Fundamentos de Ingeniería Eléctrica Dr. Zamora Cárdenas Enrique Arnoldo
Proyecto: Alumbrado de Exteriores Exteriores Iluminación de una calle
Equipo: Arellano Alamilla Martha Martha Cecilia Cecilia Sámano Aguilar Luis Fernando Pérez Zamudio Fernando Tomás
Fecha de Entrega: 27 de Noviembre de 2014
Iluminación de calles La iluminación de las calles tiene el propósito de permitir a los usuarios de las mismas, disponer de la visibilidad necesaria para un desenvolvimiento fácil y seguro de la circulación.
LUMINARIAS
Las luminarias deben de estar construidas de tal forma que estén protegidas contra la acción nociva de los agentes atmosféricos (polvo, agua, etc.) Desde el punto de vista de iluminación, las luminarias consideran los siguientes elementos: Reflectores.
Función de distribuir la luz emitida por la fuente luminosa.
Refractores.
Se construyen en forma de copa, de globo o de media pera de manera que dirijan los rayos de luz en dirección preestablecida. Difusores.
Tienen la función de disminuir la luminancia de las lámparas pero reducen el rendimiento de la luminaria, utilizados para el alumbramiento decorativo.
POSTES
Para el alumbrado exterior los postes o elementos de montaje son uno de los elementos complementarios para las luminarias, pero deben cumplir con ciertas solicitaciones mecánicas así como agentes atmosféricos, no deben requerir demasiado mantenimiento y satisfacer aspectos estéticos. Pueden estar construidos de: Acero Cemento
armado
Aluminio Material
plástico
ALUMBRADO DE CALLES
Cualquier instalación para alumbrado de calles debe garantizar una visibilidad adecuada durante el día y la noche, con el objeto que se desarrolle el tráfico motorizado y la seguridad de peatones.
La figura anterior muestra la correlación existente entre los gastos de energía y mantenimiento por cada metro lineal para varios tipos de lámparas y cuatro grupos de calles: Trafico
Grande
Trafico
Medio
Trafico
Escaso
Trafico
Ligero
CLASES DE CALLE. Para el alumbrado de calles es conveniente tomar en consideración su ancho y tipo de pavimento. Basando se en estos elementos, se puede definir el nivel de iluminación
Estos valores consideran que las condiciones de reflexión del pavimento son favorables del orden del 10%. Cuando se considere que la reflexión es pobre (igual o menor del 3%), se debe aumentar el nivel de iluminación al 50%.
LUMINARIAS Y FUENTES LUMINOSAS. Estos elementos condicionan la distribución del flujo luminoso sobre el plano y los costos de operación.
GEOMETRIA DE LA INSTALACION. Define la disposición de los centros luminosos, la altura de los postes y la separación entre ellos.
TIPO DE ALIMENTACION PREVISTA. Se debe definir si es monofásica o trifásica, si es área o en cable el voltaje de alimentación y el punto de alimentación.
REQUISITOS A CUMPLIR Evitar
fenómeno de deslumbramiento
Ofrecer
un grado aceptable de uniformidad en la iluminación
Facilitar
el mantenimiento
Satisfacer Dar
las condiciones de estética
un grado satisfactorio de confiabilidad
Disposición de los centros luminosos o luminarias
CALCULO DE ILUMINACIÓN EXTERNA
1.- DISTANCIA ENTRE LUMINARIAS. La distancia entre luminarias debe ser tal que la correspondencia de la proyección vertical del centro de cada luminaria sobre la calle uniendo al centro luminoso de la luminaria contigua. La distancia entre luminarias incide sobre el costo de la instalación, ya que a menor distancia mayor número de luminarias y requiere mayor mantenimiento. Esta distancia depende de la altura del montaje de los centros luminosos ( H), de la uniformidad en la iluminación y del grado de deslumbramiento tolerado.
