Proyecto de Iluminación en Dialux

PROYECTO DE ILUMINACIÓN EN DIALUX

ASIGNATURA

:

Sistemas Eléctricos de Distribución y Utilización.

DOCENTE

:

Dr. Ing. Justo Oquelis Cabredo. Ing. Hugo Fiestas Chevez.

ALUMNOS

:

Espinoza Pariona, Giancarlo Tello Ríos, Tommy Martín Torres Díaz, Henry Baltazar

Piura, 10 de Noviembre del 2014

Proyecto Final de Simulación en Dialux 1.

Descripción del proyecto de iluminación a desarrollar......................................................... 3

2.

Valores de iluminación requeridos de acuerdo al RNE ......................................................... 4

3.

Cálculos preliminares ............................................................................................................ 7

4.

Selección de luminarias ....................................................................................................... 13 4.1.

Distribución Fotométrica de la Luminaria ................................................................... 13

4.2.

Rendimiento de la Luminaria ...................................................................................... 14

4.3.

Sistema de Montaje .................................................................................................... 14

4.4.

Grado de Protección.................................................................................................... 14

4.5.

Factores de Reflexión recomendados ......................................................................... 14

5.

Tipo de Luminaria a Utilizar ............................................................................................ 15

6.

Simulación en Dialux. .......................................................................................................... 16

7.

Conclusiones ....................................................................................................................... 18

1. Descripción del proyecto de iluminación a desarrollar En el presente trabajo se desarrollará uno de los ambientes exteriores de nuestra casa de estudios (UDEP), el cual es el Proscenio. Este ambiente es utilizado para diferentes ceremonias y actividades que se llevan a cabo en la universidad, como por ejemplo: verbenas de las diferentes facultades, actividades extracurriculares como danza, teatro y no podemos olvidar las graduaciones a las que concurren un número considerado de personas. Por este motivo es importante tener en consideración varios aspectos relacionados con el alumbrado de exteriores. El alumbrado exterior y el de seguridad deben estar próximos el uno al otro, generalmente la misma instalación sirve para ambos propósitos. Además como la mayor parte de actividades se realiza durante las horas del atardecer al anochecer, el alumbrado exterior debe facilitar la aproximación y entrada al mismo. La iluminación de exteriores se realiza normalmente para cumplir con las exigencias de una variedad de tareas y satisfacer las necesidades de una variedad de personas, como por ejemplo el alumbrado de un proscenio, un campo deportivo entre otros. La visión de superficies verticales u oblicuas es, con mucha frecuencia, de importancia fundamental en este tipo de iluminación. Además en la iluminación de exteriores no hay ángulo standard de visión de 25°  (o cualquier otro valor). La visión es frecuentemente en todas las direcciones y por ello el problema significa proveer una visión libre de deslumbramiento se hace mayor. Los niveles de iluminancia generalmente son menores para las actividades al aire libre, aun cuando algunas de las tareas visuales pueden presentar tanta dificultad como las de interiores. Por este motivo podemos decir que proporcionar un nivel de 500 luxes es impracticable y hasta imposible, tanto desde el punto de vista de costos como de consumo energético. Por otro lado, los aspectos estéticos están entre los principales propósitos que deben ser satisfechos por la iluminación nocturna de estas áreas: acentuar las características y los rasgos distintivos del ambiente y prolongar el tiempo durante el cual se puede disfrutar del espacio residencial. Existen diferentes sistemas de iluminación, entre ellos se encuentra el alumbrado general (alumbrado de un espacio en el que no se tiene en cuenta las necesidades particulares de ciertos puntos) y el alumbrado localizado (utilizado para una tarea específica y controlado independientemente). Para el caso del proscenio utilizaremos un alumbrado general + localizado debido a los requerimientos que este presenta.

