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• José G. Chirinos

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INSTALACIONES ELECTRICAS Y MECANICAS PROF: ING. AMY CORREA CONCEPTOS BÁSICOS DE ILUMINACIÓN Se pueden clasificar los Sistemas de Iluminación según su disposición: 

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Iluminación directa: se produce cuando todo el flujo de las lámparas va dirigido hacia el plano de trabajo. Es el sistema más económico de iluminación y el que ofrece mayor rendimiento luminoso. Por contra, el riesgo de deslumbramiento directo es muy alto y produce sombras duras poco agradables para la vista. Se consigue utilizando luminarias directas. Iluminación semidirecta: la mayor parte del flujo luminoso se dirige hacia el suelo y el resto es reflejada en techo y paredes. En este caso, las sombras son más suaves y el deslumbramiento menor que el anterior. Iluminación indirecta cuando casi toda la luz va al techo. Iluminación difusa el flujo se reparte entre procedencia directa e indirecta.

Flujo luminoso o potencia luminosa: es la cantidad de luz emitida por una fuente luminosa. Por lo tanto es un factor que depende únicamente de las propiedades intrínsecas de la fuente. Su unidad es el lumen (lm). Factor de Utilización (Cu) o (η): Es la relación entre el flujo luminoso recibido por un cuerpo y el flujo emitido por la fuente luminosa. Lo proporciona el fabricante de la luminaria. Para determinar el factor de utilización (η,CU) a partir del índice del local y los factores de reflexión es necesario remitirse a las tablas del fabricante donde se encuentra para cada tipo de luminaria los factores en función de los coeficientes de reflexión y el índice del local. Si no se pueden obtener los factores por lectura directa será necesario interpolar. Factor de Mantenimiento (fm) o Coeficiente de Mantenimiento (Cm): Es el cociente que indica el grado de conservación de una luminaria. Para determinar los coeficientes de reflexión de techo, paredes y suelo. Estos valores se encuentran normalmente tabulados para los diferentes tipos de materiales, superficies y acabado. Si no disponemos de ellos, podemos tomarlos de la tabla de Factor de Mantenimiento o Coeficiente de Mantenimiento. Factor o Coeficiente de Reflexión (ρ): Es la relación entre el rayo incidente y la radiación reflejada por éste en una superficie. También llamado reflectancia. Esto se basa en la ley de reflexión, principio por el que los rayos de luz y sonido que inciden en una superficie lisa son reflejados por la misma; el ángulo de incidencia es igual al de reflexión y el rayo de incidencia, el reflejado y la normal están en el mismo plano.

Intensidad luminosa: flujo emitido en un ángulo y en una dirección. Se utiliza para expresar cómo se reparte la luz de una fuente en las distintas direcciones, ya que las fuentes luminosas normalmente no emiten el mismo flujo luminoso en todas las direcciones. La intensidad se mide en candelas (cd). Rendimiento luminoso: cantidad de energía que se convierte en luz con relación a la energía total consumida. Permite medir la eficacia luminosa de una fuente. Se mide en flujo luminoso por unidad de energía consumida (lumen/vatio).

Iluminancia Em: luz que llega a una superficie determinada. Su unidad, el lux, equivale al flujo luminoso de un lumen que incide homogéneamente sobre una superficie de un metro cuadrado. Luminancia: flujo reflejado por los cuerpos, o el flujo emitido si un el objeto es una fuente de luz. Es el único concepto que mide realmente lo que nosotros vemos de la luz, ya que hace referencia a la claridad o brillo con que vemos las distintas superficies. La luminancia se mide en candelas por superficie (cd/m2). Grado de reflexión: La luminancia de una superficie no sólo depende de la cantidad de lux que incidan sobre ella, sino también del grado de reflexión de esta superficie. Una superficie negro mate absorbe el 100% de la luz incidente, una superficie blanco brillante refleja prácticamente en 100% de la luz. Todos los objetos existentes poseen grados de reflexión que van desde 0% y 100%. El grado de reflexión relaciona iluminancia con luminancia. Temperatura de color: las fuentes de luz pueden crear atmósferas cálidas o frías en su apariencia. La temperatura de color, expresada en grados Kelvin (ºK), es una forma de describir esta tonalidad. Cuanto mayor sea la temperatura de color, la luz será más fría y azulosa. Uno de los factores más importante es la iluminancia, ya que la mayoría de las normas técnicas industriales de iluminación definen las condiciones lumínicas de los puestos de trabajo determinando los niveles de iluminación en lux, según los requerimientos visuales que impliquen las tareas realizadas.

Determinar las dimensiones del local y la altura del plano de trabajo (la altura del suelo a la superficie de la mesa de trabajo), normalmente de 0.85 m.

Determinar la altura de suspensión de las luminarias según el sistema de iluminación escogido.

Donde: 

h: altura entre el plano de trabajo y las luminarias

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h': altura del local

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d: altura del plano de trabajo al techo

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d': altura entre el plano de trabajo y las luminarias Altura de las luminarias

1. Locales de altura normal (oficinas, viviendas, aulas...)

Lo más altas posibles (Se toma la altura al techo) Mínimo:

2. Locales con iluminación directa, semidirecta y difusa Óptimo:

3. Locales con iluminación indirecta

Calcular el índice del local (k) a partir de la geometría de este. En el caso del método europeo se calcula como: Iluminación directa, semidirecta y difusa Iluminación indirecta

Donde k es un número comprendido entre 1 y 10. A pesar de que se pueden obtener valores mayores de 10 con la fórmula, no se consideran pues la diferencia entre usar diez o un número mayor en los cálculos es despreciable. Determinar el Coeficiente o Factor de Mantenimiento. Tabla Nº 001 Determinar el Factor de Reflexión en Piso, Techo y Paredes. Tabla Nº 002 Calcular el Coeficiente o Factor de Utilización Cu, según el índice del local y el factor de reflexión. (Interpolar de ser necesario). Tabla Nº 003 Escoger el tipo de lámpara (incandescente, fluorescente...) más adecuada de acuerdo con el tipo de actividad a realizar. Determinar el Flujo Luminoso de la lámpara según su consumo en Vatios y el tipo de lámpara. Tabla Nº 004.

