Iluminación vial

ILUMINACION VIAL EN LA INDUSTRIA
1
Notas de Clase sobre
LA ILUMINACION VIAL EN LA INDUSTRIA
El mayor propósito de toda iluminación vial, aplicada a vías urbanas de todo
tipo: aparcamientos, vías expresas, viaductos, etc., está en:
......... promover la seguridad y comodidad o confort para el tráfico
vehicular y peatonal proporcionándole una adecuada visibilidad
durante los días nublados, de nieblas y las noches.
Para cumplir este propósito el sistema de iluminación vial debe cumplir tanto
aspectos cuantitativos como cualitativos que permitan una rápida y confortable
visibilidad en las condiciones medio ambientales más adversas.
Algunos de los beneficios de la correcta iluminación externa influyen en una
reacción colectiva e individual en la industria, tales como:
-
incrementa la seguridad individual y colectiva en las vías,
-
incrementa el atractivo de las vías interiores de la fábrica,
-
ofrece mayor protección a los obreros y propiedades de los daños,
-
proporciona confort y tranquilidad,
-
da mayor sentido de seguridad para el uso,
-
contribuye a detener o disminuir las acciones vandálicas
-
la visibilidad y la iluminación media
La Iluminación vial en la Industria
ILUMINACION VIAL EN LA INDUSTRIA
LA VISIBILIDAD Y LA ILUMINACIÓN MEDIA
La visibilidad queda determinada principalmente por tres factores:
-
Nivel luminoso
-
Uniforme
-
Control de deslumbramiento
Hoy en día se sabe que los niveles luminosos y uniformidades deben
expresarse en términos de luminancia, valor subjetivo percibido por el observador,
pero la dificultad de manejar de una manera rápida los datos para calcular dichos
valores, hace que sea necesario hablar de valores de luminancia.
De cada luminara debe obtenerse un resultado óptimo de los tres factores
indicados, es decir, nivel luminosos, uniformidad y control de deslumbramiento, en
especial, el deslumbramiento de cada aparato, para evitar la disminución de visibilidad
producida por los llamados aparatos non cut-off.
Además, la amplia gama de aparatos del mercado, permite solucionar todos
los problemas que se presentan en alumbrado público, entendiendo como tal, el
alumbrado de calles, accesos industriales, zonas públicas, muelles, andenes, etc., y
siempre de acuerdo con las imposiciones económicas de cada instalación.
Cálculo de la iluminación media
Existen diversos métodos de calcular la iluminación de un punto dado.
Normalmente este cálculo se efectúa partiendo de la curva polar de la armadura en
el plano considerado y aplicando la fórmula (1) que tiene en cuenta la altura de
suspensión, la distancia de la armadura al punto considerado y el ángulo de incidencia
del rayo luminoso en el suelo.
F\rmula (1)
2
ILUMINACION VIAL EN LA INDUSTRIA
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La iluminación real en dicho punto, es la suma de las iluminaciones parciales
producidas por todas las armaduras que tienen influencia en él.
Estos cálculos son muy largos y engorrosos, debiéndose de obtener la
iluminación en un número de puntos suficientemente grandes, si se quiere obtener la
iluminación media con un grado de aproximación aceptable, ya que es evidente a
priori, que la media aritmética simple, entre la máxima y la mínima dará un resultado
falso, como sería igualmente falso considerar en un cálculo solamente los puntos más
iluminados.
El cálculo más sencillo para la determinación de la Em, es el que se realiza
con las curvas de Factor de Utilización. Se denomina Factor de Utilización, la
relación entre el flujo útil que llega a la calzada y el flujo de la lámpara.
IMPLANTACIONES
El factor de utilización se da en forma de curvas teniendo en abcisas la
relación entre el ancho de la calle y la altura de implantación l/H , y en ordenadas
el valor del factor en %.
Estas curvas se establecen por integración del flujo útil sobre la superficie
(caso general de iluminaciones públicas: calzadas, paseos, etc.) equivalente a
ð
radianes, lo que nos da K1 para el semiplano de la calzada hacia adelante, y K2 al
correspondiente hacia atrás de la luminaria.
Este método nos permite obtener únicamente la iluminación media (Em), no
pudiendo determinar las correspondientes uniformidades.
