Tema 7

MAGNITUDES Y UNIDADES
−
El flujo luminoso (Φ
Φ ): Es la
cantidad de luz que emite una
fuente de luz por unidad de tiempo,
se mide en lúmenes (lm).
1W = 683 lm a 555 nm de longitud de
onda.
I=
− La intensidad luminosa (I): (cd)
dΦ
dΩ
Ω: Ángulo sólido en estereoradianes.
− La iluminancia (E) (lx).
dΦ
E=
dA
2
A: Área en m2
E 1 r2
=
E 2 r1 2
Iluminancia sobre una
superficie horizontal.
E=
(
− La luminancia (L).
L=
)
Iα r r
Iα
Iα
U
⋅
U
=
cos
α
=
cos 3 α
A
r
2
2
2
r
r
h
Iα
candelas/m2
A ⋅ cos α
luminancia o brillo fotométrico
MAGNITUDES Y UNIDADES
Reflexión
− Difusa
Transmisión (T)
− Semidifusa

φ 
Transmitancia  T = T 
φi 

− Directa

φ
Re flectancia  R = r
φi





Coeficiente de absorción
CA = 1-R-T
y
1
Diagrama Tricromático
Curva sobre la que se sitúan
las temperaturas de color del
cuerpo negro en K.
0,9
0,8
Punto de color
Verde
0,7
x+y+Z=1
0,6
Punto blanco
x = y = Z = 0,33 ( R , A ,V )
25.00
3.000
0
4.00 0
0
5.0
0,5
6
10 .500
.00
24
0
.00
0
0,4
0,3
− Radiaciones monocromáticas
− Linea púrpura
0,1
Azul
0,1
8 colores de prueba.
Reconocimiento de formas y objetos
− Iluminancia (E)
− Luminancia objeto (L2) Fondo (L 1)
LC =
L2 − L1
L1
Rojo
0,2
Rendimiento de color (0-100)
(Reproducción cromatica)
Blanco
1.900
1.300
80
0
(x,y,z)
0,2 0,3
0,4
0,5
0,6 0,7
x+y+z=1
Línea púrpura
0,8 0,9 x
MAGNITUDES Y UNIDADES
Temperatura de color (TC)
(Apariencia de color)
Tª de color similar (T S)
Curva de color del cuerpo
negro
Fuentes : Frias, intermedias,
calidas
TC similar
Valores adecuados de tempe
ratura de color
Temperatura del color (grados Kelvin
Cielo azul (más frío)
Cielo cubierto 7.000
Luz solar al mediodía
Lámparas fluorescentes:
luz del día
blanca fría
blanca caliente
Lámpara incandescente
luz del día 500 vatios
Lámpara fotográfica
Lámparas incandescentes de servicio general
Llama de bujía
(más cálido)
10.000 a 30.000
5.250
4.500
3.500
3.000
4.000
3.400
2.500 a 3.050
1.800
Sensación transmitida por el alumbrado según la temperatura de color
Iluminancia (lux)
≤ 500
500 - 1.000
1.000 - 2.000
2.000 - 3.000
≥ 3.000
Apariencia de color de la luz
Cálida
T< 3300 K
Agradable
Intermedia
Neutra
Fria
T >5000 K
Fría
Estimulante
Agradable
Neutra
No natural
Estimulante
Agradable
DISEÑO DE INSTALACIONES
Aspecto cromático y rendimiento en color. Aplicaciones
Grupo de
rendimiento en
color
Indice de
Aspecto
rendimiento en color
cromatico
Ra
1A
1B
2
60 ≤ Ra < 80
3
Lámparas con 40 ≤
Ra < 60, pero con
propiedades de
rendimiento en color
Bastante aceptables
para uso en locales
de trabajo.
S
(especial)
Industria textil, fábricas de
pinturas, talleres de
imprenta.
Escaparates, tiendas,
Intermedio
hospitales.
Hogares, hoteles,
Calido
restaurantes
Frio
Ra ≥ 80
4
Aplicaciones
20 ≤ Ra < 60
Lámparas con
propiedades de
discriminación
cromatica
Oficinas, escuelas, grandes
Frio
almacenes, industrias finas
(en climas cálidos).
Oficinas, escuelas, grandes
Intermedio almacenes, industrias finas
(en climas templados).
Oficinas, escuelas, grandes
almacenes, industrias finas
Calido
(en climas fríos).
Interiores donde la
discriminación cromática no
es de gran importancia
Industrias con bajos
requisitos de reproducción
Cromática.
