calculo de iluminaciÓn -...
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CALCULO DE ILUMINACIÓN
INSTALACIONES ELECTRICAS
DOMICILIARIAS
Especialidad: INSTALACIONES ELECTRICAS DOMICILIARIAS
Módulo No. 1 CALCULO DE ALUMBRADO
Unidad No. 47 CALCULO DE ILUMINACION
Derechos reservados a favor del Servicio Nacional de Aprendizaje
SENA
Cúcuta, 1986
GRUPO DE TRABAJO
Coordinación General de Proyecto: Cecilia Molina Amaya
Contenido Técnico: Gerardo Mantilla Quijano
Asesoría y Diseño Pedagógico: León Darío Restrepo
Ilustración: Grupo de apoyo FAD
Diagramación: Dora Sánchez H. Grupo de Apoyo FAD
INTRODUCCIÓN 5
OBJETIVOS 6
AUTOPRUEBA DE AVANCE 7
1. CARACTERÍSTICAS DE UNA BUENA ILUMINACIÓN 9
2. PROCEDIMIENTO A SEGUIR EN EL CALCULO DE LA ILUMINACIÓN 10
A. Determinar el nivel de iluminación 10
B. Elegir el tipo de lámpara 12
C. Elegir el sistema de iluminación y los aparatos de alumbrado 13
D. Elegir la altura de suspensión de los aparatos de alumbrado 14
E. Distribuir los aparatos de alumbrado 15
F. Determinar el número mínimo de aparatos 16
G. Calcular la intensidad de la iluminación 16
H. Distribuir el número definitivo de aparatos de alumbrado 17
AUTOCONTROL 1 - 2 18
3. DATOS PARA LOS PROYECTOS DE ALUMBRADO 19
A. Valores de la iluminación 19
B. Situación de las lámparas 19
C. índice del Local 20
D. Coeficiente de utilización 20
E. Rendimiento de los aparatos y distribución de la luz 20
F. La iluminación inicial comparada con la de servicio 21
AUTOCONTROL No. 3 22
CONTENIDO
4. DESARROLLO DE UN PROBLEMA TIPO DE ALUMBRADO 24
A. Con lámparas incandescentes 24
B. Con lámparas fluorescentes 28
AUTOCONTROL No. 4 31
TABLAS 32
RECAPITULACIÓN 45
AUTOEVALUACION FINAL 46
RESPUESTAS 47
VOCABULARIO 49
BIBLIOGRAFÍA 50
TRABAJO PRÁCTICO 51
TRABAJO ESCRITO 52
En la unidad anterior vimos todos los factores que influirán en la iluminación, aparatos de
alumbrado, sistemas de iluminación, métodos de alumbrado, unidades para medir la iluminación,
etc.
En esta unidad trataremos las Normas que se rigen para el cálculo de iluminación de interiores,
ejemplos de proyectos y cálculo de valores locales de iluminación. Estos temas los trataremos en
forma sencilla sin cálculos complicados ya que un estudio a fondo de la iluminación implicaría un
curso completo de luminotecnia, cuyo estudio corresponde a expertos Ingenieros.
Para nuestro caso nos basta con saber utilizar las numerosas tablas de características de las
lámparas, los niveles de iluminación y los datos para los cálculos de alumbrado que se incluyen en
esta unidad.
Esperamos que este tema sea de fácil comprensión y de gran utilidad en su vida profesional como
instalador domiciliario.
5
INTRODUCCION
Al finalizar el estudio de esta unidad usted estará en capacidad de:
Proyectar y calcular la iluminación de pequeñas habitaciones aplicando todas las normas, reglas y
tablas conocidas, sin ningún margen de error.
6
OBJETIVOS
Si usted cree conocer algo sobre el tema de esta unidad, conteste la siguiente prueba. De esta
manera sabrá cómo están sus conocimientos al respecto y cuáles son los temas que debe estudiar
con mayor detenimiento.
Por lo tanto lo invitamos a responder el siguiente cuestionario. Hágalo
con seriedad y honradez. No se engañe a sí mismo.
CUESTIONARIO
1. Nombre 3 condiciones que debe reunir una buena iluminación:
a.
b.
c.
2. La distancia del plano útil de trabajo al suelo, adaptada internacionalmente, es
a. 50 cms.
b. 150 cms.
c. 85 cms.
d. 30 cms.
3. Para iluminaciones inferiores a 100 LX se debe utilizar siempre un sistema de alumbrado
a. Difuso
b. General
c. Indirecto
d. Directo
7
AUTOPRUEBA DE
AVANCE
4. El factor de conservación de una instalación depende de 3 factores, nómbrelos
a.
b.
c.
5. Si el factor de utilización del 40°/o, esto significa que la potencia luminosa aprovechada es del
a. 40%
b. 60%
c. 100%
8
Consulte las respuestas al final de la cartilla. Pág. 51
1. CARACTERISTICAS DE UNA BUENA ILUMINACION
Una buena iluminación, si se trata de alumbrado industrial, es un factor de productividad y de rendimiento en el trabajo, además de aumentar la seguridad del personal. En el caso del alumbrado comercial, es un decisivo factor de atracción para el público, resalta los productos, los hacen ver más agradables, etc. En el alumbrado doméstico se mejora el control visual, descansa la vista y se hace más agradable y acogedora la vida familiar.
Teniendo en cuenta que aproximadamente una quinta parte de la vida del hombre transcurre bajo
alumbrado artificial, es comprensible que se hayan establecido normas prácticas para realizar los
proyectos de iluminación de tal forma que reúnan cualidades de economía, comodidad visual, y se
utilice el sistema de alumbrado más apropiado a cada tipo de función.
Una buena iluminación interior debe reunir 4 condiciones esenciales.
a. Suministrar una cantidad de luz suficiente
b. Eliminar todas las causas de deslumbramiento
c. Prever aparatos de alumbrado apropiado para cada caso particular
d. Utilizar fuentes luminosas que aseguren, para cada caso, una buena distribución de los co-
lores.
9
2. PROCEDIMIENTO A SEGUIR
EN EL CALCULO DE ILUMINACIÓN
Los datos que posee el instalador para calcular la iluminación son los planos del local, la des-
tinación específica del mismo, colores de las paredes y techos, alimentaciones, etc.
El orden que debe seguir para realizar un proyecto de iluminación interior es el siguiente:
a. Determinar el nivel de iluminación
b. Elegir el tipo de lámpara
c. Elegir el sistema de iluminación y los aparatos de alumbrado
e. Distribuir los aparatos de alumbrado
f. Determinar el número mínimo de aparatos de alumbrado
g. Efectuar el cálculo de la iluminación o flujo total que se ha de producir
h. Distribuir el número definitivo de aparatos de alumbrado
Veamos detenidamente cada uno de los pasos señalados para realizar un proyecto:
A. DETERMINAR EL NIVEL DE ILUMINACIÓN
El nivel de iluminación necesario para conseguir una visión eficaz, rápida y confortable depende
de cierto número de factores, entre los cuales están:
1) Magnitud de los detalles de los objetos que se desea apreciar.
2) Distancia entre los objetos y la vista del observador.
3) Factores de reflexión de los objetos.
4) Contraste entre los detalles y los fondos que se destacan.
5) Tiempo completo en la observación de los objetos.
6) Rapidez de movimiento de los objetos observados.
La mayor o menor dificultad de una buena observación visual debe apreciarse en función de
éstos y otros factores. Según la importancia de estos factores, se han prescrito distintos niveles
de iluminación, mediante investigaciones científicas, para los distintos locales y las diferentes
10
tareas visuales. Estos niveles se han expresado en tablas que contienen dos valores: Un valor mínimo de iluminación, que en ningún caso debe disminuirse; y otro valor, el recomendado, que debe acogerse en lo posible.
Por lo anterior, el primer paso cuando proyectemos la iluminación de un local, oficina, etc., consistirá en elegir de acuerdo con la tabla, el nivel de iluminación adecuado.
Observaciones:
Para iluminaciones inferiores a 100 LX se debe utilizar siempre alumbrado general. Para iluminaciones comprendidas entre 100 LX y 1000 LX se puede complementar el alumbrado general con un alumbrado individual y localizado permanente o temporal, que permita alcanzar los valores deseados de iluminación. Para iluminaciones superiores a 1000 LX, el alumbrado de plano de trabajo habrá de ser localizado, lo cual no excluye el necesario alumbrado general.
Los elevados valores para el alumbrado individual pueden conseguirse por medio de lámparas de pequeña potencia montadas en reflectores adecuados y situados a poca distancia del lugar de trabajo.
En los casos en que sea necesario un alumbrado individual combinado con el alumbrado general, los niveles de iluminación correspondientes a ambos tipos de alumbrado deben estar relacionados entre sí, de tal manera que el alumbrado general no sea inferior al indicado en el siguiente gráfico.
Ejemplo: Si un cálculo de alumbrado individual dio una iluminación de 1000 LX, la iluminación general no debe ser en ningún caso inferior a 100 LX.
11
B. ELEGIR EL TIPO DE LÁMPARA
Se deben tener algunos criterios para la elección del tipo de lámpara que más se adapte a
nuestra necesidad o a la de nuestro cliente.
El cuadro siguiente le da una información sobre ventajas e inconvenientes de los principales
tipos de lámparas.
TIPO DE
LAMPARA VENTAJAS INCONVENIENTES USOS
INCANDESCENTE
Gran variedad de
tamaños, formas
potencias: poco
mantenimiento.
bajo rendimiento
luminoso; poca
duración: consume
bastante energía.
casas de habitación
y en general en
niveles de ilu-
minación inferiores a
200 LX.
FLUORESCENTE
Semeja luz natural;
varias potencias; bajo
consumo de energía.
Exige un manteni-
miento costoso.
Oficinas, industrias
y en general en
niveles de
iluminación su-
periores a 200 LX.
DE VAPOR DE
Elevado rendimiento;
larga duración.
Exige arrancador
especial; produce
ruido.
Alumbrado directo
suspendido (RJ:
canchas de juego,
piscina, parques).
De acuerdo con el cuadro anterior, la lámpara incandescente es de cómodo empleo y puede ser
una buena solución en gran parte de los problemas de alumbrado. Sin embargo, al adoptar este
tipo de lámpara debe recordar que tiene un bajo rendimiento y una duración media útil de 1.000
horas.
La lámpara fluorescente se puede utilizar cuando se desea obtener tonos blancos de luz con
predominio de los colores neutros. También se puede utilizar cuando el nivel de iluminación
necesario sobre el plano útil de trabajo sea superior a los 200 LX y la instalación deba estar
funcionando durante un número elevado de horas.
12
Recuerde que la lámpara fluorescente necesita una sobretensión en el momento de
encender; por lo tanto, su vida se reduce cuando se enciende y se apaga frecuente-
mente.
Cuando las condiciones de calidad de la luz son menos exigentes se puede utilizar lámparas de
vapor de mercurio de color corregido y las lámparas de vapor de mercurio de luz mixta.
Las lámparas de mercurio de color corregido son económicos por su elevado rendimiento
luminoso y por su larga duración y resultan muy adecuados para alumbrado directo con
aparatos de alumbrado suspendidos a mucha altura, en las grandes naves industriales. En esta
aplicación particular, su elevada potencia unitaria permite aprovechar bien la gran altura de
suspensión, separando debidamente los aparatos de alumbrado y por lo tanto disminuyendo su
número.
Solamente en algunos casos excepcionales podrá utilizarse la lámpara de vapor de sodio en la
iluminación de interiores, debido al mate de la luz emitida.
