estadio firewall iluminacion
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TRABAJO DE LUMINOTECNIA
UNIVERSIDAD TÉCNICA DE MANABÍ
FACULTAD DE CIENCIAS MATEMÁTICAS, FÍSICAS Y
QUÍMICAS
ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA
MARÍA BELÉN CEVALLOS GILER
ZULAYKA ARROYO PAZMIÑO
31/01/2012
MARIANA QUINTERO QUIÑONEZ
SÉPTIMO “C”
DOCENTE: ING. MANUEL SALTOS
OBJETIVOS
Ofrecer un ambiente
adecuado para la práctica
y disfrute de las
actividades deportivas por
parte de jugadores y
publico.
El objetivo de este
trabajo, es elaborar un
proyecto eléctrico de
iluminación para un
estadio olímpico mediante
un diseño eficiente, que
permita proporcionar
iluminación artificial y así
desarrollar actividades en
horarios nocturnos.
INTRODUCCIÓN
En las obras de ingeniería el proyectista
requiere conocimientos sólidos en el
área en que está implicado el proyecto,
por esta razón se analizó una serie de
artículos relacionados con la iluminación
deportiva, entre ellos textos, páginas en
internet, catálogos de iluminación,
normativas eléctricas y lumínicas, y
también se realizaron algunas visitas a
terreno.
Las fuentes de información indican
que en virtud de una buena
iluminación se puede ver disminuida
la parte estética del terreno, sin
embargo se puede encontrar un
equilibrio entre los elementos que
componen la instalación y el
ambiente donde será construido el
proyecto deportivo.
Aquí especificamos los
conocimientos básicos para manejar
un proyecto deportivo
ANTECEDENTES GENERALESÁREA DE TRABAJO
El estadio olímpico
Firewall con un área total de
7504.24 m2
ubicado en la
ciudad de Buenos Aires,
Argentina consta de una
cancha de futbol encespedada
con un área de 6825 m2, una
pista de atletismo de 7 carriles,
área de lanzamiento de
jabalinas, área de salto de
longitud y triple salto, salto con
pértiga, área de lanzamiento de
disco y martillo, área de
lanzamiento de peso sumando
todo esto la superficie total del
estadio antes mencionada.
RECINTOS INVOLUCRADOS EN EL
PROYECTO DE ILUMINACIÓN
Cancha de césped
Pista de atletismo
Área de lanzamiento de jabalina
Área de lanzamiento de disco y
martillo
Área de lanzamiento de peso
Área de salto de longitud
MARCO TEÓRICO
Y CONCEPTUAL
• Flujo luminoso
Se define el flujo
luminoso como la
potencia (W) emitida en
forma de radiación
luminosa a la que el ojo
humano es sensible. Su
símbolo es y su unidad
es el lumen (lm). A la
relación entre watts y
lúmenes se le llama
equivalente luminoso de
la energía y equivale a:
1 watt-luz a 555 nm =
683 lm
Principales magnitudes
empleadas en luminotecnia
Intensidad luminosa
Se conoce como intensidad
luminosa al flujo luminoso emitido
por unidad de ángulo sólido en una
dirección concreta. Su símbolo es I y
su unidad la candela (cd).
Se llama luminancia a la
relación entre la
intensidad luminosa y la
superficie aparente vista
por el ojo en una dirección
determinada. Su símbolo
es L y su unidad es la
cd/m2. También es posible
encontrar otras unidades
como el stilb (1 sb = 1
cd/cm2) o el nit (1 nt = 1
cd/m2).
Luminancia
Iluminancia (nivel de iluminación)
Si se pone la mano delante de la linterna
podemos ver esta fuertemente iluminada por
un círculo pequeño y si se ilumina una pared
lejana el circulo es grande y la luz débil. Esta
sencilla experiencia recoge muy bien el
concepto de iluminancia.
Iluminancia
Se define
iluminancia
como el flujo
luminoso
recibido por una
superficie. Su
símbolo es E y u
unidad el lux (lx)
que es un
lm/m2.
Deslumbramiento
Se llama deslumbramiento molesto a
aquella sensación desagradable que
sufrimos cuando la luz que llega a
nuestros ojos es demasiado intensa.
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.
TIPOS Y MÉTODOS DE
ILUMINACIÓN PARA
ESCENARIOS DEPORTIVOS
En este punto se debe tener en
cuenta las necesidades y requerimientos
de todos los involucrados que hagan uso
de la iluminación, con el fin de satisfacer
todas sus expectativas, así como también
brindar comodidad visual.
Entonces el objetivo de iluminar
instalaciones deportivas ya sean
interiores o exteriores es ofrecer un
ambiente adecuado para la práctica y
disfrute de actividades deportivas por parte
de jugadores y público.
Iluminar este tipo de instalaciones no es
fácil, pues hay que asegurarse de que los
jugadores y demás objetos en movimiento
sean perfectamente visibles
independientemente de su tamaño, posición
en el campo, velocidad y trayectoria.
Es importante tanto el valor de la
iluminancia horizontal como la vertical,
aunque en la práctica esta última sólo se
tiene en cuenta en las retransmisiones
televisivas donde es necesario un buen
modelado que destaque las formas de los
cuerpos.
Los usuarios de
las instalaciones de
fútbol, pueden
clasificarse de
acuerdo a sus
actividades en:
– Los Jugadores.
– El Equipo Técnico,
(árbitros/jueces de
línea y delegados
técnicos).
– Los espectadores
REQUISITOS
DEL
USUARIO
Tipos de actividadTipo Recreativo
oEntrenamiento con pelota, incluyendo
entrenamiento físico.
oFútbol no competitivo.
oCompetición nacional.
Tipo Profesional.
oEntrenamiento con pelota, incluyendo
entrenamiento físico.
oCompetición nacional.
oCompetición y torneos de carácter
nacional e internacional.
oCobertura para HDTV y filmación.
MÉTODOS DE
ALUMBRADO
Con el
conocimiento de
los requisitos
generales del
usuario, es posible
determinar los
métodos de
alumbrado de
acuerdo a los
diferentes tipos de
actividad.
METODOS DE
ILUMINANCIAS PARA EL
ESTADIO FIREWALL
ILUMINANCIA EN UN PLANO HORIZONTAL
Ya que el terreno de juego iluminado
forma la mayor parte del campo de visión,
tanto de jugadores como de espectadores,
es la iluminancia sobre un plano horizontal
a nivel de terreno, denominada iluminancia
horizontal (Eh), la cual nos ayuda a instaurar un
estado de adaptación del ojo humano.
Es necesaria una adecuada iluminancia
horizontal en dichas zonas en combinación con
un alumbrado “de seguridad” en el caso de falta
de energía eléctrica.
ILUMINANCIA
EN UN PLANO
VERTICAL
Este parámetro conocido
comúnmente como
iluminancia vertical y
designada por su
abreviatura (Ev), es
esencial para poder
observar objetos verticales.
Con el fin de proporcionar
una visión e identificación
óptimas y satisfactorias de
los jugadores; es necesario
desde todas las direcciones
unas iluminancias
específicas sobre planos
verticales a una altura de 1,5
m; sobre el terreno de juego.
UNIFORMIDAD
Una adecuada
uniformidad de
iluminancia tanto en
los planos
horizontales como en
los verticales es de
suma importancia
con el fin de evitar,
en primera instancia,
problemas de
adaptación de
jugadores y
espectadores y por
otra, problemas de
ajuste en las cámaras
para diferentes
direcciones de visión.
UNIFORMIDAD
El nivel de uniformidad
puede ser expresado
como la relación de la
iluminancia mínima a la
máxima (U1) y como la
relación de la mínima a
la media (U2). Debe
también considerarse la
relación de uniformidad
de las iluminancias en
un punto de la retícula,
sobre los cuatro planos
verticales enfrentados a
los lados del terreno de
juego.
RESTRICCION DEL ALUMBRADO
Al utilizarse fuentes de luz de alta intensidad
luminosa, puede presentarse deslumbramiento
perturbador. El efecto perturbador de la
luz dispersa se encuentra directamente
relacionado con las cualidades ópticas de los
proyectores o fuentes de luz elegidas. Con la
finalidad de limitar este problema, los
proyectores deben elegirse no solo en base a su
limitación de luz dispersa por fuera del haz
principal, sino que deben colocarse y enfocarse
de manera correcta
DISPOSICIONES DE POSTES Y ALTURA DE MONTAJE
DE PROYECTORES PARA NIVEL RECREATIVO,
INCLUYENDO ENTRENAMIENTO PARA NIVEL
PROFESIONAL.
En lo que se refiere a las líneas de banda y
de gol, deberá siempre existir una zona libre
de obstáculos que alcance un mínimo de 4 m
más allá de dichas líneas. Cuando se trata
de actividades de tipo no competitivo, los
proyectores se montarán a una altura
mínima recomendada de 15 m. Una altura
de montaje de al menos 18 m es la
preferible para cualquier otro nivel de
actividad (recreativo).
RECOMENDACIONES
DE INSTALACION
Si las
características de la
zona más allá de las
líneas de banda y de
gol son tales que los
postes han de
ubicarse alejados de
las mismas, su altura
deberá aumentar de
manera proporcional,
teniendo en cuenta el
ángulo de incidencia
preferible del proyector
de 25 con la horizontal,
en la línea central
longitudinal del campo.
