbramiento que se producen con el cambio al salir de una sala

oscura a la luz del da o la ceguera transitoria al entrar en un espacio con una mnima

iluminacin, respectivamente.

Contraste

Todos los objetos son percibidos por los contrastes de color y de luminancia. La

diferencia de luminancia entre objeto que se observa y su espacio inmediato, es lo que

se conoce por contraste.

Deslumbramiento

Es un fenmeno de la visin que produce molestia o disminucin en la capacidad

para distinguir objetos, o ambas cosas a la vez, debido a una inadecuada distribucin o

escalonamiento de luminancias, o como consecuencia de contrastes excesivos en el

espacio o en el tiempo.

Alumbrado Pblico

El alumbrado pblico tiene tres objetivos principales:

Permitir a los conductores de automviles, motocicletas, bicicletas actuar con seguridad.

Permitir que los peatones vean los peligros, puedan orientarse, reconozcan otros peatones y tengan una sensacin de seguridad.

Mejorar la apariencia nocturna del espacio urbano.

5



Departamento de Ingeniera Elctrica. En la iluminacin de rutas y vas de acceso la importancia relativa de estos tems

debe ser sopesada particularmente, porque las necesidades de los conductores de

vehculos y la de los peatones son diferentes. En el tercer caso la apariencia del entorno,

y la posibilidad de destacar puntos importantes de la ciudad es til para ambos, tanto

como placer visual y como referencia para la orientacin.

Iluminando el espacio urbano

Debe ser posible mantener la actividad pblica en las reas residenciales en las

primeras horas de la noche con la misma intensidad que se desarrollan durante el da.

La iluminacin del espacio urbano residencial es un aspecto particular y calificado

del llamado alumbrado pblico. Los aspectos esenciales de este tipo de alumbrado se

pueden as resumir en:

Constituir un elemento integrado al paisaje urbano Permitir el reconocimiento de personas y obstculos Facilitar la orientacin mediante la iluminacin del entorno Permitir y alentar la actividad en el espacio pblico

Alumbrado Pblico

Se puede encuadrar el diseo de una instalacin de alumbrado pblico dentro de

bases lgicas compatibles con un consumo eficiente de energa tomando en cuenta los

valores recomendados para las distintas situaciones de una calle por las normas IRAM

AADL, las normas CIE y las recomendaciones de este organismo, as como gran

cantidad de trabajos relativos al tema y la actuacin permanente de los conceptos

implcitos.

Conceptos

Iluminancia: La iluminancia de luz que llega a una superficie y se define como el flujo

luminoso recibido por unidad de superficie:

=

Si la expresamos en funcin de la intensidad luminosa ser:

= (, )

2 3

6



Departamento de Ingeniera Elctrica. Donde I es la intensidad recibida por el punto P en la direccin definida por el par

de ngulos ,C y h la altura de la luminaria. Si el punto est iluminado por ms de

una lmpara, la iluminancia total recibida es entonces:

= ( , )

2

3

=1

Las calles que se deben evaluar con el criterio de iluminancias deben ser

iluminadas con los valores como mnimo expresados en las recomendaciones de la

Norma tanto en el valor de (Emed), promedio de las iluminancias horizontales puntuales

en el rea de evaluacin, as como deben estar iluminadas con una adecuada

uniformidad.

Las uniformidades con las que se evala la calidad del sistema son:

G1= razn entre el valor de la iluminancia mnimo y el mximo en el rea

considerada

G2= razn entre el valor de iluminancia mnimo y el valor medio en el rea

considerada

Luminancia: La luminancia, por el contrario, es una medida de la luz que llega a los

ojos procedentes de los objetos y es la responsable de excitar la retina provocando la

visin.

Parmetros de calidad

Independientemente de la forma que adopte una instalacin de alumbrado pblico,

esta deber cumplimentar los parmetros de calidad mnimos. Estos podrn estar

establecidos en trminos de iluminancia o de luminancia.

En alumbrado pblico de calles residenciales utilizaremos valores de iluminancia,

estableciendo el valor de Emed, uniformidad mnimo/mximo y uniformidad

mnimo/medio como valores comparativos de un patrn preestablecido.

En el caso de autopistas, caminos y avenidas de acceso, para determinar si la

instalacin es adecuada y cumple con todos los requisitos de seguridad y visibilidad

necesarios los parmetros que sirven como criterios de calidad son la luminancia media

(Lm, Lav), los coeficientes de uniformidad (Uo, UL), el deslumbramiento (TI y G) y el

coeficiente de iluminacin de los alrededores (SR).

Coeficientes de uniformidad

Como criterios de calidad y evaluacin de la uniformidad de la iluminacin en la

va se analizan el rendimiento visual en trminos del coeficiente global de uniformidad

7



Departamento de Ingeniera Elctrica. Uo y la comodidad visual mediante el coeficiente longitudinal de uniformidad UL

(medido a lo largo de la lnea central).

