Fundamentos de Iluminacion

5.1 FUNDAMENTOS DE LA ILUMINACIÓN La luz artificial, sobre todo en las edificaciones comerciales e industriales ha servido como sustituto de la luz natural permitiendo crear edificaciones sin ventanas y permitiendo explorar nuevas posibilidades formales de diseño. A pesar de que no es muy recomendable sustituir la luz natural por la artificial, es importante destacar que la luz artificial permite una gran variedad de propuestas de diseño, ya que las luminarias modernas permiten el empleo de numerosos tonos e intensidades que generan diversas sensaciones al observador, así tenemos por ejemplo que las luces tenues y de colores cálidos invitan a la contemplación relajada (como las que se encuentran en museos), mientras que las luces intensas de colores fríos (como las que se encuentran en fábricas y comercios) invitan a la concentración y a la actividad.

TIPOS DE ILUMINACIÓN . Actualmente las luminarias más comunes en el mercado para aplicaciones arquitectónicas son de los siguientes tipos:

Fluorescentes: Consisten en tubos rellenos de gas neón y vapor de mercurio que al reaccionar con un estímulo eléctrico se ionizan emitiendo luz. La luz de éstas lámparas suele ser de un color frio y una tonalidad intensa, lo cual aunado a su bajo costo las vuelve un medio popular para iluminar edificaciones tanto residenciales como comerciales, actualmente se les comercializa tanto en tubos rectos como en focos que consisten en un tubo espiral que les da una forma muy característica. Incandescentes: Son el tipo de luminaria eléctrica más antigua que existe, consisten en una bombilla de vacío hecha de cristal, que contiene un filamento que al recibir la electricidad se calienta emitiendo luz, el cual está hecho de tungsteno. Éste tipo de luminarias han caído en desuso por su alto consumo eléctrico, sin embargo todavía es posible encontrarlas en aplicaciones decorativas. Halógenas: Son una variante de las luces incandescentes con la ventaja de que son más eficientes que las anteriores, ya que el interior de la bombilla está lleno de un gas halógeno (como el Yodo o el Bromo) lo que genera un equilibrio químico con el tungsteno del filamento aumentando su durabilidad. Éste tipo de luces tiene la particularidad de que generan mucho calor, por ello el cristal de la bombilla está hecho de cuarzo y son más pequeñas, por lo que sus mayores aplicaciones están en la iluminación decorativa como reflectores y también son de amplio uso en el medio automotriz. LED: Los diodos emisores de luz (LED, por sus siglas en inglés) consisten en semiconductores de pequeño tamaño que emiten fotones, lo que les permite emitir luces de diversos colores de acuerdo al material del que estén hechos. Tienen

5.1.1DEFINICIÓN DE TÉRMINOS DE UNIDADES DE MEDICIÓN DE LOS PARÁMETROS DE MEDICIÓN absorción: proceso por el cual se realiza la transformación de la energía radiante a una forma diferente de energía por la intervención de la materia. agudeza visual: es la habilidad que se tiene para distinguir detalles finos. esta se va deteriorando conforme avanza la edad. altura de montaje al piso: es la distancia que entre el piso y el centro luminoso de la luminaria. balastro: es un dispositivo que por medio de inductancias o por resistencias o por una combinación de ambas, limita la corriente de las lámparas al vapor requerido para su correcta operación y también cuando es necesario, suministra la tensión y corriente de arranque para las lámparas de arranque rápido; también se encarga de suministras la atención de calentamiento de cátodos. bulbo: envolvente externo que contiene a la fuente luminosa construido generalmente de cristal o cuarzo. candela: unidad de medida de la intensidad luminosa (sistema internacional) y equivale a un lumen por estereorradián. coeficiente de utilización: es el radio del flujo luminoso (lúmenes) de un luminario calculado que recibe un plano de trabajo entre el flujo luminoso emitido por las lámparas desnudas contenidas en el luminaria. color: característica de la luz por el cual se presenta la sensación visual. difusión: fenómeno producto de la reflexión, transmisión o refracción de la luz sobre un objeto y su superficie, Consistente en el esparcimiento de la luz en todas las direcciones del espacio. eficacia luminosa: (de una fuente luminosa) relación entre el flujo luminoso total emitido por una fuente luminosa y la potencia consumida de entrada por dicha fuente, se expresa en lúmenes por Watts. eficacia luminosa: (de un luminario) relación entre el flujo luminoso emitido por el luminario y el flujo luminoso emitido por la fuente luminosa (desnuda) que contenga. factor de depreciación del luminario por depreciación:  relación entre el flujo luminoso emitido por un luminario nuevo y limpio. con respecto al flujo luminoso cuando este está sucio.

