instituto politÉcnico nacional · 2017-11-24 · 1.4. Área de transformación 1.5. acceso a la...

INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

DISEÑO DE ALUMBRADO A UNA SUBESTACIÓN ELÉCTRICA TIPO INTEMPERIE

TESIS

QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE: INGENIERO ELECTRICISTA

PRESENTAN:

MARIANA HERRERA GRIMALDO

CHRISTOPHER FERDINAND CAZARES BAUTISTA

ASESOR: ING. JOSÈ ARNULFO VILLAR YEPEZ

MÉXICO, D.F. 2010.

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ÍNDICE

OBJETIVO GENERAL

RESUMEN

INTRODUCCIÓN

GLOSARIO

CAPÍTULO I: PRINCIPIOS BÁSICOS DE LA ILUMINACIÓN

1. Luz 2. Magnitudes y unidades. 3. Leyes Fundamentales.

3.1. Ley de la Iluminación. 3.2. Ley del Coseno. 3.3. Ley de la Inversa del Cuadrado de las Distancias.

4. Control de la Luz. 4.1. Reflexión. 4.2. Refracción. 4.3. Transmisión. 4.4. Absorción.

5. Iluminación Vertical. 6. Iluminación Horizontal. 7. Sistemas de Alumbrado.

7.1. Iluminación Directa. 7.2. Iluminación Semidirecta. 7.3. Iluminación Difusa. 7.4. Iluminación Semiindirecta. 7.5. Iluminación Indirecta

8. Fuentes Luminosas. 8.1. Lámparas Incandescentes 8.2. Lámparas de Descarga 8.2.1. Lámparas Fluorescentes. 8.2.2. Lámparas Vapor de Mercurio. 8.2.3. Lámparas de Vapor de Sodio.

9. Representaciones Fotométricas. 9.1. Curva de Distribución Luminosa 9.2. Diagrama Isocandela

CAPÍTULO II: PARÁMETROS PARA ESTABLECER EL ALUMBRADO EN UNA L SUBESTACIÓN ELÉCTRICA

1. Características de las áreas que conforman la Subestación Eléctrica. 1.1. Caseta de control 1.2. Caseta de vigilancia 1.3. Zona de equipo instalado

1.4. Área de transformación 1.5. Acceso a la subestación 1.6. Área entre el acceso y la caseta de control 1.7. Barda o cerca perimetral 1.8. Pasillos alrededor de la caseta de control

2. Tipos de Iluminación. 3. Alumbrado Normal y de Emergencia. 4. Iluminación Interior y Exterior.

4.1. Iluminación Interior. 4.1.1. Sala de Tableros 4.1.2. Áreas de Bajo Montaje

4.2. Iluminación Exterior. 4.2.1. Zonas de Equipo Instalado y Zonas de Paso. 4.2.2. Pasillos

5. Niveles de Iluminación. 6. Tipos y Características de las Fuentes Luminosas.

6.1. Luminarias. 6.1.1. Incandescentes 6.1.2. Fluorescentes 6.1.3. Descarga de Alta Intensidad. 6.1.4. Leds

CAPÍTULO III: MÉTODOS DE CÁLCULO PARA EL DISEÑO DEL ALUMBRADO.

1. Método del flujo total para el cálculo del alumbrado en interiores. 2. Método de la cavidad de zona (cavidad zonal).

2.1. Reflectancia efectiva.

2.2. Coeficiente de utilización

2.2.1. Ajuste del coeficiente de utilización 2.3. Factor de mantenimiento 2.4. Número de lámparas y luminarias requerido.

2.5. Arreglo, disposición de luminarias y distancias típicas a la pared

2.6. Espaciamiento máximo entre luminarias

3. Conceptos de alumbrado exterior

3.1. Proyectores

3.2. Cubiertas para luminarias

4. Criterios para el cálculo de iluminación externa.

4.1. Calculo del coeficiente de utilización (C.B.U.) con curvas isocandelas

4.2. Iluminación externa de edificios y otras áreas.

5. Método de flujo luminoso para alumbrado exterior

6. Obtención de los kW/h

CAPÍTULO IV: DESARROLLO DEL PROYECTO DE ALUMBRADO A UNA SUBESTACIÓN ELÉCTRICA DE 230kV/23kV CAPÍTULO V: ESTUDIO TÉCNICO-ECONÓMICO

CONCLUSIONES

ANEXOS

A. TABLAS UTILIZADAS PARA EL MÉTODO DE FLUJO TOTAL (LUMEN) B. TABLAS UTILIZADAS PARA EL MÉTODO DE CAVIDAD ZONAL C. CARACTERISTICAS DEL TUBO FLUORESCENTE D. CARACTERISTICAS DE LOS PROYECTORES E. PLANOS

BIBLIOGRAFIA

Diseño de alumbrado a una Subestación Eléctrica tipo Intemperie

1

OBJETIVO GENERAL

Diseñar el alumbrado interior y exterior de la subestación eléctrica “Anáhuac Potencia

Bco. 2 230kV/23kV”, analizando 2 proyectores con lámparas de sodio y lámparas de

aditivos metálicos de nueva generación para el alumbrado exterior, cumpliendo con la

normatividad vigente y proponiendo un ahorro significativo de energía.


2

RESUMEN

En el siguiente proyecto se pretende desarrollar un sistema de iluminación para

una subestación eléctrica con capacidades de 230kV/23kV, con el fin de iluminar al

equipo primario, la caseta de control, la caseta de vigilancia y el perímetro de la

subestación.

En este proyecto se realizo una breve descripción de los conceptos básicos de la

iluminación, ya que son necesarios para comprender los fenómenos que produce la luz en

el medio ambiente.

También se consideraron los tipos de alumbrado e iluminación que existen, así

como un comparativo entre las características de las luminarias, con el fin de seleccionar

los elementos y sistemas que más se adecuen a las necesidades que presenta la

subestación.

Para el desarrollo del proyecto se tomaron en cuenta los diferentes métodos de

cálculo que existen para diseñar adecuadamente el alumbrado y la distribución de las

luminarias, con la finalidad de evitar deslumbramientos, reflexiones y otros fenómenos

que pudiesen perjudicar las actividades que se desarrollan en las áreas que conforman la

subestación.


3

INTRODUCCIÓN

Una subestación eléctrica es una instalación destinada a modificar y establecer los

niveles de tensión de una infraestructura eléctrica, con el fin de facilitar el transporte y

distribución de la energía.

Estas deben ser dotadas de alumbrado para que el personal de operación,

mantenimiento y vigilancia puedan desarrollar sus trabajos respectivos. Aún en

subestaciones automatizadas, en que prácticamente no hay personal, se requiere

alumbrado.

No se pueden dar reglas fijas sobre la iluminación de una subestación, porque la

intensidad y la distribución de los puntos de luz dependen de una serie de circunstancias,

como son las condiciones de iluminación en los centros de trabajo estipuladas en la

Norma Oficial Mexicana NOM-025-STPS-1999 y la eficiencia energética en sistemas de

alumbrado en edificios no residenciales descritos en la NOM-007-ENER-2004.

Por tal motivo se diseñara el alumbrado a una subestación eléctrica ya que la

mayoría de las actividades, ya sea de maniobra o de mantenimiento, se efectúan de

noche porque es el horario en el cual la demanda de energía eléctrica es menor.

En este proyecto se realizará el diseño para el alumbrado a una subestación

eléctrica que contempla la selección y distribución de luminarias y proyectores así como la

potencia consumida y el costo de cada equipo.

Para este proyecto se propone el uso de unidades con nueva tecnología para

mejorar y facilitar las actividades que se desarrollan en la subestación así como una

distribución distinta para el alumbrado exterior del equipo primario y el área de

transformadores, también se analizará el uso de lámparas de aditivos metálicos y vapor

de sodio para comparar cual se utilizará de acuerdo a los requerimientos de la

subestación.

Cabe señalar que para este proyecto no se contempla la instalación y protección

de los equipos, ya que estos temas se desarrollaran posteriormente

http://es.wikipedia.org/wiki/Tensi%C3%B3n_(electricidad)

http://es.wikipedia.org/wiki/Red_de_transporte_de_energ%C3%ADa_el%C3%A9ctrica

http://es.wikipedia.org/wiki/Red_de_distribuci%C3%B3n_de_energ%C3%ADa_el%C3%A9ctrica

http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_el%C3%A9ctrica


4

GGLLOOSSAARRIIOO

Candela ó bujía: Es la cantidad básica internacional de todas las medidas de luz; todas

las demás unidades se derivan de ella.

Fotometría: Es la ciencia que se encarga de la medida de la luz, como el brillo percibido

por el ojo humano.

Haz Luminoso: Es el camino recorrido por un rayo de luz o el recorrido efectuado por los

fotones dirigidos a un punto determinado.

Incandescencia: Estado de un cuerpo, generalmente metálico, cuando se enrojece o

blanquea por la acción del calor.

Lámpara: Dispositivo generador de luz artificial que proporciona iluminación visible

Longitudinal: Hecho o colocado en el sentido de la longitud.

Lumen: Flujo luminoso que incide sobre una superficie de un metro cuadrado de una

esfera de un metro de radio, en cuyo centro se encuentra una fuente puntual que tenga

una intensidad luminosa de una candela en todas direcciones”

Luminaria: Son aparatos que sirven de soporte y conexión a la red eléctrica a los

dispositivos generadores de luz.

Lux: Es la iluminación de una superficie de 1m2 que recibe uniformemente repartido, un

flujo luminoso de 1 lumen.

Luz monocromática: Es aquella que está formada por componentes de un solo color. Es

decir, que tiene una sola longitud de onda, correspondiente al color.

Mampara: Una mampara es una estructura divisoria de dos estancias o elementos

Ménsula: Elemento arquitectónico que sobresale de un plano vertical y sirve para

sostener alguna cosa

Nit: Luminancia de una candela sobre un metro cuadrado de superficie. En los países que

utilizan el sistema inglés de medida, se emplea también como unidad de luminancia la

candela por pie cuadrado.

Oblicuo: Que no es perpendicular ni paralelo a un plano o línea dada.

Puntiforme: Fuente luminosa que parte y tiene la forma de un punto.


5

CCAAPPÍÍTTUULLOO II..-- PPRRIINNCCIIPPIIOOSS BBÁÁSSIICCOOSS DDEE LLAA IILLUUMMIINNAACCIIÓÓNN

En este capítulo se describirán los conceptos de mayor importancia en iluminación.

1. LUZ.

La luz se define como, “La energía radiante cuya longitud de onda es sensible al

ojo humano”.

En la figura I se representa tanto el espectro de ondas electromagnéticas como la

región visible del espectro electromagnético, en esta última se indican los colores según la

longitud de onda en milimicras.

FIGURA I: ESPECTRO ELECTROMAGNÉTICO.

Las características de sensibilidad del ojo humano varían con el tiempo, la edad y

el estado de salud en que se encuentre cualquier persona. En la figura II se muestra la

capacidad relativa de energía radiante de diversas longitudes de onda, dentro de la gama

visible, para producir sensación visual.


6

FIGURA II: CURVA DE SENSIBILIDAD RELATIVA.

La luz tiene las siguientes propiedades:

a) Se propaga en el espacio por medio de ondas electromagnéticas, con una

velocidad de 300, 000 km/seg.

b) Se transmite a distancia y en todas las direcciones del espacio.

c) La luz se desplaza en línea recta, a menos que su trayectoria sea modificada o

redirigida por un medio reflectante, refractor o difusor.

2. MAGNITUDES Y UNIDADES DE ILUMINACIÓN.

En la técnica de la iluminación, intervienen dos elementos básicos: la fuente

productora de luz y el objeto a iluminar.

Las magnitudes fundamentales empleadas para valorar y comparar las cualidades

y efectos de las fuentes de luz son:

a) Intensidad luminosa

b) Flujo luminoso

c) Iluminación

d) Luminancia o Brillo Fotométrico

e) Eficiencia luminosa

f) Cantidad de luz

g) Índice de color

h) Temperatura de color

Interesa advertir que en las definiciones de estas magnitudes, se supone que el

manantial luminoso es puntiforme o se encuentra reducido a un punto del que parten las

radiaciones luminosas en todos los sentidos.

Antes de dar las definiciones de dichas magnitudes, definiremos el concepto de

ángulo sólido.


7

ÁNGULO SÓLIDO: Es el ángulo tridimensional (ω), que teniendo su vértice en el

centro de una esfera de radio r, corta en la superficie de la esfera un área esférica As y

ω=

su medida en estereorradianes.

ESTERRADIÁN: Es el ángulo sólido que teniendo su vértice en el centro de una

esfera de radio r, corta la esfera de radio r en una superficie esférica de valor r2.

RADIÁN: Es el ángulo plano comprendido entre dos radios de un círculo de radio r

y que interceptan sobre la circunferencia de este círculo un arco de longitud igual a la del

radio. (Ver figura III).

FIGURA III: EJEMPLO DE UN RADIÁN

FIGURA IV: EJEMPLO DE UN RADIÁN

La unidad de ángulo sólido se denomina estereorradián; se puede definir como el

ángulo sólido formado con un cono cuya base ocupa una superficie de un metro cuadrado

sobre una esfera de un metro de radio y cuyo vértice coincide con el centro de la esfera.

El ángulo sólido se representa por la letra griega .


8

Tomando en cuenta que la superficie de la esfera es:

S = 4 R2

Y en este ejemplo el valor de R = 1, por lo que toda la esfera tendrá una superficie

de:

S = 4 ESTEREORRADIANES

AA)) IINNTTEENNSSIIDDAADD LLUUMMIINNOOSSAA..

La intensidad luminosa en una cierta dirección se define como la densidad del flujo

luminoso dentro de un ángulo extremadamente pequeño. También se puede definir como

la razón del flujo luminoso () al ángulo sólido (); la unidad de intensidad luminosa será

la bujía ó candela y su símbolo es “I”, la ecuación será:

I = / (BUJÍAS O CANDELAS)

BB)) FFLLUUJJOO LLUUMMIINNOOSSOO..

Es la radiación visible total emitida por una fuente de luz; es decir, la cantidad de

energía radiante emitida por una fuente luminosa por unidad de tiempo (segundo) medida

de acuerdo con la sensación visual que produce. El símbolo para el flujo luminoso es “” y

la unidad es el lumen. (Figura V.)

Si se considera que la fuente de iluminación es una lámpara, una parte del flujo

luminoso la absorbe el propio 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 substancias.

FIGURA V: DEFINICIÓN DE LA UNIDAD DE FLUJO LUMINOSO (LUMEN)


9

CC)) IILLUUMMIINNAACCIIÓÓNN

La iluminación de una superficie es la relación entre el flujo luminoso que recibe la

superficie y su extensión. La iluminación se representa por la letra “E”, siendo su unidad el

lux. La fórmula que expresa la iluminación es:

E = / A

Donde:

E = Iluminación de la superficie (luxes).

= Flujo luminoso, en lúmenes.

A = Área iluminada, en metros cuadrados.

Se deduce de la fórmula que cuanto mayor sea el flujo luminoso incidente sobre

una superficie, mayor será su iluminación, y que para un mismo flujo luminoso incidente,

la iluminación será mayor a medida que disminuye la superficie. La unidad en que está

dada la iluminación es el lux.

DD)) LLUUMMIINNAANNCCIIAA OO BBRRIILLLLOO FFOOTTOOMMÉÉTTRRIICCOO..

Se define, como la intensidad luminosa radiada por unidad de superficie y se

representa por la letra “L”. La ecuación de la luminancia o brillo fotométrico es la

siguiente:

L =S

I´

La luminancia de una superficie en una dirección determinada (Figura VI), es la

relación entre la intensidad luminosa en dicha dirección y la sección proyectada de esta

superficie en la dirección del observador; por lo tanto la sección proyectada S´ vale:

S´= S cos

Y en consecuencia, la luminancia valdrá en este caso:

ε cos S

IL

Esto ocurre tanto para una superficie iluminada como para una superficie

luminosa.

(Figura VI).

La unidad de Luminancia es el NIT.


10

FIGURA VI: BRILLO INDIRECTO DE UNA SUPERFICIE ILUMINADA.

EE)) EEFFIICCIIEENNCCIIAA LLUUMMIINNOOSSAA

También llamado coeficiente de eficiencia luminosa, indica el flujo luminoso que

emite una fuente de luz por cada unidad de potencia eléctrica consumida para su

obtención. Se expresa por la letra griega “” (eta), siendo su unidad el lumen por watt

(lm/W). Y su expresión matemática es:

= / W

Donde:

= Rendimiento luminoso, en lumen por watt

= Flujo luminoso, en lúmenes

W = Potencia eléctrica consumida, en watts.

Cabe mencionar que existe una diferencia entre eficiencia y eficacia, la primera,

como se mencionó anteriormente, se da en lm/W, mientras que la segunda es

adimensional, por lo que se expresa como un porcentaje.

FF)) CCAANNTTIIDDAADD DDEE LLUUZZ ((EENNEERRGGÍÍAA LLUUMMIINNOOSSAA))

La cantidad de luz o energía luminosa se determina por la potencia luminosa o

flujo luminoso emitido en la unidad de tiempo.

La cantidad de luz se representa por la letra “Q”, siendo su unidad el lumen por

hora (lm/h). La fórmula que expresa la cantidad de luz es:

Q = F t

GG)) ÍÍNNDDIICCEE DDEE RREENNDDIIMMIIEENNTTOO DDEE CCOOLLOORR ((IIRRCC))

Es una medida de la precisión con la que una lámpara reproduce los colores de los

objetos con respecto a una fuente de luz normal, es decir, la capacidad que tiene una

fuente de luz para reproducir el color, tomando como referencia el color obtenido de una

fuente patrón. Es importante saber que los objetos y personas iluminados bajo la luz con


11

un alto IRC se ven más naturales, además que el nivel de iluminación se percibe como

mayor.

FFIIGGUURRAA VVIIII:: RREEPPRREESSEENNTTAACCIIÓÓNN DDEELL ÍÍNNDDIICCEE DDEE RREENNDDIIMMIIEENNTTOO DDEE CCOOLLOORR

La Comisión Internacional de la Iluminación ha propuesto un sistema de

clasificación de las lámparas en cuatro grupos según el valor del IRC.

Grupo de

rendimiento en color

Índice de rendimiento en color (IRC) Apariencia

de color Aplicaciones

1 IRC ≥ 85

Fría Industria textil, fábricas de pinturas, talleres de imprenta

Intermedia Escaparates, tiendas, hospitales

Cálida Hogares, hoteles, restaurantes

2 70 ≤ IRC < 85

Fría Oficinas, escuelas, grandes almacenes, industrias de precisión

Intermedia Oficinas, escuelas, grandes almacenes, industrias de precisión

Cálida Oficinas, escuelas, grandes almacenes, ambientes industriales críticos

3 Lámparas con IRC <70 pero con propiedades de rendimiento en color bastante aceptables para uso en locales de trabajo

Interiores donde la discriminación cromática no es de gran importancia

S (especial) Lámparas con rendimiento en color fuera de lo normal

Aplicaciones especiales

HH)) TTEEMMPPEERRAATTUURRAA DDEELL CCOOLLOORR..

La temperatura de color es una medida que se especifica en las lámparas y se

refiere a la apariencia o tonalidad de la luz que emite la fuente luminosa.

Las fuentes de luz que percibimos blancas y brillantes o azuladas tienen una

temperatura de color arriba de los 3600ºK (grados Kelvin) y la luz se denomina “luz fría”,

se usan en aplicaciones industriales, oficinas, hospitales, etc.

Las fuentes de luz que percibimos rojizas o amarillentas tienen una temperatura de

color abajo de los 3400ºK y se denomina “luz cálida”, se usan en lugares donde se

requiera un ambiente de hospitalidad y confort por ejemplo, tiendas de ropa, hogar,

restaurantes, etc.


12

Las fuentes de luz con temperatura de color de 3500ºK se consideran neutras y

comúnmente son usadas en lugares de trabajo incluyendo oficinas, salas de conferencias,

bibliotecas, escuelas.

FIGURA VIII: TEMPERATURA DE COLOR DE ALGUNAS LÁMPARAS

3. LEYES FUNDAMENTALES.

33..11.. LLEEYY DDEE LLAA IILLUUMMIINNAACCIIÓÓNN

La ley fundamental de la iluminación se define como: “La iluminación de una

superficie situada perpendicularmente a la dirección de la radiación luminosa es

directamente proporcional a la intensidad luminosa del manantial luminoso e

inversamente proporcional al cuadrado de la distancia que la separa del mismo”.

Esta ley solamente puede aplicarse directamente en el caso de manantiales

luminosos puntiformes. Sin embargo, en la práctica se puede considerar una superficie

luminosa como si fuera un manantial luminoso puntiforme, cuando la distancia de esta

superficie luminosa a la superficie sobre la cual se requiere la iluminación, es por lo

menos, cinco veces la más grande dimensión de la superficie luminosa.

Consideremos ahora (Figura IX) un manantial luminoso puntiforme que irradia un

flujo luminoso “” sobre un elemento de superficie “S”, situado perpendicularmente a una

distancia “d” del manantial y siendo esta superficie la base del cono luminoso de ángulo

“”. La iluminación en la superficie “S”, valdrá:


13

E = / S = S

I E =

Sd

IS2

E = d

I2

FIGURA IX: LEY FUNDAMENTAL DE LA ILUMINACIÓN.

33..22.. LLEEYY DDEELL CCOOSSEENNOO

La ley del Coseno se define como: “La iluminación es proporcional al coseno del

ángulo de coincidencia de los rayos luminosos en el punto iluminado”

En la Figura X, “S”, representa una superficie que recibe un flujo luminoso

uniforme “” procedente de un manantial de luz; esta superficie es perpendicular a la

dirección del flujo.

FIGURA X: “LEY DEL COSENO”.

33..33.. LLEEYY DDEE LLAA IINNVVEERRSSAA DDEELL CCUUAADDRRAADDOO DDEE LLAASS DDIISSTTAANNCCIIAASS..

Esta ley establece que: “La intensidad de iluminación sobre una superficie situada

perpendicularmente a la dirección de la radiación, es directamente proporcional a la

intensidad luminosa e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia entre la

fuente luminosa y la superficie”. Esta ley se expresa de la siguiente forma:

E =

d2

I

Donde:

E = Intensidad de iluminación.

I = Intensidad luminosa.

d = Distancia entre el manantial luminoso y la superficie iluminada.


14

Esta ley se reduce de la Figura IX. Según esta ley, un manantial con una

intensidad luminosa uniforme de una candela, siempre constante, producirá sobre una

superficie situada perpendicularmente a la dirección de la radiación a las distintas 1, 2 y 3

metros, las siguientes intensidades de iluminación:

En la superficie a 1 m:

E1= 1

1

d

I22

1 Lux


E1= 4

1

2

1

d

I22 Lux


E1= 9

1

3

1

d

I22 Lux

De donde se reduce:

E1 = 4 x E2 = 9 x E3

Esta ley se cumple cuando se trata de una fuente puntual. Sin embargo, en la

práctica se puede considerar que es bastante exacta, aunque la fuente no sea puntiforme,

si la distancia a la que se toman las medidas es como mínimo 5 veces la mayor dimensión

de la fuente de luz.

FIGURA XI: LEY DE LA INVERSA DEL CUADRADO DE LAS DISTANCIAS.


15

4. CONTROL DE LA LUZ.

La modificación de las características luminosas de un manantial luminoso se

puede realizar aprovechando uno o varios de los fenómenos físicos de la luz como son:

Reflexión, Refracción, Transmisión y Absorción.

44..11.. RREEFFLLEEXXIIÓÓNN..

