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UNIVERSIDAD POLITECNICA SALESIANA

CAPITULO 1. ILUMINACION PARA ESTADIOS. 1.1.- CONCEPTOS. 1.1.1.- LUZ Y FUENTES DE LUZ. La luz, es la base de todo lo visible, es por esto que es para el hombre una aparición natural; claridad, oscuridad y el espectro de colores visibles resultan tan familiares que otra percepción en una zona de frecuencia distinta y con sensaciones cromáticas diferentes resultaría casi inconcebible. Pero, en realidad la luz visible sólo es una pequeña parte del espectro bastante más ancho de las ondas electromagnéticas, que alcanzan desde los rayos cósmicos hasta las ondas radioeléctricas. El área desde 380 hasta 780 nm, la «luz visible», es la que conforma la base de la visión humana. Esta área se encuentra relativamente regular como radiación solar a disposición en la Tierra y de este modo puede servir como base fiable de la percepción. Es decir, el ojo humano aprovecha una de las partes disponibles del espectro de las ondas electromagnéticas para informarse sobre su entorno. Percibe la cantidad y la distribución de la luz, que es irradiada o reflejada por cuerpos, para informarse sobre su existencia o su cualidad, y el color de la luz irradiada para obtener una información adicional sobre estos cuerpos. El ojo humano se ha adaptado a la única fuente de luz de la que ha dispuesto durante millones de años: “el sol”. Así, el ojo es lo más sensible en esta área, donde también se encuentra el máximo de la radiación solar, y así también la percepción cromática está sintonizada al espectro continuado de la luz solar.

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Fig. 1.1.- Distribución espectral relativa (λ) de la radiación global (luz solar y celeste).

El campo de radiación visible tiene el fondo claro, comprende desde 380 hasta 780 nm.

1.1.2.- REFLEXIÓN. Capacidad de materiales de reflejar la luz. Medida de la reflexión es la reflectancia, que se define como la relación del flujo luminoso reflectante al flujo luminoso incidente.

1.1.3.- REFRACCIÓN DE LA LUZ. Cambio de dirección de la luz mediante la incidencia de un medio de densidad variable. A través de la refracción de diferentes intensidades de distintas zonas espectrales se puede producir la formación de espectros de colores (prisma) en la refracción. La característica de refracción de un medio se indica por el índice de refracción.

1.1.4.- LUMINOTECNIA. Es la ciencia que se encarga del estudio de las distintas formas de producción de luz, así como su control y aplicación.

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1.1.5.- LUMINISCENCIA. Concepto global para todos los fenómenos luminosos que no se producen por radiadores térmicos,

(Luminiscencia

fotoeléctrica,

química,

eléctrica,

catodoluminiscencia,

termoluminiscencia, triboluminiscencia).

1.1.6.- COLOR DE LUZ Y TEMPERATURA DE COLOR. Igual que la reproducción cromática, también el color de luz de una lámpara depende de la dispersión de la luz emitida. Para las lámparas incandescentes esta dispersión resulta por la temperatura del filamento, de ahí el concepto temperatura de color; para lámparas de descarga, en cambio, es necesario recurrir a un valor comparativo: la temperatura de color más parecida. En vez de la indicación exacta de la temperatura de color, en la práctica se produce a menudo una clasificación más ordinaria en los colores de luz blanco cálido, blanco neutral y blanco luz diurna. A continuación se puede observar algunos valores de temperatura de color.

VALORES DE TEMPERATURA DE COLOR

Cielo azul

20000°K

Luz solar directa

5000°K

Cielo nublado

7000°K

Luz de velas

1800°K

LAMPARAS FLUORESCENTES: Blanco cálido

3000°K

Luz día

6500°K

LAMPARAS INCANDESCENTES: Normales

2600°K

HALOGENUROS METÁLICOS

4000-6000°K

Tabla 1.1.- Valores de temperatura de color.

Como fuentes de luz con color de luz exclusivamente blanco cálido hay que clasificar en primer lugar todos los tipos de lámparas incandescentes, así como las de vapor de sodio de 3 Autores: Luis Coronel G./Alfredo Vásquez R.

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alta presión. Además, existen tanto las lámparas fluorescentes como las de halogenuros metálicos y las de vapor de mercurio de alta presión con un color de luz blanco cálido. Como fuentes de luz con color de luz blanco neutral se dispone otra vez de lámparas fluorescentes, halogenuros metálicos y de vapor de mercurio de alta presión. Como fuentes de luz de color blanco diurno se pueden considerar las lámparas fluorescentes y las de halogenuros metálicos; colores de luz especiales se encuentran exclusivamente en las lámparas fluorescentes.

1.1.7.- FLUJO LUMINOSO. Se define como la magnitud que mide la potencia o caudal de energía de la radiación luminosa, y se puede definir de la siguiente manera: Flujo luminoso; es la cantidad total de luz radiada o emitida por una fuente de luz durante un segundo:

Q t donde : Φ flujo luminoso en lúmenes. Q cantidad de luz emitida en lúmenes por seg. t tiempo en seg. El lumen como unidad de potencia corresponde a 1/680 W emitidos a la longitud de onda de 550 nm.

Fig. 1.2.- El flujo luminoso Φ es una medida para la potencia de luz de una fuente luminosa (Φ)=lumen (lm).

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NIVELES DE FLUJO LUMINOSO

Lámpara de incandescencia de 60 w

730 lm

Lámpara fluorescente de 65 w “blanca”

5100 lm

Lámpara halógena de 1000 W

22000 lm

Lámpara de vapor de mercurio de 125 w

5600 lm

Lámpara halogenuros metálicos 2000 w

220000 lm

Tabla 1.2.- Niveles de flujo luminoso.

1.1.8.- EFICACIA LUMINOSA. La eficacia luminosa describe el grado de acción de un iluminante. Se expresa mediante la relación del flujo luminoso dado en lumen y la potencia empleada en vatios.

W

lúmen vatio

donde: ρ eficacia luminosa Φ flujo luminoso en lúmenes W potencia en vatios Es decir, es el rendimiento energético de una lámpara y mide la calidad de la fuente como un instrumento destinado a producir luz por la transformación de energía eléctrica en energía radiante visible. El máximo valor teóricamente alcanzable con total conversión de la energía en luz visible sería 683 lm/W. Las eficacias luminosas reales varían según el medio de luz, pero siempre quedan muy por debajo de este valor ideal.

1.1.9.- CANTIDAD DE LUZ. Se denomina cantidad de luz, el producto de tiempo por flujo luminoso dado; la cantidad de luz registra, por tanto, la energía lumínica dada en un espacio de tiempo. Por regla general, esta cantidad de luz se indica en klm.h.

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Q

t

kilolúmenes hora

donde: Q cantidad de luz Φ flujo luminoso en kilolúmenes t tiempo

1.1.10.- INTENSIDAD LUMINOSA. Una fuente luminosa puntual e ideal radia su flujo luminoso de manera uniforme en todas las direcciones del espacio; su intensidad luminosa es en todas direcciones la misma. En la práctica, no obstante, siempre se da una distribución espacial irregular del flujo luminoso, que en parte es condicionada por la disposición de los medios de luz y en parte originada por la conducción consciente de la luz. Por lo tanto, es conveniente indicar una medida para la distribución espacial del flujo luminoso, es decir, la intensidad luminosa de la luz.

I

candelas

donde: I intensidad luminosa en candelas Φ flujo luminoso en lúmenes Ω ángulo sólido en estereorra dianes La candela se define también como 1/60 de la intensidad luminosa por cm² de “cuerpo negro” a la temperatura de solidificación del platino (2.042ºk)

La candela como unidad de la intensidad luminosa es la única unidad base de la luminotecnia, de la cual se derivan todas las demás medidas luminotécnicas.

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Fig. 1.3.- La intensidad luminosa I es una medida para el flujo luminoso Φ dada por ángulo Ω.

1.1.11.- ILUMINANCIA. La iluminancia es una medida para la densidad del flujo luminoso. Se ha definido como la relación del flujo luminoso que cae sobre una superficie y el área de la misma. La iluminancia no está sujeta a una superficie real, se puede determinar en cualquier lugar del espacio, y puede derivar de la intensidad luminosa. La iluminancia además, disminuye con el cuadrado de la distancia desde la fuente de luz. La iluminancia indica la cantidad de luz que llega a una superficie y se define como el flujo luminoso recibido por unidad de superficie:

E

donde: E

A

Lúmen m2

lux

iluminancia

Φ flujo luminoso en lúmenes A área en metros cuadrados

Fig. 1.4.- Iluminancia E como medida para el flujo luminoso que incide por unidad de superficie A

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A su vez, el lux se puede definir como la iluminación de una superficie de 1 m² cuando sobre ella incide, uniformemente repartido, un flujo luminoso de 1 lumen.