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CURVAS DEL FACTOR DE UTILIZACION K
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ILUMINACION VIAL EN LA INDUSTRIA
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ILUMINACION VIAL EN LA INDUSTRIA
6
K = K1 + K2 = 31 + 3 = 34 %
Una vez determinado el factor K, se puede utilizar en los siguientes casos:
Determinación de la Em:
F . K
L . l
Determinación de la separación entre puntos:
Determinación del flujo necesario:
L '
F '
F . K
Em . l
L . l . Em
Donde:
F
=
Flujo de la lámpara (lm)
Em
=
Iluminación media (lux)
L
=
Distancia entre aparatos (m)
l
=
Anchura de la calzada (m)
K
=
Factor de utilización total (K1 + K2)
K
ILUMINACION VIAL EN LA INDUSTRIA
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La K no en todos los casos resulta de sumar la K1 + K2, sino que depende del
retranqueo de la luminaria.
Para obtener todos los datos, así como las curvas isolux resultantes sobre la
calzada, se utiliza ventajosamente el método de los 9 puntos, que a continuación se
explica.
Método de los 9 puntos
Como datos de partida, se dispone de las curvas isolux unitarias (pág....),
obtenidas automáticamente en un laboratorio fotométrico.
A)
CASO DE UNA ARMADURA QUE CAE A PLOMO SOBRE EL BORDE DE LA
ACERA
K = K1
B)
CASO DE UNA ARMADURA QUE CAE ENCIMA DE LA CALZADA
K = K1 + K 2
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C)
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CASO DE UNA ARMADURA QUE CAE ENCIMA DE LA ACERA
K = K1 - K2
D)
CASO DE UNA ARMADURA QUE CAE EN EL EJE DE LA CALZADA
K = K1 = K2
Estos casos son iguales para las implantaciones: unilateral, tresbolillos y axial.
En el caso de una implantación bilateral en oposición se tomará el factor de
utilización K doble, debido a la influencia de las dos armaduras opuestas.
ILUMINACION VIAL EN LA INDUSTRIA
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En estas curvas, las luminarias se suponen equipadas con una lámpara con un
flujo de 1.000 lm, y situada a 1 m del suelo. La escala de dibujo es de 40 mm igual
a 1 m.
La obtención de curvas isolux para una altura cualquiera, y para el flujo real
de la lámpara se realiza fácilmente, aplicando el factor de transformación siguiente:
Fórmula:
Siendo:
C
=
Factor de transformación
Er
=
Iluminación real en lux
Ea
=
Iluminación aparente leída en la curva isolux unitaria
F
=
Flujo real de la lámpara en lúmenes
H
=
Altura de implantación en m
Un método práctico para obtener los valores es el siguiente:
Se traza el plano de la zona en papel vegetal o transparente, a la escala de :
X = 40/H , siendo H la altura del foco luminoso y la X la constante por la que se
multiplican las dimensiones reales de la calle o zona a iluminar. Una vez trazado el
plano, se sitúan los focos luminosos con el saliente de brazo que se desee, marcando
a continuación en la mitad de la zona los nueve puntos (P1, P2, P3, P4, etc.) de igual
forma que se indica en la página 10.
ILUMINACION VIAL EN LA INDUSTRIA
Por medio de la curva isolux unitaria ( p<g 10) y colocando en su origen el
punto luminoso, se leen los valores correspondientes a los puntos de intersección de
las rectas 1, 2, 3.... con las A, B, C, que se pasarán al cuadro de valores en las casillas
correspondientes.
Como la iluminación en cada punto P1, P2, etc, es la suma de las iluminaciones
dadas por todos los aparatos que inciden en dichos puntos, se realizan las sumas y se
obtienen unas iluminaciones totales para cada punto, con un flujo de 1,000 lm y 1 m
de altura, correspondiente a la casilla (a).
Estos valores de la casilla (a), se multiplicarán por el factor de transformación
definido anteriormente, obteniéndose así la iluminación real en lux en el suelo, en los
9 puntos predeterminados (casilla b).
Para hallar la iluminación media, todos estos valores se multiplican por su
grado multiplicidad, o sea, el número de veces que intervienen en el cálculo,
reflejándolo en la casilla (c). La suma de todas estas cantidades, se divide por (16),
obteniendo así la E media con la implantación adoptada.
Nota: Se denomina grado de multiplicidad (pág. 12), a la E media para el
P1,corresponde al área LMOK, pero en el cálculo sólo interviene el área lmok,
o sea, 1/4 de LMOK.
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ILUMINACION VIAL EN LA INDUSTRIA
CURVA ISOLUX UNITARIA PARA 1000 lm y 1 m DE ALTURA
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ILUMINACION VIAL EN LA INDUSTRIA
CUADRO GRAFICO DE LA PONDERACION DE LOS PUNTOS
ESTUDIADOS SEGÚN EL GRADO DE MULTIPLICIDAD
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ILUMINACION VIAL EN LA INDUSTRIA
La E leída para P4, corresponde al área MNOP pero en el cálculo sólo
interviene el área mnop , o sea, 1/2 de MNOP.