0 =

=

La sensacin de uniformidad est determinada principalmente por la uniformidad

longitudinal de la luminancia sobre el carril del conductor. Esta uniformidad es

determinada por la razn entre la luminancia sobre el carril del conductor. Esta

uniformidad es determinada por la razn entre luminancia mnima y la luminancia

mxima sobre la lnea central del carril en el rea de evaluacin. Para asegurar que an

con buenas uniformidades longitudinales, no se presenten luminancias puntuales bajas,

se determina el coeficiente de uniformidad general como la razn entre la menos

iluminancia en la zona de evaluacin y el valor de luminancia promedio.

Esta uniformidad en ningn case debe ser menos de 0,40.

Deslumbramiento

El deslumbramiento producido por las luminarias o los reflejos en la calzada, es

un problema considerable. En s mismo, no es ms que una sensacin molesta que

dificulta la visin pudiendo, en casos extremos, llegar a provocar ceguera transitoria. Se

hace necesario, cuantificar este fenmeno, se evala de acuerdo a una escala numrica,

obtenida de estudios estadsticos, que va del deslumbramiento insoportable al

inapreciable.

Al considerar el deslumbramiento en instalaciones de alumbrado pblico es

necesario diferenciar el deslumbramiento FISIOLGICO del deslumbramiento

PSICOLGICO.

El fisiolgico reduce las funciones directas de la visin, es decir es el efecto

producido por una inadecuada distribucin luminosa o la existencia en el campo visual

de contrastes excesivos o la presencia de luminancias muy diferentes en coincidencia

temporal o no, que reducen las funciones bsicas del ojo. El psicolgico, si bien resulta

molesto a la vista, no necesariamente dificulta la visin de los obstculos. Lo podemos

evaluar en trminos de confort visual.

El deslumbramiento fisiolgico se evala con la frmula de Holladay para el

clculo de la Luminancia Equivalente de Velo. La luz de las fuentes de

deslumbramiento dispensada en la direccin de la retina har que un velo brillante se

superponga sobre la imagen ntida de la escena frente al observador. Si se acepta que

este velo tiene por iluminancia, esta que llamamos luminancia equivalente de velo, se

puede calcular como:

8




=

Donde:

vL = iluminancia equivalente de velo

K = constante que depende de la edad del observador

Egl = iluminancia sobre el ojo causada por la fuente en un plano perpendicular a la

lnea de visin.

nE = ngulo entre la lnea de deslumbramiento y la lnea de visin.

El deslumbramiento fisiolgico se evala en la prctica mediante la introduccin

del concepto incremento del umbral relativo Ti en %, que depende de la luminancia

equivalente de velo y de la luminancia media de la superficie del camino segn:

= 65

Este valor es vlido dentro del rango de luminancias medias entre 0,5 y 5, siendo

el rango de valor de Ti del 7% para luminarias estrictamente controladas hasta del 30%

para luminarias menos controladas.

Es conveniente mantener el valor de Ti lo ms bajo posible pues la consecuencia

de un valor alto es que un obstculo sea visto y reconocido demasiado tarde o peor an

que quede enmascarado con la calzada.

El deslumbramiento psicolgico produce disconfort, inseguridad y cansancio. El

valor promedio del ndice de deslumbramiento psicolgico para una instalacin de

alumbrado de un camino es una medida de ese deslumbramiento psicolgico para una

instalacin de alumbrado de un camino es una medida de ese deslumbramiento que se

denomina ndice de deslumbramiento G. Se ha llevado a cabo una extensa investigacin

con el objeto de determinar el ndice con modelos a escala y observadores en

instalaciones reales. Un nmero importante de factores intervienen en su determinacin,

desde la intensidad luminosa en determinados ngulos, el nmero de luminarias por

kilmetro hasta el factor de correccin del color segn la fuente empleada.

La escala determinada y utilizada para determinar el ndice y evaluar el

deslumbramiento psicolgico se expresan en la tabla:

G Deslumbramiento Evaluacin del alumbrado

1 Insoportable Malo

3 Molesto Inadecuado

5 Admisible Regular

7 Satisfactorio Bueno

9 Inapreciable Excelente

9



Departamento de Ingeniera Elctrica. Donde el valor de G se calcula a partir de caractersticas de la luminaria y la

instalacin, y se encuentran tabulados para una amplia variedad de caminos, disposicin

del alumbrado y tipo de lmpara empleada. Cuando existe deslumbramiento, es

necesario primero determinar el lmite para el deslumbramiento fisiolgico ms que el

psicolgico. Es aceptado considerar que si existe un ndice aceptable para el fisiolgico

tambin ser aceptable el psicolgico.

Coeficiente de iluminacin en los alrededores (Surround Ratio, SR)

Es una medida de la iluminacin en las zonas limtrofes de la calzada. De esta

manera se asegura que los objetos, vehculos o peatones que se encuentren all sean

visibles para los conductores. SR se obtiene calculando la iluminancia media de una

franja de 5 m de ancho a cada lado de la calzada.