VALORES DE ILUMINANCIA

Mediodía en verano

100000 lux

Mediodía en invierno

20000 lux

Oficina bien iluminada

400 a 800 lux

Calle bien iluminada

20 lux

Luna llena con cielo claro

0,25 a 0,50 lux

Estadio competición internacional

800 a 1400 lux

Tabla 1.3.- Valores de iluminancia.

1.1.12.- LUMINANCIA. Mientras la iluminancia registra la potencia de luz que cae sobre una superficie, la luminancia describe la luz que procede de esta superficie. Esta luz, sin embargo, puede partir por sí misma de esta extensión (por ejemplo, con una luminancia de lámparas y luminarias). Aquí la luminancia se define como la relación de la intensidad luminosa y la superficie proyectada verticalmente a la dirección de irradiación. Es decir la luminancia, es una medida de la luz que llega al ojo procedente de los objetos y es la responsable de excitar la retina provocando la visión. Esta luz proviene de la reflexión que sufre la iluminancia cuando incide sobre los cuerpos. Por tanto la luminancia es la intensidad luminosa por unidad de superficie perpendicular a la dirección de la luz.

L

I A

donde: L

luminancia en candelas/cm 2 o candelas/m2

I

intensidad luminosa en candelas

A área

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1.1.13.- DESLUMBRAMIENTO. El deslumbramiento producido por las farolas o los reflejos, es un problema considerable por sus posibles repercusiones. En sí mismo, no es más que una sensación molesta que dificulta la visión pudiendo, en casos extremos, llegar a provocar ceguera transitoria. Se hace necesario, por tanto, cuantificar este fenómeno y establecer unos criterios de calidad que eviten estas situaciones peligrosas para los espectadores. Se llama deslumbramiento molesto a aquella sensación desagradable que sufrimos cuando la luz que llega a nuestros ojos es demasiado intensa. El deslumbramiento perturbador se produce por la aparición de un velo luminoso que provoca una visión borrosa, sin nitidez y con poco contraste, que desaparece al cesar su causa. No obstante, este fenómeno no lleva necesariamente asociado una sensación incómoda como el deslumbramiento molesto.

RESUMEN DE FORMULAS

MAGNITUD

FORMULA

UNIDAD

Φ

Lumen

Eficiencia Luminosa

ρ = Φ/w

Lumen/ vatio

Iluminancia (nivel de iluminación)

E = Φ/A

Lumen/m² = lux

Intensidad Luminosa

I = Φ/Ω

Candela

Luminancia

L = I/A

Candela/m²

Flujo Luminoso

Tabla 1.4.- Resumen de fórmulas.

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Fig. 1.5.- Resumen de figuras conceptos básicos.

1.2.- TIPOS Y MÉTODOS DE ILUMINACIÓN PARA ESCENARIOS DEPORTIVOS. En este punto se debe tener en cuenta las necesidades y requerimientos de todos los involucrados que hagan uso de la iluminación, con el fin de satisfacer todas sus expectativas, así como también brindar comodidad visual. Entonces el objetivo de iluminar instalaciones deportivas ya sean interiores o exteriores es ofrecer un ambiente adecuado para la práctica y disfrute de actividades deportivas por parte de jugadores y público. Lógicamente, las exigencias variarán según el tipo de instalación (recreo, entrenamiento o competición) y el nivel de actividad (amateur, profesional o retransmisión por televisión). Iluminar este tipo de instalaciones no es fácil, pues hay que asegurarse de que los jugadores y demás objetos en movimiento sean perfectamente visibles independientemente de su tamaño, posición en el campo, velocidad y trayectoria. Por ello es importante tanto el valor de la iluminancia horizontal como la vertical, aunque en la práctica esta última sólo se tiene en cuenta en las retransmisiones televisivas donde es necesario un buen modelado que destaque las formas de los cuerpos.

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1.2.1.- REQUISITOS DEL USUARIO. Los usuarios de las instalaciones de fútbol, pueden clasificarse de acuerdo a sus actividades en: Los Jugadores. El Equipo Técnico, (árbitros/jueces de línea y delegados técnicos). Los Espectadores entrando, observando el juego y abandonando la instalación deportiva. Tanto los Equipos de Televisión (TV y HDTV) como filmación, así como los fotógrafos tomando instantáneas. Los jugadores, árbitros y delegados deben ser capaces de poder observar claramente todo lo que sucede en el campo de juego de manera tal que puedan cumplir con su cometido lo mejor posible, de forma similar los espectadores también deben tener clara la actuación de los jugadores y el desarrollo del juego en un entorno agradable. Esto último significa que deben ser capaces no solamente de ver el terreno de juego, sino también sus inmediatos alrededores. El alumbrado debe ayudar también a los espectadores a entrar y salir del escenario deportivo con seguridad; ya que con gran cantidad de espectadores este aspecto de la seguridad es de mucha significación y relevancia. Finalmente y para la cobertura de televisión y/o filmación, el alumbrado deberá ser capaz de brindar condiciones adecuadas con el fin de garantizar una calidad de imagen en color buena, y no solo para las panorámicas generales del juego sino también para primeros planos tanto de jugadores como de espectadores. Para la obtención de los parámetros esenciales de un buen alumbrado artificial, el fútbol tiene que clasificarse dentro de los siguientes tipos de actividad: Tipo Recreativo: Entrenamiento con pelota, incluyendo entrenamiento físico. Fútbol no competitivo. Competición nacional.

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Tipo Profesional. Entrenamiento con pelota, incluyendo entrenamiento físico. Competición nacional. Competición y torneos de carácter nacional e internacional. Cobertura para HDTV y filmación.

Para la cobertura de HDTV y filmación deben considerarse los siguientes tipos: TV (y filmación), nacional-internacional. HDTV. Emergencia TV. Es así que deben tratarse y considerarse como prioridad a los elementos pertinentes y esenciales para una adecuada iluminación de acuerdo a los diferentes niveles de actividad.

1.2.2.- METODOS DE ALUMBRADO. Con el conocimiento de los requisitos generales del usuario, es posible determinar los métodos de alumbrado de acuerdo a los diferentes tipos de actividad. Los valores mínimos se establecen para condiciones atmosféricas limpias, y si éstas no se alcanzan antes o durante el desarrollo del partido; deberá la comisión o la persona oficial designada tomar la decisión del inicio o continuación del encuentro deportivo. En cuanto se refiere a la cobertura para TV o Filmación, tiene que obtenerse una imagen de calidad suficientemente elevada tanto para el desarrollo del juego en general como para primeros planos de jugadores, árbitros, delegados y espectadores. Para dar cumplimiento a los requisitos de continuidad en la cobertura de TV, un nivel mínimo de alumbrado debe formar parte del diseño para TV/HDTV, asegurándolo mediante un suministro de energía secundario (temporalmente); con esto se obtiene el llamado “nivel de alumbrado de emergencia TV”.

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1.2.3.- METODOS DE ILUMINANCIAS PARA EL ESTADIO MUNICIPAL. 1.2.3.1.- ILUMINANCIA EN UN PLANO HORIZONTAL. Ya que el terreno de juego iluminado forma la mayor parte del campo de visión, tanto de jugadores como de espectadores, es la iluminancia sobre un plano horizontal a nivel de terreno, denominada técnicamente iluminancia horizontal y conocida por las siglas (Eh), la cuál nos ayuda a instaurar un estado de adaptación del ojo humano. Debido a esto, y ya que el terreno de juego iluminado sirve para los jugadores, espectadores y cámaras como fondo visual, es de gran importancia obtener un valor de iluminancia horizontal óptimo. Así también para lograr un grado de seguridad de movimiento de los espectadores en el momento que ingresan o abandonan las graderías o alrededores, es necesaria una adecuada iluminancia horizontal en dichas zonas, en combinación con un alumbrado “de seguridad” en el caso de falta de energía eléctrica.