La E leída para P5, corresponde al área OPRS, y en el cálculo interviene todo
el área OPRS.
Por lo tanto, y según se ve en el gráfico, los puntos P1, P3, P7 y P9 tienen igual
ponderación, siendo éste de 1/4.
Los puntos P2, P4, P6 y P8, también son iguales, viniendo ponderados con un
factor de 1/2.
El punto P5, es el único que interviene en 1.
Por lo tanto, considerando las E totales de cada punto:
Factor de uniformidad
Existen dos maneras de definirse el factor de uniformidad: general y medio.
Para hallar el factor de uniformidad general (Ug), se divide la E mRnima entre la E
m<xima y el cociente nos determinará el valor en %.
El factor de uniformidad medio (Um ),será, por lo tanto, el cociente de las
iluminaciones mínima y media.
13
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REPRESENTACIÓN DE LAS CURVAS ISOLUX REALES EN EL SUELO
Una vez terminado todos los valores de Ep1, Ep2, etc., se colocan en sus
puntos respectivos (p<g 15) y se realiza la interpolación entre ellos, trazando una
línea por los valores de igual iluminación, obteniéndose de esta forma la isolux
resultante en el suelo.
Esta interpolación, caso muy aproximado, se realiza tomando como base el
valor obtenido en cada punto P1, P2, etc., hallándose la diferencia entre dos puntos
de la misma línea (por ejemplo, P1 y P2).
Una vez conocida dicha diferencia, se reparte proporcionalmente la longitud
existente entre estos dos puntos tomados en mm, situando a continuación los valores
ponderados.
Ejemplo:
P1
=
10 lux
P2
=
13 lux
Intercalaremos por lo tanto, los valores de 11 y 12 lux.
La distancia en mm equidistante entre P1 y P2, es de 15 mm, según la escala del
plano. Tendremos que el valor 11 y 12 lux estará separado:
13 - 10 = 3
15/3
entre los valores consecutivos.
= 5 mm a la distancia que se respetará
ILUMINACION VIAL EN LA INDUSTRIA
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CURVA ISOLUX EN EL SUELO
ILUMINACION VIAL EN LA INDUSTRIA
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EJEMPLO
Tomamos un caso muy corriente en el alumbrado público, que consiste en
iluminar una calle con las siguientes características.
Características
del foco luminoso
Aparato:
m
Lámpara:
Potencia:
Lúmenes:
Inclinación:
Características de la calle
marca/modelo
V.M.c.c.
400 W
F = 23.000
20º
Ancho de calzada:
Altura de los báculos:
Vuelo del brazo:
Implantación:
Iluminación media adoptada:
1 = 15
H = 10 m
V = 2m
Bilateral tresbolillo
Em = 25 lux
Partiendo de estos datos, que son necesarios para realizar el cálculo,
determinaremos el Factor de utilizaci\n, con el que hallaremos a continuación
la distancia entre puntos L (ver p<g 4, 5 y 7).
Como podemos comprobar, el factor de utilizaci\n obtenido es de:
34%.
Pasaremos a determinar la distancia L, por medio de la siguiente fórmula:
Una vez determinada la distancia entre ejes de luminarias, pasaremos a realizar
el método de los 9 puntos, en donde se obtienen todos los resultados necesarios para
determinar y juzgar un buen alumbrado.
Resultados del método de los 9 puntos
Una vez trazado el plano en papel transparente, a la escala indicada, se
continuará según el método, cuyos resultados serán de:
ILUMINACION VIAL EN LA INDUSTRIA
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Resultados en la calzada
Iluminación máxima:
36,4 lux
Iluminación mínima:
13,6 lux
Iluminación media:
26 lux
Coef. unif. general:
37 %
Coef. unif. medio:
52 %
Estos resultados han sido obtenidos, según la hoja de calculo de la pág. 18
Para facilitar el trazado del plano en papel transparente, a la escala
conveniente para la altura de montaje a utilizar, adjuntamos una hoja con varias
escalas de SOCOLEC, para distintas alturas. Ver pág. 19
ILUMINACION VIAL EN LA INDUSTRIA
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HOJA PARA EL CALCULO DE LA ILUMINACIÓN MEDIA
Datos del Proyecto:_____Ejemplo____________
Fecha___4.4.95______
Luminaria modelo____-______
Reflector____1030_
Cierre__Plast.claro
Inclinación_20__º
Lampara tipo:___VM________
Potencia_______400W
Altura____10m Isolux_____-_____
Báculo tipo____-________________
_
Valores para 1000 lums. Altura de 1 m
1
2
3
4
5
6
28
25
18
14
9,2
6
A
120 95
55 34 17,5 8,8
B
120 85
52 30
14
7
C
Implantación:___Bilateral tresbolillo__
L
= .............
l
= ............