2. Valores de iluminación requeridos de acuerdo al RNE Con respecto a los valores para nuestra simulación, consideraremos tanto las que nos dan en la RNE, el código técnico de la Edificación de Phillips así como aquellas normas internaciones que se encargan de la iluminación de espacios exteriores. Para poder seleccionar una lámpara según los criterios de color recomendados para un espacio o loca, utilizaremos la siguiente tabla. Índice de Reproducción Cromática (Ra)

Grupo de Rendimiento de Color

Cálido < 3300 K

Neutro 3300-5000 K

1A

Halógenas Fluorescencia Lineal y Compacta

2A

Fluorescencia Lineal y compacta. Sodio Blanco

Fluorescencia lineal y compacta. Halogenuros e inducción.

Razonable 70-80

1B

Halogenuros metálicos

Halogenuros metálicos

Mala < 70

2B

Mercurio. Sodio

Mercurio

Excelente 90-100

Bueno 80-90

Frío > 5000K

Fluorescencia Fluorescencia Lineal y Lineal y Compacta Compacta

Halogenuros metálicos

FUENTE: Guía Técnica de Eficiencia Energética en Iluminación. Comité Español de Iluminación.

Con respecto al tono de luz o temperatura de Color, tenemos: Tono de Luz Temperatura de Color

Tonos Cálidos < 3000 K

Tipo de Actividad o de Iluminación Entornos decorados con tonos claros. Áreas de descanso. Salas de espera. Zonas con usuarios de avanzada edad. Áreas de esparcimiento. Bajos niveles de iluminación.

Tonos Neutros 3300 – 5000 K

Lugares con importante aportación de luz natural. Tareas visuales de requisitos medios Entornos decorados con tonos fríos. Altos niveles de iluminación. Para enfatizar la impresión técnica. Tareas visuales de alta concentración.

Tonos Fríos > 5000 K

FUENTE: Guía Técnica de Eficiencia Energética en Iluminación. Comité Español de Iluminación.

En cuanto a los parámetros de iluminación recomendados para diferentes espacios son: Tipo dependencia o actividad

Iluminación Media horizontal (lux)

Clase de calidad al deslumbramiento directo

Grupo de Rendimiento de Color

200 500 200

B B B

1B 1B 1B

200 700

C -

1B 1B

Comedor

200

C

1B

Almacenes

100

E

2A

Biblioteca   

Ambiental Zona lectura Estantería libros

de

Salón de Actos  

General Escenario

FUENTE: Guía Técnica de Eficiencia Energética en Iluminación. Comité Español de Iluminación.

Tomando en cuenta los lugares de pública concurrencia según la Norma Europea, esta juzga al índice de Reproducción Cromática (Ra) como un factor más importante de calidad que la Iluminancia Mantenida o la Temperatura de Color como se verá en la tabla que se adjunta a continuación:

Áreas Comunes N° Ref.

Tipo de interior

E (Luxes)

UGRL

RA

Observaciones

Halls de entrada

100

22

80

UGR solo si es aplicable

1.2

Guardarropas

200

5

80

1.3

Salones

200

22

80

1.1

Restaurantes y Hoteles

2.1

2.2

2.3

Recepción, caja, conserjería

Cocinas

Pasillos

300

500

100

22

22

25

80

Debería haber una zona de transición entre la cocina y restaurante.

80

80

Niveles Inferiores aceptables durante la noche

Teatros, Salas de Conciertos y Salas de Cines

3.1

Salas de ensayo, camerinos

300

22

80

La iluminación de espejos para maquillajes debe estar libre de deslumbramientos.

Ferias, pabellones de exposiciones

4.1

Alumbrado General

300

22

80

FUENTE: Código Técnico de la Edificación - Phillips.

Tomando en cuenta los niveles de Iluminación media, decimos que:

3. Cálculos preliminares Para los cálculos se necesitan algunos conceptos previos. Los cálculos que se realizarán son los concernientes para Iluminación de Exteriores. La disposición de nuestras luminarias es la siguiente: Unilateral.

