iluminancia
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OBJETIVO GENERAL:
- Conocer acerca de la iluminancia y sus características.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS:
1. Definir los conceptos de las principales magnitudes fotométricas.
2. Explicar las leyes relacionadas a la iluminancia.
3. Diferenciar la iluminancia de la luminancia.
4. Mostrar recomendaciones para el confort visual.
5. Explicar los modelos de dispersión de la iluminancia.
LA LUZ
Conjunto de ondas electromagnéticas
dentro del intervalo de frecuencia que percibe o estimula el ojo humano.
Corresponde a las longitudes de onda en el vacío entre 7,4x10-7 m
y 3,8x10-7 m
PRINCIPALES MAGNITUDES FOTOMÉTRICAS
1. Flujo luminoso:
-El flujo luminoso es la cantidad de luz emitida por una fuente luminosa en la unidad de tiempo.
-La unidad de medida del flujo luminoso es el Lumen ( lm ).
- Por lo general, se usa para : Expresar la producción total de luz de una fuente y expresar la cantidad incidente en una superficie.
ECUACIÓN PARA HALLAR EL FLUJO LUMINOSO:
Si se considera que la fuente de iluminación es una lámpara , una parte del flujo la absorbe el mismo aparato de iluminación ,
también se debe hacer notar que el flujo luminoso no se distribuye en forma uniforme en todas direcciones y que disminuye si sobre la lámpara se depositan polvo y otras
sustancias.
2.Intensidad luminosa:
La intensidad luminosa es la cantidad de luz emitida por una fuente puntiforme que se propaga en una determinada dirección. Tal intensidad se define como el cociente del flujo emitido en una cierta dirección en un cono de ángulo sólido, por lo tanto: I = θ / ὠ
ILUMINANCIA
Flujo luminoso recibido por una superficie.
Su símbolo es E y su unidad el lux (lx) que es un lm/m2.
Existe también otra unidad, el foot-candle (fc), utilizada en países de habla inglesa
cuya relación con el lux es:
1 fc = 10 lx
1 lx = 0.1 fc
FORMAS DE REPRESENTAR LA ILUMINANCIA
A. Curva Isolux
Representa la unión de los puntos del plano que tienen el mismo valor de
iluminación.
Los dos ejes d/h y l/h de la figura siguiente relacionan el ancho de la calle (l) con la distancia entre las columnas (d) y la altura
de los mismos (h).
B. Curva de Iluminación
A diferencia de los otrosgráficos que se representancon una referencia relativa
(con la altura de la instalacióny del flujo de iluminación
normalizado), este se representa con valores
absolutos, es decir, la alturadel aparato y la real de la instalación; el flujo de la
lámpara y la efectivamente emitida.
AL FLUJO LUMINOSO RECIBIDO POR UNA SUPERFICIE ( ILUMINANCIA) SE LE APLICAN DOS LEYES:
>La ley inversa del cuadrado>La ley del coseno
Y una tercera ley derivada de la segunda>La ley del coseno-cubo
La ley de la inversa de los cuadradosEsta ley se aplica solamente cuando el flujo luminoso incide en forma perpendicular sobre la superficie.
El flujo luminoso recibido por una superficie es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia al foco de luz.
E= Intensidad luminosa(I) Distancia²
Esto implica que a mayor distancia del foco de luz es menor el flujo luminoso sobre una superficie.
Este menor flujo de luz es proporcional al cuadrado de la distancia entre el foco y la superficie
Ley del coseno Cuando un haz luminoso incide sobre una
superficie con un determinado ángulo, cubre un área mayor que cuando lo hace perpendicularmente. Como consecuencia, la densidad del flujo (lúmenes por metro cuadrado) disminuye.
La iluminación es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia existente entre la fuente de luz y la superficie iluminada
El área interceptada por el haz luminoso resulta ser proporcional al coseno del ángulo entre el plano inclinado y el normal a la radiación.