Determinar el nivel de iluminancia media (Em). Este valor depende del tipo de actividad a realizar en el local y se puede encontrar en la tabla Nº 005.

CÁLCULO DEL FLUJO LUMINOSO TOTAL NECESARIO. ΦT = (Em. S)/(Cu.Cm) Definición del flujo luminoso que un determinado local o zona necesita. Donde: Em = nivel de iluminación medio (en LUX) de las tablas Φ T = flujo luminoso que un determinado local o zona necesita (en LÚMENES) S = superficie a iluminar (en m2). CÁLCULO DEL NÚMERO DE LUMINARIAS. NL= Φt/(n.ΦL) Definición del número de luminarias (El valor de NL se redondea por exceso) Donde: NL (n) = número de luminarias ΦT = flujo luminoso total necesario en la zona o local ΦL = flujo luminoso de una lámpara (se toma de la tabla Nº004) n = número de lámparas que tiene la luminaria La finalidad de este método es calcular el valor medio de la iluminancia en un local iluminado con alumbrado general. Es práctico y fácil de usar, y por ello se utiliza mucho en la iluminación de interiores cuando la precisión necesaria no es muy alta como ocurre en la mayoría de los casos.

COMPROBACIÓN DE LOS RESULTADOS. (Nivel de iluminación medio superior al de tablas)

Em = (n* ΦL *ɳ*Cm)/S ≥ Em tabla Nº005

TABLA DE FACTOR DE MANTENIMIENTO O COEFICIENTE DE MANTENIMIENTO Ambiente Factor de mantenimiento (fm) Limpio 0.8 Sucio 0.6 TABLA Nº 001 TABLA DE FACTOR DE REFLEXION (ρ) Color Blanco o muy claro Techo claro medio claro Paredes medio oscuro claro Suelo oscuro

Factor de reflexión (ρ) 0.7 0.5 0.3 0.5 0.3 0.1 0.3 0.1

TABLA Nº 002 TABLA PARA HALLAR EL FACTOR SE UTILIZACION SEGÚN EL INDICE DEL LOCAL Y EL FACTOR DE REFLEXIÓN (ρ) Luminarias montadas en techo Factor de Reflexión (ρ) Techo 0.8 0.8 0.8 0.5 0.5 0.8 0.8 0.5 0.5 0.3 Pared 0.8 0.5 0.3 0.5 0.3 0.8 0.3 0.5 0.3 0.3 Superficie 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 Índice de local k Factor de utilización (%) 0.6 73 46 37 44 36 66 36 42 35 35 0.8 82 57 47 54 46 74 45 51 44 44 1.0 91 66 56 62 54 80 53 59 52 51 1.25 98 75 65 70 62 85 61 66 60 59 1.5 103 82 73 76 69 89 67 72 66 65 2.0 109 91 82 84 78 94 75 78 73 72 2.5 114 98 90 90 84 97 81 83 79 77 3.0 117 103 96 95 90 99 86 87 83 82 4.0 120 109 103 100 95 101 91 91 88 86 5.0 122 113 107 103 98 103 93 93 91 89 TABLA Nº 003

TABLA DE RELACION DE LUMEN POR VATIO SEGÚN TIPO DE LAMPARA Valores en lúmenes (lm) 50 / 80 110 / 220 250 / 440 550 / 650 650 / 800 800 / 1500 1600 / 1800 2500 / 2600 2600 / 2800

CONSUMO APROXIMADO EN WATTS (W) SEGÚN EL TIPO DE LÁMPARA Incandescentes Halógenas Fluorescentes 10 ----15 10 5 25 20 7 40 35 9 60 50 11 75 70 18 100 100 20 150 150 30 200 200 40

TABLA Nº 004 ILUMINANCIAS RECOMENDADAS SEGÚN LA ACTIVIDAD Y EL TIPO DE LOCAL Iluminancia media en servicio (lux) Mínimo Recomendado Óptimo

Tareas y clases de local Zonas generales de edificios

Zonas de circulación, pasillos 50 Escaleras, escaleras móviles, roperos, lavabos, almacenes y archivos 100

100 150

150 200

Centros docentes Aulas, laboratorios Bibliotecas, salas de estudio

300 300

400 500

500 750

Oficinas Oficinas normales, mecanografiado, salas de proceso de datos, salas de conferencias Grandes oficinas, salas de delineación, CAD/CAM/CAE

450

500

750

500

750

1000

Comercio tradicional Grandes superficies, supermercados, salones de muestras

300 500

500 750

750 1000

Industria (en general) Trabajos con requerimientos visuales limitados

200

300

500

Trabajos con requerimientos visuales normales

500

750

1000

Trabajos con requerimientos visuales especiales

1000

1500

2000

Dormitorios

100

150

200

Cuartos de aseo

100

150

200

Cuartos de estar

200

300

500

Cocinas Cuartos de trabajo o estudio

100 300

150 500

200 750

Comercios

Viviendas

TABLA Nº 005