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  • DISEÑO DE UN REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO Y SU IMPORTANCIA EN LA

    ILUMINACIÓN MODERNA

    PROYECTO FIN DE CARRERA INGENIERO INDUSTRIAL

    Autor: Juan José Medina Barrio

    Tutor: Juan Manuel Carrasco Solís

  • DISEÑO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO

    DISEÑO DE UN REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO Y SU IMPORTANCIA EN LA ILUMINACIÓN MODERNA

    ÍNDICE 1 OBJETIVO DEL PROYECTO………………………………………….. 10 1.1 JUSTIFICACIÓN…………………………………………………………… 10 1.2 APLICACIONES……………………………………………………………. 10 1.3 VENTAJAS ENERGÉTICAS………………………………………………. 11 1.3.1 Ahorro Energético…………………………………………………........... 11 1.3.2 Contaminación lumínica……………………………………………......... 11 1.4 LEGISLACIÓN VIGENTE………………………………………………… 12 1.4.1 A nivel español……………………………………………………............. 12 1.4.2 A nivel europeo……………………………………………………............ 13 2 TIPO DE APARATO……………………………………………………..... 13 2.1 CARACTERÍSTICAS………………………………………………………. 13 2.2 MODELO DE LA LÁMPARA……………………………………………... 14 3 ESTUDIO GENERAL DE LÁMPARAS……………………………… 15 3.1 DESCRIPCIÓN GENERAL DE LÁMPARAS……………………………. 15 3.2 LÁMPARAS DE DESCARGA……………………………………………... 17 3.2.1 Descarga a Baja Presión…………………………………………............. 18 3.2.1.1 Lámparas de Vapor de Sodio a Baja Presión………………….......... 18 3.2.1.2 Tubos Fluorescentes…………………………………………............... 19 3.2.2 Descarga a Alta Presión………………………………………….............. 20

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  • ÍNDICES

    3.2.2.1 Lámparas de Vapor de Mercurio a Alta Presión………............ 21 3.2.2.2 Lámparas de Halogenuros Metálicos…………………………........... 22 3.2.2.2.1 Características de funcionamiento…………………………………23 3.2.2.2.2 Ventajas e Inconvenientes………………………………….............24 3.2.2.3 Lámparas de Vapor de Sodio a Alta Presión………………….......... .24 3.2.2.3.1 Características de Funcionamiento………………………..............26 3.2.2.3.2 Ventajas e Inconvenientes………………………………….............26 3.2.3 Balance de Potencia en Lámparas de Descarga y conclusiones….......... 26

    4 ESTUDIO SOBRE ILUMINACIÓN....................................................... 27

    4.1 ILUMINACIÓN INTERIOR.......................................................................... 27

    4.1.1 Deslumbramiento........................................................................................ 28

    4.1.2 Lámparas y luminarias............................................................................... 28

    4.1.3 El color......................................................................................................... 30

    4.1.4 Sistemas de alumbrado............................................................................... 33 4.1.5 Métodos de alumbrado................................................................................ 35

    4.1.6 Niveles de iluminación recomendados....................................................... 36

    4.1.7 Depreciación de la eficiencia luminosa y mantenimiento........................ 38

    4.2 ILUMINACIÓN EXTERIOR......................................................................... 38

    4.2.1 Alumbrado vías públicas.............................................................................38

    4.2.1.1 Iluminancia..............................................................................................38

    4.2.1.2 Luminancia..............................................................................................39

    4.2.1.3 Criterios de calidad.................................................................................41

    4.2.1.3.1 Coeficientes de uniformidad............................................................. 41

    4.2.1.3.2 Deslumbramiento...............................................................................41

    2

  • DISEÑO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO

    4.2.1.3.3 Coeficiente de iluminación en los alrededores................................ 42

    4.2.1.3.4 Lámparas y luminarias..................................................................... 43

    4.2.1.3.5 Disposición de las luminarias en la vía............................................ 46

    4.2.1.3.6 Niveles de iluminación recomendados............................................. 50

    4.2.2 Alumbrado en áreas residenciales y peatonales....................................... 52

    4.2.2.1 Requisitos del alumbrado...................................................................... 53

    4.2.2.2 Niveles de alumbrado............................................................................. 53

    4.2.2.3 Lámparas y luminarias.......................................................................... 54

    4.2.3 Alumbrado de túneles................................................................................. 56

    4.2.3.1 Iluminación diurna................................................................................. 56

    4.2.3.1.1 Zona de acceso................................................................................... 57

    4.3.2.1.2 Zona de umbral..................................................................................59

    4.2.3.1.3 Zona de transición............................................................................. 59

    4.2.3.1.4 Zona central....................................................................................... 60

    4.2.3.1.5 Zona de salida.................................................................................... 60

    4.2.3.2 Iluminación nocturna............................................................................. 60

    4.2.3.3 Equipos de alumbrado........................................................................... 60

    4.2.3.4 Mantenimiento........................................................................................ 61

    4.2.4 Alumbrado con proyectores....................................................................... 62

    4.2.4.1 Proyectores.............................................................................................. 62

    4.2.4.2 Aplicaciones............................................................................................. 65

    4.2.4.2.1 Iluminación de áreas de trabajo o industriales............................... 65

    4.2.4.2.2 Iluminación de edificios y monumentos...........................................65

    4.2.4.2.3 Aplicaciones en alumbrado viario.................................................... 67

    4.2.4.2.4 Iluminación de instalaciones deportivas.......................................... 67

    3

  • ÍNDICES

    5 ESTUDIO DE DIFERENTES TOPOLOGÍAS………….................... 70 5.1 PREMISAS DE PARTIDA……….………………………………………….70 5.2 METODOLOGÍA DEL PROCESO.………………………………………. .70 5.3 DOCUMENTACIÓN DE LAS SIMULACIONES………………………... 70 5.3.1 Documentación primera topología……………………………………..... 71 5.3.2 Documentación segunda topología.…………………………………….... 75 5.3.3 Documentación tercera topología…………………………………….......76 5.3.4 Documentación cuarta topología……………………………………........ 79 5.3.5 Conclusiones………………………………………………………………. 82 6 ANEXOS………………………………………………………………………. 86 6.1 Código del PI digital…………………………………………………………. 86 6.2 Programación de la DSP…………………………………………………….. 88 Anexos incluidos en el CD que se acompaña: 6.3 MANUAL DSP. 6.4 DOCUMENTO BÁSICO HE DEL CÓDIGO TÉCNICO DE LA

    EDIFICACIÓN 6.5 PROYECTO GREENLIGHT.

    6.6 SIMULACIONES EN PSCAD.

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  • DISEÑO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO

    ÍNDICE DE FIGURAS

    Figuras 1 y 2. Distintos ámbitos de aplicación de reguladores de flujo...............10 Figura 3. Ejemplos de iluminación en vías urbanas..............................................11 Figuras 4 y 5. Ejemplos de contaminación lumínica..................................... ........12 Figura 6. Esquema Regulador Trifásico........................................................ ........14

    Figura 7. Funcionamiento de una lámpara de descarga.......................................16

    Figura 8. Tipos de lámparas.................................................................................... 16

    Figura 9. Principales partes de una lámpara de descarga.................................... 17

    Figura 10. Balance energético de una lámpara de descarga.................................17

    Figura 11. Lámpara de vapor de Na a baja presión..............................................19

    Figura 12. Balance energético de una lámpara de vapor de Na a baja presión. 19

    Figura 13. Tubo fluorescente...................................................................................20

    Figura 14. Balance energético de un tubo fluorescente........................................ 20

    Figura 15. Lámpara de vapor de Hg a alta presión.............................................. 21

    Figura 16. Balance energético de una lámpara de vapor de Hg a alta presión.. 22

    Figura 17. Lámpara de halogenuros metálicos......................................................23

    Figura 18. Lámpara de vapor de Na a alta presión...............................................25

    Figura 19. Balance energético de una lámpara de vapor de Na a alta presión.. 25

    Figura 20. Influencia del color en el ambiente...................................................... .33

    Figura 21. Formas de iluminación.......................................................................... 34

    Figura 22. Métodos de alumbrado.......................................................................... 35 Figura 23. Ejemplos de distribución de luminarias en alumbrado general........ 35 Figura 24. Relación entre el alumbrado general y el localizado.......................... 36 Figura 25. Iluminancia............................................................................................. 39

    5

  • ÍNDICES

    Figura 26. Luminancia.......................................................................................... ...40

    Figura 27. Ejemplo de calzada para el cálculo del SR.......................................... 42

    Figura 28. Alcance.................................................................................................... 44

    Figura 29. Dispersión............................................................................................... 44

    Figura 30. Alcance y dispersión. Método gráfico.................................................. 45

    Figura 31. Distintas disposiciones de luminarias en la vía....................................46 Figura 32. Tramos rectos......................................................................................... 47 Figura 33. Tramos curvos........................................................................................ 48 Figura 34. Cruces...................................................................................................... 49 Figura 35. Plazas y glorietas.................................................................................... 49 Figura 36. Pasos de peatones................................................................................... 50

    Figura 37. Presencia de árboles............................................................................... 50

    Figura 38. Tipos de luminarias................................................................................ 55

    Figura 39. Efecto del agujero negro........................................................................ 56

    Figura 40. Niveles de luminancia requeridos túnel de tráfico unidireccional ....57 Figura 41. Distintos accesos a túneles..................................................................... 58 Figura 42. Curva de reducción de la luminancia................................................... 59 Figura 43. Ejemplos de proyectores........................................................................ 62 Figura 44. Tipos de haces......................................................................................... 64

    Figura 45. Ángulos de abertura...............................................................................64