En donde ‘a’ es el ancho de la calzada. En nuestro caso este será el ancho del

proscenio. D es la distancia que hay entre luminarias. De esta forma la sección a iluminar sería ‘S’=a*d.

Factor de utilización:

Es una media de rendimiento del conjunto lámpara-luminaria y se define como el cociente entre el flujo útil lámpara

  L

 U 

  (el que llega a la calzada) y el que emite la

 .

Una primera forma de resolver el problema es determinar la distancia de separación entre luminarias. Para ello se calcular la distancia de separación entre las luminarias que garantice un nivel de iluminación Em medio determinado. Se conoce: 

Ancho de la calzada ‘a’



Altura de los puntos de luz ‘h’

 

Flujo luminoso de la lámpara (inicial) Disposición de puntos de luz.

  L 0

Tenemos que:   L 0



 U   

 U



 Em S 

  L



  L 0  f mC d 

A partir de las cuales obtenemos:   L



 Em S    f mC d 

En donde:



Em: iluminación media S: superficie a iluminar=a*d



Η: Factor de utilización



 

Fm: Factor de mantenimiento Cd: coeficiente de depreciación de las lámparas

Pero como S=a*d, podemos despejar:

d 



 L  f mC d   Em a

Otro método conociendo la distancia entre luminarias, consiste en determinar el tipo de luminaria dependiendo del nivel recomendado de iluminación. Primero determinaremos el rango de flujo luminoso que debe tener nuestra luminaria, para ello recurrimos a la tabla 1.

Tabla N°1: Rango de flujo luminoso.

Como la altura de las luminarias es de 10 m, el flujo luminosos recomendado es de 10000 a 20000 lúmenes. La luminaria escogida tiene las siguientes propiedades:

Figura N°1: Propiedades de la luminaria.

Como se puede ver la luminaria tiene un flujo luminoso de 35030 lúmenes el cual se encuentra dentro del rango recomendado. Ahora necesitamos el diagrama isolux de la luminaria. Este se encuentra en el catálogo de Philips al cual podemos acceder a través de Dialux.

Figura N°2: Diagrama Isolux de la luminaria empleada.

En donde las coordenadas son las distancias relativas, las cuales son la razón entre la longitud real y la altura a la cual se encuentra la luminaria. Los porcentajes representan la iluminación relativa, es decir el porcentaje de iluminación respecto a la iluminación máxima, siendo la iluminación máxima de 1560 lux. Para determinar la iluminación media del proscenio se ha decidido determinar la eliminación de distintos puntos de esta. Para ello se ha dividido simétricamente el proscenio y hallado la iluminancia de una de sus mitades. Las medidas de una mitad tomadas son las siguientes: 18 m 1

2

3

4

5 8

3m 20 m

24

26

7

9

10

11

Escenario

14

15

16

17

18

19

20

21

22

23

12

25

6

13

2.5 m

5m 27

28

29

30

31

32

33

34

35

36

37

38

39

40

Figura N°3: Medidas de una mitad del proscenio.

Se consideraron dos luminarias para este caso. Las cuales están indicadas por los círculos negros con sus respectivas direcciones. Mediante una tabla de Excel se determinó la iluminación de cada uno de estos puntos.

Punto 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

X 5 2.5 0 -2.5 -5 5 2.5 0 -2.5 -5 5 2.5 0 -2.5 -5 5 2.5 0 -2.5 -5

Y 0 0 0 0 0 3 3 3 3 3 6 6 6 6 6 9 9 9 9 9

Escenario Yr 0 0 0 0 0 0.4 0.4 0.4 0.4 0.4 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 1.1 1.1 1.1 1.1 1.1

Xr 0.6 0.3 0.0 -0.3 -0.6 0.6 0.3 0.0 -0.3 -0.6 0.6 0.3 0.0 -0.3 -0.6 0.6 0.3 0.0 -0.3 -0.6

