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METODO DE CAVIDAD ZONAL La sociedad de ingeniería de iluminación I.E.S. recomienda el uso del método de cavidad zonal para los cálculos de iluminación interior uniformemente distribuidos sobre superficies horizontales. La adopción de este método depende de la buena disposición de los fabricantes de artefactos para hacer el trabajo adicional que requiere la preparación de las tablas de los coeficientes de utilización y la de los diseñadores de alumbrados para aumentar el trabajo de diseño, calculando el valor correcto del coeficiente por medio de las tablas. Este método asume que cada local esta constituido por tres diferentes zonas o cavidades. Cada una de ellas será tratada en conjunto, ya que tiene un efecto en cada una de las otras actividades para producir iluminación uniforme. Este método calcula niveles horizontales de iluminación promedio a través de un espacio. CAVIDAD DE TECHO (Hcc) Es la distancia medida desde el plano de las luminarias al techo. Para luminarias colgantes existirá una cavidad de techo. Para luminarias colocadas directamente en el techo o empotradas en el mismo, no existirá cavidad de techo. CAVIDAD DE AMBIENTE (Hca) Es la distancia entre el plano de trabajo donde se desarrolla la tarea y la parte inferior de la luminaria. El plano de trabajo se encuentra colocado normalmente arriba del nivel del piso. En algunos casos, donde el plano de trabajo es considerado al nivel del piso, el espacio desde la luminaria al piso se considera como la cavidad de ambiente. En el lenguaje de iluminación la distancia desde el plano de trabajo, a la parte inferior de la luminaria es llamada altura de montaje. CAVIDAD DE PISO (Hcp) Se considera la distancia desde el piso a la parte superior del plano de trabajo o bien donde se realiza la tarea especifica. Para áreas de oficinas esta distancia es de aproximadamente de 76 Cm. Si el trabajo se realizara directamente en el piso no existe cavidad de piso

La teoría básica en este método de cálculo de iluminación es que la luz producida por una lámpara es reflejada por todas las superficies del área. Las reflexiones múltiples de la luz desde la luminaria y desde las superficies del local actúan para producir la luz en el plano de trabajo Color Blanco Marfil Col. Pálidos

Coef de Reflexión % 75-85 70-75 60-70

Color Amarillo Marrón Claro Verde Claro Gris

Coef de Reflexión 55-65 45-55 40-50 30-50

Color Azul Rojo Marrón oscuro

Coef de Reflexión 25-35 15-20 10-150

Claros

SemiClaros

Claros

Estimar el coeficiente de mantenimiento, que toma en cuenta la disminución de la luz debido al envejecimiento, y el ensuciamiento, (K) que oscila entre 0.50 y 0.80

66 Reflectancia Piso o cielo %Refl. pared 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9 2.0 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 3.0 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 3.8 3.9 4.0 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 4.6 4.7 4.8 4.9 5.0

90

80

70

50

30

10

90

70

50

30

80

70

50

30

70

50

30

70

50

30

65

50

30

10

50

30

10

90 90 89 89 88 88 88 88 87 87 86 86 86 85 85 85 85 84 84 84 83 83 83 83 82 82 82 82 81 81 81 80 80 80 80 79 79 79 79 78 78 78 78 78 77 77 77 77 76 76 76

90 89 88 87 86 85 84 83 82 81 80 79 78 78 77 76 75 74 73 73 72 71 70 69 68 68 67 66 66 65 64 64 63 62 62 61 60 60 59 59 58 57 57 56 56 55 55 54 54 53 53

90 88 86 85 83 81 80 78 77 76 74 73 72 70 69 68 66 65 64 63 62 61 60 56 58 57 56 55 54 53 52 51 50 49 48 48 47 46 45 45 4 43 43 42 41 41 40 40 39 38 38

90 87 85 83 81 78 76 74 73 71 69 67 65 64 62 61 59 58 56 55 53 52 51 50 48 47 46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 35 34 33 32 32 31 30 30 29 29 28 28 27

80 79 79 78 78 77 77 76 75 75 74 74 73 73 72 72 71 71 70 70 69 69 68 68 67 67 66 66 66 65 65 64 64 64 63 63 62 62 62 61 61 60 60 60 59 59 59 58 58 58 57

80 79 78 77 76 75 75 74 73 72 71 71 70 69 68 68 67 66 65 65 64 63 63 62 61 61 60 60 59 58 58 57 57 56 56 55 54 54 53 53 52 52 51 51 51 50 50 49 49 49 48

80 78 77 75 74 73 71 70 69 68 66 65 64 63 62 61 60 59 58 57 56 55 54 53 52 51 50 49 48 48 47 46 45 44 44 43 42 42 41 40 40 39 39 38 38 37 37 36 36 35 35

80 78 76 74 72 70 68 66 65 63 61 60 58 57 55 54 53 52 50 49 48 47 45 44 43 42 41 40 39 38 38 37 36 35 34 33 33 32 31 30 30 29 29 28 28 27 26 26 25 25 25

70 69 68 68 67 66 65 65 64 63 63 62 61 61 60 59 59 58 57 57 56 56 55 54 54 53 53 52 52 51 51 50 50 49 49 48 48 48 47 47 46 46 46 45 45 45 44 44 44 44 43

70 69 67 66 65 64 62 61 60 59 58 57 56 55 54 53 53 51 50 49 48 47 46 46 45 44 43 43 42 41 40 40 39 39 38 38 37 37 36 36 35 35 34 34 34 33 33 33 32 32 32

70 68 66 64 63 61 59 58 56 55 53 52 50 49 48 47 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34 33 33 32 31 30 30 29 29 28 27 27 26 26 25 25 25 24 24 24 23 23 23 22

50 59 49 49 48 48 47 47 47 46 46 46 45 45 45 44 44 44 43 43 43 43 42 42 42 41 41 41 41 40 40 40 40 39 39 39 39 38 38 38 38 37 37 37 37 37 36 36 36 36 36

50 49 48 47 46 46 45 44 43 43 42 41 41 40 40 39 39 38 37 37 37 36 36 35 35 34 34 33 33 33 32 32 31 31 31 30 30 30 29 29 29 28 28 28 27 27 27 26 26 26 26

50 48 47 46 45 44 43 42 41 40 39 38 37 36 35 34 33 32 32 31 30 29 29 28 27 27 26 26 25 25 24 24 23 23 22 22 21 21 21 20 20 20 19 19 19 19 18 18 18 18 17

30 30 30 30 30 29 29 29 29 29 29 29 29 29 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 28 27 27 27 27 27 27 27 27 27 27 26 26 26 26 26 26 26 26 26 26 25 25 25 25 25 25

30 30 29 29 29 28 28 28 27 27 27 26 26 26 26 25 25 25 25 25 24 24 24 24 24 23 23 23 23 23 22 22 22 22 22 22 21 21 21 21 21 21 20 20 20 20 20 20 19 19 19

30 29 29 28 27 27 26 26 25 25 24 24 23 23 22 22 21 21 21 20 20 20 19 19 19 18 18 18 18 17 17 17 16 16 16 16 15 15 15 15 15 14 14 14 14 14 14 13 13 13 13

30 29 28 27 26 25 25 24 23 22 22 21 20 20 19 18 18 17 17 16 16 16 15 15 14 14 13 13 13 12 12 12 11 11 11 11 10 10 10 10 9 9 9 9 8 8 8 8 8 7 7

10 10 10 10 11 11 11 11 11 11 11 11 12 12 12 12 12 12 12 12 12 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 14 14 14 14 14 14

10 10 10 10 10 10 10 10 10 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 9 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8 8

10 10 9 9 9 9 9 8 8 8 8 8 7 7 7 7 7 7 6 6 6 6 6 6 6 6 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 5 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4 4

68 COEFICIENTES DE UTILIZACION PARA ALGUNAS LUMINARIAS TIPICAS Pcc

Distribución Pp Típica

80 70

50

30

70 10

70

50

30

50 10

50

30

30 10

10

50

30

10

50

30

10

RCA

Coeficientes de Utilización, método cavidad zonal, Pcp=20

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

.86 .81 .76 .71 .67 .63 .59 .55 .51 .47

.84 .77 .70 .64 .59 .55 .50 .46 .43 .38

.82 .73 .66 .59 .54 .49 .45 .41 .37 .32

.79 .70 .62 .56 .50 .45 .41 .37 .34 .29

.84 .79 .74 .69 .65 .61 57 .54 .50 .46

.81 .75 .69 .63 .58 .54 .49 .45 .42 .37

.79 .71 .65 .59 .53 .49 .44 .40 .37 .32

.77 .69 .61 .55 .49 .45 .41 .37 .33 .29

.77 .71 .66 .61 .56 .52 .48 .44 .41 .36

.75 .69 .63 .57 .52 .47 .43 .40 .36 .31

.74 .66 .60 .54 .49 .44 .40 .36 .33 .28

.73 .68 .63 .58 .54 .50 .46 .43 .40 .35

.72 .66 .61 .55 .50 .46 .42 .39 .35 .31

.71 .64 .58 .52 .48 .44 .39 .36 .33 .28

.70 .65 .61 .56 .52 .49 .45 .41 .38 .34

.69 .63 .59 .54 .49 .45 .41 .38 .35 .30

.68 .62 .57 .51 .47 .43 .39 .35 .32 .27

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

.73 .67 .62 .58 .53 .50 .46 .42 .39 .36

.70 .63 .57 .51 .46 .42 .38 .34 .31 .28

.68 .59 .52 .46 .41 .36 .32 .29 .25 .23

.66 .56 .49 .43 .37 .33 .29 .25 .22 .19

.71 .66 .61 .57 .52 .48 .45 .41 .38 .36

.68 .62 .56 .50 .45 .41 .37 .33 .30 .27

.67 .58 .52 .46 .40 .36 .32 .28 .25 .23

.65 .56 .48 .42 .37 .32 .29 .25 .22 .19

.66 .59 .54 .49 .44 .40 .36 .32 .29 .27

.64 .57 .50 .45 .40 .35 .32 .28 .25 .22

.63 .54 .47 .42 .36 .32 .28 .25 .22 .19

.63 .57 .52 .47 .43 .39 .35 .32 .29 .26

.62 .55 .49 .44 .39 .35 .31 .28 .24 .22

.61 .53 .47 .41 .36 .32 .28 .25 .21 .19

.61 .55 .51 .46 .41 .38 .34 .31 .28 .25

.60 .54 .48 .44 .38 .34 .31 .27 .24 .22

.59 .52 .46 .41 .36 .32 .28 .24 .21 .19

.98 .94 .90 .87 .83 .81 .78 .75 .73 .70

.96 .91 .87 .83 .80 .77 .74 .72 69 .67

.95 .89 .85 .81 .77 .75 .72 .69 .67 .64

.92 .89 .87 .84 .81 .79 .76 .74 .72 .69

.91 .87 .85 .81 .78 .76 .73 .71 .68 .66

.90 .86 .83 .80 .76 .74 .71 .69 .66 .64

.87 .85 .83 .81 .79 .77 .74 .72 .70 .68

.86 .84 .82 .79 .77 .75 .72 .70 .68 .66

.85 .83 .80 .78 .75 .73 .70 .68 .66 .64

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

METODO DE CAVIDAD ZONAL El método de cavidades zonales está basado sobre la teoría de que la iluminación media es igual al flujo que incide sobre el plano de trabajo dividido por el área sobre la cual se distribuye. Este avance en el cálculo del factor de utilización se caracteriza principalmente por la introducción de medios, por los cuales pueden calcularse estos para muchas condiciones variables, que antiguamente o bien se ignoraban o se establecían como valores o relaciones fijos. El nuevo sistema considera la habilitación real como constituida por una cavidad de techo por encima de las luminarias, una cavidad de suelo debajo del plano de trabajo y una cavidad de habitación situada entre los dos.

En el caso general, están presentes todas estas cavidades. En el caso de luminarias empotradas o salientes, la cavidad de techo es simplemente el techo. Cuando se ha de determinar la iluminación sobre el suelo, la cavidad de suelo se convierte en el suelo. Ahora es posible calcular las relaciones numéricas denominadas “relación de cavidad” que pueden usarse para determinar la reflectancia eficaz del suelo y el techo y a continuación hallar el coeficiente de utilización. Las etapas básicas en el cálculo de cualquier iluminación media son las siguientes: 

Determinar las relaciones de cavidad para las tres cavidades indicadas en la figura anterior

Donde: Rca : Razón de cavidad de la habitación Rcc: Razón de cavidad del techo Rcp: Razón de cavidad del suelo l: Largo del local (m) a: Ancho del local (m) Hca: Altura útil de la habitación Hcc: Altura de la cavidad del cielo Hcp: Altura de la cavidad del piso Ambiente de trabajo tiene 14 metros de ancho, 15 de largo 2.60 metros de alto. Los escritorios tienen una altura de 0.75 metros. Debido al tipo de actividades mayoritarias que realiza, el nivel lumínico recomendado es de 300 luxes constantes en cualquier punto del ambiente a una altura de trabajo de 0.75 metros del piso. El tipo de lámparas que se recomienda utilizar, para iluminar este ambiente, son lámparas de doble tubo de gas neon de 36 watts, tipo Day – Light, según la distribución física que se recomienda en este estudio. El factor de mantenimiento al cual debería de someterse el total de lámparas a instalar, debe ser continuo en cuanto a la limpieza de los tubos y revisión trimestral del estado físico de los balastros, para garantizar el flujo lumínico del diseño se tomo como factor 0.8.

Nivel lumínico = 300 luxes Potencia de lámpara = 36 watts / doble tubo Procedimiento de Método de cavidad zonal: Nivel de reflectancias de la luz en las superficies de la pared, techo y piso:

Color

Techo

Paredes

Suelo

Blanco o muy claro Claro Medio Claro Medio Oscuro Claro Oscuro

Factor de Reflección P 0.7 0.5 0.3 0.5 0.3 0.1 0.3 0.1

Pared = 0.5 = 50% = Pp Techo = 0.7 = 70% = Pc Piso = 0.3 = 30% = Pf Altura de instalación ideal de las lámparas: Hcc = 0 metros Hca = 1.85 metros Hcp = 0.75 metros Valores de las relaciones de cavidad zonal: Rca = 5 * 1.85 * (15 + 14) / (15*14) = 268.25 / 210 = 1.28 Rcp = 5 * 0.75 * (15 + 14) / (15*14) = 108.75 / 210 = 0.52 Rcc = 5 * 0 * (15 + 14) / (15*14) = 0 / 210 = 0 Reflectancia efectiva de cavidad de piso, según la tabla de reflectancias (Tabla66): Teniendo los siguientes datos: Pf= 0.3 o 30% Pp= 0.5 o 50% Rcp= 0.52 Obtenemos: Pcc= 28

Coeficiente de utilización (k), (tabla 68): Teniendo los siguientes Datos: Pcc = 28 Pp= 0.5 o 50% Rca =1.28 Obtenemos: K= 0.73 Flujo lumínico: Ф = (Área * Nivel lumínico) / (factor de Mantenimiento * K) Ф = [(15 * 14) (300) ] / (0.8 * 0.73) = 63000 / 0.584 = 107,877 lux Sabiendo que 1 watt = 80 lumens Potencia de la lámpara = 2 tubo * 36 watt * 80 lumen = 5,760 lumen Número de lámparas: NL = Flujo lumínico / Potencia de la lámpara NL = 107877 / 5760 = 16 lámparas Distancia de instalación: El área cubierta será igual a: Ac = Área * NL 2 Ac = 210 metros * 18 lámparas Ac = 3,780 metros2 Espaciamiento por lámpara:

E = 61 metros

Número de lámparas: Número de lámparas a lo ancho:

NLa = 4 lámparas de doble tubo de 40 watts cada una Número de lámparas a lo largo:

NLl =4 lámparas de doble tubo Diagrama:

Distancia de montaje entre lámparas: Vertical:  Distancia entre lámparas a lo ancho: 2.5 metros de centro a centro de cada una de las lámparas aproximadamente.  Distancia entre lámparas y pared: 1.5 metros aproximadamente del centro de la lámpara hacia la pared. Horizontal:  Distancia entre lámparas a lo largo: 3 metros de centro a centro de cada una de las lámparas aproximadamente.  Distancia entre lámparas y pared 1.5 metros aproximadamente del centro de la lámpara hacia la pared.