    Figura 46. Iluminación de edificios......................................................................... 66 Figura 47. Altura de montaje de las luminarias.................................................... 68 Figura 48. Disposiciones de proyectores................................................................. 69 Figura 49. Disposiciones típicas de proyectores..................................................... 69 Figura 50. Esquema eléctrico topología RFL_5..................................................... 71

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  • DISEÑO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO

    Figura 51. Detalle de la condiciones de entrada.....................................................71 Figura 52. Tensión a la salida del puente de diodos………….............................. 72 Figura 53. Salida del puente de IGBT…………………….................................... 73 Figura 54. Detalle de las condiciones de salida….................................................. 73 Figura 55. Detalle de los disparos de los semiconductores………………………73 Figura 56. Estrategia de control 1ª topología......................................................... 73 Figura 57. Estrategia de control RFL_seno………………………....................... 74 Figura 58. Estrategia de control RFL_seno2……………......................................74 Figura 59. Esquema eléctrico topología RFL_2..................................................... 75 Figura 60. Estrategia de control RFL_2………………………………................. 76 Figura 61. Detalle de las condiciones de entrada................................................... 76 Figura 62. Detalle de las condiciones de salida...................................................... 76 Figuras 63 y 64. Detalle de las corrientes por los semiconductores………......... 77 Figura 65. Estrategia de control RFL_2c……………………............................... 77 Figura 66. Detalle de la corriente por los semiconductores…………………….. 78 Figura 67. Esquema eléctrico topología RFL_3………………….........................78 Figura 68. Esquema eléctrico topología RFL_4……….........................................78 Figura 69. Esquema eléctrico topología RFL_6espaldacontraespalda ………...79 Figura 70. Control de RFL_espaldacontraespalda …….………………………. 80 Figura 71. Detalle de la tensión de condensadores……………………………… 80 Figura 72. Detalle de las condiciones de entrada………………………………...80 Figura 73. Detalle de las condiciones de salida………………………………….. 81 Figura 74. Esquema eléctrico topología RFL_dobleelevador………………….. 81 Figura 75. Esquema eléctrico topología RFL_dob_ele_sininv_v3……………... 82 Figura 76. Esquema eléctrico topología RFL_elevador………………………… 82

    7

  • ÍNDICES

    Figura 77. Estrategia de control de RFL_elevador………………………………83 Figura 78. Tensión de condensadores……………………………………………. 83 Figura 79. Detalle de las condiciones de entrada y salida………………………. 84

    8

  • DISEÑO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO

    ÍNDICE DE TABLAS

    Tabla 1. Tipos de lámparas según usos.................................................................. 29 Tabla 2. Temperatura de color y apariencia..........................................................31 Tabla 3. Iluminancia y apariencia.......................................................................... 31

    Tabla 4. Apariencia de color y rendimiento en color (CIE)................................. 32

    Tabla 5. Iluminancias recomendadas según la actividad y el tipo de local......... 37

    Tabla 6. Deslumbramiento...................................................................................... 42

    Tabla 7. Clasificación para luminarias de alumbrado público (CIE 1965)........ 43

    Tabla 8. Control........................................................................................................45

    Tabla 9. Disposición de luminarias......................................................................... 46

    Tabla 10. Curvatura de la curva............................................................................. 48

    Tabla 11. Valores recomendados por la CIE (1977)..............................................51

    Tabla 12.Valores recomendados por la CIE (1995)...............................................51

    Tabla 13. Zonas especiales....................................................................................... 52

    Tabla 14. Niveles de alumbrado CIE (1995).......................................................... 54

    Tabla 15. Alturas de luminarias.............................................................................. 55

    Tabla 16. Luminancias de acceso a túneles............................................................ 58

    Tabla 17. Clasificación de las luminarias según la apertura del haz de luz........ 63

    Tabla 18. Niveles de iluminación para distintas actividades.................................65

    Tabla 19. Niveles de iluminación............................................................................. 68 Tabla 20. Resultados de las simulaciones…………………………………………85

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  • OBJETIVO DEL PROYECTO

    1 OBJETIVO DEL PROYECTO.

    1.1 JUSTIFICACIÓN.

    Los motivos para la realización de un regulador de flujo luminoso son numerosos siendo, en

    realidad, mejoras tecnológicas sobre lo que ya existe. Un regulador de flujo es simplemente una

    máquina para mejorar todos los procesos concernientes a la luz artificial en instalaciones de

    todo tipo, industriales y/o viviendas, desde los procesos básicos de encendido-apagado hasta

    regulación, control, ahorro energético y reducción de la contaminación lumínica. Otro motivo

    fundamental y que requiere mención aparte es la mejora de la calidad de la luz artificial y el

    aprovechamiento máximo de la natural, que, a su vez, revierte en una mejora en las condiciones

    de trabajo/vida. Como se verá todos estos factores están relacionados, el camino a seguir es

    lograr una luz mejor, más barata y menos contaminante.

    1.2 APLICACIONES.

    El ámbito de aplicación de un regulador de flujo es tan amplio como queramos, cualquier

    superficie iluminada, grande o pequeña, cerrada o abierta al aire, es susceptible de su uso.

    Grandes superficies comerciales, aparcamientos de las mismas, parques de farolas en vías

    urbanas, industrias, hospitales o simples viviendas son algunos ejemplos de aplicación de

    reguladores de flujo.

    Cada vez existe una mayor conciencia respecto a sus ventajas, que son muchas, y, en un futuro

    próximo será otro componente más de cualquier instalación.

    Así mismo, existen distintos tipos de lámparas en el mercado, cada una con unas características

    y unos usos diferentes, esto explicado en el apartado correspondiente.

    Figuras 1 y 2. Distintos ámbitos de aplicación de reguladores de flujo.

    10

  • DISEÑO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO

    1.3 VENTAJAS ENERGÉTICAS.

    1.3.1 Ahorro Energético.

    El primer y más inmediato aspecto de este punto es el ahorro energético conseguido al consumir

    menos, la idea de la regulación consigue un nivel de iluminación acorde a las necesidades de

    cada momento, por ejemplo las necesidades de luz en exteriores variarán a lo largo del día, de

    día no será necesario y a medida que el nivel de luz natural vaya disminuyendo los

    requerimientos de luz artificial aumentarán. Con esto conseguimos un evidente ahorro

    energético, alumbramos cuanto necesitamos, ni más ni menos.

    Figura 3. Ejemplos de iluminación en vías urbanas.

    1.3.2 Contaminación lumínica.

    El segundo aspecto viene de la mano del primero. La iluminación de edificios tiene un impacto

    significativo en el Medio Ambiente, al suponer cerca del 40% de su consumo eléctrico. Estudios

    elaborados por la Comisión Europea de la Energía indican que existe un importante potencial de

    ahorro, entre el 30% y el 50%, y para conseguirlo se tendrá que invertir en sistemas de

    iluminación eficientes. Estos sistemas deberán encargarse de controlar y regular la luz emitida,

    11

  • OBJETIVO DEL PROYECTO

    y esto es precisamente el concepto de regulador de flujo. Así pues, el ahorro energético y la

    reducción de la contaminación lumínica son factores convergentes.

    Otro factor negativo ante un nivel excesivo de iluminación es el deslumbramiento, que se

    produce cuando la luminancia de un objeto es mucho mayo que la de su entorno. Es lo que

    ocurre cuando miramos directamente una bombilla o cuando vemos el reflejo del sol en el agua.

    Figuras 4 y 5. Ejemplos de contaminación lumínica

    1.4 LEGISLACIÓN VIGENTE.

    1.4.1 A nivel español:

    Según la Sección HE 3: Eficiencia energética de las instalaciones de iluminación del Código

    Técnico de la Edificación de Marzo del 2005: “Los edificios dispondrán de instalaciones de

    iluminación adecuadas a las necesidades de sus usuarios y, a la vez, eficaces energéticamente

    disponiendo de un sistema de control que permita ajustar el encendido a la ocupación real de la

    zona, así como de un sistema de regulación que optimice el aprovechamiento de la luz natural,

    en las zonas que reúnan unas determinadas condiciones”.

    La maquina adecuada para este tipo de especificaciones es un regulador de flujo luminoso. Se

    adjunta en el presente proyecto el Documento Básico HE 3 del Código Técnico de la

    Edificación.

    12

  • DISEÑO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO

    1.4.2 A nivel europeo:

    La Comisión Europea de la Energía presentó en el año 2000 un programa destinado a reducir las

    emisiones de CO2 y la contaminación lumínica en la Comunidad Europea, el Programa

    Greenlight. El objetivo del programa es la aceleración en la penetración de las tecnologías de

    eficiencia en iluminación en sector de edificios tanto públicos como privados, así como en la

    iluminación exterior en general. Es un programa de carácter voluntario, donde las empresas y

    organizaciones, se comprometen a mejorar la iluminación de sus edificios, donde y cuando la

    energía ahorrada justifique la inversión, y a instalar la mejor la tecnología posible en el mercado

    de eficiencia en iluminación en sus nuevos edificios.

    Se puede entender la importancia de desarrollar técnicas eficientes de iluminación, entre otras el

    regulador de flujo luminoso. Se adjunta en el presente proyecto la documentación del Programa

    Greenlight.

    2 TIPO DE APARATO.

    2.1 CARACTERÍSTICAS.

    Las directrices básicas tenidas en cuenta en este proyecto para el diseño y futura realización de

    un regulador de flujo luminoso son las de un convertidor AC/AC con tecnología de modulación

    con anchura de pulso.

