diseo de un regulador de flujo luminoso...

DISEO DE UN REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO Y SU IMPORTANCIA EN LA

ILUMINACIN MODERNA

PROYECTO FIN DE CARRERA INGENIERO INDUSTRIAL

Autor: Juan Jos Medina Barrio

Tutor: Juan Manuel Carrasco Sols

DISEO REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO

DISEO DE UN REGULADOR DE FLUJO LUMINOSO Y SU IMPORTANCIA EN LA ILUMINACIN MODERNA

NDICE 1 OBJETIVO DEL PROYECTO.. 10 1.1 JUSTIFICACIN 10 1.2 APLICACIONES. 10 1.3 VENTAJAS ENERGTICAS. 11 1.3.1 Ahorro Energtico........... 11 1.3.2 Contaminacin lumnica......... 11 1.4 LEGISLACIN VIGENTE 12 1.4.1 A nivel espaol............. 12 1.4.2 A nivel europeo............ 13 2 TIPO DE APARATO..... 13 2.1 CARACTERSTICAS. 13 2.2 MODELO DE LA LMPARA... 14 3 ESTUDIO GENERAL DE LMPARAS 15 3.1 DESCRIPCIN GENERAL DE LMPARAS. 15 3.2 LMPARAS DE DESCARGA... 17 3.2.1 Descarga a Baja Presin............. 18 3.2.1.1 Lmparas de Vapor de Sodio a Baja Presin.......... 18 3.2.1.2 Tubos Fluorescentes............... 19 3.2.2 Descarga a Alta Presin.............. 20

1

NDICES

3.2.2.1 Lmparas de Vapor de Mercurio a Alta Presin............ 21 3.2.2.2 Lmparas de Halogenuros Metlicos........... 22 3.2.2.2.1 Caractersticas de funcionamiento23 3.2.2.2.2 Ventajas e Inconvenientes.............24 3.2.2.3 Lmparas de Vapor de Sodio a Alta Presin.......... .24 3.2.2.3.1 Caractersticas de Funcionamiento..............26 3.2.2.3.2 Ventajas e Inconvenientes.............26 3.2.3 Balance de Potencia en Lmparas de Descarga y conclusiones.......... 26

4 ESTUDIO SOBRE ILUMINACIN....................................................... 27

4.1 ILUMINACIN INTERIOR.......................................................................... 27

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

4.1.2 Lmparas y luminarias............................................................................... 28

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

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

4.1.6 Niveles de iluminacin recomendados....................................................... 36

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

4.2 ILUMINACIN EXTERIOR......................................................................... 38

4.2.1 Alumbrado vas pblicas.............................................................................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


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

4.2.1.3.4 Lmparas y luminarias..................................................................... 43

4.2.1.3.5 Disposicin de las luminarias en la va............................................ 46

4.2.1.3.6 Niveles de iluminacin recomendados............................................. 50

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

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

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

4.2.2.3 Lmparas y luminarias.......................................................................... 54

4.2.3 Alumbrado de tneles................................................................................. 56

4.2.3.1 Iluminacin 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 transicin............................................................................. 59

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

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

4.2.3.2 Iluminacin 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 Iluminacin de reas de trabajo o industriales............................... 65

4.2.4.2.2 Iluminacin de edificios y monumentos...........................................65

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

4.2.4.2.4 Iluminacin de instalaciones deportivas.......................................... 67

3

NDICES

5 ESTUDIO DE DIFERENTES TOPOLOGAS.................... 70 5.1 PREMISAS DE PARTIDA..70 5.2 METODOLOGA DEL PROCESO.. .70 5.3 DOCUMENTACIN DE LAS SIMULACIONES... 70 5.3.1 Documentacin primera topologa..... 71 5.3.2 Documentacin segunda topologa..... 75 5.3.3 Documentacin tercera topologa.......76 5.3.4 Documentacin cuarta topologa........ 79 5.3.5 Conclusiones. 82 6 ANEXOS. 86 6.1 Cdigo del PI digital. 86 6.2 Programacin de la DSP.. 88 Anexos incluidos en el CD que se acompaa: 6.3 MANUAL DSP. 6.4 DOCUMENTO BSICO HE DEL CDIGO TCNICO DE LA

EDIFICACIN 6.5 PROYECTO GREENLIGHT.

6.6 SIMULACIONES EN PSCAD.

4


NDICE DE FIGURAS

Figuras 1 y 2. Distintos mbitos de aplicacin de reguladores de flujo...............10 Figura 3. Ejemplos de iluminacin en vas urbanas..............................................11 Figuras 4 y 5. Ejemplos de contaminacin lumnica..................................... ........12 Figura 6. Esquema Regulador Trifsico........................................................ ........14

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

Figura 8. Tipos de lmparas.................................................................................... 16

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

Figura 10. Balance energtico de una lmpara de descarga.................................17

Figura 11. Lmpara de vapor de Na a baja presin..............................................19

Figura 12. Balance energtico de una lmpara de vapor de Na a baja presin. 19

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

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

Figura 15. Lmpara de vapor de Hg a alta presin.............................................. 21

Figura 16. Balance energtico de una lmpara de vapor de Hg a alta presin.. 22

Figura 17. Lmpara de halogenuros metlicos......................................................23

Figura 18. Lmpara de vapor de Na a alta presin...............................................25

Figura 19. Balance energtico de una lmpara de vapor de Na a alta presin.. 25

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

Figura 21. Formas de iluminacin.......................................................................... 34

Figura 22. Mtodos de alumbrado.......................................................................... 35 Figura 23. Ejemplos de distribucin de luminarias en alumbrado general........ 35 Figura 24. Relacin entre el alumbrado general y el localizado.......................... 36 Figura 25. Iluminancia............................................................................................. 39

5

NDICES

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

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

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

Figura 29. Dispersin............................................................................................... 44

Figura 30. Alcance y dispersin. Mtodo grfico.................................................. 45