Cuando una superficie devuelve la luz que incide sobre ella, se dice que refleja la

luz. La reflexión de luz depende, esencialmente, de las siguientes circunstancias:

1. Condiciones moleculares de la superficie reflectante. Por ejemplo una superficie

lisa refleja mejor la luz que una superficie rugosa.

2. Ángulo de incidencia de los rayos luminosos.

3. Color de los rayos incidentes. La luz blanca se refleja mejor que la luz coloreada.

La Ley fundamental de la reflexión de la luz dice (Figura XII). “El ángulo de

incidencia es igual al ángulo de reflexión”.

FIGURA XII: REFLEXIÓN DIRIGIDA O ESPECULAR.

Llamamos ángulo de incidencia al ángulo que forma el rayo luminoso incidente

con la vertical en el punto de incidencia cuando este rayo choca con la superficie, y el

ángulo de reflexión al ángulo que forma el rayo luminoso, ya reflejado con la vertical en

el punto de incidencia, cuando ese rayo luminoso, se aleja de la superficie.

Esta Ley fundamental es solamente teórica. En la práctica sólo se cumple cuando

la superficie sobre la que incide el rayo luminoso es absolutamente lisa y brillante como

por ejemplo, la de un espejo.

44..22.. RREEFFRRAACCCCIIÓÓNN..

La dirección de los rayos luminosos queda modificada al pasar de un medio a otro

de diferente densidad; este fenómeno físico se llama refracción.

Expresando esta ley en una fórmula matemática:


16

rsen

isen

nn

1

2

Índice de refracción es la relación entre la velocidad de la luz a través del aire y su

velocidad, a través del medio o sustancia correspondiente; por lo tanto, el índice de

refracción del aire es la unidad y cuando las sustancias son más densas que el aire, lo

que es el caso más general, su índice de refracción es mayor que la unidad; lo que quiere

decir; que la luz es tanto menor cuanto mayor sea la densidad del medio que atraviesa.

En la Figura XIII, supongamos, para fijar ideas que los dos medios son,

respectivamente, aire y vidrio. Podemos observar que si hacemos pasar el rayo luminoso

del aire al vidrio y de éste nuevamente al aire, este rayo luminoso, al pasar por segunda

vez al aire seguirá también la ley fundamental de la refracción y su dirección será paralela

a la del rayo incidente antes de pasar a través del vidrio; o sea que:

Angulo i = Angulo r´

Angulo r = Angulo i´

FIGURA XIII: LEY FUNDAMENTAL DE LA REFRACCIÓN.

44..33.. TTRRAANNSSMMIISSIIÓÓNN..

Al pasar los rayos luminosos a través de los cuerpos transparentes o traslúcidos,

se dice que estos rayos han sido transmitidos.

La transmisión de la luz puede ser dirigida (Figura XIV), sí el rayo sufre solamente

la variación debida a la refracción normal.

FIGURA XIV: TRANSMISIÓN DIRIGIDA.


17

La transmisión de la luz se llama difusa (Figura XV) cuando el rayo luminoso

incidente queda dispersado al chocar con el material, de manera que quede iluminada

uniformemente toda la superficie del cuerpo de que se trate; en la Figura XV, se puede

apreciar como una parte del flujo luminoso incidente se refleja con reflexión también

difusa. Se puede conseguir una transmisión difusa utilizando cristales opalinos, mateados,

etc., es decir, cuerpos traslúcidos. En este caso, la luminancia es constante en todas las

direcciones del espacio y el deslumbramiento es mucho menor que en el caso anterior.

FIGURA XV: TRANSMISIÓN DIFUSA.

44..44.. AABBSSOORRCCIIÓÓNN..

En el fenómeno de reflexión de la luz, no todo el flujo que incide sobre los cuerpos,

se refleja; una parte de este flujo luminoso, queda absorbido en mayor o menor

proporción según los materiales componentes de cada cuerpo. Por lo tanto, los

fenómenos de reflexión y de absorción están íntimamente ligados.

Si el cuerpo es de color blanco, la refleja enteramente, sin haber absorción; por el

contrario los cuerpos negros absorben por completo la luz blanca, sin haber reflexión y si

es de color gris, parte de la luz blanca es reflejada y parte absorbida.

5. ILUMINACIÓN VERTICAL.

La mayoría de las tareas visuales en subestaciones, se encuentran localizadas al

nivel o encima del ojo y para eso se requiere de una iluminación vertical, que proporcione

una luminaria adecuada a ese plano de trabajo.

Se deberán colocar apropiadamente luminarias para iluminar transformadores,

columnas de aisladores, interruptores de potencia en aceite o en aire y cuchillas

desconectadoras.

Las luminarias de haz dirigido tales como proyectores, se usan comúnmente para

iluminación vertical. Un proyector de haz estrecho que provea el máximo nivel sobre la

superficie de trabajo, a la vez que se reduce el deslumbramiento directo, puede utilizarse


18

para iluminar un objeto aislado como el caso de un desconectador de montaje alto. Para

iluminar un transformador donde existen muchos detalles a observar, por ejemplo, puede

ser de mayor utilidad el uso de luminarias que tengan una distribución de luz más amplia.

Montando luminarias sobre las estructuras disponibles, se reduce la posibilidad de

causar obstrucciones que pueden dificultar el movimiento del equipo en las áreas de

maniobras.

En la selección del lugar de montaje de las luminarias, se deberá tener cuidado de

evitar su instalación demasiado cerca de las partes energizadas. La siguiente es una lista

de varios tipos de equipo de subestación y de las tareas visuales involucradas:

a) Transformadores. Niveles de aceite en boquillas, fugas de aceite y fallas

detectables por contraste, medidores de presión de aceite en el tanque, medidor

de aceite y temperatura en el comportamiento del cambiador de derivaciones,

medidores detectores de gas.

b) Boquillas. Terminales de cables de energía, fugas de aceite y fallas detectables

por contraste.

c) Interruptores de potencia en aceite. Fugas detectables por decoloración;

dispositivos de control de compresores o bombas dentro de compartimentos o

centros de control.

d) Desconectadores. Indicadores de posición, eslabones mecánicos, posición del

brazo, dispositivo de operación manual, evidencia de arqueo excesivo.

En una subestación sin operador cuyo equipo funciona siempre supervisado y

controlado automáticamente (telecontrolado), se presenta algunas veces la necesidad de

hacer visitas de inspección. En tales casos puede proporcionarse solamente una

iluminación general horizontal, por medio de luminarias instaladas permanentemente, y el

operador deberá contar con equipo de iluminación portátil para la iluminación de áreas de

trabajo especificas.

6. ILUMINACIÓN HORIZONTAL.

La iluminación horizontal deberá abarcar todo el predio al nivel del suelo, para

asegurar el tránsito rápido y sin peligro del personal.

Los peligros potenciales, tales como conductores caídos y objetos que yacen

sobre el piso, deben hacerse visibles. Además, las fugas de aceite deben ser claramente

detectables al quedar iluminadas las manchas sobre el piso.


19

Es recomendable que las luminarias que provean esta componente horizontal de

luz se monten dé tal manera que reduzca la posibilidad de deslumbramiento directo en el

campo de visión, el cual podría de hecho disminuir la visibilidad.

La instalación de proyectores es un método comúnmente usado para satisfacer el

requerimiento de componente horizontal. Las luminarias montadas en el perímetro del

terreno (usualmente en la cerca perimetral) sobre postes relativamente altos, 6 a 9 m. (20

a 30 pies), se usan para obtener un nivel uniforme de iluminación.

Adicionalmente pueden necesitarse luminarias en el centro del campo para

eliminar las sombras causadas por el equipo. Estas unidades pueden montarse en punta

de poste o agregarse a las estructuras de interruptores, o a otras estructuras disponibles.

Las luminarias deberán colocarse fuera de las partes energizadas y donde se

puedan sustituir lámparas sin riesgo para el personal.

7. SISTEMAS DE ALUMBRADO

Cuando una lámpara se enciende, el flujo emitido puede llegar a los objetos de la

sala directamente o indirectamente por reflexión en paredes y techo. La cantidad de luz

que llega directa o indirectamente determina los diferentes sistemas de iluminación con

sus ventajas e inconvenientes. En la figura XVI se representan los sistemas de

alumbrado.

Luz directa

Luz indirecta

proveniente

del techo

Luz indirecta

proveniente

de las paredes

FIGURA XVI

77..11.. IILLUUMMIINNAACCIIÓÓNN DDIIRREECCTTAA::

Se produce cuando todo el flujo de las lámparas va dirigido hacia el suelo. Es el

sistema más económico de iluminación y el que ofrece mayor rendimiento luminoso.

Como consecuencia, el riesgo de deslumbramiento directo es muy alto y produce

sombras duras poco agradables para la vista. Se consigue utilizando luminarias directas.


20

77..22.. IILLUUMMIINNAACCIIÓÓNN SSEEMMIIDDIIRREECCTTAA

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. Sólo es recomendable para techos que no sean muy altos puesto que la luz

dirigida hacia el techo se perdería por ellas.

77..33.. IILLUUMMIINNAACCIIÓÓNN DDIIFFUUSSAA

En este tipo de iluminación el flujo se reparte al cincuenta por ciento entre procedencia

directa e indirecta. El riesgo de deslumbramiento es bajo y no hay sombras, lo que le da

un aspecto monótono y sin relieve a los objetos iluminados. Para evitar las pérdidas por

absorción de la luz en techo y paredes es recomendable pintarlas con colores claros o

mejor blancos.

77..44.. IILLUUMMIINNAACCIIÓÓNN SSEEMMIIIINNDDIIRREECCTTAA

Este tipo de iluminación se da cuando la mayor parte del flujo proviene del techo y

paredes. Debido a esto, las pérdidas de flujo por absorción son elevadas y los consumos

de potencia eléctrica también, lo que hace imprescindible pintar con tonos claros o

blancos. Por contra la luz es de buena calidad, produce muy pocos deslumbramientos y

con sombras suaves que dan relieve a los objetos.

77..55.. IILLUUMMIINNAACCIIÓÓNN IINNDDIIRREECCTTAA

En este caso casi toda la luz va al techo. Es la más parecida a la luz natural pero es una

solución muy cara puesto que las pérdidas por absorción son muy elevadas. Por ello es

imprescindible usar pinturas de colores blancos con reflectancias elevadas.

8. FUENTES LUMINOSAS.

La luz se puede producir de varias formas, las más importantes con relación a las

lámparas eléctricas son:

Calentando un cuerpo sólido (hilo o filamento) hasta su grado de incandescencia

mediante el paso de una corriente eléctrica a través de él. (Fundamento de las

lámparas incandescentes).

Provocando una carga eléctrica entre dos electrodos situados en el seno de un gas

(Fundamento de las lámparas de descarga).

Las fuentes luminosas, más importantes con relación a las lámparas eléctricas son:


21

A) Lámparas incandescentes.

B) Lámparas de descarga.

1. Fluorescentes

2. De vapor de mercurio

3. De vapor de sodio

4. De aditivos (halogenuros) metálicos

La construcción y funcionamiento de estos tipos de lámparas es un tema muy

extenso, por lo que solo trataremos las ventajas y desventajas que ofrece cada tipo de

lámpara en su aplicación; que son las siguientes:

88..11.. LLÁÁMMPPAARRAASS IINNCCAANNDDEESSCCEENNTTEESS..

VENTAJAS

Ofrece una fuente de luz concentrada, fácil de dirigir exactamente hacía el sitio y

objeto que se desea iluminar.

Trabaja eficientemente cualquiera que sea la temperatura exterior.

Enciende al instante, sin período de espera o equipo auxiliar de precalentamiento.

Es adaptable, es decir, existiendo una enorme variedad de tipos y tamaños, encajan

todos en un mismo socket.

No alteran o distorsionan la apariencia de los colores en la mayor parte de las

aplicaciones ópticas.

De reposición fácil, cualquiera puede cambiar una lámpara.

La alteración de los encendidos y apagados de la lámpara, no afecta su vida útil, por

eso se usa para señales y luces de destello.

Enciende indistintamente con corriente alterna o directa.

Fácil de instalar y conectar porque no es necesario ningún equipo adicional para su

funcionamiento.

El costo inicial, instalación y mantenimiento de estas lámparas es bajo.

DESVENTAJAS:

Bajo rendimiento luminoso, aproximadamente el 7% de su rendimiento es en forma de

energía visible (luz), el resto son radiaciones infrarrojas (calor).

Corta vida útil en comparación con los demás tipos de lámparas (750 a 1000 horas de

encendido aproximadamente)

Tiene poca robustez, y por lo tanto, son afectadas por las vibraciones o el trabajo

rudo.

Por la poca superficie que tienen estas lámparas, implica mayor brillantez intrínseca

en estas fuentes, en comparación con las lámparas fluorescentes.

No tienen un alto poder de penetración en la niebla o bruma.


22

88..22.. LLÁÁMMPPAARRAASS DDEE DDEESSCCAARRGGAA..

8.2.1. Lámparas Fluorescentes.

VENTAJAS

Tiene un alto rendimiento luminoso, el cuál varía dependiendo del fabricante, pero

aproximadamente son 70 lúmenes por watt.

Tiene una vida útil más larga, aproximadamente 12 000 horas.

Producción de buenos colores; produce los efectos que más se aproximan a la luz

del día.

Por su extensa superficie comparada con las lámparas incandescentes, permite

obtener una gran cantidad de luz de una lámpara, sin que resulte demasiado

brillante a la vista.

No altera la apariencia de los colores, en la mayor parte de las aplicaciones

ópticas.

DESVENTAJAS:

Necesita de equipo auxiliar para su funcionamiento.

Su rendimiento luminoso es afectado a bajas temperaturas ambientes.

Su costo inicial e instalación es más costoso en comparación con las lámparas

incandescentes.

La alteración de los encendidos y apagados de la lámpara, afectan su vida útil; ya

que en cada encendido se destruye la película del material activo que produce los

electrones para establecer el arco inicial.

No tiene un alto poder de penetración en la niebla o bruma.

No es adaptable, es decir, existe una luminaria para cada tamaño de lámpara, el

cuál dependerá de la potencia de esta.

8.2.2. Lámparas Vapor de Mercurio.

VENTAJAS

Tiene un alto rendimiento luminoso, el cuál varía dependiendo del fabricante, pero


Tiene una vida útil más larga, aproximadamente 16 000 horas de encendido.

Ofrece una fuente de luz concentrada, fácil de dirigir exactamente hacia el sitio y

objeto que se desea iluminar.

Su flujo luminoso es inalterable por los cambios de temperatura ambiente.

Más robusta que las lámparas incandescentes y fluorescentes, y no se ve afectada

por las vibraciones o trabajo duro.

No altera la apariencia de los colores en la mayor parte de aplicaciones ópticas.


23

DESVENTAJAS:


Su costo inicial e instalación es más costoso en comparación con las lámparas

incandescentes.

No enciende instantáneamente, se necesitan varios minutos para obtener su

máxima emisión luminosa, y si se ha apagado, es necesario un enfriamiento de

tres a cinco minutos antes de tener su total emisión nuevamente.

La alteración de encendidos y apagados de la lámpara, afecta su vida útil.

No tiene un alto poder de penetración en niebla o bruma.

Por la poca superficie de estas lámparas, implica mayor brillantez intrínseca en

éstas fuentes, en comparación con las lámparas fluorescentes.

8.2.3. Lámparas de Vapor de Sodio.

VENTAJAS:

Tiene un alto rendimiento luminoso el cual varía dependiendo del fabricante,


Tiene una larga vida útil, aproximadamente 24000 horas de encendido.

Puede ofrecer una fuente de luz concentrada, fácil de dirigir exactamente hacia el

sitio y objeto que se desea iluminar.

Su flujo es inalterable a los cambios de temperatura ambiente.

Más robusta que las lámparas incandescentes y fluorescentes, y no se ve afectada

por las vibraciones o el trabajo duro.

Este tipo de lámpara en alta tensión produce una luz monocromática amarilla, con

lo cual se tiene la máxima visibilidad.

Tiene un alto poder de penetración en la niebla o bruma.

DESVENTAJAS:


Su costo e instalación es más costoso en comparación con las lámparas

incandescentes.

No enciende instantáneamente, se necesitan varios minutos para obtener su

máxima emisión luminosa.

La alteración de los encendidos y apagados de la lámpara, afectan su vida útil.

Este tipo de lámpara puede tener poca superficie en comparación con las

lámparas fluorescentes, por lo tanto, tendrá una mayor brillantez.

A continuación en la tabla 1. Se presentan algunas características de algunas

luminarias.


24

TABLA 1.- CARACTERÍSTICAS DE LUMINARIAS

Característica Incandescentes Fluorescentes

Vapor de mercurio

Vapor de sodio de alta presión

Aditivos metálicos

Inducción magnética

LED’s

Vida útil

(horas) 750 a 1,000

18,000 a

30,000 24,000 24,000

10,000 a

20,000 100,000

50,000 a

100,000

Eficiencia

(lm/W) 10.2 – 17.2 149 - 170 100 - 100

220 -

250 200 - 175 66 - 88 80 - 100

Mantenimiento

de lúmenes 10% 95% 80% 100% 30% 50% 100%

Índice de

rendimiento de

color

35 70 40 22 65 80 70 – 90

Temperatura

de color (K) 2273 4100

3000 -

6000

1900 -

2200

2500 -

5000 3500 - 4100

2700 –

5700

Calor a disipar 80% 25% 30% 37% 37% 42% 75 – 85%

Costo inicial 8 1.7 2.8 1 1.5 2.5 2

Encendido

(min) Instantáneo Instantáneo 3 - 5 3 - 5 5 - 7 Instantáneo Instantáneo

Reencendido

(min) Instantáneo Instantáneo 3 – 5 1 5 - 7 Instantáneo Instantáneo

En la grafica se muestran la diferencia de costos por tiempo de funcionamiento y

por tipo de lámpara encendida, para mantener el mismo nivel de iluminación. Tomando

como referencia la lámpara de vapor de sodio

a) Incandescente

b) Vapor de mercurio

c) Led´s

d) Fluorescente

e) Aditivos metalicos

f) Vapor de sodio

FIGURA XVII: GRÁFICA DE DIFERENCIA DE COSTOS POR TIEMPO DE

FUNCIONAMIENTO


25

9. BALASTROS

El balastro, es un dispositivo electrónico, electromagnético o híbrido, que por

medio de inductancia, provee un arco de energía necesario para el arranque de la

lámpara, además de que limita la corriente eléctrica para brindar un funcionamiento

correcto.

El tipo de balastro, depende del tipo de lámpara y aplicación que se necesite: pero

en forma general se pueden clasificar de la siguiente manera:

Balastro Electromagnético para lámparas fluorescentes

Balastro Electrónico para lámparas fluorescentes T12, T8, T5, Compacta y

Dimming (atenuación)

Balastro de Emergencia para lámparas fluorescentes

Balastro Magnético para lámparas HID

Balastro de Electrónico para lámparas HID

Las principales funciones del balastro son:

a) Proporcionar la tensión de encendido para el arranque de la lámpara, así como la

tensión de operación necesaria para que funcione la lámpara, proporcionando un

voltaje continuo.

b) Proporcionar las condiciones específicas para un buen funcionamiento y vida

plena de la lámpara

c) Controlar y limitar la energía eléctrica a los valores apropiados para que la lámpara

opere en condiciones nominales. Limita la corriente de operación a través de la

lámpara y controla la potencia que llega a la lámpara para un buen funcionamiento

Lo ideal es instalar el balastro dentro del luminario ya que esto da la adecuada

protección al balastro, sin embargo, también es muy común instalarlo por encima del

luminario, a fin de disminuir la temperatura y dar mejor operación al balastro.

Elementos integran la estructura de un balastro

Los elementos que integran un balastro, dependerán fundamentalmente si es

magnético o electrónico.

En lo que refiere a los balastros electromagnéticos para lámparas fluorescentes,

podemos encontrar los siguientes elementos:


26

FIGURA XVIII: COMPONENTES DE UN BALASTRO

Con respecto a los balastros electrónicos, se encuentran integrados por circuitos

electrónicos como son:

Resistores

Capacitores

Diodos

Transistores

Circuitos Integrados

Transformadores

Tarjeta Cto. Impreso

10. REPRESENTACIONES FOTOMÉTRICAS

Para proyectar adecuadamente es necesario obtener los reportes fotométricos del

fabricante de la lámpara o luminaria que se pretende utilizar para obtener los resultados

esperados en la iluminación.

Un equipo de alumbrado se diseña para distribuir la luz de diversas formas. Esta

distribución de la luz puede representarse gráfica o numéricamente por diversos métodos

(reportes fotométricos).

1100..11.. CCUURRVVAA DDEE DDIISSTTRRIIBBUUCCIIÓÓNN LLUUMMIINNOOSSAA..

Una curva de distribución luminosa es el resultado de tomar medidas de intensidad

luminosa a diferentes ángulos alrededor de una fuente de luz o luminaria y representarlas

en forma gráfica, normalmente en coordenadas polares (por ejemplo Figura XIX).


27

La distancia de cualquier punto de la curva al centro indica la intensidad luminosa

de la fuente en esa dirección.

FIGURA XIX: REPRODUCCIÓN DE UN REPORTE TÍPICO DE PRUEBA FOTOMÉTRICA

DONDE SE PUEDE OBSERVAR LA CURVA DE DISTRIBUCIÓN LUMINOSA

DEL LUMINARIO QUE SE TRATE.

La iluminación recibida desde una sola fuente de luz sobre cualquier punto de una

superficie dada puede calcularse a partir de los datos de la curva de distribución luminosa

de dicha fuente. Cuando la relación entre el tamaño de la fuente y la distancia fuente –

punto de superficie es tal que puede aplicarse la Ley Fundamental de Iluminación o del

Coseno; el cálculo se reduce en tomar de la curva de distribución la lectura de la

intensidad luminosa para el ángulo requerido, dividiendo esta por el cuadrado de la

distancia fuente – punto en metros y multiplicando por la función trigonométrica apropiada

si la superficie no es perpendicular a la dirección de los rayos de luz que salen de la

fuente.

Finalmente, la distribución luminosa de unidades que no tienen simetría alrededor

de un eje no admite una representación tan sencilla. Para aparatos fluorescentes, se

emplean comúnmente al menos tres curvas, una en el plano paralelo al eje longitudinal de

la lámpara, otra normal a él, y una tercera intermedia entre ambas a 45° del eje de la

lámpara.

1100..22.. DDIIAAGGRRAAMMAA IISSOOCCAANNDDEELLAA..

La mejor representación de un haz irregular se obtiene mediante un diagrama

Isocandela.


28

En él se representan en grados las distancias al eje del haz, tanto horizontal como

verticalmente, y se recoge gran número de lecturas de intensidades luminosas en

diferentes puntos; las curvas que se dibujan unen puntos de igual intensidad luminosa.

Por ejemplo, Figura XX.

FIGURA XX: REPORTE FOTOMÉTRICO DONDE SE OBSERVA EL DIAGRAMA

ISOCANDELA Y EL FLUJO LUMINOSO.

El diagrama Isocandela es una característica fija de la luminaria,

independientemente de la distancia o altura de montaje. Con estos diagramas se puede

calcular la iluminación en un determinado punto de la superficie que se desea iluminar,

por medio de la Ley de Iluminación o del Coseno. El cálculo se reduce en tomar de la

curva de Isocandela la lectura de la intensidad luminosa en el punto que se trate de la

superficie, y dividir este valor por el cuadrado de la distancia de la fuente al punto en

metros y multiplicarla por la función trigonométrica apropiada si la superficie no es

perpendicular a la dirección de los rayos de la que salen de la fuente.

Finalmente, los diagramas Isocandela se utilizan con más frecuencia en la

representación del haz de focos y proyectores.