    La idea es la conseguir un regulador trifásico a partir de tres monofásicos de 17 kVA

    controlados independientemente mediante placa DSP, que sea capaz de regular en tensión a la

    salida en función de las necesidades en cada instante con el consiguiente ahorro energético, que

    sea capaz de asumir las subidas y bajadas de tensión de la red, que tenga un sistema de

    protecciones para sobretensiones y sobrecorrientes tanto a la entrada como a la salida que

    proteja el equipo y las lámparas usadas, y que tenga un sistema de by-pass para que en el caso

    de fallo no deban apagarse las mismas. Como añadidos se le pretenden incorporar sensores de

    luz, de posición (GPS) y conexión a Internet para su control.

    Así mismo se persigue que sea un sistema robusto, de pequeño tamaño, y con bajo coste de

    fabricación, lo que implicaría un bajo coste de venta y, por tanto, una mayor facilidad y rapidez

    para el usuario a la hora de incorporarlo a su equipo de iluminación básico.

    En este proyecto que nos ocupa se han estudiado diferentes topologías de convertidores AC/AC,

    no dando ninguna los resultados esperados, pudiendo decirse, por tanto, que proyecto está

    actualmente en desarrollo.

    13

  • TIPO DE APARATO

    Se incluye un esquema del regulador trifásico donde se puede ver en cada fase un regulador

    monofásico y una lámpara.

    Vo_f2

    Vo_f1

    Ia1

    Ia2

    Ia3

    Vo_f3

    1.1

    1.1

    1.1

    0.00

    467

    0.00

    467

    0.00

    467

    0.005

    0.005

    0.005RFL2

    e2

    ne2

    s2

    ns2

    RFL3e3

    ne3

    s3

    ns3

    RFL1

    ne1

    s1

    ns1

    e1

    Figura 6. Esquema Regulador Trifásico.

    Se puede observar el modelo de la red eléctrica compuesto por un generador trifásico puramente

    inductivo, y cada regulador monofásico y cada lámpara en cada una de las fases. El grueso del

    presente documento trata de desarrollar cada uno de los reguladores monofásicos, iguales entre

    sí, mediante distintas topologías y estrategias de control. Esta idea se desarrolla en el apartado

    correspondiente a las simulaciones.

    2.2 MODELO DE LA LÁMPARA.

    A continuación se calcula el modelo físico de la lámpara empleado en las simulaciones, que

    consta de una inductancia y una resistencia en serie.

    Datos:

    Potencia aparente S = 17 kVA

    Cosφ = 0.6

    14

  • DISEÑO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO

    Corriente de salida Io = 100 A (RMS)

    Tensión de salida Vo = 175 V (RMS)

    Aplicando las fórmulas correspondientes:

    Z = Vo/Io =1.75Ω

    Z = √ (R2+X2) => 1.752 = R2+(1.333R)2 => R = 1.102 Ω

    tagφ = X/R = 1.333 => X = 1.4689 => L = X/2Πf = 0.00467 H

    3 ESTUDIO GENERAL DE LÁMPARAS

    Se incluye un pequeño estudio de los tipos de lámparas existentes en el mercado, con sus

    características básicas y distintas aplicaciones. Se cree conveniente la inclusión de este apartado

    en el proyecto dada la conveniencia del uso de una u otra lámpara en función de la actividad

    específica que se quiera realizar.

    3.1 DESCRIPCIÓN GENERAL DE LÁMPARAS.

    Según la forma en la que una lámpara emite luz, se diferencian los tipos de lámparas que existen

    actualmente:

    Las lámparas de incandescencia generan luz a partir del fenómeno de termorradiación.

    Funcionan por caldeo de un filamento metálico, que emite luz en función de su temperatura. La

    principal ventaja es que la alimentación se logra conectando las lámparas directamente a la red

    eléctrica. El principal inconveniente es debido a las altas temperaturas a las que el filamento

    debe trabajar. Ello hace que la vida útil de estas lámparas sea bastante pequeña en comparación

    con otro tipo de lámparas.

    El segundo tipo fundamental de lámparas son las lámparas de intensidad de descarga. El

    funcionamiento básico consiste en establecer una descarga eléctrica en el seno de un gas. Al

    excitarse los átomos del gas, se logra la emisión de radiación electromagnética parte de la cual

    es visible (o puede convertirse en visible). Presentan una característica de resistencia negativa

    (al aumentar la corriente disminuye la tensión).

    15

  • TIPO DE APARATO

    16

  • DISEÑO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO

    Figura 7. Funcionamiento de una lámpara de descarga.

    Además, para lograr que la descarga comience, es necesario un valor inicial de tensión en

    bornes muy elevado, lo que implica el uso de arrancadores externos.

    Las lámparas de descarga de vapor de mercurio a baja presión (tubos fluorescentes), son

    lámparas de fotoluminiscencia, es decir, la radiación electromagnética no visible (ultravioleta)

    excita determinados compuestos de flúor presentes en la pared del

    tubo de la lámpara que emite radiación visible. Las lámparas de vapor de mercurio de

    alta presión, así como las de vapor de sodio, halogenuros metálicos y luz mezcla,

    entran dentro de la electroluminiscencia (producida por la acción de un campo eléctrico en el

    seno de un gas o un sólido).

    Figura 8. Tipos de lámparas

    17

  • ESTUDIO GENERAL DE LÁMPARAS

    3.2 LÁMPARAS DE DESCARGA.

    En función del tipo de descarga y del elemento emisor de luz pueden clasificarse las lámparas

    de descarga existentes en la actualidad.

    Figura 9. Principales partes de una lámpara de descarga.

    Figura 10. Balance energético de una lámpara de descarga.

    18

  • DISEÑO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO

    3.2.1 Descarga a Baja Presión.

    Las descargas a baja presión emiten una porción relativamente alta de la energía eléctrica

    convertida en líneas espectrales de bajos niveles de excitación, las denominadas líneas de

    resonancia. La presión de vapor óptima para las descarga de baja presión eficientes se encuentra

    en torno a de 1 Pa. La radiación de las líneas resonantes decrece debido a la autoabsorción por

    causa del aumento de presiones y al aumento de la carga (densidad de corriente). La baja

    presión y la baja densidad de corriente generalmente implican que las dimensiones de los tubos

    de descarga deben ser considerables. El tubo de descarga es, por tanto, el elemento que limita la

    fabricación de este tipo de lámparas de descarga.

    Las principales lámparas que emplean la descarga a baja presión son la lámpara de vapor de

    sodio a baja presión y la lámparas de vapor de mercurio a baja presión (tubos fluorescentes).

    3.2.1.1 Lámparas de Vapor de Sodio a Baja Presión.

    No todos los elementos son adecuados para generar radiación por este sistema dentro del

    espectro visible. En esta zona del espectro hay dos líneas de resonancia del sodio, las

    denominadas líneas D del sodio. La situación de estas líneas muy cerca del máximo de la curva

    de sensibilidad del ojo humano, es muy apropiada para determinadas aplicaciones. El ojo

    humano percibe la radiación electromagnética que recibe con diferentes grados de sensibilidad,

    de acuerdo con la longitud de onda λ de la radiación. La sensibilidad del ojo humano tiene su

    máximo en el centro de la zona visible del espectro electromagnético, en la zona

    correspondiente al color verde, y decrece progresivamente hacia los extremos de esta zona,

    alcanzando el cero en los extremos (infrarrojo y ultravioleta).

    Una desventaja es que el valor óptimo de la presión de vapor de 0.4 Pa, requiere una

    temperatura de 260º C para el sodio. La energía empleada en llevar la descarga a esta

    temperatura no se transforma en luz. Sin embargo, las lámparas de descarga de sodio a baja

    presión actuales pueden llegar a eficacias luminosas superiores a los 200 lm/W.

    Un inconveniente de la radiación emitida por la lámpara de sodio a baja presión es que se trata

    de una radiación monocromática. Sin embargo ello lleva a que los contrastes se perciban de una

    manera mucho más clara, lo que puede resultar una ventaja en determinadas aplicaciones.

    19

  • ESTUDIO GENERAL DE LÁMPARAS

    Figura 11. Lámpara de vapor de Na a baja presión.

    Figura 12. Balance energético de una lámpara de vapor de Na a baja presión.

    3.2.1.2 Tubos Fluorescentes.

    Las otras únicas líneas de resonancia que han resultado ser prácticas son las del mercurio. Estas

    dos líneas, sin embargo, no se encuentran en la zona visible del espectro, sino que se localizan

    en la zona del ultravioleta, a longitudes de onda de 185,0 y 253,7 nm. Esta radiación puede

    convertirse en radiación visible mediante fósforos. Tal conversión no es posible sin pérdidas.

    Sin embargo, la ventaja radica en que la composición de la radiación visible puede ser variada

    dependiendo de qué tipos de fósforos, y en qué proporciones, se utilicen. Puesto que la presión

    de vapor óptima es de 0,8 Pa para el mercurio, la temperatura correspondiente se tiene a 40º C.

    Es decir, apenas se necesita calentamiento. Por tanto, tampoco se tienen excesivos problemas de

    estabilización.

    20

  • DISEÑO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO

    Figura 13. Tubo fluorescente.

    Figura 14. Balance energético de un tubo fluorescente.

    3.2.2 Descarga a Alta Presión.

    Una segunda posibilidad de obtener una potencia de salida luminosa elevada a partir de energía

    eléctrica se tiene mediante la descarga a alta presión.

    Dentro de la descarga a alta presión existen diferentes tipos de lámparas:

    - Lámparas de Vapor de Mercurio a Alta Presión.

    - Lámparas de Vapor de Sodio a Alta Presión.

    - Lámparas de Halogenuros Metálicos.

