Iluminacion en interiores, Apuntes de Arquitectura

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1.- MAGNITUDES LUMINOSAS Y UNIDADES.

En este apartado se pretende recordar algunas magnitudes y conceptos utilizados en luminotécnia, necesarios para calcular el valor de eficiencia energética que analizaremos en el UA.4.2. Entre estos conceptos se encuentran los siguientes:

Flujo luminoso Es la energía luminosa emitida por unidad de tiempo. Su unidad es el lumen (lm). El valor del flujo luminoso de una lámpara viene dado por el fabricante. Su rendimiento luminoso es la relación entre el flujo que emite y la potencia que consume. Se representa por el símbolo Φ.

Intensidad luminosa Es el flujo luminoso emitido en una dirección dada por unidad de ángulo sólido (estereoradián). Su unidad es la candela (cd), unidad patrón, del sistema internacional de unidades. El lumen es el flujo luminoso emitido por un foco puntual de una candela de intensidad sobre una porción de superficie esférica de 1,00 m2 a la distancia de 1 m.

Iluminancia Es el flujo luminoso recibido por unidad de superficie (E). Se mide en lux (Ix) con un aparato llamado luxómetro, que consiste en una célula fotoeléctrica que al ser iluminada genera una corriente eléctrica, medida por un amperímetro graduado en lux. El lux es la iluminación de una superficie de 1,00 m2 que recibe el flujo luminoso de 1 lumen.

1 Iux = 1 lm / m

El CTE, en su sección DB-HE-3, lo define como el cociente del flujo luminoso dφ incidente sobre un elemento de la superficie que contiene el punto, por el área dA de ese elemento, siendo la unidad de medida el lux. Según la Norma UNE 12464-1 de 2003, representa el nivel de iluminación requerido en una situación determinada.

Cabe indicar aquí que el CTE, define también varios tipos de iluminancia:

• Iluminancia inicial (E (^) inicial): iluminancia media cuando la instalación es nueva.
• Iluminancia media en el plano horizontal (E): iluminancia promedio sobre el área especificada. El número mínimo de puntos a considerar en su cálculo, estará en función del índice del local (K) y de la obtención de un reparto cuadriculado simétrico.

Tabla 1 Uso administrativo

Tabla 2 Publica concurrencia

Tabla 3 Uso educativo

Para recordar estos conceptos, hagamos algunos ejemplos de aplicación.

Por ejemplo, imaginemos una dependencia de un local comercial de superficie de 10,00 m2. En ella tenemos colocada dos lámparas fluorescentes cada una de ellas emiten un flujo luminoso de 1000 lm.

Por lo tanto la iluminancia sería E = 2 · 1000 / 10,00 = 200 lx Otro ejemplo: supongamos un local de 12,00 m de largo por 6,00 de ancho que está iluminado uniformemente recibiendo el suelo del local un flujo luminoso de 18000 lm. La iluminación media sobre el suelo sería:

Φ = 18000 lm A = 12,00 x 6,00 = 72,00 m2. E = 18000 lm/ 72,00 m2 = 250 lx

RMF = Depreciación de las reflexiones en la sup. de la habitación.

Dependiendo de la actividad este valor puede variar. En la tabla 4 adjunta puede utilizarse como referencia para algunos cálculos que utilizaremos en nuestros ejemplos.

Tabla 4 Factor de mantenimiento dependiendo de la actividades a desarrollar

Índice de local (k) Queda definida por la siguiente expresión, en función de las dimensiones del local y plano de trabajo a desarrollar en la actividad:

siendo L la longitud del local; A la anchura del local; H la distancia del plano de trabajo a las luminarias. Por ejemplo: imaginemos un aula de 10,00 m de largo por 8, 00 m de ancho. El plano de trabajo lo situamos a 0,85 desde el suelo. Utilizamos luminarias empotradas en el techo y el aula tiene una altura libre de 2, m. Por lo tanto el índice del local sería:

H = 2,90 m – 0,85 m = 2,05 m K = 10,00 x 8,00 / 2,05 x( 10,00 + 8,00) = 2, Es un valor adimensional, necesario para fijar según el CTE DB-HE3, el numero mínimo de puntos para considerar en el calculo de la iluminación, como analizaremos mas adelante. Por otro lado es necesario para obtener el factor de utilización de la luminaria.

Factor de utilización o utiláncia. La utiláncia o factor de utilización, es un dato que depende del tipo de flujo de la luminaria, los factores de reflexión del techo, paredes y suelo, y del índice del local.