2.- COEFICIENTE DE UTILIZACION. Se define como la relación entre el flujo luminoso sobre la calle ( ΦL), es decir:
=
L
Este coeficiente depende de los siguientes factores: Tipo
de luminaria
Disposición Ancho El
de las luminarias
de la calle iluminada
factor de reflexión
El coeficiente de utilización varía entre 0.20 y 0.50 para un ancho de la calle del mismo orden que la altura de la luminaria. El coeficiente de utilización por lo general lo proporcionan los fabricantes de lámparas y luminarias para alumbrado exterior
3.- METODO DE FLUJO TOTAL Los métodos empleados para el cálculo de la iluminación exterior tratan de definir las características geométricas y de iluminación de la instalación
H: altura de la luminaria D: distancia entre luminarias L: longitud del brazo S: distancia entre borde de la calle y área de circulación
4.- ASPECTOS DE ILUMINACIÓN Em: Nivel de iluminación medio Nu: coeficiente de utilización de acuerdo a la luminaria seleccionada Ug: grado de uniformidad en la iluminación
5.- ALTURA DE INSTALACION. Está limitada a los siguientes factores:
Potencia de la lámpara Tipo de luminaria Disposición de los centros luminosos
CLASES DE INSTALACIÓN DE ILUMINACIÓN
ANCHO DE LA CALLE (m)
DISPOSICION DE LUMINARIAS
ALTURA DE MONTAJE (m)
Unilateral o bilateral con centros alternos
10 a 12 m
Bilaterales con centros alternados o doble central Unilateral
Más de 12 m
Mayor de 10 m
Bilateral con centros alternados
Entre 10 y 12 m
Menor de 8 m
Unilateral
Entre 8 y 10 m
Unilateral o bilateral con centros alternos
Mayor o igual a 8 m Entre 8 y 10 m
Entre 8 y 10 m, o Autopistas y más de 10 m calles con intenso tráfico de vehículos y poca Más de 10 m circulación de peatones Menores de 10 m Calles foráneas con tráfico medio
Calles urbanas con intenso tráfico motorizado y de peatones
10 m o mayor
Bilateral con centros alternos
Calles con poco tráfico de vehículos y poca circulación de peatones Calles en pequeñas poblaciones con poco tráfico de vehículos
8 m o menor de 8 m Mayor de 8 m
Bilateral con centros opuestos Unilateral
10 m o mayor de 10 m Mayor de 7.5 m
Unilateral
De 8 a 9 m
Unilateral
De 7.5 a 9.0 m
6.- SUPERFICIE POR ILUMINAR Esta técnica se basa según en la disposición de las luminarias en las calles, es decir, se determina según sea el caso:
a) Para disposición axial, unilateral y bilateral con centros alternos mediante la siguiente expresión: S= D*L (m 2) b) Disposición bilateral con centros opuestos:
=
DL
(m2)
D= distancia entre luminarias L= ancho de la calle en metros
7.- FLUJO LUMINOSO Una vez establecido el Em se determina el flujo luminoso ΦT que emite cada luminaria esta dado por ΦT =
EM∗S (Nu)(Kd)(Km)
Donde: Nu= coeficiente de utilización Kd= coeficiente de degradación de la luminaria Km= coeficiente de mantenimiento en atmosfera limpia
PROPUESTA DE ESPACIO A ILUMINAR Y CÁLCULOS Nosotros proponemos iluminar una calle urbana que se encuentra en la periferia de una ciudad con alto tráfico de vehículos, la atmosfera se considera que no es limpia, entonces, de acuerdo a la tabla 4.1 el Em es de 12 luxes. Se instalaron luminarias en poste con una inclinación de 5° con respecto al plano horizontal de la calle, la luminaria es tipo cerrada con difusor de plástico y bulbo fluorescente. Utilizando disposición bilateral con centros opuestos Las dimensiones son las siguientes: L= 12 m L. banqueta= 2m I = 0.30m S= 1.7 m De acuerdo a las tablas 4.1 y 4.2 la altura del montaje es de 10 m o mayor D/H de acuerdo a la tabla 4.4 el valor tomado es de 3.2, por lo tanto la separación entre luminarias será:
H = 3.2 * 10m = 32m Considerando un coeficiente de degradación KD = 0.85 y un KM= 0.70, la superficie por iluminar se calcula como:
=
3∗
= 160
m2
El coeficiente de utilización es tomado de la tabla anexada por el fabricante
Relación entre ancho de la calle y altura de montaje:
10 – 1.20 = 8.8 m A esta relación se le suma I que es distancia entre extremo del brazo-poste, que es de 0.30m
L/H = 9.1 /10 = 0.91 Considerando nuestro L/H = 1 y de la gráfica
Nu = 0.36 Por lo tanto el flujo del lado de la calle es:
ΦT = (
∗
.3)(.8)(.7)
= 8963.58 lúmenes
Con este resultado se busca una luminaria que cumpla con un valor equivalente a los lúmenes requeridos
Calculando el nivel medio de iluminación:
Nu * ΦL /S = 0.34 *9405 / 160m = 20 luxes
Considerando los factores de mantenimiento y degradamiento
Es igual a Em *Kd *Km = 20 * 0.85 * 0.20 = 11.89 luxes Por lo cual la iluminación obtenida es más de la requerida
DISTANCIA ENTRE LUMINARIAS El difusor de nuestra luminaria es 65°, por la cual la distancia entre las luminarias se calcula mediante la tangente del ángulo
= tan(65)(10) = 21.5
Entre cada luminaria