Clasificacin de luminarias

Tipo

Mximo valor permitido de la

intensidad emitida para una ngulo

vertical

Direccin de la

intensidad mxima

80 90

Apantallada 60 cd/1000 lm 20 cd/1000 lm 65

Semi apantallada 150 cd/1000 lm 50 cd/1000 lm 75

No apantallada Mximo = 1500 cd 90

En la actualidad, las luminarias se clasifican segn tres parmetros (alcance,

dispersin y control) que dependen de sus caractersticas fotomtricas. Los dos primeros

nos informan sobre la distancia en que es capaz de iluminar la iluminaria en las

direcciones longitudinal y transversal respectivamente. Mientras, el control nos da una

idea sobre el deslumbramiento que produce la luminaria a los usuarios.

Caracterizacin fotomtrica

La informacin requerida para la caracterizacin fotomtrica de las luminarias

surgir de los datos provenientes de un laboratorio, los que independientemente de los

datos comerciales, mecnicos y elctricos que son obligatorios por regularizaciones

legales vigentes, debern en forma indispensable contener:

Rendimientos luminosos segn norma

ngulos de mxima intensidad

Rendimientos luminosos

Matrices de rendimiento absoluto en candelas

Matrices de rendimiento en cd/klm

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Departamento de Ingeniera Elctrica. Curvas de distribucin luminoso

Curvas de distribucin en isolux

Distribucin Azimutal

Distribucin de las luminarias

Para conseguir una buena iluminacin, no basta con realizar de clculos, debe

proporcionarse informacin extra que oriente y advierta al conductor con suficiente

antelacin de las caractersticas y trazado de la calzada. As en curvas es recomendable

situar las luminarias en el exterior de la misma, en autopistas de varias calzadas

ponerlas en el tramo central y cambiar el color de las lmparas en las salidas y accesos.

En los tramos rectos con una nica calzada existen tres disposiciones bsicas:

unilateral, tresbolillo y apareada. Tambin es posible suspender la luminaria de un cable

transversal pero slo se usa en calles muy estrechas o en calles con mucho arbolado.

Figura 2: Disposiciones de las luminarias

Altura de las luminarias

La altura de montaje de la luminaria en una instalacin de alumbrado pblico,

tiene una gran influencia sobre la calidad de la iluminacin y sobre sus costos.

Las ventajas de situar la luminaria a gran altura (>9 m) son:

mejor distribucin de iluminancia y luminancia sobre la calzada;

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Departamento de Ingeniera Elctrica. menor deslumbramiento, lo cual permite instalar lmparas de mayor flujo luminoso; mayor separacin entre luminarias, con reduccin del nmero de luminarias y del costo total.

Los inconvenientes de situar la luminaria a gran altura (>9 m) son:

mayor dificultad para su mantenimiento; disminucin del factor de utilizacin, ya que gran parte del flujo luminoso emitido

incide fuera de la zona a iluminar; aumento del costo de las columnas.

Por lo cual se establece la siguiente relacin entre flujo luminoso de la lmpara y

altura de la luminaria:

Figura 3: Altura de luminarias segn Flujo luminoso

Clasificacin de las vas de trnsito segn IRAM-AADL J2022-2 (1995)

Figura 4: Clasificacin de vas de transito

12




Valores recomendados segn Norma para cada tipo de va de trnsito

Figura 5: Niveles recomendados en funcin de la va de trnsito

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III. DESARROLLO

1. Iluminacin Av. Colon entre Santiago del Estero y Santa fe

a. Realizar el clculo luminotcnico segn las normativas vigentes (IRAM-

AADL -2022-2) utilizando el mtodo de coeficiente de utilizacin

b. Verificar resultados por mtodo punto por punto.

c. Realizar mediciones de campo con Luxmetro y comparar con lo exigido

por la Norma.

a.

Figura 1: Imagen de la Av. Coln Entre Santiago del Estero y Santa Fe

Caractersticas de la calle a iluminar:

Avenida Colon Ancho calzada: 22 [m] Trnsito semi-rapido Velocidad mxima < 60 [km/h] Ancho acera: 6,5 [m] Cantidad de carriles: 6 Va de trnsito clase:

14




Figura 2: Clasificacin de las vas de trnsito.

En base al cuadro anterior, clasificamos a la va como Clase C.

Conociendo el tipo de va, a continuacin observamos las caractersticas necesarias a

cumplir para el clculo por el mtodo de las Iluminancias.

Figura 3: Caractersticas segn mtodo de Iluminancias.

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Departamento de Ingeniera Elctrica. En nuestro caso, optamos por una geometra de la instalacin de la iluminacin vial

de tipo Bilateral Enfrentada. Por seleccionar este tipo de disposicin, al calcular la

iluminancia debemos tener en cuenta multiplicarla por 2.

Con las consideraciones anteriores, y teniendo en cuenta que al momento de

realizar el clculo estamos teniendo en cuenta el flujo inicial de la lmpara, utilizamos

un factor de mantenimiento unitario.

Por este mtodo, tenemos:

= 2 . . .

.

Siendo:

d= Distancia entre luminarias.

a= ancho de calzada.

Em=Iluminancia media.