El flujo de la lámpara en la luminaria pude ser de muchas formas, como podemos observar en la figura 2 y dependerá si la luminaria esta empotrada en el techo o colgada, si es rectangular o circular, si el flujo es directo hacia el suelo o hacia el techo. El CIE las clasifica en los siguientes grupos, dependiendo de la radiación que emiten ( directa, indirecta, difusa, etc).

Figura 2 Detalles de flujo o radiación de luminaria También depende el factor de utilización de los factores de reflexión de los techos, paredes y suelos. En la figura 3 podemos analizar algunos de estos valores en tanto por ciento y en la tabla 5, algunos valores dependiendo del tipo de material:

Figura 3 Valores de los factores de reflexión según colores

Cada fabricante de luminarias, dependiendo del flujo luminoso, índice de local y factores de reflexión, aportan una serie de gráficos y tablas (como el de la figura 4) para obtener el valor del factor de utilización. Así, si en nuestro ejemplo anterior del aula consideramos una reflectancia de techo al 80%, de paredes al 50% y suelo de 30 %, el factor de utilización será, para un K de 2,17 y considerando una radiación o flujo luminoso directo de Uf = 0,88.

Figura 5 Ejemplo de tabla para obtener factor de utilización

Dada la cantidad de tablas y gráficos que los fabricantes deben aportar para los cálculos, han tomado la decisión de utilizar programas informáticos, donde a su vez pueden añadir su tablas y gráficos, y poder trabajar más cómodamente. Estos programas son gratuitos y lo disponen todas las empresas del sector, como por ejemplo DIALUX LIGHT.

2.- CALCULO DEL FLUJO LUMINOSO TOTAL NECESARIO DE UN LOCAL.

Para determinar el cálculo y las soluciones luminotécnicas de las instalaciones de iluminación interior, se tendrán en cuenta parámetros tales como: a) el uso de la zona a iluminar; b) el tipo de tarea visual a realizar; c) las necesidades de luz y del usuario del local; d) el índice K del local o dimensiones del espacio (longitud, anchura y altura útil); e) las reflectancias de las paredes, techo y suelo de la sala; f) las características y tipo de techo;

g) las condiciones de la luz natural; h) el tipo de acabado y decoración; i) el mobiliario previsto.

Para poder calcular el flujo necesario utilizaremos la formula siguiente:

Donde relacionamos todos los conceptos anteriormente comentados.

Para ello vamos a suponer el siguiente ejemplo: se desea iluminar un aula de dibujo de 10,00 m de largo por 5,00 m de ancho con alumbrado directo, de forma que la iluminación media sea de 500 Ix, según se indica en la Norma UNE. Las paredes y el techo son de colores claros, con factores de reflexión de 80 % para el techo, 50 % para las paredes y 30% para el suelo. Vamos a utilizar tubos fluorescentes de 36 W, 2 700 lm. Suponemos un factor de mantenimiento de Fm = 0,85 y utilizaremos luminarias con tres fluorescentes, cuyo grafico asociado es el indicado en

la figura 5 , con haz directo. El plano de trabajo se fija en 1,00 m y el local es de 3,00 de altura.

El índice K será:

K = 10,00 x 5,00 / 2,00 x (10,00 + 5,00) = 1,67. Según la figura 5 el factor de utilización Uf = 0,

Luego el flujo necesario para cumplir con la iluminación requerida será:

Φ = 500 x 10,00 x 5,00/ 0,85 x 0,85 = 34602 lm

Cada luminaria tiene tres fluorescentes, por lo que el flujo total por luminaria será 2100 x 3 = 6300 lm

Luego el numero mínimo de luminarias para cumplir con la iluminancia mínima según la norma UNE serán:

Nº de luminarias = 34602 lm /6300 lm = 5,49  6 luminarias

Quedan por definir los siguientes conceptos, que aunque no formarán parte de los cálculos, son datos que debemos aportar en la memorias de cálculo y que deben aportar los fabricantes de luminarias y lámparas, para cumplir con las condiciones de seguridad requeridas para la actividad (ver tablas norma UNE).

Índice de rendimiento de color (Ra)

Es el efecto de un iluminante sobre el aspecto cromático de los objetos que ilumina por comparación con su aspecto bajo un iluminante de referencia. La forma en que la luz de una lámpara reproduce los colores de los objetos iluminados se denomina índice de rendimiento de color (Ra). El color que presenta un objeto depende de la distribución de la energía espectral de la luz con que está iluminado y de las características reflexivas selectivas de dicho objeto. Por ejemplo :