1.2.3.2.- ILUMINANCIA EN UN PLANO VERTICAL. Este parámetro conocido comúnmente como iluminancia vertical y designada por su abreviatura (Ev), es esencial para poder observar objetos verticales. El lado de un jugador visible a un observador puede aproximarse a un plano vertical perpendicular a la línea de visión del observador. La iluminancia de escena, y de manera más concreta la iluminancia vertical, posee el mayor grado de influencia en la calidad final de una imagen de televisión o a su vez de filmación. Con el fin de proporcionar una visión e identificación óptimas y satisfactorias de los jugadores; es necesario desde todas las direcciones unas iluminancias específicas sobre planos verticales a una altura de 1,5 m; sobre el terreno de juego.

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Anchura 68 a 75 metros

9,1

5m

11 m

Longitud 105 a110 metros

9,1

5m

7,32m

16,5 m

1m 5,5 m

11 m

5,5 m

Norte MAX 15°

MAX 15°

Fig. 1.6.- Dimensiones Mínima/Máxima de un campo de Fútbol.

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Fig .1.7a .. Planos Verticales en Cada punto de La retícula para Una posición de Cámara establecida *

Fig . 1.7b Planos Verticales en Cada punto de La retícula en el Caso de posiciones De cámaras Indistintas.

* el número dado de Puntos de retícula es tan sólo a efectos ilustrativos.

Fig. 1.7.- Planos verticales en cada punto de la retícula para posiciones de cámaras establecidas y distintas.

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Las iluminancias verticales solo son consideradas como un criterio de diseño cuando se requiere la cobertura para TV y/o Filmación. Para el caso de televisión o filmación con posiciones de cámara fijas, es suficiente asegurarse de que las iluminancias sobre planos verticales perpendiculares a las posiciones de cámara sean adecuadas (Fig.7a). En el caso de elegir libremente dichas posiciones se tomará en cuenta la iluminancia vertical sobre planos enfrentados a los cuatro lados del campo de juego, tal como se aprecia en la (Fig.7b). Es así que además de cumplir con los requisitos que se refieren para cobertura de TV y filmación, las iluminancias sobre un plano vertical también deben garantizar el seguimiento del balón en cualquier momento y a la altura pertinente por encima del campo de juego, tanto por los espectadores como por los jugadores. Graderías, tribunas y espectadores son parte también del entorno visual de una cámara y por ello se debe llegar a un nivel de iluminancia vertical apropiada en los sectores mencionados.

1.2.4.- UNIFORMIDAD. Una adecuada uniformidad de iluminancia tanto en los planos horizontales como en los verticales es de suma importancia con el fin de evitar, en primera instancia, problemas de adaptación de jugadores y espectadores y por otra, problemas de ajuste en las cámaras para diferentes direcciones de visión. Si la uniformidad no es suficientemente buena, es posible y de forma más evidente con cámaras de televisión de que la pelota y/o un jugador no sean observados en ciertas direcciones del terreno de juego. El nivel de uniformidad puede ser expresado como la relación de la iluminancia mínima a la máxima (U1) y como la relación de la mínima a la media (U2). Debe también considerarse la relación de uniformidad de las iluminancias en un punto de la retícula, sobre los cuatro planos verticales enfrentados a los lados del terreno de juego. Incluso cuando las uniformidades expresadas como antes se ha definido, son aceptables, los cambios en iluminancia pueden ser perturbadores si se presentan en una distancia demasiada 16 Autores: Luis Coronel G./Alfredo Vásquez R.

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corta. El problema mencionado es más probable que se presente en el momento de que una cámara de televisión realiza una toma panorámica. Debido a esto, la uniformidad de iluminancia para cobertura de televisión/filmación en un cierto punto de la retícula tiene que expresarse como una variación en porcentaje de la iluminancia media en los ocho puntos adyacentes de la retícula. A esto se le conoce con el nombre de gradiente de uniformidad. Para que las cámaras se encuentren en un ambiente en condiciones óptimas, la relación entre iluminancias medias en los planos horizontal y vertical, deben mantenerse en general entre:

0,5 y 2; 0,5

Eh / Ev

2

1.2.5.- RESTRICCION DEL ALUMBRADO. Este punto es de especial importancia ya que el deslumbramiento provoca un efecto perturbador sobre el confort visual de espectadores y jugadores. La incomodidad visual y por ende el deslumbramiento se pueden aminorar prestando extrema atención a la situación, enfoque y elección de proyectores en relación a las principales direcciones de visión. Al utilizarse fuentes de luz de alta intensidad luminosa, puede presentarse deslumbramiento perturbador. El cálculo del grado de deslumbramiento (GR) de acuerdo a las normativas que rigen este parámetro y que se exponen más adelante. Debe considerarse que el deslumbramiento que puede afectar a jugadores y espectadores muy cercanos al área iluminada; puede también perturbar a personas ubicadas al exterior del recinto iluminado, como a conductores en vías cercanas y habitantes de casas vecinas al escenario deportivo; debido a la dispersión de la luz en el exterior. El efecto perturbador de la luz dispersa se encuentra directamente relacionado con las cualidades ópticas de los proyectores o fuentes de luz elegidas. Con la finalidad de limitar este problema, los proyectores deben elegirse no solo en base a su limitación de luz dispersa por fuera del haz principal, sino que deben colocarse y enfocarse de manera correcta. 17 Autores: Luis Coronel G./Alfredo Vásquez R.

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1.2.6.- MODELADO Y SOMBRAS. Al modelado se le conoce como la capacidad que posee el alumbrado para destacar forma y textura. Dicha particularidad es muy importante para proporcionar una impresión de conjunto agradable tanto de los jugadores como de la pelota y espectadores en o alrededor del campo de juego. La calidad de las imágenes de televisión esta directamente influenciada por un buen modelado. La correcta colocación de proyectores es también un factor determinante en la posible longitud y dureza de las sombras originadas por los jugadores. Para limitar la longitud y dureza de dichas sombras, la relación, entre el flujo total instalado, en el caso de una disposición asimétrica de proyectores, ha de ser del 60% para el lado de la cámara principal, y en consecuencia, del 40% para el lado contrario.

1.2.7.- COLOR Y PROPIEDADES CROMATICAS. La percepción del color es un aspecto muy importante en la mayoría de deportes y mientras es aceptable cierta distorsión, que se debe al propio alumbrado artificial, no deben existir problemas en cuanto a discriminación cromática (posible entre colores parcialmente distorsionados). Se deben distinguir dos aspectos de consideración en cuanto a propiedades de color: 

La apariencia de color de la luz. – Es la impresión de color del entorno total creada por la lámpara.



El rendimiento en color de la luz.- Es la capacidad de la luz para reproducir fielmente los colores de un objeto.

Tanto la apariencia como el color en rendimiento de la luz emitida por las lámparas dependen por entero de la distribución de energía especial de la luz que emiten. La apariencia de color de una lámpara puede obtenerse a partir de su temperatura; simbolizada por Tc, y que se establece básicamente entre los valores variables de 2000 y 6000 °K. De aquí que cuanto menor sea la temperatura de color, más “cálida” será la impresión de color, y cuanto mayor los sea, más “fría” o azulada será dicha impresión.

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Las propiedades de rendimiento en color de una fuente de luz pueden indicarse mediante el índice Ra del cual el valor máximo teórico es 100, mismo que es comparable a una situación de luz natural. Entonces en ambiente visual del entorno depende considerablemente de Ra. Ya que cuanto mayor sea Ra, más agradable será el entorno.

1.3.- ELECCIÓN DEL TIPO DE ILUMINACIÓN PARA EL ESTADIO MUNICIPAL DE AZOGUES. 1.3.1.- VALORES MINIMOS RECOMENDADOS EN PARAMETROS DE ALUMBRADO Y DATOS A INCLUIR EN LA ELECCION DEL TIPO DE ILUMINACION. Este resumen de los requisitos técnicos ha sido añadido como Apéndice 1. Siempre que sea necesario, diseños para el alumbrado artificial de campos de fútbol deberá estipularse con toda claridad el nivel de actividad, es decir el uso o usos que se dará; además de toda la información que se pueda obtener. El requerimiento para un diseño de iluminación artificial para campos de fútbol puede establecerse en base a un cierto número de consideraciones. En los siguientes párrafos se exponen las de mayor probabilidad.

