Método Lúmen La finalidad de este método es calcular el valor medio en servicio de la iluminancia en un local iluminado con alumbrado general. Es muy práctico y fácil de usar, y por ello se utiliza mucho en la iluminación de interiores.
Procedimiento: * Se necesitan conocer la dimensiones del local y la altura del plano de trabajo (la altura del suelo a la superficie de la mesa de trabajo), normalmente de 0.85 m. Estos son datos físicos obtenidos de mediciones del local o de planos.
* Se determina el nivel de iluminancia media (Em). Este valor depende del tipo de actividad a realizar en el local y podemos encontrarlos tabulados.
* Se escoge el tipo de lámpara adecuada. * Se determina la altura de suspensión de las luminarias.
h: altura entre el plano de trabajo y las luminarias h': altura del local d: altura del plano de trabajo al techo d': altura entre el plano de las luminarias y techo
Altura de las luminarias Locales de altura normal (oficinas, viviendas, aulas...)
Locales con iluminación directa, semidirecta y difusa
Lo más altas posibles
Mínimo: Óptimo:
Locales con iluminación indirecta
* Se determina el índice del local (k).
Sistema de iluminación
Índice del local
Iluminación directa, semidirecta, directa-indirecta y general difusa Iluminación indirecta y semiindirecta
Donde k es un número comprendido entre 1 y 10. A pesar de que se pueden obtener valores mayores de 10 con la fórmula, no se consideran pues la diferencia entre usar diez o un número mayor en los cálculos es despreciable. Este valor de k se utiliza para determinar el coeficiente de utilización del local.
* Se determinan los coeficientes de reflexión de techos, paredes y suelo. Estos valores se encuentran normalmente tabulados para los diferentes tipos de materiales, superficies y acabado Color
Factor de reflexión ( )
Blanco o muy claro
0.7
claro
0.5
medio
0.3
claro
0.5
medio
0.3
oscuro
0.1
claro
0.3
oscuro
0.1
Techo
Paredes
Suelo
* Se determina el Factor de Mantenimiento (fm). Este coeficiente dependerá del grado de suciedad ambiental y de la frecuencia de la limpieza del local. Para una limpieza periódica anual podemos tomar los siguientes valores: Ambiente
Factor de mantenimiento (fm)
Limpio
0.8
Sucio
0.6
* Se determina el Coeficiente de utilización (CU) a partir del índice del local y los factores de reflexión. Estos valores se encuentran tabulados y los suministran los fabricantes. El factor de utilización de un sistema de alumbrado es la relación entre el flujo luminoso que llega al plano de trabajo y el flujo total que emiten las lámparas instaladas. Este es un dato muy importante para el cálculo del alumbrado y depende de la diversidad de factores, como son: el valor adecuado de nivel de iluminación, el sistema de alumbrado, las luminarias, las dimensiones del local, la reflexión (techos, paredes y suelo) y el factor de mantenimiento.
Cálculos a Realizar: * Cálculo del flujo luminoso total necesario. Para ello aplicaremos la fórmula
Donde: o o o o o
es el flujo luminoso total E es la iluminancia media deseada S es la superficie del plano de trabajo es el factor de utilización fm es el factor de mantenimiento
* Cálculo del número de luminarias. (Redondeado por exceso) Donde:
N es el número de luminarias es el flujo luminoso total es el flujo luminoso de una lámpara n es el número de lámparas por luminaria
* Se determina el Emplazamiento de las luminarias Una vez hemos calculado el número mínimo de lámparas y luminarias procederemos a distribuirlas sobre la planta del local. En los locales de planta rectangular las luminarias se reparten de forma uniforme en filas paralelas a los ejes de simetría del local según las fórmulas:
donde N es el número de luminarias
La distancia máxima de separación entre las luminarias dependerá del ángulo de apertura del haz de luz y de la altura de las luminarias sobre el plano de trabajo. Mientras más abierto sea el haz y mayor la altura de la luminaria más superficie iluminará aunque será menor el nivel de iluminancia que llegará al plano de trabajo tal y como dice la ley inversa de los cuadrados.