    21

  • ESTUDIO GENERAL DE LÁMPARAS

    3.2.2.1 Lámparas de Vapor de Mercurio a Alta Presión.

    La eficacia luminosa en una lámpara de mercurio a 0,8 Pa (presión óptima en la lámpara de

    mercurio a baja presión), no es superior a 7 lm/W. Sin entrar en muchos detalles, puede decirse

    que la eficacia luminosa aumenta, aunque todavía es relativamente baja, hasta presiones del

    orden de 400 Pa. Sólo entonces la eficacia luminosa aumenta apreciablemente, alcanzando los

    45 lm/W a 105 Pa (1 atm) y 65 lm/W a 107 Pa (100 atm).

    Este acusado aumento se debe a la excitación de los átomos a niveles energéticos superiores,

    apareciendo líneas espectrales dispersas en la parte visible del espectro. Se tiene además cierta

    componente de radiación continua. La temperatura requerida para mantener la alta presión

    inevitablemente empeora la eficacia de la descarga y usualmente se llevará a cabo con la ayuda

    de una ampolla exterior alrededor del tubo de descarga.

    El rendimiento de color puede mejorarse en las descargas a alta presión mediante fósforos. La

    radiación ultravioleta generada por la descarga puede, de este modo, convertirse en luz visible,

    preferiblemente en la zona del rojo, para compensar la falta de estas longitudes de onda en la

    descarga. Sin embargo, el rendimiento de color no es adecuado todavía para muchas

    aplicaciones.

    Figura 15. Lámpara de vapor de Hg a alta presión.

    22

  • DISEÑO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO

    Figura 16. Balance energético de una lámpara de vapor de Hg a alta presión.

    3.2.2.2 Lámparas de Halogenuros Metálicos.

    Este pobre rendimiento de color de las lámparas de descarga en mercurio a alta presión puede

    mejorarse si se añaden otros elementos. Durante muchos años fue imposible encontrar

    materiales para los tubos de descarga capaces de soportar las condiciones de temperatura y

    presión necesarias; generalmente se obtenían sistemas que presentaban una degradación muy

    importante tras pocos miles de horas de funcionamiento. Tras descubrirse que los compuestos

    de halogenuros pueden generar espectros que pueden utilizarse para aplicaciones muy amplias,

    comenzó una investigación más seria en torno al desarrollo de estas fuentes de luz. El resultado

    son las lámparas de halogenuros metálicos. La eficacia luminosa de lámparas de este tipo puede

    alcanzar valores superiores a 100 lm/W, combinados con muy buenas propiedades de color. Son

    estas excelentes cualidades cromáticas las que hacen imprescindibles estas lámparas cuando se

    trata de obtener grandes niveles de luz con gran reproducción cromática (espectáculos

    deportivos, iluminación de monumentos, transmisión por TV, etc.).

    Las lámparas de halogenuros metálicos son la evolución tecnológica de las lámparas de vapor

    de mercurio a alta presión. Dentro del tubo de descarga, se han añadido al mercurio una serie de

    aditivos metálicos, generalmente en forma de yoduros, de manera que las líneas espectrales de

    emisión de estos metales cubran las zonas apropiadas del espectro visible. De esta manera se

    logra mejorar la eficiencia luminosa, el rendimiento de color o ambas características

    simultáneamente.

    Estos halogenuros metálicos se disocian en el arco de descarga (con una temperatura en torno a

    los 6000 ºC). Son los átomos metálicos excitados los que, mediante sus líneas de emisión

    características, producen la luz adecuada. Las lámparas de halogenuros metálicos apenas

    generan luz ultravioleta, por lo cual sus ampollas exteriores no están cubiertas de sustancias

    23

  • ESTUDIO GENERAL DE LÁMPARAS

    fluorescentes. Sin embargo, en algunos casos se añade una capa externa difusora a fin de reducir

    la luminancia de la lámpara.

    Figura 17. Lámpara de halogenuros metálicos.

    3.2.2.2.1 Características de Funcionamiento.

    - Encendido

    El inicio de la descarga, debido a la presencia de estos halogenuros, requiere el empleo de

    tensiones de cebado muy elevadas (entre 1,5 y 5 kV). Generalmente se consiguen mediante un

    arrancador electrónico. El periodo de calentamiento puede durar desde 3-5 minutos hasta, en

    algunos tipos de lámparas, 10 minutos.

    - Reencendido

    El reencendido requiere, en general, un tiempo de espera de varios minutos, para que la lámpara

    retorne a las condiciones de presión adecuadas. Algunos tipos de lámpara, sin embargo,

    permiten el reencendido inmediato en caliente mediante arrancadores especiales que

    proporcionan unas tensiones de cebado de entre 35 y 60 kV.

    - Estabilización de la Descarga

    En razón de su alta temperatura de funcionamiento, las lámparas de halogenuros concentran el

    arco de manera muy notable en el eje del tubo de descarga, de manera que es un arco menos

    estable que las demás lámparas de descarga. El tubo de descarga es, por tanto, menor que los de

    otro tipo de lámparas para la misma potencia nominal.

    24

  • DISEÑO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO

    - Duración

    Es función, en general, de la potencia nominal de las lámparas. Las de pequeña potencia

    presentan una vida media cercana a las 10.000 horas. Las de gran potencia pueden oscilar entre

    unas 2.000 y unas 6.000 horas.

    3.2.2.2.2 Ventajas e Inconvenientes.

    Las principales ventajas de este tipo de lámparas son su alta eficacia luminosa y el buen

    rendimiento de color. Esto las hace adecuadas para alcanzar óptimos niveles de iluminación,

    tanto en aplicaciones de interior como de exterior. Son aptas especialmente para aplicaciones de

    ocio, donde el color es un factor decisivo. Por otra parte, su espectro luminoso se adapta a la

    perfección a la TV en color, por lo que su uso es preferente en retransmisiones de este tipo.

    Además, debido a sus reducidas dimensiones, facilitan su adaptabilidad a sistemas de

    iluminación del sector comercial. Sin embargo, estas lámparas presentan una serie de

    inconvenientes fundamentales.

    En primer lugar, la duración es menor que la de otras lámparas de descarga. El precio es más

    elevado que el de otro tipo de lámparas, por lo que su uso se limita, en general, a aplicaciones en

    las que el rendimiento de color es prioritario.

    No obstante, la principal desventaja tiene que ver con la estabilidad de la descarga. Mediante

    balasto convencional de frecuencia de red, el arco presenta cierta inestabilidad ante

    fluctuaciones de la tensión de alimentación. Cuando la lámpara es alimentada en alta frecuencia,

    se produce el fenómeno de resonancias acústicas. Este fenómeno es mucho más notable en

    lámparas de bajas potencias (35W, 70W y 125W). Además, a lo largo de la vida de la lámpara

    el rendimiento de color y la eficacia luminosa empeoran sensiblemente.

    3.2.2.3 Lámparas de Vapor de Sodio a Alta Presión.

    También en la descarga a través del sodio se mejoran las características al aumentar la presión.

    Las líneas de resonancia del sodio resultan enormemente ensanchadas. Ello redunda en una

    mejora visible de la apariencia de color y del rendimiento de color, desafortunadamente, en

    detrimento de la eficacia luminosa. De todos modos, a una presión de 1.5·104 Pa, la eficacia es

    del orden de 120 lm/W.

    La descarga en el sodio a alta presión presenta las siguientes diferencias fundamentales frente a

    la descarga en sodio a baja presión.

    25

  • ESTUDIO GENERAL DE LÁMPARAS

    - Contracción intensa del arco, en el eje del tubo, con un alto gradiente de temperatura entre el

    arco (unos 4000 ºC) y la pared del tubo (unos 1500ºC).

    - Espectro de emisión de bandas ampliadas. No existe prácticamente emisión ultravioleta.

    Mediante aditivos como el xenón, se consigue reducir la longitud del arco, con un aumento de

    su temperatura, emisión y eficacia luminosa. Por tanto, El tubo de descarga de este tipo de

    lámparas presenta un tamaño pequeño.

    Figura 18. Lámpara de vapor de Na a alta presión.

    Figura 19. Balance energético de una lámpara de vapor de Na a alta presión.

    26

  • DISEÑO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO

    3.2.2.3.1 Características de Funcionamiento.

    - Encendido

    El método más común consiste en el empleo de arrancadores electrónicos. La tensión de cebado

    es menor en general que la de lámparas de halogenuros metálicos (entre 2 y 4 kV).

    El calentamiento dura entre 5 y 10 minutos (si bien a los 4 minutos ya se emite el 80% del flujo

    nominal).

    - Reencendido

    Al contrario que en el caso de halogenuros metálicos, el tiempo de espera en las lámparas de

    sodio a alta presión es muy breve (en torno a 1 minuto). En este período la presión retorna a las

    condiciones iniciales, con lo que es posible arrancar de nuevo la lámpara. Sin embargo, existen

    arrancadores especiales que permiten el reencendido en caliente de la lámpara (30-60 kV).

    - Vida Media

    Se establece generalmente en unas 20.000-25.000 horas, siendo del orden del doble de la de las

    lámparas de halogenuros metálicos.

    3.2.2.3.2 Ventajas e Inconvenientes.

    Las principales ventajas de estas lámparas son su alta eficacia luminosa, el adecuado

    rendimiento de color, las elevadas vidas media y útil, y el precio moderado.

    Todo esto las convierte en la fuente de luz más eficaz para un gran número de aplicaciones.

    El principal inconveniente se deriva de los valores de reproducción cromática, inferiores a los

    de las lámparas de halogenuros metálicos. Presenta una apariencia de color cálida, que tiene un

    rechazo psicológico cuando se trata de ofrecer muy altos niveles de iluminación.

