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7/31/2019 57888482 El Calculo de Los Niveles de Iluminacion de Una Instalacion de Alumbrado de Interiores Es Bastante Sencillo

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Determinar laaltura de suspensinde las luminarias segn el sistema deiluminacin escogido.

h: altura entre el plano de trabajo y lasluminariash': altura del locald: altura del plano de trabajo al techod': altura entre el plano de trabajo y lasluminarias

Altura de las luminarias

Locales de altura normal (oficinas,viviendas, aulas...) Lo ms altas posibles

Locales con iluminacin directa,semidirecta y difusa

Mnimo:

ptimo:

Locales con iluminacin indirecta

Calcular elndice del local (k)a partir de la geometra de este. En el caso delmtodo europeose calcula como:

Sistema de iluminacin ndice del local

Iluminacin directa,semidirecta,directa-indirecta y generaldifusa

Iluminacin indirecta ysemiindirecta

Dondek es un nmero comprendido entre 1 y 10. A pesar de que se puedenobtener valores mayores de 10 con la frmula, no se consideran pues ladiferencia entre usar diez o un nmero mayor en los clculos es despreciable.

Determinar loscoeficientes de reflexinde techo, paredes y suelo. Estosvalores se encuentran normalmente tabulados para los diferentes tipos de


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materiales, superficies y acabado. Si no disponemos de ellos, podemos tomarlosde la siguiente tabla.

Color Factor dereflexin ( )

Techo

Blanco o muyclaro 0.7

claro 0.5medio 0.3

Paredesclaro 0.5medio 0.3oscuro 0.1

Sueloclaro 0.3oscuro 0.1

En su defecto podemos tomar 05 para el techo, 0.3 para las paredes y 0.1 para elsuelo.

Determinar elfactor de utilizacin( ,CU) a partir del ndice del local y losfactores de reflexin. Estos valores se encuentran tabulados y los suministran losfabricantes. En las tablas encontramos para cada tipo de luminaria los factoresde iluminacin en funcin de los coeficientes de reflexin y el ndice del local.Si no se pueden obtener los factores por lectura directa ser necesario interpolar .

Ejemplo de tabla del factor de utilizacin

Determinar elfactor de mantenimiento (f m) o conservacinde la instalacin.Este coeficiente depender del grado de suciedad ambiental y de la frecuencia dela limpieza del local. Para una limpieza peridica anual podemos tomar lossiguientes valores:

Ambiente Factor demantenimiento (f m)


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Limpio 0.8Sucio 0.6

Clculos

Clculo del flujo luminoso total necesario. Para ello aplicaremos la frmula

donde:

o es el flujo luminoso totalo E es la iluminancia media deseadao S es la superficie del plano de trabajoo es el factor de utilizacino f m es el factor de mantenimiento

Clculo del nmero de luminarias.

redondeado por exceso

donde:

N es el nmero de luminarias es el flujo luminoso total es el flujo luminoso de una lmpara n es el nmero de lmparas por luminaria

Emplazamiento de las luminarias

Una vez hemos calculado el nmero mnimo de lmparas y luminarias procederemos adistribuirlas sobre la planta del local. En los locales de planta rectangular las luminariasse reparten de forma uniforme en filas paralelas a los ejes de simetra del local segn las

frmulas:

donde N es el nmero deluminarias


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La distancia mxima de separacin entre las luminarias depender del ngulo deapertura del haz de luzy de la altura de las luminarias sobre el plano de trabajo.Vemoslo mejor con un dibujo:

Como puede verse fcilmente, mientras ms abierto sea el haz y mayor la altura de laluminaria ms superficie iluminar aunque ser menor el nivel deiluminanciaquellegar al plano de trabajo tal y como dice la ley inversa de los cuadrados. De la mismamanera, vemos que las luminarias prximas a la pared necesitan estar ms cerca parailuminarla (normalmente la mitad de la distancia). Las conclusiones sobre la separacinentre las luminarias las podemos resumir como sigue:

Tipo de luminaria Altura del local Distancia mximaentre luminariasintensiva > 10 m e 1.2 h

extensiva 6 - 10 m e 1.5 hsemiextensiva 4 - 6 mextensiva 4 m e 1.6 hdistancia pared-luminaria: e/2

Si despus de calcular la posicin de las luminarias nos encontramos que la distancia deseparacin es mayor que la distancia mxima admitida quiere decir que la distribucinluminosa obtenida no es del todo uniforme. Esto puede deberse a que la potencia de laslmparas escogida sea excesiva. En estos casos conviene rehacer los clculos probandoa usar lmparas menos potentes, ms luminarias o emplear luminarias con menoslmparas.

Comprobacin de los resultados

Por ltimo, nos queda comprobar la validez de los resultados mirando si la iluminanciamedia obtenida en la instalacin diseada es igual o superior a la recomendada en lastablas.

Mtodo del punto por punto
http://edison.upc.edu/curs/llum/fotometria/magnitud.html#Iluminhttp://edison.upc.edu/curs/llum/fotometria/magnitud.html#Ilumin


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El mtodo de los lmenes es una forma muy prctica y sencilla de calcular el nivelmedio de la iluminancia en una instalacin de alumbrado general. Pero, qu pasa siqueremos conocer cmo es la distribucin de la iluminacin en instalaciones dealumbrado general localizadoo individualdonde la luz no se distribuye uniformementeo cmo es exactamente la distribucin en el alumbrado general. En estos casos

emplearemos el mtodo del punto por punto que nos permite conocer los valores de lailuminancia en puntos concretos.

Consideraremos que la iluminancia en un punto es la suma de la luz proveniente de dosfuentes: una componentedirecta, producida por la luz que llega al plano de trabajodirectamente de las luminarias, y otraindirecta o reflejadaprocedente de la reflexinde la luz de las luminarias en el techo, paredes y dems superficies del local.

Luz directaLuz indirecta proveniente del techoLuz indirecta proveniente de las paredes

En el ejemplo anterior podemos ver que slo unos pocos rayos de luz sern perpendiculares al plano de trabajo mientras que el resto sern oblicuos. Esto quieredecir que de la luz incidente sobre un punto, slo una parte servir para iluminar el plano de trabajo y el resto iluminar el plano vertical a la direccin incidente en dicho punto.

Componentes de la iluminancia en un puntoEn general, para hacernos una idea de la distribucin de la iluminancia nos bastar conconocer los valores de la iluminancia sobre el plano de trabajo; es decir, la iluminanciahorizontal. Slo nos interesar conocer la iluminancia vertical en casos en que senecesite tener un buen modelado de la forma de los objetos (deportes de competicin,escaparates, estudios de televisin y cine, retransmisiones deportivas...) o iluminar objetos en posicin vertical (obras de arte, cuadros, esculturas, pizarras, fachadas...)

Para utilizar el mtodo del punto por punto necesitamos conocer previamente lascaractersticas fotomtricas de las lmparas y luminarias empleadas, la disposicin de

las mismas sobre la planta del local y la altura de estas sobre el plano de trabajo. Unavez conocidos todos estos elementos podemos empezar a calcular las iluminancias.
http://edison.upc.edu/curs/llum/interior/iluint1.html#al_gen_lochttp://edison.upc.edu/curs/llum/interior/iluint1.html#al_lochttp://edison.upc.edu/curs/llum/interior/iluint1.html#al_genhttp://edison.upc.edu/curs/llum/interior/iluint1.html#al_genhttp://edison.upc.edu/curs/llum/interior/iluint1.html#al_genhttp://edison.upc.edu/curs/llum/interior/iluint1.html#al_gen_lochttp://edison.upc.edu/curs/llum/interior/iluint1.html#al_lochttp://edison.upc.edu/curs/llum/interior/iluint1.html#al_gen


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En los extremos de la hilera de las luminarias el valor de la iluminancia ser lamitad.