La Ley del Coseno establece que
la iluminancia en una superficie es proporcional al coseno del ángulo del haz
incidente. Combinando ambas leyes, la fórmula anterior se convierte en:
E= I x cosθ
D²
Ley del coseno-cubo
Se trata de una extensión de la Ley del Coseno, muy utilizada en cálculos. Se deriva de la ecuación anterior, sustituyendo D por h/cos
E= I cos³θ h²
LuminanciaEs la intensidad luminosa emitida en una dirección determinada por una superficie luminosa o iluminada (fuente secundaria de luz ).
Se mide mediante la siguiente ecuación:
Fuentes luminosas
La importancia de una optima iluminación es imprescindible porque permite un mejor desarrollo de todas las actividades y las hace menos cansadas
Las fuentes luminosas eléctricas se pueden clasificar en dos categorías:Irradiación por efecto térmico lámparas fluorescentes
Algunos valores de iluminación de fuentes luminosas típicas son :
Lámpara fluorescente -------------------------------------------------------------------------0,5 - 4 Lámpara incandescente ------------------------------------------------------------ ------200 – 100 Lámpara de arco ------------------------------------------------------------------------hasta 50000 El sol -------------------------------------------------------------------------------------------150000
Fuente Luminancia cd/m2
Sol de medio día 16x109
Cielo raso 8x103
Cielo nublado 2x103
Terreno con césped 8x102
Terreno cubierto de nieve 3.2x104
Vela esteárica 5x103
Lámpara fluorescente 4x10 3
Formas de representar la luminancia
La curva isocandela es la proyección sobre un plano de las intensidades en candelas, de un cierto sólidofotométrico, que poseen el mismo valor crea las curvas isocandela
El ábaco de luminancias se emplea para evaluar el deslumbramiento directo de cada aparato.
El ábaco de iluminancia
Fuentes de luz y su Luminancia
Se obtiene mediante la siguiente ecuación
Cuadro de reflexion en algunos materiales
Cuadro de reflexion de algunos colores
ILUMINANCIA RECOMENDADA PARA EL CONFORT VISUAL
ILUMINANCIAS RECOMENDADASALMACENES Y SALAS DESTINADAS A TRABAJOSNO CONTINUOS...................................................................... 150TRABAJO OCASIONAL ........................................................... 200TRABAJO MECANIZADO Y MONTAJE SIMPLE .................... 300TRABAJOS DE RUTINA: OFICINAS, SALAS DE CONTROL,TRABAJO MECANIZADO Y DE MONTAJE MEDIO ................ 500TRABAJO ABSORBENTE: DIBUJO, MECANOGRAFÍA,INSPECCIÓN DEL TRABAJO MECANIZADO MEDIO ............ 750TRABAJO FINO: DISCRIMINACIÓN DE COLORES,TRATAMIENTO TEXTILES, TRABAJO MECANIZADO YMONTAJE FINO ....................................................................... 1000TRABAJO MUY FINO: GRABADO A MANO, INSPECCIÓNDEL TRABAJO MECANIZADO Y DEL MONTAJE FINO ......... 1500TRABAJO MINUCIOSO: INSPECCIÓN DE MONTAJEMUY FINO ................................................................................ 3000
Calidad visual
Puesto de trabajo con pantalla de video 300 a 500 lx Locales comerciales medianos General 500 lx Vidrieras 1000 lx Vivienda Dormitorio 200 lx Cocina 200 lx Baño 100 lx Consultorio odontológico General 400 lx Iluminación localizada de la cavidad bucal 1500 lx
Enfoque de la atención
La luz es probablemente el medio más efectivo para dirigir la atención del observador, no sólo en la forma de señales luminosas (semáforos, luces testigo, carteles luminosos, etc.), sino también mediante los efectos de iluminación aplicables sobre los objetos o circunstancias que se pretende resaltar.
La luz es un estímulo que condiciona la conducta del sujeto que la percibe, siendo su incidencia tanto más importante cuanto mayor es su intensidad; pero la permanencia de la atención así lograda dependerá del grado en que el efecto llamativo supere los límites del confort visual.
Distribución de la luz
Por lo que se refiere a la distribución de la luz, es preferible tener una buena iluminación general en lugar de una iluminación localizada, con el fin de evitar deslumbramientos.