Er 396.2 413.18 413.18 413.18 396.2 424.5 424.5 452.8 424.5 424.5 452.8 509.4 566 509.4 452.8 441.48 452.8 452.8 452.8 441.48

E1 265.3 276.7 276.7 276.7 265.3 284.3 284.3 303.2 284.3 284.3 303.2 341.1 379.0 341.1 303.2 295.6 303.2 303.2 303.2 295.6

E2 284.3 189.5 113.7 94.8 75.8 284.3 189.5 113.7 94.8 75.8 265.3 151.6 113.7 94.8 75.8 265.3 151.6 113.7 94.8 75.8 Promedio

ET 549.6 466.2 390.4 371.5 341.1 568.6 473.8 416.9 379.1 360.1 568.5 492.7 492.7 435.9 379.0 560.9 454.8 416.9 398.0 371.4 444.4

Tabla N°2: Niveles de iluminación del escenario.

Donde E se termina a partir de la siguiente ecuación:  E



Er *

 U  1000lum

*

d

2

h



Er *

35030lum 1000lum

*

2

2

10

2

Como se puede observar el punto de mayor iluminación tiene 568.6 lux. Y el promedio del proscenio es de 444.4 lux. El cual según la tabla 3 es de 100-500lux.

Tabla N°4: Niveles de iluminación media.

También se determinó el nivel de iluminación de todo el proscenio:

Escenario

Punto 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23

X 9 6 3 0 3 6 9 0 3 6 9 0 3 6 9 0 3 6 9 0 3 6 9

Y 20 20 20 20 20 20 20 17.5 17.5 17.5 17.5 15 15 15 15 12.5 12.5 12.5 12.5 10 10 10 10

Xr 1.1 0.7 0.4 0.0 0.4 0.7 1.1 0.0 0.4 0.7 1.1 0.0 0.4 0.7 1.1 0.0 0.4 0.7 1.1 0.0 0.4 0.7 1.1

Proscenio Yr 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.4 2.1 2.1 2.1 2.1 1.8 1.8 1.8 1.8 1.5 1.5 1.5 1.5 1.2 1.2 1.2 1.2

Er 113.2 113.2 113.2 113.2 113.2 113.2 113.2 141.5 141.5 141.5 141.5 169.8 169.8 169.8 169.8 283 283 226.4 226.4 424.5 424.5 396.2 396.2

E1 75.8 75.8 75.8 75.8 75.8 75.8 75.8 94.8 94.8 94.8 94.8 113.7 113.7 113.7 113.7 189.5 189.5 151.6 151.6 284.3 284.3 265.3 265.3

E2 0 0 0 265.3 284.3 303.2 295.6 276.7 284.3 341.1 303.2 276.7 303.2 379 303.2 276.7 284.3 341.1 303.2 265.3 284.3 303.2 295.6

ET 75.8 75.8 75.8 341.1 360.1 379.0 371.4 371.5 379.1 435.9 398.0 390.4 416.9 492.7 416.9 466.2 473.8 492.7 454.8 549.6 568.6 568.5 560.9

24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

9 6 3 9 6 3 0 3 6 9 9 6 3 0 3 6 9

10 10 10 5 5 5 5 5 5 5 0 0 0 0 0 0 0

1.1 0.7 0.4 1.1 0.7 0.4 0.0 0.4 0.7 1.1 1.1 0.7 0.4 0.0 0.4 0.7 1.1

1.2 1.2 1.2 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

396.2 396.2 424.5 424.5 452.8 509.4 566 509.4 452.8 424.5 396.2 452.8 452.8 452.8 452.8 452.8 396.2

265.3 265.3 284.3 284.3 303.2 341.1 379.0 341.1 303.2 284.3 265.3 303.2 303.2 303.2 303.2 303.2 265.3

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Promedio

265.3 265.3 284.3 284.3 303.2 341.1 379.0 341.1 303.2 284.3 265.3 303.2 303.2 303.2 303.2 303.2 265.3 355.3

Tabla N°4: Niveles de iluminación del proscenio.