= coeficiente de utilizacin.

fm= factor de mantenimiento.

i= Flujo de la lmpara inicial.

Partiendo de la ecuacin anterior, despejamos la distancia entre luminarias, d:

= 2 . . .

.

Para el clculo seleccionamos una luminaria ARES II, con una lmpara

TUBULAR SODIO ALTA PRESION 400W, de la Empresa PHILIPS (Modelo:

MASTER SON-T APIA Plus Xtra 400W E40 1SL). Cuyas hojas de datos se encuentra

en el Anexo.

Seleccionamos un poste serie CONICO CIRCULAR. Pasa seleccionar la

altura, tenemos en cuenta el siguiente grfico:

Figura 4: Altura recomendada en funcin del flujo de la lmpara.

16



Departamento de Ingeniera Elctrica. Entonces, tomamos una altura de 10 m, al que le anexamos un BRAZO DE 2.40MTS.

X 2", de la empresa ENERGIA VIVA. Anexamos catlogo al final del trabajo.

A continuacin vemos un esquema de la luminaria:

Figura 5: Croquis de la luminaria.

Considerando en esta imagen al lado 2 como lado vereda, y lado 1, como lado

calzada.

Para el clculo, necesitamos conocer el coeficiente de utilizacin. En este caso,

el mismo es considerado la suma del calculado para el lado vereda y el del lado calzada.

= +

Para poder obtener estos valores de la tabla de la curva de utilizacin, debemos

ingresar con la relacin de A/H, teniendo en cuenta que en la hoja de datos de la

luminaria nos indica un ngulo de inclinacin de 0. Adems decidimos colocar la

luminaria a 0,6 [m] de distancia de la acera.

En nuestro caso:

17




Figura 6: Esquema de la luminaria a colocar

Entonces:

1

=22 (2,4 0,6)

10= 2,02

2

=2,4 0,6

10= 0,18

Con estos valores ingresamos al cuadro de utilizacin:

18




Figura 7: Coeficiente de utilizacin

0,42 + 0,06 0,48

Ahora s, procedemos a realizar el clculo de la distancia entre luminarias:

= 2 . . .

. =

2 56000 0,48 1

22 40= 61,1 []

[]

19



Departamento de Ingeniera Elctrica. En base al valor obtenido, establecemos la distancia entre las luminarias en 50

[m], con el fin de conseguir una separacin equidistante entre luminarias de cuadras

sucesivas.

Al cambiar la distancia entre luminarias, vamos a verificar cual es el valor de

iluminancia media que obtendramos ahora:

= 2 . . .

. =

2 56000 0,48 1

22 50 48,9 []

Este valor se encuentra dentro de lo mnimo exigido segn la Norma.

Figura 8: Disposicin de luminarias

b. Ahora procedemos a verificar el clculo por el mtodo punto por punto. Para ello

utilizamos el mtodo grfico de los nueve puntos, junto con la curva isolux que brinda

el fabricante.

Cabe destacar que la curva fue realizada por cada mil lmenes de lmpara, en

nuestro caso, la misma posee 56000 lmenes. Tambin se tuvo en cuenta, que la curva

est expresada en porcentajes del flujo mximo. Para aplicarla a este caso, se utiliz la

siguiente ecuacin:

=251.3

2

1000 =

251.3

102

1000 56000 141

Debido a la distribucin geomtrica elegida, la zona de aplicacin del mtodo es la

siguiente:

Figura 9: zona donde se aplica el mtodo grfico

20



Departamento de Ingeniera Elctrica. El mtodo consiste en realizar el estudio tanto para la luminaria 1, como la

influencia en la misma zona de las luminarias adyacentes, como la (2 y 3).

Por cuestiones de practicidad, se calcularon los valores de las tres luminarias dentro

de la misma curva isolux.

Figura 10: curva isolux con las plantillas de las tres luminarias superpuestas

El primer nmero simboliza la luminaria que se est analizando, y el segundo

nmero indica la posicin en la matriz de las mediciones. Por eso mismo la plantilla 2

est reflejada en un eje horizontal, y la 3 est reflejada pero verticalmente.

Los valores extrados van a ser la suma de lo que aporta cada luminaria. Ellos se

volcaron en la tabla 1 y se ubicaron respetando el orden de la matriz de la luminaria 1.

21




pos Valor [Lux] pos Valor [Lux] pos Valor [Lux]

7 (0.3+0.3+0)*141 8 (0.15+0.15+0.015)*141 9 (0.05+0.05+0.05)*141 4 (0.8+0.08+0)*141 5 (0.17+0.07+0.013)*141 6 (0.055+0.048+0.055)*141 1 (0.55+0.02+0)*141 2 (0.13+0.02+0.009)*141 3 (0.04+0.02+0.04)*141

Tabla 1: valores extrados de la curva isolux

Teniendo en cuenta que uno realiza la medicin en los vrtices de la matriz, hay

valores que tienen que ser ponderados. Esas ponderaciones son: para los valores

vrtices (1, 3, 7 y 9), para los valores de los bordes (2, 4, 6 y 8), y 1 para el valor

central (5).