1.3.2.- DISPOSICIONES DE POSTES Y ALTURA DE MONTAJE DE PROYECTORES PARA NIVEL RECREATIVO, INCLUYENDO ENTRENAMIENTO PARA NIVEL PROFESIONAL. En lo que se refiere a las líneas de banda y de gol, deberá siempre existir una zona libre de obstáculos que alcance un mínimo de 4 m más allá de dichas líneas. Cuando se trata de actividades de tipo no competitivo, los proyectores se montarán a una altura mínima recomendada de 15 m. Una altura de montaje de al menos 18 m es la preferible para cualquier otro nivel de actividad (recreativo). Con el fin de evitar deslumbramiento que ocasione perturbación visual a los porteros, las zonas que se indican en la fig. 1.8 han de mantenerse libres de proyectores.

19 Autores: Luis Coronel G./Alfredo Vásquez R.

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≥ 10°

≥ 10°

4M ESPACIO LIBRE

≥ 10°

≥ 10°

4M ESPACIO LIBRE

≥ 10°

≥ 10°

4M ESPACIO LIBRE

Fig. 1.8.- Posicionado de postes permitido para tres diseños alternativos.

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Se pueden conseguir disposiciones óptimas, mediante la ubicación de 3 o 4 postes a lo largo de las líneas de banda.

1.3.3.- RECOMENDACIONES DE INSTALACION. Si las características de la zona más allá de las líneas de banda y de gol son tales que los postes han de ubicarse alejados de las mismas, su altura deberá aumentar de manera proporcional, teniendo en cuenta el ángulo de incidencia preferible del proyector de 25° con la horizontal, en la línea central longitudinal del campo tal como se indica en la fig.1.9.

ALTURA DE MONTAJE DEL PROYECTOR

25°

LINEA CENTRAL DEL CAMPO

Fig. 1.9.- Altura del poste en función de la distancia a la línea central (longitudinal) del campo de juego.

1.3.4.- DISPOSICIONES DE PROYECTORES Y ALTURA DE MONTAJE PARA NIVEL PROFESIONAL En cuanto al alumbrado para competiciones de ámbito nacional como internacional, se consideran estrictamente dos disposiciones.

1.3.4.1.- DISPOSICIÓN EN CUATRO ESQUINAS. En esta disposición los proyectores se posicionan sobre 4 columnas, postes o torres situadas detrás de las cuatro esquinas del campo. Para evitar a los porteros el deslumbramiento perturbador y proporcionar iluminancia sobre un plano vertical para 21 Autores: Luis Coronel G./Alfredo Vásquez R.

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las cámaras secundarias situadas detrás de la portería, los postes deben siempre estar dentro del área que se indica en la fig. 1.10. También se debe comprobar que la estructura de las gradas no disminuya el rendimiento del alumbrado. La altura media del panel de la columna o torre tiene que calcularse de acuerdo con el ángulo preferible de 25° con la horizontal en relación al del campo.

POSICION DE POSTES PERMITIDA CENTRO DEL PANEL

STAND

≥ 15° 25°

STAND

STAND

≥ 5°

STAND

Fig. 1.10.- Disposición en 4 esquinas, con el posicionado de postes permitido y altura de los mismos en función de la distancia al centro del campo.

22 Autores: Luis Coronel G./Alfredo Vásquez R.

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1.3.4.2.- DISPOSICIÓN LATERAL. En esta disposición, los proyectores se posicionan en grupos, sea en columnas, torres o en bastidores por encima o por debajo de la marquesina de gradas o tribunas y paralelamente a las líneas de banda, dejando libres las zonas indicadas para evitar deslumbramiento a los porteros. El montaje de los proyectores debe estar relacionado con su punto de juego. El ángulo de dicho enfoque debe limitarse a 70° con la vertical. Los elementos necesarios para la obtención del alumbrado artificial han de ubicarse de manera que no generen ningún obstáculo visual para los espectadores y/o cámaras.

≥ 15° ≥ 15°

ESPACIO LIBRE

Fig. 1.11.- Disposición lateral, con el posicionado permitido de proyectores.

23 Autores: Luis Coronel G./Alfredo Vásquez R.

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Cuando la marquesina origine una obstrucción de la iluminación artificial se tendrán que tener en cuenta disposiciones especiales.

1.4.- ELECCIÓN DE EQUIPOS DE ILUMINACIÓN. 1.4.1.- LAMPARAS DE DESCARGA. 1.4.1.1.- FUNCIONAMIENTO. En este tipo de elementos destinados a proveer iluminación, la luz es concebida al establecer una corriente eléctrica entre dos electrodos situados en un tubo lleno con un gas o vapor ionizado. En su construcción, se utiliza cuarzo y vidrio; la forma y tamaño de dichos tubos varía de acuerdo con la clase y potencia para las que son destinadas. De manera general el tubo de descarga está protegido por medio de una ampolla exterior.

Fig. 1.12.- Esquema general de una lámpara de descarga.

En el interior del tubo, se producen descargas eléctricas como consecuencia de la diferencia de potencial entre los electrodos. Estas descargas provocan un flujo de electrones que atraviesa el gas. Cuando uno de ellos choca con los electrones de las capas externas de los átomos les transmite energía.

1.4.1.2.- COMPOSICIÓN DE LAS LÁMPARAS DE DESCARGA. En este tipo de luminarias se destacan tres elementos principales; el tubo de descarga, los electrodos y el gas de relleno. 24 Autores: Luis Coronel G./Alfredo Vásquez R.

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1.4.1.2.1.- TUBO DE DESCARGA. Es el encargado de contener y aislar del medio ambiente los electrodos y el gas de relleno. Para su construcción se usa cuarzo y vidrio; la forma y tamaño varia de acuerdo a la clase y potencia de las lámparas. Generalmente el tubo de descarga se encuentra protegido por una ampolla exterior.

1.4.1.2.2.- ELECTRODOS. Son elementos metálicos colocados en los extremos del tubo, a los que se les aplica una diferencia de potencial necesaria para el funcionamiento de la lámpara. En las lámparas de uso más frecuente, los electrodos trabajan a temperaturas más elevadas, para de esta manera aprovechar el efecto termoiónico. Este efecto consiste en que la emisión electrónica de una sustancia cualesquiera aumenta con su temperatura. Normalmente se busca una máxima emisión a través del recubrimiento de los electrodos metálicos con materias de un gran rango de emisión, como son los óxidos de estroncio o bario. Se consideran tres métodos para lograr el calentamiento de las lámparas de descarga y dar inicio al encendido. El primero de ellos se utiliza en lámparas de vapor de mercurio; se necesita de un electrodo de arranque próximo a los electrodos principales, tras formarse un pequeño arco entre un electrodo principal y su auxiliar, se inicia el proceso de calentamiento de uno de ellos, aumentando de esta forma su emisión electrónica y finalmente producirse el arco entre los dos electrodos principales. El segundo método consiste en colocar en el interior del tubo de descarga un gas muy ionizable y aumentar el valor de la tensión de alimentación por encima de los valores normales de la red. Este es el caso de las lámparas de sodio. El tercer procedimiento, es usado en la mayor parte de los tubos fluorescentes, se basa en la construcción de electrodos en forma de filamento y hacer pasar la corriente de arranque a través de ellos.

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1.4.1.2.3.- GAS DE RELLENO. El gas que se utiliza en el relleno de los tubos es fácilmente ionizable e inerte, como el argón o el neón. En las lámparas de descarga comerciales (lámparas de Hg, Na y fluorescentes), además del gas de relleno, el tubo de descarga contiene en su interior una pequeña cantidad de Hg o Na, en estado líquido o sólido respectivamente, que una vez vaporizados, son los encargados de determinar las características de la luz emitida.

1.4.1.3.- ACCESORIOS NECESARIOS PARA EL FUNCIONAMIENTO DE LAS LÁMPARAS DE DESCARGA. Debido a la característica innata de resistencia que poseen las lámparas de descarga, es de suma importancia el uso de elementos limitadores de corriente de arco. Y son:   

Resistencia óhmica. Bobina de inductancia. Autotransformador.

El primero no es muy utilizado debido a la pérdida de potencia en la resistencia por el efecto Joule. El segundo se utiliza cuando la tensión de suministro es la adecuada. La bobina, formada por un arrollamiento sobre un núcleo magnético genera una elevada autoinducción, que a su vez es la que limita de forma adecuada el paso de la corriente. Y por último, cuando el nivel de tensión de la red no es el suficiente, es necesario el uso de un transformador para que se encargue de elevar la tensión al valor deseado y, a continuación se debe colocar una bobina de inductancia. Por tanto, el método más conveniente consiste en usar un transformador de fugas magnéticas que realiza las dos funciones, elevación de tensión en vacío y limitación de la corriente. En los casos las pérdidas propias del elemento limitador son muy reducidas, pero determinan una notable disminución del factor de potencia del conjunto. La corrección del factor de potencia se realiza mediante un condensador, el cual logrará el objetivo deseado, siempre que su valor de capacidad sea el adecuado.