C. ELEGIR EL SISTEMA DE ILUMINACIÓN
Y LOS APARATOS DE ALUMBRADO
A continuación analizaremos las características más importantes de cada sistema de iluminación
con el fin de disponer de elementos de juicio para poder elegir el más adecuado a cada caso.
La iluminación directa es apropiada para la obtención económica de altos niveles de iluminación
sobre el plano de las mesas y de los puestos de trabajo. Por lo tanto, es la iluminación más
utilizada en el alumbrado de talleres y oficinas.
Cuando se utiliza este tipo de iluminación hay que aumentar considerablemente los aparatos de
alumbrado con el fin de conseguir que cada objeto o puesto de trabajo quede iluminado en
varias direcciones simultáneamente y así reducir las sombras.
En general, la iluminación directa se realiza por medio de reflectores de chapa esmaltada o de
aluminio pulido, anonizado y brillado.
Estos reflectores son anchos y profundos para suavizar las sombras y a la vez concentrar el flujo
hacia zonas útiles.
Con iluminación semi-directa, se hace reflejar sobre el techo una buena parte de la luz emitida
por los aparatos de alumbrado. De lo anterior se deduce que para la utilización económica debe
limitarse su empleo a los casos en que los techos no son muy altos, y no debe utilizarse en
locales provistos de claraboyas en el techo.
También se emplea bastante este sistema en locales de trabajo, ya que permite lograr eco-
nómicamente elevados niveles de iluminación con la ventaja de que las sombras son más
suaves.
Con la iluminación difusa se da una importancia creciente a la reflexión de la luz sobre el techo y
las paredes. Por lo tanto, desaparecen casi por completo las sombras de los objetos pero se
aconseja que el techo y las paredes estén pintados de colores claros, con el objeto de disminuir
las pérdidas por absorción.
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Con la iluminación semi-directa y más aún con la iluminación indirecta, los manantiales luminosos
secundarios (o sean las paredes y el techo del local) tienen un efecto preponderante sobre las
lámparas eléctricas. Las sombras desaparecen totalmente y el alto grado de difusión del flujo
luminoso crea una impresión de calma sobre el ánimo del observador. Así mismo desaparece
también el riesgo de deslumbramiento directo, ya que las lámparas ocultas a los ojos del
observador. La supresión total de sombras puede resultar favorable para ciertos trabajos de oficina
pero otras veces la falta de plasticidad de los objetos puede resultar monótona: en este caso debe
complementarse el alumbrado del local con un aparato auxiliar de alumbrado (por ejemplo un
aplique, una lámpara auxiliar, etc).
La iluminación semi-indirecta y la indirecta exigen que la pintura del techo y las paredes sea de un
material con un alto factor de reflexión; y aunque así sea, el consumo de energía es mucho mayor
que en los otros sistemas de iluminación.
Frecuentemente, se realiza el alumbrado de locales con el sistema de iluminación indirecta, por
medio de lámparas fluorescentes disimuladas en las cornisas, con o sin reflectores, que iluminan el
techo. Este procedimiento de alumbrado es conveniente para salas de espera, salas de recepción,
etc. Muchas veces se agregan aparatos de alumbrado suplementario, tales como lámparas
portátiles, apliques, etc., de carácter decorativo que a la vez crean zonas de alumbrado localizado.
D. ELEGIR LA ALTURA DE SUSPENSIÓN DE LOS
APARATOS DE ALUMBRADO
Se adapta como plan o útil de trabajo una superficie situada a 0.85 mts. del suelo, salvo que el
trabajo por realizar en un local exija un plano útil distinto al señalado. Si la altura del cielo raso es
mayor de 3,35 mts. los aparatos suspendidos mediante varillas o cadenas dan mejor apariencia a
la habitación.
Los aparatos de techo montados directamente sobre éste son más eficaces en habitaciones
cuya altura sea menor de 3,35 mts.
Tenga en cuenta que la distancia entre el techo y los aparatos tiene importancia en el caso de
aparatos de iluminación directo o semi-directa, porque interviene en el rendimiento con que la luz
se refleja.
Usted puede hallar la altura de suspensión (As) restando la altura del aparato de iluminación
(As), dada en los catálogos por los fabricantes, de la altura del techo (At).
As = At - Aa
En general la distancia al techo aumenta cuando se aumenta la separación entre aparatos.
Cuando la iluminación se rige por la buena apariencia, la altura de suspensión tiene que
subordinarse a esta exigencia ornamental y tener el mismo tiempo la máxima eficiencia posible.
14
E. DISTRIBUIR LOS APARATOS DE ALUMBRADO
Como se dijo anteriormente, la distribución o separación de los aparatos tiene relación directa con la altura de suspensión. Los aparatos deben distribuirse simétricamente con respecto a las líneas estructurales de la habitación, como lo indica la Fig. 2.
AIzados longitudinal (a) y transversal (b) en los que se muestra la iluminación, directa y por reflexión, debida a tres lámparas A, B y C. Se ha dibujado la trayectoria de algunos rayos (1, 2, 3, 4, 5 y 6) desde la lámpara al objeto, con sus reflexiones en el techo y en las paredes. De esta forma se suman ambas clases de rayos, directos y reflejados, para la iluminación del objeto. La intensidad media de la iluminación en lux es la suma de las de todos los rayos emitidos por las lámparas, reducidas por las inversas de los cuadrados de las distancias y por los coeficientes de reflexión del techo y las paredes.
La separación de ambas direcciones o espaciado de las lámparas debe estar entre 0,8 y 1 vez de altura de suspensión, y en ningún caso debe ser mayor de 1,3 veces dicha altura. Si se emplean aparatos fluorescentes, el extremo del que está más cerca de una pared no deberá distar de ella más de 0,60 o 0,90 metros (Fig. 3).
15
Si se emplean aparatos de una sola lámpara incandescente, la distancia de la pared al centro del último aparato no deberá ser mayor que la mitad del espacio (Fig. 4).
Estos espaciados recomendados pueden variar cuando se presenten condiciones especiales. De las tablas que aparecen al final de esta cartilla, la No. 6 le indica el espaciado correcto.
F. DETERMINAR EL NÚMERO MÍNIMO DE APARATOS
Este se calcula con base en el número de lúmenes suministrado por un aparato (tablas 1 y 2) con respecto al total en lúmenes requeridos en una habitación (tabla 4).
El número mínimo de aparatos depende: 1) del tipo de aparato elegido; 2) del tipo de iluminación elegida; 3) del espaciado de los aparatos; y 4) de la altura de los aparatos. Sin embargo, el número mínimo de aparatos deberá suministrarnos la iluminación mínima recomendada en luxes.
G. CALCULAR LA INTENSIDAD DE LA ILUMINACIÓN
Si una habitación de forma rectangular está iluminada por tres lámparas incandescentes desnudas, como lo indica la Fig. 4, un libro colocado sobre la mesa quedaría iluminado por la suma de los rayos que alcanzaran el libro partiendo de todos los focos. Estos rayos comprenderían los directos procedentes de las lámparas, los reflejados por el techo o las paredes y sus doblemente reflejados por el techo y la pared. Si las intensidades de las lámparas en todas las direcciones y los coeficientes de reflexión de las paredes y techos son conocidos, la iluminación sobre el libro puede determinarse en LUX por medio de fórmulas. Este procedimiento, llamado "por puntos", es lento y dispendioso.
Existe un instrumento llamado luxímetro que da directamente el valor de la iluminación de luxes
que incide sobre una superficie, con la ayuda de este medidor se ha efectuado innumerables
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ensayos en habitaciones modelo de distintas dimensiones con distintos colores de las paredes y
los techos, con infinidad de aparatos de iluminación, con lámparas incandescentes,
fluorescentes, con diversas distancias entre lámparas y variadas alturas de suspensión. Las
conclusiones de estos ensayos han sido ordenadas en tablas y se han determinado coeficientes,
constantes y normas por seguir que prestan gran ayuda en los problemas de alumbrado de
interiores.
Las normas que para proyectos de iluminación de interiores se dan en esta unidad, están de
acuerdo con la Sociedad de Ingenieros de Iluminación. Algunas de estas normas son:
• El factor de conservación de la instalación depende de la facilidad de retener el polvo que tengan los aparatos, de la proporción de humo en el ambiente y de la frecuencia de la limpieza.
• El espaciado de las lámparas debe estar de acuerdo con la altura de suspensión. En ningún caso debe ser más de 1,3 veces dicha altura.
• La altura de los aparatos depende del tipo de aparato seleccionado.
H. DISTRIBUIR EL NÚMERO DEFINITIVO DE
APARATOS DE ALUMBRADO
El número definitivo de aparatos de alumbrado se obtiene después de hacer por lo menos 2
cálculos con aparatos de alumbrado de diferente tipo. Terminados estos 2 cálculos, se elige el
más adecuado al sitio en relación con los aspectos de economía, infraestructura disponible
(tensión de la red), rendimiento y adaptabilidad a la iluminación recomendada según el tipo del
local o habitación.
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Marque con una V si es verdadero o con una F sí es falso.
1. ( ) Los proyectos de iluminación deben reunir cualidades de economía, comodidad visual y presentación estética.
2. ( ) La iluminación directa es la más utilizada en talleres y oficinas.
3. ( ) La iluminación semi-directa da unas sombras muy fuertes.
4. ( ) En la iluminación difusa desaparecen casi por completo las sombras.
Marque con una X la respuesta correcta.
5. La altura del techo es de 3.50 mts. y la altura del aparato de iluminación es 1 metro. Cuál
será la altura de suspensión en metros?
a. 4.50
b. 3.50
c. 2.50
d. 1
18
AUTOCONTROL
No.1 - 2
Consulte las respuestas que aparecen en la página 51.
3. DATOS PARA LOS PROYECTOS DE ALUMBRADO
Cuando se ha determinado la intensidad de iluminación de Luxes, generalmente en un plano
horizontal a unos 0.75 a 0.90 mts. sobre el suelo, el problema está el calcular las pérdidas debidas
a las condiciones del local, el color de las paredes y el techo, al rendimiento de los aparatos y a la
distribución de la luz, a fin de poder deducir el flujo en lúmenes que deben proporcionar las
lámparas. El resultado es el mismo cualquiera que sea el método empleado Las tablas 1 y 2
corresponden a los datos relativos a las lámparas incandescentes y fluorescentes, como potencia
en W, duración en horas, lúmenes y forma, etc.
Los datos y coeficientes necesarios para estos cálculos se encuentran en las tablas 5 y 7.
A. VALORES DE LA ILUMINACIÓN
La tabla 4 indica las iluminaciones recomendadas en luxes, para interiores en locales públicos y
comerciales de acuerdo a cada tipo de local o habitación.
B. SITUACIÓN DE LAS LAMPARAS
Para obtener una iluminación bien uniforme sobre una superficie no debe rebasarse el
espaciado máximo entre 2 unidades que señala la tabla,6. Con mucha frecuencia es necesario
adaptar espaciados menores para acomodarlos a las exigencias de la estructura. Las pantallas y
otros tipos de reflectores requieren distancias reducidas que dependen del grado de
concentración de la luz.
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Cuando se emplean hileras continuas de tubos fluorescentes, las cifras indican los espacios entre 2 hileras. Sin embargo, con aparatos fluorescentes individuales (cuyo flujo en lúmenes es limitado) no se pueden adoptar distancias de separación corrientes. El problema entonces se resuelve calculando primero el número de aparatos necesarios para suministrar los lúmenes requeridos y determinando luego el espaciado para acomodar dicho número de aparatos.