Esos valores fueron volcados a la Tabla 2.

21.15 22.21 5.29

62.04 35.67 11.14

20.09 11.21 3.53

Tabla 2: valores de la matriz isolux ya ponderados

Los valores de la tabla anterior son representativos en cuanto a que se pondera su

iluminancia correspondiente al rea en cuestin. Pero para poder comparar valores que

sean representativos, pero en reas iguales dentro de la plantilla de medicin, se utiliz

el mismo criterio de ponderacin, dejando solo cuatro reas, con sus valores pertinentes.

La Figura 11 esquematiza la idea mencionada.

Figura 11

La idea es, que los valores de la esquinas ya aportan el correspondiente a su rea, los

valores de los bordes contribuyen con la mitad de su valor, y el valor central aporta un

cuarto para cada sector.

Finalmente se calcul el Emed, Emax y Emin para corroborar si cumple la uniformidad.

= 9=1 4 Emed = 48.08 [Lux]

La Tabla 3 representa los cuatro valores finales.

22




72.19 25.88

65.63 23.62

Tabla 3

Luego: Emax = 72.19 [Lux] Emin = 23.62 [Lux]

Valores Emed G1 G2

Normalizados 40 1/2 1/4

Diseo 48.08 0.49 0.5 0.33 > 0.25 Tabla 4

Se podra decir que la uniformidad se cumple en su valor lmite de G1, pero como se

dise sin un factor de mantenimiento, sera necesario un mantenimiento muy seguido.

Para solucionar el problema, se opt por reducir la distancia entre postes.

Como la geometra cumple con la media, la nueva distancia adoptada fue de 35m

entre columnas, optando como referencia la mitad de la cuadra. Esto da una distancia

promedio entre postes de distinta cuadra de unos 30m y un total de seis postes por

cuadra (3 en cada vereda).

Se volvieron a repetir los pasos anteriores para calcular la uniformidad del diseo.

Dicho procedimiento se encuentra resumido en la Figura 12 y las Tablas 5, 6, 7 y 8.

23




Figura 12

Pos Valor [Lux] pos Valor [Lux] pos Valor [Lux]

7 (0.25+0.25+0.04)*141 8 (0.18+0.18+0.08)*141 9 (0.12+0.12+0.12)*141 4 (0.72+0.06+0.04)*141 5 (0.3+0.06+0.07)*141 6 (0.14+0.055+14)*141 1 (0.7+0.018+0.03)*141 2 (0.29+0.019+0.06)*141 3 (0.12+0.018+0.12)*141

Tabla 5

19.04 29.61 12.69

57.81 60.63 23.62

26.37 26.01 9.09 Tabla 6

Finalmente se calcul el Emed, Emax y Emin para corroborar si cumple la uniformidad.

= 9=1 4 Emed = 66.21 [Lux]

24



Departamento de Ingeniera Elctrica. 77.91 54.46

83.44 49.06

Tabla 7

Luego: Emax = 83.44 [Lux] Emin = 49.06 [Lux]

Valores Emed G1 G2

Normalizados 40 1/2 1/4

Diseo 66.21 0.74 > 0.5 0.59 > 0.25 Tabla 8

Ahora se cumple con la condicin de uniformidad holgadamente.

Mtodo de los 9 puntos

Para la resolucin de este ejercicio se realiz la medicin de la iluminacin de la Av. Coln

mediante el mtodo de los 9 puntos.

La iluminacin de esta avenida est dispuesta en tresbolillo, por esta razn se form una grilla

de la siguiente manera:

Siendo:

= 17,4 [];

2= 8,7 []

En donde la grilla de puntos, se define de la siguiente forma:

Los valores medidos son:

d

d/2

25



Departamento de Ingeniera Elctrica. Puntos E [Lux]

1 32

2 50

3 60

4 43

5 60

6 76

7 24

8 36,6

9 46

Ahora procedemos a calcular la iluminacin media, asignndole diferentes pesos a cada

punto, entonces:

= (1 + 3 + 7 + 9) + 2 (2 + 4 + 6 + 8) + 4 5

16

Reemplazando los valores medidos:

= (32 + 60 + 24 + 46) + 2 (50 + 43 + 76 + 36,6) + 4 60

16

= , []

Ahora calculamos los indicadores de uniformidad.

Para la uniformidad global tenemos:

=

=

, ,

Y la uniformidad extrema:

=

=

,

Teniendo en cuenta que la clasificacin de la Avenida Coln es va de trnsito tipo C, los

valores que establece la Norma son:

Por lo tanto, teniendo en cuenta los valores de la tabla anterior, la iluminacin en la cuadra

medida est dentro de los parmetros recomendados, es decir que cumplen con la Norma.

26




Cuestionario

a) Cul es el concepto de gua visual en alumbrado vial?

