9.2. ALUMBRADO DE INTERIORES
Esta clase de alumbrado tiene por objeto proporcionar la iluminación adecuada en aquellos lugares cubiertos donde se desarrollan actividades laborales, docentes, o simplemente de recreo. En cada caso específico podremos recomendar un determinado nivel de iluminación, pudiendo ver en la tabla que seguidamente mostramos, los niveles más comúnmente utilizados.
TABLA I
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ALUMBRADO DE INTERIORES |
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Clase de trabajo |
Niveles de |
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Bueno |
Muy bueno |
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1. Oficinas |
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Salas de dibujo |
750 |
1500 |
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Locales de oficina (mecanografía, escritura, etc.) |
400 |
800 |
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Lugares trabajo discontinuo (archivo, pasillo, etc.) |
75 |
150 |
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2. Escuelas. |
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Aulas |
250 |
500 |
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Laboratorios |
300 |
600 |
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Salas de dibujo |
400 |
800 |
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Talleres |
250 |
500 |
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3. Industrias. |
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Gran precisión (relojería, grabados, etc.) |
2.500 |
5.000 |
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Precisión (ajuste, pulido, etc.) |
1.000 |
2.000 |
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Ordinaria (taladros, torneado, etc.) |
400 |
800 |
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Basto ( Forja, laminación, etc.) |
150 |
380 |
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Muy basto (almacenaje, embalaje, etc.) |
80 |
150 |
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4. Comercios. |
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Grandes espacios de venta |
500 |
1.000 |
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Espacios normales de venta |
250 |
5.000 |
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Escaparates grandes |
1.000 |
2.000 |
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Escaparates pequeños |
500 |
1.000 |
Después de un minucioso reconocimiento del lugar a iluminar y conocida la actividad a desarrollar en el local motivo de estudio, lo primero que debemos hacer es concretar el nivel de iluminación que se necesita.
Seguidamente pasemos a definir una serie de coeficientes y variables que son de suma importancia en el proyecto de un alumbrado.
A) COEFICIENTE DE UTILIZACIÓN
Al cociente entre el flujo luminoso que llega al plano de trabajo (flujo útil), y el flujo total emitido por las lámparas instaladas, es lo que llamaremos "Coeficiente de utilización".
Este coeficiente depende de diversas variables tales como la eficacia de las luminarias, la reflectancia de las paredes, y las dimensiones del local.
La luminaria, aparato utilizado para soportar, alojar y distribuir el flujo luminoso de las lámparas, tiene una relativa incidencia sobre el coeficiente de utilización, según se trate de un sistema de iluminación directo, semidirecto o a través de difusores. El sistema directo o semidirecto tiene escasas pérdidas, no llegan al 4%, mientras que los sistemas a través de difusor tienen unas pérdidas comprendidas entre el 10 y el 20%.
La reflexión de la luz sobre las paredes del local juega un importante papel sobre el coeficiente de utilización. De la totalidad del flujo luminoso que incide sobre las paredes, una parte se refleja, mientras que otra es absorbida y anulada, dependiendo la proporción de una y otra, del color de las paredes.
Por ejemplo, en un local pintado de blanco, el flujo total que incide sobre las paredes se ve reflejado en un 70%, mientras que un 30% es absorbido. Por el contrario, si está pintado de un color oscuro, solamente el 10% de la luz incidente es reflejada, mientras que el 90% es absorbida.
Aunque se pueden diferenciar un gran número de colores y tonalidades, para nuestro propósito será suficiente diferenciar cuatro tonalidades diferentes, según se indica en la tabla que mostramos siguiente.
Tabla II
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Color |
Reflexión |
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Blanco |
70 % |
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Claro |
50 % |
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Medio |
30 % |
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Oscuro |
10 % |
Así, el comportamiento del flujo total emitido por las lámparas de un local, es el siguiente: del flujo luminoso total emitido por las lámparas, solamente una parte llega directamente a la superficie de trabajo; otra parte del flujo emitido, se dirige a las paredes, donde, como ya sabemos, una fracción se absorbe y otra llega a la superficie de trabajo después de una o varias reflexiones; finalmente, otra parte del flujo luminoso se emite hacia el techo donde, como antes, una porción se absorbe y otra llega a la superficie de trabajo.
Por último, las dimensiones del local también juegan un papel importante sobre el valor del coeficiente de utilización. Esto se pone en evidencia con lo expresado anteriormente, "la proporción de flujo luminoso que llega a la superficie de trabajo depende de la relación que exista entre el flujo directo y el reflejado".
