Luminotecnia
Luminotecnia
Luminotecnia
LUMINOTECNIA
1.1 Magnitudes
a) Flujo Luminoso
b) Eficiencia Luminosa
c) Iluminancia
d) Intensidad Luminosa
e) Luminancia
1.2 Leyes y curvas
a) Ley de inversa de los cuadrados
b) Ley de coseno
c) Curvas de distribución Luminosa
d) Curvas Isolux
2
1.3 Luminarias y lámparas
a) Lámparas
b) Luminarias
c) Temperatura de Color
d) Índice de reproducción de colores IRC
e) Lámparas clases
f) Luminaria clasificación por la emisión de flujo
g) Luminarias diferentes tipos
h) Comparación entre luminaria
1.4 Alumbrado de interior
a) Luminarias distancia y altura
b) Factor de mantenimiento y coeficiente de utilización
c) Cálculo del coeficiente de utilización
d) Cálculo del alumbrado de interiores
e) Etapas de cálculo del alumbrado de interiores
3
1.1 Magnitudes y Unidades
4
Luminotecnia
Es la ciencia que estudia las distintas formas de producción de luz, así como su control y
aplicación. Sus magnitudes principales son:
a ) FLUJO LUMINOSO
5
Ejemplo de flujos luminosos
Lámpara fluorescente de 40 W
“blanca” 3.000 Lm
Lámpara Led de 15 W
1400 Lm
6
b) EFICIENCIA LUMINOSA ()
7
EFICIENCIA LUMINOSA ()
Fluorescente de 40/20 W 40 80
Halogenuros 360 70
´metálicos 400 W
Sodio de alta presión 400 W 400 120
Iluminancia o iluminación se define como el flujo luminoso incidente por unidad de superficie.
Su unidad es el Lux.
El Lux se puede definir como la iluminación de una superficie de 1 m² cuando sobre ella incide,
uniformemente repartido un flujo luminoso de 1 Lumen.
Φ
E Lumen/m² = LUX
= Flujo luminoso que llega a superficie [Lm]
S S = superficie o área a iluminar [m²]
E = Iluminación en la superficie S [lux]
Luxómetro
Es un instrumento de medición que permite medir simple y rápidamente la iluminancia real y no
subjetiva de un ambiente. La unidad de medida es lux (lx). Contiene una célula fotoeléctrica que
capta la luz y la convierte en impulsos eléctricos
10
Ejemplo:
Calcular La iluminación sobre la siguiente superficie de S=2 m²
Solución:
LUM = 730 lum La Iluminación sobre la superficie es:
LLEGA 100lum
E 50 Lux
S 2m ²
E=?
s = 2 m²
11
INTENSIDAD LUMINOSA (I)
Es la cantidad de luz emitida o radiada por una fuente luminosa durante un segundo, en una
dirección dada y para un ángulo sólido de valor un estereorradián (Sr) . Su unidad en la Candela
un ángulo sólido se define por el volumen formado por la superficie lateral de un cono cuyo
vértice coincide con el centro de una esfera de radio r y cuya base se encuentra situada
sobre la superficie de la esfera (véase la Figura). Si el radio r vale 1 m y la superficie S
de la base del cono es de 1 m², el ángulo sólido vale un estereorradián (1 Sr)
Φ
I Candela (cd)
12
ANGULO SOLIDO Y PLANO
AóS
r
area S
arco l
radio r radio2 r 2
Ejemplo 2:
¿Calcular la intensidad luminosa emitida por la siguiente lámpara
Solución:
La intensidad es irradiada en todas las
direcciones formando una esfera.
730lum
I 58cd
4str 14
LUMINANCIA (L)
Intensidad luminosa reflejada por una superficie. Su valor se obtiene dividiendo la intensidad
luminosa por la superficie aparente vista por el ojo en una dirección determinada. Su unidad
es la candela/m².
I
s
15
LUMINANCIA (L)
Medidor de Luminancia
16
LUMINANCIA (L)
17
OTRA FORMA DE CALCULAR LUMINANCIA
Debido a que la Intensidad luminosa reflejada por una superficie es difícil de calcular, se utiliza la
siguiente ecuación para el calculo de luminancia de superficies
E
L
Donde:
L = Luminancia en [cd/m²]
ρ = Grado de reflexión de una superficie, según los valores de la siguiente tabla
E= Iluminación en Lux
Grado de reflexión de algunos colores y materiales
Solución:
La luminancia es:
E
L
19
RESUMEN DE FORMULAS
20
1.2 Leyes y curvas
21
a) LEY DE INVERSA DE LOS CUADRADOS
E
I
3 I d2
Como los flujos luminosos y las intensidades son iguales en ambas superficies, tenemos :
I E1d1 ² E2 d1 ²
E1d1 ² E2d2 ²
I E2d2 ² E1 d 2 ²
E1 = Iluminación a la distancia d1
E2 = Iluminación a la distancia d2
d1 = distancia 1 22
d1 = distancia 2
Ejemplo:
Un punto luminoso tiene una intensidad luminosa de 36 cd calcular la iluminación
sobre una superficie a) a 1 m de distancia b) a 2 m de distancia c) a 3 m de
distancia
b) Calculo de la Iluminación a 2 m de
distancia :
I=36 cd
Aplicando ley de inversa de los cuadrados:
d1= E2 d ²
d2=
1
E1 d2 ²
Solución: Despejo E2
a) Calculo de la Iluminación a 1 m de
distancia : d1 ²
E2 E1
d2 ²
I 36cd (1m )²
E1 36 Lux E2 36 Lux 9 Lux
r² (1m )² ( 2m )²
23
b) Iluminación Horizontal y Vertical (Ley del coseno)
Iluminación Iluminación
sobre plano horizontal sobre plano vertical
I
I
1 EH cos 2 EV
I
sen
d2 d2
I
EH = Iluminación plano Horizontal
EV = Iluminación plano vertical Ev sen cos2
d = distancia del luminaria al punto donde se quiere saber la iluminación
h² 24
h = altura de la luminaria al piso
Ejemplo:
Una superficie está iluminada por una fuente luminosa puntual de 80 cd de intensidad
constante en todas direcciones situada a 2 m de altura. Calcular la iluminancia horizontal y
vertical para los siguientes valores del ángulo alfa: 0, 30º
Solución:
La Iluminación Horizontal y vertical se determina :
Conocemos todos los datos (h = 2 m, I = 80 cd y los diferentes valores de alfa) solo queda
sustituir y calcular:
25
Conocemos todos los datos (h = 2 m, I = 80 cd y los diferentes valores de alfa) solo queda
sustituir y calcular:
𝑃𝑎𝑟𝑎 𝛼 = 30°
𝑃𝑎𝑟𝑎 𝛼 = 0°
𝐼 ∙ cos3 𝛼 80𝑐𝑑 ∙ cos3 0° 𝐼 ∙ cos3 𝛼 80𝑐𝑑 ∙ cos3 30°
𝐸𝐻 = = = 20 𝐿𝑢𝑥 𝐸𝐻 = = = 12,99 𝐿𝑢𝑥
ℎ² 2² ℎ² 2²
También llamada curva fotométrica que es un diagrama polar donde se representa la intensidad
luminosa de una lámpara o una luminaria, esta curva se obtiene al tomar mediciones de la
intensidad luminosa desde distintos ángulos alrededor de una luminaria. Cada luminaria tiene una
curva de distribución en particular, lo cual permite elegir la más adecuada para una aplicación
determinada.
27
d) CURVAS DE DISTRIBUCION LUMINOSA
28
d) Curvas Fotométricas de algunas Luminarias
29
Curvas Fotométricas de algunas Luminarias
30
e) CURVAS ISOLUX
Son líneas que unen puntos de una superficie que tienen igual nivel de iluminación.