29

CCAAPPÍÍTTUULLOO IIII:: PPAARRÁÁMMEETTRROOSS PPAARRAA EESSTTAABBLLEECCEERR EELL

AALLUUMMBBRRAADDOO EENN UUNNAA SSUUBBEESSTTAACCIIÓÓNN EELLÉÉCCTTRRIICCAA

1. CARACTERÍSTICAS DE LAS ÁREAS QUE CONFORMAN LA SUBESTACIÓN

ELÉCTRICA

Las subestaciones eléctricas se dividen en dos áreas principales, estas son

interiores y exteriores.

En la siguiente tabla se muestran las actividades y el tipo de iluminación que

requiere cada una.

TABLA 2.- CARACTERÍSTICAS PARA EL ALUMBRADO INTERIOR Y EXTERIOR

ÁREAS ACTIVIDAD TIPO DE

ILUMINACIÓN

SISTEMA DE

ILUMINACIÓN FINALIDAD

INTERIORES

Sala de tableros

Operación de

conmutadores

para disparar o

cerrar

interruptores,

apertura o cierre

de cuchillas

desconectadoras,

registro de

lecturas, etc.

Horizontal Directo

Proporcionar el

nivel de

iluminación

requerido en el

frente de los

tableros(*)

Sala de baterías

revisiones y

mantenimiento de

los acumuladores,

los cuales

suministran

energía al equipo

de corriente

directa

Horizontal Directo

Monitorear el

nivel de liquido

en las baterías y

sus

conexiones(*)

Bodega

Almacenamiento

de equipo y

refacciones

pequeñas

Horizontal Directo

Sustraer

material y evitar

accidentes con el

equipo

almacenado(*)

Oficina

Lectura, revisión

de planos,

archivar

documentos y

correspondencia

Horizontal Directo

Evitar la fatiga

visual y el

deslumbramiento

con los objetos,

brindando un

ambiente

agradable de

trabajo.(*)

Cocina

Preparación y

consumo de

alimentos

Horizontal Directo

Evitar accidentes

durante la

preparación de


30

alimentos(*)

Pasillo Transito de

personal Horizontal Directo

Evitar

obstrucciones

con objetos y/o el

personal(*)

Sanitario Aseo personal Horizontal Directo

Mantener limpio

el lugar y evitar

caidas(*)

Caseta de

vigilancia

Escritura, lectura,

comunicación

verbal y teléfono

Horizontal Directo

Recepción de

visitantes y

personal(*)

EXTERIORES

Zona de equipo

primario

Observación de

indicadores de

nivel, de presión

en interruptores,

de gabinetes,

operación de

cuchillas

desconectadoras,

de equipo contra

incendio

Vertical ----------

Supervisar el

equipo instalado

y evitar

accidentes(-)

Zona de

transformadores

Lectura en las

carátulas, en los

indicadores de

nivel

Vertical ----------

Supervisar el

equipo instalado

y evitar

accidentes(-)

Área perimetral

Transito y

vigilancia en la

zona

Vertical ----------

Identificar la

subestación en la

zona(-)

(*) Ver tabla 6

(-) Ver tabla 5

2. TIPOS DE ILUMINACIÓN

Tomando en cuenta que no todas las áreas necesitan el mismo tipo de

iluminación, se pueden clasificar las áreas a iluminar de la siguiente manera:

a) Permanente.

Son las zonas que por razones de seguridad se requiere que estén

permanentemente iluminadas en horas de obscuridad. Se caracterizan por identificar, más

que iluminar, ciertos puntos de la subestación. Su carácter de uso permanente obliga a

hacer uso de lámparas apropiadas desde el punto de vista de eficiencia y ahorro de

energía.


31

b) Transito e Inspección.

Corresponde a aquellas zonas donde la iluminación se justifica sólo cuando el

personal las acceda, evitándose el desperdicio de energía correspondiente. En la tabla 2.

Se presenta la clasificación de estas áreas según el tipo de función.

TABLA 3.- ORGANIZACION DE ÁREAS POR FUNCIONES DE ILUMINACIÓN.

FUNCION AREA

1. Iluminación Permanente

a) Acceso a la subestación

b) Puntos límites en áreas de equipo (esquinas)

c) Área exterior casetas (esquinas)

2. Iluminación de Tránsito

a) Acceso a la caseta de control

b) Zona de equipos

c) Todas las áreas interiores

3. ALUMBRADO NORMAL Y DE EMERGENCIA

El alumbrado normal tiene como objetivo, proveer a los diferentes locales y zonas

de una subestación, una iluminación suficiente para llevar a cabo satisfactoriamente todas

las funciones y operaciones necesarias, con un mínimo de inconvenientes. En el caso de

las zonas exteriores, dicho alumbrado substituirá durante la noche a luz natural o la

complementará en horas en que la luz natural no sea suficiente.

Durante una suspensión del alumbrado normal por cualquier causa, el alumbrado

de emergencia tiene la finalidad de iluminar locales o zonas esenciales de la subestación,

donde se lleven a cabo operaciones que puedan ser requeridas o donde se necesite

hacer observaciones importantes durante una emergencia, como pasillos y demás zonas

de tránsito.

4. ILUMINACIÓN INTERIOR Y EXTERIOR

Para el diseño del alumbrado a una subestación eléctrica, se deben tomar en

cuenta las actividades que se realizarán en ella, ya que el alumbrado de los locales y

zonas que integran una subestación, presentan diferentes condiciones y problemas.

Por lo tanto, se consideran dos tipos de iluminación:

- Iluminación Interior

- Iluminación Exterior


32

44..11.. IILLUUMMIINNAACCIIÓÓNN IINNTTEERRIIOORR..

4.1.1. Sala de tableros.

La iluminación en la sala de tableros es importante y se ha incrementado debido a

la tendencia de operación centralizada, es decir, desde un local controlar todo el equipo

de la subestación, especialmente cuando ella es grande.

No es suficiente con tener un buen nivel de iluminación sobre los tableros, sino

que además deberán cumplirse otros requisitos, tales como visibilidad clara de las escalas

de los instrumentos, evitar reflejos y sombras inconvenientes, iluminación uniforme sobre

los tableros sin disturbios por contrastes de brillantez, y menor deslumbramiento en toda

la iluminación del local.

Algunos inconvenientes que se tienen para iluminar la sala de tableros son:

Contrastes o diferencias de brillantez en superficies circundantes.

Sombras en el campo visual del observador.

Deslumbramiento reflejado por superficies metálicas o muy pulidas, es decir, el

brillo producido por la reflexión especular.

Los efectos que producen estos problemas son:

Disminución de la percepción visual.

Los efectos desagradables de la vista

Fatiga visual y, por lo tanto, menor rendimiento en el trabajo o tarea

encomendada.

Los problemas de iluminación antes mencionados, varían en relación con los tipos,

alturas y configuraciones de los tableros, proporciones del cuarto, posición del personal al

efectuar lecturas, medidas de instrumentos, color, tipo y tamaño de las escalas de los

mismos y también brillantez de los colores de acabado, localización de puertas y

ventanas, etc.

Los problemas de iluminación en la sala de tableros, se pueden resolver tomando

en cuenta los siguientes aspectos:

a) Los contrastes de brillantez inadecuados, son eliminados pintando todas las

superficies con colores claros, considerando superficies lizas y dirigiendo la mayor

cantidad de luz a los planos de trabajo, evitando de esta forma acabados de alta

reflectancia.

El acabado de cualquier mueble en el cuarto de control, deberá tener factores de

reflexión que no permitan el deslumbramiento al observador, y deberán tener

colores similares a los del cuarto.

Se pueden considerar adecuadas los siguientes factores de reflexión:


33

TABLA 4.- FACTORES DE REFLEXIÓN

CIELO 80%

MUROS 50%

TABLEROS 50%

ESCRITORIOS 35%

PISO 30%

b) Para eliminar el deslumbramiento directo desde las fuentes de luz en el campo de

visión, estas deben colocarse por encima de la línea normal de visión es decir, por

encima del ángulo limite; el cual se define como el ángulo formado por la dirección

visual horizontal y la dirección de la visual al foco luminoso; para evitar el

deslumbramiento, este ángulo debe ser superior a 30°, tal como se muestra en la

figura XXI.

FIGURA XXI.-CONCEPTO DE ÁNGULO LÍMITE PARA EVITAR EL EFECTO DE

DESLUMBRAMIENTO.

Las fuentes de luz de luminancia elevada, que estén dentro de ángulos inferiores a

30° deben protegerse mediante globos difusores, reflectores, controlantes etc., es

decir, con algún dispositivo que reduzca su luminancia.

c) Para eliminar el deslumbramiento reflejado, se deben situar fuentes luminosas de

tal manera que los rayos reflejados no lleguen a los ojos del observador, con

objeto de que la imagen reflejada quede fuera de su campo visual.

Cualquier fuente de luz para iluminación de tableros, puede ser reflejada en las

carátulas de cristal de los instrumentos. En la siguiente figura (XXII) se muestran

con mejor claridad los problemas mencionados:

X.- zona de seguridad dentro de la cual puede localizarse la fuente de luz

Y.- zona de inseguridad dentro de la cual no debe localizarse la fuente

A.- Localización recomendable


34

B.- localización de la fuente de luz con la que puede tenerse sombra

C.- localización de la fuente de luz que causa reflexión en el cristal

FIGURA XXII

En esta figura se consideran tres posiciones de la fuente de luz, ocupando los

puntos “A”, ”B” y “C”. El punto 1 es el punto más alto del instrumento superior. Se

considera una zona de visión limitada en la parte inferior, a una altura de 120 cm,

(que se considera nivel medio del ojo del operador, cuando este está sentado), en

la parte superior a una altura de 170 cm (que se considera nivel máximo del ojo del

operador, cuando este está de pie), y cerca del tablero con una proximidad

máxima de 75 cm. Entonces debe evitarse que haya luz reflejada directamente de

los instrumentos de la zona de visión.

Se puede observar que para que no haya reflexión de los instrumentos sobre la

zona de visión, el ángulo de incidencia alfa deberá ser mayor que el ángulo alfa

formado por la línea de visión A’ y la perpendicular al tablero, desde A. Cuando se

cumple esta condición, no hay problema de reflejos en los instrumentos al efectuar

lecturas directamente desde el frente del tablero, así las unidades de alumbrado

pueden localizarse dentro de la zona de seguridad “X” .

Otro problema se presenta al colocar en el punto “B” unidades de alumbrado de

curva fotométrica asimétrica (es decir, de haz luminoso oblicuo), en que solamente

iluminaran una parte del frente del tablero.

Para solucionar este problema, se ha encontrado un método por resultados

experimentales, con el cual se pueda calcular la distancia adecuada en donde

deberán colocarse las unidades de alumbrado de 15° a 20° este método se

describe a continuación.

Primeramente, de la figura XXIII, el ángulo 0 es la dirección que tiene el haz

luminoso de la luminaria seleccionada (entre 15° a 20°) para iluminar el frente


35

del tablero. El haz luminoso se dirigirá al tablero hasta una altura de 1/3h del

nivel del piso terminado, por lo que la distancia adecuada “D” en donde deberá

colocarse la fuente de luz es:

D/h” = tan 0

Donde: D = tan 0

h” = H-1/3h

Con la colocación de las unidades de alumbrado, a esta distancia, además de

quedar perfectamente iluminado el frente del tablero, se eliminará también el

deslumbramiento reflejado por los cristales de los instrumentos, ya que la

distancia “D“ queda dentro de la Zona de seguridad “ X”.

FIGURA XXIII

d) Sobre los escritorios, es conveniente proporcionar un nivel de iluminación

aproximadamente igual al nivel sobre la cara vertical de los tableros, evitando en lo

posible grandes diferencias de brillantez entre los instrumentos y los objetos de

trabajo sobre el escritorio.

Para los fines de iluminación de las salas de tableros de las subestaciones, se

prefiere el sistema de iluminación directa con la finalidad de dirigir toda la luz hacia

los planos de trabajo y reducir a un mínimo la potencia, para proporcionar la

iluminación requerida.

El sistema de iluminación directa en las salas de tableros, puede ser

proporcionado de varias formas. Colocando las unidades en el techo o

colocándolas en una ménsula o en la parte superior del tablero.


36

Falso plafón plano Falso plafón escalonado Copia o ménsula

FIGURA XXIV: EJEMPLOS DE ILUMINACIÓN DIRECTA

Cuando las unidades son instaladas en el techo, es preferible utilizar unidades del

tipo de empotrar, instalando para ello un plafón falso. También puede instalarse un

cielo plano escalonado, a fin de que las unidades de alumbrado del tablero queden

escondidas y no las pueda percibir directamente el operador.

Cuando las unidades son instaladas en una ménsula también se utilizan unidades

del tipo de empotrar.

Con el sistema de iluminación directo, se obtiene la ventaja de proporcionar con

cierta facilidad el nivel de iluminación promedio requerida en la cara del tablero, y

el nivel requerido en el plano horizontal.

4.1.2. Áreas de bajo montaje.

El término “bajo montaje” se utiliza generalmente para denominar áreas donde la

altura de montaje del equipo de alumbrado es de 4 m ó menor, medida sobre el nivel del

piso.

Dentro de esta clasificación se pueden considerar todos los locales interiores de la

subestación; aunque la sala de tableros se trato en un punto aparte, ya que es el único

local que tiene algunos requisitos de iluminación diferentes a los demás locales.

En estas áreas tiene mayor prioridad la iluminación en el plano horizontal que en el

vertical.

Algunos inconvenientes que se tienen para iluminar estas áreas de bajo montaje son:

Contraste o diferencias de brillantez en superficies circundantes

Sombras en el campo de visión del observador

Deslumbramiento directo desde las fuentes de luz en el campo de la visión de

observador y deslumbramiento reflejado por superficies metálicas o muy pulidas.


37

La iluminación en la sala de tableros es principalmente en el plano vertical y en

estas áreas de bajo montaje en el plano horizontal.

Para solucionar los problemas de iluminación de las áreas de bajo montaje

deberán considerarse los siguientes requisitos:

a) En estas áreas se prefiere el sistema de iluminación directa, con objeto de

dirigir toda la luz hacia los planos de trabajo y reducir a un mínimo la potencia

para proporcionar la iluminación requerida.

b) Para eliminar el deslumbramiento reflejado, se deben situar las fuentes

luminosas de tal manera que los rayos reflejados no lleguen a los ojos del

observador y la imagen reflejada quede fuera de su campo visual.

c) Para evitar sombras en el campo de visión del observador, se deberá realizar

una localización adecuada de las unidades de alumbrado para una mejor

distribución de la luz.

44..22.. IILLUUMMIINNAACCIIÓÓNN EEXXTTEERRIIOORR

4.2.1. Zonas de equipo instalado y zonas de paso.

En general el alumbrado de la zona de equipo instalado, consiste en iluminar el

equipo eléctrico como cuchillas desconectadoras, interruptores, transformadores, etc. El

alumbrado en las zonas de paso, consiste en proveer una iluminación general alrededor

de la subestación y demás zonas de tránsito normal, con la finalidad de permitir al

personal transitar con seguridad por la subestación y percibir los diferentes aparatos e

indicadores cercanos al nivel del piso.

Es recomendable tener la iluminación dirigida hacia abajo, con el objeto de

iluminar simultáneamente el equipo, las estructuras y las zonas de transito normal, por lo

que normalmente las unidades de alumbrado se instalan en las estructuras a una altura

de 7 a 12 m.

En general se puede considerar que el sistema de alumbrado para las zonas de

paso y equipo instalado, deberán reunir las siguientes características:

Deberán proveer una alta componente de luz directa sobre los elementos

vitales de la estructura.

No deberán producir deslumbramiento en las zonas normalmente utilizadas

por los operadores, para observar u operar el equipo en el área.

Las sombras muy marcadas y zonas obscuras, deberán ser accesibles para

un fácil cambio de lámparas y no estarán colocadas muy cerca del equipo

eléctrico energizado, a fin de no presentar peligro para el personal de

mantenimiento.


38

El sistema de iluminación empleado en estas zonas es el directo tanto para

iluminar el equipo como zonas de paso. Un ejemplo de iluminación de estas zonas se

muestra en la siguiente figura:

FIGURA XXV: EJEMPLO DE ALUMBRADO EXTERIOR DE UNA SUBESTACIÓN (VISTA

PLANTA). NOTA: EL SIGNIFICADO DE LAS LETRAS SE INDICA EN LA FIGURA XXII

Cu

ch

illa

s

INT

TC

AP

TR

AP

TC

Cu

ch

illa

FIGURA XXVI: EJEMPLO DE ALUMBRADO EXTERIOR DE UNA SUBESTACIÓN

(DIAGRAMA UNIFILAR Y VISTA EN CORTE).

A.- Reflector para alumbrado normal y de emergencia con distribución simétrica

(montaje en estructura).


39

4.2.2. Pasillos

Generalmente es necesario iluminar los pasillos alrededor de la caseta de control,

solamente para transitar o hacer una inspección de algún equipo que ahí se encuentre

instalado. También se iluminarán la entrada de la caseta y la parte superior, con lo cual se

tendrá iluminado todo el contorno.

El sistema de iluminación en estas zonas de la subestación es el directo. Las

unidades de alumbrado pueden estar montadas sobre el mismo edificio de la caseta de

control, a una altura de 3m aproximadamente, para la iluminación del control de la misma.

5. NIVELES DE ILUMINACIÓN

Como hemos visto anteriormente, cada área de la subestación eléctrica requiere

diferentes tipos y niveles de iluminación, los cuales dependerán del trabajo o tareas que

se requieran efectuar en cada lugar.

El nivel de iluminación necesario para conseguir una visión eficaz, rápida y

confortable de la tarea encomendada, depende de cierto número de factores como son:

Magnitud de los detalles, de los objetos que se trata de discernir

Distancia de los objetos al ojo del observador

Factores de reflexión de los objetos observados

Tiempo empleado en la observación de los objetos

Rapidez de movimiento de los objetos observados

Condiciones de los alrededores

Según la importancia de estos factores, se han obtenido distintos niveles de

iluminación, mediante investigaciones científicas, para los distintos tipos de locales y las

diferentes tareas visuales.

En general, es común apegarse a tablas que recomiendan los niveles adecuados.

Los valores mínimos recomendados para subestaciones eléctricas de acuerdo con la

Norma Oficial Mexicana NOM-025-STPS-1999 se presentan en las tablas 5 y 6.

TABLA 5.- NIVELES DE ILUMINACIÓN RECOMENDADOS EN EXTERIORES

AREAS EXTERIORES NIVEL

(LUXES)

Área de Equipo (bahías)

En el Plano Horizontal

En el Plano Vertical

20

20

Puerta de acceso (entrada de vehículos) 50

Exterior de caseta de control 20

Barda o cerca perimetral 2


40

Camino entre caseta de control y bahías 5

TABLA 6.- NIVELES DE ILUMINACIÓN RECOMENDADOS EN INTERIORES

AREAS INTERIORES NIVEL

(LUXES)

Sala de Tableros y equipo de Comunicación

Frente de tableros

Atrás de tableros

300

60*

Sala de Baterías 200

Oficinas 500

Bodega 200

Cocina 300

Sanitarios 100

Caseta de Vigilancia 200

* NOTA.- Cuando se indica atrás de tableros se hace referencia a aquellas partes del

tablero que no tiene equipo o carátula de equipo de medición.

6. TIPOS Y CARACTERÍSTICAS DE LAS FUENTES LUMINOSAS

66..11.. LLUUMMIINNAARRIIAASS

La selección y distribución de las luminarias de una subestación eléctrica de

potencia, se efectúan según sus necesidades y condiciones.

Los factores más importantes que ayudan a seleccionar la luminaria son:

a) Área de instalación. Depende de las características del lugar donde se

instalaran las unidades, ya sea interior o exterior.

b) Tipo de Diseño. En los locales interiores, se requieren unidades de diseño

normal.

c) Tipo de Montaje. Generalmente en los locales interiores donde exista plafón

falso (por ejemplo, en la sala de tableros) se instalarán unidades de tipo

empotrar.

Para el alumbrado de las zonas de paso y de equipo instalado, las luminarias

generalmente son montadas en las estructuras, por medio de ménsulas,

dirigiendo los rayos luminosos hacia abajo.

d) Altura de Montaje. Ya sea para alto montaje ó para montaje medio ó bajo. En

los locales interiores se instalarán unidades de bajo montaje a alturas entre

3.50 m aproximadamente. En las zonas de paso y equipo instalado de la


41

subestación, normalmente las unidades se montan a alturas de 7 a 12m

aproximadamente.

e) Tipo de Lámpara de la Unidad. Las lámparas son los dispositivos

encargados de transformar la energía eléctrica en luz artificial. En el mercado

existe una amplia variedad de estas lámparas. Las que interesan para el

alumbrado en subestaciones eléctricas de potencia, se pueden clasificar en 3

grandes grupos:

6.1.1. Incandescentes

Son lámparas con filamento que proporcionan luz al hacer pasar a través de este

una corriente eléctrica hasta que se alcanza la incandescencia.

6.1.2. Fluorescentes

Son lámparas de descarga de baja intensidad que consisten de un tubo recubierto

en su parte interna con un material fluorescente llamado fósforo; el tubo está lleno de una

mezcla de argón y neón, o argón solamente, y una pequeña cantidad de mercurio. Al

aplicar una diferencia de potencial a los electrodos en los extremos del tubo, se excitan

los átomos de mercurio, los cuales a su vez excitan el fósforo en la pared interior

produciéndose la luz artificial.

6.1.3. Descarga de alta intensidad.

Son lámparas que producen luz a partir de una corriente que pasa a través de un

gas o vapor sometido a presión. Estas lámparas se pueden subdividir a su vez en:

Vapor de Mercurio

Las lámparas de vapor de mercurio de alta presión consisten en un tubo de

descarga de cuarzo relleno de vapor de mercurio, el cual tiene dos electrodos principales

y uno auxiliar para facilitar el arranque.

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.

En estas condiciones la luz emitida, de color azul verdoso, no contiene radiaciones

rojas. 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.


42

Los modelo 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.

Aditivos metálicos

Las de aditivos metálicos también conocidas como lámparas de haluro metálico o

lámparas de halogenuros metálicos, son lámparas de descarga de alta presión, del grupo

de las lámparas llamadas HID (Hight Intensity Discharge). Son generalmente de alta

potencia y con una buena reproducción de colores, además de la luz ultravioleta

Es una lámpara de descarga eléctrica en la que la luz se produce por la radiación

de una mezcla excitada de un vapor metálico (Hg) y los productos de la disociación de

halogenuros.

La eficiencia de estas lámparas ronda entre los 60 y 96 lm/W y su vida media es

de unas 10000 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).

Vapor de sodio

La lámpara de vapor de sodio es un tipo de lámpara de descarga de gas que usa

vapor de sodio para producir luz. Son una de las fuentes de iluminación más eficientes, ya

que generan gran cantidad de lúmenes por volt.

Lámparas de vapor de sodio a baja presión

La radiación emitida, de color amarillo, está muy próxima al máximo de

sensibilidad del ojo humano (555 nm). Por ello, la eficacia de estas lámparas es muy

elevada (entre 160 y 180 lm/W). Otras ventajas que ofrece es que permite una gran

comodidad y agudeza visual, además de una buena percepción de contrastes. Por el

contrario, su monocromatismo hace que la reproducción de colores y el rendimiento en

color sean muy malos haciendo imposible distinguir los colores de los objetos.

La vida media de estas lámparas es muy elevada, de unas 15000 horas y la

depreciación de flujo luminoso que sufren a lo largo de su vida es muy baja por lo que su

vida útil es de entre 6000 y 8000 horas. En cuanto al final de su vida útil, este se produce

por agotamiento de la sustancia emisora de electrones como ocurre en otras lámparas de

descarga. Aunque también se puede producir por deterioro del tubo de descarga o de la

ampolla exterior.


