Fundamentos de Ingeniería Eléctrica

Dr. Zamora Cárdenas Enrique Arnoldo

Proyecto:

Alumbrado de Exteriores

Iluminación de una calle

Equipo:

Arellano Alamilla Martha Cecilia

Sámano Aguilar Luis Fernando

Pérez Zamudio Fernando Tomás

Fecha de Entrega:

27 de Noviembre de 2014

Iluminación de calles

La iluminación de las calles tiene el propósito de permitir a los usuarios de las

mismas, disponer de la visibilidad necesaria para un desenvolvimiento fácil y

seguro de la circulación.

LUMINARIAS

Las luminarias deben de estar construidas de tal forma que estén protegidas

contra la acción nociva de los agentes atmosféricos (polvo, agua, etc.)

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

elementos:

Reflectores. Función de distribuir la luz emitida por la fuente luminosa.

Refractores. Se construyen en forma de copa, de globo o de media pera

de manera que dirijan los rayos de luz en dirección preestablecida.

Difusores. Tienen la función de disminuir la luminancia de las lámparas

pero reducen el rendimiento de la luminaria, utilizados para el

alumbramiento decorativo.

POSTES

Para el alumbrado exterior los postes o elementos de montaje son uno de los

elementos complementarios para las luminarias, pero deben cumplir con ciertas

solicitaciones mecánicas así como agentes atmosféricos, no deben requerir

demasiado mantenimiento y satisfacer aspectos estéticos. Pueden estar

construidos de:

Acero

Cemento armado

Aluminio

Material plástico

ALUMBRADO DE CALLES

Cualquier instalación para alumbrado de calles debe garantizar una visibilidad

adecuada durante el día y la noche, con el objeto que se desarrolle el tráfico

motorizado y la seguridad de peatones.

La figura anterior muestra la correlación existente entre los gastos de energía y

mantenimiento por cada metro lineal para varios tipos de lámparas y cuatro grupos

de calles:

Trafico Grande

Trafico Medio

Trafico Escaso

Trafico Ligero

CLASES DE CALLE. Para el alumbrado de calles es conveniente tomar en

consideración su ancho y tipo de pavimento. Basando se en estos elementos, se

puede definir el nivel de iluminación

Estos valores consideran que las condiciones de reflexión del pavimento son

favorables del orden del 10%. Cuando se considere que la reflexión es pobre

(igual o menor del 3%), se debe aumentar el nivel de iluminación al 50%.

LUMINARIAS Y FUENTES LUMINOSAS. Estos elementos condicionan la

distribución del flujo luminoso sobre el plano y los costos de operación.

GEOMETRIA DE LA INSTALACION. Define la disposición de los centros

luminosos, la altura de los postes y la separación entre ellos.

TIPO DE ALIMENTACION PREVISTA. Se debe definir si es monofásica o

trifásica, si es área o en cable el voltaje de alimentación y el punto de

alimentación.

REQUISITOS A CUMPLIR

Evitar fenómeno de deslumbramiento

Ofrecer un grado aceptable de uniformidad en la iluminación

Facilitar el mantenimiento

Satisfacer las condiciones de estética

Dar un grado satisfactorio de confiabilidad

Disposición de los centros luminosos o luminarias

CALCULO DE ILUMINACIÓN EXTERNA

1.- DISTANCIA ENTRE LUMINARIAS. La distancia entre luminarias debe ser tal

que la correspondencia de la proyección vertical del centro de cada luminaria

sobre la calle uniendo 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 requiere mayor mantenimiento.

Esta distancia depende de la altura del montaje de los centros luminosos (H), de la

uniformidad en la iluminación y del grado de deslumbramiento tolerado.

2.- COEFICIENTE DE UTILIZACION. Se define como la relación entre el flujo

luminoso sobre la calle (ΦL), es decir:

𝑁𝑢 =Φu

ΦL

Este coeficiente depende de los siguientes factores:

Tipo de luminaria

Disposición de las luminarias

Ancho de la calle iluminada

El factor de reflexión

El coeficiente de utilización varía entre 0.20 y 0.50 para un ancho de la calle del

mismo orden que la altura de la luminaria.

