Fundamentos de iluminación


 

 

Indice

 

        1.1 Naturaleza de la luz

        1.2 Iluminación eléctrica. (Tipos de iluminación)

        1.3 Tecnología de la iluminación eléctrica (Tipos de lámparas)

        2.1 Intensidad de iluminación

        2.2 Superficie

        2.3 Factor de mantenimiento

        2.4 Coeficiente de utilización

 

 

 

 

1. INTRODUCCIÓN

 

1.1 Naturaleza de la luz

La luz se emite por su fuente en línea recta, y se difunde en una superficie cada vez mayor a medida que avanza; la luz por unidad de área disminuye según el cuadrado de la distancia. Cuando la luz incide sobre un objeto es absorbida o reflejada; la luz reflejada por una superficie rugosa se difunde en todas direcciones. Algunas frecuencias se reflejan más que otras, y esto da a los objetos su color característico. Las superficies blancas difunden por igual todas las longitudes de onda, y las superficies negras absorben casi toda la luz. La definición de la naturaleza de la luz siempre ha sido un problema fundamental de la física. El matemático y físico británico Isaac Newton describió la luz como una emisión de partículas, y el astrónomo, matemático y físico holandés Christiaan Huygens desarrolló la teoría de que la luz se desplaza con un movimiento ondulatorio.

 

 

1.2 Iluminación eléctrica.

Iluminación mediante cualquiera de los numerosos dispositivos que convierten la energía eléctrica en luz. Los tipos de dispositivos de iluminación eléctrica utilizados con mayor frecuencia son las lámparas incandescentes, las lámparas fluorescentes y los distintos modelos de lámparas de arco y de vapor por descarga eléctrica.

 

Tipos de iluminación:

 

Directa

Flujo luminoso dirigido hacia abajo > 90%

Semi-Directa

Flujo luminoso dirigido hacia abajo entre 60 y  90%

Semi-Indirecta

Flujo luminoso dirigido hacia arriba entre 60 y 90%

Indirecta

Flujo luminoso dirigido hacia arriba > 90%

 

Uniforme

Flujo luminoso dirigido hacia arriba y hacia abajo entre 40 y 60%

 

1.3 Tecnología de la iluminación eléctrica

Si una corriente eléctrica pasa a través de cualquier conductor que no sea perfecto, se gasta una determinada cantidad de energía que en el conductor aparece en forma de calor. Por cuanto cualquier cuerpo caliente despedirá una cierta cantidad de luz a temperaturas superiores a los 525 °C, un conductor que se calienta por encima de dicha temperatura mediante una corriente eléctrica actuará como fuente luminosa.

Tipos de lámparas

Las lámparas de descarga eléctrica dependen de la ionización y de la descarga eléctrica resultante en vapores o gases a bajas presiones en caso de ser atravesados por una corriente eléctrica. Los ejemplos más representativos de este tipo de dispositivos son las lámparas de arco rellenas con vapor de mercurio, que generan una intensa luz azul verdosa y que se utilizan para fotografía e iluminación de carreteras; y las lámparas de neón, utilizadas para carteles decorativos y escaparates. En las más modernas lámparas de descarga eléctrica se añaden otros metales al mercurio y al fósforo de los tubos o ampollas para mejorar el color y la eficacia. Los tubos de cerámica translúcidos, similares al vidrio, han permitido fabricar lámparas de vapor de sodio de alta presión con una potencia luminosa sin precedentes.

La lámpara fluorescente es otro tipo de dispositivo de descarga eléctrica empleado para aplicaciones generales de iluminación. Se trata de una lámpara de vapor de mercurio de baja presión contenida en un tubo de vidrio, revestido en su interior con un material fluorescente conocido como fósforo. La radiación en el arco de la lámpara de vapor hace que el fósforo se torne fluorescente. La mayor parte de la radiación del arco es luz ultravioleta invisible, pero esta radiación se convierte en luz visible al excitar al fósforo. Las lámparas fluorescentes se destacan por una serie de importantes ventajas. Si se elige el tipo de fósforo adecuado, la calidad de luz que generan estos dispositivos puede llegar a semejarse a la luz solar. Además, tienen una alta eficacia. Un tubo fluorescente que consume 40 vatios de energía genera tanta luz como una bombilla incandescente de 150 vatios. Debido a su potencia luminosa, las lámparas fluorescentes producen menos calor que las incandescentes para generar una luminosidad semejante.