Es la totalidad de medidas tomadas para que el usuario de un camino tenga un mapa

inequvoco e identificable del curso del mismo. Este concepto hace mencin a que el

alumbrado pblico no slo debe cumplir su funcin elemental de iluminar aquella zona

para la cual fue diseado, manteniendo las uniformidades y los niveles de

deslumbramientos dentro de los lmites exigidos, sino que tambin su distribucin debe

posibilitar prever el recorrido de la calzada en entornos oscuros, siendo esto de vital

importancia para el conductor, brindndole mayor confianza y mayor tiempo de

respuesta para la toma de decisiones intempestivas.

La iluminacin calculada, debe comportarse como una gua de visibilidad en la

que estn comprometidas de una manera conjunta la confiabilidad de la percepcin y la

comodidad visual.

Los recursos de la gua visual cubren todo el conjunto de medidas tomadas para

proporcionar al usuario un panorama inmediatamente reconocible del curso de la va

que tiene por delante, a lo largo de una cierta distancia de acuerdo con la mxima

velocidad permitida para el tramo en cuestin.

b) Qu criterio utiliza para la distribucin de las luminarias?

El diseo en general de una instalacin de iluminacin consiste en seleccionar

luminarias y disponerlas convenientemente con el objeto de satisfacer adecuadamente

las necesidades visuales a un costo razonable.

La altura de montaje h tiene una gran influencia sobre la calidad de la iluminacin y

sobre los costos.

Existen distintas distribuciones de colocacin de las mismas sobre tramos rectos,

entre los que podemos encontrar:

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Suspendidas

Configuracin favorable cuando existe edificacin lateral (facilidad para anclaje de

tensores), cuando el arbolado es bajo o inexistente y cuando las veredas son angostas.

Unilateral

En esta configuracin, los mayores valores de iluminancia estn bajo la luminaria,

mientras que los menores valores de E, o estn en el lado opuesto o en zonas entre

luminarias. Se consiguen buenas uniformidades.

Tresbolillo

Los mayores valores de E estn bajo la luminaria, mientras que los menores valores

estn en el lado opuesto a la luminaria. Se consiguen buenas uniformidades si 1 A/H

2. Es recomendable para arbolado bajo en ambas veredas. No se recomienda en

autopistas y calles principales, debido a la mala gua visual.

Bilateral enfrentada

Se puede lograr buena uniformidad si la altura H de luminarias se elige tal que 2 A/H

2,5

Las luminancias y las iluminancias mximas se hallan en los carriles por debajo de la

lnea de luminarias. En calles de trnsito rpido, las columnas estn ms expuestas a ser

embestidas.

28



Departamento de Ingeniera Elctrica. Central Bilateral

La luminancia y la iluminancia son menores sobre los carriles externos.

Se logra una buena gua visual debida a la ubicacin de las luminarias en una sola lnea.

c) Qu recomendaciones deben seguirse en la iluminacin de:

C.1- Intersecciones y cruces de carreteras:

La disposicin de las luminarias en caminos transversales, glorietas y salidas

debe permitir que el empalme se vea claramente desde una cierta distancia. El

alumbrado tambin debe servir para evitar la congestin de trfico ayudando a un

conductor a elegir el camino de salida correcto.

Las luminarias deben ser localizadas de tal manera, que la iluminancia sea

suministrada a vehculos y peatones en el rea de interseccin, en los cruces peatonales

en el rea de interseccin, en los cruces peatonales y en las reas adyacentes a la va.

Aqu es de particular importancia, la cantidad de luz sobre la superficie vertical

de los objetos, la cual hace que se diferencien de los dems elementos en la va.

Se proporciona ayuda, especialmente en la noche, por medio de:

Una mayor iluminancia de la superficie del camino en el empalme.

Diferentes colores de luz en el alumbrado del empalme.

Luminarias en diferentes disposiciones para los caminos principales y

secundarios.

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C.2- Curvas en las carreteras

Las curvas de radio grande (en el orden de los 300 m) se pueden tratar como caminos

rectos y las luminarias se pueden colocar de acuerdo con uno de los esquemas

delineados arriba. Por el contrario, la posicin de las luminarias en curvas de radio

pequeo debe asegurar una adecuada luminancia de la superficie del camino y una

efectiva gua visual.

Donde al ancho del camino es menor que 1,5 veces la altura de montaje, las luminarias

se deben colocar sobre la parte exterior de la curva en una disposicin unilateral. Al

mismo tiempo, se debe tener cuidado de evitar la situacin de confusin descrita en la

siguiente figura.

Para caminos ms anchos, se debe usar una disposicin enfrentada. La disposicin

tresbolillo proporciona una gua visual pobre y, por lo tanto, se debe evitar.

En todas las curvas, el espaciado de las luminarias es una funcin del radio de la curva:

cuanto ms corto es el radio, menor es el espaciado. Como regla general, el espacio

entre las luminarias ser entre 0,5 y 0,75 veces el de un tramo similar de un camino

recto.