El valor de I se puede obtener del diagrama de intensidad luminosa de laluminaria referido a un metro de longitud de la fuente de luz. En el caso de untubo fluorescente desnudo I puede calcularse a partir del flujo luminoso por

metro, segn la frmula:

Clculo de las iluminancias horizontales empleando curvas isolux. Estemtodo grfico permite obtener las iluminancias horizontales en cualquier puntodel plano de trabajo de forma rpida y directa. Para ello necesitaremos:

1. Las curvas isoluxde la luminaria suministradas por el fabricante (fotocopiadas sobre papel vegetal o transparencias). Si no disponemos de ellas, podemos trazarlas a partir dela matriz de intensidadeso de lascurvas polares, aunque esta solucin es pocorecomendable si el nmero de puntos que nos interesa calcular es pequeo o nodisponemos de un programa informtico que lo haga por nosotros.

2. La planta del local con la disposicin de las luminarias dibujada con la misma escalaque la curva isolux.

El procedimiento de clculo es el siguiente. Sobre el plano de la planta situamos el punto o los puntos en los que queremos calcular la iluminancia. A continuacincolocamos el diagrama isolux sobre el plano, haciendo que el centro coincida con el

punto, y se suman los valores relativos de las iluminancias debidos a cada una de lasluminarias que hemos obtenido a partir de la interseccin de las curvas isolux con lasluminarias.

Luminaria A B C D E F G H I TotalIluminancia

(lux) 4 4 0 19 19 0 12 10 0ET=68 lx
http://edison.upc.edu/curs/llum/fotometria/graficos.html#isoluxhttp://edison.upc.edu/curs/llum/fotometria/graficos.html#isoluxhttp://edison.upc.edu/curs/llum/fotometria/graficos.html#matrizhttp://edison.upc.edu/curs/llum/fotometria/graficos.html#dpolarhttp://edison.upc.edu/curs/llum/fotometria/graficos.html#isoluxhttp://edison.upc.edu/curs/llum/fotometria/graficos.html#matrizhttp://edison.upc.edu/curs/llum/fotometria/graficos.html#dpolar


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Finalmente, los valores reales de las iluminancias en cada punto se calculan a partir delos relativos obtenidos de las curvas aplicando lafrmula:

Componente indirecta o reflejada en un punto

Para calcular la componente indirecta se supone que la distribucin luminosa de la luzreflejada es uniforme en todas las superficies del local incluido el plano de trabajo. Deesta manera, la componente indirecta de la iluminacin de una fuente de luz para un punto cualquiera de las superficies que forman el local se calcula como:

donde:

es la suma del rea de todas las superficies del local. es la reflectancia media de las superficies del local calculada como

siendo la reflectancia de la superficie Fi

y es el flujo de la lmpara

Problemas resueltos

1. Queremos disear una instalacin de alumbrado para una nave industrial de100 m de largo por 30 m de ancho y 6 m de altura. Para ello utilizaremos lmparasde vapor de sodio a alta presin de 400 W de potencia con un flujo luminoso de50000 lm. Respecto a las luminarias, nos planteamos escoger entre los tipos 1, 2 y 3cuyas tablas del factor de utilizacin, suministradas por el fabricante, se adjuntan

a continuacin.Luminarias disponibles (todas son de tipo industrial suspendido):
http://edison.upc.edu/curs/llum/fotometria/graficos.html#isoluxhttp://edison.upc.edu/curs/llum/fotometria/graficos.html#isolux


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Otros datos:

Los coeficientes de reflexin de paredes y techo se considerarn cero debidoa que los materiales empleados (superficies y estructuras metlicas) tienencoeficientes de reflexin extremadamente bajos.

Es recomendable que el sistema de iluminacin se instale por lo menos a 5.5m del suelo, pues en la estructura superior de la nave, hasta 5 metros delsuelo, existen equipos de transporte, como gras, destinadas al traslado deobjetos pesados a distintos puntos de la nave.

En el techo existen claraboyas que ofrecen una iluminacin diurna mnimade 75 lux lo suficientemente homognea a la altura del suelo. En dicha naveslo se trabajar de da.

El nivel de iluminacin aconsejado para las actividades que se desarrollanen el local es de 680 lux en el suelo.

