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Predimensionado

Una vez seleccionados las lámparas, luminarias y tipo de implantación de la instalación, el siguiente paso consiste en calcular las dimensiones de la instalación.

Las dimensiones básicas estudiadas son las que se muestran en la Imagen1:

Esquema iluminacion vial

Imagen - Esquema iluminación vial

Donde:

  • h es la altura de implantación de las luminarias en m
  • a es la separación entre luminarias a lo ancho en m
  • l es la separación logitudinal de las luminarias en m
  • p es la potencia de las lámparas a utilizar en W
  • Todos los parámetros mencionados están interrelacionados. Si existe algún parámetro que sea invariable, ese será el punto de partida de estudio.

    Existen dos métodos manuales de cálculo en función del tipo de alumbrado. Son el método del punto por punto y el método del lumen.

    Método punto por punto

    El método del punto por punto se utiliza para instalaciones donde no se distribuye la luz uniformemente; este método permite obtener la luminosidad en puntos determinados.
    El método está basado en la ley de la inversa de los cuadrados . La luminancia viene dada por la suma de una componente directa producida por la luz que llega directamente al plano de trabajo de las luminarias y una componente indirecta que proviene de las reflexiones.

    Cuando la fuente es grande el método de punto por punto no podrá utilizarse, a no ser que el tamaño de esta sea despreciable frente a la distancia.

    Antes de empezar el cálculo deben estar definidos los factores como: las características fotométricas de las lámparas y luminarias, la distribución de estas y la altura del plano de trabajo.

    Para calcular la iluminancia producida por las lámparas, en primer lugar se calcula el flujo luminoso directo e indirecto que incide sobre el plano de trabajo.

    Cálculo de la componente directa

    Para las fuentes de luz puntuales, como las lámparas de descarga e incandescencia el cálculo de la iluminancia es:

    Formula Iluminancia horizontal
    Formula Iluminancia vertical
    Cuando un mismo punto está iluminado por mas de una lámpara, la iluminancia total es la suma de todas las iluminancias recibidas
    Formula Iluminancia horizontal
    Formula Iluminancia vertical

    Las fuentes de luz, donde la longitud de la luminaria es mayor que la altura de montaje, se consideran fuentes de luz de longitud infinita y para el cálculo de la iluminancia se considera un diferencial, obteniendo las fórmulas siguientes:

    iluminanciaHorizontalInfinita
    iluminanciaVerticalInfinita
    Fuente luz infinita

    Imagen - Fuente de Luz infinita

    Donde la intensidad se obtiene del diagrama de intensidad luminosa de la luminaria referido a un metro de longitud de la fuente de luz.
    En un tubo fluorescente la intensidad tambien se puede calcular a partir del flujo luminoso por metro mediante la fórmula:

    Formula Fuente luz infinita

    Finalmente, la componente directa de la iluminancia se calcula por el teorema de Pitágoras de la siguiente forma:

    Formula Iluminancia vertical

    Cálculo de la componente indirecta o reflejada

    Para el cálculo de la componente indirecta se considera que la distribución de la luz reflejada es uniforme para todas las superficies, por lo tanto la componente horizontal y vertical será la misma. Se calcula:

    Formula Iluminancia Indirecta

    Donde:

    La Tabla1 contiene valores de reflectancia para distintos materiales.

    Material Color Reflectancia (%)
    Madera Maple42 %
    Encino34 %
    Avellana19 %
    Nogal16 %
    Caoba12 %
    Metal Esmalte horneado70 - 85 %
    Aluminio pulido80 - 85 %
    Aluminio mate75 %
    Pintura aluminio59 %
    Vidrio Vidrio claro10 %
    Vidrio opaco15 - 30 %
    Plástico Claro5 - 10 %
    Opalino15 - 30 %

    Tabla - Reflectancias de materiales

    La iluminancia total es la suma de la iluminancia directa y la iluminancia indirecta: ETotal = EDirecta + EIndirecta
    Iluminancia directa e indirecta

    Imagen - Iluminancia directa e indirecta

    Método del lúmen o del cálculo del flujo luminoso

    El método del lúmen se emplea para estimar el número de luminarias para producir una iluminación media determinada en todos los puntos del área considerada. Permite calcular la iluminancia general de la zona a iluminar.

    En primer lugar se calcula el flujo luminoso total:

    Formula Flujo Luminoso

    Donde:

    En segundo lugar se calcula el número de luminarias que serán necesarias:

    Numero de luminarias

    Donde:

    Una vez conocido el número de luminarias y lámparas necesarias, se debe calcular la distribución. En caso de tener que iluminar una superficie rectangular, se realiza una distribución uniforme paralela a los ejes de simetría de acuerdo a las ecuaciones:

    Distribucion número de luminarias a lo ancho
    Distribucion número de luminarias a lo largo
    Distribucion número de luminarias

    Imagen - Distribución luminarias

    La distancia entre luminarias depende de la apertura del haz de luz y de la altura de las luminarias sobre el plano de trabajo.

