5to Informe

Maquinas e instalaciones eléctricas

Dimencionamiento de luminarias

Objetivo: saber seleccionar la iluminación para determinada instalación. Elegir según la documentación obtenida y en base a las características de funcionamiento y rendimientos.

Inciso: Dimensionar la iluminación para un taller de bobinados

Dimensión y datos del local

Se considera que la iluminación recomendada por los manuales se consigue con iluminación general más una iluminación complementaria en el lugar de trabajo.

No debe existir efecto de deslumbramiento.

Conceptos básicos

Introducción

En la actualidad, los centros laborales y lugares en que vivimos o nos encontramos, son algo más que un mero lugar de trabajo u ocio, son entornos en los que las personas y sus necesidades deben ser puntos de máxima atención para el diseñador de iluminación. Por lo tanto se exige que las soluciones tomadas en una instalación de iluminación sean parte de un conjunto, soluciones que generen ambientes agradables, ergonómicamente correctos y energéticamente racionales.

Los factores fundamentales que se deben tener en cuenta al realizar el diseño de una instalación son los siguientes:

• Iluminancias requeridas (niveles de flujo luminoso (lux) que inciden en una superficie)

• Uniformidad de la repartición de las iluminancias.

• Limitación de deslumbramiento

• Limitación del contraste de luminancias.

• Color de la luz y la reproducción cromática

• Selección del tipo de iluminación, de las fuentes de luz y de las luminarias.

Por lo tanto es importante tener en cuenta la cantidad y calidad de luz necesaria, siempre en función de la dependencia que se va a iluminar y de la actividad que en ella se realizará.

Como elementos de un sistema de iluminación tenemos:

• Fuente de luz. Tipo de lámpara utilizada, que nos permitirá conocer las necesidades eléctricas.

• Luminaria. Sirve para aumentar el flujo luminoso, evitar el deslumbramiento y viene condicionada por el tipo de iluminación y fuente de luz escogida.

• Sistema de control y regulación de la luminaria.

El tamaño del objeto es el factor que generalmente tiene mas importancia en el proceso visual. Cuando más grande es un objeto con relación al ángulo visual mas rápidamente puede ser visto, la persona que acerca a un objeto para verlo con mas claridad esta inconscientemente haciendo uso del factor tamaño, al aumentar el ángulo visual.

Luminancia (brillo fotométrico)

Uno de los factores primordiales para la visibilidad es la luminancia. La de un objeto depende de la intensidad de la luz que incide sobre él y de la proporción de esta que se refleja en dirección del ojo.

Una superficie blanca tendrá un brillo mucho mayor que la misma iluminación, sin embargo añadiendo suficiente luz a una superficie oscura, es posible hacerla tan brillante como una blanca, cuanto más oscuro es un objeto o una labor visual, más grande es la iluminación necesaria para conseguir igual brillo y en ciertas circunstancias parecidas, para la misma visibilidad

Contraste

Tan importante para la visión es el nivel general de luminancia como el contraste de luminancia o color entre el objeto visual y su fondo. Los altos niveles de iluminación compensan parcialmente los contrastes de bajo brillo y resulta de gran ayuda cuando no pueden evitarse las condiciones de deficiencia de contraste

Tiempo

La visión no es un proceso instantáneo; requiere tiempo, puede recurrirse a la cámara fotográfica para ilustrarlo. Es posible tomar una fotografía con una luz muy tenue si la exposición es suficientemente larga, pero para una exposición muy rápida es necesario emplear una gran cantidad de luz

El ojo puede ver detalles muy pequeños con niveles muy bajos de iluminación, si se da tiempo suficiente y se prescinde de la fatiga visual, pero para una visión rápida se requiere mas luz

El factor tiempo es importante, sobre todo cuando el objeto esta en movimiento. Los niveles altos de iluminación hace de hecho que los objetos parezcan moverse mas lentamente, lo que aumenta en gran medida su visibilidad.

El flujo luminoso

Es la cantidad de luz emitida por una fuente luminosa en la unidad de tiempo, y la unidad de medida de este es “Lumen”.

El flujo luminoso se denota por la letra griega Ø.

La iluminancia o iluminación

Es el flujo luminoso por unidad de superficie, también se puede decir que la iluminación de una superficie es el flujo luminoso que cubre cada unidad de la misma.

La iluminación se denota con la letra E y se mide en lux.

Lux = lumen Es decir: E Flujo luminoso = Ø

m ² Unidad de superficie S

La iluminación es lo principal para un proyecto de instalación de alumbrado y esta se mide con un LUXÓMETRO.

La eficiencia luminosa.

Es la eficiencia de una fuente luminosa a la relación entre el flujo emitido (Ø), expresado en lumen y la potencia eléctrica (P) absorbida expresada en vatios.

Tipos de iluminación de interiores

Según la radiación del flujo luminoso emitido por debajo de un plano horizontal que pase por el eje de la luminaria.

Directa: Con una dirección al objeto de 100% a 90% y una dirección contraria de 0% a 10%.

Semi-directa: Con una dirección al objeto de 90% a 60% y una dirección contraria de 10% a 40%.

Directa-indirecta o mixta: Con una dirección al objeto de 60% a 40% y una dirección contraria de 40% a 60%.

Semi-indirecta: Con una dirección al objeto de 40% a 10% y una dirección contraria 60% a 90%

Indirecta : Con una dirección al objeto de 10% a 0% y una dirección contraria de 90% a 100%.

Alumbrado General

Las luminarias (generalmente colocadas simétricamente) que proporcionan un nivel de iluminación razonablemente uniforme a toda una zona constituyen un sistema de alumbrado general. Un buen sistema de alumbrado general hace posible el cambio de desplazamiento de la maquinaria sin necesidad de alterar el alumbrado, y así mismo permiten la utilización total de la superficie de suelo. En algunos procesos de fabricación pueden iluminarse suficientemente solo mediante un buen sistema de alumbrado general, mientras otros requieren un alumbrado suplementario en maquinas determinadas o en lugares de trabajo, incluso cuando se suministra luz localizada para una tarea determinada, se requiere por razones de seguridad un sistema de alumbrado especial, como también para mantener relaciones razonables de brillo en toda el área. Cuando las zonas tales como bancos de trabajo están pegadas a la pared, se proveerán de una líneas de luminarias.

Zonas de gran altura de techo

En las zonas de gran altura de techo los trabajos se realizan generalmente con objetos tridimensionales mas bien grandes, de características de reflexión difusa. En estas circunstancias la tarea visual no es difícil ni se presenta ningún problema de deslumbramiento reflejado.

Zonas de Poca Altura

Las tareas visuales son más frecuentes en las zonas de poca altura de techo que en las de gran altura. El alumbrado suplementario puede ser útil para determinar el tamaño óptimo y el brillo del objeto a fin de procurar la mejor visibilidad

Diseño de luminarias

Las luminarias utilizadas para el alumbrado general en zonas de poca altura son casi siempre del tipo directo o semi-directo, normalmente fluorescente las lámparas pueden estar protegidas por rejillas, lucernas, u otros dispositivos. Todos estos accesorios aumentan la comodidad visual siendo normalmente las rejillas las más efectivas en zonas donde el techo está pintado de blanco o de otro color claro, las relaciones de brillo entre el techo y las luminarias son considerablemente más bajas cuando se usan luminarias semi-directas en lugar de directas. La luz dirigida hacia arriba en las unidades fluorescentes semi-directas provienen generalmente de ranuras u orificios en la parte superior reflector. Las aberturas no solo permiten el paso de la luz, sino que también proporcionan una salida para las corrientes de aire creadas por convección de vida al calor de la lámpara. Esta ventilación enfría las lámparas y aumenta el rendimiento de las luminarias, pues las lámparas funcionan a una temperatura, más baja y en consecuencia más eficaces.

Alumbrado suplementario

El alumbrado suplementario se añade al general para tareas visuales difíciles o procesos de inspección que no pueden iluminarse satisfactoria o prácticamente con el alumbrado general, puede ser, según las necesidades, una cantidad adicional de luz en un punto o en una zona especifica

El calculo de una instalación de alumbrado suplementario requiere un análisis detenido del detalle que ha de verse y del tipo y colocación del alumbrado que proporcionara la mejor visibilidad al trabajador sin causar deslumbramiento a otras personas. También es necesario coordinar el alumbrado suplementario con el general, de tal manera que se mantengan relaciones razonables de brillo entre la tarea visual y sus alrededores inmediatos.

Mantenimiento

Un programa bien planeado y bien ejecutado del mantenimiento del alumbrado es de primordial importancia para sacar el mayor partido posible del dinero invertido o empleado en hacer funcionar un sistema de alumbrado industrial. Los resultados se traducen en mayor cantidad de luz por unidad monetaria, en el orgullo de los propietarios y en la mejora de la moral a causa de la apariencia más limpia.