    Al ser alimentadas a alta frecuencia, aparece también el fenómeno de resonancias acústicas,

    aunque en menor grado que para lámparas de la misma potencia de halogenuros metálicos. Ello

    es debido a que el tubo de descarga presenta un tamaño relativamente reducido, con una

    temperatura de descarga elevada.

    3.2.3 Balance de Potencia en Lámparas de Descarga y conclusiones.

    Uno de los aspectos más importantes en la generación de la luz es la eficacia luminosa de la

    lámpara de descarga. Esta eficacia se define como la relación entre el flujo luminoso de una

    27

  • ESTUDIO GENERAL DE LÁMPARAS

    fuente de luz (en lúmenes, lm), y la potencia suministrada a la misma fuente (en vatios, W). Se

    expresa, por tanto, en lm W-1.

    La eficiencia luminosa de una fuente de luz depende de dos factores: del porcentaje de la

    potencia eléctrica que se convierte en radiación visible y de la distribución espectral de esa

    energía relativa a la curva de sensibilidad del ojo humano.

    Las lámparas de alta intensidad de descarga son, de entre todas las fuentes de luz artificial, las

    más utilizadas en aplicaciones de iluminación industrial y de exteriores, alumbrado público,

    espectáculos deportivos, aeropuertos y puertos marítimos, etc. Combinan una alta potencia de

    luz emitida con un buen rendimiento. Más aún, la tendencia actual de utilización de este tipo de

    lámparas es la del empleo de las mismas en aplicaciones de menor potencia con alta exigencia

    en cuanto a calidad de la luz emitida (alumbrado de escaparates, comercios, restaurantes, etc.).

    4 ESTUDIO SOBRE ILUMINACIÓN.

    4.1 ILUMINACIÓN INTERIOR.

    La determinación de los niveles de iluminación adecuados para una instalación no es un trabajo

    sencillo. Hay que tener en cuenta que los valores recomendados para cada tarea y entorno son

    fruto de estudios sobre valoraciones subjetivas de los usuarios (comodidad visual,

    agradabilidad, rendimiento visual...). El usuario estándar no existe y por tanto, una misma

    instalación puede producir diferentes impresiones a distintas personas. En estas sensaciones

    influirán muchos factores como los estéticos, los psicológicos, el nivel de iluminación...

    Como principales aspectos a considerar trataremos:

    • El deslumbramiento

    • Lámparas y luminarias

    • El color

    • Sistemas de alumbrado

    • Métodos de alumbrado

    • Niveles de iluminación

    • Depreciación de eficiencia luminosa y mantenimiento

    28

  • DISEÑO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO

    4.1.1 Deslumbramiento.

    El deslumbramiento es una sensación molesta que se produce cuando la luminancia de un objeto

    es mucho mayor que la de su entorno. Es lo que ocurre cuando miramos directamente una

    bombilla o cuando vemos el reflejo del sol en el agua. Existen dos formas de deslumbramiento,

    el perturbador y el molesto. El primero consiste en la aparición de un velo luminoso que

    provoca una visión borrosa, sin nitidez y con poco contraste, que desaparece al cesar su causa;

    un ejemplo muy claro lo tenemos cuando conduciendo de noche se nos cruza un coche con las

    luces largas. El segundo consiste en una sensación molesta provocada porque la luz que llega a

    nuestros ojos es demasiado intensa produciendo fatiga visual. Esta es la principal causa de

    deslumbramiento en interiores. Pueden producirse deslumbramientos de dos maneras. La

    primera es por observación directa de las fuentes de luz; por ejemplo, ver directamente las

    luminarias. Y la segunda es por observación indirecta o reflejada de las fuentes como ocurre

    cuando las vemos reflejada en alguna superficie (una mesa, un mueble, un cristal, un espejo...).

    Estas situaciones son muy molestas para los usuarios y deben evitarse. Entre las medidas que

    podemos adoptar tenemos ocultar las fuentes de luz del campo de visión usando rejillas o

    pantallas, utilizar recubrimientos o acabados mates en paredes, techos, suelos y muebles para

    evitar los reflejos, evitar fuertes contrastes de luminancias entre la tarea visual y el fondo y/o

    cuidar la posición de las luminarias respecto a los usuarios para que no caigan dentro de su

    campo de visión.

    4.1.2 Lámparas y luminarias

    Las lámparas empleadas en iluminación de interiores abarcan casi todos los tipos existentes en

    el mercado (incandescentes, halógenas, fluorescentes, etc.). Las lámparas escogidas, por lo

    tanto, serán aquellas cuyas características (fotométricas, cromáticas, consumo energético,

    economía de instalación y mantenimiento, etc.) mejor se adapte a las necesidades y

    características de cada instalación (nivel de iluminación, dimensiones del local, ámbito de uso,

    potencia de la instalación...).

    29

  • ESTUDIO DE DIFERENTES TOPOLOGÍAS

    Tipos de lámparas más utilizados

    Doméstico Incandescente

    Fluorescente

    Halógenas de baja potencia

    Fluorescentes compactas

    Oficinas Alumbrado general: fluorescentes

    Alumbrado localizado: incandescentes y halógenas de baja tensión

    Comercial

    (Depende de las

    dimensiones y

    características del

    comercio)

    Incandescentes

    Halógenas

    Fluorescentes

    Grandes superficies con techos altos: mercurio a alta presión y halogenuros metálicos

    Industrial Todos los tipos

    Luminarias situadas a baja altura ( 6 m): fluorescentes

    Luminarias situadas a gran altura (>6 m): lámparas de descarga a alta presión montadas en proyectores

    Alumbrado localizado: incandescentes Luminarias situadas a baja altura: fluorescentes

    Luminarias situadas a gran altura: lámparas de vapor de mercurio a alta presión, halogenuros metálicos y vapor de sodio a alta presión

    Tabla 1. Tipos de lámparas según usos.

    Las luminarias para lámparas incandescentes tienen su ámbito de aplicación básico en la

    iluminación doméstica. Por lo tanto, predomina la estética sobre la eficiencia luminosa. Sólo en

    30

  • DISEÑO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO

    aplicaciones comerciales o en luminarias para iluminación suplementaria se buscará un

    compromiso entre ambas funciones. Son aparatos que necesitan apantallamiento pues el

    filamento de estas lámparas tiene una luminancia muy elevada y pueden producir

    deslumbramientos. En segundo lugar tenemos las luminarias para lámparas fluorescentes. Se

    utilizan mucho en oficinas, comercios, centros educativos, almacenes, industrias con techos

    bajos, etc. por su economía y eficiencia luminosa. Así pues, nos encontramos con una gran

    variedad de modelos que van de los más simples a los más sofisticados con sistemas de

    orientación de la luz y apantallamiento (modelos con rejillas cuadradas o transversales y

    modelos con difusores). Por último tenemos las luminarias para lámparas de descarga a alta

    presión. Estas se utilizan principalmente para colgar a gran altura (industrias y grandes naves

    con techos altos) o en iluminación de pabellones deportivos, aunque también hay modelos para

    pequeñas alturas. En el primer caso se utilizan las luminarias intensivas y los proyectores y en el

    segundo las extensivas.

    4.1.3 El color.

    Para hacernos una idea de como afecta la luz al color consideremos una habitación de paredes

    blancas con muebles de madera de tono claro. Si la iluminamos con lámparas incandescentes,

    ricas en radiaciones en la zona roja del espectro, se acentuarán los tonos marrones de los

    muebles y las paredes tendrán un tono amarillento. En conjunto tendrá un aspecto cálido muy

    agradable. Ahora bien, si iluminamos el mismo cuarto con lámparas fluorescentes normales,

    ricas en radiaciones en la zona azul del espectro, se acentuarán los tonos verdes y azules de

    muebles y paredes dándole un aspecto frío a la sala. En este sencillo ejemplo hemos podido ver

    cómo afecta el color de las lámparas (su apariencia en color) a la reproducción de los colores de

    los objetos (el rendimiento en color de las lámparas).

    La apariencia en color de las lámparas viene determinada por su temperatura de color

    correlacionada. Se definen tres grados de apariencia según la tonalidad de la luz: luz fría para

    las que tienen un tono blanco azulado, luz neutra para las que dan luz blanca y luz cálida para

    las que tienen un tono blanco rojizo.

    31

  • ESTUDIO DE DIFERENTES TOPOLOGÍAS

    Temperatura de color

    correlacionada

    Apariencia de

    color

    Tc> 5.000 K Fría

    3.300 Tc 5.000 K Intermedia

    Tc< 3.300 K Cálida

    Tabla 2. Temperatura de color y apariencia.

    A pesar de esto, la apariencia en color no basta para determinar qué sensaciones producirá una

    instalación a los usuarios. Por ejemplo, es posible hacer que una instalación con fluorescentes

    llegue a resultar agradable y una con lámparas cálidas desagradable aumentando el nivel de

    iluminación de la sala. El valor de la iluminancia determinará conjuntamente con la apariencia

    en color de las lámparas el aspecto final.

    Apariencia del color de la luz Iluminancia (lux)

    Cálida Intermedia Fría

    E 500

    500 < E < 1.000

    1.000 < E < 2.000

    2.000 < E < 3.000

    E 3.000

    agradable

    estimulante

    no natural

    neutra

    agradable

    estimulante

    fría

    neutra

    agradable

    Tabla 3. Iluminancia y apariencia.

    El rendimiento en color de las lámparas es una medida de la calidad de reproducción de los

    colores. Se mide con el Índice de Rendimiento del Color (IRC o Ra) que compara la

    reproducción de una muestra normalizada de colores iluminada con una lámpara con la misma

    muestra iluminada con una fuente de luz de referencia. Mientras más alto sea este valor mejor

    será la reproducción del color, aunque a costa de sacrificar la eficiencia y consumo energéticos.