    Tipo de luminarias Altura (h) Distancia (d) Aplicación
    Intensiva h > 10 d ≤ 1,2h Iluminación general para grandes alturas
    Semi-extensiva 4-6 m d ≤ 1,5h Iluminación general
    Extensiva 6-10 m d ≤ 1,5h Iluminación general
    Extensiva h ≤ 4 d ≤ 1,6h Iluminación general

    Tabla - Distancia entre luminarias

    La distribución de las luminarias es más fácil de entender mediante el siguiente ejemplo.

    Distribucion número de luminarias

    Imagen - Separación entre luminarias

    Por último, para comprobar si los cálculos son correctos y la iluminancia requerida es correcta, se aplica la fórmula siguiente:

    Formula Comprobacion

    Flujo luminoso | x

    Cantidad de luz emitida por una fuente de luz en todas las direcciones del espacio, en lumen [lm]

    Más información

    Intensidad luminosa | x

    Flujo luminoso emitido por una fuente de luz en una dirección dada, en candelas [cd]

    Más información

    Iluminancia | x

    Flujo lumínico que incide sobre la unidad de superficie, en lux [lx]

    Más información

    Luminancia | x

    Intensidad luminosa por unidad de superficie aparente de una fuente que emite luz o que la refleja, captada por el ojo humano, en candela/metro2 [cd/m2]

    Más información

    Uniformidad | x

    La uniformidad hace referencia a la iluminancia proporcionada sobre la superficie de referencia, generalmente la iluminancia no será uniforme, pero es una magnitud importante para el confort y la visión.

    Más información

    Deslumbramiento | x

    Pérdida o disminución de la capacidad visual debido al exceso de luminancia del objeto que se observa o incide sobre el ojo.

    Más información

    Contraste | x

    Mide la relación entre la luminancia de un objeto y la luminancia de su fondo.

    Más información

    Equilibrio Lumínico | x

    El equilibrio lumínico es la uniformidad en 3D y de las luminancias. Es una magnitud muy compleja de calcular porque aunque el ojo humano no distingue entre los distintos niveles de iluminación del espacio, estos existen.

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    Uniformidad General (Uo) | x

    Relación entre la luminancia mínima y la luminancia media de una instalación

    Más información

    Uniformidad longitudinal (UL) | x

    Relación la luminancia mínima y máxima longitudinal de una instalación

    Más información

    Uniformidad extrema (Ue) | x

    Relación la iluminancia mínima y máxima de una instalación

    Más información

    Uniformidad media (Um) | x

    Relación la iluminancia mínima y la iluminancia media de una instalación

    Más información

    Mantenimiento | x

    La iluminancia inicial proporcionada por la instalación disminuye de manera gradual con el tiempo debido al uso, disminución de los lúmenes de las lámparas, a la suciedad del sistema, etc. Pero es posible mantener la iluminancia sobre un mínimo si se limpian las lámparas y luminarias, se reemplazan las lámparas quemadas o gastadas. Es decir, si se establece un programa de mantenimiento de la instalación.

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    Eficacia luminosa | x

    Flujo que emite una fuente de luz por cada vatio consumido, en lumen/vatio [lm/W]

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    Distribución espectral | x

    La distribución espectral representa la cantidad de energía radiada que emite la fuente de luz en las diferentes áreas visibles del espectro.

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    Temperatura del color | x

    La temperatura del color mide el grado de calidez o frialdad que reproduce una fuente de luz. Se expresa en grados Kelvin [K].

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    Índice de reproducción cromática (IRC) | x

    El IRC es la capacidad de la fuente de luz para reproducir fielmente el color, comparándola con un patrón de referencia.

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    Depreciación Luminosa | x

    La depreciación luminosa hace referencia a la pérdida de iluminancia que sufre la instalación a lo largo de uso.

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    Adaptación | x

    Habilidad del ojo para enfocar y ajustarse cuando hay cambios en el nivel de iluminación

    Más información

    Capacidades Visuales | x

    Habilidad del ojo para enfocar y ajustarse cuando hay cambios en el nivel de iluminación

    Más información

    Vida Útil | x

    La vida útil de una lámpara se define como el número de horas de funcionamiento antes de sufrir una depreciación del 30%.

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    Tiempo de encendido | x

    El tiempo de encendido es el tiempo necesario de las lámparas para llegar al nivel estable de flujo luminoso, arrancando en frío

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    Flujo hemisférico superior instalado | x

    Porcentaje de flujo emitido por encima del plano horizontal y el flujo total de la luminaria

    Más información

    Índice de reflexión | x

    Relación entre el flujo luminoso reflejado y el flujo incidente

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    Deslumbramiento directo | x

    Deslumbramiento que se produce por una luminaria situada dentro del campo visual.

    Más información

    Fuentes de luz de alta intensidad (HID)| x

    Dentro de este grupo se encuentran las lámparas de vapor de mercurio, halogenuros metálicos y vapor de sodio

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    Agudeza visual| x

    Capacidad del ojo para reconocer y distinguir detalles de objetos situados a distancias cortas.

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