Un local estrecho y alto desperdicia mucho más flujo luminoso que otro que en proporción sea más ancho y más bajo. Esto equivale a decir que la cantidad de flujo enviado al plano útil de trabajo es directamente proporcional a la superficie e inversamente proporcional a la altura.
La dependencia de las dimensiones del local a iluminar sobre el coeficiente de utilización, se determina mediante una fórmula empírica
siendo:
K = Coeficiente espacial.
A = Anchura del local.
L = Longitud del local.
h = Altura útil entre las luminarias y el plano de trabajo.
Así, según sean las proporciones del local, así será el coeficiente espacial K, estando comprendido, normalmente, entre 1 y 10. El valor uno corresponderá a locales muy estrechos y altos, mientras que el valor diez lo obtendrán locales anchos y bajos.
Según lo expuesto, la interrelación de estas tres variables es fundamental en la determinación del coeficiente de utilización, y para un mejor entendimiento hemos resumido este concepto en seis tablas, cuya utilización resultará imprescindible para obtener el citado coeficiente.
Sea, por ejemplo, un local de 4m. de ancho, 6m. de largo y con una altura útil, de las luminarias al plano de trabajo, de 2,2 m.; el techo se halla pintado de un color claro mientras que las paredes lo están con un color medio, y utiliza luminarias de tubos fluorescentes con difusor. Según estos datos el coeficiente espacial K, queda determinado:
La reflexión del techo será del 50%, mientras que las paredes la tienen del 30%.
Según estos tres datos, en la tabla correspondiente a los tubos fluorescentes que utilizan difusores, encontramos el valor del coeficiente de utilización, siendo en este caso del 38%. Esto quiere decir que del total del flujo luminoso utilizado en este local, solamente se aprovecha el 38%.
Obsérvese en esta tabla la enorme influencia que tiene la forma del local sobre el coeficiente espacial.
B) FACTOR DE MANTENIMIENTO
Una instalación de alumbrado no mantiene indefinidamente las características luminosas iniciales. Ello se debe a dos factores, principalmente:
1º) A la pérdida de flujo luminoso de las lámparas, motivada tanto por el envejecimiento natural como por el polvo y suciedad que se deposita en ellas.
2º) A la pérdida de reflexión del reflector o de transmisión del difusor o refractor, motivada asímismo por la suciedad.
La estimación de este coeficiente debe hacerse teniendo en cuenta diversos factores relativos a la instalación, tales como el tipo de luminaria, grado de polvo y suciedad existente en la nave a iluminar, tipo de lámparas utilizadas, número de limpiezas anuales y asiduidad en la reposición de lámparas defectuosas. Todo ello y con la experiencia acumulada a lo largo de los años, hace posible situar el factor de mantenimiento dentro de límites comprendidos entre el 80 y el 50%, tal y como se indica en la tabla.
Por consiguiente, al calcular el flujo total necesario para obtener un nivel medio de iluminación, será preciso tener en cuenta este factor, ya que de lo contrario obtendríamos el flujo luminoso del primer día de puesta en funcionamiento de la instalación, el cual iría degradándose poco a poco hasta llegar a ser insuficiente.
Las consideraciones hechas hasta aquí, nos permiten determinar el flujo luminoso necesario para producir la iluminación E sobre una superficie útil de trabajo S. El flujo útil necesario será:
Recordando la definición hecha para el coeficiente de utilización, tendremos que:
por lo tanto:
Este será el flujo total necesario sin tener en cuenta la depreciación que sufre con el tiempo, es decir, sin considerar el factor de mantenimiento. Si queremos reflejar este factor en la fórmula del flujo total, tendremos:
Siendo:
f t = Flujo total necesario en Lm.
E = Nivel luminoso en Lux.
A = Anchura del local en metros.
L = Longitud del local en metros.
Cu = Coeficiente de utilización.
fm = Factor de mantenimiento.
TABLA III
Conocido el flujo total necesario, podremos obtener el número de lámparas a utilizar, ya que
en la que
N = Número de lámparas necesarias.
f t = Flujo total necesario.
f = Flujo de la lámpara elegida.
Fácilmente puede deducirse que un mismo flujo luminoso total puede obtenerse mediante muchas lámparas de bajo flujo nominal, o mediante un pequeño número de lámparas de elevado flujo nominal. La ventaja de utilizar un elevado número de lámparas consiste en que de esta manera se obtiene una gran uniformidad en la iluminación, pero el mantenimiento resulta ser difícil y caro. Por el contrario, si utilizamos pocas lámparas, la uniformidad en la iluminación no es buena, aunque de esta manera se obtiene un mantenimiento sencillo y barato.