    La Comisión Internacional de Iluminación (CIE) ha propuesto un sistema de clasificación de las

    lámparas en cuatro grupos según el valor del IRC.

    32

  • DISEÑO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO

    Tabla 4. Apariencia de color y rendimiento en color (CIE)

    Grupo de

    rendimiento

    en color

    Índice de rendimiento en

    color (IRC)

    Apariencia

    de color

    Aplicaciones

    Fría Industria textil,

    fábricas de pinturas,

    talleres de imprenta

    Intermedia Escaparates, tiendas,

    hospitales

    1 IRC 85

    Cálida Hogares, hoteles,

    restaurantes

    Fría Oficinas, escuelas,

    grandes almacenes,

    industrias de precisión

    (en climas cálidos)

    Intermedia Oficinas, escuelas,

    grandes almacenes,

    industrias de precisión

    (en climas templados)

    2 70 IRC < 85

    Cálida Oficinas, escuelas,

    grandes almacenes,

    ambientes industriales

    críticos (en climas

    fríos)

    3 Lámparas con IRC

  • ESTUDIO DE DIFERENTES TOPOLOGÍAS

    Ahora que ya conocemos la importancia de las lámparas en la reproducción de los colores de

    una instalación, nos queda ver otro aspecto no menos importante: la elección del color de

    suelos, paredes, techos y muebles. Aunque la elección del color de estos elementos viene

    condicionada por aspectos estéticos y culturales básicamente, hay que tener en cuenta la

    repercusión que tiene el resultado final en el estado anímico de las personas.

    Figura 20. Influencia del color en el ambiente

    Los tonos fríos producen una sensación de tristeza y reducción del espacio, aunque también

    pueden causar una impresión de frescor que los hace muy adecuados para la decoración en

    climas cálidos. Los tonos cálidos son todo lo contrario. Se asocian a sensaciones de exaltación,

    alegría y amplitud del espacio y dan un aspecto acogedor al ambiente que los convierte en los

    preferidos para los climas cálidos. De todas maneras, a menudo la presencia de elementos fríos

    (bien sea la luz de las lámparas o el color de los objetos) en un ambiente cálido o viceversa

    ayudarán a hacer más agradable y/o neutro el resultado final.

    4.1.4 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.

    34

  • DISEÑO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO

    Luz directa

    Luz indirecta

    proveniente del techo

    Luz indirecta

    proveniente de las

    paredes

    Figura 21. Formas de iluminación.

    La iluminación directa 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. Por contra, el riesgo de deslumbramiento directo es muy alto y produce sombras

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

    En la iluminación semidirecta 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 y sin claraboyas puesto que la luz dirigida hacia el techo se perdería por ellas. Si el flujo se

    reparte al cincuenta por ciento entre procedencia directa e indirecta hablamos de iluminación

    difusa. El riesgo de deslumbramiento es bajo y no hay sombras, lo que le da un aspecto

    monótono a la sala 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.

    Cuando la mayor parte del flujo proviene del techo y paredes tenemos la iluminación

    semiindirecta. 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. Por último tenemos el caso de la iluminación indirecta cuando 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.

    35

  • ESTUDIO DE DIFERENTES TOPOLOGÍAS

    4.1.5 Métodos de alumbrado.

    Los métodos de alumbrado nos indican cómo se reparte la luz en las zonas iluminadas. Según el

    grado de uniformidad deseado, distinguiremos tres casos: alumbrado general, alumbrado general

    localizado y alumbrado localizado.

    Alumbrado general Alumbrado general localizado Alumbrado localizado

    Figura 22. Métodos de alumbrado.

    El alumbrado general proporciona una iluminación uniforme sobre toda el área iluminada. Es un

    método de iluminación muy extendido y se usa habitualmente en oficinas, centros de enseñanza,

    fábricas, comercios, etc. Se consigue distribuyendo las luminarias de forma regular por todo el

    techo del local.

    Figura 23. Ejemplos de distribución de luminarias en alumbrado general.

    El alumbrado general localizado proporciona una distribución no uniforme de la luz de manera

    que esta se concentra sobre las áreas de trabajo. El resto del local, formado principalmente por

    las zonas de paso se ilumina con una luz más tenue. Se consiguen así importantes ahorros

    36

  • DISEÑO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO

    energéticos puesto que la luz se concentra allá donde hace falta. Claro que esto presenta algunos

    inconvenientes respecto al alumbrado general. En primer lugar, si la diferencia de luminancias

    entre las zonas de trabajo y las de paso es muy grande se puede producir deslumbramiento

    molesto. El otro inconveniente es qué pasa si se cambian de sitio con frecuencia los puestos de

    trabajo; es evidente que si no podemos mover las luminarias tendremos un serio problema.

    Podemos conseguir este alumbrado concentrando las luminarias sobre las zonas de trabajo. Una

    alternativa es apagar selectivamente las luminarias en una instalación de alumbrado general.

    Empleamos el alumbrado localizado cuando necesitamos una iluminación suplementaria cerca

    de la tarea visual para realizar un trabajo concreto. El ejemplo típico serían las lámparas de

    escritorio. Recurriremos a este método siempre que el nivel de iluminación requerido sea

    superior a 1000 lux., haya obstáculos que tapen la luz proveniente del alumbrado general,

    cuando no sea necesaria permanentemente o para personas con problemas visuales. Un aspecto

    que hay que cuidar cuando se emplean este método es que la relación entre las luminancias de la

    tarea visual y el fondo no sea muy elevada pues en caso contrario se podría producir

    deslumbramiento molesto.

    Figura 24. Relación entre el alumbrado general y el localizado.

    4.1.6 Niveles de iluminación recomendados.

    Los niveles de iluminación recomendados para un local dependen de las actividades que se

    vayan a realizar en él. En general podemos distinguir entre tareas con requerimientos luminosos

    mínimos, normales o exigentes. En el primer caso estarían las zonas de paso (pasillos,

    vestíbulos, etc.) o los locales poco utilizados (almacenes, cuartos de maquinaria...) con

    iluminancias entre 50 y 200 lx. En el segundo caso tenemos las zonas de trabajo y otros locales

    de uso frecuente con iluminancias entre 200 y 1000 lx. Por último están los lugares donde son

    necesarios niveles de iluminación muy elevados (más de 1000 lx) porque se realizan tareas

    visuales con un grado elevado de detalle que se puede conseguir con iluminación local.

    37

  • ESTUDIO DE DIFERENTES TOPOLOGÍAS

    Iluminancia media en servicio

    (lux)

    Tareas y clases de local

    Mínimo Recomendado Óptimo

    Zonas generales de edificios

    Zonas de circulación, pasillos 50 100 150

    Escaleras, escaleras móviles, roperos, lavabos,

    almacenes y archivos

    100 150 200

    Centros docentes

    Aulas, laboratorios 300 400 500

    Bibliotecas, salas de estudio 300 500 750

    Oficinas

    Oficinas normales, mecanografiado, salas de proceso

    de datos,

    salas de conferencias

    450 500 750

    Grandes oficinas, salas de delineación,

    CAD/CAM/CAE

    500 750 1000

    Comercios

    Comercio tradicional 300 500 750

    Grandes superficies, supermercados, salones de

    muestras

    500 750 1000

    Industria (en general)

    Trabajos con requerimientos visuales limitados 200 300 500

    Trabajos con requerimientos visuales normales 500 750 1000

    Trabajos con requerimientos visuales especiales 1000 1500 2000

    Viviendas

    Dormitorios 100 150 200

    Cuartos de aseo 100 150 200

    Cuartos de estar 200 300 500

    Cocinas 100 150 200

    Cuartos de trabajo o estudio 300 500 750

    Tabla 5. Iluminancias recomendadas según la actividad y el tipo de local.

    38

  • DISEÑO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO

    En la tabla anterior tenemos un cuadro simplificado de los niveles de iluminancia en función del

    tipo de tareas a realizar en el local.

    4.1.7 Depreciación de la eficiencia luminosa y mantenimiento.

    El paso del tiempo provoca sobre las instalaciones de alumbrado una disminución progresiva en

    los niveles de iluminancia. Las causas de este problema se manifiestan de dos maneras. Por un

    lado tenemos el ensuciamiento de lámparas, luminarias y superficies donde se va depositando el

    polvo. Y por otro tenemos la depreciación del flujo de las lámparas.

    En el primer caso la solución pasa por una limpieza periódica de lámparas y luminarias. Y en el

    segundo por establecer un programa de sustitución de las lámparas. Aunque a menudo se

    recurre a esperar a que fallen para cambiarlas, es recomendable hacer la sustitución por grupos o

    de toda la instalación a la vez según un programa de mantenimiento. De esta manera

    aseguraremos que los niveles de iluminancia real se mantengan dentro de los valores de diseño

    de la instalación.

    4.2 ILUMINACIÓN EXTERIOR.

    4.2.1 Alumbrado vías públicas.

    Contrariamente a lo que se pueda pensar, detrás de los cálculos y recomendaciones sobre

    alumbrado de vías públicas existe un importante desarrollo teórico sobre diferentes temas

    (pavimentos, deslumbramiento, confort visual, etc.). A continuación desarrollamos nociones de

    algunos de ellos para una mejor comprensión.