DISPOSICIÓN EN
CUATRO ESQUINASEn esta disposición los
proyectores se posicionan
sobre 4 columnas, postes o
torres situadas detrás de las
cuatro esquinas del campo.
Para evitar a los porteros el
deslumbramiento perturbador.
Se debe comprobar que la
estructura de las gradas no
disminuya el rendimiento del
alumbrado.
Cada una de estas sustancias aporta nuevas líneas al
espectro (por ejemplo amarillo el sodio, verde el talio
y rojo y azul el indio).
La eficiencia de estas lámparas ronda entre los 75 y 95 lm/W y su vida media es de unas 11000 horas.
Si añadimos en el tubo de descarga yoduros metálicos se consigue
mejorar considerablemente la
capacidad de reproducir el color de la lámpara de vapor de mercurio.
REFLECTORES
O
PROYECTORES
Un reflector
proyecta luz hacia un
espacio u objeto a fin
de obtener niveles de
iluminación
considerablemente
mayores que los de
áreas contiguas. El
propósito de una
instalación con este
tipo de luminarias
puede ser utilitario
(áreas de trabajo o
deportivas), comercial
(fachadas comerciales)
o simplemente
decorativo
(monumentos).
MÉTODO DEL FLUJO LUMINOSO
O DE LOS LÚMENES
Donde:
oN es el número de proyectores
necesarios.
oEm es la iluminancia media
recomendada para cada aplicación.
oS es la superficie a iluminar en m2.
oΦ es el flujo luminoso de un
proyector.
oCBU es el coeficiente de utilización
del haz que se define como la
relación entre los lúmenes que llegan
a la superficie iluminada y los
lúmenes del haz. Su valor que oscila
entre 0.6 y 0.9.
ofm es el factor de mantenimiento
cuyo valor está entre 0.65 y 0.80.
Una vez realizados los cálculos, conviene
hacer una comprobación de los resultados para
verificar la bondad de los resultados. Los
parámetros de calidad que se acostumbran a
utilizar son la iluminancia media (Em) de la
instalación y la uniformidad media (Emin / Em).
ESPECIFICACIONES DEL
PROYECTO DEPORTIVO
De acuerdo con las características de la zona a iluminar, la solución más adecuada es colocar cuatro torres, en las cuales se instalaran 9 proyectores en cada una, pudiendo iluminar de forma independiente de tres en tres a fin de conseguir niveles de iluminación adecuados para entrenamiento y para media competición.
Los soportes de las luminarias de alumbrado exterior, se ajustaran a la normativa vigente. Serán de materiales resistentes a las acciones de la imterperie o estarán debidamente protegidas contra esta, no debiendo permitir la entrada de agua de lluvia ni la acumulación de agua del condensación.
Las torres se colocaran a una distancia de 20 m desde el borde de las instalaciones y tendrán una altura de 45.04 m en cada una de sus esquinas.
Las luminarias a emplearse son General Electric EF 2000 con una potencia de 2000w a 400 v. Su intensidad luminosa es de 220.000 lum, aquí algunas de sus características:
Descripción
Técnica de
la luminaria
Proyector con alojamiento
incorporado para el
arrancador y montaje
remoto del resto del
equipo. Diferentes ópticas
disponibles con pantalla
interna para reducción del
deslumbramiento.
Tanto la luminaria,
como el equipo eléctrico y
la lámpara son
suministrados y
verificados por GE
Consumer & Industrial,
asegurando así una
adecuada calidad del
producto final.
Mantenimiento:
Reposición de la lámpara sin
cambiar el apuntalamiento del proyector
Instalación:
Montaje mediante lira de acero
pintada igual que la carcasa, con limbo
graduado para apuntalamiento. La
versión estándar de los proyectores no
debe funcionar con inclinaciones
superiores a 140º respecto al eje.
EL
TRANSFORMADOR
Necesitamos una potencia
de 87.67 KVA por lo que se
instalaran dos
transformadores trifásicos
de 45 KVA, con núcleo
enrollado, devanado
ovalado concéntrico con
material conductor AT/BT
de Cu esmaltado
redondo/u fleje y alambre,
fusibles tipo BAY-O-NET y
seccionador de maniobra
tipo ON-OFF, 15KV, 200 A;
cada transformador
alimentará a las dos
torres más cercanas, las
cuales tendrán una
alimentación subterránea
como protección.
PROTECCION CONTRA CONTACTOS
DIRECTOS E INDIRECTOS.