factor de depreciación de los lúmenes de la lámpara: factor usado en cálculos de sistema de iluminación, que relaciona el flujo inicial emitido por una lámpara nueva con respecto al proporcionado por la misma en un momento determinado de su vida. factor de mantenimiento:  es el producto de multiplicar los dos factores anteriores (este factor incluye otros factores de depreciación de la luz.). lumen: es la unidad de flujo luminoso (en el sistema internacional) y se define como el flujo luminoso emitido dentro de un ángulo sólido (de un estereorradián) por una fuente puntual que tiene una intensidad luminosa uniforme de una candela. luminancia: es la intensidad luminosa radiada por una unidad de superficie. lux: en el sistema internacional es la unidad de la iluminancia (intensidad de iluminación) y equivale a un lumen por metro cuadrado. luz: energía radiante que es capaz de excitar a la retina introducir la sensación de visión, la porción visible del espectro electromagnético, se extiende de los 380 a 770 manómetros. nit: en el SI, es la unidad de medida de la luminancia y equivale a una candela por metro cuadrado. reflectancia: relación entre el flujo luminoso reflejado por una superficie y el flujo luminoso incidente sobre esta. reflexión: fenómeno por el cual una superficie devuelve el flujo luminoso que incide sobre esta. refracción: proceso por el cual la dirección de un rayo cambia al pasar de un medio a otro de diferentes densidades. índice de rendimiento de calor : índice que indica el efecto de una fuente luminoso sobre la apariencia del color de los objetos en comparación consiente o subconsciente con apariencia de los mismos colores expuestos a otra fuente luminosa de referencia. transmitancía: es la relación entre el flujo transmitido (por una superficie o medio) y el flujo incidente.

5.1.2 FUNDAMENTOS DE LÁMPARAS Incandescentes Son el tipo de luminaria eléctrica más antigua que existe, consisten en una bombilla de vacío hecha de cristal, que contiene un filamento que al recibir la electricidad se calienta emitiendo luz, el cual está hecho de tungsteno. Éste tipo de luminarias han caído en desuso por su alto consumo eléctrico, sin embargo todavía es posible encontrarlas en aplicaciones decorativas. Las lámparas incandescentes fueron la primera forma de generar luz a partir de la energía eléctrica. Desde que fueran inventadas, la tecnología ha cambiado mucho produciéndose sustanciosos avances en la cantidad de luz producida, el consumo y la duración de las lámparas. Su principio de funcionamiento es simple, se pasa una corriente eléctrica por un filamento hasta que este alcanza una temperatura tan alta que emite radiaciones visibles por el ojo humano.

La incandescencia Todos los cuerpos calientes emiten energía en forma de radiación electromagnética. Mientras más alta sea su temperatura mayor será la energía emitida y la porción del espectro electromagnético ocupado por las radiaciones emitidas. Si el cuerpo pasa la temperatura de incandescencia una buena parte de estas radiaciones caerán en la zona visible del espectro y obtendremos luz.

Lámparas de descarga: Las lámparas de descarga constituyen una forma alternativa de producir luz de una manera más eficiente y económica que las lámparas incandescentes. Por eso, su uso está tan extendido hoy en día. La luz emitida se consigue por excitación de un gas sometido a descargas eléctricas entre dos electrodos. Según el gas contenido en la lámpara y la presión a la que esté sometido tendremos diferentes tipos de lámparas, cada una de ellas con sus propias características luminosas.

Funcionamiento En las lámparas de descarga, la luz se consigue estableciendo una corriente eléctrica entre dos electrodos situados en un tubo lleno con un gas o vapor ionizado.

Lámparas de última tecnología: ESL por sus siglas en inglés (Electron Stimulated LuminiscenceTM) es una tecnología de iluminación completamente nueva y energéticamente eficiente. No es incandescente, no es fluorescente compacta y no son LEDs. La iluminación incandescente calienta un filamento para generar luz; la lámpara fluorescente compacta envía una corriente eléctrica a través de vapor de mercurio que emite radiación UV y produce luz al excitar un recubrimiento de fósforo en el bulbo; la iluminación con LEDs genera luz estimulando con electricidad un material semiconductor. La tecnología ESL utiliza electrones acelerados para exaltar fósforo y generar luz, hace que la superficie del bulbo “brille”. Esta tecnología genera la misma calidad

de luz que una incandescente pero con mayor eficiencia energética y con la gran ventaja de que no utiliza mercurio en el proceso de generación de luz y evita la contaminación que podríamos generar con los desechos mal manejados de las lámparas fluorescentes compactas. La promesa actual de Vu1 es que están desarrollando un bulbo altamente eficiente, con calidad perfecta de luz y completamente libre de mercurio. Esta tecnología será adaptada en formas de bulbos clásicos para ajustarse a necesidades existentes de consumidores en cualquier parte del mundo, eliminando detalles como espirales cilíndricas de cristal en las lámparas fluorescentes compactas o complicados esquemas de disipación de calor en las lámparas LED.