C. ÍNDICE DEL LOCAL
La tabla 7 clasifica los locales (por medio de letras) según su ancho, largo, altura del techo y altura de suspensión.
Para aparatos de iluminación indirecta y semi-indirecta se toma la altura de techo; para iluminación directa y semi-directa, la altura de suspensión. Se determina luego el índice del local (en letras) y con este dato se busca el coeficiente de utilización en la tabla 5.
D. COEFICIENTE DE UTILIZACIÓN
La tabla 6 reúne todos los factores que afectan la utilización del alumbrado. La cifra obtenida al utilizar esta tabla (para el tipo de los aparatos empleados y el tamaño de la habitación en la cual deben instalarse) es el porcentaje del flujo suministrado por las lámparas que llega al plano de trabajo.
Por ejemplo: un factor de utilización de 0,40 significa que el 40 por ciento de la potencia luminosa se aprovecha y que el 50 por ciento es absorbido por las paredes, el techo y el mismo aparato.
E. RENDIMIENTO DE LOS APARATOS Y DISTRIBUCIÓN
DE LA LUZ
Los coeficientes de utilización están calculados de acuerdo con el rendimiento y las curvas fotométricas representados. Los esquemas de tipos de aparatos (en la tabla 5) sirven simplemente para identificar a los que corresponden a cada caso. Varios aparatos pueden parecer iguales, y sin embargo diferir considerablemente en rendimiento y en distribución de la luz. Uno de los primeros pasos en el estudio de un proyecto de iluminación consiste en buscar un aparato de gran rendimiento, tanto si se emplean lámparas fluorescentes como si se utilizan lámparas incandescentes. Por ejemplo: en la tabla 5 el aparato F21 tiene un rendimiento total que se obtiene sumando el tanto por ciento de luz dirigido hacia arriba (21%) con el dirigido hacia abajo (67%); en total el 88%. El rendimiento del aparato es el cociente:
Rendimiento R : Número total de lúmenes emitidos por el aparato
________________________________________________
Número total de lúmenes producidos por las lámparas contenidas en el aparato.
20
F. LA ILUMINACIÓN INICIAL COMPARADA CON LA DE SERVICIO
La iluminación inicial, medida cuando las lámparas están nuevas y cuando el equipo está limpio,
será superior a la iluminación media que puede mantenerse en servicio. Para tenerlo en cuenta, se
indica un factor de conservación, que es el porcentaje aproximado de la iluminación inicial que
puede mantenerse con una conservación, limpieza y repintado razonables. Estos factores de
conservación (Fe) están indicados en la tabla 5 para cada tipo de aparato.
Los lúmenes requeridos para iluminar una habitación se calculan así:
Lúmenes por habitación: Luxes x superficie
_________________________________
Coeficiente de utilización x factor de conservación.
Lúmenes por aparato. Total de lúmenes
_________________________________
Número de aparatos que se instalan.
21
Marque con una X la respuesta correcta:
1. La altura del plano horizontal en metros tomado como cálculo en iluminación está entre los
valores:
a. 1.20 a 1.50
b. 0.75 a 0.90
c. 0.50 a 0.75
d. 0 30 a 0.50
2. Si el factor de utilización es de 0.60 significa que las pérdidas de iluminación en porcentaje son:
a. 60%
b. 40%
c. 30%
d. 20%
3 Cuál será el rendimiento total de una lámpara que dirige hacia arriba el 20% de luz y hacia abajo
el 60%?
a. 80%
b. 60%
c. 40%
d. 20%
22
AUTOCONTROL
No. 3
4. El espaciado muy amplio de una iluminación:
a. Uniforme
b. desigual
c. clara
d. indirecta
23
Consulte sus respuestas al final de la cartilla. Pág. 52
4. DESARROLLO
DE UN PROBLEMA
TIPO DE ALUMBRADO
El ejemplo siguiente le ayudará a manejar las tablas y demás datos para la solución de un
problema de alumbrado.
Ejemplo: Un gran local para aula escolar tiene 9.15 mts. de ancho, 13.70 mts. de largo y 4.30 mts.
de alto con cielo raso plano. Se han pintado el techo y la parte superior de las paredes de color
blanco liso, y el resto de las paredes de verde muy claro. Los coeficientes de reflexión de estos
acabados son aproximadamente del 75% y el 50% respectivamente (Ver tabla 3).
Para simplificar los cálculos se supone que no existen ventanas. Estas reducirán ligeramente la
iluminación media. En la Fig. 1 se ve la disposición del local.
A. CON LAMPARAS INCANDESCENTES
Determinar el número y distribución del alumbrado, para iluminación incandescente.
SOLUCIÓN:
1. Como la iluminación es de un aula escolar, buscamos en la tabla 4 la iluminación recomendada
para este tipo de sala. La tabla nos indica que se requiere una iluminación de 400 LX.
2. De acuerdo con lo visto, seleccionamos el sistema de iluminación más adecuado.
Como el cielo raso es blanco y liso podemos utilizarlo como reflector, luego el sistema de
iluminación más adecuado para este caso es la iluminación indirecta.
24
3. La lámpara de incandescencia I-9 de la tabla 5, que lleva bombilla plateada y tiene un ren-
dimiento del 89.5°/o (con toda la luz prácticamente proyectada hacia arriba) es la apropiada para el caso. Este tipo de aparato de iluminación indirecta aportará una difusión excelente y una intensidad uniforme con un mínimo de deslumbramiento directo o reflejado. El factor de conservación para este aparato es de 0,70.
4. De acuerdo con las dimensiones del local (9.1 5 mts. de ancho por 13.70 mts. de largo por 4.30 mts. de alto), buscamos en la tabla 7 el índice de local. El índice del local es D.
5. Buscamos el coeficiente de utilización del aula de acuerdo al acabado de sus paredes y techos y del índice D del local, en la tabla 5, la lámpara I-9 tiene un factor de conservación de 0.70 según se vio anteriormente, y el coeficiente de utilización para el índice D y para coeficientes de reflexión de techo del 75°/o y paredes del 50°/o tiene por valor 0.39.
6. Calculemos el total del lúmenes por habitación (aula en este caso).
Lúmenes por habitación: Luxes x superficie
Coef. utilización x factor de conservación
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— Hallamos la superficie o área del aula (es un rectángulo; luego: A = b x a)
A = 9.15 mts. x 13.70 mts.
A = 125.355 mts.2 A = 125.34 mts.
2
Luxes = 400 (según la tabla) Coeficiente de utilización = 0.39 Factor de conservación = 0.70
Lúmenes por habitación = 400 x 125.34 =
0.39 x 0.70
Lúmenes por habitación = 183.600
En la tabla 6 (espaciado y altura de las lámparas) vemos que para aparatos de iluminación indirecta y techos de 4.30 (4.25 en la tabla) la distancia máxima a la pared es de 1.50 mts. la distancia máxima entre lámparas es de 5.80 mts. y la altura de suspensión está entre 0.90 y 1.20 mts.
Haciendo una repartición razonable de los aparatos de alumbrado de acuerdo con los espacios entre vigas, en la figura 2 se indica la posición de las lámparas. Esta figura nos da
26
12 aparatos en total con espacios entre pared y lámpara de 0.90 mts. por un lado y 1.8 por el otro, y espacios entre lámparas de 3.60 mts. y 3.17 mts. respectivamente, que se ajustan a los valores exigidos en la tabla 5.
8. Calculamos luego los lúmenes por aparato.
Lúmenes por aparato = Cantidad total de lúmenes por habitación número de aparatos
183.600 = 15.300 lúmenes
12
Esto quiere decir que cada lámpara nos debe suministrar 15.300 lúmenes.
9. En la tabla 1 están los datos relativos a lámparas de incandescencia, veamos que para lámparas de 115V, 120V y 125V y potencia de 750 voltios nos produce 15.600 lúmenes por lámpara; luego el total de lúmenes suministrados será: 15.600 x 12 = 187.200 lúmenes. El número de lúmenes necesario es de 183.600, luego el cálculo se ajusta a las normas.
En luxes sería:
12 X 15.600 X 0.39 X 0.70 = 407 luxes
9.15 X 13.70
Y lo exigido son 400. Lo que indica que la iluminación es satisfactoria.
10. Si adoptamos como plano útil de trabajo una superficie situada a 0.85 mts. del suelo, y colocamos lámparas a 1 mt. del techo (la tabla 6 exige entre 0.90 y 1.20 mts.).
Las lámparas estarán situadas a una distancia del plano útil al techo igual a:
Altura — Plano útil
Altura = 4.30 mts.
Plano útil = 0.83 mts.
4.30 - 0.83 = 3.45 mts. distancia del plano útil al techo.
Y como están a un metro del techo:
3.45 - 1 = 2.45 mts. Las lámparas estarán a 2.45 mts. de los pupitres.
27
B.CON LAMPARAS FLUORESCENTES
Si el problema se analiza con lámparas fluorescentes, sería:
1. Como la iluminación es de un aula escolar, buscamos en la tabla 4 la iluminación reco- mendada para este tipo de sala.
La tabla nos indica que se requiere una iluminación de 400 LX.
2. A continuación seleccionamos el sistema de iluminación adecuado. Como en la iluminación se
emplearán lámparas fluorescentes, el sistema de iluminación más adecuado para este caso es la iluminación directa.
3. Si observamos la tabla 5, el aparato de iluminación fluorescente F-13 es el que conviene, pues proporciona una buena iluminación directa (43%) y una buena iluminación indirecta (43%) aprovechando como reflector el cielo raso blanco y liso, lo cual nos permitirá mantener un elevado nivel de luz difusa. El factor de conservación para este aparato es de 0.75 y su rendimiento total es del 86%.
4. De acuerdo con las dimensiones del local (2.15 mts. de ancho x 13.70 mts. de largo x 4.30 mts. de alto) buscamos en la tabla 7 el índice del local. Este índice es D para iluminación semi-indirecta.
5. Buscamos en la tabla 5 el coeficiente de utilización del aula de acuerdo al acabado de sus paredes y techos y del índice D del aula. Para la lámpara fluorescente F-13 en una habitación con coeficientes de reflexión del 75% para el techo y del 50% para las paredes, se encuentra un coeficiente de utilización del 58%, o 0.58.
6. Calculamos el total de lúmenes por habitación (aula en este caso). Lúmenes por habitación = Luxes x superficie
Coef. de utilización x factor conservación
Por el caso anterior sabemos que la superficie del aula es de 125.34 mts.
Luxes = 400 según la tabla. Coeficiente de utilización = 58% = 0.58 Factor de consión - 75% = 0.75
Lúmenes x habitación = 400 X 125.34 =
0.58 X 0.75
115.268.96
(aproximadamente = 115.269 lúmenes).
28
7. En la tabla 6 (espaciado y altura de las lámparas) vemos que para aparatos de iluminación semi-indirecta y techos de 4.30 mts. (4.25 mts. en la tabla) la distancia máxima a la pared es de 1.50 mts., la altura de suspensión está entre 0.90 mts. y 1.20 mts. y la distancia máxima entre lámparas es de 5.80 mts.
Haciendo una repartición razonable de los aparatos de alumbrado de acuerdo con los espacios entre vigas, en la figura 3 se indica la posición de las lámparas fluorescentes. De acuerdo con el gráfico se necesitan 32 aparatos para espaciados a 2.75 mts. Este espaciado está por debajo del máximo recomendado (5.80 mts. según la tabla 5) y proporciona una luz casi uniforme.
8. Calculamos luego los lúmenes por aparato.
Lúmenes por aparato = Cantidad total de lúmenes X habitación Número de aparatos
Lúmenes por aparato = 115.269 = 3.600
32
Lúmenes por aparato = 3.600 lúmenes debe suministrar cada lámpara.
29
9. El aparato elegido (F-13) consta de 2 lámparas fluorescentes de 40 Vatios. En la tabla 2 se ve
que la lámpara fluorescente standard de luz blanca fría de 40 vatios proporciona 2.350 lúmenes.
El total de cada aparato F-13 será de 4.700 lúmenes, luego el total de lúmenes suministrado por
los aparatos será: 4.700 x 32 - 150.400, y necesitamos 115. 269 lúmenes aproximadamente. Por
lo tanto, el cálculo se ajusta a las normas exigidas.
En luxes sería: 4.700 x 32 x 0.58 x 0.75
= 522 luxes
9.15 x 13.70
Como las exigidas son 400 luxes, esta solución también es satisfactoria.
10. Si adaptamos cerno plano útil de trabajo una superficie situada a 0,85 mts. del suelo (la
recomendada internacionalmente y la colocamos a 1 metro del techo (la tabla 6 exige entre
0.90 y 1.20 mts.) las lámparas estarán a:
4,30 — 0,85 = 3,45 mts. (distancia del plano útil al techo).
3,45 — 1,00 = 2,45 mts. (distancia de las lámparas al plano útil)
30
1. Haga un cuadro sobre las ventajas e inconvenientes de los 2 sistemas de iluminación empleados
en el ejercicio anterior (a. lámparas incandescentes b. lámparas fluorescentes).
31
AUTOCONTROL No. 4
Tabla No. 1
DATOS RELATIVOS A LAMPARAS DE INCANDESCENCIA
(Contiene algunos de los muchos tamaños y tipos de lámparas
de 115, 120 y 125 voltios)
Notas: (1) Las cifras de esta columna dan los consumos en vatios y las letras indican el tra-
tamiento del vidrio do la bombilla: así, la lámpara 50 a tiene 60 vatios, indicando a que el vidrio está deslustrado por el interior. Las otras letras tienen los siguientes significados: a/W, deslustrado por el interior, blanco; A/SB, deslustrado por el interior, concavidad plateada; *, vidrio claro; SBIF, concavidad plateada, deslustrado interiormente; IF, deslustrado interiormente.
(2) en esta columna figuran unas letras que indican la forma y unos números que indican el diámetro de la bombilla en octavos de pulgada. La longitud total se nude desde el punto más saliente del globo hasta el extremo del casquillo. (Las longitudes no figuran en la tabla.)
Datos completos sobre todas las formas y tamaños de las lámparas incandescentes y fluorescentes pueden obtenerse de los representantes de las fábricas más importantes. Las características de las lámparas varían ocasionalmente a consecuencia de los resultados de las investigaciones y del desarrollo de la fabricación.
32
Tabla No. 2
DATOS RELATIVOS A LAMPARAS FLUORESCENTES
Lámparas corrientes
Tabla No. 2 (continuación)
LAMPARAS DE PEQUEÑO DIÁMETRO (Slimline)
* En la longitud nominal están incluidos la lámpara y los dos portalámparas standard. Cuando se emplea portalámparas de cartucho, la longitud total para la lámpara de 40 vatios es de 1,25 m.
** Las lámparas de luz blanca (3500°) producen el mismo número de lúmenes que las de las mismas dimensiones de luz blanca cálida standard.
*** Los números de lúmenes por vatio se han contado a base del vataje promedio de las lámparas.''
33
Tabla No. 3
FACTORES DE REFLEXIÓN DE TECHOS Y PAREDES
En las tablas se expresan
Pt = factor de reflexión del techo
PP = factor de reflexión de las paredes
Si no se tienen datos sobre el color del techo y de las paredes o en caso de duda se adoptarán los siguientes valores:
Techo Pt = 0,5
Paredes PP = 0,3
34
En las tablas, se resume la reflexión del techo y paredes de la siguiente manera:
Techo de color blanco Pt = 0,7
Techo de color muy claro Pt = 0,7
Techo de color claro Pt = 0,5
Techo de color medio Pt = 0,3
Techo de color gris claro Pt = 0,4
Techo de color gris oscuro Pt = 0,19
Techo de color marfil Pt = 0,6
Techo de color azul celeste = 0,37 Techo de color verde = 0,35 Techo de color verde oliva = 0,2
Paredes de color claro PP O 0,5
Paredes de color medio PP = 0,3
Paredes de color oscuro PP = 0,1
Paredes de color gris claro PP = 0,35
Paredes de color gris oscuro PP = 0,1
Paredes de color marfil PP = 0,4
Paredes de color azul celeste PP = 0,3
Paredes de color verde PP = 0,5
Paredes de color verde oliva PP = 0,1
TABLA No. 4 Iluminaciones recomendadas para interiores públicos y comerciales
Las letras A, B, C, se refieren a las iluminaciones suplementarias explicadas en las
notas al pie de la tabla, que usualmente, pero no siempre, suelen obtenerse por medio de focos adecuados, con los aparatos que representa la figura 250.
Las iluminaciones recomendadas para la luz suplementaria pueden repartirse aproximadamente en tres grupos
generales de acuerdo con las dificultades que exija la visibilidad. Estos grupos son: CLASE A: 700 a 1500 lux o más. Necesaria cuando se requiere observar: 1, detalles extremadamente finos:
2, materiales de muy escaso contraste; 3, durante un tiempo prolongado. CLASE B: 300 a 700 lux. Necesaria cuando se requiere observar: 1, detalles finos; 2, materiales de contraste medio,
y 3, tiempo de observación no muy prolongado. CLASE C: 150 a 300 lux. Necesaria cuando se han de examinar: 1, detalles no muy finos; 2, materiales de contraste
ordinario, y 3, observación intermitente.