Se pide determinar con cul de los tres tipos de luminarias propuestasobtendremos la mejor solucin.

Solucin

Este es un ejemplo de problema resuelto con elmtodo de los lmenes. Tenemos unagran nave que queremos iluminar con una iluminacin homognea de 680 lx.

Datos de entrada:Dimensiones del local:

largo: 100 m ancho: 30 m altura total: 6 m altura del plano de trabajo: 0 (nos piden la iluminancia a nivel del suelo)

Nivel de iluminancia media. Nos piden 680 lx pero teniendo en cuenta que slo setrabaja de da y la iluminancia de la luz solar es de 75 lux, la iluminancia proporcionada por la iluminacin ser:
http://edison.upc.edu/curs/llum/interior/iluint2.html#mlumhttp://edison.upc.edu/curs/llum/interior/iluint2.html#mlumhttp://edison.upc.edu/curs/llum/interior/iluint2.html#mlum


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Em = 680 - 75 = 605 lx

Lmparas. Usaremos lmparas de vapor de sodio a alta presin de 400 W y 50000 lm deflujo.

Altura de suspensin de las luminarias: 5.5 mndice del local. Dado el tipo de luminarias propuestas (de iluminacin directa), nosencontramos con un caso de iluminacin directa. Por lo tanto:

Coeficientes de reflexin. Los coeficientes del techo y las paredes se suministran en elenunciado. Como no nos dicen nada del suelo tomaremos la hiptesis ms pesimista

vista en las tablas.Techo Paredes Suelo

Coeficiente de reflexin 0 0 0.1

Determinacin del coeficiente de utilizacin ( ). A partir de los factores de reflexin yel ndice del local se leen en las tablas los factores de utipzacin. En este caso particular deberamos interpolar ya que no disponemos de valores para k = 4.2; pero como ladiferencia entre el coeficiente para 4 y 5 es muy pequea podemos aproximar con losvalores de 4.

Luminaria1Luminaria

2 Luminaria 3

Coeficiente deutilizacin ( ) 0.58 0.92 0.73

Factor de mantenimiento. En este caso los valores vienen incluidos en las tablas de lasluminarias. Como no nos dicen nada sobre la suciedad ambiental tomaremos los valoresmedios.

Luminaria1 Luminaria2 Luminaria3Factor de

Mantenimiento(f m)

0.75 0.75 0.60

Clculos:

Clculo del flujo luminoso total.


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Luminaria 1

Luminaria 2

Luminaria 3

Por ltimo se calcula el nmero mnimo de luminarias necesarias. Este es un valor dereferencia pues es normal que al emplazar las luminarias y hacer las comprobaciones posteriores necesitemos un nmero mayor de ellas.

Luminaria 1

Luminaria 2

Luminaria 3

Emplazamiento de las luminarias:

Finalmente slo nos queda distribuir las luminariassobre la planta del local y

comprobar que la distancia de separacin entre ellas es inferior a la mxima admisible.En este caso la separacin mxima viene indicada en las tablas de las luminarias.

Luminaria 1 Luminaria 2 Luminaria 3Ancho

N luminarias 5 4 5Separacin (m) 30/5 = 6 30/4 = 7.5 30/5 = 6

Separacin de las paredes(m) 6/2 = 3 7.5/2 = 3.75 6/2 = 3

LargoN luminarias 17 14 17

Separacin (m) 100/17 =5.88100/14 =7.14 100/17 = 5.88

Separacin de las paredes(m) 5.88/2 = 2.94 7.14/2 = 3.57 5.88/2 = 2.94

Separacin mxima entre

luminarias (m)1.1 hm =6.05

0.7 hm =3.85 1.1 hm = 6.05

Cumple los criterios SI NO SINmero total de 517 = 85 414 = 56 517 = 85
http://edison.upc.edu/curs/llum/interior/iluint2.html#emplazarhttp://edison.upc.edu/curs/llum/interior/iluint2.html#emplazarhttp://edison.upc.edu/curs/llum/interior/iluint2.html#emplazar


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luminarias

De todas las luminarias propuestas, la LUMINARIA 2 es la nica que no cumple loscriterios ya que la separacin obtenida es superior a la mxima permitida. Esto quieredecir que si queremos utilizar esta luminaria tendremos que poner ms unidades yreducir la separacin entre ellas. Podemos calcular el nuevo nmero necesario tomandocomo distancia de separacin la distancia mxima (3.85 m) y usando las frmulasusadas para distribuirlas. Si hacemos las operaciones necesarias podremos ver que ahorase necesitan 208 luminarias.