Deslumbramiento El deslumbramiento puede ser directo (cuando su origen está
en fuentes de luz brillante situadas directamente en la línea de visión) o reflejado (cuando la luz se refleja en superficies de alta reflectancia).
En el deslumbramiento participan los factores siguientes:
Luminancia de la fuente de luz
Ubicación de la fuente de luz
Distribución de luminancias entre diferentes objetos y superficies
Tiempo de exposición
Luminancia de la fuente de luz
Fuente Valor aproximado de iluminancia en cd/m2
Sol 15 x 104
Cielo Despejado 3000 a 5000Lámpara incandescente
transparente1 x 106
Lámpara incandescente esmerilada
50000
Lámpara fluorescente 40W/20
7500
Papel blanco iluminado por 100 lux
250
La máxima luminancia tolerable por observación directa es de 7.500 cd/m2.
Ubicación de la fuente de luz El deslumbramiento se produce cuando la fuente de luz se
encuentra en un ángulo de 45 grados con respecto a la línea de visión del observador.
Distribución de luminancias entre diferentes objetos y superficies
Cuanto mayores sean las diferencias de luminancia entre los objetos situados en el campo de visión, más brillos se crearán y mayor será el deterioro de la capacidad de ver provocado por los efectos ocasionados en los procesos de adaptación de la visión.
Tiempo de exposición
Incluso las fuentes de luz de baja luminancia pueden provocar deslumbramiento si se prolonga demasiado la exposición.
MODELOS DE DISPERSIÓN
La iluminancia es un índice representativo de la densidad del flujo luminoso sobre una superficie.
La iluminancia no se encuentra vinculada a una superficie real, puede ser determinada en cualquier lugar del espacio.
La Iluminancia depende de la distancia del foco al objeto iluminado.
La Iluminancia recibida se descompone en sus componentes horizontales y verticales.
A la componente horizontal de la iluminancia (Eh) se le conoce como la ley del coseno.
Para un punto iluminado por más de una lámpara, su iluminancia total es la suma de iluminancias recibidas:
Método de los lúmenes
Calcular el valor medio en servicio de la iluminancia en un local iluminado con alumbrado general.
Datos de entrada Determinar el nivel de iluminancia media
(Em). Escoger el tipo de lámpara. Escoger el sistema de alumbrado. Determinar la altura de suspensión de las
iluminarias.
En donde, Em = Iluminancia media n = números de iluminarias Φ = flujo luminoso γ = factor de utilización Fm = factor de mantenimiento S = superficie del plano de trabajo
Método del punto por punto
Nos permite conocer el valor de la iluminancia en puntos concretos
Puede constar de una componente directa y otra indirecta o reflejada.
La iluminancia horizontal en un punto se calcula sumando las componentes de la iluminación directa más la de la iluminación indirecta.
Componente Directa en un punto
Fuente de luz puntuales: lámparas incandescentes, lámparas de descarga, etc.
Fuente de luz lineales de longitud infinita: una fuente de luz lineal es infinita si su longitud es mucho mayor que la altura del montaje. Ej.: Línea continua de fluorescentes.
Componente Indirecta o reflejada en un punto
La distribución de la luz reflejada es uniforme en todas las superficie del local, incluido el plano del trabajo.
Donde: Ft = suma del área de todas las superficie del local Pm = la reflectancia media de las superficies del
local, calculada como Φ = el flujo de la lámpara
Métodos de Alumbrado
Nos indican cómo se reparte la luz en las zonas indicadas.
Distinguiremos 3 casos: Alumbrado General Alumbrado General Localizado Alumbrado Localizado
Alumbrado General
Proporciona una iluminación uniforme sobre toda el área iluminada.
Se usa en oficinas, centros de enseñanza, fabricas, comercio, etc.
Alumbrado General Localizado Proporciona una distribución no
uniforme de la luz de manera que esta se concentra sobre las áreas de trabajo.
Alumbrado Localizado Se utiliza cuando necesitamos una
iluminación suplementaria cerca de la tarea visual para realizar un trabajo concreto.
La relación entre las iluminarias de la tarea visual y el fondo no debe ser muy elevada, para no producir deslumbramiento.