UNIDAD VII

ALUMBRADO 7.1 Descripcin 7.2 Lmparas 7.3 Lmparas incandescentes 7.4 Lmparas fluorescentes 7.5 Lmparas de Gas Nen 7.6 Lmparas de vapor sodio o mervurio 7.7 Medicin de la Luz 7.8 Lux 7.9 Lumen 7.10 Brillo 7.11 Ejemplo

UNIDAD VII

ALUMBRADO 7.12 Teora fsica de la luz 7.13 Reflexin de luz 7.14 Mtodos de la iluminacin 7.15 Aparatos de iluminacin 7.16 Efectos visuales 7.17 Intensidad de la iluminacin 7.18 Niveles de la iluminacin

7.1 DESCRIPCIN Las lmparas con todos sus accesorios, se colocan en los interiores con dos finalidades principales: en primer lugar, para hacer visible los objetos, y en segundo, para obtener efectos agradables y decorativos. El ser humano ve los objetos por que stos reflejan la luz desde su superficie hacia los ojos. El alumbrado se considera que es una parte integral del proyecto arquitectnico, un elemento de la estructuracin de los edificios. Una buena instalacin de alumbrado est al alcance de todo el mundo. La duracin garantizada de las lmparas y la reduccin del costo de la energa consumida, durante los ltimos aos, quedan bien patentes.

7.2 LMPARAS La lmparas sirven para dar iluminacin a los interiores de edificios, a los exteriores a calles, avenidas y parques, por medio de lmparas incandescentes y fluorescentes de varios tipos y tamaos La mayor parte de fabricantes de lmparas y aparatos de iluminacin han cooperado con la IES (Iluminating Engineering Society), el asa (American Standards Association) y otras asociaciones, mejorando las lmparas y avanzando el campo de la luminotecnia.

Se fabrican otros tipos de lmparas, que estn fuera del alcance del presente curso. Para proyectores cinematogrficos, fotografa, seales, escaparates, aparatos de proyeccin, calefaccin radiante, etc.

7.3 LMPARAS INCANDESCENTES La lmpara incandescente consiste en una bombilla de vidrio montada sobre un casquillo de latn, con rosca, que se introduce dentro de un porta lmpara normalizado, para realizar el contacto elctrico, produce luz visible y su potencia luminosa se mide en lmenes. La bombilla contiene un alambre de wolframio o un filamento de carbn, conectado por sus extremos con los elementos del casquillo, completando de este modo el circuito elctrico. El aire de la bombilla se extrae El filamento ofrece una elevada resistencia al paso de la corriente y alcanza la incandescencia, sin aire la bombilla se eleva el punto de fusin del filamento de wolframio y se produce la luz visible

ELEMENTOS COMPONENTES DE UNA LMPARA INCANDESCNTE

FORMAS DE LMPARAS DE INCANDESCENCIA Y DE SUS CASQUILLOS

VARIEDADES DE LMPARAS INCANDESCENTES

7.4 LMPARA FLUORESCENTE Las lmpara fluorescente se compone de un tubo de vidrio que contiene una pequea cantidad de mercurio y una pequea cantidad de gas argn o criptn para facilitar la formacin del arco elctrico. Despus que el arco se ha formado, el vapor de mercurio emite una radiacin ultravioleta. Esta radiacin es invisible y no atraviesa el vidrio, sin embargo activa el polvo fluorescente con el cual se ha recubierto la cara interior de las paredes del tubo, y este polvo absorbe y vuelve a radiar la energa a frecuencia visible.

Los dos extremos de la lmpara son de idntica construccin, al cerrar con un interruptor la electricidad, el voltaje no es suficiente para producir una descarga por efecto de corona o efluvio entre la cinta, se necesita un elevador llamado balastro.

DETALLE DE CONSTRUCCIN DE UNA LMPARA FLUORESCENTE

ESQUEMA DE CONEXIN DE UNA LMPARA FLUORESCENTE

7.5 LMPARAS DE GAS NEN La lmpara de gas nen consisten en un tubo del que se la ha extrado el aire para llenarlo de gas nen, que se ioniza y conduce la corriente elctrica a lo largo del tubo. Se requiere un voltaje elevado por razn de la fuerte cada de tensin en el ctodo, y por consiguiente se necesita un transformador como parte del equipo para elevar la tensin de 220 hasta 6000 o 10000 voltios. Esta lmpara de gas nen se emplea en la iluminacin de calles, en los escaparates y tambin en rtulos interiores. Puede obtenerse iluminacin de distinto color empleando helio en lugar de nen o mezclas de estos dos gases.

7.6 LAS LMPARAS DE VAPOR DE SODIO O DE MERCURIO Las lmparas de vapor de sodio o de mercurio se usan principalmente en edificios industriales y en alumbrado de va pblica

7.7 MEDICIN DE LA LUZ La medicin de la luz constituye en una especializacin conocida con el nombre de fotometra. La unidad de intensidad lumnica es la buja. Se ha definido a base de asignar 60 bujas a la intensidad producida por centmetro cuadrado por un cuerpo negro a la temperatura de fusin del platino.

La intensidad de los focos que se emplean no es la misma en todas las direcciones, es costumbre definir una intensidad media horizontal y una intensidad media esfrica. La intensidad media horizontal es el promedio de todas las intensidades observadas, tomadas en un plano horizontal alrededor del foco; la intensidad media esfrica es el promedio de todas las intensidades observadas en todas las direcciones alrededor del foco. ILUSTRACIN DE LAS DEFINICIONES DE INTENSIDAD

7.8 LUX Si suponemos que un foco luminoso de una buja, cuya luz est concentrada en un punto, est colocado en el centro de una esfera hueca de 1 m de radio, la iluminacin en todos los puntos de la esfera tendr un valor igual, que llamaremos de 1 lux

7.9 LUMEN El lumen es la unidad de flujo luminoso. Se define diciendo que es el flujo luminoso que repartido uniformemente sobre una superficie de 1 m2 lo ilumina con 1 lux. Como la esfera de 1 m de radio tiene una superficie total de (4 r2) = 12,57 m2 y sobre cada metro cuadrado de superficie incide 1 lumen, una buja suministra un flujo luminoso de 12,57 lmenes.

Si llamamos E a la Iluminacin se define por la frmula E = F / ADonde: F es flujo y A la superficie

Para la esfera puede escribirse E = F/4 r2 = I /r2 = I / D2Donde :I Es intensidad del focoD Distancia en metros del foco al punto observado

Este indica que la iluminacin vara en forma inversamente proporcional al cuadrado de la distancia al foco

Ejemplo: Cul ser la iluminacin sobre una superficie situada a 4 m. de una lmpara de 80 bujas?

E = I / D2 = 80 / 42 = 5 lux

7.10 BRILLO El brillo de un objeto se mide por la cantidad de luz que se desprende desde su superficie hacia el observador. El objeto que presenta brillo puede ser luminoso por si mismo, como una bombilla elctrica; o puede ser un objeto translcido, como un globo de lmpara de vidrio blanco; o una superficie reflectora, como una pared. La unidad que se emplea para medir el brillo es el Lambert. El Lambert es el brillo de una superficie que emite o refleja un lumen por centmetro cuadrado. Su milsima es el mililambert. Si tenemos un globo esfrico con una lmpara en su interior, de intensidad conocida, el brillo de este aparto de iluminacin ser

Brillo = Intensidad de la lmpara en bujas x rendimiento (radio del globo)2

Si el brillo se pone en centmetros, se obtiene el brillo en Lambert

7.11 EJEMPLO:Cul ser el brillo de un globo de 15 cm. de radio, uniformemente iluminado que tienen en su interior una lmpara de 50 bujas, si su rendimiento en la transmisin de la luz es del 80 por 100?

Brillo = 50 x 0,80 = 0,178 lambert 152 El brillo de una superficie tal como una pared viene dada en funcin de la iluminacin que recibe mediante la frmula

Brillo en lambert = iluminacin en lux x coeficiente de reflexin 10 000

Ejemplo Cul es brillo de una superficie que tiene un coeficiente de reflexin de 0,55 cuando est uniformemente iluminada con una intensidad de 200 lux

Brillo = 200 x 0,55 = 0,011 lambert 10 000

7.12 TEORA FSICA DE LA LUZ La intensidad de la luz procedente de una misma fuente de luz vara en proporcin inversa al cuadrado de la distancia al foco de iluminacin, ha sido visto en el punto 6.6.2 La figura que a continuacin se muestra ilustra las caractersticas fsicas que son de importantes en luminotecnia

FIGURA QUE ILUSTRA LOS SIGUIENTES FENMENOS DE RAYOS LUMINOSOS

DIFUSIN: Los rayos de luz que salen del foco chocan con una superficie opaca rugosa, en la cual se difunden y reflejan hacia el mismo lado en que est el foco.POLARIZACIN: Aqu los rayos luminosos encuentran lo que se llama un cristal polarizador, lo que hace que los rayos polarizados en sentido horizontal estn eliminados, mientras permite que los polarizados en sentido vertical atraviesan el cristalABSORCIN DE LOS COLORES: Los rayos que proceden del foco encuentran un prisma de cristal pulido, se refractan al entrara en l tomando una direccin casi horizontal y vuelven a refractarse al salir del prisma. El cristal tiene facultad de separar los rayos rojos, anaranjados amarillos, verdes, azules y violados. Este cristal rojo permite a los rayos rojos que lo atraviesen y sigan adelante, mientras absorbe todos los dems colores citados

(d) TRANSMISIN: Cuando los rayos luminosos encuentran un cristal plano transparente, parte de ellos siguen adelante, mientras otros son reflejados hacia atrs, en direccin del foco. En cada uno de las dos superficies se produce alguna difusin(e) REFLEXIN: En este caso, los rayos procedentes del foco pasan a travs de un cristal plano hasta un superficie plateada situada en la cara posterior del cristal, desde la cual son reflejados y pasan otra ves a travs del cristal, prcticamente sin difusin. El ngulo de incidencia es igual al ngulo de reflexin, como indican las letras a cada lado de las lneas de trazos(f) REFRACCIN: La luz procedente del foco encuentra un cristal plano, transparente, colocado formando un ngulo con respecto a los rayos. Estos rayos, dentro del cristal, se desvan un ngulo , y despus continan con el ngulo por el otro lado del cristal

7.13 REFLEXIN DE LA LUZ La tabla que a continuacin se muestra da la reflexin de la luz por superficies de varios colores

COEFICIENTES DE REFLEXIN APROXIMADA

BLANCO . . . . .. . .. . . . . . . . 83 CUERO . . . . . . . . . . . . . . . .. 50-30 GRIS . . . . . . . . . . . . . . . . . 70-44 CATAO . . . . . . . . . . . . . . . . 40-20 GRIS FRANCS . . . . . . . . 40 VERDE . . . . . . . . . . . . . . . . . . 55-20 GRIS OSCURO . . . . . . . . . . 19 VERDE OLIVA . . . . . . . . . . . . 20 BLANCO MARFIL . . . . . . . . 80 AZUL ULTRAMAR . . . . . . . . . 55 PIEDRA DE CAEN . . . . . . . . 78 AZUL CELESTE . . . . . . . . . . . 37 MARFIL . . . . . . . . . . . . . . . . . 71-63 ROSADO . . . . . . . . . . . . . . . . . 70-50 GRIS PERLA . . . . . . . . . . . . . 72 PURPURS . . . . . . . . . . . . . . . . 20 GAMUZA . . . . . . . . . . . . . . . . 70-40 ROJO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40-15

7.14 MTODOS DE ILUMINACINExisten tres mtodos generales de iluminacin: Localizada General Combinada

7.14.1 ILUMINACIN LOCALIZADA Consiste el colocar las lmparas en los puntos donde se necesita la luz de un modo especial. Aunque este mtodo da lugar a manchas de luz mezcladas con reas de sombra, es muy opuesta a la iluminacin uniforme, se usa en residencias, plantas industriales y viviendas. La situacin de las lmparas depende mucho de la posicin de los muebles y mquinas.

7.14.2 ILUMINACIN GENERALEste mtodo se esfuerza por alcanzar una difusin uniforme de la luz sobre toda el rea iluminada. Las lmparas estn repartidas de una manera regular sin prestar atencin a los muebles ni a las mquinas y estn provistas de reflectores, globos o prismas difusores para evitar el deslumbramiento, las sombras bruscas y la iluminacin desigual. Los paneles de cristal deslustrado u opalino en las paredes y en los techos se pueden emplear juntamente con lmparas colgadas del techo, y quiz con lmparas de pared, para conseguir la uniformidad de iluminacin. Como medios difusores se emplean frecuentemente paneles, lisos o estriados de cristal o plstico semitransparentes.

7.14.3 ILUMINACIN COMBINADAProcura una iluminacin general suficiente para alumbrar los distintos objetos que estn en una habitacin y cuenta con lmparas adicionales localizadas en los escritorios, mesas de lectura, mesas de dibujo, mquinas, vitrinas y otros utensillos. Se ha empleado profusamente en viviendas, industrias, bancos, oficinas, restaurantes, grandes almacenes y bibliotecas, donde se requiere una fuerte iluminacin agregada a la iluminacin general sobre objetos especiales, aparatos o mercaderas. El marcado incremento que se ha dado a la intensidad general de la iluminacin con distribucin uniforme, ha reducido sin embargo en un grado apreciable la necesidad de los focos individuales

7.15 APARATOS DE ILUMINACIN Los aparatos de alumbrado se clasifican de acuerdo con la proporcin de flujo luminoso que dirigen hacia arribo y hacia abajo del plano horizontal que pasa por el centro de la lmpara. El flujo luminoso total producido por las bombillas o tubos que contienen el aparato se considera como el caudal luminoso y se toma como 100 %. El aparato no es perfecto, absorbe, refleja y difunde luz que no sale del aparato. El flujo luminoso que sale del aparato es el flujo til, hacia arriba o hacia abajo. Por ejemplo de iluminacin directa puede dar hacia arriba un 3 % del flujo luminoso total producido y hacia abajo un 60 %. La suma de estas cantidades es el 63 %, ser el rendimiento del aparato. De este 63 %, se dirigen hacia arriba 3/63 = 4,77% y hacia abajo 60/63 = 95,33%. Se clasifica como iluminacin directa por estar el 95,33% dentro de 90%-100% hacia abajo y 4,77% dentro del 0%-10% hacia arriba

CLASIFICACIN DIRECTA , SEMI DIRECTA, GENERAL DIFUAS, SEMI INDIRECTA E INDIRECTA

7.16 EFECTOS VISUALES El propsito de la mayor parte de las instalaciones de alumbrado es procurar la visibilidad y obtener una iluminacin que permita leer, trabajar y pasear, o conseguir efectos decorativos, siendo el ojo humano el instrumento que evala las sensaciones de luz. La visin debe ser cmoda y los objetos deben recibir una iluminacin tal que permita su observacin con mayor o menor detalle sin fatiga ni esfuerzo. El ojo es un instrumento mucho mas eficaz cuando est llamado a observar una superficie adecuadamente iluminada. Por otra parte un objeto iluminado de una manera anormal puede aparecer con un contorno deformado, con un color alterado y hasta resultar invisible

7.17 INTENSIDAD DE LA ILUMINACIN Aun cuando la vista se adapta a amplias variaciones de la iluminacin, el grado exacto que se elija para cada caso determinado, debe ser tal, que el resultado conseguido sea un alumbrado eficaz, cmodo, prctico y econmico; iluminaciones demasiado bajas no permite distinguir los detalles y causa fatiga cuando la vista utiliza la luz con un prolongado y concentrado esfuerzo; iluminaciones demasiado elevadas resultan antieconmicas Se han realizado muchos ensayos por ingenieros especializados para determinar las iluminaciones recomendables para una amplia gama de actividades

ILUMINACIONES RECOMENDABLES PARA INTERIORES PBLICOS Y COMERCIALES

ILUMINACIONES RECOMENDABLES PARA INTERIORES PBLICOS Y COMERCIALES

7.18 NIVELES DE ILUMINACIN En la calidad de la luz intervienen como elementos esenciales la distribucin y el color. En la distribucin hay que tener en cuenta su uniformidad y difusin y la ausencia de deslumbramiento directo o reflejado. Uniformidad significa que la habitacin o espacio iluminado est libre de variaciones del grado de iluminacin. Una uniformidad absoluta significara que la iluminacin en todos los puntos, lo que no es siempre prcticamente realizable. Una falta de uniformidad del 25% con referencia al valor medio de la iluminacin no es perceptible por nuestra vista y puede ser considerada como un mximo aceptable. As una variacin entre 150 y 250 lux, que representa el 25% sobre una iluminacin media de 200 lux, no sera excesiva

La uniformidad se alcanza colocando las lmparas simtricamente y a distancias convenientes. La uniformidad depende tambin de los coeficientes de reflexin de las paredes, techos, suelos y muebles prximos.

La difusin se relaciona con el nmero de direcciones y ngulos desde los cuales proceden los rayos luminosos. Una buena difusin se obtiene cuando la luz incide sobre una superficie, mate o satinada, con varias direcciones, con lo que se eliminan las sombras y los puntos brillantes. La luz refleja por una superficie blanca, por ejemplo una pared o un techo, se extiende en muchas direcciones, como si pasara por un vidrio difusor. La difusin es pobre si se ilumina solamente desde una direccin, producindose as confusin visual a causa de la deformacin por las fuertes luces y sombras

El deslumbramiento: est provocado por lo comn por grandes diferencias de intensidad de la luz directa o reflejada sobre objetos inmediatos en el campo visual.

Se acepta generalmente que el menor ngulo admisible entre la direccin horizontal de la vista y la direccin de la visual hacia la lmpara es de 25 grados