El coeficiente de utilización por lo general lo proporcionan los fabricantes de

lámparas y luminarias para alumbrado exterior

3.- METODO DE FLUJO TOTAL

Los métodos empleados para el cálculo de la iluminación exterior tratan de definir

las características geométricas y de iluminación de la instalación

H: altura de la luminaria

D: distancia entre luminarias

L: longitud del brazo

S: distancia entre borde de la calle y área de circulación

4.- ASPECTOS DE ILUMINACIÓN

Em: Nivel de iluminación medio

Nu: coeficiente de utilización de acuerdo a la luminaria seleccionada

Ug: grado de uniformidad en la iluminación

5.- ALTURA DE INSTALACION. Está limitada a los siguientes factores:

Potencia de la lámpara

Tipo de luminaria

Disposición de los centros luminosos

CLASES DE INSTALACIÓN DE ILUMINACIÓN

ANCHO DE LA CALLE (m)

DISPOSICION DE LUMINARIAS

ALTURA DE MONTAJE (m)

Autopistas y calles con intenso tráfico de vehículos y poca circulación de peatones

Entre 8 y 10 m, o más de 10 m Más de 10 m

Unilateral o bilateral con centros alternos Bilaterales con centros alternados o doble central

10 a 12 m Más de 12 m

Calles foráneas con tráfico medio

Menores de 10 m Mayor de 10 m

Unilateral Bilateral con centros alternados

10 m o mayor Entre 10 y 12 m

Calles urbanas con intenso tráfico motorizado y de peatones

Menor de 8 m Entre 8 y 10 m

Unilateral Unilateral o bilateral con centros alternos Bilateral con centros alternos Bilateral con centros opuestos

Mayor o igual a 8 m Entre 8 y 10 m 10 m o mayor de 10 m

Calles con poco tráfico de vehículos y poca circulación de peatones

8 m o menor de 8 m Mayor de 8 m

Unilateral Unilateral

Mayor de 7.5 m De 8 a 9 m

Calles en pequeñas poblaciones con poco tráfico de vehículos

Unilateral De 7.5 a 9.0 m

6.- SUPERFICIE POR ILUMINAR

Esta técnica se basa según en la disposición de las luminarias en las calles, es

decir, se determina según sea el caso:

a) Para disposición axial, unilateral y bilateral con centros alternos mediante la

siguiente expresión:

S= D*L (m2)

b) Disposición bilateral con centros opuestos:

𝑆 =DLu

2 (m2)

D= distancia entre luminarias

L= ancho de la calle en metros

7.- FLUJO LUMINOSO

Una vez establecido el Em se determina el flujo luminoso ΦT que emite cada

luminaria esta dado por

ΦT =EM ∗ S

(Nu)(Kd)(Km)

Donde:

Nu= coeficiente de utilización

Kd= coeficiente de degradación de la luminaria

Km= coeficiente de mantenimiento en atmosfera limpia

PROPUESTA DE ESPACIO A ILUMINAR Y CÁLCULOS

Nosotros proponemos iluminar una calle urbana que se encuentra en la periferia

de una ciudad con alto tráfico de vehículos, la atmosfera se considera que no es

limpia, entonces, de acuerdo a la tabla 4.1 el Em es de 12 luxes.

Se instalaron luminarias en poste con una inclinación de 5° con respecto al plano

horizontal de la calle, la luminaria es tipo cerrada con difusor de plástico y bulbo

fluorescente.

Utilizando disposición bilateral con centros opuestos

Las dimensiones son las siguientes:

L= 12 m

L. banqueta= 2m

I = 0.30m

S= 1.7 m

De acuerdo a las tablas 4.1 y 4.2 la altura del montaje es de 10 m o mayor

D/H de acuerdo a la tabla 4.4 el valor tomado es de 3.2, por lo tanto la separación

entre luminarias será:

H = 3.2 * 10m = 32m

Considerando un coeficiente de degradación KD = 0.85 y un KM= 0.70, la

superficie por iluminar se calcula como:

𝑆 =32∗10

2= 160 m2

El coeficiente de utilización es tomado de la tabla anexada por el fabricante

Relación entre ancho de la calle y altura de montaje:

10 – 1.20 = 8.8 m

A esta relación se le suma I que es distancia entre extremo del brazo-poste, que

es de 0.30m

L/H = 9.1 /10 = 0.91

Considerando nuestro L/H = 1 y de la gráfica

Nu = 0.36

Por lo tanto el flujo del lado de la calle es:

ΦT =12∗160

(0.36)(0.85)(0.70) = 8963.58 lúmenes

Con este resultado se busca una luminaria que cumpla con un valor equivalente a

los lúmenes requeridos

Calculando el nivel medio de iluminación:

Nu * ΦL /S = 0.34 *9405 / 160m = 20 luxes

Considerando los factores de mantenimiento y degradamiento

Es igual a Em *Kd *Km = 20 * 0.85 * 0.20 = 11.89 luxes

Por lo cual la iluminación obtenida es más de la requerida

DISTANCIA ENTRE LUMINARIAS

El difusor de nuestra luminaria es 65°, por la cual la distancia entre las luminarias

se calcula mediante la tangente del ángulo

𝐷 = tan(65)(10) = 21.5 𝑚 Entre cada luminaria