Son análogas a las curvas de nivel de los planos topográficos, pero ahora en lugar de
metros indican LUX
31
1.3 Luminarias y lámparas
32
LAMPARA
33
LUMINARIA
Según la Norma UNE-EN 60598-1, se define luminaria como aparato de alumbrado que
reparte, filtra o transforma la luz emitida por una o varias lámparas y que comprende todos
los dispositivos necesarios para el soporte, la fijación y la protección de lámparas,
(excluyendo las propias lámparas) y, en caso necesario, los circuitos auxiliares en
combinación con los medios de conexión con la red de alimentación. De manera general
consta de los siguientes elementos
34
Partes de una Luminaria
•1. Armadura o carcasa: Es el elemento físico mínimo que sirve de soporte y delimita el volumen de la
luminaria conteniendo todos sus elementos.
• 2. Equipo eléctrico: Sería el adecuado a los distintos tipos de fuentes de luz artificial y en función de la
siguiente clasificación:
•
- Incandescentes normales sin elementos auxiliares.
• - Halógenas de alto voltaje a la tensión normal de la red, o de bajo voltaje con transformador o
fuente electrónica.
• - Fluorescentes. Con reactancias o balastos, condensadores e ignitores, o conjuntos electrónicos
de encendido y control.
• - De descarga. Con reactancias o balastos, condensadores e ignitores, o conjuntos electrónicos 35
de encendido y control.
•3. Reflectores: Son determinadas superficies en el interior de la luminaria que modelan la forma y dirección
del flujo de la lámpara. En función de cómo se emita la radiación luminosa pueden ser:
- Simétrico (con uno o dos ejes) o asimétrico.
- Concentrador (haz estrecho menor de 20º) o difusor (haz ancho entre 20 y 40º; haz muy ancho mayor de
40º).
- Especular (con escasa dispersión luminosa) o no especular (con dispersión de flujo).
- Frío (con reflector dicroico) o normal.
•4. Difusores: Elemento de cierre o recubrimiento de la luminaria en la dirección de la radiación luminosa. Los
tipos más usuales son:
- Opal liso (blanca) o prismática (metacrilato traslúcido).
- Lamas o reticular (con influencia directa sobre el ángulo de apantallamiento).
- Especular o no especular (con propiedades similares a los reflectores).
•5. Filtros: En posible combinación con los difusores sirven para potenciar o mitigar determinadas 36
características de la radiación luminosa.
Temperatura de color
Temperatura de color
. Apariencia de la fuente de luz, se mide en grados Kelvin (°K).
8000K –Blanco cálido
12000K –Blanco frío
5770K –Luz de día
37
Temperatura de color
38
Índice de reproducción Cromática (IRC o CRI)
Es la medida de distorsión cromática que producen las fuentes de luz. La escala va de 1 a 100 (CRI) que es
la ideal y es la que generaría la luz del sol. 70 CRI para arriba es lo aceptable en un museo.
39
Índice de reproducción Cromática (IRC o CRI)
Frutas
luz cálida
44
luz fría
luz cálida
45
Al exhibir productos es muy importante el índice de reproducción cromática y la
temperatura del color de la luz utilizada.
46
Luz cálida y alta
reproducción
cromática
48
TEMP COLOR ÍNDICE REPRODUCCIÓN CROMÁTICA
49
IRC > 80 2700 Grados Kelvin
900 lúmenes 50
Tipos de lámparas
51
Prohibida su venta desde el
01 junio del 2011
STANDARD
INCANDESCENTES
Tubo fluorescente
VAPOR DE MERCURIO Bajo consumo compactas
BAJA
PRESIÓN
VAPOR DE SODIO Iluminación vía pública
DESCARGA
Iluminación
VAPOR DE MERCURIO
vía pública
ALTA
PRESIÓN Iluminación
VAPOR DE SODIO vía pública
USO INTERIOR
LED
52
USO EXTERIOR
Grupo Incandescentes
Incandescentes
Tradicionales
Incandescentes
Halógenos
53
A) Funcionamiento Lámparas Incandescentes
Lámpara incandescente
Fuente de iluminación que genera luz mediante un
alambre de filamento delgado (normalmente tungsteno),
calentado al blanco mediante una corriente eléctrica que
lo atraviesa 54
A) Funcionamiento Lámparas Incandescentes
55
A) Tipos de Lámparas Incandescentes
56
A) Tipos de Lámparas Incandescentes
Tonos Pasteles
Resaltan Los Colores
Existentes En El Ambiente
Y Ayudan A Decorar Con
Luz
57
A) Lámparas Incandescentes
• Portada hal es
59
B) Lámparas Halógenas
• Regulables
•
60
Incandescentes
Halógenos En Vehículos
61
B) Tipos de Lámparas Halógenas
• BIPIN (HALOPIN)
• HALOSPOT 48 / 70
• intensidades usuales 20 – 50 w
• trabajan a 12 v
• lámparas de bajo voltaje con
• aplicación: luminarias empotradas
reflector de aluminio
en muebles – etc.