Figura 31. Distintas disposiciones de luminarias en la va....................................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 rboles............................................................................... 50

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

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

Figura 40. Niveles de luminancia requeridos tnel de trfico unidireccional ....57 Figura 41. Distintos accesos a tneles..................................................................... 58 Figura 42. Curva de reduccin de la luminancia................................................... 59 Figura 43. Ejemplos de proyectores........................................................................ 62 Figura 44. Tipos de haces......................................................................................... 64

Figura 45. ngulos de abertura...............................................................................64

Figura 46. Iluminacin de edificios......................................................................... 66 Figura 47. Altura de montaje de las luminarias.................................................... 68 Figura 48. Disposiciones de proyectores................................................................. 69 Figura 49. Disposiciones tpicas de proyectores..................................................... 69 Figura 50. Esquema elctrico topologa RFL_5..................................................... 71

6


Figura 51. Detalle de la condiciones de entrada.....................................................71 Figura 52. Tensin 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 semiconductores73 Figura 56. Estrategia de control 1 topologa......................................................... 73 Figura 57. Estrategia de control RFL_seno....................... 74 Figura 58. Estrategia de control RFL_seno2......................................74 Figura 59. Esquema elctrico topologa 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 elctrico topologa RFL_3.........................78 Figura 68. Esquema elctrico topologa RFL_4.........................................78 Figura 69. Esquema elctrico topologa RFL_6espaldacontraespalda ...79 Figura 70. Control de RFL_espaldacontraespalda .. 80 Figura 71. Detalle de la tensin de condensadores 80 Figura 72. Detalle de las condiciones de entrada...80 Figura 73. Detalle de las condiciones de salida.. 81 Figura 74. Esquema elctrico topologa RFL_dobleelevador.. 81 Figura 75. Esquema elctrico topologa RFL_dob_ele_sininv_v3... 82 Figura 76. Esquema elctrico topologa RFL_elevador 82

7

NDICES

Figura 77. Estrategia de control de RFL_elevador83 Figura 78. Tensin de condensadores. 83 Figura 79. Detalle de las condiciones de entrada y salida. 84

8


NDICE DE TABLAS

Tabla 1. Tipos de lmparas segn 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 segn la actividad y el tipo de local......... 37

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

Tabla 7. Clasificacin para luminarias de alumbrado pblico (CIE 1965)........ 43

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

Tabla 9. Disposicin 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 tneles............................................................ 58

Tabla 17. Clasificacin de las luminarias segn la apertura del haz de luz........ 63

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

Tabla 19. Niveles de iluminacin............................................................................. 68 Tabla 20. Resultados de las simulaciones85

9

OBJETIVO DEL PROYECTO

1 OBJETIVO DEL PROYECTO.

1.1 JUSTIFICACIN.

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

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

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

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

regulacin, control, ahorro energtico y reduccin de la contaminacin lumnica. Otro motivo

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

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

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

lograr una luz mejor, ms barata y menos contaminante.

1.2 APLICACIONES.

El mbito de aplicacin de un regulador de flujo es tan amplio como queramos, cualquier

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

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

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

reguladores de flujo.

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

prximo ser otro componente ms de cualquier instalacin.

As mismo, existen distintos tipos de lmparas en el mercado, cada una con unas caractersticas

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

Figuras 1 y 2. Distintos mbitos de aplicacin de reguladores de flujo.

10


1.3 VENTAJAS ENERGTICAS.

1.3.1 Ahorro Energtico.

El primer y ms inmediato aspecto de este punto es el ahorro energtico conseguido al consumir

menos, la idea de la regulacin consigue un nivel de iluminacin acorde a las necesidades de

cada momento, por ejemplo las necesidades de luz en exteriores variarn a lo largo del da, de

da no ser necesario y a medida que el nivel de luz natural vaya disminuyendo los

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

energtico, alumbramos cuanto necesitamos, ni ms ni menos.

Figura 3. Ejemplos de iluminacin en vas urbanas.

1.3.2 Contaminacin lumnica.

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

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

elaborados por la Comisin Europea de la Energa indican que existe un importante potencial de

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

iluminacin eficientes. Estos sistemas debern encargarse de controlar y regular la luz emitida,

11

OBJETIVO DEL PROYECTO

y esto es precisamente el concepto de regulador de flujo. As pues, el ahorro energtico y la

reduccin de la contaminacin lumnica son factores convergentes.

Otro factor negativo ante un nivel excesivo de iluminacin 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 contaminacin lumnica

1.4 LEGISLACIN VIGENTE.

1.4.1 A nivel espaol:

Segn la Seccin HE 3: Eficiencia energtica de las instalaciones de iluminacin del Cdigo

Tcnico de la Edificacin de Marzo del 2005: Los edificios dispondrn de instalaciones de

iluminacin adecuadas a las necesidades de sus usuarios y, a la vez, eficaces energticamente

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

zona, as como de un sistema de regulacin que optimice el aprovechamiento de la luz natural,

en las zonas que renan 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 Bsico HE 3 del Cdigo Tcnico de la

Edificacin.

12


1.4.2 A nivel europeo:

La Comisin Europea de la Energa present en el ao 2000 un programa destinado a reducir las

emisiones de CO2 y la contaminacin lumnica en la Comunidad Europea, el Programa

Greenlight. El objetivo del programa es la aceleracin en la penetracin de las tecnologas de

eficiencia en iluminacin en sector de edificios tanto pblicos como privados, as como en la

iluminacin exterior en general. Es un programa de carcter voluntario, donde las empresas y

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

energa ahorrada justifique la inversin, y a instalar la mejor la tecnologa posible en el mercado

de eficiencia en iluminacin en sus nuevos edificios.

Se puede entender la importancia de desarrollar tcnicas eficientes de iluminacin, entre otras el

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

Greenlight.

2 TIPO DE APARATO.

2.1 CARACTERSTICAS.

Las directrices bsicas tenidas en cuenta en este proyecto para el diseo y futura realizacin de

un regulador de flujo luminoso son las de un convertidor AC/AC con tecnologa de modulacin

con anchura de pulso.

La idea es la conseguir un regulador trifsico a partir de tres monofsicos de 17 kVA

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

salida en funcin de las necesidades en cada instante con el consiguiente ahorro energtico, que

sea capaz de asumir las subidas y bajadas de tensin 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 lmparas usadas, y que tenga un sistema de by-pass para que en el caso

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

luz, de posicin (GPS) y conexin a Internet para su control.

As mismo se persigue que sea un sistema robusto, de pequeo tamao, y con bajo coste de

fabricacin, lo que implicara 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 iluminacin bsico.

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

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

actualmente en desarrollo.

13

TIPO DE APARATO

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

monofsico y una lmpara.

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 Trifsico.

Se puede observar el modelo de la red elctrica compuesto por un generador trifsico puramente

inductivo, y cada regulador monofsico y cada lmpara en cada una de las fases. El grueso del

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

s, mediante distintas topologas y estrategias de control. Esta idea se desarrolla en el apartado

correspondiente a las simulaciones.

2.2 MODELO DE LA LMPARA.

A continuacin se calcula el modelo fsico de la lmpara empleado en las simulaciones, que

consta de una inductancia y una resistencia en serie.

Datos:

Potencia aparente S = 17 kVA

Cos = 0.6

14


Corriente de salida Io = 100 A (RMS)

Tensin de salida Vo = 175 V (RMS)

Aplicando las frmulas correspondientes:

Z = Vo/Io =1.75

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

tag = X/R = 1.333 => X = 1.4689 => L = X/2f = 0.00467 H

3 ESTUDIO GENERAL DE LMPARAS

Se incluye un pequeo estudio de los tipos de lmparas existentes en el mercado, con sus

caractersticas bsicas y distintas aplicaciones. Se cree conveniente la inclusin de este apartado

en el proyecto dada la conveniencia del uso de una u otra lmpara en funcin de la actividad

especfica que se quiera realizar.

3.1 DESCRIPCIN GENERAL DE LMPARAS.

Segn la forma en la que una lmpara emite luz, se diferencian los tipos de lmparas que existen

actualmente:

Las lmparas de incandescencia generan luz a partir del fenmeno de termorradiacin.

Funcionan por caldeo de un filamento metlico, que emite luz en funcin de su temperatura. La

principal ventaja es que la alimentacin se logra conectando las lmparas directamente a la red

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

debe trabajar. Ello hace que la vida til de estas lmparas sea bastante pequea en comparacin

con otro tipo de lmparas.

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

funcionamiento bsico consiste en establecer una descarga elctrica en el seno de un gas. Al

excitarse los tomos del gas, se logra la emisin de radiacin electromagntica parte de la cual

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

(al aumentar la corriente disminuye la tensin).

15

TIPO DE APARATO

16


Figura 7. Funcionamiento de una lmpara de descarga.

Adems, para lograr que la descarga comience, es necesario un valor inicial de tensin en

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

Las lmparas de descarga de vapor de mercurio a baja presin (tubos fluorescentes), son

lmparas de fotoluminiscencia, es decir, la radiacin electromagntica no visible (ultravioleta)

excita determinados compuestos de flor presentes en la pared del

tubo de la lmpara que emite radiacin visible. Las lmparas de vapor de mercurio de

alta presin, as como las de vapor de sodio, halogenuros metlicos y luz mezcla,

entran dentro de la electroluminiscencia (producida por la accin de un campo elctrico en el

seno de un gas o un slido).

Figura 8. Tipos de lmparas

17

ESTUDIO GENERAL DE LMPARAS

3.2 LMPARAS DE DESCARGA.

En funcin del tipo de descarga y del elemento emisor de luz pueden clasificarse las lmparas

de descarga existentes en la actualidad.

Figura 9. Principales partes de una lmpara de descarga.

Figura 10. Balance energtico de una lmpara de descarga.

18


3.2.1 Descarga a Baja Presin.

Las descargas a baja presin emiten una porcin relativamente alta de la energa elctrica

convertida en lneas espectrales de bajos niveles de excitacin, las denominadas lneas de

resonancia. La presin de vapor ptima para las descarga de baja presin eficientes se encuentra

en torno a de 1 Pa. La radiacin de las lneas resonantes decrece debido a la autoabsorcin por

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

presin 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

fabricacin de este tipo de lmparas de descarga.

Las principales lmparas que emplean la descarga a baja presin son la lmpara de vapor de

sodio a baja presin y la lmparas de vapor de mercurio a baja presin (tubos fluorescentes).

3.2.1.1 Lmparas de Vapor de Sodio a Baja Presin.

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

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

denominadas lneas D del sodio. La situacin de estas lneas muy cerca del mximo de la curva

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

humano percibe la radiacin electromagntica que recibe con diferentes grados de sensibilidad,

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

mximo en el centro de la zona visible del espectro electromagntico, 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 ptimo de la presin de vapor de 0.4 Pa, requiere una

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

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

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

Un inconveniente de la radiacin emitida por la lmpara de sodio a baja presin es que se trata

de una radiacin monocromtica. Sin embargo ello lleva a que los contrastes se perciban de una

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

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Figura 11. Lmpara de vapor de Na a baja presin.

Figura 12. Balance energtico de una lmpara de vapor de Na a baja presin.

3.2.1.2 Tubos Fluorescentes.

Las otras nicas lneas de resonancia que han resultado ser prcticas son las del mercurio. Estas

dos lneas, 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 radiacin puede

convertirse en radiacin visible mediante fsforos. Tal conversin no es posible sin prdidas.

Sin embargo, la ventaja radica en que la composicin de la radiacin visible puede ser variada

dependiendo de qu tipos de fsforos, y en qu proporciones, se utilicen. Puesto que la presin

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

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

estabilizacin.

20


Figura 13. Tubo fluorescente.

Figura 14. Balance energtico de un tubo fluorescente.

3.2.2 Descarga a Alta Presin.

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

elctrica se tiene mediante la descarga a alta presin.

Dentro de la descarga a alta presin existen diferentes tipos de lmparas:

- Lmparas de Vapor de Mercurio a Alta Presin.

- Lmparas de Vapor de Sodio a Alta Presin.

- Lmparas de Halogenuros Metlicos.

21


3.2.2.1 Lmparas de Vapor de Mercurio a Alta Presin.

La eficacia luminosa en una lmpara de mercurio a 0,8 Pa (presin ptima en la lmpara de

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

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

orden de 400 Pa. Slo 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 excitacin de los tomos a niveles energticos superiores,

apareciendo lneas espectrales dispersas en la parte visible del espectro. Se tiene adems cierta

componente de radiacin continua. La temperatura requerida para mantener la alta presin

inevitablemente empeora la eficacia de la descarga y usualmente se llevar 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 presin mediante fsforos. La

radiacin 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 todava para muchas

aplicaciones.

Figura 15. Lmpara de vapor de Hg a alta presin.

22


Figura 16. Balance energtico de una lmpara de vapor de Hg a alta presin.

3.2.2.2 Lmparas de Halogenuros Metlicos.

Este pobre rendimiento de color de las lmparas de descarga en mercurio a alta presin puede

mejorarse si se aaden otros elementos. Durante muchos aos fue imposible encontrar

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

presin necesarias; generalmente se obtenan sistemas que presentaban una degradacin 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,

comenz una investigacin ms seria en torno al desarrollo de estas fuentes de luz. El resultado

son las lmparas de halogenuros metlicos. La eficacia luminosa de lmparas de este tipo puede

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

estas excelentes cualidades cromticas las que hacen imprescindibles estas lmparas cuando se

trata de obtener grandes niveles de luz con gran reproduccin cromtica (espectculos

deportivos, iluminacin de monumentos, transmisin por TV, etc.).

Las lmparas de halogenuros metlicos son la evolucin tecnolgica de las lmparas de vapor

de mercurio a alta presin. Dentro del tubo de descarga, se han aadido al mercurio una serie de

aditivos metlicos, generalmente en forma de yoduros, de manera que las lneas espectrales de

emisin 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 caractersticas

simultneamente.

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

los 6000 C). Son los tomos metlicos excitados los que, mediante sus lneas de emisin

caractersticas, producen la luz adecuada. Las lmparas de halogenuros metlicos apenas

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

23


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

la luminancia de la lmpara.

Figura 17. Lmpara de halogenuros metlicos.

3.2.2.2.1 Caractersticas 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 electrnico. El periodo de calentamiento puede durar desde 3-5 minutos hasta, en

algunos tipos de lmparas, 10 minutos.

- Reencendido

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

retorne a las condiciones de presin adecuadas. Algunos tipos de lmpara, sin embargo,

permiten el reencendido inmediato en caliente mediante arrancadores especiales que

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

- Estabilizacin de la Descarga

En razn de su alta temperatura de funcionamiento, las lmparas 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 dems lmparas de descarga. El tubo de descarga es, por tanto, menor que los de

otro tipo de lmparas para la misma potencia nominal.

24


- Duracin

Es funcin, en general, de la potencia nominal de las lmparas. Las de pequea 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 lmparas son su alta eficacia luminosa y el buen

rendimiento de color. Esto las hace adecuadas para alcanzar ptimos niveles de iluminacin,

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

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

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

iluminacin del sector comercial. Sin embargo, estas lmparas presentan una serie de

inconvenientes fundamentales.

En primer lugar, la duracin es menor que la de otras lmparas de descarga. El precio es ms

elevado que el de otro tipo de lmparas, 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 tensin de alimentacin. Cuando la lmpara es alimentada en alta frecuencia,

se produce el fenmeno de resonancias acsticas. Este fenmeno es mucho ms notable en

lmparas de bajas potencias (35W, 70W y 125W). Adems, a lo largo de la vida de la lmpara

el rendimiento de color y la eficacia luminosa empeoran sensiblemente.

3.2.2.3 Lmparas de Vapor de Sodio a Alta Presin.

Tambin en la descarga a travs del sodio se mejoran las caractersticas al aumentar la presin.

Las lneas 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 presin de 1.5104 Pa, la eficacia es

del orden de 120 lm/W.

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

la descarga en sodio a baja presin.

25


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

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

- Espectro de emisin de bandas ampliadas. No existe prcticamente emisin ultravioleta.

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

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

lmparas presenta un tamao pequeo.

Figura 18. Lmpara de vapor de Na a alta presin.

Figura 19. Balance energtico de una lmpara de vapor de Na a alta presin.

26


3.2.2.3.1 Caractersticas de Funcionamiento.

- Encendido

El mtodo ms comn consiste en el empleo de arrancadores electrnicos. La tensin de cebado

es menor en general que la de lmparas de halogenuros metlicos (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 metlicos, el tiempo de espera en las lmparas de

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

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

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

- Vida Media

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

lmparas de halogenuros metlicos.

3.2.2.3.2 Ventajas e Inconvenientes.

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

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

Todo esto las convierte en la fuente de luz ms eficaz para un gran nmero de aplicaciones.

El principal inconveniente se deriva de los valores de reproduccin cromtica, inferiores a los

de las lmparas de halogenuros metlicos. Presenta una apariencia de color clida, que tiene un

rechazo psicolgico cuando se trata de ofrecer muy altos niveles de iluminacin.

Al ser alimentadas a alta frecuencia, aparece tambin el fenmeno de resonancias acsticas,

aunque en menor grado que para lmparas de la misma potencia de halogenuros metlicos. Ello

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

temperatura de descarga elevada.

3.2.3 Balance de Potencia en Lmparas de Descarga y conclusiones.

Uno de los aspectos ms importantes en la generacin de la luz es la eficacia luminosa de la

lmpara de descarga. Esta eficacia se define como la relacin entre el flujo luminoso de una

27


fuente de luz (en lmenes, 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 elctrica que se convierte en radiacin visible y de la distribucin espectral de esa

energa relativa a la curva de sensibilidad del ojo humano.

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

ms utilizadas en aplicaciones de iluminacin industrial y de exteriores, alumbrado pblico,

espectculos deportivos, aeropuertos y puertos martimos, etc. Combinan una alta potencia de

luz emitida con un buen rendimiento. Ms an, la tendencia actual de utilizacin de este tipo de

lmparas 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 ILUMINACIN.

4.1 ILUMINACIN INTERIOR.

La determinacin de los niveles de iluminacin adecuados para una instalacin 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 estndar no existe y por tanto, una misma

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

influirn muchos factores como los estticos, los psicolgicos, el nivel de iluminacin...

Como principales aspectos a considerar trataremos:

El deslumbramiento

Lmparas y luminarias

El color

Sistemas de alumbrado

Mtodos de alumbrado

Niveles de iluminacin

Depreciacin de eficiencia luminosa y mantenimiento

28


4.1.1 Deslumbramiento.

El deslumbramiento es una sensacin 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 aparicin de un velo luminoso que

provoca una visin 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 sensacin 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 observacin directa de las fuentes de luz; por ejemplo, ver directamente las

luminarias. Y la segunda es por observacin 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 visin 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 posicin de las luminarias respecto a los usuarios para que no caigan dentro de su

campo de visin.

4.1.2 Lmparas y luminarias

Las lmparas empleadas en iluminacin de interiores abarcan casi todos los tipos existentes en

el mercado (incandescentes, halgenas, fluorescentes, etc.). Las lmparas escogidas, por lo

tanto, sern aquellas cuyas caractersticas (fotomtricas, cromticas, consumo energtico,

economa de instalacin y mantenimiento, etc.) mejor se adapte a las necesidades y

caractersticas de cada instalacin (nivel de iluminacin, dimensiones del local, mbito de uso,

potencia de la instalacin...).

29

ESTUDIO DE DIFERENTES TOPOLOGAS

Tipos de lmparas ms utilizados

Domstico Incandescente

Fluorescente

Halgenas de baja potencia

Fluorescentes compactas

Oficinas Alumbrado general: fluorescentes

Alumbrado localizado: incandescentes y halgenas de baja tensin

Comercial

(Depende de las

dimensiones y

caractersticas del

comercio)

Incandescentes

Halgenas

Fluorescentes

Grandes superficies con techos altos: mercurio a alta presin y halogenuros metlicos

Industrial Todos los tipos

Luminarias situadas a baja altura ( 6 m): fluorescentes

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

Alumbrado localizado: incandescentes Luminarias situadas a baja altura: fluorescentes

Luminarias situadas a gran altura: lmparas de vapor de mercurio a alta presin, halogenuros metlicos y vapor de sodio a alta presin

Tabla 1. Tipos de lmparas segn usos.

Las luminarias para lmparas incandescentes tienen su mbito de aplicacin bsico en la

iluminacin domstica. Por lo tanto, predomina la esttica sobre la eficiencia luminosa. Slo en

30


aplicaciones comerciales o en luminarias para iluminacin suplementaria se buscar un

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

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

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

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

bajos, etc. por su economa y eficiencia luminosa. As pues, nos encontramos con una gran

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

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

modelos con difusores). Por ltimo tenemos las luminarias para lmparas de descarga a alta

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

con techos altos) o en iluminacin de pabellones deportivos, aunque tambin hay modelos para

pequeas 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 habitacin de paredes

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

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

muebles y las paredes tendrn un tono amarillento. En conjunto tendr un aspecto clido muy

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

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

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

cmo afecta el color de las lmparas (su apariencia en color) a la reproduccin de los colores de

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

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

correlacionada. Se definen tres grados de apariencia segn la tonalidad de la luz: luz fra para

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

las que tienen un tono blanco rojizo.

31


Temperatura de color

correlacionada

Apariencia de

color

Tc> 5.000 K Fra

3.300 Tc 5.000 K Intermedia

Tc< 3.300 K Clida

Tabla 2. Temperatura de color y apariencia.

A pesar de esto, la apariencia en color no basta para determinar qu sensaciones producir una

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

llegue a resultar agradable y una con lmparas clidas desagradable aumentando el nivel de

iluminacin de la sala. El valor de la iluminancia determinar conjuntamente con la apariencia

en color de las lmparas el aspecto final.

Apariencia del color de la luz Iluminancia (lux)

Clida Intermedia Fra

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

fra

neutra

agradable

Tabla 3. Iluminancia y apariencia.

El rendimiento en color de las lmparas es una medida de la calidad de reproduccin de los

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

reproduccin de una muestra normalizada de colores iluminada con una lmpara con la misma

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

ser la reproduccin del color, aunque a costa de sacrificar la eficiencia y consumo energticos.

La Comisin Internacional de Iluminacin (CIE) ha propuesto un sistema de clasificacin de las

lmparas en cuatro grupos segn el valor del IRC.

32


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

Grupo de

rendimiento

en color

ndice de rendimiento en

color (IRC)

Apariencia

de color

Aplicaciones

Fra Industria textil,

fbricas de pinturas,

talleres de imprenta

Intermedia Escaparates, tiendas,

hospitales

1 IRC 85

Clida Hogares, hoteles,

restaurantes

Fra Oficinas, escuelas,

grandes almacenes,

industrias de precisin

(en climas clidos)

Intermedia Oficinas, escuelas,

grandes almacenes,

industrias de precisin

(en climas templados)

2 70 IRC < 85

Clida Oficinas, escuelas,

grandes almacenes,

ambientes industriales

crticos (en climas

fros)

3 Lmparas con IRC


Ahora que ya conocemos la importancia de las lmparas en la reproduccin de los colores de

una instalacin, nos queda ver otro aspecto no menos importante: la eleccin del color de

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

condicionada por aspectos estticos y culturales bsicamente, hay que tener en cuenta la

repercusin que tiene el resultado final en el estado anmico de las personas.

Figura 20. Influencia del color en el ambiente

Los tonos fros producen una sensacin de tristeza y reduccin del espacio, aunque tambin

pueden causar una impresin de frescor que los hace muy adecuados para la decoracin en

climas clidos. Los tonos clidos son todo lo contrario. Se asocian a sensaciones de exaltacin,

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

preferidos para los climas clidos. De todas maneras, a menudo la presencia de elementos fros

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

ayudarn a hacer ms agradable y/o neutro el resultado final.

4.1.4 Sistemas de alumbrado.

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

directamente o indirectamente por reflexin en paredes y techo. La cantidad de luz que llega

directa o indirectamente determina los diferentes sistemas de iluminacin con sus ventajas e

inconvenientes.

34


Luz directa

Luz indirecta

proveniente del techo

Luz indirecta

proveniente de las

paredes

Figura 21. Formas de iluminacin.

La iluminacin directa se produce cuando todo el flujo de las lmparas va dirigido hacia el

suelo. Es el sistema ms econmico de iluminacin 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 iluminacin 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 ms suaves y el

deslumbramiento menor que el anterior. Slo es recomendable para techos que no sean muy

altos y sin claraboyas puesto que la luz dirigida hacia el techo se perdera por ellas. Si el flujo se

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

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

montono a la sala y sin relieve a los objetos iluminados. Para evitar las prdidas por absorcin

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 iluminacin

semiindirecta. Debido a esto, las prdidas de flujo por absorcin son elevadas y los consumos de

potencia elctrica tambin, 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 ltimo tenemos el caso de la iluminacin indirecta cuando casi

toda la luz va al techo. Es la ms parecida a la luz natural pero es una solucin muy cara puesto

que las prdidas por absorcin son muy elevadas. Por ello es imprescindible usar pinturas de

colores blancos con reflectancias elevadas.

35


4.1.5 Mtodos de alumbrado.

Los mtodos de alumbrado nos indican cmo se reparte la luz en las zonas iluminadas. Segn 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. Mtodos de alumbrado.

El alumbrado general proporciona una iluminacin uniforme sobre toda el rea iluminada. Es un

mtodo de iluminacin muy extendido y se usa habitualmente en oficinas, centros de enseanza,

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

techo del local.

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

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

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

las zonas de paso se ilumina con una luz ms tenue. Se consiguen as importantes ahorros

36


energticos puesto que la luz se concentra all 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 qu 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 instalacin de alumbrado general.

Empleamos el alumbrado localizado cuando necesitamos una iluminacin suplementaria cerca

de la tarea visual para realizar un trabajo concreto. El ejemplo tpico seran las lmparas de

escritorio. Recurriremos a este mtodo siempre que el nivel de iluminacin requerido sea

superior a 1000 lux., haya obstculos 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 mtodo es que la relacin entre las luminancias de la

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

deslumbramiento molesto.

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

4.1.6 Niveles de iluminacin recomendados.

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

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

mnimos, normales o exigentes. En el primer caso estaran las zonas de paso (pasillos,

vestbulos, 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 ltimo estn los lugares donde son

necesarios niveles de iluminacin muy elevados (ms de 1000 lx) porque se realizan tareas

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

37


Iluminancia media en servicio

(lux)

Tareas y clases de local

Mnimo Recomendado ptimo

Zonas generales de edificios

Zonas de circulacin, pasillos 50 100 150

Escaleras, escaleras mviles, 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 delineacin,

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 segn la actividad y el tipo de local.

38


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

tipo de tareas a realizar en el local.

4.1.7 Depreciacin de la eficiencia luminosa y mantenimiento.

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

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

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

polvo. Y por otro tenemos la depreciacin del flujo de las lmparas.

En el primer caso la solucin pasa por una limpieza peridica de lmparas y luminarias. Y en el

segundo por establecer un programa de sustitucin de las lmparas. Aunque a menudo se

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

de toda la instalacin a la vez segn un programa de mantenimiento. De esta manera

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

de la instalacin.

4.2 ILUMINACIN EXTERIOR.

4.2.1 Alumbrado vas pblicas.

Contrariamente a lo que se pueda pensar, detrs de los clculos y recomendaciones sobre

alumbrado de vas pblicas existe un importante desarrollo terico sobre diferentes temas

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

algunos de ellos para una mejor comprensin.

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


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

Figura 25. Iluminancia.

donde I es la intensidad recibida por el punto P en la direccin definida por el par de ngulos

(C, ) y h la altura del foco luminoso. Si el punto est iluminado por ms de una lmpara, 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 visin. Esta luz proviene de la reflexin

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

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

direccin al ojo.

40


L = q( , ) EH

Figura 26. Luminancia.

donde q es el coeficiente de luminancia en el punto P que depende bsicamente del ngulo de

incidencia y del ngulo entre el plano de incidencia y el de observacin . El efecto del

ngulo de observacin es despreciable para la mayora 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. As pues, nos queda:

Por comodidad de clculo, se define el trmino:

Quedando finalmente:

Y si el punto est iluminado por ms de una lmpara, resulta:

41


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

dependen de las caractersticas de los pavimentos utilizados en la va.

4.2.1.3 Criterios de calidad.

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

visibilidad necesarios se establecen una serie de parmetros 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 iluminacin de los alrededores (SR).

4.2.1.3.1 Coeficientes de uniformidad.

Como criterios de calidad y evaluacin de la uniformidad de la iluminacin en la va se analizan

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

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

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 s mismo, no es ms que una sensacin molesta

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

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

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

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

demasiado intensa. Este fenmeno se evala de acuerdo a una escala numrica, obtenida de

estudios estadsticos, 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


G Deslumbramiento Evaluacin del alumbrado

1 Insoportable Malo

3 Molesto Inadecuado

5 Admisible Regular

7 Satisfactorio Bueno

9 Inapreciable Excelente

Tabla 6. Deslumbramiento.

Donde la frmula de G se calcula a partir de caractersticas de la luminaria y la instalacin.

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

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

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

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

necesariamente asociado una sensacin incmoda como el deslumbramiento molesto. Para

evaluar la prdida de visin 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 iluminacin en los alrededores.

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

iluminacin en las zonas limtrofes de la va. De esta manera se asegura que los objetos,

vehculos o peatones que se encuentren all 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 clculo del SR.

43

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


4.2.1.3.4 Lmparas y luminarias.

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

pblico se utilizan las lmparas de descarga frente a las lmparas incandescentes por sus

mejores prestaciones y mayor ahorro energtico y econmico. Concretamente, se emplean las

lmparas de vapor de mercurio a alta presin y las de vapor de sodio a baja y alta presin. Las

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

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

diversas formas aunque en alumbrado pblico predominan las de flujo asimtrico 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 va o como proyectores en plazas y cruces.

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

non cut-off.

Mximo valor permitido de la intensidad

emitida para un ngulo de elevacin

80 90

Direccin de la

intensidad mxima

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

Semi

cut-off

100 cd /1000 lm 50 cd /1000 lm 75

Non

cut-off

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

Tabla 7. Clasificacin para luminarias de alumbrado pblico (CIE 1965)

En la actualidad, las luminarias se clasifican segn tres parmetros (alcance, dispersin y

control) que dependen de sus caractersticas fotomtricas. 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 ngulo ,

en que la luminaria es capaz de iluminar la calzada en direccin longitudinal. Este ngulo se

44


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

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

Alcance longitudinal

Alcance corto <

60

Alcance

intermedio

60

70

Alcance largo >

70

Figura 28. Alcance.

La dispersin es la distancia, determinada por el ngulo , en que es capaz de iluminar la

luminaria en direccin 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 ms alejada de la luminaria.

Dispersin transversal

Dispersin

estrecha

< 45

Dispersin media 45

55

Dispersin ancha > 55

Figura 29. Dispersin.

45


Tanto el alcance como la dispersin pueden calcularse grficamente a partir del diagrama

isocandela relativo en proyeccin azimutal.

Alcance y dispersin de una

luminaria Mtodo grfico para calcular el alcance y la dispersin

Figura 30. Alcance y dispersin. Mtodo grfico.

Por ltimo, 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 frmula del SLI (ndice especfico de la luminaria) se calcula a partir de las

caractersticas de esta.

46

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


4.2.1.3.5 Disposicin de las luminarias en la va.

Para conseguir una buena iluminacin, no basta con realizar los clculos, debe proporcionarse

informacin extra que oriente y advierta al conductor con suficiente antelacin de las

caractersticas y trazado de la va. As 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

lmparas en las salidas. En los tramos rectos de vas con una nica calzada existen tres

disposiciones bsicas: unilateral, bilateral tresbolillo y bilateral pareada. Tambin es posible

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

Figura 31. Distintas disposiciones de luminarias en la va.

La distribucin unilateral se recomienda si la anchura de la va es menor que la altura de

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

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

Relacin entre la anchura de la va 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. Disposicin de luminarias.

47


En el caso de tramos rectos de vas con dos o ms 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 orientacin visual y tienen muchas ventajas constructivas y de instalacin por su

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

Pueden combinarse los brazos dobles con la disposicin al tresbolillo o aplicar iluminacin

unilateral en cada una de ellas. En este ltimo 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 orientacin visual y hacer

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

es grande (R>300 m) se considerar como un tramo recto. Si es pequea y la anchura de la va

es menor de 1.5 veces la altura de las luminarias se adoptar una disposicin unilateral por el

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

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

48


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 iluminacin sea superior al de las vas que confluyen en l

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

la calzada y despus 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 va

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

iluminacin con proyectores situados en postes altos, ms de 20 m, pues desorienta menos al

conductor y proporciona una iluminacin agradable y uniforme.

49


Figura 34. Cruces.

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

los accesos y salidas. La altura de los postes y el nivel de iluminacin sern por lo menos igual

al de la calle ms importante que desemboque en ella. Adems, se pondrn luces en las vas de

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

pequeas y el terrapln 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 terrapln en

las prolongaciones de las calles que desemboca en esta.

Figura 35. Plazas y glorietas.

En los pasos de peatones las luminarias se colocarn antes de estos segn el sentido de la

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

50


Figura 36. Pasos de peatones.

Por ltimo, hay que considerar la presencia de rboles en la va. Si estos son altos, de unos 8 a

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

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

peridica de los rboles.

Figura 37. Presencia de rboles.

4.2.1.3.6 Niveles de iluminacin recomendados

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

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

Segn esta, las vas se dividen en cinco tipos de acuerdo con las caractersticas del trfico, de la

va y de los alrededores.

51


Coeficientes de

uniformidad

Control del

deslumbramiento

Tipo

de

la

va

Entorno Categora 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 sensacin de visin. A partir de 1995 la CIE ha establecido

unas nuevas recomendaciones ms acordes con las ltimas investigaciones sobre el tema.

Coeficientes de

uniformidad

Categora 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


Adems de estas recomendaciones que se aplican en los tramos normales de las vas hay que

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

nmero de carriles, zonas con circulacin de peatones o vehculos lentos que dificulten la

circulacin, 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

categora de la va de valor de Mx ms alta que converja en la zona. Cuando sea del tipo M1 a

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

aplicar los mtodos de clculos de las luminancias y se utiliza el criterio de las iluminancias.

Categora 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 nmero de la categora de la zona de conflicto (Cx) no ser menor que el de la la va de

mayor categora (Mx) que confluya en la zona.

4.2.2 Alumbrado en reas residenciales y peatonales.

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

iluminacin y seguridad vial, en el alumbrado de reas 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 vas adquiera un carcter multidisciplinar donde

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

53


los usos y requerimientos de la va para determinar los niveles de alumbrado ms adecuados y

las lmparas y luminarias a utilizar.

4.2.2.1 Requisitos del alumbrado.

Cuando se pretenden iluminar reas residenciales y peatonales se busca conjugar la orientacin

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

importante que el alumbrado permita ver con anticipacin los obstculos del camino, reconocer

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

transentes a una distancia mnima 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. Adems de todo esto, es conveniente una integracin visual de estas zonas con el

entorno en que se encuentren igualndolas al resto o dndoles un carcter propio. Si por las

zonas peatonales existe trfico de vehculos se iluminar como si se tratara de una va pblica

normal y corriente. El tratamiento del deslumbramiento en este tipo de vas, es mucho ms

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

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

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

y vigilar la luminancia de las lmparas en ngulos crticos que provoquen molestias a los

transentes. As mismo, conviene evitar que las luces molesten a los vecinos en su descanso

nocturno.

4.2.2.2 Niveles de alumbrado.

Los niveles de iluminacin recomendados varan segn el uso al que est destinado la zona. As,

encontramos desde valores mnimos de iluminancia de 0.2 lux que permiten orientarse y ver los

obstculos del camino hasta los 20 lux que proporcionan un ambiente atractivo para las zonas de

gran actividad nocturna. No obstante, en la mayora de casos, un nivel de 5 lux bastar para

ofrecer unas buenas condiciones de alumbrado que permitan la orientacin y ofrezcan sensacin

de seguridad a los transentes.

54

http://edison.upc.es/curs/llum/exterior/peaton.html#clases#claseshttp://edison.upc.es/curs/llum/exterior/peaton.html#nivel#nivelhttp://edison.upc.es/curs/llum/exterior/vias_p.html#ilumin


Clasificacin segn el uso nocturno

hecho por los peatones

Categora Nivel

medio

iluminancia

Em (lux)

Nivel

mnimo

iluminancia

Emin (lux)

Calles en zonas privilegiadas (reas

comerciales, de ocio...)

P1 20 7.5

Calles de uso alto P2 10 3.0

Calles de uso moderado P3 7.5 1.5

Calles de uso menor. Solamente

asociado a propiedades adyacentes

P4 5.0 1.0

Calles de uso menor donde sea

importante preservar el carcter de

ambiente rural o la arquitectura

P5 3.0 0.6

Calles de uso muy bajo donde sea

importante preservar el carcter de

ambiente rural o la arquitectura

P6 1.5 0.2

Calles donde slo es necesario el guiado

visual

P7 - -

Tabla 14. Niveles de alumbrado CIE (1995).

4.2.2.3 Lmparas y luminarias.

Para el alumbrado en zonas peatonales se prefieren lmparas de temperatura de color prximas a

la de las lmparas incandescentes (2750 K) que usamos en nuestras casas. En concreto se usarn

principalmente lmparas entre 2000 y 3000 K, aunque se puede ampliar el intervalo a 1800-

3300 K. Se podrn usar, por lo tanto, una gran diversidad de lmparas como las de vapor de

sodio, mercurio, o fluorescentes dependiendo del efecto que busquemos, las condiciones de la

zona a iluminar y los aspectos econmicos. Las luminarias adoptan multitud de formas desde las

ms funcionales hasta las de diseo ms vanguardista y artstico. Como la forma y el control del

haz de luz pierden importancia en favor del ambiente, existe una gran libertad de eleccin;

55


desde las luminarias de haz general-difuso de globo hasta las de haz controlado. Entre las

posibilidades de montaje es normal encontrarlas sobre postes o columnas, adosadas a las

fachadas, colgadas sobre cables o al nivel del suelo cuando slo buscamos ambiente y

orientacin visual. No obstante, cuando el trfico motorizado sea significativo recurriremos a las

tpicas farolas de bculo tan habituales en el alumbrado viario.

Figura 38. Tipos de luminarias.

La altura de montaje depender del flujo de las lmparas a emplear y en todo caso se evitar

colocarlas al nivel de los ojos sin apantallar. Otra posibilidad es colocar luminarias de menos de

un metro como se hace en algunas plazas y jardines para crear una atmsfera especial.

Flujo luminoso lmpara (lm) Altura de montaje recomendada (m)

25000 >6

Tabla 15. Alturas de luminarias.

56


4.2.3 Alumbrado de tneles.

En la iluminacin de tneles, y en general de cualquier tramo de va cubierta, se busca

proporcionar unas condiciones de seguridad, visibilidad, economa y fluidez adecuadas para el

trfico rodado. En tneles cortos, menos de 100 m, no ser necesario iluminar salvo de noche o

en circunstancias de poca visibilidad. En los largos, ser necesario un estudio individualizado de

cada caso. Para ello es necesario analizar los problemas que representan los tneles para los

vehculos en condiciones de da o de noche, el mantenimiento necesario y las caractersticas de

los equipos de alumbrado a instalar.

4.2.3.1 Iluminacin diurna.

Cuando nos aproximamos a un tnel de da, la primera dificultad que encontramos es el llamado

efecto del agujero negro. En l, la entrada se nos presenta como una mancha oscura en cuyo

interior no podemos distinguir nada. Este problema, que se presenta cuando estamos a una

distancia considerable del tnel, se debe a que la luminancia ambiental en el exterior es mucho

mayor que la de la entrada. Es el fenmeno de la induccin.

Figura 39. Efecto del agujero negro

A medida que nos acercamos a la entrada, esta va ocupando una mayor porcin del campo

visual y nuestros ojos se van adaptando progresivamente al nivel de iluminacin de su interior.

Pero si la transicin es muy rpida comparada con la diferencia entre las luminancias exterior e

interior, sufriremos una ceguera momentnea con visin borrosa hasta llegar a un nuevo estado

de adaptacin visual. Es lo mismo que ocurre cuando, en un da soleado, entramos en un portal

oscuro y durante un

diseo de un regulador de flujo luminoso...

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