43

En estas lámparas el tubo de descarga tiene forma de U para disminuir las

pérdidas por calor y reducir el tamaño de la lámpara. Está elaborado de materiales muy

resistentes pues el sodio es muy corrosivo y se le practican unas pequeñas hendiduras

para facilitar la concentración del sodio y que se vaporice a la temperatura menor posible.

El tubo está encerrado en una ampolla en la que se ha practicado el vacío con objeto de

aumentar el aislamiento térmico. De esta manera se ayuda a mantener la elevada

temperatura de funcionamiento necesaria en la pared del tubo (270 ºC).

El tiempo de arranque de una lámpara de este tipo es de unos diez minutos.

Lámparas de vapor de sodio a alta presión

La vida media de este tipo de lámparas ronda las 20000 horas y su vida útil entre

8000 y 12000 horas. Entre las causas que limitan la duración de la lámpara, además de

mencionar la depreciación del flujo tenemos que hablar del fallo por fugas en el tubo de

descarga y del incremento progresivo de la tensión de encendido necesaria hasta niveles

que impiden su correcto funcionamiento.

Las condiciones de funcionamiento son muy exigentes debido a las altas

temperaturas (1000 ºC), la presión y las agresiones químicas producidas por el sodio que

debe soportar el tubo de descarga. En su interior hay una mezcla de sodio, vapor de

mercurio que actúa como amortiguador de la descarga y xenón que sirve para facilitar el

arranque y reducir las pérdidas térmicas. El tubo está rodeado por una ampolla en la que

se ha hecho el vacío. La tensión de encendido de estas lámparas es muy elevada y su

tiempo de arranque es muy breve.

6.1.4. Leds

Las lámparas e iluminación con leds son lámparas de bajo consumo de electricidad (Ahorradoras) de 1 watt a 1.8 watt con una vida útil de 5,000 horas para las lámparas de leds blancas y 50,000 a 100,000 horas para otros colores

Las lámparas no contienen plomo, ni mercurio. Por lo que no hay contaminación ambiental. La eficiencia de la iluminación con leds en las condiciones actuales es mayor de 80 lm/w

El uso de leds en el ámbito de la iluminación (incluyendo la señalización de tráfico)

es moderado y es previsible que se incremente en el futuro, ya que sus prestaciones son

superiores a las de la lámpara incandescente y la lámpara fluorescente, desde diversos

puntos de vista. La iluminación con leds presenta indudables ventajas: fiabilidad, mayor

eficiencia energética, mayor resistencia a las vibraciones, mejor visión ante diversas

circunstancias de iluminación, menor disipación de energía, menor riesgo para el medio

ambiente, capacidad para operar de forma intermitente de modo continuo, respuesta

rápida, etc. Asimismo, con leds se pueden producir luces de diferentes colores con un

rendimiento luminoso elevado, a diferencia de muchas de las lámparas utilizadas hasta

http://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%A1mpara_incandescente

http://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%A1mpara_fluorescente


44

ahora, que tienen filtros para lograr un efecto similar (lo que supone una reducción de su

eficiencia energética). Cabe destacar también que diversas pruebas realizadas por

importantes empresas y organismos han concluido que el ahorro energético varía entre un

70% y 80% respecto a la iluminación tradicional que se utiliza hasta ahora.

Los leds de Luz Blanca son uno de los desarrollos más recientes y pueden

considerarse como un intento muy bien fundamentado para sustituir las bombillas

actuales (lámparas incandescentes) por dispositivos mucho más ventajosos. En la

actualidad se dispone de tecnología que consume el 92% menos que las bombillas

incandescentes de uso doméstico común y un 30% menos que la mayoría de las

lámparas fluorescentes; además, estos leds pueden durar hasta 20 años y suponer un

200% menos de costes totales de propiedad si se comparan con las bombillas o tubos

fluorescentes convencionales.

6.1.5. Inducción magnética

Las lámparas de inducción usan una bobina de inducción sin filamentos y una

antena acopladora, la cual consiste en tecnología de aplicar una descarga de frecuencia

para proveer soluciones de iluminación.

El centro de la lámpara es la bobina de inducción a la cual le provee potencia un

generador de alta frecuencia. El ensamble de vidrio circundante contiene un material

electrón-Ion plasma y esta rellenado con un gas inerte. La porción interior del vidrio está

recubierta con un recubrimiento de fósforo el cual es similar al que se encuentra en las

lámparas fluorescentes. La antena transmite la energía generada por el primario de la

bobina de un sistema de inducción al gas que se encuentra dentro de la lámpara, por lo

cual se crea una radiación ultravioleta, la cual es luego transformada a fuentes visibles de

luz por medio del recubrimiento de fósforo en la superficie de vidrio.

FIGURA XXVII: PRINCIPIO DE FUNCIONAMIENTO DE UNA LÁMPARA DE INDUCCIÓN

MAGNÉTICA

El circuito electrónico:

Elimina los parpadeos.

Encendido de la lámpara inmediato.

Produce todo su flujo desde el primer instante.

http://es.wikipedia.org/wiki/White_OLED

http://es.wikipedia.org/wiki/Bombilla

http://www.electricasas.com/wp-content/uploads/2008/11/induc1.jpg


45

FIGURA XXVIII: COMPONENTES DE UNA LÁMPARA DE INDUCCIÓN MAGNÉTICA

100,000 hrs. de vida útil

El tiempo de encendido, reencendido es instantáneo.

No necesita mantenimiento ni cambios de foco ni balastro, no utiliza balastro.

No tiene pérdidas de energía.

El índice de rendimiento de color es mejor con esta tecnología.

No utiliza gases a presión ni tóxicos.

Protección contra variaciones de voltaje que evita cualquier daño a luminarias.

Mejor intensidad de la luz o mejor nivel de luxes.

La depreciación de la luz es mucho menor

Para el alumbrado normal de las zonas de paso, equipo instalado, caminos de

acceso y pasillos alrededor de la caseta de control, se prefieren las lámparas de vapor de

sodio a alta presión.

Estas unidades permiten un espaciamiento entre ellas de unas 6 veces la altura de

montaje.

Existen unidades que una vez montadas se pueden girar a fin de dirigir la máxima

iluminación sobre el equipo importante (Proyectores)

En la tabla 7 se muestra un comparativo entre las características de las lámparas

descritas anteriormente:

TABLA 7.- CARACTERÍSTICAS DE LAS LUMINARIAS UTILIZADAS EN UNA SUBESTACIÓN.

Tipo de

Lámpara

Potencia

(Watts)

Eficiencia

(Lumen/

Watt)

Eficiencia

relativa*

(%)

Lúmenes

Iniciales

Depreciación**

(%)

Vida

Aproximada

(Horas/días)

Incandescente 25-500 10.2-17.2 27-28.5 255-

8600 90-90.5

750-1000

Fluorescente 17-86 63-84 149-170 1400-

8200 79 1800-30000

http://www.electricasas.com/wp-content/uploads/2008/11/image0021.gif


46

Vapor de

Mercurio 100-400 37-562 100-100

3700-

22500 46-54

16000

Vapor de

Sodio Alta

Presión

70-400 83-125 220-250 5800-

50000 72

24000

Aditivos

Metálicos

175-

1000 80-110 200-175

14000-

110000 48-71

10000-

20000

*La eficiencia relativa se entiende como la obtenida por una unidad productiva con

respecto a la conseguida por otras, en la tabla 6 se toma como referencia la lámpara de

vapor de mercurio.

** Factor que representa una disminución en la luz reflejada debido a la acumulación de

suciedad en la superficie de la fuente emisora, expresado en porcentaje con relación a si

es nueva o está limpia.

Con los puntos anteriores y de acuerdo con la información de las unidades

existentes en el mercado, se pueden seleccionar la o las unidades que sean apropiadas

para cada caso, buscando en general que las unidades tengan baja depreciación

permanente, bajo costo inicial y bajo costo de mantenimiento.

TABLA 8.- TIPO DE LÁMPARA RECOMENDADO PARA CADA ÁREA DE LA SUBESTACIÓN

ELÉCTRICA.

AREA LAMPARA A UTILIZARSE

Equipos (bahías) Vapor de sodio

Transformador Vapor de sodio

Puerta de acceso Vapor de sodio

Exterior de caseta de control Vapor de sodio

Caminos entre caseta de control y bahías Vapor de sodio

Sala de tableros Fluorescente

Sala de Baterías(*) Fluorescente

Oficinas Fluorescente

Sanitarios Fluorescente o Incandescente

Cocineta Fluorescente

Vestíbulo Fluorescente

Bodega Fluorescente

Caseta de Vigilancia (Recepción) Fluorescente

(*)En la sala de baterías, se instalarán unidades herméticas al vapor y a prueba de explosión, de acuerdo a la NOM-001-SEDE-2005

En caso de que el espaciamiento obtenido, según el número de unidades y su

distribución sea mayor que el máximo recomendado, se deben elegir lámparas de menor


47

potencia o unidades para lámparas menos potentes (cuao la misma unidad no sea

apropiada para lámparas menores) y ajustar los cálculos para que ese espaciamiento sea

muy próximo al máximo permisible, ya que ello sería a base de gran número de unidades,

lo cual representa un costo excesivo.

La distribución de las unidades se efectúa según las dimensiones del local o zona

por iluminar y el número de unidades calculado.

La distribución más uniforme de la iluminación se obtiene mediante la colocación

simétrica de las unidades de alumbrado necesarias para producir la luz deseada. Por lo

cual generalmente se ha empleado el método que se muestra en la figura XXIX. La

distancia exacta entre luminarias se determina dividiendo la longitud del local por el

número de luminarias de una fila, dando una tolerancia de un medio de dicha distancia

entre la pared y la primera unidad. De manera similar, la distancia entre filas es la anchura

del local dividida por el número de filas, dejándose un medio de esta distancia entre la

pared y la primera fila.

N.- Número de unidades por fila

L.- Largo del Área

A.- Ancho del Área

F.- Número de filas

FIGURA XXIX

La distribución de las unidades de alumbrado en las zonas de paso y equipo

instalado, se efectuará de acuerdo con la disposición del equipo de la misma, y de la

forma y disposición de las estructuras, ya que generalmente se aprovechan éstas para

montar las unidades. Esta localización de unidades se hará iluminando los pasillos de

tránsito normal, así como a los diferentes equipos, especialmente aquellos donde se

requieran efectuar algunas operaciones u observaciones.

Como adición a los puntos anteriores, la localización de las unidades de

alumbrado debe ser tal, que presenten fácil acceso y sobre todo no quedar a partes vivas

o equipo de alta tensión en movimiento que represente peligro, a fin de poderles dar el

adecuado mantenimiento con facilidad y proporcionar una máxima seguridad para el

personal que efectúe esas labores.

Comúnmente, los cálculos de iluminación son en cierto modo un poco inexactos,

debido a que es difícil definir con precisión todos los factores que intervienen en los

mismos, y el resultado práctico obtenido puede diferir un poco de las metas a las que se

deseaba llegar.


48

CCAAPPIITTUULLOO IIIIII.. MMÉÉTTOODDOOSS DDEE CCÁÁLLCCUULLOO PPAARRAA EELL DDIISSEEÑÑOO DDEELL

AALLUUMMBBRRAADDOO

Calcular en forma exacta el alumbrado de una zona o área por iluminar es difícil,

en virtud de que intervienen muchos factores, algunos de estos factores no tienen relación

con el método de cálculo usado, ya que están relacionados con el cambio en las

condiciones físicas, el tiempo de operación de las lámparas y la temperatura. Factores

adicionales son por ejemplo el polvo depositado en las luminarias, en las paredes, las

prácticas de mantenimiento empleadas, etc.

Se describen a continuación dos de los métodos más comunes para el cálculo de

alumbrado en interiores.

1. MÉTODO DEL FLUJO TOTAL (LUMEN) PARA EL CÁLCULO DEL

ALUMBRADO EN INTERIORES

Para la aplicación de este método se deben conocer o en su caso determinar los

siguientes elementos:

E = Nivel de iluminación medio que se pretende realizar (Lux)

Ф = Flujo luminoso total emitido por la lámpara para obtener el nivel de iluminación

deseado (en lumen).

S= Superficie total del local por iluminar en m2.

µ = Coeficiente de utilización, depende del sistema de iluminación, de las características

de la luminaria, del índice de local (k) del factor de reflexión del techo y de las paredes del

local (dado en tablas o catálogos de fabricantes).

U = Factor de mantenimiento. Se encuentra dentro de los límites comprendidos entre el

80 y el 50%. Varía según las condiciones ambientales de la instalación y la forma en

cómo se efectúa el mantenimiento.

K= Índice de local, toma en consideración el ancho y largo del local, así como la altura de

las luminarias sobre el plano de trabajo. Los valores se expresan en metros.

Para distribución con luz directa, semidirecta y mixta, el índice de local se calcula

con la expresión:


49

Donde:

a = Ancho del local en metros.

b = Largo del local en metros.

h = Altura de las luminarias sobre el plano de trabajo en metros.

El factor de utilización se obtiene de la tabla 2 (ver anexo A), la cual cuenta con los

factores de reflexión de techos y paredes.

Cuando se calcula el alumbrado para distribuciones con luz semidirecta o

indirecta, se debe tomar en cuenta la altura del local (h) con respecto al plano de trabajo.

El índice de local se calcula como:

FIGURA XXX

Por el método del flujo total, la fórmula base para el cálculo del flujo teórico para

iluminar un local, tomando en consideración los factores antes indicados es la siguiente:

Una vez encontrado el flujo teórico necesario para la iluminación ( ), podemos

mejorar los cálculos teniendo en cuenta el rendimiento de las luminarias (ƞL 1), descrito

en la tabla 1 (ver anexo A), con lo cual se obtiene el flujo luminoso real ( ), que han de

producir las lámparas que se elegirán para las luminarias.

Si se designa por el flujo luminoso que produce cada lámpara se puede obtener

el número de lámparas como el cociente entre el flujo real y el flujo por luminaria.


50

FIGURA XXXI: FACTORES DE DETERIORO POR SUCIEDAD EN LA LUMINARIA

2. MÉTODO DE LA CAVIDAD DE ZONA (CAVIDAD ZONAL)

El llamado método de la cavidad de zona (cavidad zonal) es uno de los más

recientes que se conocen (entre 1970 y 1980 ya que se desconoce la fecha exacta) para

el cálculo de alumbrado, fue desarrollado en los estados unidos de América y por lo

mismo, es conveniente entender las unidades del sistema ingles (pies-candela, foot-

candels)

Con este método se calculan niveles de iluminación medios suponiendo que cada

cuarto o área consiste de tres cavidades separadas: cavidad del techo, cavidad de cuarto

y cavidad de piso, en la figura siguiente se muestran estas cavidades:

FIGURA XXXII


51

FIGURA XXXIII

La cavidad de techo se considera desde el plano de las luminarias hasta el techo,

la cavidad de piso se considera del plano de trabajo hacia el piso, la cavidad de cuarto es

el espacio entre las luminarias y el plano de trabajo.

Los cuartos se clasifican a su forma por diez números de relaciones de cavidad. La

fórmula básica para obtener la relación de cavidad en cuartos de forma rectangular es:

Donde la altura es la altura de la cavidad en consideración, es decir techo, piso o

cuarto.

Para cuartos compuestos por más de un rectángulo por ejemplo en forma de L, la

relación de cavidad se obtiene de la siguiente expresión:

En el cálculo de la relación de cavidad de techo, el área de la pared se calcula

multiplicando la distancia entre el plano de las luminarias y la cavidad del techo.

22..11.. RREEFFLLEECCTTAANNCCIIAA EEFFEECCTTIIVVAA..

En iluminación es de interés el concepto de luz reflejada total expresada en

términos de la reflectancia.

La combinación de las reflectancias de techo y pared así como la de piso y pared

se deben convertir en reflectancias efectivas de techo y piso.


52

La reflectancia efectiva de las cavidades de techo y piso toman en consideración el

efecto de interacción de la luz entre las varias superficies de cuarto.

Estos valores se encuentran en las tablas del Anexo B.

22..22.. CCOOEEFFIICCIIEENNTTEE DDEE UUTTIILLIIZZAACCIIÓÓNN

El coeficiente de utilización se define matemáticamente como el cociente entre el

número de Lúmens existentes en el plano de trabajo y el número total de Lúmens

producidos por la lámpara.

ó

El plano de trabajo se considera aproximadamente a una altura de 76 cm. sobre el

nivel del suelo.

El coeficiente de utilización es un dato que proporcionan los fabricantes para el

tipo de luminaria que fabrican. Ver Anexo B.

2.2.1. Ajuste del coeficiente de utilización.

Cuando la reflectancia efectiva de la cavidad de piso es 18, 19, 21 o 22%, se puede hacer

uso directo de las tablas de los coeficientes de utilización, sin embargo, si la reflectancia

efectiva de piso es 17% o menor, o bien 23% o superior, es necesario hacer un ajuste.

Ver tabla 4 del Anexo B.

22..33.. FFAACCTTOORR DDEE MMAANNTTEENNIIMMIIEENNTTOO..

El factor de mantenimiento toma en consideración la reducción en la luz emitida

por las lámparas o luminarias debido al envejecimiento y acumulación de suciedad, el

factor de mantenimiento apropiado para cualquier condición dada y tipo de luminaria.

Las luminarias se pueden clasificar o dividir en categorías, para cada categoría

existe una curva en donde se encuentra en uno de los ejes el número de meses entre

limpieza y limpieza de las luminarias, cada curva corresponde a la condición de suciedad

considerada en la atmósfera.

22..44.. NNÚÚMMEERROO DDEE LLÁÁMMPPAARRAASS YY LLUUMMIINNAARRIIAASS RREEQQUUEERRIIDDOO..

De acuerdo con el método de cavidad de zona o cavidad zonal, para un sistema

de iluminación en interiores, el número de lámparas y luminarias a emplear se puede

determinar a partir de la siguiente expresión:


53

Donde:

C.U. = Coeficiente de utilización

F.M. = Factor de mantenimiento

22..55.. AARRRREEGGLLOO,, DDIISSPPOOSSIICCIIÓÓNN DDEE LLUUMMIINNAARRIIAASS YY DDIISSTTAANNCCIIAASS TTÍÍPPIICCAASS

AA LLAA PPAARREEDD

Como en el método de cálculo descrito anteriormente, para obtener una

iluminación uniformemente distribuida, es necesario tener una idea de la distribución más

apropiada para las luminarias que tome en consideración las dimensiones del local por

iluminar y los aspectos arquitectónicos del mismo, es necesario indicar la máxima

separación entre luminarias, aspecto que generalmente indican los fabricantes,

relacionando esta separación con la altura de montaje que se mide normalmente a partir

del plano de trabajo, por lo general, para cada tipo de luminaria, se establece la relación

separación-altura de montaje.

22..66.. EESSPPAACCIIAAMMIIEENNTTOO MMÁÁXXIIMMOO EENNTTRREE LLUUMMIINNAARRIIAASS

El espaciamiento máximo entre luminarias es longitudinal y paralelo a ellas, por lo

tanto cuando se tiene una fila no existe. Depende de la altura h de las luminarias sobre el

plano de trabajo y del ángulo de abertura de emisión del haz de flujo luminoso de la

luminaria.

Según este ángulo de abertura sea mayor o menor se puede establecer la

siguiente clasificación de luminarias:

Luminarias para un sistema de alumbrado directo. El espaciamiento máximo

entre luminarias debe ser: d ≤ 1.2 h.

Luminarias para un sistema de alumbrado semi-directo. El espaciamiento

máximo entre luminarias debe ser: d ≤ 1.5 h.

Luminarias para un sistema de alumbrado semi-indirecto. El espaciamiento

máximo entre luminarias debe ser: d ≤ 1.5 h.

Luminarias para un sistema de alumbrado indirecto. El espaciamiento máximo

entre luminarias debe ser: d ≤ 1.6 h.


54

FIGURA XXXIV: ALTURA AL PLANO DE TRABAJO PARA ALGUNOS TIPOS DE LUMINARIAS

3. CONCEPTOS DE ALUMBRADO EXTERIOR

Como iluminación exterior se puede entender la iluminación de calles y avenidas,

de glorietas, la iluminación de jardines, de edificios, de campos deportivos, etc. En todo lo

relacionado con la iluminación de áreas exteriores interviene con un alto grado de

importancia lo relativo al tipo de luminarias usadas y los criterios para su utilización, así

como el tipo de lámparas y sus características de fabricación para cada aplicación

específica. La descripción de las principales características de los distintos tipos de

lámparas se dan en los capítulos precedentes, por lo que aquí se hará referencia

principalmente a las luminarias.

Debido a que las luminarias son los aparatos destinados a distribuir el flujo que

emiten las lámparas con el propósito de dirigirlo sobre los objetos para iluminar, es

importante que estas luminarias cumplan con ciertos requisitos de luminotecnia, eléctricos

y mecánicos.

33..11.. PPRROOYYEECCTTOORREESS

Un 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.


55

FIGURA XXXV: TIPOS DE PROYECTORES

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.

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.

FIGURA XXXVI: REPRESENTACIÓN DE LA PROYECCIÓN DEL HAZ

33..22.. CCUUBBIIEERRTTAASS PPAARRAA LLUUMMIINNAARRIIAASS

Desde el punto de vista de la iluminación, se ha puesto mucha atención por parte

de los fabricantes en la realización de los elementos (difusores) encargados de modificar

la distribución del flujo luminoso que emite la lámpara. Esta atención se da al grupo

completo que comprende también los reflectores y los refractores.

Estructuralmente las luminarias deben estar construidas de tal forma que estén

protegidas contra la acción nociva de los agentes atmosféricos (polvo, agua, etc.), no solo

las luminarias, también las lámparas y todos los auxiliares eléctricos (portalámparas,

alimentadores, conectores, etc.) para tal fin los fabricantes disponen distintos tipos de

protecciones.


56

Desde el punto de vista de iluminación, las luminarias consideran los siguientes

elementos:

REFLECTORES.- Tienen la función de distribuir la luz emitida por la fuente luminosa. Se

fabrican de aluminio brillantado y anodizado, con vidrio metalizado, o bien con lamina

esmaltada.

REFRACTORES.- Se construyen en forma de copa, de globo o de media pera, se

construyen de vidrio o de materiales plásticos con acabado prismatizado de manera que

dirijan los rayos de luz en dirección preestablecidas.

DIFUSORES.- Tienen la función principal de disminuir la luminancia de las lámparas,

están construidos de algunos tipos de vidrio o de material plástico opalino que atenúa el

deslumbramiento, pero que reducen el rendimiento de la luminaria.

4. CRITERIOS PARA EL CÁLCULO DE ILUMINACIÓN EXTERNA.

Los métodos de cálculo de iluminación externa son esencialmente los mismos

usados para el cálculo de iluminación en interiores a excepción del llamado método de la

cavidad zonal que no es aplicable al alumbrado exterior.

Algunos conceptos generales que se emplean en los distintos métodos de cálculo

de alumbrado exterior son los siguientes:

Distancia entre luminarias.- La distancia entre luminarias o centros luminosos debe ser tal

que corresponda a la proyección vertical del centro óptico de cada luminaria sobre el área,

uniendo de alguna forma al centro luminoso de la luminaria contigua, la distancia entre

luminarias incide sobre el costo de la instalación, ya que a menor distancia, mayor número

de luminarias y en consecuencia se requiere de mayor mantenimiento. Esta distancia

entre luminarias depende de la altura de montaje de los centros luminosos (H), de la

uniformidad deseada en la iluminación y del grado de deslumbramiento tolerado.

FIGURA XXXVII: DISTANCIA ENTRE LUMINARIAS

Coeficiente de utilización.- El coeficiente de utilización se define como la relación entre el

flujo luminoso que incide sobre el área (ФU = flujo útil) y el flujo que emite la lámpara (ФL)

es decir:


57

Ф

Ф

Este coeficiente de utilización depende de los siguientes factores:

El tipo de luminaria.