Las partes metálicas accesible de los soportes de luminaria estarán conectadas a tierra. Se excluyen de esta prescripción aquellas partes metálicas que teniendo un doble aislamiento, no sean accesibles al público en general.
La resistencia máxima de puesta a tierra será tal que, a lo largo de la vida de la instalación y en cualquier época del año, no se puedan introducir tensiones de contactos mayores de 24 V, en las partes metálicas accesibles de la instalación.
La puesta a tierra de los soportes se realizara por conexión a una red de tierra común para todas las líneas que partan del mismo cuadro de protección, medida y control.
La instalación se realizara en tres
niveles, pudiendo conectar los
reflectores según la actividad a
realizar:
oPara entrenamiento se encenderán 3
luminarias por torre.
oPara competición media se
encenderán, 6 luminarias por torre.
oPara competición nacional y
transmisión TV y HDTV, 9 luminarias
por torre
CALCULOS
LUMINOTECNICOS
Con la siguiente
formula calculamos
el número total de
reflectores que
debemos ubicar para
la iluminación
completa del
estadio.
Para
competicione
s nacionales
y transmisión
TV y HDTV
Número total de
reflectores que deben
colocarse es de 34.80
unidades, por
uniformidad son 36
unidades, los cuales
estarán divididos en 4
torres en partes iguales
cada una con 9
reflectores colocados
en 3 filas y 3 columnas
por torre con una
separación entre sí de
20 cm. Teniendo como
resultado un nivel
luminoso de 517.14 lux.
oEm = 500 lx
oS= 7504.24 m2
oФ= 220. 000 lm
oCBU= 0.70
oFm=0.7
Para
competiciones
locales
El número total de
reflectores que deben
colocarse es de 20.88
unidades, hemos
elevado por cuestión de
uniformidad a 24
unidades, los cuales
estarán divididos en 4
torres en partes iguales
cada una con 6
reflectores,
encendiendo las dos
filas superiores.
Teniendo como
resultado un nivel
luminoso de 344.76 lux.
oEm = 300 lx
oS= 7504.24 m2
oФ= 220. 000 lm
oCBU= 0.70
oFm=0.7
Para
entrenamientos
El número total de
reflectores que deben
colocarse es de 6.96
unidades, hemos
elevado por cuestión de
uniformidad a 12
unidades, los cuales
estarán divididos en 4
torres en partes iguales
cada una con 3
reflectores,
encendiendo
preferiblemente la torre
superior. Teniendo
como resultado un nivel
luminoso de 172.38 lux
oEm = 100 lx
oS= 7504.24 m2
oФ= 220. 000 lm
oCBU= 0.70
oFm=0.7
POTENCIA
TOTAL
INSTALADA
Potencia de la
lámpara = 2000 w
Potencia del balasto
=70 w
Factor de potencia
corregido = 0.85
Potencia total de la
línea = 2070 w
Pt = (potencia de la
línea * num. de
lámparas)/ factor de
potencia
Pt = 2070w * 36/ 0.85
Pt = 87.67 KVA
El diseño de cualquier proyecto eléctrico
destinado a la iluminación de un espacio
requiere conocimientos básicos en
luminotecnia, así como también exige un
manejo con las normativas eléctricas,
lumínicas y técnicas. Se profundizó en el
tema del deslumbramiento, que producen las
fuentes luminosas de gran intensidad, y en las
posibles sensaciones de incomodidad que
pueden provocar en los jugadores y
espectadores si no tienen una posición
correcta.
Para llegar al diseño
presentado, fue necesario
establecer conversaciones con
algunos ingenieros eléctricos
dedicados a la iluminación
deportiva, con el fin de conocer
los elementos utilizados en la
actualidad y así adaptarlos a
las condiciones que presenta el
estadio.
Otra característica que no puede
ser ignorada en la elección de los
proyectores y que puede significar
un ahorro de tiempo en los cálculos
de iluminación es el precio; debido
a que se puede dilatar mucho la
obtención de un nivel de
iluminación para luego encontrarse
con la sorpresa que el valor final del
equipo está por sobre lo
presupuestado
Bibliografía
• Manual de Alumbrado,
Westinghouse Electric
Corporation.
• Manual de Alumbrado, Philips.
• Campos Grandes y Atletismo,
Instituto Navarro de Deporte y
Juventud
• http://www.transformadores.c
om.co/interelec2.php?idcategori
a=11&categoria1=Transformado
res
• http://www.gelighting.com/es/
resources/literature_library/catal
ogs/fittings_catalog/downloads/d
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func_es-eng_08.pdf
• http://edison.upc.edu/curs/llu
m/exterior/deportes.html
• http://www.wamco.com.ar/pdf
/218078.pdf