Aplicaciones especiales
(color de la piel por
ejemplo)
ELEMENTOS INSTALACIONES DE ALUMBRADO
− LAMPARAS INCANDESCENTES
MEJORAS:
− Halógenas: Eficacia 27 lm/w ( 30% más )
Vida media 2000h
− Efecto dicroico: Eficacia 29 lm/w ( +40% )
ELEMENTOS DE LAS INSTALACIONES DE ALUMBRADO
Lampara dicroica. Espestro de emisión
LAMPARAS DE DESCARGA
Vapores de metales : Na – Hg
− Mantienen el arco
− Emiten Radiación visible
Características:
− Necesidad de iniciar el proceso
− Limitar la intensidad
− Espectro discreto
400
500
600
700nm
Mercurio alta presión (HPMV)
Lámp. de Sodio Baja Presión (LPS)
Descarga Sodio Alta Presión (HPS)
Mercurio Baja Presión
Luz Mixta
Halogenuros
Metálicos
ELEMENTOS INSTALACIONES ALUMBRADO
LAMPARAS DE DESCARGA ( Mercurio alta presión )
40 ÷ 60 lm/w
rc = 40
Tc = 3800 – 4000 K
Vu = 15000 h
Encendido:
Tenc. = 5 min
Reactancias o balastros.
cosϕ =0,5
Lamparas de
Mercurio de
Alta presión,
En distintos
Tamaños.
Luz mixta: 30 lm/w , rc = 60
Reactancia
filamento, como lampara de incandescencia
NO NECESITA EQUIPO AUXILIAR
HALOGENOS METALICOS
V.u.: 2000 a 8000 h .
- Cebadores para encendido
- Balastos o reactancias para limitar la corriente
ELEMENTOS INSTALACIONES ALUMBRADO
Lámparas de Vapor de mercurio a alta presión
Influencia de la
variación
de tensión sobre las
características de la
lámpara
Curva de depreciación
del flujo
Curva de supervivencia
Lámparas de luz mixta (mejora temp.color y rend. Cromático,
pero se reduce eficiencia η≈ 30 lm/W)
ELEMENTOS INSTALACIONES DE ALUMBRADO
LAMPARAS DE DESCARGA
Sodio a baja presión:
− Monocromáticas
− E : 200 lm/w
− Vu : > 15000 h
( 8000 h)
− Encendido : 400 ÷ 600 V
Arrancadores especiales
rc
Sodio a alta presión:
Lampara de sodio a alta presión
Rc = 27
Tc = 2200 k
E = 130 lm/w
− Cebadores
− Balastos
Sodio blanco
rc
85
E
60 lm/w
ELEMENTOS INSTALACIONES DE ALUMBRADO
LAMPARAS FLUORESCENTES (Mercurio a baja presión)
Rendimiento de lámparas fluorescentes
Eficiencia:42-124 lm/W
Lámparas
de amalgama
100
Duración: 8000-12000 h
Tc:2000-2200 K
90
80
Rendimiento de color 25 (65-80)
Lámparas
fluorescentes
70
Potencias: 35-1000 W
F
60
50
40
10
20 30 40 50 60 70
Temperatura ambiente (°C)
80
u
l
LAMPARAS DE TRES BANDAS
Tubos de 38 mm ...................26 mm
20 w ..........................18 w
40 w ........................ 36 w (80 lm/w)
60 w ........................ 58 w
LAMPARA MULTIFOSFOROS
(rc ≈ a 100)
LAMPARA DE INDUCCIÓN
( 70lm/w) (rc > 80) (Vu +
60000 h)
LAMPARAS COMPACTAS
Eficiencia:57 -60 lm/W
o
j
Lampara
Fluorescente
Compacta
Con cebador
y balasto
incorporado,
o Con
cebador
incorporado
Duración: 5000 - 8000 h
Tc:3000 - 4000 K
Rendimiento de color 85
Potencias: 9 - 36 W
Sustitución de lámparas
incandescentes:
Consumo x1/4, duración x 8
LAMPARAS DE DESCARGA
Mercurio a alta presión HPMV
Halogenuros metálicos MH
Sodio a baja presión LPS
Sodio a alta presión HPS
Mercurio a baja presión (fluoresc.) FL
HPMV
MH
LPS
HPS
FL
55-60
45 80 95
200
130 (60)
80 - 44
RENDIMIENTO DE COLOR (%)
40
90 80 67
_
27 (85)
80 - 90
TEMPERATURA DE COLOR (k)
3800- 4000
4500 - 6500
2200
3000 4000
7000
15000 (8000)
2000- 8000
100000 (8000)
8000
EFICACIA (Lm/W)
VIDA UTIL (H)
15000
(8000)
EQUIPOS AUXILIARES
• Luminarias.
o Modifican la distribución del flujo luminoso.
o Influyen en el deslumbramiento, la uniformidad y el
rendimiento energético.