Como se puede observar la iluminación promedio es de 355.3 lux. La cual se encuentra aún dentro del rango recomendado de iluminación. Con esto concluimos que las luminarias utilizadas son adecuadas.

24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40

9 6 3 9 6 3 0 3 6 9 9 6 3 0 3 6 9

10 10 10 5 5 5 5 5 5 5 0 0 0 0 0 0 0

1.1 0.7 0.4 1.1 0.7 0.4 0.0 0.4 0.7 1.1 1.1 0.7 0.4 0.0 0.4 0.7 1.1

1.2 1.2 1.2 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.6 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0

396.2 396.2 424.5 424.5 452.8 509.4 566 509.4 452.8 424.5 396.2 452.8 452.8 452.8 452.8 452.8 396.2

265.3 265.3 284.3 284.3 303.2 341.1 379.0 341.1 303.2 284.3 265.3 303.2 303.2 303.2 303.2 303.2 265.3

0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 Promedio

265.3 265.3 284.3 284.3 303.2 341.1 379.0 341.1 303.2 284.3 265.3 303.2 303.2 303.2 303.2 303.2 265.3 355.3

Tabla N°4: Niveles de iluminación del proscenio.

Como se puede observar la iluminación promedio es de 355.3 lux. La cual se encuentra aún dentro del rango recomendado de iluminación. Con esto concluimos que las luminarias utilizadas son adecuadas.

4. Selección de luminarias Las luminarias a utilizar se pueden analizar por características de montaje, eléctricas o por condiciones operativas, pero siempre cumpliendo los establecido en las normas, las cuales definen como luminaria al aparato de alumbrado que reparte, filtra o transforma la luz emitida por una o varias lámparas y que comprende todo los dispositivos necesarios para el soporte, la fijación y la protección de lámparas. Para las luminarias a instalar se deben considerar los siguientes aspectos:    

 

Distribución fotométrica de la luminaria. Rendimiento de la luminaria. Sistema de montaje. Grado de protección (IP XXX)  1 cifra: grado de estanqueidad al polvo o partículas sólidas.  2 cifra: grado de estanqueidad a los líquidos.  3 cifra: determina la resistencia al impacto. Clase eléctrica. Cumplimiento de la normativa que les aplica.

4.1.Distribución Fotométrica de la Luminaria

4. Selección de luminarias Las luminarias a utilizar se pueden analizar por características de montaje, eléctricas o por condiciones operativas, pero siempre cumpliendo los establecido en las normas, las cuales definen como luminaria al aparato de alumbrado que reparte, filtra o transforma la luz emitida por una o varias lámparas y que comprende todo los dispositivos necesarios para el soporte, la fijación y la protección de lámparas. Para las luminarias a instalar se deben considerar los siguientes aspectos:    

 

Distribución fotométrica de la luminaria. Rendimiento de la luminaria. Sistema de montaje. Grado de protección (IP XXX)  1 cifra: grado de estanqueidad al polvo o partículas sólidas.  2 cifra: grado de estanqueidad a los líquidos.  3 cifra: determina la resistencia al impacto. Clase eléctrica. Cumplimiento de la normativa que les aplica.

4.1.Distribución Fotométrica de la Luminaria La distribución de luz de una luminaria depende del tipo de fuente de luz y del componente óptico que incorpore: celosía, reflectores, lentes, diafragmas, pantallas, etc. En la siguiente tabla se da a conocer algunos tipos de aplicaciones para cada tipo de distribución.