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1.4.1.4.-EFICACIA. Al establecer la eficacia de este tipo de lámparas hay que diferenciar entre la eficacia de la fuente de luz y la de los elementos auxiliares necesarios para su funcionamiento que depende del fabricante. En las lámparas, las pérdidas se centran en dos aspectos: las pérdidas por calor y las pérdidas por radiaciones no visibles (ultravioleta e infrarrojo). El porcentaje de cada tipo dependerá de la clase de lámpara elegida.

Fig. 1.13.- Balance energético de una lámpara de descarga.

La eficacia de las lámparas de descarga oscila entre los 19-28 lm/W de las lámparas de luz de mezcla y los 100-183 lm/W de las de sodio a baja presión.

TIPO DE LAMPARA

EFICIENCIA SIN BALASTRO (Im/W)

Fluorescentes

38-91

Luz de mezcla

19-28

Mercurio a alta presión

40-63

Halogenuros metálicos

75-95

Sodio a baja presión

100-183

Sodio a alta presión

70-130 Tabla 1.5.- Eficacia de lámparas de descarga.

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1.4.1.5.- CARACTERÍSTICAS DE DURACIÓN. Hay dos aspectos básicos que afectan a la duración de las lámparas. El primero es la depreciación del flujo; este se produce por ennegrecimiento de la superficie del tubo donde se va depositando el material emisor de electrones que recubre los electrodos. En aquellas lámparas que usan sustancias fluorescentes otro factor es la pérdida gradual de la eficacia de éstas sustancias. El segundo es el deterioro de los componentes de la lámpara que se debe a la degradación de los electrodos por agotamiento del material emisor que los recubre. Otras causas son un cambio gradual de la composición del gas de relleno y las fugas de gas en lámparas a alta presión.

TIPO DE LAMPARA

VIDA PROMEDIO (h)

Fluorescente estándar

12500

Luz de mezcla

9000

Mercurio a alta presión

25000

Halogenuros metálicos

11000

Sodio a baja presión

11000

Sodio a baja presión

23000

Tabla. 1.6.- Vida útil de lámparas de descarga.

1.4.1.6.- FACTORES EXTERNOS QUE INFLUYEN EN EL FUNCIONAMIENTO. Los factores externos que más influyen en el funcionamiento de la lámpara son la temperatura ambiente y la influencia del número de encendidos. Las lámparas de descarga son, en general, sensibles a las temperaturas exteriores. Dependiendo de sus características de construcción (tubo desnudo, ampolla exterior...) se

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verán más o menos afectadas en diferente medida. Las lámparas a alta presión, por ejemplo, son sensibles a las bajas temperaturas en que tienen problemas de arranque. Además, la temperatura de trabajo estará limitada por las características térmicas de los componentes (200°c para el casquillo y entre 350° y 520°c para la ampolla según el material y tipo de lámpara). La influencia del número de encendidos es muy importante para establecer la duración de una lámpara de descarga ya que el deterioro de la sustancia emisora de los electrodos depende en gran medida de este factor.

1.4.2.- LÁMPARAS DE VAPOR DE MERCURIO A ALTA PRESIÓN. A medida que aumentamos la presión del vapor de mercurio en el interior del tubo de descarga, la radiación ultravioleta característica de la lámpara a baja presión pierde importancia respecto a las emisiones en la zona visible (violeta de 404.7 nm, azul 435.8 nm, verde 546.1 nm y amarillo 579 nm).

Fig. 1.14.- Espectro de emisión sin corregir.

En estas condiciones la luz emitida, de color azul verdoso, no contiene radiaciones rojas. Para resolver este problema se acostumbra añadir sustancias fluorescentes que emitan en esta zona del espectro. De esta manera se mejoran las características cromáticas de la lámpara. La temperatura de color se mueve entre 3500 y 4500 °K con índices de rendimiento en color de 40 a 45 normalmente. La vida útil, teniendo en cuenta la depreciación se establece en unas 8000 horas. La eficacia oscila entre 40 y 60 lm/W y aumenta con la potencia, aunque para una misma potencia es posible incrementar la eficacia añadiendo un recubrimiento de polvos fosforescentes que conviertan la luz ultravioleta en visible.

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Fig. 1.15.- Balance energético de una lámpara de mercurio de alta presión.

Los modelos más habituales de estas lámparas tienen una tensión de encendido entre 150 y 180 V que permite conectarlas a la red de 220 V sin necesidad de elementos auxiliares. Para encenderlas se recurre a un electrodo auxiliar próximo a uno de los electrodos principales que ioniza el gas inerte contenido en el tubo y facilita el inicio de la descarga entre los electrodos principales. A continuación se inicia un periodo transitorio de unos cuatro minutos, caracterizado porque la luz pasa de un tono violeta a blanco azulado, en el que se produce la vaporización del mercurio y un incremento progresivo de la presión del vapor y el flujo luminoso hasta alcanzar los valores normales. Si en estos momentos se apagara la lámpara no sería posible su reencendido hasta que se enfriara, puesto que la alta presión del mercurio haría necesaria una tensión de ruptura muy alta.

Fig. 1.16.- Lámpara de mercurio de alta presión.

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Las lámparas a utilizar dependerán de la finalidad de la instalación. En instalaciones de competición se usan lámparas de halogenuros metálicos por sus altas prestaciones. Pero en otros casos puede bastar con lámparas de mercurio y sodio a alta presión; por ser más baratas.

1.4.3.- LÁMPARAS CON HALOGENUROS METÁLICOS. Si añadimos en el tubo de descarga yoduros metálicos (sodio, talio, indio...) se consigue mejorar considerablemente la capacidad de reproducir el color de la lámpara de vapor de mercurio. Cada una de estas sustancias aporta nuevas líneas al espectro (por ejemplo amarillo el sodio, verde el talio y rojo y azul el indio).

Fig. 1.17.- Espectro de emisión de una lámpara con halogenuros metálicos.

Los resultados de estas aportaciones son una temperatura de color de 4000 a 6000 °K dependiendo de los yoduros añadidos y un rendimiento del color de entre 65 y 85. La eficiencia de estas lámparas ronda entre los 75 y 95 lm/W y su vida media es de unas 11000 horas. Tienen un periodo de encendido de unos diez minutos, que es el tiempo necesario hasta que se estabiliza la descarga. Para su funcionamiento es necesario un dispositivo especial de encendido, puesto que las tensiones de arranque son muy elevadas (1500-5000 V).

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Fig. 1.18.- Lámpara con halogenuros metálicos.

Las excelentes prestaciones cromáticas la hacen adecuada entre otras para la iluminación de instalaciones deportivas, para retransmisiones de TV, estudios de cine, proyectores, etc.

1.4.4.- REFLECTORES O PROYECTORES. Un reflector proyecta luz hacia un espacio u objeto a fin de obtener niveles de iluminación considerablemente mayores que los de áreas contiguas. El propósito de una instalación con este tipo de luminarias puede ser utilitario (áreas de trabajo o deportivas), comercial (fachadas comerciales) o simplemente decorativo (monumentos). Un reflector también llamado proyector es una luminaria que concentra la luz en un determinado ángulo sólido mediante un sistema óptico (espejos o lentes), para conseguir una intensidad luminosa elevada en dicha zona. Las lámparas empleadas son muy variadas dependiendo del uso al que este destinado el aparato.

Fig. 1.19.- Tipos de proyectores.

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Los proyectores se clasifican según la apertura o dispersión del haz de luz que se define como el ángulo comprendido entre las dos direcciones en que la intensidad luminosa cae un determinado porcentaje (usualmente el 10% o el 50%) del valor máximo que hay en el centro del haz donde la intensidad es máxima.

Fig. 1.20.- Dispersión del haz.

TIPO DE ABERTURA

APERTURA DEL HAZ EN GRADOS (50% Imáx)

Pequeña

< 20

Mediana

Entre 40 y 20

Grande

> 40

Tabla. 1.7.- Clasificación de los proyectores de acuerdo a la apertura del haz de luz según el tipo.

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CLASE.

APERTURA DEL HAZ DE LUZ (10% Imáx)

1

10 - 18

2

18 - 29

3

29 – 46

4

46 - 70

5

70 – 100

6

100 – 130

7

>130

Tabla. 1.8.- Clasificación de acuerdo a la apertura del haz de luz según la clase.