    4.2.1.1 Iluminancia.

    La iluminancia indica la cantidad de luz que llega a una superficie y se define como el flujo

    luminoso recibido por unidad de superficie:

    39

  • ESTUDIO DE DIFERENTES TOPOLOGÍAS

    Si la expresamos en función de la intensidad luminosa nos queda como:

    Figura 25. Iluminancia.

    donde I es la intensidad recibida por el punto P en la dirección definida por el par de ángulos

    (C, ) y h la altura del foco luminoso. Si el punto está iluminado por más de una lámpara, la

    iluminancia total recibida es entonces:

    4.2.1.2 Luminancia.

    La luminancia, por contra, es una medida de la luz que llega a los ojos procedente de los objetos

    y es la responsable de excitar la retina provocando la visión. Esta luz proviene de la reflexión

    que sufre la iluminancia cuando incide sobre los cuerpos. Se puede definir, pues, como la

    porción de intensidad luminosa por unidad de superficie que es reflejada por la calzada en

    dirección al ojo.

    40

  • DISEÑO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO

    L = q( , ) · EH

    Figura 26. Luminancia.

    donde q es el coeficiente de luminancia en el punto P que depende básicamente del ángulo de

    incidencia y del ángulo entre el plano de incidencia y el de observación . El efecto del

    ángulo de observación es despreciable para la mayoría de conductores (automovilistas con

    campo visual entre 60 y 160 m por delante y una altura de 1,5 m sobre el suelo) y no se tiene en

    cuenta. Así pues, nos queda:

    Por comodidad de cálculo, se define el término:

    Quedando finalmente:

    Y si el punto está iluminado por más de una lámpara, resulta:

    41

  • ESTUDIO DE DIFERENTES TOPOLOGÍAS

    Los valores de r( , ) se encuentran tabulados o incorporados a programas de cálculo y

    dependen de las características de los pavimentos utilizados en la vía.

    4.2.1.3 Criterios de calidad.

    Para determinar si una instalación es adecuada y cumple con todos los requisitos de seguridad y

    visibilidad necesarios se establecen una serie de parámetros que sirven como criterios de

    calidad. Son la luminancia media (Lm, LAV), los coeficientes de uniformidad (U0, UL), el

    deslumbramiento (TI y G) y el coeficiente de iluminación de los alrededores (SR).

    4.2.1.3.1 Coeficientes de uniformidad.

    Como criterios de calidad y evaluación de la uniformidad de la iluminación en la vía se analizan

    el rendimiento visual en términos del coeficiente global de uniformidad U0 y la comodidad

    visual mediante el coeficiente longitudinal de uniformidad UL (medido a lo largo de la línea

    central).

    U0 = Lmin / Lm UL = Lmin / Lmax

    4.2.1.3.2 Deslumbramiento.

    El deslumbramiento producido por las farolas o los reflejos en la calzada, es un problema

    considerable por sus posibles repercusiones. En sí mismo, no es más que una sensación molesta

    que dificulta la visión pudiendo, en casos extremos, llegar a provocar ceguera transitoria. Se

    hace necesario, por tanto, cuantificar este fenómeno y establecer unos criterios de calidad que

    eviten estas situaciones peligrosas para los usuarios. Se llama deslumbramiento molesto a

    aquella sensación desagradable que sufrimos cuando la luz que llega a nuestros ojos es

    demasiado intensa. Este fenómeno se evalúa de acuerdo a una escala numérica, obtenida de

    estudios estadísticos, que va del deslumbramiento insoportable al inapreciable.

    42

    http://edison.upc.es/curs/llum/exterior/pavim.htmlhttp://edison.upc.es/curs/llum/exterior/vias_p.html#coefs#coefs

  • DISEÑO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO

    G Deslumbramiento Evaluación del alumbrado

    1 Insoportable Malo

    3 Molesto Inadecuado

    5 Admisible Regular

    7 Satisfactorio Bueno

    9 Inapreciable Excelente

    Tabla 6. Deslumbramiento.

    Donde la fórmula de G se calcula a partir de características de la luminaria y la instalación.

    Actualmente no se utiliza mucho porque se considera que siempre que no se excedan los límites

    del deslumbramiento perturbador este está bajo control. El deslumbramiento perturbador se

    produce por la aparición de un velo luminoso que provoca una visión borrosa, sin nitidez y con

    poco contraste, que desaparece al cesar su causa. No obstante, este fenómeno no lleva

    necesariamente asociado una sensación incómoda como el deslumbramiento molesto. Para

    evaluar la pérdida de visión se utiliza el criterio del incremento de umbral (TI) expresado en

    tanto por ciento:

    donde Lv es la luminancia de velo equivalente y Lm es la luminancia media de la calzada.

    4.2.1.3.3 Coeficiente de iluminación en los alrededores.

    El coeficiente de iluminación en los alrededores (Sourround Ratio, SR) es una medida de la

    iluminación en las zonas limítrofes de la vía. De esta manera se asegura que los objetos,

    vehículos o peatones que se encuentren allí sean visibles para los conductores. El SR se obtiene

    calculando la iluminancia media de una franja de 5 m de ancho a cada lado de la calzada.

    Figura 27. Ejemplo de calzada para el cálculo del SR.

    43

    http://edison.upc.es/curs/llum/exterior/dmoles.htmlhttp://edison.upc.es/curs/llum/exterior/dpertu.html

  • ESTUDIO DE DIFERENTES TOPOLOGÍAS

    4.2.1.3.4 Lámparas y luminarias.

    Las lámparas son los aparatos encargados de generar la luz. En la actualidad, en alumbrado

    público se utilizan las lámparas de descarga frente a las lámparas incandescentes por sus

    mejores prestaciones y mayor ahorro energético y económico. Concretamente, se emplean las

    lámparas de vapor de mercurio a alta presión y las de vapor de sodio a baja y alta presión. Las

    luminarias, por contra, son aparatos destinados a alojar, soportar y proteger la lámpara y sus

    elementos auxiliares además de concentrar y dirigir el flujo luminoso de esta. Para ello, adoptan

    diversas formas aunque en alumbrado público predominan las de flujo asimétrico con las que se

    consigue una mayor superficie iluminada sobre la calzada. Las podemos encontrar montadas

    sobre postes, columnas o suspendidas sobre cables transversales a la calzada, en catenarias

    colgadas a lo largo de la vía o como proyectores en plazas y cruces.

    Antiguamente las luminarias se clasificaban según las denominaciones cut-off, semi cut-off y

    non cut-off.

    Máximo valor permitido de la intensidad

    emitida para un ángulo de elevación

    80 º 90 º

    Dirección de la

    intensidad máxima

    Cut-off 30 cd /1000 lm 10 cd /1000 lm 65 º

    Semi

    cut-off

    100 cd /1000 lm 50 cd /1000 lm 75 º

    Non

    cut-off

    > 100 cd /1000 lm > 50 cd /1000 lm 90º

    Tabla 7. Clasificación para luminarias de alumbrado público (CIE 1965)

    En la actualidad, las luminarias se clasifican según tres parámetros (alcance, dispersión y

    control) que dependen de sus características fotométricas. Los dos primeros nos informan sobre

    la distancia en que es capaz de iluminar la luminaria en las direcciones longitudinal y

    transversal respectivamente. Mientras, el control nos da una idea sobre el deslumbramiento que

    produce la luminaria a los usuarios. El alcance es la distancia, determinada por el ángulo ,

    en que la luminaria es capaz de iluminar la calzada en dirección longitudinal. Este ángulo se

    44

  • DISEÑO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO

    calcula como el valor medio entre los dos ángulos correspondientes al 90% de IMAX que

    corresponden al plano donde la luminaria presenta el máximo de la intensidad luminosa.

    Alcance longitudinal

    Alcance corto <

    60º

    Alcance

    intermedio

    60º

    70º

    Alcance largo >

    70º

    Figura 28. Alcance.

    La dispersión es la distancia, determinada por el ángulo , en que es capaz de iluminar la

    luminaria en dirección transversal a la calzada. Se define como la recta tangente a la curva

    isocandela del 90% de IMAX proyectada sobre la calzada, que es paralela al eje de esta y se

    encuentra más alejada de la luminaria.

    Dispersión transversal

    Dispersión

    estrecha

    < 45º

    Dispersión media 45º

    55º

    Dispersión ancha > 55º

    Figura 29. Dispersión.

    45

  • ESTUDIO DE DIFERENTES TOPOLOGÍAS

    Tanto el alcance como la dispersión pueden calcularse gráficamente a partir del diagrama

    isocandela relativo en proyección azimutal.

    Alcance y dispersión de una

    luminaria Método gráfico para calcular el alcance y la dispersión

    Figura 30. Alcance y dispersión. Método gráfico.

    Por último, el control nos da una idea de la capacidad de la luminaria para limitar el

    deslumbramiento que produce.

    Control

    limitado

    SLI < 2

    Control medio 2 SLI

    4

    Control intenso SLI > 4

    Tabla 8. Control.

    Donde la fórmula del SLI (índice específico de la luminaria) se calcula a partir de las

    características de esta.

    46

    http://edison.upc.es/curs/llum/fotometria/graficos.html#isoclhttp://edison.upc.es/curs/llum/exterior/sli.html

  • DISEÑO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO

    4.2.1.3.5 Disposición de las luminarias en la vía.

    Para conseguir una buena iluminación, no basta con realizar los cálculos, debe proporcionarse

    información extra que oriente y advierta al conductor con suficiente antelación de las

    características y trazado de la vía. Así en curvas es recomendable situar las farolas en la exterior

    de la misma, en autopistas de varias calzadas ponerlas en la mediana o cambiar el color de las

    lámparas en las salidas. En los tramos rectos de vías con una única calzada existen tres

    disposiciones básicas: unilateral, bilateral tresbolillo y bilateral pareada. También es posible

    suspender la luminaria de un cable transversal pero sólo se usa en calles muy estrechas.

    Figura 31. Distintas disposiciones de luminarias en la vía.