Desde el punto de vista fotométrico la luminaria será la adecuada para el tipo de actividad a desarrollar. De acuerdo a la clasificación C.I.E de porcentaje de flujo en el hemisferio superior e inferior de la horizontal, tenemos las siguientes clases:  

Directa: hemisferio superior del 0 al 10%. Hemisferio inferior: 90 al 100%. Semi – Directa: Hemisferio Superior del 10 al 40%. Hemisferio inferior 60  – 90%:







Directa  – Indirecta / General Difusa: Hemisferio Superior del 40 al 60%. Hemisferio inferior del 40 al 60%. Semi  – Indirecta: Hemisferio superior del 60 al 90%. Hemisferio Inferior del 10 al 40%. Indirecta: Hemisferio superior del 90 al 100%. Hemisferio Inferior al 0 al 10%:

Figura N°5: Distribución Fotométrica

4.2.Rendimiento de la Luminaria El criterio fundamental será selección aquel modelo de luminaria que tenga el mayor rendimiento, para la distribución fotométrica deseada. Esta información se obtiene de los diagramas polares de distribución de intensidades luminosas que aportan los fabricantes. 4.3.Sistema de Montaje Por las características de montaje que se presentan en este tipo de instalaciones se pueden utilizar luminarias montadas sobre postes o mástiles debido a que deben cubrir grandes áreas. Estas luminarias son conocidas como tipo viario, decorativo o de proyección. 4.4.Grado de Protección Las luminarias de alumbrado general no necesitan de un grado de estanqueidad elevado, al tratarse de luminarias abiertas. Debemos recordar que el rendimiento mínimo de una luminaria abierta es del 60%. 4.5.Factores de Reflexión recomendados El equilibrio de la reflectancia media de cada una de las superficies que componen el local, así como la de todos aquellos elementos que componen el mobiliario del mismo, deben brindar al observador un confort visual. Podemos considerar los siguientes valores de reflexión.

Superficie

Valores de Reflexión

Techos

0.70 – 0.80

Paredes

0.50 – 0.70

Divisiones

0.50 – 0.70

Pizarra Oscura

0.05 – 0.20

Suelos

0.15 – 0.20

Personas

0.50 – 0.70

FUENTE: Guía Técnica de Eficiencia Energética en Iluminación. Comité Español de Iluminación.

5. Tipo de Luminaria a Utilizar En esta oportunidad se utilizaran luminarias de tipo proyector de utilización exterior para lámparas de descarga elipsoidal mate y tubular clara. Brinda una iluminación general.

Figura N°6: Luminaria Tipo Proyector

6. Simulación en Dialux.

Figura N°7: Vista de Planta del Diseño Realizado

Figura N°8: Isométrico del Diseño Realizado

Figura N°9: Simulación en Dialux

Figura N°10: Valores de la Simulación en Dialux

Como podemos darnos cuenta los valores obtenidos en nuestra simulación si corroboran los cálculos mostrados anteriormente. Podemos decir que el promedio de iluminación en la zona del escenario es aproximadamente de 562.5.

7. Conclusiones Podemos concluir que la iluminación de ambientes exteriores especiales como proscenios, patios de actuación entre otros requieren de una iluminación media que se encuentra entre los 100 a 500 luxes. Debemos tener en cuenta que para este tipo de ambientes debemos utilizar un sistema de alumbrado general y localizado; es decir una iluminación propiamente del espacio exterior que es el proscenio en sí y otra netamente centrada en el escenario en donde se llevará a cabo una determinada presentación. En el presente trabajo se ha considerado que el nivel del proscenio con respecto a la vereda que se muestra en las imágenes anteriores es el mismo ya que el programa no permite realizar estos desniveles de superficie. Podemos por lo tanto decir que los resultados mostrados son muy cercanos a la realidad pero no exactos. Así mismo en la simulación en Dialux no se ha considerado la parte anterior del proscenio donde se encuentran otro tipo de luminarias, ya que consideramos que esta parte no pertenece a nuestro campo de estudio, pues toda actividad o ceremonia se realiza ya se en la primera planta o segunda pero no en la parte de atrás.