De la misma manera, vemos que las luminarias próximas a la pared necesitan estar más cerca para iluminarla (normalmente la mitad de la distancia). Las conclusiones sobre la separación entre las luminarias las podemos resumir como sigue: Tipo de luminaria
Altura del local
intensiva
> 10 m
extensiva
6 - 10 m
semiextensiva
4-6m
extensiva
4m
Distancia máxima entre luminarias e
1.2 h
e
1.5 h
e
1.6 h
distancia pared-luminaria: e/2
Por último, nos queda comprobar la validez de los resultados determinando si la iluminancia media obtenida en la instalación diseñada es igual o superior a la recomendada en las tablas.
Ejemplo: Queremos diseñar una instalación de alumbrado para un galpón industrial de 100 m de largo por 30 m de ancho y 6 m de altura. Para ello utilizaremos lámparas de vapor de sodio a alta presión de 400 W de potencia con un flujo luminoso de 50000 lm. Los coeficientes de reflexión de paredes y techo se considerarán cero debido a que los materiales empleados (superficies y estructuras metálicas) tienen coeficientes de reflexión extremadamente bajos. Es recomendable que el sistema de iluminación se instale por lo menos a 5.5 m del suelo, pues en la estructura superior del galpón, hasta 5 metros del suelo, existen equipos de transporte, como grúas, destinadas al traslado de objetos pesados a distintos puntos del galpón.
En el techo existen claraboyas que ofrecen una iluminación diurna mínima de 75 lux lo suficientemente homogénea a la altura del suelo. En dicho galpón sólo se trabajará de día. El nivel de iluminación aconsejado para las actividades que se desarrollan en el local es de 680 lux en el suelo. Luminarias disponibles (son de tipo industrial suspendido)
SOLUCION: Dimensiones del local: a = Largo = 100 m
b = ancho = 30 m
h’ = altura total = 6 m
altura del plano de trabajo: 0 (nos piden la iluminancia a nivel del suelo)
Nivel de iluminancia media. Nos piden 680 lx pero teniendo en cuenta que sólo se trabaja de día y la iluminancia de la luz solar es de 75 lux, la iluminancia proporcionada por la iluminación será: Em = 680 - 75 = 605 lx Altura de suspensión de las luminarias = 5.5 m Índice del local. Dado el tipo de luminarias propuestas (de iluminación directa), nos encontramos con un caso de iluminación directa. Por lo tanto:
Determinación del coeficiente de utilización (CU). A partir de los factores de reflexión y el índice del local se leen en las tablas los factores de utilización. En este caso particular deberíamos interpolar ya que no disponemos de valores para k = 4.2 entonces: Para k = 4 tenemos que CU = 0.58 Para k = 5 tenemos que CU = 0.59 Para k = 4.2 tenemos que CU = 0.582 (este valor es el resultado de la interpolación) como el valor de CU varia muy poco tomaremos Factor de mantenimiento. En este caso los valores vienen incluidos en las tablas de la luminaria. Como no nos dicen nada sobre la suciedad ambiental tomaremos el valor medio. fm = 0.75
Cálculo del flujo luminoso total:
Se calcula el número mínimo de luminarias necesarias. Este es un valor de referencia pues es normal que al emplazar las luminarias y hacer las comprobaciones posteriores se puede dar el caso de que necesitemos un número mayor de ellas.
e
1.5 h
1.5*5.5
8.25 metros
h esta entre 6 y 10 metros e/2
8.25/2
4.125 metros
Número de luminarias a lo ancho
5
Separación e (metros)
30/5 = 6
Separación de las paredes e/2 (metros)
6/2 = 3
Número de luminarias a lo largo
17
Separación e (metros)
100/17 = 5.88
Separación de las paredes e/2 (metros)
5.88/2 = 2.94
Distribución final de las luminarias