La forma de la distribución del haz de luz depende del tipo de proyector. Así, en los proyectores circulares puede ser cónico o cónico ligeramente asimétrico, obteniéndose una proyección elíptica sobre las superficies iluminadas. Mientras, en los rectangulares suele ser simétrica en los planos horizontal y vertical; aunque en este último plano también puede ser asimétrica y la proyección obtenida tiene entonces forma trapezoidal.

Fig. 1.21.- Forma del haz según el proyector.

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Para la denominación de un proyector basta indicar los ángulos de apertura en sus planos de simetría (vertical y horizontal normalmente). Por ejemplo, 10°/40° indica un proyector que tiene en el plano vertical 5° a cada lado del eje central y 20° en cada lado en el plano horizontal.

Fig. 1.22.- Ángulos de apertura de proyectores.

Finalmente, la eficacia del haz es la relación entre los lúmenes contenidos dentro de la apertura del haz (lúmenes del haz) y los lúmenes de la lámpara en tanto por ciento.

Eficacia del haz %

lúmenes del haz lúmenes de la lámpara

Las luminarias, en instalaciones exteriores, se disponen normalmente en torres colocadas en los laterales, en las esquinas del campo o en una combinación de ambas. En el primer caso se emplean proyectores rectangulares cuya proyección sobre el terreno tiene forma trapezoidal obteniendo como valor añadido un buen modelado de los cuerpos. En el segundo caso se emplean los circulares que dan una proyección en forma elíptica.

Fig. 1. 23.- Tipos de proyección.

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1.4.5.- PROYECTOR ZENITH 2000W ELEGIDO PARA LA ILUMINACION DE LA CANCHA. 1.4.5.1.- VENTAJAS. 

Confort visual.



Múltiples soluciones fotométricas.



Ahorro en gastos de instalación y mantenimiento.



Acceso sin herramientas.



Hermeticidad: IP 66.

1.4.5.2.- DESCRIPCIÓN. Proyector compacto para lámpara – de doble casquillo – halogenuros metálicos de 1 KW o 2 KW. Es especialmente adecuado para el alumbrado de grandes áreas: instalaciones deportivas, vestíbulos, zonas de parking de los aeropuertos, cruces ferroviarios, áreas de almacén,... En resumen, cualquier aplicación donde la óptima reproducción cromática constituya un parámetro fundamental que hay que respetar, como en el caso de las lámparas de halogenuros metálicos.

Fig. 1.24.- Proyector Zenith.

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El Zenith es un proyector compacto y robusto para el alumbrado de grandes áreas en las que la reproducción cromática constituye un parámetro fundamental.

Fig. 1.25.- Proyector Zenith cerrado con vidrio ceramizado de alta resistencia térmica.

El bloque óptico del proyector Zenith está cerrado con un vidrio ceramizado de alta resistencia térmica, situado sobre una junta de silicona que forma parte de un sistema de nervios de refuerzo que garantiza al proyector un grado de hermeticidad IP 66.

1.4.5.3.- OPCIONES. 

Reencendido en caliente.



Caja separada para auxiliares eléctricos (IP 66).



Sistema de atornillado que facilita el reglaje de la distribución fotométrica en el momento de su instalación.

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1.4.5.4.- CARACTERÍSTICAS. 

Hermeticidad: IP 66 (*).



Resistencia a los impactos (vidrio): IK 08 (**).



Clase de aislamiento eléctrico: I (*).



Peso (vacío): 16 kg.



Auxiliares eléctricos no incorporados.



220V/220000 lm

(*) Según la norma EN 60598. (**) Según la norma EN 50102.

1.4.5.5.- DIMENSIONES-FIJACIONES. Instalación sobre cualquier superficie plana mediante una horquilla fijada con tornillos. La horquilla es reversible para permitir cualquier tipo de instalación. El Zenith dispone de un sistema de atornillado que facilita las operaciones de reglaje. La compacidad del proyector permite su instalación sobre columnas y coronas de tamaño reducido, lo cual constituye un ahorro significativo.

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Fig. 1.26.- Dimensiones y disposiciones de montaje del Proyector Zenith.

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DIRECCION DEL VIENTO

C x S (m2)

Frontal – inclinada a 90o

0.441

Frontal – inclinada a 65o

0.396

Frontal – inclinada a 55o

0.378

Frontal – inclinada a 45o

0.357

Frontal – inclinada a 35o

0.336

Frontal – inclinada a 25o

0.281

Frontal – inclinada a 0o

0.123

Frontal – inclinada a 0o

0.111

Frontal – inclinada a 0o

0.126 Tabla. 1.9.- Coeficiente de resistencia aerodinámica.

1.4.5.6.- MANTENIMIENTO. Un sistema de cierre de tres puntos sobre el capó permite un fácil acceso a la lámpara, sin herramientas.

Fig. 1.27.- Fácil acceso para mantenimiento del Proyector Zenith.

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La apertura del capó provoca una desconexión eléctrica automática, garantía de seguridad durante las operaciones de mantenimiento. El cebador está situado sobre la horquilla. Los auxiliares eléctricos están instalados en una caja separada IP 66 (opcional).

Fig. 1.28.- Disposición de apertura para una desconexión eléctrica automática del Proyector Zenith.

El proyector Zenith está equipado con un sistema de memoria angular. Un clip de acero inoxidable situado sobre la luminaria, permite volverla a colocar en el ángulo de inclinación inicial durante en las operaciones de mantenimiento.

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Fig. 1.29.- Sistema de memoria angular del Proyector Zenith.

1.4.5.7.- FOTOMETRIA. La concepción fotométrica del proyector Zenith permite cumplir con las normas de alumbrado vigentes para los deportes de alta competición y las retransmisiones televisivas. Se han diseñado varias distribuciones fotométricas, simétricas y asimétricas para dar respuesta a la diversidad de zonas a iluminar. Las configuraciones ópticas han sido concebidas para usar con deflectores internos para optimizar el flujo luminoso y su dirección, maximizando así el confort visual.

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Fig. 1.30.- Perspectiva inclinada del Proyector Zenith.

La compacidad del proyector Zenith le asegura un notable coeficiente de resistencia aerodinámica (CxS) que permite su instalación sobre columnas y coronas de tamaño reducido.

1000W 2000W

Fig. 1.31.- Matriz Y potencias para el Proyector Zenith.

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1.5.- ESTUDIO Y DISEÑO DEL SISTEMA DE ILUMINACIÓN. 1.5.1.- DISEÑO. Los resultados indispensables para un diseño de alumbrado se obtendrán al realizar los cálculos necesarios y adecuados. El área a calcular, y que por tanto, constituye la base de cálculo de Eh, Ev, U1, U2, el gradiente de uniformidad, el GR, etc. , debe dividirse en puntos de retícula con una separación máxima de 5 por 5 metros. La separación entre puntos de retícula y línea de portería, y/o líneas de banda debe siempre limitarse a 2,5 metros. Los puntos de la retícula se deben distribuir de manera simétrica sobre la totalidad del campo de juego. Esto quiere decir cualquier cálculo tiene que exponer datos para un mínimo de 14x21 puntos de retícula (para un campo de juego de dimensiones mínimas, es decir 65x105 metros), o para un máximo de 15x22 puntos de retícula (para un campo de juego con dimensiones máximas, es decir 75x110 metros).

1.5.2.- CÁLCULO DE INSTALACIONES CON PROYECTORES. A la hora de plantearse un proyecto de iluminación por inundación, hay que empezar estudiando el ámbito de aplicación de nuestra instalación. Una regla a tener en cuenta es que mientras más lejos los coloquemos de la zona a iluminar, más estrecha será la apertura del haz necesaria. Por otro lado, para conseguir una buena uniformidad conviene solapar los bordes de los haces de los proyectores que iluminan la superficie a tratar. El emplazamiento de los proyectores depende de la aplicación a que destinemos la instalación y del entorno circundante. En zonas pequeñas puede bastar con un único poste donde estén todos los proyectores; mientras que en otras recurriremos a varios postes. El cálculo del número de proyectores necesarios es muy sencillo y se realiza con el método de los lúmenes. Si se requiere más precisión, como en retransmisiones deportivas por TV, recurriremos al método del punto por punto. 44 Autores: Luis Coronel G./Alfredo Vásquez R.