 

Un avance en el campo de la iluminación eléctrica es el uso de la luminiscencia, conocida como iluminación de paneles. En este caso, las partículas de fósforo se hallan suspendidas en una fina capa de material aislante, como por ejemplo el plástico. Esta capa se intercala entre dos placas conductoras, una de las cuales es una sustancia translúcida, como el vidrio, revestida en su interior con una fina película de óxido de estaño. Como los dos conductores actúan como electrodos, al ser atravesado el fósforo por una corriente alterna hace que se ilumine. Los paneles luminiscentes se utilizan para una amplia variedad de objetos, como por ejemplo iluminar relojes y sintonizadores de radio, para destacar los peldaños o los pasamanos de las escaleras, y para generar paredes luminosas. Sin embargo, el uso de la iluminación de paneles está limitado por el hecho de que las necesidades de corriente para grandes instalaciones es excesivo.

 

Se han desarrollado una serie de diferentes tipos de lámparas eléctricas para fines especiales, como la fotografía y el alumbrado de alta intensidad. Por lo general, estas lámparas han sido diseñadas de manera que puedan actuar como reflectores al ser revestidas de una capa de aluminio especular. Un ejemplo de ellas es la utilizada en fotografía, una lámpara incandescente que funciona a una temperatura superior a la normal para obtener una mayor salida de luz. Su vida útil está limitada a 2 ó 3 horas, frente a las 750 a 1.000 horas que dura una lámpara incandescente normal. Las lámparas utilizadas para fotografía de alta velocidad generan un único destello (flash) de luz de alta intensidad que dura escasas centésimas de segundo al encender una carga una hoja de aluminio plegada o un fino hilo de aluminio dentro de una ampolla de vidrio rellena de oxígeno. La lámina se enciende por el calor de un pequeño filamento de la ampolla. Entre los fotógrafos cada vez es más popular la lámpara estroboscópica de descarga de gas a alta velocidad conocida como flash electrónico.

 

 

2. DEFINICIONES

 

2.1 Intensidad de iluminación

La intensidad de iluminación se puede obtener de tablas generadas por sociedades especializadas en el estudio de esta rama de la ingeniería; en el caso de Estados Unidos de Norteamérica la Iluminating Engineering Society (IES) publica los valores recomendados, en nuestro país la Sociedad Méxicana de Ingeniería de Iluminación hace los propio. Los fabricantes de productos de iluminación proporcionan catálogos y manuales al respecto.

 

 

2.2 Superficie

El área por iluminarse se considera en metros cuadrados si el nivel de iluminación se maneja en luxes, o bien en pies cuadrados si se toman valores de foot-candles.

 

 

2.3 Factor de mantenimiento

Este factor es una función de la depreciación de la emisión luminosa del luminario, debido a la acumulación de suciedad en el mismo, así como a la depreciación de las superficies reflectoras o transmisoras de la luz ocasionadas por el envejecimiento y las horas de uso. El factor de mantemimiento se obtiene multiplicando el valor de la depreciación de la lámpara por la depreciación por suciedad del luminario. Este factor puede estimarse considerando los siguientes porcentajes:

 

        Para locales limpios: 10 %
        Para locales de limpieza regular: 15 a 20 %
        Para locales sucios: 25 a 35 %

 

 

 

2.4 Coeficiente de utilización

Es una relación entre los lúmenes que llegan al plano de trabajo y los lúmenes totales generados por la lámpara. Es un factor que considera la eficacia y la distribución del luminario, su altura de montaje, las dimensiones del local y las reflectancias de las paredes, techo y piso. Los valores correspondientes se obtienen de tablas.

 

 

 

 

3. METODO DE FLUJO LUMINOSO POR CAVIDAD DE ZONAS

 

Este es un método que permite calcular el valor del coeficiente de utilización por medio de tablas que consideran lo siguiente:

Se consideran las tres cavidades el local siguientes:

La figura siguiente muestra la posición de las diferentes cavidades.

 

Siendo las relacciones de cavidad

 

 

En donde: 

 

h     es la cavidad del techo, cuarto o piso
L     es el largo del local
A     es el ancho del local

 

 

 

4. METODO  DE LOS WATTS POR METRO CUADRADO

 

Este es un método estimativo empleado cuando se requiere tener una idea de la carga, número de lamparas y luminarios necesarios para un proyecto o anteproyecto dado.

Los pasos de este método son los siguientes:

 

 

             

 

donde H es la altura del montaje (distancia entre el plano de trabajo y el luminario)

 

 

 

               

 

donde S es la superficie en m2  y F el flujo total