30




C.3- Tneles largos

El problema visual fundamental en un tnel es el de la adaptacin del ojo

humano desde las elevadas luminancias exteriores durante el da, a las bajas

luminancias (prcticamente nulas) que existen en el interior de un tnel, teniendo en

cuenta adems que, en una determinada distribucin de luminancias, no puede verse un

obstculo si su luminancia es muy inferior a la de dicha distribucin. Todo lo cual da

lugar al denominado efecto agujero negro que impide, durante el da, que los

conductores vean el interior del tnel cuando se encuentran a una cierta distancia de la

boca del mismo

Desde el punto de vista luminotcnico en los tneles se diferencian las siguientes

zonas: de acceso, de entrada constituida por las zonas de umbral y de transicin, del

interior y, finalmente, de salida.

En la zona de umbral situada justo a la entrada del tnel, con una longitud

aproximadamente igual a la distancia de seguridad, el alumbrado durante el da debe

dimensionarse de forma que asegure una visin suficiente de eventuales obstculos

sobre la calzada, aunque se produzca una primera reduccin brusca de los niveles de

iluminacin existentes en el exterior (zona de acceso), pero que resulta aceptable. En la

segunda parte de la zona de umbral se disminuyen progresivamente los niveles de

iluminacin.

En la zona inmediata siguiente o zona de transicin, de longitud variable en

funcin de la velocidad de circulacin, la instalacin de alumbrado debe concebirse para

paliar el efecto de adaptacin (paso sbito de un nivel de iluminacin muy elevado a un

nivel bastante bajo) continuando con la disminucin paulatina de los niveles de

iluminacin hasta haber completado el progreso de adaptacin del ojo al llegar a la zona

del interior, donde se instala un alumbrado con un nivel constante de iluminacin.

31



Departamento de Ingeniera Elctrica. En la zona de salida, con una longitud aproximadamente igual a la distancia de

seguridad, debe reforzarse de forma asimismo progresiva el alumbrado elevando los

niveles de iluminacin, de manera que se facilite a los conductores la adaptacin a las

condiciones luminosas exteriores. En los tneles bidireccionales el alumbrado en la

zona de salida ser idntico al de la zona de entrada.

En lo referente al alumbrado, los tneles largos se clasifican en funcin de la

intensidad, la velocidad y composicin del trfico, el guiado visual y la comodidad en la

conduccin

Existe cierta relacin, pero no lineal, entre la intensidad del trfico y el riesgo de

accidentes que puede ser contrarrestado, al menos en parte, aumentando el nivel de

iluminacin del tnel.

El segundo factor a tener en cuenta es que las velocidades elevadas requieren

mejor visibilidad y, por ello fundamentalmente, se precisa un nivel de luminancia

mayor en la calzada.

El diseo de alumbrado en los tneles ha de ser adaptado a las circunstancias

anteriores, requirindose mayores niveles luminosos o mejor alumbrados de las paredes

o la calzada, cuando las condiciones son ms difciles o ms peligrosas.

Las principales caractersticas fotomtricas necesarias para establecer la calidad

del alumbrado de un tnel son las siguientes:

- Nivel de luminancia de la calzada.

- Nivel de luminancia de las paredes, en particular hasta una altura de 2 m.

- Uniformidad de distribucin de luminancia en calzada y paredes.

- Limitacin del deslumbramiento.

En la Figura se ha representado una seccin longitudinal de un tnel largo

unidireccional interurbano, detallando las longitudes y niveles de luminancia de las

diferentes zonas del mismo. La nomenclatura y correspondiente definicin de dichos

niveles luminotcnicos se concreta a continuacin:

L20 = Luminancia en la zona de acceso.

Lth = Luminancia en la zona umbral.

Ltr = Luminancia en la zona de transicin.

Ln= Luminancia en la zona del interior.

Lex = Luminancia en la zona de salida

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d) Cul es el concepto de eficiencia energtica? Qu factores intervienen en

su evaluacin?

Cuando hablamos de eficiencia energtica nos referimos al uso racional de la

energa que implica un uso eficiente de los recursos utilizados, mantenindose a la vez

la calidad en el servicio.

Tanto los conceptos a aplicar en el diseo como el empleo de componentes de

bajo consumo son las herramientas que llevarn a instalaciones eficientes

energticamente.

Los factores que intervienen en su evaluacin son:

Diseo y tecnologa aplicada;

Sistema de alimentacin elctrica de la instalacin;

Elementos de control;

Costo inicial y costo operativo;

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Departamento de Ingeniera Elctrica. Mantenimiento.

Definicin matemtica

La eficiencia energtica de una instalacin de alumbrado exterior se define como

la relacin entre el producto de la superficie iluminada por la iluminancia media en

servicio de la instalacin entre la potencia activa total instalada:

=

Dnde:

= Eficiencia energtica de la instalacin de alumbrado exterior (m2. lux/W);

P = Potencia activa total instalada (lmparas y equipos auxiliares) (W);

S = Superficie iluminada (m2);

Em= Iluminancia media en servicio de la instalacin, considerando el

mantenimiento previsto (lux).