Vuelo del brazo =
20 m
15 m
2m
7
3,8
4,8
3,5
l
8
2,5
2,7
2
P1
P4
P7
P2
P5
P8
P3
P6
P9
9
10
1,7
1
1,7
1
1,2
Esquema:
11
L
P1
P2
P3
P4
P5
P6
P7
P8
P9
INFLUENCIAS
A1 + 2A9+2C5
28 +
B1+2B5+2B9
C1+2C9+2A5
A2+A8+A10+C4+C6
25+2,5+1+30+7
B2+B4+B6+B8+B10
95+34+8,8+2,7+1
A4+A6+C2+C8+C10
14+6+85+2
A3+A7+A11+C3+C7+C11
18+3,8+52+3,5
2B3+2B7+2B11
110+9,6
= P7
a
b
59,4
158,4
140,8
65,5
141,5
107
77,3
119,6
77,3
13,6
36,4
32,3
15
32,5
24,6
17,7
27,5
17,7
1
2
1
2
4
2
1
2
1
TOTALES 16
c
13,6
72,8
32,3
30
130
49,2
17,7
55
17,7
418,3
Constante = (Lumenes de la lámpara x q ) 1000 lum x H2 = 23,000 /1000 x 100 = 0,23
Nota:
q es el factor de depreciación.
Iluminaciones
Uniformidades
E max. =
36,4 lux
Um = Emin/Emed = 13,6/26 = 52%
E min. =
13,6 lux
Ug = Emin /Emáx = 13,6/36,4 =
37%
E med. =
418,3/16 = 26 Lux
ILUMINACION VIAL EN LA INDUSTRIA
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ESCALAS PARA DISTINTAS ALTURAS CON EL MODULO DE 40 mm
Tomada del manual de SOCOLEC
ILUMINACION VIAL EN LA INDUSTRIA
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CONSIDERACIONES BÁSICAS DEL DISEÑO
Al diseñar la iluminación de calles o vías internas de las fábricas es necesario
analizar con cuidado y evaluar los siguientes factores:
1.
Densidad del tráfico vehicular y peatonal.
2.
Indices de accidentes.
3.
Tipo y velocidad de los vehículos que circulan o circularán.
4.
Sendas y condiciones del área de aparcamiento.
5.
Sección típica de la vía.
.
ancho y número de carriles,
.
características de la superficie de rodadura,
.
pendientes y curvas,
.
ubicación y ancho de las aceras y bordillos,
.
ancho
y
ubicación
de
las
isletas,
canalizaciones,
separadores, etc.
6.
Construcciones viales especiales.
.
intercambios,
.
tráfico en círculo, rotondas, ramas de interconexiones o
trompas,
.
puentes, viaductos, pasos elevados o inferiores,
Factores que contribuyen a una mayor visibilidad en la circulación nocturna
La visibilidad está mezclada directamente con todos los aspectos de la
seguridad del tránsito. Los factores que fundamentalmente y de forma directa
influyen en la visibilidad son:
1.
Brillantez de los objetos sobre o cerca de la vía.
2.
Brillantez de la superficie del pavimento.
3.
Tamaño e identificación de los objetos.
4.
El contraste entre un objeto y su medio circundante.
ILUMINACION VIAL EN LA INDUSTRIA
La buena visibilidad en las vías internas de fábrica durante la noche está
condicionada por una adecuada iluminación del pavimento con una buena
uniformidad y apropiada iluminación de las áreas adyacentes.
Situaciones que requieren especial consideración de iluminación vial
No todos los problemas de iluminación vial en una industria que afronta un
ingeniero consisten en la simple iluminación de una vía recta. Existen especiales
situaciones, intersecciones, curvas, cruces de ferrocarril, puentes, pasos elevados,
zonas de tuberías elevadas que requieren un tratamiento especial y sobre las que
queremos dar algunos elementos a tener en cuenta durante el diseño de la iluminación
vial.
Intersecciones
Durante las horas de iluminación natural las intersecciones constituyen unos
de los puntos de mayores riesgos y peligrosidad en el tráfico vial, lo cual se aumenta
durante la noche y nos obliga a proporcionar una iluminación que garantice una
adecuada visibilidad en la intersección.
Es recomendable que el nivel de iluminación de las intersecciones sea superior
a la media del resto de la vía y de ser posible con luminarias de coloración o
tonalidades diferentes.