35
TABLA No. 5
COEFICIENTES DE UTILIZACIÓN
36
Tabla No. 5
(continuación
37
Tabla No. 5
(continuación)
38
Tabla No. 5
(continuación)
39
Tabla No. 5
(continuación)
40
Tabla No. 5
(continuación)
41
Tabla No. 6
ESPACIADO Y ALTURA DE LAS LAMPARAS
Distribución de la luz
1 Todas las dimensiones en metros.
* Esta distancia se adopta cuando van mesas o pupitres pegados a la pared; de no ser así, basta con tomar la mitad de la distancia entre lámparas.
** El espaciado entre lámparas es generalmente menor que el espaciado máximo, a fin de adaptarse a las di-mensiones de las crujías o de los locales.
42
Tabla No. 7
INDICES DE LOCAL
Alturas de techo (m)
43
Tabla No. 7
(continuación)
Los índices de local clasifican las habitaciones por la proporción entre largo y ancho. SI por ser muy pequeño o muy
grande un local no se encuentra en la tabla, búsquese otro con Igual relación de lados.
44
1. En esta página haga un resumen o cuadro sinóptico sobre los tipos de lámparas.
2. Haga un resumen sobre los sistemas de iluminación y los aparatos e alumbrado.
45
RECAPITULACION
La autoevaluación final le permitirá conocer si el estudio de esta cartilla ha sido efectivo. Por eso le
invitamos a contestar con mucho cuidado y responsabilidad la Autoprueba de Avance que aparece
al comienzo de la unidad.
Debe responder correctamente el 100% de las preguntas. Así sabrá si puede continuar con el
estudio de un nuevo tema, o si debe repasar el contenido de esta cartilla.
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AUTOEVALUACION FINAL
AUTOPRUEBA DE AVANCE
1. Las 4 condiciones de una buena iluminación son:
a. Suministrar una cantidad de luz suficiente b. Eliminar todas las causas de deslumbramiento c. Prever aparatos de alumbrado apropiados para cada caso particular d. Utilizar fuentes luminosas que aseguren, para cada caso, una buena distribución de los
colores.
2. La distancia del plano útil de trabajo al suelo adoptada internacionalmente es 85 cm.
3. Para iluminaciones inferiores a 100 LX se debe utilizar siempre un sistema de alumbrado general.
4. El factor de conservación de una instalación depende de:
a. Facilidad que tengan los aparatos de retener el polvo. b. Proporción de polvo y humo del ambiente c. Frecuencia de la limpieza.
5. Si el factor de utilización es del 40%, esto significa que la potencia luminosa aprovechada
es del 40% y 60% de pérdirla.
AUTOCONTROL 1 - 2
1. V 3. F 5. 2.50 metros
2. V 4. V
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RESPUESTAS
AUTOCONTROL No. 3
1. b. 0.75 a 0.90
2. b. son el 40°/o
3. El rendimiento es del 80%
4. b. de una iluminación desigual
AUTOCONTROL No. 4
Con incandescente Con fluorescente
Ventajas Inconvenientes Ventajas Inconvenientes
48
Potencia luminosa: Energía lumínica suministrada por uno o varios focos.
Reflexión: Cambio de dirección de los rayos luminosos al chocar con algo.
Nivel de iluminación: Grado de iluminación o cantidad de iluminación
Difusa: Propagación del rayo luminoso en varias direcciones.
Aplique: Lámpara adosada a la pared.
Espaciado. Poner distancia entre las cosas.
Coeficiente: Número que hace el oficio de multiplicador.
49
VOCABULARIO
CHARLES, Merrick Gay. "Instalaciones en los edificios". Editorial Gustavo Gili. Barcelona, 1974.
RAMÍREZ VASQUEZ, José D. "Luminotecnia". Enciclopedia CEAC de electricidad. Ediciones
CEAC, 1974.
50
BIBLIOGRAFIA
Para obtener el objetivo terminal que persigue esta Unidad es importante que usted practique
constantemente los cálculos de la iluminación siguiendo los pasos, hasta alcanzar la habilidad
necesaria.
Como trabajo práctico le proponemos el siguiente:
1. Tome las dimensiones de la sala de su casa, los colores de las paredes y del techo y proyecte y
calcule la iluminación adecuada para esa sala.
2. De acuerdo con los resultados haga una comparación en lúmenes, de la iluminación que tiene
actualmente y de la proyectada.
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TRABAJO PRACTICO
ALUMNO: ______________________________________________________________________
Nombre 1er Apellido 2o. Apellido
DIRECCIÓN: ____________________________________________________________________
MUNICIPIO: _________________________ DEPTO.: ___________________________________
No. MATRICULA: ________________________________________________________________
ESPECIALIDAD: _________________________________________________________________
BLOQUE MODULAR: _____________________________________________________________
UNIDAD No _________________________ FECHA DE ENVIÓ: ___________________________
Llene estos datos personales y envíelos junto con las respuestas a su tutor.
Conserve una copia de este trabajo para su archivo.
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TRABAJO ESCRITO
Como trabajo escrito le proponemos el siguiente cálculo.
Un aula rectangular de lectura de un colegio que tiene 100 puestos mide 13,70 mts. de largo por
9.15 mts. de ancho, y el techo plano se halla a 4.25 mts. del piso.
Determinar el número, las distancias de separación y la altura de suspensión de las lámparas
incandescentes necesarias para dar 400 LX sobre el nivel de las mesas que tienen 0.75 mts. de
alto, suponiendo que los aparatos son de iluminación directa.
Las paredes son de color gris claro y el techo blanco. Haga un plano de la solución del problema.
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CARTILLAS DEL MODULO
46 Principios de Iluminación
47 Cálculo de iluminación