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Para grandes instalaciones como estadios deportivos u otras análogas convienen realizar los cálculos por ordenador debido a su enorme complejidad. Pero a continuación se expone un método de cálculo.

1.5.2.1.- MÉTODO DEL FLUJO LUMINOSO O DE LOS LÚMENES.

N

Em S ' fm

Donde:

N Em

número de proyectores necesarios. iluminancia deseada en lux.

S

superficie a iluminar en m 2 .

Φ

flujo luminoso de un proyector.

' fm

factor de utilización del haz (Factor of Bean Utilization). factor de mantenimiento.

η’.- Para el cálculo de un número de proyectores necesarios para establecer un determinado nivel de iluminación; es indispensable conocer el número de lúmenes del haz del proyector y el porcentaje de lúmenes del haz que inciden sobre el área a iluminar. Los lúmenes del haz se deben obtener de los catálogos de los fabricantes; a la relación de lúmenes incidentes sobre la superficie a iluminar y los lúmenes del haz se la llama factor de utilización del haz (η’). Cuando hay uniformidad en la iluminación, en el área deseada el η’ es siempre menor que 1. Dicho coeficiente para cualquier proyector individual dependerá de su emplazamiento, del punto al cual se dirige y de la distribución de luz dentro de su haz. Como regla puede decirse que el η’ normal de todos los proyectores de una instalación debe estar comprendido entre 0,60 y 0,90. fm.- Debido al inminente uso de las luminarias su eficacia de alumbrado se reduce de manera considerable; por la suciedad sobre las superficies reflectoras y transmisoras del equipo y por lámparas ennegrecidas. Para contrarrestar este problema se considera lo siguiente: 45 Autores: Luis Coronel G./Alfredo Vásquez R.

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

Pérdida de

emisión luminosa debido a la suciedad depositada sobre la lámpara,

reflector y tapa de vidrio. 

Pérdida de la emisión luminosa de la lámpara con su uso; debido a que algo de la luz debe pasar a través del bulbo más de una vez antes de abandonar finalmente el proyector, el ennegrecimiento del bulbo limita también su eficacia. La reducción de lúmenes del haz, se aproxima al doble de la reducción de la emisión luminosa de una lámpara desnuda.

Es decir este factor ayuda para cuantificar la disminución del flujo luminoso por el envejecimiento de las lámparas y por la suciedad acumulada en estas y el proyector.

FACTORES DE MANTENIMIENTO DE PROYECTORES

Proyectores cerrados

0.75

Proyectores abiertos

0.65

Tabla. 1.10.- Factores de mantenimiento de proyectores más utilizados.

En atmósferas con un alto nivel de suciedad; y cuando la limpieza del equipo de proyección es bajo o cuando las lámparas son reemplazadas únicamente al fundirse, el factor de mantenimiento a considerar será menor. Una vez realizados los cálculos, conviene hacer una comprobación de los resultados para verificar la bondad de los mismos. Los parámetros de calidad que se acostumbran a utilizar son la iluminancia media (Em) de la instalación y la uniformidad media (Emin / Em).

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1.5.3.- RECOMENDACIONES DE ALUMBRADO PARA EL ESTADIO MUNICIPAL. 1.5.3.1.- ILUMINANCIA EN UN PLANO HORIZONTAL (Eh). En la siguiente tabla se exponen los valores de Eh para los diferentes requisitos del usuario.

ACTIVIDAD

Eh

NIVEL RECREATIVO: -Entrenamiento con pelota, incluyendo entrenamiento físico.

50 Lux

-Fútbol no competitivo.

100 Lux

-Competición nacional.

200 Lux

NIVEL PROFESIONAL: -Entrenamiento con pelota, incluyendo entrenamiento físico.

100 Lux

-Competición nacional.

500 Lux

Tabla. 1.11.- Iluminancia horizontal media (mantenida) mínima (Eh) para campos de fútbol, a nivel del terreno de juego.

No se relacionan las iluminancias en plano horizontal para

competición nacional-

internacional, o torneos con cobertura de TV/Filmación puesto que son resultados del diseño preparado para iluminancias en planos verticales. Con el propósito de brindar seguridad y orientación a los espectadores; y también para mantener un alumbrado de seguridad o emergencia en las graderías, debido a fallas de suministro de energía eléctrica, se recomienda tener 25 lux de forma continua en el sector mencionado. Con el fin de garantizar las iluminancias medias recomendadas en el transcurso total del periodo de funcionamiento de una instalación, sus valores nunca deberán estar por debajo de lo indicado. Por tanto, las iluminancias recomendadas que se indican son valores “mantenidos”. Para obtener “valores iniciales”, dichos valores mantenidos han de ser multiplicados por un factor de 1,25.

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1.5.3.2.- ILUMINANCIA EN UN PLANO VERTICAL (Ev). En este punto se debe destacar que las exigencias en cuanto a la iluminancia en un plano vertical, debe proporcionar absoluta libertad a los operadores de cámara en el desarrollo de su actividad; por tanto las iluminancias verticales forman la base de los requisitos de alumbrado para HDTV y Filmación. En lo que se refiere a competiciones de índole internacional y torneos, se requiere de un nivel mínimo de alumbrado hacia el lado de cámara principal, y al que se le denomina “emergencia TV”, a fin de garantizar la continuidad de la retransmisión. Es así que la orientación de los planos para determinar las iluminancias verticales ha de ser paralela a las cuatro líneas paralelas del campo de juego, y a una altura de 1,5 m sobre el nivel del terreno, además tiene que ser rigurosamente vertical en el caso de posicionado de cámara indistinto. Para posiciones de cámara fijas las iluminancias verticales en dirección cámara son las pertinentes. De acuerdo con referencias de alumbrado internacionales, al fútbol se le considera como un deporte de acción con velocidad media; los niveles de iluminancia media mantenida para cobertura de HDTV y Filmación serán los siguientes:

HACIA CAMARA PRINCIPAL (lado)

HACIA CAMARA SECUNDARIA (lado)

COMPETICIÓN (INTER)NACIONAL/TORNEOS:

-

TV Nacional

1000 Lux

700 Lux

-

TV Internacional

1400 Lux

1000 Lux

-

HDTV

2000 Lux

1500 Lux

-

Emergencia TV

800 Lux

500 Lux

Tabla 1.12.- Iluminancia vertical media Ev (mantenida) a una altura de 1,5 m.; por encima del terreno de juego, paralela a las cuatro laterales en el caso de posiciones de cámara indistintas, o perpendicular en dirección a cámara para posiciones de cámaras fijas.

Debido a que las gradas y los espectadores son parte del medio de carácter visual para todas las cámaras implicadas debe obtenerse una iluminancia vertical adecuada de un 15% del nivel medio obtenido en el campo de juego.

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De la misma forma que se mencionó para las iluminancias horizontales

los valores

recomendados son valores “mantenidos”. Para obtener los “valores iniciales” deberán multiplicarse por un factor de 1,25.

1.5.3.- UNIFORMIDAD. El nivel de uniformidad recomendado se obtendrá cuando los proyectores, correctamente elegidos y ubicados se enfoquen adecuadamente. Los requisitos que se refieren a uniformidad, tanto para las iluminancias horizontal como vertical son más estrictos, en cuanto a su cumplimiento para (HD), TV y filmación que para jugadores y espectadores, esto debido a que el ojo humano posee

menos sensibilidad a las desuniformidades que las cámaras. La

uniformidad de tipo horizontal es la que principalmente tiene el patrón de determinar el grado de luminosidad del conjunto de la escena, y por tanto, tiene que cumplir con los parámetros más severos.

ACTIVIDAD

HORIZONTAL U1*

VERTICAL

U2**

U1*

U2**

NIVEL DE ACTIVIDAD RECREATIVO: Entrenamiento con pelota (incluyendo entren. físico).

0.3

0.5

----

----

Futbol no competitivo.

0.4

0.6

----

----

Competición nacional.

0.5

0.7

----

----

Entrenamiento con pelota (incluyendo entren. físico).

0.4

0.6

----

----

Competición nacional.

0.5

0.7

----

----

TV. Nacional.

0.5

0.7

0.3

0.5

TV. Internacional.

0.6

0.7

0.4

0.6

HDTV*.

0.7

0.8

0.6

0.7

Emergencia TV.

0.5

0.7

0.3

0.5

NIVEL DE ACTIVIDAD PROFESIONAL:

COMPETICIÓN INTERNACIONAL (TORNEOS CON COVERTURA DE (HDTV) Y FILMACION):

Tabla. 1.13- Requisitos de uniformidad para iluminancias en el plano horizontal, y también para planos verticales en el caso de cobertura de televisión y filmación.