O bien se puede determinar mediante la utilizacin de los siguientes factores:

=

Dnde:

L = eficiencia de las lmparas y equipos auxiliares (lm/W= m2. lux/W);

fm = factor de mantenimiento de la instalacin (dimensional);

fu = factor de utilizacin de la instalacin (dimensional).

Eficiencia de la lmpara y equipos auxiliares ( L): es la relacin entre el flujo

luminoso emitido por una lmpara y la potencia total consumida por la lmpara ms su

equipo auxiliar.

Factor de mantenimiento (fm): es la relacin entre los valores de iluminancia que se

pretenden mantener a lo largo de la vida de la instalacin de alumbrado y los valores

iniciales.

Factor de utilizacin (fu): es la relacin entre el flujo til procedente de las

luminarias que llega a la calzada o superficie a iluminar y el flujo emitido por las

lmparas instaladas en las luminarias.

Para mejorar la eficiencia energtica de una instalacin de alumbrado se podr

actuar incrementando el valor de cualquiera de los tres factores anteriores, de forma que

la instalacin ms eficiente ser aquella en la que el producto de los tres factores sea

mximo.

A la hora de proponer una reforma de la instalacin de alumbrado, se tendrn en

consideracin los siguientes aspectos:

i. Se iluminar nicamente la superficie que se quiere dotar de alumbrado;

34



Departamento de Ingeniera Elctrica. ii. Se instalarn lmparas de elevada eficacia luminosa compatibles con los

requisitos cromticos de la instalacin;

iii. Se utilizarn luminarias y proyectores de rendimiento luminoso elevado; iv. El equipo auxiliar ser de prdidas mnimas; v. El factor de utilizacin de la instalacin ser el ms elevado posible;

vi. El factor de mantenimiento de la instalacin ser el mayor alcanzable.

e) En qu condiciones de visin considerara usted el caso del alumbrado

pblico, FOTPICA, MESPICA o ESCOTPICA? Qu caracteriza a

cada una de ellas y cmo podra influir en el tipo de luz exigida?

VISIN FOTPICA

Es la percepcin visual que se produce con niveles de iluminacin diurnos (a

plena luz del da).

Est basada en la respuesta de los conos, uno de los dos tipos de foto receptores

de la retina. Los conos son mucho menos sensibles a la luz que los bastones, por lo que

slo se activan cuando los niveles de iluminacin son suficientemente elevados.

La agudeza visual, esto es, la percepcin de detalles finos en las imgenes, es

superior en este tipo de visin.

Se puede observar en la siguiente imagen, que para la luz blanca del da la

mxima sensibilidad del ojo corresponde a la longitud de onda de 555nm y al color

amarillo. La mnima sensibilidad corresponde a los colores rojo y violeta.

De esta forma, las fuentes luminosas cuyas longitudes de onda corresponden al

amarillo verde son las que tienen ms eficacia, aunque de peor calidad debido a que

tal luz no es apropiada para nuestro ojo, acostumbrado a la luz blanca del Sol.

VISIN MESPICA

Es una visin intermedia (entre la fotpica y la escotpica) que se da en

situaciones de iluminacin, que sin llegar a la oscuridad total, tampoco llegan a ser la

luz de un da a pleno sol. Se trata, principalmente, del tipo de visin empleado en

condiciones de luz artificial, donde tanto conos como bastones entran en juego.

En esta situacin intermedia, la capacidad para distinguir los colores disminuye

a medida que baja la cantidad de luz pasando de una gran sensibilidad (amarillo) a otra

hacia el azul.

VISIN ESCOTPICA

Es la percepcin visual que se produce con niveles muy bajos de iluminacin.

La agudeza visual es baja y la recepcin de luz es principalmente con los

bastones de la retina, que son sensibles a niveles muy bajos de iluminacin y son los

responsables de nuestra capacidad de ver con poca luz. Contienen un pigmento cuyo

mximo de sensibilidad se halla en la zona de los 510 nm (zona verde-azul).

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Departamento de Ingeniera Elctrica. No es posible una discriminacin del color en este tipo de visin: es una visin

monocromtica.

En el caso de la luz nocturna (escotpica), el mximo de sensibilidad se desplaza

hacia longitudes de onda menores y, por consiguiente, las radiaciones de menor

longitud de onda (azul-violeta) producen mayor intensidad de sensacin con baja

iluminacin.

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IV. CONCLUSION

Para el clculo sin ayuda de software, el mtodo grfico es de gran ayuda, y

resulta ser muy prctico. Tambin se vio que es ms importante el diseo teniendo en

cuenta la uniformidad antes de que si el diseo cumple o no con el valor medio de

iluminacin.

Por otro lado, se verific que la iluminacin actual de dicha calle parece cumplir

con las normas actuales. Para una verificacin ms rigurosa, sera conveniente realizar

ms de una medicin nica.

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V. ANEXO

Imagen 1. Luminaria utilizada para el clculo

Imagen 2: Lmpara utilizada

38




Imagen 3: Caractersticas de la lmpara utilizada

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Imagen 4: Poste utilizado

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Imagen 5: Brazo anexado al poste

tp 1 luminotecnia

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