En una intersección de vía urbana las luminarias deben colocarse de forma tal
que garanticen la iluminación total de la intersección valizando la dirección de la
circulación según se muestra en la figura.
21
ILUMINACION VIAL EN LA INDUSTRIA
22
Cuando las intersecciones son en forma de T, es decir, que una de las dos vías
de la intersección termina en ese punto, normalmente se requiere una mayor
iluminación que para una intersección convencional. Es esencial la indicación para
los choferes del punto de terminación de la vía. Por esta razón se ubica una luminaria
(A) coincidente con el eje de la vía que termina y en el lado opuesto de la vía de
intersección secundaria.
A
Curvas
Las luminarias deben ser ubicadas a lo largo y en el borde externo de la curva
para una mejor visibilidad en especial cuando el pavimento está húmedo.
Es práctica señalizar las curvas y lugares de intersecciones mediante la
ubicación de luminarias a ambos lados externos y con lámparas de color e intensidad
diferentes al resto de los tramos rectos de las vías. Las luminarias de sodio, de bajo
consumo y gran intensidad son comunmente empleadas.
ILUMINACION VIAL EN LA INDUSTRIA
23
Cruces de ferrocarril
Los cruces ferroviarios deben estar correctamente señalizados.
Se
recomienda como mínimo la colocación de dos luminarias en el punto de cruce una
a cada lado de la vía y no en posición opuesta. Ver esquema de la figura. Es
importante que la iluminación de esta área permita apreciar cuándo está detenido o
en marcha el ferrocarril. La distancia de las luminarias a la línea férrea debe ser una
vez y media la altura de la luz de la lámpara.
Puentes, pasos a niveles y viaductos
El nivel de iluminación para las obras estructurales sobre-elevadas no debe ser
diferente al resto de la vía y en correspondencia con el tráfico. En zonas industriales
la iluminación de los puentes
de tuberías y demás pasos
por debajo de estructuras, se
hacen con luminarias del tipo
bajo (alumbrado de bajo
nivel).
Este
tipo
de
alumbrado acrecienta la baja
silueta y apariencia de los
pasos superiores.
ILUMINACION VIAL EN LA INDUSTRIA
24
Pasos soterrados y túneles
Cuando los pasos inferiores o los túneles son cortos (menos de 20 m) basta
con colocar una lámpara de iluminación vial en los aproches.
Cuando la longitud de los pasos inferiores y túneles no es posible iluminarla
de esta forma se requiere un estudio especial de iluminación tanto para el día, como
para la noche. En general la iluminación en la entrada de los túneles es un 50%
mayor que la recomendada para los cruces de calles con igual intensidad de tránsito,
disminuyendo en el interior del túnel propiamente dicho. La transición desde la
iluminación en la entrada hasta el interior debe hacerse en no menos de tres etapas,
que se extiendan a una distancia total de 200 m para una velocidad de 50 km/h y 500
metros para velocidades de 80 km/h.
Parques o áreas arboladas
En muchas ocasiones tenemos que diseñar la iluminación de calles en
interiores de parques o en zonas urbanizadas de la industria con árboles y es necesario
tener en consideración, tanto para la implantación de las luminarias como para la
iluminación en general la ubicación de los árboles y los efectos que los mismos
producen sobre la dispersión y el efecto de sombras móviles del follaje sobre la vía.
L
H
A
h
D
h = H - 0,35 D ( A = 70º)
h = H - 0,25 D (A = 75 º)
h = H - 0,15 D ( A = 80º)
ILUMINACION VIAL EN LA INDUSTRIA
25
BIBLIOGRAFIA
1.-
Manual de Luminotecnia de INDALUX
2.-
Alumbrado Público e Industrial de SOCOLEC
3.-
American Standard Practice for Street and Highway Lighting, ASA
4.-
Effective Street Lighting Must be Planned. Williams, S.R.
5.-
Traffic Safety Lighting for Safe Night Driving - Proceedings of the Intitute
of Traffic Engineers.
6.-
Lighting of Traffic Facilities. N.J. Rowan y N.E. Walton - Transportation
and Traffic Engineering Handbook - Cap. 20
7.-
Ilumination in traffic control and roadway elements - D. E. Cleveland.Their relationship to highway safety.
Automotive Safety Foundation.
Capítulo 3
8.-
Comparison of Accidents and Ilumination - P. C. Box - Highway Res.
Rec. 416 pp 1-9
9.-
Normas Tecnológicas de la Edificación (NTE)
ILUMINACION VIAL EN LA INDUSTRIA
26
ANEXO
Recomendaciones relativas
a la
iluminación de vías públicas
SOCELEC