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