    La distribución unilateral se recomienda si la anchura de la vía es menor que la altura de

    montaje de las luminarias. La bilateral tresbolillo si está comprendida entre 1 y 1.5 veces la

    altura de montaje y la bilateral pareada si es mayor de 1.5.

    Relación entre la anchura de la vía y la altura de montaje

    Unilateral A/H < 1

    Tresbolillo 1 A/H 1.5

    Pareada A/H > 1.5

    Suspendida Calles muy estrechas

    Tabla 9. Disposición de luminarias.

    47

  • ESTUDIO DE DIFERENTES TOPOLOGÍAS

    En el caso de tramos rectos de vías con dos o más calzadas separadas por una mediana se

    pueden colocar las luminarias sobre la mediana o considerar las dos calzadas de forma

    independiente. Si la mediana es estrecha se pueden colocar farolas de doble brazo que dan una

    buena orientación visual y tienen muchas ventajas constructivas y de instalación por su

    simplicidad. Si la mediana es muy ancha es preferible tratar las calzadas de forma separada.

    Pueden combinarse los brazos dobles con la disposición al tresbolillo o aplicar iluminación

    unilateral en cada una de ellas. En este último caso es recomendable poner las luminarias en el

    lado contrario a la mediana porque de esta forma incitamos al usuario a circular por el carril de

    la derecha.

    Figura 32. Tramos rectos.

    En tramos curvos las reglas a seguir son proporcionar una buena orientación visual y hacer

    menor la separación entre las luminarias cuanto menor sea el radio de la curva. Si la curvatura

    es grande (R>300 m) se considerará como un tramo recto. Si es pequeña y la anchura de la vía

    es menor de 1.5 veces la altura de las luminarias se adoptará una disposición unilateral por el

    lado exterior de la curva. En el caso contrario se recurrirá a una disposición bilateral pareada,

    nunca tresbolillo pues no informa sobre el trazado de la carretera.

    48

  • DISEÑO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO

    Figura 33. Tramos curvos.

    R > 300 m Asimilar a un tramo recto

    A/H < 1.5 Unilateral exterior R < 300 m

    A/H > 1.5 Bilateral pareada

    Tabla 10. Curvatura de la curva.

    En cruces conviene que el nivel de iluminación sea superior al de las vías que confluyen en él

    para mejorar la visibilidad. Asimismo, es recomendable situar las farolas en el lado derecho de

    la calzada y después del cruce. Si tiene forma de T hay que poner una luminaria al final de la

    calle que termina. En la salidas de autopistas conviene colocar luces de distinto color al de la vía

    principal para destacarlas. En cruces y bifurcaciones complicados es mejor recurrir a

    iluminación con proyectores situados en postes altos, más de 20 m, pues desorienta menos al

    conductor y proporciona una iluminación agradable y uniforme.

    49

  • ESTUDIO DE DIFERENTES TOPOLOGÍAS

    Figura 34. Cruces.

    En las plazas y glorietas se instalarán luminarias en el borde exterior de estas para que iluminen

    los accesos y salidas. La altura de los postes y el nivel de iluminación serán por lo menos igual

    al de la calle más importante que desemboque en ella. Además, se pondrán luces en las vías de

    acceso para que los vehículos vean a los peatones que crucen cuando abandonen la plaza. Si son

    pequeñas y el terraplén central no es muy grande ni tiene arbolado se puede iluminar con un

    poste alto multibrazo. En otros casos es mejor situar las luminarias en el borde del terraplén en

    las prolongaciones de las calles que desemboca en esta.

    Figura 35. Plazas y glorietas.

    En los pasos de peatones las luminarias se colocarán antes de estos según el sentido de la

    marcha de tal manera que sea bien visible tanto por los peatones como por los conductores.

    50

  • DISEÑO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO

    Figura 36. Pasos de peatones.

    Por último, hay que considerar la presencia de árboles en la vía. Si estos son altos, de unos 8 a

    10 metros, las luminarias se situarán a su misma altura. Pero si son pequeñas las farolas usadas

    serán más altas que estos, de 12 a 15 m de altura. En ambos casos es recomendable una poda

    periódica de los árboles.

    Figura 37. Presencia de árboles.

    4.2.1.3.6 Niveles de iluminación recomendados

    Los niveles de iluminación recomendados dependen de las normativas en vigor en cada

    territorio, aunque muchas de ellas toman como referencia los valores aconsejados por la CIE.

    Según esta, las vías se dividen en cinco tipos de acuerdo con las características del tráfico, de la

    vía y de los alrededores.

    51

  • ESTUDIO DE DIFERENTES TOPOLOGÍAS

    Coeficientes de

    uniformidad

    Control del

    deslumbramiento

    Tipo

    de

    la

    vía

    Entorno Categoría Luminancia

    media Lm

    (cd/m2) Global

    U0

    Longitudinal

    UL

    Molesto

    G

    Perturbador

    TI

    A A 2 6

    Claro B1 2 5 B

    Oscuro B2 1

    0.7

    6

    10 %

    Claro C1 2 5 20 % C

    Oscuro C2 1 6 10 %

    D Claro D 2 4

    Claro E1 1 4 E

    Oscuro E2 0.5

    0.4

    0.5

    5

    20 %

    Tabla 11. Valores recomendados por la CIE (1977).

    Los valores indicados en la tabla son luminancias, no iluminancias, pues recordemos que son

    estas las responsables de provocar la sensación de visión. A partir de 1995 la CIE ha establecido

    unas nuevas recomendaciones más acordes con las últimas investigaciones sobre el tema.

    Coeficientes de

    uniformidad

    Categoría Luminancia

    media Lm

    (cd/m2 ) Global

    U0

    Perturbador

    TI

    Control

    del deslumbramiento

    TI

    Alrededores

    SR

    M1 2.00

    M2 1.50

    0.7

    M3 1.00 0.5

    10 0.5

    M4 0.75

    M5 0.50

    0.4

    --- 15 ---

    Tabla 12.Valores recomendados por la CIE (1995)

    52

    http://edison.upc.es/curs/llum/exterior/vias_p.html#coefs#coefshttp://edison.upc.es/curs/llum/fotometria/magnitud.html#luminhttp://edison.upc.es/curs/llum/fotometria/magnitud.html#Ilumin

  • DISEÑO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO

    Además de estas recomendaciones que se aplican en los tramos normales de las vías hay que

    considerar que en las zonas conflictivas (cruces, intersecciones, estrechamiento de la vía o del

    número de carriles, zonas con circulación de peatones o vehículos lentos que dificulten la

    circulación, rotondas, pasos a nivel, rampas, etc.) suele ser necesario un incremento de los

    requerimientos luminosos. Si trabajamos con luminancias hay que aumentar en una unidad la

    categoría de la vía de valor de Mx más alta que converja en la zona. Cuando sea del tipo M1 a

    dicha zona también se aplicará este criterio. En distancias cortas, menos de 60 m, no se pueden

    aplicar los métodos de cálculos de las luminancias y se utiliza el criterio de las iluminancias.

    Categoría Nivel medio

    iluminancia Em

    (lux)

    Coef global

    uniformidad

    U0

    C0 50

    C1 30

    C2 20

    C3 15

    C4 10

    C5 7.5

    0.4

    Tabla 13. Zonas especiales.

    El número de la categoría de la zona de conflicto (Cx) no será menor que el de la la vía de

    mayor categoría (Mx) que confluya en la zona.

    4.2.2 Alumbrado en áreas residenciales y peatonales.

    Al contrario que en el alumbrado viario donde prima ofrecer unas buenas condiciones de

    iluminación y seguridad vial, en el alumbrado de áreas residenciales y peatonales existe un gran

    abanico de posibilidades que van desde iluminar zonas comerciales al simple guiado visual.

    Todo esto hace que el trabajo en este tipo de vías adquiera un carácter multidisciplinar donde

    intervienen diseñadores, urbanistas, arquitectos e ingenieros. Es por ello conveniente analizar

    53

  • ESTUDIO DE DIFERENTES TOPOLOGÍAS

    los usos y requerimientos de la vía para determinar los niveles de alumbrado más adecuados y

    las lámparas y luminarias a utilizar.

    4.2.2.1 Requisitos del alumbrado.

    Cuando se pretenden iluminar áreas residenciales y peatonales se busca conjugar la orientación

    y seguridad de movimientos con la seguridad personal de peatones y vecinos. En esta línea es

    importante que el alumbrado permita ver con anticipación los obstáculos del camino, reconocer

    el entorno y orientarse adecuadamente por las calles, el reconocimiento mutuo de los

    transeúntes a una distancia mínima de cuatro metros que permita reaccionar en caso de peligro,

    disuadir a ladrones e intrusos y en caso que esto no ocurra revelar su presencia a los vecinos y

    peatones. Además de todo esto, es conveniente una integración visual de estas zonas con el

    entorno en que se encuentren igualándolas al resto o dándoles un carácter propio. Si por las

    zonas peatonales existe tráfico de vehículos se iluminará como si se tratara de una vía pública

    normal y corriente. El tratamiento del deslumbramiento en este tipo de vías, es mucho más

    sencillo que en el caso de tráfico motorizado debido a la gran diferencia de velocidad entre estos

    y los transeúntes. Los peatones debido a su baja velocidad se adaptan bien a los cambios de

    luminancia. Habrá, no obstante, que evitar colocar luminarias sin apantallar al nivel de los ojos

    y vigilar la luminancia de las lámparas en ángulos críticos que provoquen molestias a los

    transeúntes. Así mismo, conviene evitar que las luces molesten a los vecinos en su descanso

    nocturno.

    4.2.2.2 Niveles de


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