• Equipo eléctrico.
o Necesario para el funcionamiento de lámparas de
descarga y de inducción.
o Incluye: Balastos, transformadores, arrancadores ...
• Condensadores
o Corrigen el factor de potencia de lámparas de
descarga. Factor de potencia sin corregir ≈ 0.5.
Obligatorio corregir a 0.85. normalmente se
compensa hasta 0.9
• Las lámparas de descarga no son lineales. Producen
armónicos de intensidad.
• La intensidad que demandan las lámparas de descarga se
obtiene como
IB = 1.8 Pn/Un
Pn = Potencia nominal
Un = Tensión nominal
EQUIPOS
AUXILIARES
CEBADOR
EQUIPOS AUXILIARES
Compensación del factor de
potencia individual y circuito dúo.
Balasto
C
220V
Lámpara
Filtro
N
L1
C
L2
Vs
I L1
I L2
Is
Is
I L1
Vs
I L2
PF = 0,95 ... 1
Intensidad de fase y de neutro en una instalación de
lámparas de sodio a alta presión.
A
B
.2
20V
2K
2KHz
I
I
0
0/2
MI : 1 2
MII : 1 2
TA
I fase
PA
H-A
LO - A
A
B
1 . 9 m SEC
50 . 0 Hz
.2
20V
2K
2KHz
100 . 2 VOLT
137. 2 VOLT
I
I
0
0/2
TA
I neutro
PA
H-A
LO - A
1 . 9 m SEC
50 . 0 Hz
103 . 8 VOLT
56 . 5 VOLT
MI : 1 2
MII : 1 2
Tipos de lámparas y
aplicaciones más frecuentes
• Incandescentes:
o Clásicas – Doméstico.
o Halógenas – Doméstico, decorativo.
• De descarga:
§ Mercurio a alta presión
• (Viario urbano, parques, jardines).
o Con color corregido, interiores industriales
(poco exigentes con el color)
o Con halogenuros, interiores industriales
exigentes con el color.
o Grandes áreas (estadios, pabellones
deportivos,...) estudios de tv,..
§ Sodio a alta presión.
• (Viario, almacenes industriales, sin requisitos del color,..)
o Sodio blanco: interiores, decoración,
escaparates.
§ Sodio baja presión.
•
(Viario)
§ Mercurio a baja presión.
• (Fluorescente y compactas) – interior, doméstico,
comercial, industrial.
•
De inducción:
§ Interiores en grandes áreas, lugares poco accesibles
(60 000 h de vida útil)
LUMINARIAS
− REFLECTORES
Ejemplo de
reflector
REFRACTORES
Ejemplo de
refractor
r
− DIFUSORES
Ejemplos de
difusores.
− 0TR0S ELEMENTOS:
Apoyos ( postes, baculos ...etc.)
Conductores electricos, tomas de tierra y aparamenta de mando y
protección.
LUMINARIAS
INDICES DE PROTECCIÓN: IP XX (cap-5)
− Protección contra contactos directos
− Protección contra el polvo
− Protección contra la penetración de liquidos
NIVEL DE AISLAMIENTO:
− Clases 0, 1 (con toma de tierra) y 2
Un buen alumbrado debe atender a factores de:
CALIDAD
§ ILUMINANCIA
§ UNIFORMIDAD
§ RENDIMIENTO CROMÁTICO
§ TEMPERATURA DE COLOR
(punto de color)
§ DESLUMBRAMIENTO
§ VIDA ÚTIL
COSTE
DISEÑO DE LAS INSTALACIONES
LUMINARIAS
Reflectores
− Apantallados
− Semiapantallados
− No apantallados
Proyectores
Refractores
Difusores
DATOS:
Rendimiento
φutil
η=
φlum
Distribución φ luminoso
− Curvas Isolux
− Diagrama Int. Luminosa
Factor de utilización. ( geometria local )
DISEÑO DE LAS INSTALACIONES
DISEÑO DE LUMINARIAS:
Tarea visual: Iluminación ( E –lux)
Contraste
§ Objeto de tarea
§
de colores
tarea
alrededor
Evitar fatiga
−
Deslumbramiento: pertubador, molesto ( > 30º horiz.)
−
Emin
Uniformidad de E =
Emed
−
Tc y Rc de lamparas
Contraste entre L (3:1)
− Tarea
alrededor
− alrededor
resto
Relaciones de luminancia recomendadas.