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Para obtener un gradiente de iluminancia adecuado, las iluminancias en los puntos adyacentes de la retícula, tanto para la uniformidad horizontal como para la vertical, no deben diferir en más del 20% respecto a la iluminación del punto que se considere (separación máxima entre puntos de la retícula: 5 metros). La relación entre niveles medios de iluminación horizontal/vertical debe estar comprendida entre 0,5 y 2.

0,5

*U 1 :

E min Emáx

Eh Ev

2

* *U 2 :

E min Emed

1.5.4.- RESTRICCION DEL DESLUMBRAMIENTO. Para evitar problemas de deslumbramiento que dificulten el normal desarrollo del juego, especialmente en deportes donde hay que mirar hacia arriba, conviene tomar medidas como instalar luminarias apantalladas, reducir el número de puntos de luz agrupando los proyectores o evitar colocarlos perpendicularmente a la línea de visión principal. Es conveniente montar las fuentes de luz a una altura adecuada; para el caso de instalaciones exteriores y visto desde el centro del campo, el ángulo formado por el plano horizontal y el eje de cualquier proyector de la batería debe ser superior a 25°.

Fig. 1.32.- Altura de montaje de las luminarias.

En instalaciones para la iluminación de campos de fútbol, el GR, es de suma importancia, y

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debe regirse a las normas vigentes. El valor calculado de GR depende también de la reflectancia del campo. Un valor a considerar, es normalmente el de una reflectancia de entre 0,15 Y 0,25. El valor máximo de GR= 50, juzgado en una escala de 0 a 100, se considera como "debidamente aceptable" y estará basado en las posiciones de observador estándar dadas, a una altura de 1,5 m. por encima del terreno de juego, en dirección a las líneas de gol y bandas a nivel del terreno; El efecto de la luz dispersa al exterior del recinto, tiene que indicarse para el centro del campo de juego, a 1,5 m. de altura sobre el terreno, y mediante el cálculo de la luminancia dé velo para dicho centro a partir de cinco posiciones ve fig. 1.33.

CONDICIÓN

ÍNDICE DE DESLUMBRAMIENTO GR

Insoportable

90 80

Molesto

70 60

Admisible

50 40

Perceptible

30 20

Imperceptible

10

Tabla .1.14.- Escala de nueve puntos para valoración del deslumbramiento.

TIPO DE APLICACION

GR máx.

Alumbrado de entrenamiento

55

Alumbrado de competición (incluyendo retransmisión)

50

Tabla 1.15.- Valores de GR para alumbrado deportivo.

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300 M 300 M

1

2

8

9

1/2A

3

300 M

1/4A

4

10 1/4A

5

300 M

1A

300 M

7 6

11 1/4B 1/2B 1B

1 - 11 POSICIONES DE OBSERVADOR PARA CALCULOS DEL GR. POSICIONES DE REFERENCIA PARA EL CALCULO DE LA LUMINANCIA DE VELO FUERA DEL RECINTO.

Fig. 1.33.- Posiciones de observador, a 1.5 m de altura, para el cálculo de la luminancia de velo y obtener el GR, y posiciones de referencia para el cálculo de la luminancia de velo al exterior del recinto.

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1.5.5 COLOR La temperatura de color correlacionada es tan solo una cuestión de ambientación (excepto para la cobertura de TV y filmación).

ACTIVIDAD

Ra

NIVEL DE ACTIVIDAD RECREATIVO: ≥ 20

Entrenamiento con pelota (incluyendo entren. físico). Fútbol no competitivo.

≥ 20 (preferido 65)

Competición nacional.

≥ 65

NIVEL DE ACTIVIDAD PROFESIONAL: Entrenamiento con pelota (incluyendo entren. físico).

≥ 65

Competición nacional.

≥ 65

COMPETICIÓN INTERNACIONAL (TORNEOS CON COBERTURA DE (HDTV) Y FILMACION):

≥ 65 (preferido 90)

TV – Filmación.

≥ 90

HDTV*

≥ 65 (preferido 90)

Emergencia TV.

Tabla. 1.16.- Valores mínimos de índice Ra.

Para la cobertura de TV/HDTV y filmación, las luminarias con una temperatura de color correlacionada en la gama de 2000 a 6000 °K no ocasionan problemas de equilibrio de color, siempre y cuando las diferencias en temperatura de color de las luminarias individualmente consideradas no sean demasiado grandes. Si el alumbrado artificial ha de utilizarse también con luz natural (transición de luz natural a iluminación artificial), las lámparas deberán tener temperaturas de color correlacionadas igual o mayores de 4000 °K con la finalidad de evitar problemas de equilibrio de color. 53 Autores: Luis Coronel G./Alfredo Vásquez R.

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1.5.6 MEDICIONES. Deben ser realizadas labores de medición de iluminación, a fin de comprobar los valores indicados en los cálculos. Es por esto que se deben usar instrumentos de precisión recién calibrados y adecuados. Pueden necesitarse factores de corrección de acuerdo con el tipo de fuente de luz empleado, para corregir la lectura del instrumento empleado. Durante las mediciones se deberán anotar las de tensión, tanto en el balasto como en la lámpara y en secuencia regular. Con el uso de las mismas puede comprobarse la potencia de la lámpara y por ende, su flujo luminoso. Una retícula de medición de 5x5 m. que coincida con la retícula de cálculo (fig. 1.34a) es el método preferido y mejor. Una posible alternativa y más sencilla forma de medición, es el sistema que se describe en la publicación nº 67 de la Comisión Internacional de L'Eclairage (CIE) que utiliza solo 7x11 puntos de medición, distribuidos por igual sobre el terreno de juego, tal como indica la fig. 1.34b. Cuando se midan diferentes etapas de encendido debe tenerse cuidado en que las mediciones se realicen con las lámparas funcionando a su flujo luminoso total. Los valores de tensión, condiciones atmosféricas, la precisión del equipo de medidas etc., así como tolerancias en lámparas y luminarias, pueden dar como resultado posibles desviaciones entre los valores medidos y los calculados.

1.5.7.- MALLA DE LOS PUNTOS DE CÁLCULO. Dicha malla es definida considerando la medida del campo. El valor de distancia a tomar entre los puntos de cálculo se expresa con la siguiente fórmula:

p

0.2 x5 log

d

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donde:

p medida de la malla d dimensión mayor del área de referencia. Para una longitud del área de referencia d Para una longitud del área de referencia d Para una longitud del área de referencia d

1m, 10m, 100m,

se toma se toma se toma

p 0.2m p 1m p 5m

Cuando se procede a medir iluminancias in situ, la diferencia tolerable entre el valor medido y

≥ 2,5M

≥ 2,5M

5M

5M

el calculado del nivel medio no debe ser superior al 10%.

5M ≥ 2,5M

≥ 2,5M

5M

Fig. 1.34a.- Retícula de medición preferida para un máximo número de puntos (dimensiones máximas del campo: 75x110m) y para un mínimo (dimensiones mínimas del campo: 68x105m).

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LONGITUD 105 A 110 M

ANCHURA 68 A 75 M

Fig. 1.35b.- Retícula de medición alternativa de acuerdo con la retícula de medición presentada en la publicación # 67 de la CIE.

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1.5.8.- REQUISITOS DE ALUMBRADO PARA RETRANSMISIONES DE TV. En lo referente a instalaciones de alumbrado para retransmisiones de TV se diseñan de una forma bastante especial. De aquí que la instalación debe estar en la capacidad de proveer niveles de iluminancia vertical en los planos frente a la cámara. Normalmente estas se calculan a una altura de 1,5 m sobre el nivel del suelo. También es muy importante que las fuentes de luz suministren un muy buen rendimiento de color; el índice debe ser de un mínimo de 65, prefiriéndose un valor de 80 o más. La uniformidad de la iluminancia en un plano vertical frente a una línea lateral o una posición de cámara fija debe ser:

Ev mín Ev máx

0.4

En los cuatro planos verticales en un punto de la malla:

Ev mín Ev máx

0.3

La relación entre la iluminancia horizontal y la vertical debe ser:

0.5 Eh med Ev med

2

Y la uniformidad de la iluminancia horizontal:

Eh mín Eh máx 0.5 La iluminación a los alrededores del área de los espectadores debería ser de al menos el 25% del nivel del área de juego.

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