Factor de mantenimiento

Hay tres elementos de mantenimiento que son variables y que afectan a la cantidad de flujo luminoso útil.

• Depreciación luminosa de la lámpara.

• Perdida por acumulación de polvo y suciedad sobre la lámpara y superficie reflectora y transmisora de la luminaria.

• Perdidas de luz reflejada en las paredes y techos.

Factor de utilización

Es la relación que existe entre el flujo luminoso que llega al plano de trabajo y el flujo total que emiten las lámparas instaladas. Muy importante, complejo y difícil de calcular. Depende de, el valor adecuado del nivel de iluminación, el sistema de alumbrado, las luminarias, las dimensiones del local, la reflexión de techos paredes y pisos, y el factor de mantenimiento.

Los fabricantes proporcionan valores tabulados para varias situaciones con sus luminarias

Desarrollo de la consigna

La NTE, define el alumbrado interior como iluminación general y uniforme de locales de forma rectangular con equipos de incandescencia o fluorescencia, dispuestos en forma simétrica respecto a los ejes de simetría del local, formando mallas rectangulares de lados iguales entre si y paralelos a los del local.

Dimensión y datos del local

Se aplicara el método de los lúmenes para calcular el nivel medio de lux.

PASOS

Que es el comparable a una imprenta en la comprobación de colores, con un nivel de iluminación 1200 lux en la zona de trabajo, y la iluminación general debe ser de un 70% del plano de trabajo según recomendaciones de los manuales. Entonces la iluminación general debe ser de al menos 840 lux. Por lo tanto se trabajara con los 840 lux de la iluminación general.

Adopto que el techo es de tipo cielo raso suspendido con una altura de 4 m.

Como casi en todos los talleres la estructura del techo es alta (4 metros), la iluminación general tendrá que ser del tipo directa con rejilla difusora para evitar encandilamientos. Estas luminarias tendrán que ser colocadas a intervalos regulares y simétricos con respecto al local.

Luego se contara con un alumbrado complementario localizado para las zonas de trabajo, con lámparas que provean una buena reproducción de colores.

Por mención en el inciso, sabemos que el mantenimiento de las luminarias es malo. Por lo tanto se adopta un factor (fm) de 0.50, que corresponde a una condición atmosférica sucia y de mantenimiento deficiente.

Para luminarias directas, semindirectas, directas-indirectas, y general difusa:

Calculado para la iluminación general

Relación del local = ( A . L )/( H . ( A + L) )

Donde:

A = 4 m = Ancho del local en metros

L = 15 m = Longitud de local en metros

H =(4 m - 0.85 m)= 3.15 m = Altura del montaje en metros

Relación del local = (4 x 15)/( 3.15 x (4 + 15))= 1.0025

El índice del local según la tabla 21.8 y la relación del local es H (de 0.9 a 1.12).

Tipo de luminaria: luminaria directa con rejilla difusora

Factor de reflexión de paredes y techo: como el color de las paredes es oscuro adopto de la tabla 21.5 el factor de reflexión 5-20 % para colores marrón, verde, azul y oscuros

Por lo tanto de la tabla 21.9, el factor de utilización es de Fm = 0.39

t = ( E . L . A)/( Fm . Fu )

donde: E = Nivel de iluminación en lux = 840 lux

L = Largo del local en metros = 15 m

A = Ancho del local en metros = 10 m

Fm = Factor de mantenimiento = 0.5

Fu = Factor de utilización = 0.39

t = ( 840 LX . 15 m . 10 m)/( 0.5 x 0.39 ) = 646.16 K lux.m2

N = t /i

Las lámparas fluorescentes elegidas son de “General Electric” de 40 Watts, Blanco 3500 ºK , con un flujo luminoso de 3200 Lumens. Cada luminaria tiene 4 fluorescentes.

N = t /i = (646.16 K lux.m2 )/( 4 x 3.2 K lux.m2 ) = 50.48 luminarias

N = 50 luminarias

Distancia máxima es Dm = 1 x H = 1 x 3.15 m = 3.15 m

Entonces las distribuimos en 5 filas por 10 columnas.

Comprobación:

Da = A / 5 = 10 m / 5 = 2 m < 3.15 m

Dl = L / 13 = 15 m / 10 = 1.5 m < 3.15 m

El largo de cada luminaria es de 1.25 m.

Esquema de distribución de la iluminación general

Diagrama del taller