Una vez obtenido el número de lámparas, previa determinación del flujo de la lámpara elegida, deberá de elegirse el número de lámparas que queremos que lleve cada luminaria, procediendo seguidamente a distribuirlas de una manera lógica y estética sobre la superficie del techo del local.
El resto de los datos eléctricos serán inmediatos, tales como potencia activa y reactiva consumida, valor de los condensadores de mejora del factor de potencia, sección de los conductores utilizados, interruptores, magnetotérmicos, etc.
Para mejor comprensión de lo hasta aquí expuesto, veamos seguidamente dos ejemplos.
EJEMPLO 1º
Se trata de iluminar un local para oficinas donde se supone se van a desarrollar trabajos de mecanografía, escritura, etc.
Las dimensiones del local, son:
AnchuraA = 6 metros.
LongitudL = 20 metros.
AlturaH = 3,35 metros.
El plano de trabajo se sitúa a 0,85 metros del suelo, por lo que la distancia del plano de trabajo al falso techo es de 2,50 metros.
Tanto los techos como las paredes están pintadas de color claro.
Dada la característica del local, se prevé un buen mantenimiento y una buena conservación.
Por tratarse de una oficina, elegimos para la iluminación plafones con difusor empotrados en el falso techo, conteniendo cada uno de ellos, cuatro tubos fluorescentes de 36W., Blanco Cálido. Estos plafones corresponden con el modelo INDALUX 404-FLTN.
SOLUCIÓN
Para este tipo de oficina elegimos un buen nivel de iluminación, que según la tabla I puede ser de 400 Lux.
En primer lugar calculemos el coeficiente espacial del local;
Por tratarse de paredes y techo de color claro, tabla II, tomamos un factor de reflexión para ambos del 50%, por lo que según la tabla III, el coeficiente de utilización será del 53%, Cu = 0,53.
El factor de mantenimiento es bueno, 78%, por lo tanto fm = 0,78.
Con estos datos ya podemos determinar el flujo luminoso total:
Como las lámparas fluorescentes Blanco Cálido de 36W. tienen un flujo luminoso de 3.000 Lúmenes, el número de lámparas necesarias, será:
que en plafones de cuatro lámparas cada uno, hacen un total de diez.
La potencia activa total necesaria, teniendo en cuenta que los balastos consumen 10W, será:
y la potencia aparente, teniendo en cuenta que el consumo por lámpara es de 0,43A.:
EJEMPLO 2º
Se pretende iluminar una nave industrial para trabajos de forja laminación, etc..
Las dimensiones de la nave, son:
Anchura…………….A = 15 metros.
Longitud………..L = 72 metros.
Altura…………..H = 7 metros.
El plano de trabajo para este tipo de actividades lo situamos a 0,5 metros del suelo, por lo que la distancia del techo al plano de trabajo es de 6,5 metros.
El techo es de color medio y las paredes de color oscuro.
Para esta iluminación se elige un reflector simétrico, directo y abierto, con lámparas de vapor de mercurio de 250W.. El modelo de reflector puede ser el INDALUX 440-SFA.
Por tratarse de una nave industrial para calderería, se prevé un mal mantenimiento e igual conservación.
SOLUCIÓN
La tabla I recomienda para este tipo de trabajo una iluminación de 150 Lux.
El coeficiente espacial será, en este caso:
El techo, de color medio, tiene un coeficiente de reflexión del 30% y las paredes del 10%, por lo que en la tabla II obtenemos un coeficiente de utilización del 66%, Cu=0,66. El factor de mantenimiento se supone que será malo, siendo el reflector de tipo abierto, fm=0,65. Según esto, el flujo total necesario valdrá:
Con lámparas de vapor de mercurio de 250 W., conseguimos un flujo luminoso de 12.000 Lúmenes, por lo tanto, el número de lámparas que se necesitarán será de:
Estas 31 lámparas pueden colocarse sobre la superficie del techo de la nave de muchas formas, aunque la solución que recomendamos es la de colocar las lámparas según la longitud de la nave, al tresbolillo según una disposición 2-1, con un total de 30 lámparas.
Como las lámparas de vapor de mercurio de 250 W. llevan un balasto de 16W., la potencia activa total consumida será de:
y siendo el consumo de cada lámpara de 2,05A, tendremos que:
