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Universidad Rafael LandívarUniversidad Rafael LandívarFacultad de Arquitectura y DiseñoFacultad de Arquitectura y Diseño

Instalaciones 2Instalaciones 2Arq. Carlos OrtegaArq. Carlos Ortega

Arq. Baldomero AjmacArq. Baldomero Ajmac

Segundo Ciclo 2009Segundo Ciclo 2009Cálculo Lumínico

Instalaciones EléctricasInstalaciones EléctricasCálculo de Iluminación

En el cálculo de iluminación intervienen varios factores que hay que tomar en consideración para poder desarrollar una buena planificación como consecuencia de un buen cálculo.

El cálculo lumínico se basa en una serie de consideraciones previas para luego aplicar una serie de tablas y poder determinar la cantidad de lámparas a utilizar así como el tipo de lámpara.

Se debe tomar como primer tema a considerar el uso mismo del local: para qué va servir o en qué va a ser utilizado. Luego consideremos las características físicas del local: dimensiones generales y el color de muros y cielos.

En el ejemplo siguiente asumamos que se desea iluminar una sala de dibujo de construcción (con instrumentos), con las características siguientes: 5.00 mt de ancho X 8.00 mt de largo y 2.70 mt de alto, con paredes y cielo pintados de blanco. Con esta información básica iniciamos el proceso de diseño y cálculo lumínico.


8.00 mt

5.0

0 m

t

Información básica:

•Sala de dibujo

•5.00 mt de ancho

•8.00 mt de largo

•2.70 mt de alto

•Paredes color blanco

•Cielo color blanco

No se consideran ventanas en el local.


1.- Cantidad de luxes necesarios: para una sala de dibujo se necesitan entre 500 – 750 luxes. (Ver tabla 30.1 en hoja 4/11). Dependiendo de la capacidad económica del cliente, tomamos la decisión de que valor tomar. Para este ejemplo tomaremos un valor promedio = 625 luxes.

2.- Coeficientes de reflexión: este punto esta relacionado con el color de las paredes y cielos. En nuestro ejemplo, tanto las paredes como el cielo son de color blanco. Nos remitimos a la tabla 29.4 que se refiere a los coeficientes de reflexión aproximados para ciertos colores (ver hoja 2/11):

•Paredes color blanco = 83 %

•Cielo color blanco = 83 %


3.- Tipo de iluminación requerida: en este caso es conveniente utilizar iluminación directa o semidirecta y las lámparas deberán ir colocadas al nivel del cielo y no suspendidas.

Curvas Fotométricas

Son aquellas que representan la distribución de la luz respecto a una línea horizontal imaginaria que se ubica en el centro de cada lámpara.


Los aparatos de alumbrado se clasifican de acuerdo con la promoción de flujo luminoso que dirigen hacia arriba o hacia abajo del plano horizontal que pasa por el centro de las lámparas. El flujo luminoso total producido por las bombillas o tubos que contiene el aparato, se considera como el caudal luminoso y se toma como 100%. Este caudal que sale del aparato es el flujo útil, hacia arriba o hacia abajo.

Por ejemplo, el aparato de alumbrado representado en la lámina anterior bajo la columna “a”, tiene una componente hacia abajo del 90 al 100 % y una componente hacia arriba entre 0 y 10 % y se clasifica como un aparato de iluminación directa porque la mayor cantidad de luz la irradia hacia abajo, contrario a lo que sucede en la columna “e”, en donde la mayor cantidad de luz se irradia hacia arriba y por lo tanto el aparato es considerado como de iluminación indirecta.

La columna del centro “c” prácticamente irradia luz hacia arriba y abajo en porcentajes iguales.


4.- Índice del local: este valor esta ligado a las dimensiones del local y esta definido como la clasificación del ambiente por su relación entre ancho, largo y alto. (Ver tabla 30.4 en hojas 10/11 y 11/11).

Al definir el tipo de iluminación, escogemos ese rango en la tabla mencionada = luz directa o semidirecta.

En la fila de abajo buscamos el rango en donde mejor se acomode la altura del ambiente (2.70 a 3.00 mt).

A continuación buscamos el ancho (4.80 a 5.70 mt) y el largo (6.00 a 9.00 mt) del ambiente en las dos columnas de la izquierda y la hacemos coincidir con la columna de la altura.

Esto nos da un índice del local = F


5.- Tipo de lámpara: para fines prácticos y académicos tomaremos una lámpara incandescente y otra fluorescente y compararemos los resultados.

Incandescente = lámpara I – 3

Fluorescente = lámpara F – 19

Ver tabla 30.2 en hojas 6/11, 7/11 y 8/11.

En esta misma tabla y para cada una de las lámparas existe un Factor de Conservación y un Coeficiente de Utilización.

El Factor de Conservación (fc) es el porcentaje aproximado de la iluminación inicial que puede conservarse con un mantenimiento, limpieza y repintado razonables de una lámpara.

El Coeficiente de Utilización (cu) es el porcentaje de flujo lumínico suministrado por las lámparas que llega al plano de trabajo.


Un ejemplo de cu = 0.40 indica que el 40 % de la potencia luminosa es aprovechada como luz, mientras que el restante 60 % se pierde y es absorbido por las paredes, el cielo y el mismo aparato (calor).

Para encontrar el Coeficiente de Utilización es necesario tener ya los coeficientes de reflexión y el índice del local.

En las tablas indicadas localizamos los tipos de lámparas sugeridos. Allí mismo buscamos el Factor de Conservación en la columna de la izquierda, por encima del dibujo de la lámpara. El cu lo buscamos en las columnas de la derecha, haciendo coincidir los factores de reflexión y el índice del local.

Incandescente = I-3 >> fc = 0.75 y cu = 0.54 (techo 75%, paredes 50%)

Fluorescente = F-19 >> fc = 0.75 y cu = 0.47 (techo 75%, paredes 50%)


6.- Cantidad de Lumenes: ya mencionamos que el lumen es la unidad de medida de la intensidad lumínica. Es la unidad de flujo luminoso que, repartido uniformemente sobre una superficie de un metro cuadrado, lo ilumina con un lux. La fórmula a utilizar es la siguiente:

Lumenes = luxes * área

cu * fc

Para la lámpara incandescente:

Lumenes = 625 luxes * (5.00 * 8.00) = 61,728.40 lumenes

0.54 * 0.75

Para la lámpara fluorescente:

Lumenes = 625 luxes * (5.00 * 8.00) = 70,921.99 lumenes

0.47 * 0.75


7.- Cantidad de Lámparas: esta resulta de dividir la cantidad de lumenes entre los lumenes que irradia inicialmente cada lámpara. Para las incandescentes escogeremos lámparas de 200 watts y para las fluorescentes lámparas de 4 tubos, cada uno de 40 watts en lámparas de 2’ X 4’ (ver tablas 29.1 y 29.2 en hojas 1/11 y 2/11).

Incandescentes = 61,728.40 lumenes = 16.68 lámparas

3,700 lumenes ≈ 17 lámparas

Fluorescentes = 70,921.99 lumenes = 7.09 lámparas

2,500 lumenes * 4 tubos/lámpara ≈ 8 lámparas


8.- Cantidad de Watts: para efectos de una mejor distribución de las lámparas, es conveniente utilizar números pares, quedando de la siguiente manera:

Incandescentes = 18 lámparas de 200 W c/u = 3,600 watts

Fluorescentes = 8 lámparas de 160 W c/u = 1,280 watts

Son 4 tubos de 40 watts c/lámpara.

En este caso, las lámparas fluorescentes consumen un 65 % menos que las incandescentes, incidiendo directamente en ahorro de energía.


9.- Comprobación de luxes finales: de la fórmula de cantidad de lumenes, ponemos como incógnita los luxes y despejamos la ecuación, quedando así:

Lumenes = luxes * área >> Luxes = (lámparas *lumenes)*cu*fc cu * fc área

Incandescentes = 18*3,700 lumenes*0.54*0.75 = 674.32 luxes

(5.00 * 8.00)

Fluorescentes = 8*4*2,500 lumenes*0.47*0.75 = 705.00 luxes (5.00 * 8.00)

En ambos casos se supera la cantidad de luxes requeridos al principio de 625 luxes para una sala de dibujo. Las dos respuestas son válidas excepto por los watts consumidos.


10.- Distribución de lámparas: es mucho más fácil distribuir números pares que impares y el resultado en cuanto a iluminación resulta en una irradiación más uniforme (tabla 30.3 en hoja 9/11).

Fluorescentes Mayor eficiencia Más agradable Más económico

Incandescentes Menos eficiencia Mucho calor Menos económico

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