La disposición de las luminarias (centros luminosos).

El área a iluminar.

44..11.. CCAALLCCUULLOO DDEELL CCOOEEFFIICCIIEENNTTEE DDEE UUTTIILLIIZZAACCIIÓÓNN ((CC..BB..UU..)) CCOONN CCUURRVVAASS

IISSOOCCAANNDDEELLAASS

Las curvas isocandelas son proporcionadas por los fabricantes de reflectores con

diferentes especificaciones.

En general, puede decirse que C.B.U. medio de todos los proyectores de una

instalación debe estar comprendido entre 0.6 y 0.9. Si el número de lúmenes del haz

utilizado fuese inferior al 60%, es señal de que se puede encontrar un plan de alumbrado

más económico con emplazamientos diferentes o utilizando proyectores de haz más

estrecho. Por otro lado, si el C.B.U. es superior a 90%, es probable que el haz

seleccionado sea demasiado estrecho y la iluminación resultante es muy concentrada.

La determinación precisa del valor C.B.U. sólo es posible después de haber

seleccionado los puntos a los que ha de dirigirse la luz.

Para realizas los cálculos en la zona iluminada, se superpone una cuadrícula

fotométrica del proyector seleccionado, y se sigue el procedimiento que a continuación se

describe.

FIGURA XXXVIII: REPRESENTACIÓN DE LOS PUNTOS PARA OBTENER EL COEFICIENTE DE UTILIZACIÓN


58

Para la obtención de los ángulos mostrados en la figura anterior se siguen los siguientes

pasos:

PRIMER PASO.

El ángulo para el punto F, es decir el formado por G E F, será:

m

Fh

l1tan

Donde:

l= longitud de la superficie

hm= Altura de montaje

SEGUNDO PASO

Los ángulos para los puntos Q, P y R se consideran como sigue:

PUNTO Q 4

FQ

(ángulo G E Q)

PUNTO P 2

FP

(ángulo G E P)

PUNTO R 4

3 FR

(ángulo G E R)

TERCER PASO

Se consideran a las líneas T-U (ordenadas) y F-G (abscisas), como los ejes

neutros de la cuadricula fotométrica del proyector seleccionado.

CUARTO PASO

Las ordenadas (en grados) de la cuadrícula fotométrica para los diferentes puntos

del área a iluminar serán:

ordenada = del punto en cuestión - P

Sí la ordenada (en grados) es negativa, esto indica que la dirección en que se

trazará en la cuadrícula fotométrica, será del eje neutro horizontal hacia abajo. Si la

ordenada es positiva se trazará en forma inversa.

QUINTO PASO.

Las abscisas (en grados) de la cuadrícula fotométrica para los diferentes puntos

del área a iluminar serán:


59

Abscisa = tan-1 mh

cuestióndelpuntoen ])([coscuestión)]en punto [l(del

Donde:

l= largo de la superficie

hm= Altura de montaje

Si la abscisa (en grados) es negativa, esto indica que la dirección en que se

trazará en la cuadrícula fotométrica, será del eje neutro vertical hacia el lado izquierdo. Si

la abscisa es positiva se trazará en forma inversa.

Finalmente, con el dato calculado anteriormente, se puede determinar la relación

entre los lúmenes comprendidos en el área a iluminar y los lúmenes totales del haz (estos

últimos, es un dato proporcionado por el fabricante), obtenido así el C.B.U. del proyector

seleccionado.

Cualquiera de los métodos empleados para el cálculo de la iluminación exterior

tratan de definir las características geométricas y de iluminación de la instalación como

son:

o La altura de la luminaria y centro luminoso.

o La distancia entre luminarias ó centros luminosos

o El nivel de iluminación medio sobre el área

o El coeficiente de utilización con relación a la luminaria seleccionada.

o El flujo luminoso que cada luminaria debe emitir que es un dato de fabricante.

o El grado de uniformidad en la iluminación.

44..22.. IILLUUMMIINNAACCIIÓÓNN EEXXTTEERRNNAA DDEE EEDDIIFFIICCIIOOSS YY OOTTRRAASS ÁÁRREEAASS..

La iluminación externa de edificios, anuncios, etc. requiere no sólo tomar en

consideración los aspectos técnicos de la iluminación. Por lo que respecta al estudio de la

instalación, se deben tomar en consideración los siguientes elementos:

Dirección de la visual.- Se debe tomar una decisión en cuanto a qué dirección y cual

distancia con el propósito de establecer la posición de los proyectores. Los aspectos

arquitectónicos se deben cubrir con una dosificación adecuada de sombras y contrastes.

Colocación de los proyectores.- Dependiendo del efecto que se desee obtener con

relación a la estructura de un edificio o construcciones circundantes, se deben localizar

los proyectores de manera que no produzca el efecto de deslumbramiento que afecte el

tráfico de vehículos y de peatones.

Forma del área a iluminar.- Cualquier área con cualquier tipo de forma se puede reducir a

un grupo de figuras o formas relativamente simples sobre las cuales se establecen los


60

criterios básicos de iluminación mencionados anteriormente, se debe tomar en

consideración la forma de la fachada, las salientes, así como las áreas de interés para la

incidencia de la luz. Se deben tener en consideración también, los coeficientes de

reflexión del material y color de las fachadas

Selección del tipo de lámparas a utilizar.- Como en el caso de la iluminación interior o

exterior, existen distintas posibilidades de sistemas de iluminación en función de las

lámparas y luminarias usadas, un resumen comparativo de las características más

importantes a considerar se da en la tabla siguiente:

TABLA 9.- RECOMENDACIONES PARA LA SELECCIÓN DEL TIPO DE LAMPARA A UTILIZAR

EN ALUMBRADO EXTERIOR

TIPO

LAMPARA VENTAJAS DESVENTAJAS

Vapor de

Mercurio

Larga vida. (24,000 Hrs.), elevado

rendimiento luminoso (Lumens por

Watts).

Bajo costo de operación.

Temperatura de color: 3000 – 6000K.

Alto costo inicial.

Con bulbo claro los colores se modifican

radicalmente, por ser una fuente de gran tamaño,

tiene un limitado control del haz luminoso.

(Especialmente con lámparas con revestimiento de

fósforo).

No enciende inmediatamente después de una

interrupción de energía.

Aditivos

Metálicos

Vida útil moderada (20,000 Hrs.). Muy

elevado rendimiento luminoso (Lumens

por Watt) Permite ver los colores de

forma natural.

Bajo costo de operación.


Índice de rendimiento de color: 65 Ra

Emite una luz blanca fría que ayuda a

reproducir adecuadamente los colores.

Alto costo inicial.

No enciende inmediatamente después de una

interrupción de energía.

Consume una mayor cantidad de potencia (175-

1000 W).

Vida útil más corta

Vapor de

Sodio de Alta

Presión

Larga vida útil (24,000 Hrs.)

La de mayor rendimiento luminoso.

Bajo costo de operación. Su luz de

color amarillo pálido, permite lograr

efectos especiales en fachadas.


Índice de rendimiento de color: 25 Ra

Alto costo inicial, regular control del haz luminoso,

su luz monocromática ámbar modifica los colores y

por lo tanto su reproducción de colores es muy

pobre.

Selección de la Luminaria o Reflector.- Desde el punto de vista de aplicación, se han

considerado tradicionalmente dos tipos de reflectores, el llamado de uso rudo y aquel


61

denominado de servicio general, el primero se fabrica en fundición de aluminio y es muy

resistente al mal trato y a las condiciones ambientales.

El llamado tipo de servicio general se fabrica con menos resistencia normalmente

a base de lámina de aluminio, pero con resistencia suficiente para soportar las

condiciones atmosféricas del medio exterior. Existen dentro de estos dos tipos algunas

luminarias que combinan las características de las dos, desde luego que estas variantes

de diseño dependen del fabricante.

5. MÉTODO DE FLUJO LUMINOSO PARA ALUMBRADO EXTERIOR

La iluminación de fachadas y áreas externas dependen de varios factores algunos de los

cuales ya han sido tratados en el cálculo de alumbrado para interiores, entre los

importantes se pueden mencionar los siguientes:

El coeficiente de reflexión de la fachada

La posición del área por iluminar con relación al ambiente circundante

Las dimensiones del área

Las características de la lámpara y luminaria como es el coeficiente de utilización

Donde:

N = Número de proyectores necesarios.

Em = Iluminancia media recomendada para cada aplicación.

S = Superficie a iluminar en m2.

Φ = Flujo luminoso de un proyector.

CBU = Coeficiente de utilización del haz (Coefficient of Beam Utilization) que se define

como la relación entre los lúmenes que llegan a la superficie iluminada y los lúmenes

del haz. Su valor que oscila entre 0.6 y 0.9.

fm = Factor de mantenimiento cuyo valor está entre 0.65 para equipo abierto y 0.85

para equipo cerrado. Sirve para cuantificar la disminución del flujo luminoso por el

envejecimiento de las lámparas y por la suciedad acumulada en estas y el proyector.

http://edison.upc.edu/curs/llum/exterior/deportes.html


62

6. MÉTODO DE PUNTO POR PUNTO

El método de punto por punto es utilizado para determinar la iluminación en

instalaciones de alumbrado general localizado o individual donde la luz no se

distribuye uniformemente. Su uso es más utilizado en el cálculo de la iluminación

producida con proyectores.

En el caso de una fuente puntual, la iluminación es inversamente

proporcional al cuadrado de la distancia y directamente proporcional a la

intensidad de iluminación, al coseno del ángulo ϴ formado entre el rayo de luz y la

normal a la superficie.

Como:

En donde:

E= iluminación en lux

I= distancia luminosa en bujías (lumen/estereorradián)

http://edison.upc.edu/curs/llum/interior/iluint1.html#al_gen_loc

http://edison.upc.edu/curs/llum/interior/iluint1.html#al_loc


63

r= distancia entre la lámpara y el punto P en m.

y= altura de la luminaria sobre el plano de trabajo en m.

x= distancia horizontal, de la vertical a la lámpara y al punto P en m.

ө= ángulo formado entre el rayo luminoso y la normal a la superficie.

7. OBTENCIÓN DE LOS kWh

El consumo de la energía eléctrica requiere de unidades que sirven como

referencia para saber la cantidad que consume cada usuario, de acuerdo a un tiempo

determinado y la tarifa en la que se encuentre.

En la siguiente imagen se muestra un ejemplo de la manera en como se registran

los kWh consumidos en una instalación doméstica y el promedio estimado de

consumo diario de acuerdo al periodo establecido.

lecturas que corresponden al periodo

de consumo Cte. Para obtener Consumo de energía

el consumo de energía en el periodo determinado

Días que abarcan el periodo de consumo Consumo promedio diario

Cabe señalar que este ejemplo no se aplica en todos los casos ya que existen

diferentes tipos de tarifas de consumo de acuerdo al tipo y cantidad de kW consumido,

algunas de ellas son:

Tarifas específicas

Servicios públicos 5 5-A 6 Cuotas mensuales autorizadas

Agrícolas 9 9M 9-CU 9-N Cuotas mensuales autorizadas

Temporal 7 Cuotas mensuales autorizadas

Acuícola EA

Tarifas generales


64

En baja tensión 2 3 Cuotas mensuales autorizadas

En media tensión O-M H-M H-MC Cuotas mensuales

autorizadas

Con cargos fijos OMF HMF HMCF Cuotas mensuales

autorizadas

En alta tensión HS HS-L HT HT-L Cuotas mensuales

autorizadas

Con cargos fijos HSF HS-LF HTF HT-LF Cuotas mensuales

autorizadas

Servicio de respaldo HM-R HM-RF HM-RM HS-R HS-RF HS-RM

HT-R HT-RF HT-RM Cuotas mensuales

autorizadas

Servicio interrmpible I-15 I-30 Cuotas mensuales autorizadas

Todas ellas se sujetan a reglamentos y disposiciones de la Secretaria de Energía,

la Comisión Reguladora de Energía y la Comisión Federal de Electricidad.


65

CCAAPPÍÍTTUULLOO IIVV:: DDEESSAARRRROOLLLLOO DDEELL PPRROOYYEECCTTOO DDEE AALLUUMMBBRRAADDOO

AA UUNNAA SSUUBBEESSTTAACCIIÓÓNN EELLÉÉCCTTRRIICCAA DDEE 223300kkVV//2233kkVV

Ya que analizamos los aspectos fundamentales del alumbrado, los elementos que lo componen, las características de las luminarias y los métodos de cálculo, procederemos a realizar la aplicación de estos conceptos para iluminar la subestación.

CÁLCULO DE ALUMBRADO INTERIOR EMPLEANDO EL MÉTODO DE FLUJO TOTAL (LUMEN)

Primeramente se llevará a cabo el alumbrado a la caseta de control, en la siguiente tabla se enlistan las dimensiones y el nivel de iluminación que conforman las áreas de la caseta de control:

Lugar Largo

(m) Ancho

(m) Altura

(m) Área (m2)

Nivel de iluminación (lux)*

Oficina 6 5.8 3.5 34.8 300

Bodega 8.8 6 3.5 52.8 100

Cocina 3 3 3.5 9 100

Sala de Baterías 13 6 4.0 78 150

W.C. 3 3 3.5 9 60

Caseta de vigilancia 3 3 3.5 9 200

Área de monitoreo 13 8.7 3.5 113.1 300

Pasillo 6 3.5 3.5 21 100

*Niveles de iluminación recomendados por Iluminating Engineering Society

El siguiente paso a realizar será calcular el número y distribución de luminarias para las áreas mencionadas anteriormente:

-OFICINA

Índice de local





66

De la tabla 2 del anexo A se toma el inmediato inferior

Se seleccionaron los siguientes valores de acuerdo a la tabla 2.

Lugar Color Reflexión

Techo Blanco 80%

Pared Blanca 50%

Teniendo el valor del índice del local (k) de 0.80 y los porcentajes de reflexión, por lo que de la tabla 2 se toma un factor de utilización:

µ = 0.40

Se selecciona un factor de mantenimiento (U) de 0.8, ya que se considera un ambiente limpio.

Flujo teórico


Ф = Flujo luminoso total emitido por la lámpara


µ = Coeficiente de utilización

U = Factor de mantenimiento

Flujo luminoso real

De acuerdo a la tabla 1 del anexo A tenemos que el rendimiento de las luminarias (ηL) es 0.70


67


luminoso real

Número de luminarias

Se seleccionara una luminaria con dos tubos fluorescentes de 3,100 lumens por lámpara (anexo C).

= Flujo luminoso que produce cada lámpara

luminoso real

Por razones de simetría y espacio, se utilizaran 8 luminarias, distribuidas en 2 filas con 4 luminarias.

El espaciamiento máximo entre luminarias para el sistema de alumbrado directo debe ser de: d ≤ 1.2 h, y como tenemos una altura de montaje sobre el plano de trabajo de 2.7 metros, entonces:

Espaciamiento máximo entre luminarias = d =1.2 x altura de montaje (h)

Espaciamiento máximo entre luminarias = 1.2 x 2.7 m = 3.24 m.

Este valor está considerado para las distancias entre las filas, ya que las luminarias se encuentran distribuidas a lo largo del local.

En este caso se cumple que

2.9 m ≤ 3.24 m

Para obtener una distribución uniforme de las unidades consideradas se utilizaran las

siguientes formulas:


68

Siendo:

A = Ancho del Local

L = Largo del Local

N = Número de luminarias por fila

F = Número de Filas

Representaciones físicas

5.8 m

6 m

1.5

m

1.45 m

1.5

m1

.5 m

0.7

5 m

2.9 m 1.45 m

6 m

3.5

m

1.5 m0.75 m

0.8

m2

.7 m

Resultados obtenidos

Área Nivel de iluminación

(lux) Flujo luminoso real

(lumen) # de luminarias # de lámparas

Oficina 300 46,607.10 8 16

Características de la luminaria

Área Tipo de lámpara

Potencia (W)

Flujo luminoso máximo (lumen)

Factor de mantenimiento

Long. (m)

Máxima Tipo Marca

Oficina T-8 G13 32 3,100 0.8 1.22 Empotrar PHILLIPS


69

Para realizar el estudio técnico-económico se realizará el mismo cálculo para

obtener el número de luminarias, utilizando tubos fluorescentes T-5

-OFICINA

Índice de local







Techo Blanco 80%

Pared Blanca 50%


µ = 0.40


Flujo teórico




70




Flujo luminoso real



luminoso real


Se seleccionara una luminaria con dos tubos fluorescentes de 3,650 lumens por lámpara (ver anexo C).


luminoso real

Se utilizaran 7 luminarias.


71





Oficina 300 46,607.10 7 14



Potencia (W)



Long. (m)

Máxima Tipo Marca

Oficina T-5 Mini-

Bipin 35 3,650 0.8 1.46 Empotrar PHILLIPS

-BODEGA

Índice de local





Se seleccionaron los siguientes valores de acuerdo a la tabla 2


Techo Gris 50%

Pared Gris 30%


µ = 0.28

Se selecciona un factor de mantenimiento (U) de 0.7, ya que se considera un ambiente poco aseado.


72

Flujo teórico






Flujo luminoso real



luminoso real


Se seleccionara una luminaria con dos tubos fluorescente de 3,100 lumens cada uno (ver anexo C)


luminoso real


73




Espaciamiento máximo entre luminarias = 1.2 x 2.5 m = 3 m.



3 m ≤ 3 m



Siendo:

A = Ancho del Local

L = Largo del Local




74


6 m

8.8 m

2.93 m1.46 m 2.93 m 1.46 m

1. 5

m3

m1

.5 m

6 m

3.5

m

3 m

1.5 m

1 m

2.5

m





Bodega 100 38,483.96 6 12



Potencia (W)



Long. (m)

Máxima

Tipo de instalación

Marca

Bodega T-8 G13 32 3,100 0.8 1.22 Empotrar PHILLIPS

-COCINA

Índice de local




De la tabla 2 del anexo A se toma el inmediato superior



75


Techo Blanco 80%

Pared Crema 50%


µ = 0.27


Flujo teórico






Flujo luminoso real



luminoso real


76


Se seleccionara una luminaria con dos tubos fluorescente de 5,780 lumens cada uno (anexo C)


luminoso real

Se utilizará 1 luminaria.

Para obtener una distribución uniforme de la unidad considerada se utilizaran las


Siendo:

A = Ancho del Local

L = Largo del Local




3 m

3 m

1.5 m

1.5

m

3.5

m

3 m

1.32 m

1 m

2.5

m


77





Cocina 100 5,952.38 1 2



Potencia (W)



Long. (m)

Máxima


Marca

Cocina T-8 Fa8 59 5,780 0.8 2.44 Empotrar PHILLIPS

-SALA DE BATERIAS

Índice de local




De la tabla 2 anexo A se toma el inmediato inferior



Techo Gris 50%

Pared Gris 30%


µ = 0.28



78

Flujo teórico






Flujo luminoso real

De acuerdo a la tabla 1 anexo A tenemos que el rendimiento de las luminarias (ηL) es 0.70


luminoso real




luminoso real


79







3 m ≤ 3.36 m



Siendo:

A = Ancho del Local

L = Largo del Local




80


13 m

6 m

1.85 m0.92 m

1.85 m 1.85 m 1.85 m 1.85 m 1.85 m

1.5

m3

m1

.5 m

6 m

4 m

1.5 m

3 m

1.2

0 m

2.8

m





Sala de baterias 150 85,276.96 14 28



Potencia (W)



Long. (m)

Máxima


Marca

Sala de baterias

T-8 G13 32 3,100 0.8 1.22 Sobreponer PHILLIPS


81

-W.C.

Índice de local




De la tabla 2 anexo A se toma el inmediato superior



Techo Blanco 80%

Pared Blanca 50%


µ = 0.27


Flujo teórico






82


Flujo luminoso real



luminoso real




luminoso real





83

Siendo:

A = Ancho del Local

L = Largo del Local




3 m

3 m

1.5 m

1.5

m

3.5

m

3 m

4 m

1.19 m

1.3

0 m

2.2

m





W.C. 60 3,571.42 1 2



Potencia (W)



Long. (m)

Máxima


Marca

W.C. T-8 G13 17 1,400 0.8 0.61 Empotrar PHILLIPS

-CASETA DE VIGILANCIA

Índice de local





84




Techo Blanco 80%

Pared Gris 30%


µ = 0.22


Flujo teórico






Flujo luminoso real



85


luminoso real


Se seleccionara una luminaria con un tubo fluorescente de 8,200 lumens cada uno (anexo C)


luminoso real




Siendo:

A = Ancho del Local

L = Largo del Local




86


3 m

3 m

1.5 m

1.5

m

3.5

m

3 m

1.32 m

1.1

0 m

2.4

m





Caseta de vigilancia 200 16,697.58 1 2


Potencia (W)



Long. (m)

Máxima


Marca

Caseta de vigilancia

T-8 R17d 86 8,200 0.7 2.44 Empotrar PHILLIPS

-Área de monitoreo

Índice de local






87



Techo Blanco 80%

Pared Blanca 50%


µ = 0.58


Flujo teórico






Flujo luminoso real



luminoso real


88


Se seleccionara una luminaria con un tubo fluorescente de 3,100 lumens cada uno (anexo C)


luminoso real







2.17 m ≤ 2.76 m




89

Siendo:

A = Ancho del Local

L = Largo del Local




13 m

8.7

m

3.25 m1.62 m

2.1

7 m

3.25 m 3.25 m 1.62 m

2.1

7 m

2.1

7 m

1.0

8 m

8.7 m

3.5

m

1.2

0 m

2.3

m

2.17 m1.08 m


90





Área de monitoreo 300 69,642.85 12 24



Potencia (W)



Long. (m)

Máxima


Marca

Área de monitoreo

T-8 G13 32 3,100 0.8 1.22 Empotrar

PHILLIPS

-PASILLO

Índice de local




De la tabla 2 anexo A se toma el inmediato inferior



Techo Blanco 80%

Pared Blanca 50%


µ = 0.27



91

Flujo teórico






Flujo luminoso real



luminoso real


Se seleccionara una luminaria con dos tubos fluorescentes de 3,100 lumens por lámpara (anexo C).


luminoso real


92

Por razones de simetría y espacio se utilizaran 3 luminarias en una fila.



Siendo:

A = Ancho del Local

L = Largo del Local




6 m

3.5 m

1 m

2 m

2 m

1 m

1.75 m

3.5

m

6 m

1 m

2 m


93





Pasillo 100 13,888.90 3 6



Potencia (W)



Long. (m)

Máxima


Marca

Pasillo T-8 G13 32 3,100 0.8 1.22 Empotrar

-Sala de Tableros

El cálculo del alumbrado para la sala de tableros, se hará dividiendo esta sala en varias subáreas, con la finalidad de obtener un cálculo lo más exacto posible; considerando las áreas de tránsito de personal y que los tableros de control impiden la contribución de iluminación de las filas de las luminarias adyacentes ya que los tableros se consideran como paredes, se dividió el área de la sala de tableros en 4 subáreas.

Sala de Tableros Largo (m)

Ancho (m)

Altura (m)

Área (m2)

Nivel de iluminación (lux)* Subáreas

1 21.1 1.42 3.5 29.96 300

2 21.1 1.42 3.5 29.96 300

3 21.1 1.42 3.5 29.96 300

4 21.1 1.42 3.5 29.96 60

FIGURA XXIX.- SUBÁREAS DE LA SALA DE TABLEROS.

Subárea 1

Índice de local



94




Se seleccionaron los siguientes valores de acuerdo a la tabla 2, estos se aplicarán para todas las subáreas.


Techo Blanco 80%

Pared Blanca 50%


µ = 0.27


Flujo teórico







95

Flujo luminoso real



luminoso real


Se seleccionara una luminaria con dos tubo fluorescentes de 3,100 lumens cada uno (anexo C)


luminoso real

Se utilizarán 10 luminarias.



Siendo:

A = Ancho del Local

L = Largo del Local



96


21.1 m

1.4

2 m

2.11 m1.05 m

2.11 m 2.11 m 2.11 m 2.11 m 2.11 m 2.11 m 2.11 m 2.11 m

0.7

1 m


Nota: El número de luminarias y su distribución en las subáreas 2 y 3 serán iguales a la subárea 1

Subárea 4

Índice de local




Sala de tableros

Subárea

Nivel de iluminación (lux)

Flujo luminoso real (lumen)

# de luminarias # de lámparas

1 2 3

300 59,444.44 10 20


Tipo de lámpara

Potencia (W)



Long. (m)

Máxima Marca

T-8 G13 32 3,100 0.8 1.22 PHILLIPS


97


Se seleccionaron los siguientes valores de acuerdo a la tabla 2, estos se aplicarán para todas las subáreas.


Techo Blanco 80%

Pared Blanca 50%


µ = 0.27


Flujo teórico






Flujo luminoso real



98


luminoso real


Se seleccionara una luminaria con dos tubo fluorescentes de 2,850 lumens cada uno (anexo C)


luminoso real

Se utilizarán 4 luminarias.



Siendo:

A = Ancho del Local

L = Largo del Local



99


21.1 m

1.4

2 m

2.62 m

0.7

1 m 5.27 m 5.27 m 5.27 m 2.62 m


CÁLCULO DE ALUMBRADO INTERIOR EMPLEANDO EL MÉTODO DE CAVIDAD ZONAL PARA LA OFICINA.

El primer paso a realizar es dar las características y dimensiones del área de trabajo ya que son necesarias para saber el número de luminarias que se usarán

-OFICINA

Lugar Largo

(m) Ancho

(m) Altura

(m)

Área (m2)

Nivel de iluminación

(lux)*

Trabajo a desarrollar

Oficina 6 5.8 3.5 34.8 300 Mecanografía y

papeleo

Sala de tableros

Subárea

Nivel de iluminación (lux)

Flujo luminoso real (lumen)

# de luminarias # de lámparas

4 60 9,790 4 4


Tipo de lámpara

Potencia (W)



Long. (m)

Máxima Marca

T-8 G13 32 3,100 0.8 1.22 PHILLIPS


100


Techo Blanco 80%

Pared Blanca 50%

Piso Gris 30%

El siguiente paso será proponer la luminaria y sus características:

Número1 Catálogo Categoría1 Tipo de lámpara1

Lúmenes lámpara1

Vida en hrs1

Lúmenes luminario

9 Empotrar

2/32 IV T-8 3,100 18,000 6,200

1= Ver Anexo C

Factor de Depreciación de la lámpara (L.L.D.)

Factor de depreciación del luminario (L.D.D.)

Factor de Mantenimiento (L.L.D.xL.D.D.)

0.95 0.9 0.85

El siguiente paso es determinar el coeficiente de utilización, para ello se tienen los siguientes valores, los cuales indican la distancia del piso al área de trabajo (hFC) y del área de trabajo al techo (hRC), la distancia de la luminaria al techo no se toma en cuenta ya que se usará plafón falso.

hCC=0

hRC=2.8

hFC=0.70

Con estos valores se determina la cavidad de zona:

Factor de cavidad de techo CCR:

Factor de cavidad de cuarto RCR:

Factor de cavidad de piso FCR:


101

El siguiente paso es obtener las reflectancias efectivas de techo y piso:

Reflectancia efectiva del techo Pcc: 0.76

Reflectancia efectiva de piso Pfc: 0.29

Con los valores de RCR y las reflectancias de techo y pared, de la tabla 2 (ver Anexo B) se obtiene el coeficiente de utilización:

C.U: 0.39

Como el valor está arriba del 20%, se realiza una corrección de acuerdo a la tabla 4 (ver Anexo B), tomando en cuenta el valor del factor de cavidad de cuarto (RCR) y las reflectancias de techo (Pcc) y pared (Pw):

C.U.: 0.39 x 1.04

C.U.: 0.40

Finalmente se obtendrá el número de luminarias necesarias en el área a iluminar:

Por lo que se utilizarán 5 luminarias.

NOTA: Al haber realizado el cálculo del alumbrado en la oficina utilizando el método de flujo total (lumen) y el método de cavidad zonal, se tienen diferentes resultados, por lo tanto en este proyecto se utilizara únicamente el método de flujo total (lumen) y se aplicaran en cada caso los criterios para la distribución correcta de la iluminación, ya que para áreas pequeñas el método de flujo total (lumen) presenta mejores resultados.


102

RReepprreesseennttaacciióónn ffííssiiccaa ddeell aalluummbbrraaddoo iinntteerriioorr


103

CÁLCULO DE ALUMBRADO EXTERIOR EMPLEANDO EL MÉTODO DE FLUJO LUMINOSO

Debido a que los niveles de iluminación recomendados por la Sociedad de Ingenieros en Iluminación varían significativamente en áreas contiguas, se propone homogenizar el nivel de iluminación a 60 luxes para reducir el número de proyectores, así mismo se analizarán para esta área el uso de lámparas de aditivos metálicos y de vapor de sodio para saber cual es la adecuada en esta subestación.

Primeramente se realizarán los cálculos del alumbrado exterior utilizando lámparas de vapor de sodio de 400W:

EQUIPO PRIMARIO

La zona de bahías está dividida en 4 áreas iguales, por lo que los resultados que se obtengan se aplicaran para dichas zonas.

Largo (m)

Ancho (m)

Superficie (m2)

Altura de montaje

(hm)


(lux)

30 18 540 12 60

Obtención del coeficiente de utilización.

El primer paso será obtener los ángulos de incidencia del haz del proyector al punto F, C

y B (ver fig. XXXVIII):

PUNTO F PUNTO C PUNTO B

19.6812

30tan 1

m

mF

04.174

19.68Q

09.342

19.68P

14.514

)19.68(3R

0G

03.6912

31.32tan 1

mC

25.174

03.69UD

51.342

03.69U

77.514

)03.69(3Uu

0D

03.6912

31.32tan 1

mB

25.174

03.69TD

51.342

03.69T

77.514

)03.69(3Tu

0A

El segundo paso será obtener las ordenas en grados de la cuadricula:


104

El tercer paso será obtener las abscisas en grados de la cuadricula:

PUNTO F

F = tan-1 0

12

])19.68([0][cos

Q = tan-1 0

12

])04.17([0][cos

P = tan-1 0

12

])09.34([0][cos

R = tan-1 0

12

])14.51([0][cos

G = tan-1 0

12

])0([0][cos

PUNTO C

C = tan-1 02.15

12

])03.69([-9][cos

UD = tan-1 61.35

12

])25.17([-9][cos

U = tan-1 71.31

12

])51.34([-9][cos

Uu = tan-1 90.24

12

])77.51([-9][cos

D = tan-1 86.36

12

])0([-9][cos

PUNTO B

B = tan-1 02.15

12

])03.69([9][cos

TD = tan-1 61.35

12

])25.17([9][cos


105

T = tan-1 71.31

12

])51.34([9][cos

Tu = tan-1 90.24

12

])77.51([9][cos

A = tan-1 86.36

12

])0([9][cos

Punto Ordenadas en grados de la cuadricula

Abscisas en grados de la cuadricula

ΦF 34.10 0

ΦQ -17.05 0

ΦP 0 0

ΦR 17.05 0

ΦG -34.10 0

ΦC 34.52 -15.02

ΦUD -17.26 -35.61

ΦU 0 -31.71

ΦUU 17.26 -24.90

ΦD -34.52 -36.86

ΦB 34.52 15.02

ΦTD -17.26 35.61

ΦT 0 31.71

ΦTU -17.26 24.90

ΦA 34.52 36.86

Ф

Ф

Obtención del número de proyectores.

Factor de mantenimiento* Flujo luminoso del proyector (lumens)

Coeficiente de utilización

0.85 25,289 0.68

* Se utilizará un factor de mantenimiento de 0.85 ya que se empleará un equipo cerrado


106

Por lo tanto se utilizarán 2 proyectores

30 m

9 m

18

m

ÁREA DE EQUIPO PRIMARIO

Proyector tipo

halcón mediano

Nombre Símbolo

G Q P R F

A TD T TU B

D UD U UU C

Representación del haz en el diagrama Isocandela

G

B

TD

T

TU

A

F


107


Área Nivel de

iluminación (lux)

Flujo luminoso (diagrama

isocandela)

Haz luminoso (lumens)

# de proyectores



Equipo primario

60 17,380 25,289 8 0.68 0.85

CARACTERÍSTICAS DE LOS PROYECTORES

Área Catalogo Potencia

(W)

Tensión de operación

(V)

Tipo de montaje

Tipo de lámpara

Equipo primario NPF400HP62WH 400 220 Vertical Sodio de alta

presión


108

Representación física de la distribución de proyectores en el equipo primario

Proyector tipo

halcón mediano

Nombre Símbolo

90 m

30 m 30 m

18

m

30 m

ÁR

EA

DE

TR

AN

SF

OR

MA

DO

RE

S


ÁREA DE EQUIPO PRIMARIO ÁREA DE EQUIPO PRIMARIO



109

ZONA DE TRANSFORMADORES I

La zona de transformadores está dividida en 2 áreas iguales, por lo que los resultados que se obtengan se aplicaran para dichas zonas.

Largo (m)

Ancho (m)

Superficie (m2)

Altura de montaje

(hm)


(lux)

6 18 108 12 60





56.2612

6tan 1

m

mF

64.64

56.26Q

28.132

56.26P

92.194

)56.26(3R

0G

01.4212

81.10tan 1

mC

50.104

01.42UD

212

01.42U

51.314

)01.42(3Uu

0D

01.4212

81.10tan 1

mB

50.104

01.42TD

212

01.42T

51.314

)01.42(3Tu

0A



110


PUNTO F

F = tan-1 0

12

])56.26([0][cos

Q = tan-1 0

12

])64.6([0][cos

P = tan-1 0

12

])28.13([0][cos

R = tan-1 0

12

])92.19([0][cos

G = tan-1 0

12

])0([0][cos

PUNTO C

C = tan-1 12.29

12

])01.42([-9][cos

UD = tan-1 40.36

12

])5.10([-9][cos

U = tan-1 99.34

12

])21([-9][cos

Uu = tan-1 59.32

12

])51.31([-9][cos

D = tan-1 86.36

12

])0([-9][cos

PUNTO B

B = tan-1 12.29

12

])01.42([9][cos

TD = tan-1 40.36

12

])5.10([9][cos

T = tan-1 99.34

12

])21([9][cos

Tu = tan-1 59.32

12

])51.31([9][cos


111

A = tan-1 86.36

12

])0([9][cos



ΦF 13.28 0

ΦQ -6.64 0

ΦP 0 0

ΦR 6.64 0

ΦG -13.28 0

ΦC 21.01 -29.12

ΦUD -10.50 -36.40

ΦU 0 -34.99

ΦUU 10.50 -32.59

ΦD -21.01 -36.86

ΦB 21.01 29.12

ΦTD -10.50 36.40

ΦT 0 34.99

ΦTU 10.50 32.59

ΦA -21.01 36.86

Ф

Ф




0.85 17,648 0.61



112

Por lo tanto se utilizará 1 proyector

Proyector tipo

halcón mediano

Nombre Símbolo

9 m

18

m

6 m

G Q P FR

A TD T BTU

D UD U CUU



113


Área Nivel de

iluminación (lux)


isocandela)


# de proyectores

Coeficiente de

utilización


Zona de transformadores

I 60 10,892 17,648 2 0.61

0.85



(W)


(V) Tipo de montaje

Tipo de lámpara

Zona de transformadores I

Sport Flood 694

250 220 Vertical Aditivos

Metálicos

ZONA DE TRANSFORMADORES II


Largo (m)

Ancho (m)

Superficie (m2)

Altura de montaje

(hm)


(lux)

24 18 432 12 60





43.6312

24tan 1

m

mF

85.154

43.63Q

71.312

43.63P

57.474

)43.63(3R

0G

91.6412

63.25tan 1

mC

22.164

91.64UD

45.322

91.64U

68.484

)91.64(3Uu

0D

91.6412

63.25tan 1

mB

22.164

91.64TD


114

45.322

91.64T 68.48

4

)91.64(3Tu 0A



PUNTO F

F = tan-1 0

12

])43.66([0][cos

Q = tan-1 0

12

])85.15([0][cos

P = tan-1 0

12

])71.31([0][cos

R = tan-1 0

12

])57.47([0][cos

G = tan-1 0

12

])0([0][cos

PUNTO C

C = tan-1 64.17

12

])91.64([-9][cos

UD = tan-1 75.35

12

])22.16([-9][cos

U = tan-1 32.32

12

])45.32([-9][cos

Uu = tan-1 34.26

12

])68.48([-9][cos


115

D = tan-1 86.36

12

])0([-9][cos

PUNTO B

B = tan-1 64.17

12

])91.64([9][cos

TD = tan-1 75.35

12

])22.16([9][cos

T = tan-1 32.32

12

])45.32([9][cos

Tu = tan-1 34.26

12

])68.48([9][cos

A = tan-1 86.36

12

])0([9][cos



ΦF 31.71 0

ΦQ -15.86 0

ΦP 0 0

ΦR 15.86 0

ΦG -31.71 0

ΦC 32.46 -17.64

ΦUD -16.23 -35.75

ΦU 0 -32.32

ΦUU 16.23 -26.34

ΦD -32.46 -36.86

ΦB 32.46 17.64

ΦTD -16.23 35.75

ΦT 0 32.32

ΦTU 16.23 26.34

ΦA -32.46 36.86

Ф

Ф


116




0.85 25,289 0.74


Por lo tanto se utilizará 1 proyector, ya que el alumbrado perimetral también incide sobre el transformador.

Proyector tipo

halcón mediano

Nombre Símbolo

18

m

9 m

24 m

ÁREA DE TRANSFORMADORES

II

G Q P R F

A TD T TU B

D UD U UU C


G

B

TD

T

TU

A

F


117


Área Nivel de

iluminación (lux)


isocandela)


# de proyectores

Coeficiente de

utilización



II 60 18,900 25,289 2 0.74 0.85



(W)


(V)

Tipo de montaje

Tipo de lámpara

Zona de transformadores II

NPF400HP62WH 400 220 Horizontal Sodio de alta

presión


118

Representación física de la distribución de proyectores en el área de transformadores

PUERTA DE ACCESO

18

m

9 m

6 m 24 m

ÁR

EA

DE

TR

AN

SF

OR

MA

DO

RE

S

II

ÁR

EA

DE

TR

AN

SF

OR

MA

DO

RE

S

I

Proyector tipo

halcón mediano

Nombre Símbolo


119

Corte de la zona de transformadores I y II

5000mm

12

m

16

m

7 m

24 m

Transformador

de Potencia

12

m

14.8 m

5 m

Proyector tipo

sport flood

Proyector tipo

halcón

mediano

Nombre Símbolo


120

ÁREA PERIMETRAL

Largo (m)

Ancho (m)

Superficie (m2)

Altura de montaje

(hm)


(lux)

100 50 5,000 12 60





15.8312

100tan 1

m

mF

78.204

15.83Q

57.412

15.83P

36.624

)15.83(3R

0G

35.8312

103.07tan 1

mC

83.204

35.83UD

67.412

35.83U

51.624

)35.83(3Uu

0D

35.8312

103.07tan 1

mB

83.204

35.83TD

67.412

35.83T

51.624

)35.83(3Tu

0A



121


PUNTO F

F = tan-1 0

12

])15.83([0][cos

Q = tan-1 0

12

])78.20([0][cos

P = tan-1 0

12

])57.41([0][cos

R = tan-1 0

12

])36.62([0][cos

G = tan-1 0

12

])0([0][cos

PUNTO C

C = tan-1 56.13

12

])35.83([-25][cos

UD = tan-1 81.62

12

])83.20([-25][cos

U = tan-1 27.57

12

])67.41([-25][cos

Uu = tan-1 88.43

12

])51.62([-25][cos

D = tan-1 35.64

12

])0([-25][cos

PUNTO B

B = tan-1 56.13

12

])35.83([25][cos

TD = tan-1 81.62

12

])83.20([25][cos

T = tan-1 27.57

12

])67.41([25][cos

Tu = tan-1 88.43

12

])51.62([25][cos


122

A = tan-1 35.64

12

])0([25][cos



ΦF 41.58 0

ΦQ -20.79 0

ΦP 0 0

ΦR 20.79 0

ΦG -41.58 0

ΦC 41.68 -13.56

ΦUD -20.84 -62.81

ΦU 0 -57.27

ΦUU 20.84 -43.88

ΦD -41.68 -64.35

ΦB 41.68 13.56

ΦTD -20.84 62.81

ΦT 0 57.27

ΦTU 20.84 43.88

ΦA -41.68 64.35

Ф

Ф




0.85 25,289 0.96


Por lo tanto se utilizarán 14 proyectores.


123

Distancia de los proyectores en plano horizontal

Distancia de los proyectores en plano vertical


G

B

TD

T

TU

A

F


124


Área Nivel de

iluminación (lux)


isocandela)


# de proyectores

Coeficiente de

utilización


Barda perimetral

60 24,318 25,289 14 0.96 0.85



(W)


(V)

Tipo de montaje

Tipo de lámpara

Barda perimetral NPF400HP62WH 400 220 Horizontal Sodio de alta

presión


125

Representación física de la distribución de proyectores en el área perimetral

100 m

16.66 m

50

m

16

.66

m1

6.6

6 m

16

.66

m

CASETA DE

CONTROL

16.66 m16.66 m

CASETA DE VIGILANCIA

PUERTA DE ACCESO Proyector tipo

halcón mediano

Nombre Símbolo


126

RReepprreesseennttaacciióónn ffííssiiccaa ddeell aalluummbbrraaddoo eexxtteerriioorr


127

Finalmente se realizara el mismo calculo pero ahora se realizará con una lámpara de aditivos metálicos de 400W:

EQUIPO PRIMARIO

La zona de bahías está dividida en 4 áreas iguales, por lo que los resultados que se obtengan se aplicaran para dichas zonas.

Largo (m)

Ancho (m)

Superficie (m2)

Altura de montaje

(hm)


(lux)

30 18 540 12 60





19.6812

30tan 1

m

mF

04.174

19.68Q

09.342

19.68P

14.514

)19.68(3R

0G

03.6912

31.32tan 1

mC

25.174

03.69UD

51.342

03.69U

77.514

)03.69(3Uu

0D

03.6912

31.32tan 1

mB

25.174

03.69TD

51.342

03.69T

77.514

)03.69(3Tu

0A



128


PUNTO F

F = tan-1 0

12

])19.68([0][cos

Q = tan-1 0

12

])04.17([0][cos

P = tan-1 0

12

])09.34([0][cos

R = tan-1 0

12

])14.51([0][cos

G = tan-1 0

12

])0([0][cos

PUNTO C

C = tan-1 02.15

12

])03.69([-9][cos

UD = tan-1 61.35

12

])25.17([-9][cos

U = tan-1 71.31

12

])51.34([-9][cos

Uu = tan-1 90.24

12

])77.51([-9][cos

D = tan-1 86.36

12

])0([-9][cos

PUNTO B

B = tan-1 02.15

12

])03.69([9][cos

TD = tan-1 61.35

12

])25.17([9][cos

T = tan-1 71.31

12

])51.34([9][cos

Tu = tan-1 90.24

12

])77.51([9][cos


129

A = tan-1 86.36

12

])0([9][cos



ΦF 34.10 0

ΦQ -17.05 0

ΦP 0 0

ΦR 17.05 0

ΦG -34.10 0

ΦC 34.52 -15.02

ΦUD -17.26 -35.61

ΦU 0 -31.71

ΦUU 17.26 -24.90

ΦD -34.52 -36.86

ΦB 34.52 15.02

ΦTD -17.26 35.61

ΦT 0 31.71

ΦTU -17.26 24.90

ΦA 34.52 36.86

Ф

Ф




0.85 21,242 0.69




130


30 m

9 m

18

m


Proyector tipo

halcón mediano

Nombre Símbolo

G Q P R F

A TD T TU B

D UD U UU C

Representación del haz en el diagrama Isocandela.

13 12 9 5 2 1 1 0 43

40 37 34 29 13 3 1 0 155

71 60 51 45 34 8 2 1 273

133 111 88 75 60 38 3 1 509

197 160 130 112 92 68 4 1 764

200 176 151 131 108 81 7 2 855

586 381 244 175 129 88 38 2 1641

1082 622 347 213 144 92 52 2 2550

949 557 320 202 139 91 53 2 2314

433 299 207 154 117 83 44 2 1338

202 172 143 120 98 75 7 1 817

178 143 113 92 72 51 3 1 653

134 103 74 57 41 24 2 1 438

87 71 54 42 29 8 2 1 291

55 50 42 34 15 4 1 0 201

16 14 12 8 4 2 1 0 55

4379 2972 2021 1494 1098 717 220 16 12918

4234

6300

8400

16800

33600

F B

TD

T

TU

A

G


131


Área Nivel de

iluminación (lux)


isocandela)


# de proyectores



Equipo primario

60 14,810 21,242 12 0.69 0.85



(W)


(V)

Tipo de montaje

Tipo de lámpara

Equipo primario NPF400HP62WH 400 220 Vertical Aditivos

metálicos


132

Representación física de la distribución de proyectores en el equipo primario

Proyector tipo

halcón mediano

Nombre Símbolo

90 m

30 m 30 m

18

m

30 m

ÁR

EA

DE

TR

AN

SF

OR

MA

DO

RE

S





133

ZONA DE TRANSFORMADORES I


Largo (m)

Ancho (m)

Superficie (m2)

Altura de montaje

(hm)


(lux)

6 18 108 12 60





56.2612

6tan 1

m

mF

64.64

56.26Q

28.132

56.26P

92.194

)56.26(3R

0G

01.4212

81.10tan 1

mC

50.104

01.42UD

212

01.42U

51.314

)01.42(3Uu

0D

01.4212

81.10tan 1

mB

50.104

01.42TD

212

01.42T

51.314

)01.42(3Tu

0A



134


PUNTO F

F = tan-1 0

12

])56.26([0][cos

Q = tan-1 0

12

])64.6([0][cos

P = tan-1 0

12

])28.13([0][cos

R = tan-1 0

12

])92.19([0][cos

G = tan-1 0

12

])0([0][cos

PUNTO C

C = tan-1 12.29

12

])01.42([-9][cos

UD = tan-1 40.36

12

])5.10([-9][cos

U = tan-1 99.34

12

])21([-9][cos

Uu = tan-1 59.32

12

])51.31([-9][cos

D = tan-1 86.36

12

])0([-9][cos

PUNTO B

B = tan-1 12.29

12

])01.42([9][cos

TD = tan-1 40.36

12

])5.10([9][cos

T = tan-1 99.34

12

])21([9][cos

Tu = tan-1 59.32

12

])51.31([9][cos


135

A = tan-1 86.36

12

])0([9][cos



ΦF 13.28 0

ΦQ -6.64 0

ΦP 0 0

ΦR 6.64 0

ΦG -13.28 0

ΦC 21.01 -29.12

ΦUD -10.50 -36.40

ΦU 0 -34.99

ΦUU 10.50 -32.59

ΦD -21.01 -36.86

ΦB 21.01 29.12

ΦTD -10.50 36.40

ΦT 0 34.99

ΦTU 10.50 32.59

ΦA -21.01 36.86

Ф

Ф




0.85 17,648 0.61



136

Por lo tanto se utilizará 1 proyector

Proyector tipo

halcón mediano

Nombre Símbolo

9 m

18

m

6 m

G Q P FR

A TD T BTU

D UD U CUU


87

60

224

136

512

542

352

250

235

400

67

60

82

195

285

124

408

317

393

116

61

208

52

50

20 18

74

149

203

106

263

216

255

87

54

149

20

29

4

89

87

67

60

157

136

96

68

168

15

11

91

99

72

103

91

105

5

52

4

49

85

81

83

3

166

SE

MI-

TO

TA

L D

E Z

ON

AS

HO

RIZ

ON

TA

LE

S

136

321

536

822

1172

1512

1557

1225

805

461

229

47

38

SEMI-TOTAL DE ZONAS VERTICALES

2786 2263 1530 1064 701 401 8824

0º 8º 16º 24º 32º 40º 48º 56º8º16º24º32º40º48º56º

0º

8º

16º

24º

32º

40º

56º

8º

16º

24º

32º

40º

56º

63º

5000 C.P.

9000 C.P.

14000 C.P.

21000 C.P.

2326 C.P.


137


Área Nivel de

iluminación (lux)


isocandela)


# de proyectores

Coeficiente de

utilización



I 60 10,892 17,648 2 0.61

0.85



(W)


(V) Tipo de montaje

Tipo de lámpara

Zona de transformadores I

Sport Flood 694

250 220 Vertical Aditivos

Metálicos

ZONA DE TRANSFORMADORES II


Largo (m)

Ancho (m)

Superficie (m2)

Altura de montaje

(hm)


(lux)

24 18 432 12 60





43.6312

24tan 1

m

mF

85.154

43.63Q

71.312

43.63P

57.474

)43.63(3R

0G

91.6412

63.25tan 1

mC

22.164

91.64UD

45.322

91.64U

68.484

)91.64(3Uu

0D

91.6412

63.25tan 1

mB

22.164

91.64TD


138

45.322

91.64T 68.48

4

)91.64(3Tu 0A



PUNTO F

F = tan-1 0

12

])43.66([0][cos

Q = tan-1 0

12

])85.15([0][cos

P = tan-1 0

12

])71.31([0][cos

R = tan-1 0

12

])57.47([0][cos

G = tan-1 0

12

])0([0][cos

PUNTO C

C = tan-1 64.17

12

])91.64([-9][cos

UD = tan-1 75.35

12

])22.16([-9][cos

U = tan-1 32.32

12

])45.32([-9][cos

Uu = tan-1 34.26

12

])68.48([-9][cos


139

D = tan-1 86.36

12

])0([-9][cos

PUNTO B

B = tan-1 64.17

12

])91.64([9][cos

TD = tan-1 75.35

12

])22.16([9][cos

T = tan-1 32.32

12

])45.32([9][cos

Tu = tan-1 34.26

12

])68.48([9][cos

A = tan-1 86.36

12

])0([9][cos



ΦF 31.71 0

ΦQ -15.86 0

ΦP 0 0

ΦR 15.86 0

ΦG -31.71 0

ΦC 32.46 -17.64

ΦUD -16.23 -35.75

ΦU 0 -32.32

ΦUU 16.23 -26.34

ΦD -32.46 -36.86

ΦB 32.46 17.64

ΦTD -16.23 35.75

ΦT 0 32.32

ΦTU 16.23 26.34

ΦA -32.46 36.86

Ф

Ф


140




0.85 21,242 0.72



Proyector tipo

halcón mediano

Nombre Símbolo

18

m

9 m

24 m

ÁREA DE TRANSFORMADORES

II

G Q P R F

A TD T TU B

D UD U UU C


13 12 9 5 2 1 1 0 43

40 37 34 29 13 3 1 0 155

71 60 51 45 34 8 2 1 273

133 111 88 75 60 38 3 1 509

197 160 130 112 92 68 4 1 764

200 176 151 131 108 81 7 2 855

586 381 244 175 129 88 38 2 1641

1082 622 347 213 144 92 52 2 2550

949 557 320 202 139 91 53 2 2314

433 299 207 154 117 83 44 2 1338

202 172 143 120 98 75 7 1 817

178 143 113 92 72 51 3 1 653

134 103 74 57 41 24 2 1 438

87 71 54 42 29 8 2 1 291

55 50 42 34 15 4 1 0 201

16 14 12 8 4 2 1 0 55

4379 2972 2021 1494 1098 717 220 16 12918

4234

6300

8400

16800

33600

F B

TD

T

TU

AG


141


Área Nivel de

iluminación (lux)


isocandela)


# de proyectores

Coeficiente de

utilización



II 60 15,298 21,242 4 0.72 0.85



(W)


(V)

Tipo de montaje

Tipo de lámpara

Zona de transformadores II

NPF400HP62WH 400 220 Horizontal Aditivos

Metálicos


142

Representación física de la distribución de proyectores en el área de transformadores

PUERTA DE ACCESO

18

m

9 m

6 m 24 m

ÁR

EA

DE

TR

AN

SF

OR

MA

DO

RE

S

II

ÁR

EA

DE

TR

AN

SF

OR

MA

DO

RE

S

I

Proyector tipo

halcón mediano

Nombre Símbolo


143

Corte de la zona de transformadores I y II

30 m

12

m

16

m

7 m

24 m

Transformador

de Potencia

12

m

14.8 m

5 m

Proyector tipo

sport flood

Proyector tipo

halcón

mediano

Nombre Símbolo


144

ÁREA PERIMETRAL

Largo (m)

Ancho (m)

Superficie (m2)

Altura de montaje

(hm)


(lux)

100 50 5,000 12 60





15.8312

100tan 1

m

mF

78.204

15.83Q

57.412

15.83P

36.624

)15.83(3R

0G

35.8312

103.07tan 1

mC

83.204

35.83UD

67.412

35.83U

51.624

)35.83(3Uu

0D

35.8312

103.07tan 1

mB

83.204

35.83TD

67.412

35.83T

51.624

)35.83(3Tu

0A



145


PUNTO F

F = tan-1 0

12

])15.83([0][cos

Q = tan-1 0

12

])78.20([0][cos

P = tan-1 0

12

])57.41([0][cos

R = tan-1 0

12

])36.62([0][cos

G = tan-1 0

12

])0([0][cos

PUNTO C

C = tan-1 56.13

12

])35.83([-25][cos

UD = tan-1 81.62

12

])83.20([-25][cos

U = tan-1 27.57

12

])67.41([-25][cos

Uu = tan-1 88.43

12

])51.62([-25][cos

D = tan-1 35.64

12

])0([-25][cos

PUNTO B

B = tan-1 56.13

12

])35.83([25][cos

TD = tan-1 81.62

12

])83.20([25][cos

T = tan-1 27.57

12

])67.41([25][cos

Tu = tan-1 88.43

12

])51.62([25][cos


146

A = tan-1 35.64

12

])0([25][cos



ΦF 41.58 0

ΦQ -20.79 0

ΦP 0 0

ΦR 20.79 0

ΦG -41.58 0

ΦC 41.68 -13.56

ΦUD -20.84 -62.81

ΦU 0 -57.27

ΦUU 20.84 -43.88

ΦD -41.68 -64.35

ΦB 41.68 13.56

ΦTD -20.84 62.81

ΦT 0 57.27

ΦTU 20.84 43.88

ΦA -41.68 64.35

Ф

Ф




0.85 21,242 0.96




147

Distancia de los proyectores en plano horizontal

Distancia de los proyectores en plano vertical


13 12 9 5 2 1 1 0 43

40 37 34 29 13 3 1 0 155

71 60 51 45 34 8 2 1 273

133 111 88 75 60 38 3 1 509

197 160 130 112 92 68 4 1 764

200 176 151 131 108 81 7 2 855

586 381 244 175 129 88 38 2 1641

1082 622 347 213 144 92 52 2 2550

949 557 320 202 139 91 53 2 2314

433 299 207 154 117 83 44 2 1338

202 172 143 120 98 75 7 1 817

178 143 113 92 72 51 3 1 653

134 103 74 57 41 24 2 1 438

87 71 54 42 29 8 2 1 291

55 50 42 34 15 4 1 0 201

16 14 12 8 4 2 1 0 55

4379 2972 2021 1494 1098 717 220 16 12918

4234

6300

8400

16800

33600

F B

TD

T

TU

AG


148


Área Nivel de

iluminación (lux)


isocandela)


# de proyectores

Coeficiente de

utilización


Barda perimetral

60 20,590 21,242 18 0.96 0.85



(W)


(V)

Tipo de montaje

Tipo de lámpara

Barda perimetral NPF400HP62WH 400 220 Horizontal Aditivos

Metálicos


149

Representación física de la distribución de proyectores en el área perimetral

100 m

16.66 m

50

m

16

.66

m1

6.6

6 m

16

.66

m

CASETA DE

CONTROL

16.66 m16.66 m


PUERTA DE ACCESO

Proyector tipo

halcón mediano

Nombre Símbolo


150

RReepprreesseennttaacciióónn ffííssiiccaa ddeell aalluummbbrraaddoo eexxtteerriioorr

Proyector tipo

halcón mediano

Nombre Símbolo

100 m

16.66 m

50 m

16

.66

m1

6.6

6 m

16.6

6 m

CASETA DE

CONTROL

16.66 m16.66 m


PUERTA DE ACCESO

6 m

ÁR

EA

DE

TR

AN

SF

OR

MA

DO

RE

S

II

ÁR

EA

DE

TR

AN

SF

OR

MA

DO

RE

S

I





151

En la siguiente tabla se muestra un comparativo entre las unidades requeridas de

vapor de sodio y de aditivos metálicos para el alumbrado exterior:

Área

Cantidad

Lámpara de Vapor de Sodio

Lámpara de Aditivos Metálicos

Equipo Primario 2 3

Área de Transformadores I 1 1

Área de Transformadores II 1 2

Alumbrado Perimetral 14 18

Total 18 23

Por las características de la subestación no es necesario una iluminación tan clara

como la que emiten las lámparas de aditivos metálicos, además de que con este tipo de

lámparas requerimos de mas unidades para satisfacer los niveles de iluminación en cada

áreas, es por ello que después de haber realizado nuestro cálculo se puede concluir que

las lámparas de vapor de sodio son las ideales para esta subestación.


152

CCAAPPÍÍTTUULLOO VVII:: EESSTTUUDDIIOO TTÉÉCCNNIICCOO--EECCOONNÓÓMMIICCOO

En el siguiente estudio realizado en la oficina muestra un comparativo entre el tubo fluorescente T-8 y el tubo fluorescente T-5 con la finalidad de conocer cuál de los dos es el más adecuado para el alumbrado interior, obteniendo los siguientes resultados:

Lm/m2 requeridos para oficina 1339

Tipo de lámpara T-8 T-5

Potencia 2x32W 2x35W

Lúmenes por lámpara 3,100 3,650

Longitud 1.22 m 1.46 m

Lm/m2 proporcionados por la luminaria

1425 1468

Cantidad de luminarias 8 7

Costo por luminaria 3,180 4,900

Inversión inicial 25,440 34,300

Consumo en kWh 0.04 0.043

Hrs. de funcionamiento Anual

2,592 2,592

Consumo en kWh al año 103.68 111.45

Costo tarifa 1 por Kwh 0.707

Costo anual 73.30 78.79

Los resultados obtenidos en la tabla muestran que a pesar de que la lámpara fluorescente T-5 tiene un mayor rendimiento luminoso, su potencia consumida es mayor y aunque se utilicen menos unidades para cubrir los Lm/m2 requeridos en la oficina, la inversión inicial para estos tubos fluorescentes es mayor. Además, para los tubos fluorescentes T-5 se requieren balastros especiales.

De acuerdo a estos resultados es conveniente utilizar tubos fluorescentes T-8 ya que estos cumplen con los niveles de iluminación requeridos para cada área y la inversión inicial es menor.


153

CCOONNCCLLUUSSIIOONNEESS

En este proyecto se realizo el diseño del alumbrado interior y exterior para una

Subestación Eléctrica tipo Intemperie.

INTERIOR

Para el cálculo de este alumbrado se emplearon dos métodos distintos, el método

de Flujo total (lumen) y el método de Cavidad zonal. Ambos métodos sirven para calcular

el número de luminarias y presentan distintos resultados; para la oficina se utilizo el

método de flujo total (lumen) y se obtuvieron 7.51 que es la cantidad necesaria para cubrir

los 1339 Lm/m2 requeridos en el área, sin embargo este resultado se redondea al

inmediato superior con el fin de realizar una distribución uniforme y mantener el nivel de

iluminación necesario, ya que con 8 unidades se obtienen 1425 Lm/m2. Mientras que

utilizando el método de cavidad zonal se obtuvieron 4.95 luminarias y aplicando el mismo

criterio que para el método de Lumen, las 5 luminarias resultantes no cumplen con el nivel

de iluminación requerido para el área, ya que aportan 890 Lm/m2. De acuerdo a los

resultados obtenidos, es necesario considerar los criterios de dimensiones tanto en

luminarias como en el área de trabajo para distribuir uniformemente la iluminación, evitar

sombras en el campo de visión del observador y cumplir con el nivel de iluminación

necesario para cada área.

De acuerdo a los resultados anteriores, para ambos métodos se utilizaron 4

luminarias, por lo tanto, se decidió utilizar el método de lumen para todas las áreas que

comprenden el alumbrado interior y se aplicó en cada caso los criterios mencionados

anteriormente.

En las áreas que comprende el alumbrado interior se utilizo una iluminación

directa, ya que con este sistema se obtiene la ventaja de proporcionar con cierta facilidad

el nivel de iluminación promedio requerido en el frente de los tableros y el nivel requerido

en el plano horizontal.

Para el alumbrado interior se utilizaron lámparas fluorescentes T-8 marca

PHILLIPS, estas tienen una vida útil de 20,000 a 30,000 horas, su tamaño es menor que

la lámpara fluorescente T-12, su costo es accesible y aunque no son las más eficientes,

cumplen con las necesidades requeridas en la caseta de control. Las lámparas

fluorescentes T-12 son las primeras que salieron al mercado, son menos eficientes y más

voluminosas con respecto a las lámparas fluorescentes T-5 y T-8; por otro lado las

lámparas T-5 son el modelo más reciente que existe, poseen mayor eficiencia que las T-8,

sin embargo su precio es muy elevado y requiere de accesorios especiales para su

instalación.

EXTERIOR

En este cálculo se empleó el método de flujo luminoso, el cual nos proporciona el

número de proyectores a utilizar; un dato importante para obtener el número de


154

proyectores es el coeficiente de utilización, el cual se obtiene con los diagramas

Isocandela proporcionados por el fabricante.

Se utilizaron 2 tipos de proyectores, uno circular y otro rectangular, para ambos se

utilizó un factor de mantenimiento de 0.85 debido a que son equipos cerrados y pueden

resistir las condiciones atmosféricas que se presenten.

Las lámparas utilizadas para el alumbrado exterior fueron de vapor de sodio ya

que no es necesaria una buena reproducción de colores. Generalmente se han utilizado

lámparas de vapor de sodio debido a que las lámparas de vapor de mercurio son menos

eficientes, su flujo luminoso es menor, tiene menor depreciación, su vida útil es menor y

tiene un menor nivel de penetración en la niebla o bruma. Por otro lado las lámparas de

aditivos metálicos tienen características similares a las de vapor de sodio, solo que su

costo económico es más elevado y las unidades requeridas en este proyecto son más que

las de vapor de sodio.

Para este alumbrado se propuso homogenizar el nivel de iluminación a 60 luxes

debido a que los niveles de iluminación varían significativamente en áreas que se

encuentran muy cerca y de esta forma reducir el número de proyectores a utilizar.

En la zona de bahías se realizó el cálculo para montar las unidades en la parte

central de la estructura, sin embargo el equipo que se encuentra en esa área impide su

instalación ya que se correría el riesgo de sufrir una accidente al tener contacto con los

buses; por tal motivo las unidades se montaron en los extremos de las estructuras a una

altura de 12 metros para que el haz del proyector abarque un área mayor y con ayuda de

los proyectores en el alumbrado perimetral se obtengan una buena iluminación nocturna.

Las unidades utilizadas en este proyecto fueron de las empresas Holophane,

PHILLIPS y FINSA, ya que estos fabricantes proporcionaron mayor información acerca de

sus equipos.

Una vez desarrollado el alumbrado para la subestación, se observa que el objetivo de

diseñar el alumbrado interior y exterior para el proyecto de la subestación eléctrica

“Anáhuac Potencia Bco. 2 230kV/23kV”, proponiendo un equipo de iluminación innovador

y una distribución de alumbrado exterior distinta planteado inicialmente se cumplió

satisfactoriamente.

Para verificar los resultados obtenidos anteriormente es necesario acudir a la

subestación eléctrica con el equipo de medición adecuado (luxómetro).


155

AANNEEXXOO AA:: TTAABBLLAASS UUTTIILLIIZZAADDAASS

PPAARRAA EELL MMÉÉTTOODDOO DDEE FFLLUUJJOO TTOOTTAALL


156

TABLA 1.- RENDIMIENTO LUMINOSO DE ALGUNAS LUMINARIAS

Tipo de luminaria Factor de mantenimiento

Luminaria para un solo tubo fluorescente, en forma de tira, abierta completamente

0,92

Armadura para un solo tubo fluorescente, con vidrio lateral y rejilla inferior

0,85

Armadura para dos tubos fluorescentes, cerrada exteriormente y con rejilla inferior

0,70

Armadura de dos tubos fluorescentes, recubierta totalmente de vidrio o plástico

0,60

Luminaria de exteriores, con sistema óptico cerrado y lámpara de vapor de sodio alta presión

0,70

TABLA 2.- FACTOR DE UTILIZACIÓN EN LA ILUMINACIÓN DE UN LOCAL

Índice

de local (k)

Techo blanco (ρ1)

80%

Techo de color claro (ρ1)

50% Techo de color oscuro

(ρ1) 30%

Pared (ρ2)

50% 30% 10% 50% 30% 10% 50% 30% 10% 0,60 0,27 0,22 0,19 0,25 0,16 0,13 0,24 0,15 0,13

0,80 0,40 0,31 0,28 0,34 0,22 0,18 0,33 0,22 0,17

1,00 0,46 0,37 0,33 0,40 0,28 0,22 0,39 0,26 0,19

1,25 0,53 0,43 0,39 0,46 0,33 0,27 0,45 0,31 0,23

1,50 0,58 0,49 0,44 0,51 0,37 0,30 0,49 0,34 0,26

2,00 0,67 0,58 0,53 0,56 0,44 0,36 0,55 0,40 0,30

2,50 0,72 0,65 0,60 0,64 0,49 0,41 0,60 0,44 0,35

3,00 0,76 0,69 0,65 0,67 0,53 0,46 0,63 0,47 0,38

4,00 0,80 0,76 0,73 0,71 0,59 0,52 0,67 0,51 0,42

5,00 0,84 0,81 0,77 0,73 0,63 0,55 0 69 0,54 0,45


157

AANNEEXXOO BB:: TTAABBLLAASS UUTTIILLIIZZAADDAASS

PPAARRAA EELL MMÉÉTTOODDOO DDEE CCAAVVIIDDAADD

ZZOONNAALL


158

TABLA 1: COEFICIENTES DE UTILIZACIÓN DE DISTINTOS TIPOS DE LUMINARIAS

COEFICIENTE DE UTILIZACIÓN

LUMINARIA DISTRIBUCIÓN SEPARA

CIÓN

REFLECTANCIA

Cavidad

de techo

80% 50% 10% 0%

80% 30% 10% 80% 30% 10% 80% 30% 10% 0%


TIPO 5

2 TUBOS

1.5 x

ALTURA

DE

MONTAJE

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0.70 0.66 0.63

0.60 0.54 0.50

0.52 0.46 0.41

0.46 0.39 0.34

0.40 0.33 0.28

0.36 0.29 0.24

0.32 0.25 0.21

0.29 0.22 0.18

0.20 0.19 0.15

0.23 0.17 0.13

0.62 0.59 0.57

0.53 0.49 0.46

0.46 0.41 0.38

0.41 0.36 0.32

0.36 0.30 0.26

0.32 0.26 0.22

0.29 0.23 0.19

0.26 0.20 0.17

0.26 0.18 0.14

0.21 0.16 0.12

0.52 0.51 0.49

0.45 0.42 0.40

0.39 0.36 0.33

0.36 0.31 0.28

0.31 0.27 0.24

0.27 0.23 0.20

0.25 0.21 0.17

0.22 0.18 0.15

0.20 0.16 0.13

0.18 0.14 0.11

0.47

0.37

0.31

0.26

0.22

0.18

0.16

0.13

0.11

0.10

TIPO 4

2 LÁMPARAS

1.2 x

ALTURA

DE

MONTAJE

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0.63 0.61 0.59

0.57 0.54 0.51

0.51 0.48 0.44

0.46 0.42 0.39

0.42 0.37 0.34

0.38 0.34 0.30

0.35 0.30 0.27

0.31 0.27 0.24

0.26 0.24 0.21

0.26 0.21 0.18

0.59 0.58 0.56

0.54 0.51 0.49

0.49 0.46 0.43

0.44 0.41 0.38

0.40 0.36 0.34

0.37 0.33 0.30

0.33 0.29 0.27

0.30 0.26 0.23

0.27 0.23 0.20

0.25 0.21 0.18

0.55 0.54 0.53

0.50 0.49 0.47

0.48 0.44 0.42

0.42 0.39 0.37

0.38 0.35 0.33

0.35 0.32 0.29

0.32 0.29 0.26

0.29 0.26 0.23

0.26 0.23 0.20

0.24 0.20 0.18

0.52

0.46

0.41

0.36

0.32

0.28

0.25

0.22

0.19

0.17

TIPO 5

2 LÁMPARAS

1.2 x

ALTURA

DE

MONTAJE

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0.73 0.71 0.68

0.66 0.62 0.59

0.59 0.55 0.51

0.53 0.48 0.45

0.48 0.43 0.39

0.44 0.38 0.34

0.39 0.34 0.30

0.36 0.30 0.26

0.32 0.27 0.23

0.29 0.24 0.20

0.59 0.67 0.66

0.62 0.59 0.57

0.56 0.53 0.50

0.51 0.47 0.44

0.46 0.42 0.39

0.42 0.37 0.34

0.38 0.33 0.30

0.34 0.30 0.26

0.31 0.26 0.23

0.28 0.23 0.20

0.64 0.62 0.51

0.58 0.56 0.55

0.53 0.50 0.48

0.56 0.45 0.43

0.44 0.40 0.38

0.40 0.36 0.33

0.36 0.32 0.30

0.33 0.29 0.26

0.29 0.25 0.23

0.27 0.23 0.20

0.50

0.53

0.47

0.41

0.36

0.32

0.28

0.25

0.21

0.19

TIPO 5

4 TUBOS

1.2 x

ALTURA

DE

MONTAJE

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0.66 0.64 0.62

0.60 0.56 0.53

0.54 0.50 0.46

0.49 0.44 0.41

0.44 0.39 0.35

0.40 0.35 0.31

0.36 0.28 0.28

0.32 0.24 0.24

0.29 0.22 0.21

0.27 0.21 0.19

0.62 0.61 0.59

0.56 0.54 0.52

0.51 0.48 0.45

0.46 0.43 0.44

0.42 0.38 0.35

0.38 0.34 0.31

0.35 0.30 0.27

0.31 0.27 0.24

0.28 0.24 0.21

0.26 0.23 0.19

0.58 0.57 0.56

0.53 0.51 0.49

0.48 0.46 0.44

0.44 0.41 0.39

0.40 0.37 0.34

0.36 0.33 0.31

0.33 0.30 0.27

0.30 0.26 0.24

0.27 0.23 0.21

0.25 0.21 0.18

0.55

0.48

0.43

0.38

0.23

0.59

0.26

0.23

0.20

0.17

TIPO 5

6 TUBOS

1.2 x

ALTURA

DE

MONTAJE

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0.60 0.58 0.56

0.54 0.51 0.48

0.49 0.45 0.42

0.44 0.40 0.37

0.40 0.35 0.32

0.36 0.32 0.29

0.33 0.28 0.25

0.30 0.25 0.22

0.27 0.22 0.19

0.24 0.20 0.16

0.56 0.55 0.54

0.51 0.49 0.47

0.46 0.43 0.41

0.42 0.39 0.36

0.38 0.35 0.32

0.35 0.31 0.28

0.32 0.28 0.25

0.28 0.25 0.22

0.26 0.22 0.19

0.23 0.20 0.17

0.52 0.51 0.50

0.48 0.46 0.45

0.44 0.41 0.40

0.40 0.37 0.35

0.36 0.33 0.31

0.33 0.30 0.28

0.30 0.27 0.25

0.27 0.24 0.22

0.25 0.21 0.17

0.22 0.19 0.18

0.49

0.44

0.39

0.34

0.30

0.27

0.24

0.21

0.18

0.16

TIPO 5

3 TUBOS

1.3 x

ALTURA

DE

MONTAJE

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0.59 0.57 0.55

0.53 0.50 0.47

0.48 0.44 0.41

0.43 0.39 0.36

0.39 0.35 0.31

0.35 0.31 0.28

0.32 0.28 0.25

0.29 0.25 0.22

0.26 0.22 0.19

0.24 0.20 0.17

0.55 0.54 0.52

0.50 0.48 0.46

0.45 0.42 0.40

0.41 0.38 0.35

0.37 0.34 0.31

0.34 0.30 0.28

0.31 0.27 0.25

0.28 0.24 0.22

0.25 0.21 0.19

0.23 0.19 0.17

0.51 0.50 0.49

0.47 0.45 0.44

0.43 0.40 0.39

0.39 0.36 0.34

0.35 0.32 0.30

0.32 0.29 0.27

0.29 0.26 0.24

0.27 0.24 0.21

0.24 0.21 0.19

0.22 0.19 0.17

0.48

0.43

0.38

0.33

0.29

0.26

0.23

0.20

0.18

0.16


159

TIPO 5

4 TUBOS

1.2 x

ALTURA

DE

MONTAJE

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0.56 0.54 0.52

0.50 0.47 0.45

0.45 0.41 0.38

0.41 0.37 0.34

0.37 0.32 0.29

0.33 0.29 0.26

0.30 0.26 0.23

0.27 0.23 0.20

0.25 0.20 0.18

0.22 0.18 0.16

0.52 0.50 0.49

0.47 0.44 0.42

0.42 0.39 0.37

0.38 0.25 0.32

0.34 0.31 0.28

0.31 0.28 0.25

0.29 0.25 0.22

0.26 0.22 0.20

0.23 0.20 0.17

0.21 0.18 0.15

0.47 0.46 0.45

0.43 0.41 0.40

0.39 0.37 0.35

0.35 0.33 0.31

0.32 0.29 0.27

0.29 0.27 0.24

0.27 0.24 0.22

0.24 0.21 0.19

0.22 0.19 0.17

0.20 0.17 0.15

0.44

0.39

0.34

0.30

0.26

0.23

0.20

0.18

0.16

0.14

TABLA 2: COEFICIENTES DE UTILIZACIÓN DE DISTINTOS TIPOS DE LUMINARIAS

COEFICIENTE DE UTILIZACIÓN

LUMINARIA DISTRIBUCIÓN SEPARACIÓN REFLECTANCIA

Cavidad

de techo

80% 70% 50%

50% 30% 10% 50% 30% 10% 50% 30% 10%


CATEGORIA

“I”

2 TUBOS

1.3 x

ALTURA

DE

MONTAJE

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0.68 0.65 0.63

0.60 0.56 0.53

0.54 0.49 0.45

0.49 0.43 0.40

0.44 0.38 0.34

0.40 0.34 0.30

0.36 0.31 0.27

0.32 0.27 0.24

0.29 0.24 0.21

0.27 0.22 0.18

0.65 0.63 0.61

0.58 0.55 0.52

0.52 0.49 0.45

0.47 0.43 0.39

0.43 0.38 0.34

0.39 0.34 0.30

0.35 0.30 0.26

0.32 0.27 0.23

0.29 0.24 0.20

0.26 0.21 0.18

0.61 0.60 0.58

0.55 0.52 0.49

0.50 0.46 0.43

0.45 0.41 0.38

0.40 0.36 0.33

0.37 0.32 0.29

0.33 0.29 0.26

0.30 0.26 0.23

0.27 0.23 0.50

0.25 0.21 0.18

CATEGORIA

“I”

2 TUBOS

1.2 x

ALTURA

DE

MONTAJE

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0.59 0.55 0.52

0.53 0.48 0.45

0.48 0.43 0.39

0.43 0.38 0.34

0.39 0.34 0.30

0.35 0.31 0.26

0.32 0.27 0.23

0.28 0.24 0.20

0.26 0.22 0.18

0.24 0.20 0.17

0.64 0.62 0.60

0.57 0.54 0.51

0.52 0.48 0.44

0.47 0.42 0.39

0.42 0.37 0.34

0.38 034. 0.30

0.34 030. 0.26

0.31 0.26 0.23

0.28 0.23 0.20

0.25 0.21 0.18

0.61 0.59 0.57

0.55 0.52 0.49

0.49 0.46 0.43

0.45 0.41 0.38

0.40 0.36 0.33

0.36 0.32 0.29

0.33 0.29 0.26

0.30 0.26 0.23

0.27 0.23 0.20

0.25 0.20 0.17

CATEGORIA

“I”

2 LÁMPARAS

1.6 x

ALTURA

DE

MONTAJE

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0.83 0.79 0.75

0.71 0.65 0.60

0.62 0.55 0.49

0.55 0.47 0.41

0.48 0.40 0.34

0.43 0.35 0.29

0.38 0.30 0.25

0.34 0.26 0.21

0.30 0.23 0.18

0.28 0.21 0.16

0.79 0.76 0.72

0.68 0.62 0.57

0.59 0.53 0.47

0.52 0.45 0.39

0.46 0.38 0.33

0.41 0.33 0.28

0.36 0.29 0.24

0.33 0.25 0.21

0.30 0.23 0.18

0.27 0.20 0.15

0.73 0.70 0.67

0.62 0.58 0.54

0.55 0.49 0.44

0.48 0.42 0.37

0.42 0.36 0.31

0.38 0.31 0.26

0.34 0.27 0.23

0.30 0.24 0.19

0.27 0.21 0.17

0.25 0.19 0.15

CATEGORIA

“I”

1 LÁMPARAS

1.2 x

ALTURA

DE

MONTAJE

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0.64 0.62 0.60

0.58 0.55 0.52

0.52 0.48 0.45

0.47 0.42 0.39

0.42 0.37 0.34

0.38 0.33 0.30

0.35 0.30 0.26

0.31 0.26 0.23

0.28 0.23 0.20

0.26 0.21 0.18

0.63 0.61 0.59

0.57 0.54 0.51

0.51 0.47 0.44

0.46 0.42 0.39

0.42 0.37 0.34

0.38 0.33 0.30

0.34 0.30 0.26

0.31 0.26 0.23

0.28 0.23 0.20

0.25 0.21 0.18

0.60 0.59 0.57

0.55 0.52 0.50

0.49 0.46 0.44

0.45 0.41 0.38

0.40 0.36 0.34

0.37 0.32 0.30

0.33 0.29 0.26

0.30 0.26 0.23

0.27 0.23 0.20

0.25 0.21 0.18

CATEGORIA 6

1.5 x

ALTURA

DE

MONTAJE

1

2

3

4

5

6

7

0.68 0.65 0.62

0.59 0.54 0.51

0.52 0.46 0.42

0.46 0.40 0.35

0.40 0.34 0.30

0.36 0.30 0.26

0.32 0.26 0.22

0.59 0.56 0.54

0.51 0.48 0.44

0.45 0.40 0.37

0.44 0.35 0.31

0.35 0.30 0.26

0.31 0.27 0.23

0.28 0.23 0.19

0.42 0.41 0.39

0.37 0.35 0.32

0.32 0.29 0.27

0.28 0.25 0.23

0.25 0.22 0.20

0.22 0.20 0.17

0.20 0.17 0.14


160

2 LÁMPARAS

8

9

10

0.29 0.23 0.19

0.26 0.20 0.17

0.24 0.18 0.15

0.25 0.20 0.17

0.23 0.18 0.15

0.21 0.16 0.13

0.18 0.15 0.13

0.17 0.13 0.11

0.15 0.12 0.10

CATEGORIA

“6”

PLAFON

LUMINOSO

50%

TRNSMISIÓN

1.5 A 2.0 x

ALTURA

DE

MONTAJE

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0.60 0.58 0.56

0.53 0.49 0.45

0.47 0.42 0.37

0.41 0.36 0.32

0.37 0.31 0.27

0.33 0.27 0.23

0.29 0.24 0.20

0.26 0.21 0.18

0.23 0.19 0.15

0.21 0.17 0.13

0.58 0.56 0.54

0.51 0.47 0.43

0.45 0.41 0.36

0.39 0.35 0.31

0.35 0.30 0.26

0.31 0.26 0.23

0.28 0.23 0.20

0.25 0.20 0.17

0.23 0.18 0.15

0.21 0.16 0.13

TABLA 3: PORCENTAJES DE REFLECTANCIA EFECTIVA PARA CAVIDADES DEL TECHO Y

DEL PISO, PARA VARIAS COMBINACIONES DE REFLECTANCIA

PORCENTAJE DE REFLECTANCIA DEL TECHO AL PISO

90

80

70

50

30

10

PORCENTAJE DE REFLECTANCIA DE LAS PAREDES

90 70 50 30

80 70 50 30

70 50 30

70 50 30

65 50 30 10

50 30 10

2.6 2.7 2.8 2.9 3.0

82 67 55 46 82 66 55 45 81 66 54 44 81 65 53 43 81 64 52 42

66 60 50 41 66 60 49 40 66 59 48 39 65 58 48 38 65 58 47 38

53 43 35 52 43 34 52 42 33 51 41 33 51 40 32

41 34 26 41 33 26 41 33 25 40 33 25 40 32 24

27 23 18 13 27 23 18 13 27 23 18 13 27 23 17 12 27 22 17 12

13 9 5 13 9 5 13 9 5 13 9 5 13 8 5

DEL

TEC

HO

O P

ISO

3,1 3,2 3,3 3,4 3,5

80 64 51 41 80 63 50 40 80 62 49 39 80 62 48 38 79 61 48 37

64 57 46 37 64 57 45 36 64 56 44 35 63 56 44 34 63 55 43 33

50 40 31 50 39 30 49 39 30 49 38 29 48 38 29

40 32 24 40 31 23 39 31 23 39 31 22 39 30 22

27 22 17 12 27 22 16 11 27 22 16 11 27 22 16 11 26 22 16 11

13 8 5 13 8 5 13 8 5 13 8 5 13 8 5

DE

CA

VID

AD

3.6 3,7 3.8 3,9 4,0

79 60 47 36 79 60 46 35 79 59 45 35 78 59 45 23 78 58 44 33

62 54 42 33 62 54 42 32 62 53 41 31 61 53 40 30 61 52 40 30

48 37 28 48 37 27 47 36 27 47 36 26 46 35 26

39 30 21 38 30 21 38 29 21 38 29 20 38 29 20

26 21 15 10 26 21 15 10 26 21 15 10 26 21 15 10 26 21 15 9

3 8 5 13 8 4 13 8 4 13 8 4 13 8 4

REL

AC

ION

4.1 4.2 4.3 4.4 4,5

78 57 43 32 78 57 43 32 78 56 42 31 77 56 41 30 77 55 41 30

60 52 39 29 60 51 39 29 60 51 38 28 59 51 38 28 59 50 37 27

46 35 25 46 34 25 45 34 25 45 34 24 45 33 24

37 28 20 37 28 19 37 28 19 37 27 19 37 27 19

26 21 14 9 26 20 14 9 26 20 14 9 26 20 14 8 25 20 14 8

3 8 4 13 8 4 13 8 4 13 8 4 14 8 4

4,6 4.7 4.8 4.9 5.0

77 55 40 29 77 54 40 29 76 54 39 28 76 53 38 28 76 53 38 27

59 50 37 26 58 49 36 26 58 49 36 25 58 49 35 25 57 48 35 25

44 33 24 44 33 23 44 32 23 44 32 23 43 32 22

36 27 18 36 26 18 36 26 18 36 26 18 36 26 17

25 20 14 8 25 20 13 8 25 29 13 8 25 19 13 7 25 19 13 7

14 8 4 14 8 4 14 8 4 14 8 4 14 8 4


161

FACTORES PARA REFLECTANCIAS EFECTIVAS DE LA CAVIDAD DEL PISO

DIFERENTES DE 20 POR CIENTO.

Para obtener reflectancias de 30 por ciento, multiplíquese por el factor adecuado

mencionado abajo, por 10 por ciento de reflectancia efectiva, divídase por el factor

apropia do mencionado abajo.

TABLA 4

% DE REFLECTANCÍA EFECTIVA DE LA

CAVIDAD DEL TECHO,PCT

80

70

50

10

% DE REFLECTANCÍA

EFECTIVA DE LAS PAREDES, PM

50 30 10

50 30 10

50 30 10

50 30 10

RELACIÓN DE CA- VIDAD DEL LOCAL

1 2 3 4 5 6 7 8 9

10

1.08 1.08 1.07 1.07 1,06 1.05 1,05 1,04 1.03 1.05 1.03 1,02 1,04 1.03 1.02 1,03 1.02 1.01 1.03 1,02 1,01 1,03 1,02 1,01 1,02 1,01 1,01 1,02 1.01 1.01

1,07 1.06 1.06 1.06 1.05 1.04 1.05 1.04 1,03 1,04 1,03 1.02 1,03 1,02 1,02 1,03 1,02 1.01 1.03 1.02 1,01 1,02 1.02 1,01 1,02 1.01 1.01 1.02 1.01 1.01

1.05 1.04 1.04 1.04 1.03 1.03 1.03 1.03 1,02 1,03 1,02 1.02 1,02 1.02 1,01 1,02 1,02 1.01 1.02 1.01 1,01 1,02 1,01 1,01 1,02 1,01 1,01 1,02 1.01 1.01

1.01 1,01 1.01 1.01 1.01 1.01 1.01 1.01 1.01 1.01 1,01 1.00 1.01 1.01 1.00 1.01 1.01 1.00 1.01 1.01 1,00 1,01 1.01 1.00 1.01 1.01 1.00 1,011.01 1,00


162

AANNEEXXOO CC:: CCAARRAACCTTEERRIISSTTIICCAASS DDEELL

TTUUBBOO FFLLUUOORREESSCCEENNTTEE


163


164


165


166


167

AANNEEXXOO DD:: CCAARRAACCTTEERRIISSTTIICCAASS DDEE

LLOOSS PPRROOYYEECCTTOORREESS


168


169

FS-400-D

400 w High Pressure Sodium Lamp (Clear)

Report # 29

Lamp Lumens: 50,000

Beam Lumens: 25,289

CANDEL POWER DISTRIBUTION CURVE ISOLUX DIAGRAM

Mt. Ht. 30 Aim Pt 90

Promedio max en bujias: 50,400 AVERAGE ISOCANDELA CURVES

TOTAL LUMENS

Certenline CP: 50,400

Beam Eff: 50.6%

Total Eff: 61.5%

Beam Spread: 130H x 93V

NEMA Type 7H x 5V

VOLTS: 220


170

Pulse Start

400 w Metallic additives Lamp (Clear)

Lamp Lumens: 42,000

Beam Lumens: 21,242

CANDEL POWER DISTRIBUTION CURVE ISOLUX DIAGRAM

Mt. Ht. 30 Aim Pt 90

Promedio max en bujias: 50,400 AVERAGE ISOCANDELA CURVES TOTAL

LUMENS

Certenline CP: 50,400

Beam Eff: 65.6%

Total Eff: 73.5%

Beam Spread: 130H x 93V

NEMA Type 7H x 5V

VOLTS: 220


171


172

DE PARTAMENTO DE CURVA DE DISTRIBUCION LUMINOSA No 1551 MEXICO

D.F.

ILUMINACION

WATTS: 250 BULBO: P552 PROMEDIO MAX EN BUJIAS 23283

VOLTS: 220 TIPO: FIL C-7A LUMENS HAZ LUMINOSO 17648

EFICIENCIA HAZ LUMINOSO: 53.5% DIFUSIÓN DEL HAZ LUM: V-93° H-

98°

LUMENS: 33000

PRUEBA EFECTUADA CON LAS ESPECIFICACIONES I.E.S. Y NEMA

CCUURRVVAA IISSOOCCAANNDDEELLAA PPRROOMMEEDDIIOO DDEE LLOOSS

LLAADDOOSS DDEERREECCHHOO EE IIZZQQUUIIEERRDDOO

LLUUMMEENNEESS PPRROOMMEEDDIIOO DDEE LLOOSS LLAADDOOSS

DDEERREECCHHOO EE IIZZQQUUIIEERRDDOO

87

60

224

136

512

542

352

250

235

400

67

60

82

195

285

124

408

317

393

116

61

208

52

50

20 18

74

149

203

106

263

216

255

87

54

149

20

29

4

89

87

67

60

157

136

96

68

168

15

11

91

99

72

103

91

105

5

52

4

49

85

81

83

3

166

SE

MI-

TO

TA

L D

E Z

ON

AS

HO

RIZ

ON

TA

LE

S

136

321

536

822

1172

1512

1557

1225

805

461

229

47

38

SEMI-TOTAL DE ZONAS VERTICALES

2786 2263 1530 1064 701 401 8824

0º 8º 16º 24º 32º 40º 48º 56º8º16º24º32º40º48º56º

0º

8º

16º

24º

32º

40º

56º

8º

16º

24º

32º

40º

56º

63º

5000 C.P.

9000 C.P.

14000 C.P.

21000 C.P.

2326 C.P.


173

AANNEEXXOO EE:: PPLLAANNOOSS


174

4m

12

m6

m6

m

2 m30 m

36

m

60m

6m

1

2 3 4 6

57 8

9

10


18

m

30m

100 m

50

m

CASETA DE

CONTROL

INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA

MECÁNICA Y ELÉCTRICA

DISEÑO DEL ALUMBRADO A UNA SUBESTACIÓN ELÉCTRICA

TIPO INTEMPERIE

ARREGLO GENERAL – SUBESTACIÓN ELÉCTRICA

GRUPO SEMESTRE Nº DIBUJO FECHA

9E-2V NOVENO 1 10/09/10

ESCALA 1:15 HOJA 1 DE 3

NÚMERO

1

2

3

4

SIGNIFICADO

Estructura

TP’s y TC’s

Cuchillas

Aislador soporte

5

6

7

Interruptor

Aislador soporte

Cuchillas

8 Aislador soporte

SIMBOLOGÍA

9 Estructura

10 Transformadores


175

6 m

13 m 3 m

3 m

3 m

3.5 m 5.8 m 8.8 m

34 m8

.7 m

14

.8 m

1

2

3

4

5

6 78





TIPO INTEMPERIE

ARREGLO GENERAL – CASETA DE CONTROL


9E-2V NOVENO 2 10/09/10


NÚMERO

1

2

3

4

SIGNIFICADO

Tableros

Área de monitoreo

Sala de Baterías

W.C.

5

6

7

Cocina

Entrada

Oficina

8 Bodega

SIMBOLOGÍA


176





TIPO INTEMPERIE

SALA DE TABLEROS - CORTES


9E-2V NOVENO 3 10/09/10


3.5

m

8.7 m

2 m

1.5

0 m

0.5

0 m

4 m

1 m1.42 m 1.42 m 1.42 m


177

BBIIBBLLIIOOGGRRAAFFÍÍAA

-- Diseño de Subestaciones Eléctricas. José Raull Martínez, Facultad de

Ingeniería UNAM, 2000 – 555 páginas.

-- El ABC del Alumbrado y las Instalaciones Eléctricas en Baja Tensión. Gilberto

Enriquez Harper, Ed. Limusa, 2006 – 381 páginas.

-- Fundamentos sobre Ahorro de Energía. Juan José Soto Cruz, Ediciones de la

Universidad Autónoma de Yucatán, 1996.

-- http://edison.upc.edu/curs/llum/fotometria/magnitud.html

- http://edison.upc.edu/curs/llum/interior/iluint1.html

- http://edison.upc.edu/curs/llum/lamparas/ldesc2.html

- http://es.wikipedia.org/wiki/Diodo_emisor_de_luz

-- Instalaciones Eléctricas. Marcelo Antonio Sobrevila. Alberto Luis Farina. Ed.

Alsina, 2002, Buenos Aires Argentina, 347 páginas.

-- Manual de Instalaciones de Alumbrado y Fotometria. Jorge Chapa Carreón,

Ed. Limusa, 1990 – 266 páginas.

- Sistemas de Unidades Físicas. José Luis Galán García, Ed. Reverte, 1987 –

325 páginas.

- http://es.wikipedia.org/wiki/Diodo_emisor_de_luz

- http://www.bing.com/images/search?q=t8+g13&FORM=BIFD&adlt=strict#focal=9453aa96505b87e27a9b3bce3a5fdbfd&furl=http%3A%2F%2Fwww.pxf.pl%2Fgfx%2Fproduct%2FROMA_fq2we0b.jpg

- http://edison.upc.edu/curs/llum/exterior/monum.html - http://www.gelighting.com/es/resources/learn_about_light/color_specifying.htm - http://www.ucm.es/info/opticaf/OPT_ILUMINA/presenta/pdf/2%20Temperatura

Color.pdf

- http://edison.upc.edu/curs/llum/interior/iluint1.html

- http://www.coelpuebla.com.mx/iluminacion/philips.pdf - http://app.cfe.gob.mx/Aplicaciones/CCFE/Tarifas/Tarifas/Tarifas.asp?Tarifa=DA

CTAR1&Anio=2010&mes=11&imprime=

http://edison.upc.edu/curs/llum/lamparas/ldesc2.html

http://es.wikipedia.org/wiki/Diodo_emisor_de_luz

http://es.wikipedia.org/wiki/Diodo_emisor_de_luz

http://www.bing.com/images/search?q=t8+g13&FORM=BIFD&adlt=strict#focal=9453aa96505b87e27a9b3bce3a5fdbfd&furl=http%3A%2F%2Fwww.pxf.pl%2Fgfx%2Fproduct%2FROMA_fq2we0b.jpg



http://edison.upc.edu/curs/llum/exterior/monum.html

http://www.gelighting.com/es/resources/learn_about_light/color_specifying.htm

http://www.ucm.es/info/opticaf/OPT_ILUMINA/presenta/pdf/2%20TemperaturaColor.pdf

http://www.ucm.es/info/opticaf/OPT_ILUMINA/presenta/pdf/2%20TemperaturaColor.pdf

http://edison.upc.edu/curs/llum/interior/iluint1.html

http://www.coelpuebla.com.mx/iluminacion/philips.pdf

http://app.cfe.gob.mx/Aplicaciones/CCFE/Tarifas/Tarifas/Tarifas.asp?Tarifa=DACTAR1&Anio=2010&mes=11&imprime

http://app.cfe.gob.mx/Aplicaciones/CCFE/Tarifas/Tarifas/Tarifas.asp?Tarifa=DACTAR1&Anio=2010&mes=11&imprime

instituto politÉcnico nacional · 2017-11-24 · 1.4. Área de transformación 1.5. acceso a la...

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