En este caso es indiferente utilizar la LUMINARIA 1 o la 3, pero en general nosquedaramos con la solucin que necesitara menos luminarias. Si los consumos de laslmparas de las luminarias fueran diferentes unos de otros, tendramos que tenerlos encuenta para optar por la solucin ms barata, que sera la que necesitara menos potenciatotal.

Comprobacin de los resultados para la LUMINARIA 3:

A nivel de suelo, la iluminancia total ser: NI = 620.5 + 75 = 695.5 lx

Y la potencia consumida P = 85 400 = 34 kW

Distribucin final de las luminarias:

Problemas propuestos

1. Queremos disear una instalacin de alumbrado para una oficina con lassiguientes dimensiones: 30 m de largo por 12 m de ancho y 3.5 m de alto. Laaltura del plano de trabajo es de 0.76 m sobre el suelo. Para ello se utilizarnlmparas del tipo fluorescentes de 40 W y un flujo de 2520 lm. Nos planteamosescoger entre los siguientes tipos de luminarias: 4, 5 y 6; cuyas tablas nos hasuministrado el fabricante.

Tablas de las luminarias:


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Otros datos:

A nivel del plano de trabajo, existe un nivel mnimo de iluminacin naturalde 0 lux.

El nivel de iluminacin recomendado para las actividades que sedesarrollarn en el local es de 500 lux en el plano de trabajo.

El factor de mantenimiento para las luminarias se considera 0.1. El techo tiene un coeficiente de reflexin 0.5 y el de las paredes es de 0.1. Elcoeficiente de reflexin del suelo es de 0.1.

Por las caractersticas del local, de las luminarias y de las actividades queen l se desarrollan, la altura sobre el suelo de la instalacin de alumbrado,debe ser de 3.5.

Determinar la solucin ms apropiada.

Resultados

2. Queremos disear una instalacin de alumbrado para una oficina con lassiguientes dimensiones: 12 m de largo por 4 m de ancho y 3 m de alto. La alturadel plano de trabajo es de 0.95 m sobre el suelo. Para ello se utilizarn lmparasdel tipo fluorescentes de 60 W y un flujo de 4600 lm. Nos planteamos escogerentre los siguientes tipos de luminarias: 7 y 8; cuyas tablas nos ha suministrado elfabricante.



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Otros datos:

A nivel del plano de trabajo, existe un nivel mnimo de iluminacin naturalde 0 lux.

El nivel de iluminacin recomendado para las actividades que sedesarrollarn en el local es de 150 lux en el plano de trabajo.

El factor de mantenimiento para las luminarias se considera 0.5. El techo tiene un coeficiente de reflexin 0.5 y el de las paredes es de 0.3. Elcoeficiente de reflexin del suelo es de 0.1.

Por las caractersticas del local, de las luminarias y de las actividades queen l se desarrollan, la altura sobre el suelo de la instalacin de alumbrado,debe ser de 2.5.

Determinar la solucin ms apropiada.

Resultados

3. Queremos disear una instalacin de alumbrado para una oficina con lassiguientes dimensiones: 6 m de largo por 4 m de ancho y 3.5 m de alto. La alturadel plano de trabajo es de 0.76 m sobre el suelo. Para ello se utilizarn lmparasdel tipo fluorescentes de 40 W y un flujo de 2500 lm. Nos planteamos escogerentre los siguientes tipos de luminarias: 9, 10 y 11; cuyas tablas nos hasuministrado el fabricante.



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