Diseño y Proyecto

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:

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.

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:

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:

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:

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

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:

Donde:

• Φ es el flujo luminoso en lm
• F_T es la suma del área de todas las superficies en m²
• ρ_m es la reflectancia media de las superficies. Calculada:
  

La Tabla1 contiene valores de reflectancia para distintos materiales.

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:

Donde:

• E_m es la iluminancia media en lux
• S es la superficie del plano de trabajo en m²
• η es el rendimiento de la iluminación
• f_m es el factor de mantenimiento

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

Donde:

• Φ_T es el flujo luminoso total en lm
• Φ_L es el flujo luminoso de una lámpara en lm
• n: número de lámparas por cada luminaria

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:

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.

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

Imagen - Separación entre luminarias

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