5.1.3 FUNDAMENTOS DE LUMINARIAS Mientras que la lámpara es la fuente principal de luz, los reflectores y las rejillas son requeridas para ayudar a dispersar la luz y dirigirla hacia donde es necesario. La luminaria es la pieza que desempeña esta función. La luminaria también puede contribuir a reducir el resplandor generado por la fuente de luz o proteger la lámpara de agentes externos. Contiene elementos que ayudan a distribuir, filtrar o transformar la luz emitida por una lámpara e incluye todos los elementos necesarios para sostener una fuente de luz y para conectarla a la energía. Si la luminaria es diseñada para lámparas de alta intensidad de descarga, esta contiene el sistema eléctrico ó equipos para encender la lámpara y mantener la seguridad eléctrica necesaria

5.2 INTRODUCCIÓN AL DISEÑO DE ALUMBRADO La iluminancia se mide en lux (en el sistema SI métrico). Un lux es un lumen por metro cuadrado. •1 lux = 1 lumen / sq meter = 0.0001 phot •1 phot = 1 lumen / sq

centimeter = 10000 lumens / sq meter = 10000 lux El nivel de luz al aire libre es de aproximadamente 10.000 luxen un día claro. En un edificio, en la zona más próxima a las ventanas, el nivel de luz puede reducirse a aproximadamente 1.000 lux. En la zona media puede ser tan bajo como 25 - 50 lux. Un equipo de iluminación adicional se necesita a menudo para compensar los bajos niveles. Antes era común que los niveles de luz estuvieran en el rango de 100 a 300 lux durante las actividades comunes. Hoy en día el nivel de luz es más común se encuentra en el rango de 500 - 1.000 lux dependiendo de la actividad. Para trabajos de precisión y detalle, el nivel de luz puede incluso acercarse 1500 - 2000 lux.

Sistemas de alumbrado: Alumbrado General Tipo de alumbrado en el cual, el tipo de luminaria, altura desmontaje, y su distribución se determinan de forma que se obtenga una iluminación uniforme sobre toda el área a iluminar.

ventaja: es independiente de la ubicación de los puestos de trabajo.

desventaja: la iluminación media obtenida puede no ser la suficiente para determinado tipo de tareas, en el mismo ambiente tratado.

Alumbrado General Localizado Consiste en colocar luminarias de forma que además de proporcionar una iluminación general uniforme, permitan aumentar el nivel de las zonas que lo requieran, según el trabajo en ellas a realizar.

desventaja: ante un cambio funcional en las zonas a iluminar, se debe modificar la instalación.

Alumbrado Localizado: Consiste en producir un nivel medio de iluminación general, más o menos moderado, y además colocar un alumbrado directo para elevar los niveles de iluminación en aquellos puestos específicos de trabajo que lo requieran.

Precaución: se deben mantener proporciones adecuadas entre el nivel medio de iluminación general frente al nivel de iluminación localizado, de modo de eliminar molestias por fuertes adaptaciones visuales. Método de lúmenes: Procedimiento empleado en iluminación para determinar el número y el tipo de luminarias o lámparas que se necesitan para proveer un nivel medio de iluminación deseada sobre el plano de trabajo, teniendo en cuenta tanto el flujo luminoso directo como el reflejado. También llamado método de la cavidad zonal.

Método de punto por punto: Este método se utiliza si lo que se desea es conocer los valores de la iluminancia en puntos concretos. En este caso, se va a explicar cómo aplicar el Método del punto por punto a través de un ejemplo, teniendo siempre en cuenta que se puede utilizar con fuentes de luz puntuales como las lámparas incandescentes y de descarga pero no con tubos fluorescentes.

Ejemplo: Se coloca una luminaria una mesa, de modo que la altura entre el foco y la superficie sea de 1,25 m. Comprobar que el nivel de iluminación sobre la mesa es superior a los 200 lux que son necesarios para comer en condiciones óptimas.

Desarrollo:  A la hora de aplicarlo es importante tener en cuenta lo que se ha comentado: su utilización se limita a conocer la iluminancia en puntos concretos.

5.3 AHORRO Y USO EFICIENTE DE LA ENERGÍA ELÉCTRICA El consumo de energía eléctrica en los hogares es producto del uso diario de electro domésticos como el refrigerador, televisor, lavadora, bomba de agua, así como la iluminación, entre otros. Los electrodomésticos de mayor consumo en los hogares son la iluminación y los refrigeradores, con un porcentaje aproximado del 70% del consumo total. Sin embargo, cuando se utiliza el aire acondicionado, este consumo puede llegar a ser superior a los de los otros equipos mencionados. Por ello, en los hogares, el mayor potencial de ahorro de energía eléctrica se tiene en el uso de lámparas ahorradoras, refrigeradores y, en caso de usarse, aire acondicionado con sello de eficiencia.  Además de estos equipos, se cuenta con lavadoras de alta eficiencia, planchas con control térmico para apagarse cuando alcanzan su temperatura de trabajo, etc. Por esta razón, la mejor práctica para ahorrar energía en los hogares es tener equipos eficientes bajo normas mexicanas. No obstante, uno de los consumos que nadie observa es el de los equipos conectados todo el tiempo al contacto eléctrico. El consumo eléctrico de los equipos que se encuentran en espera de ser utilizados, como el televisor, puede llegar a valores de entre el 5% al 10% en el consumo total del hogar, en casos extremos hasta el 20% ó 30%, dependiendo del número de electrodomésticos de este tipo, por lo que se recomienda como buena práctica el desconectar los equipos que no se utilizan.