Tipos de alumbrado
DISEÑO DE LAS INSTALACIONES
Coeficientes de reflexión
color
Coeficientes
coeficientes
Material
de reflexión
de reflexión
%
%
Blanco
70-85
Mortero claro
35-55
Techo acustico blanco
Mortero oscuro
20-30
Según orificios
50-65
Hormigón claro
30-50
Gris claro
40-50
Hormigón oscuro
15-25
Gris oscuro
10-20
Arenisca blanca
30-40
Negro
3-9
Arenisca oscura
15-25
Crema, amarillo claro
50-75
Ladrillo claro
30-40
Marrón claro
30-40
Ladrillo oscuro
15-25
Marrón oscuro
10-20
Mármol blanco
60-70
Rosa
45-55
Granito
15-25
Rojo claro
30-50
Madera clara
30-50
Rojo oscuro
10-20
Madera oscura
10-25
Verde claro
45-65
Espejo de vidrio
80-90
plateado
Verde oscuro
10-20
Aluminio mate
55-60
Azul claro
45-55
Aluminio anonizado
Y abrillantado
80-85
Azul oscuro
5-15
Acero pulido
55-65
Ángulos entre los que hay que limitar el deslumbramiento.
DISEÑO DE INSTALACIONES
Curvas limites de luminancia
Clase de
calidad
G
A
B
D
1,15
1,5
1,2
a
b
2000
1000
2000
Iluminancia en servicio (lx)
c
d
e
f
500
1000
≤ 300
500
2000
≤ 300
1000
500
g
≤ 300
DISEÑO DE INSTALACIONES
Luminancia media para un angulo (en sentido transversal)
L0
Luminancia media
A
Área aparente en m2 del tubo
Φ
I
Flujo luminoso en Lm
L0 =
Intensidad luminosa en cd
Φ
I
= = 0,8 ⋅ L max
9, 25 ⋅ A A
Lmax Luminancia maxima en el centro del tubo
Superficie aparente de una luminaria con laterales luminosos
Av
Ah
A
A = Ah·cos + Av·sen
Si las lamparas se observan en sentido longitudinal se dara
L0 = Lmax cos γ
CALCULO DE ILUMINACIÓN
(Iluminancia horizontal)
§ Valores recomendados para Emed.
§ Factor de utilización de un local (utilancia)
φef = ç lum m φtot
uh
Flujo total = n φLamp
Factor de mantenimiento
Rendimiento luminaria
E med
u ç m φ Tot
= h
A
φTot = n φ Lamp =
(
E med A
Uh ç m
u h = f R techo , R pared , R suelo , K , Luminaria
Coef. Reflexión
Dimensiones Local.
ab
Directa
h (a + b) ⇒
Semiindirecta
3a b
K=
h (a + b) ⇒ Indirecta
K=
(TABLAS)
Uniformidad:
)
Km
≤
Km especificado
Kp
≤
Kp
especificado
DISEÑO DE INSTALACIONES
Ejemplo de curvas normalizadas (BZ) de distribución luminosa
DISEÑO DE INSTALACIONES
Datos geométricos para el índice del local
INDICE DE MALLA K m
INDICE DE PROXIMIDAD K P
2 ⋅ m ⋅n
Km =
h ⋅ (m + n )
Kp =
a ⋅ p + b ⋅q
h ⋅ (a + b)
INDICE DEL LOCAL
Para iluminación directa o semidirecta
K=
a ⋅b
h ⋅ (a + b)
Para iluminación indirecta
3⋅ a ⋅ b
K=
2 ⋅ H ⋅ (a + b )
DISEÑO DE INSTALACIONES
Distribución del flujo luminoso
1. Radiado directamente hacia
el plano de trabajo.
2. Dirigido hacia las paredes
por debajo de la luminaria.
3.Dirigido hacia las paredes
por encima de la luminaria.
4. Dirigido hacia el techo.
Ejemplo de disposición de luminarias
Clasificación de luminarias según la anchura del haz
Categoria
Directa intensiva
Directa extensiva
Semidirecta
Mixta
Indirecta
Relación
δ
0,8
1,4
1,4
1,5
-
÷1,4
÷3
÷1,5
Alumbrado
MANTENIMIENTO
HORAS DE ENCENDIDO
HORAS DE ENCENDIDO
GANANCIA EN LUZ POR LIMPIEZA DE LÁMPARA Y
LUMINARIA CADA 2500 HORAS
Alumbrado
Alumbrado
Alumbrado
E.T.S.I.I.
Tecnología eléctrica
3º B
1º B
Ingenieros Industriales.
Ingenieros de Organización Industrial.
EJEMPLOS PRACTICOS DE ALUMBRADO
INDUSTRIAL , INTERIOR Y EXTERIOR
Alumbrado
Alumbrado
Alumbrado
Alumbrado
Alumbrado
Alumbrado
Alumbrado
Alumbrado
Alumbrado