• resalta objetos en vitrinas en
ambientes con muy iluminados 62
C) Lamparas Fluorescentes Compactas
Consumo de energía
Para el funcionamiento:
Tienen El Balasto
Incorporado)
64
D) Lámparas Tubos Fluorescentes
TUBOS FLUORESCENTES
2 características importantes:
- Menor consumo
Aplicaciones
66
Funcionamiento de una lámpara fluorescente
Gas argón ó
Electrodo
Filamento de Tungsteno
Argon + Kripton
+
Oxido de Bario Luz visible
67
D) Lámparas Tubos Fluorescentes
TUBOS FLUORESCENTES
Equipo complementario de una lámpara fluorescente:
68
D) Lámparas Tubos Fluorescentes
TUBOS FLUORESCENTES
Portatubo:
69
Los diferentes tamaños de lámparas fluorescentes
70
71
Temperaturas de color de lámparas fluorescentes
72
D) Lámparas De Descarga
73
D) LAMPARAS DE DESCARGA
74
Funcionamiento
Al igual que las fluorescentes, requiere
de un BALASTO para su funcionamiento
, pero además necesita otro componente
que es el IGNITOR
CAPACITOR
1250-4000 V
220 V
IGNITOR
ARCO DE DESCARGA
GAS XENON
77
Luminarias de Sodio Alta Presión
78
Luminarias de Sodio Alta Presión
79
Luminarias de Sodio Alta Presión
80
81
D) LAMPARAS DE DESCARGA
• Halogenuros metálicos:
HCI – T / TS Reproducción
Cromática Muy Atractiva
Ideal Para Presentaciones
De Productos
APLICACIONES INTERNAS.
Salones De Ventas,
Vestíbulos, Hoteles,
Restaurantes, Etc.R.:
82
Tienda Nike – Las Mercedes - Caracas
83
Tienda Nike – Maracaibo - Zulia
84
Supermercado IC NORTE
85
D) LAMPARAS DE DESCARGA
• HALOGENUROS
METALICOS:
HQI – TS ARCO
POT. 1000/2150 w
APLICACIONES:
CAMPOS DE DEPORTES,
ILUM. EDIFICIOS, ZONAS
INDUSTRIALES, ETC.
86
Iluminación con halogenuros Metálicos
87
Iluminación con halogenuros Metálicos
88
E) LAMPARAS DE LED
LAMPARAS DE LEDS
¿HAS VISTO
ALGUNO?
89
E) LAMPARAS DE LED
LAMPARAS DE LEDS
Las lámparas se consiguen juntando varios LEDs
91
Lámparas LEDS para uso interior
92
Lámparas LEDS para uso exterior
Similar Reflectores de
93
Osram LED´s en nuevo modelo Hyundai 94
Osram LED´s en nuevo modelo Cadillac 95
LED’S ORGÀNICOS
TRANSPARENTES DE
OSRAM
96
Led para uso decorativo
97
LED’s DIODOS EMISORES DE LUZ
98
Cruceros Carnival – Equipados con Leds de Osram
PISCINA ILUMINADA CON LED’S
99
100
VALORES TÍPICOS DE LAMPARAS
Potencia Flujo Luminoso Eficacia luminosa
Tipo de fuente
W Lm Lm/W
Lámpara incandescente 40 430 10,75
100 1.300 13,80
Lámpara Fluorescente compacta 7 400 57,10
9 600 66,70
Lámpara Fluorescente tubular 20 1.030 51,50
40 2.600 65,00
Lámpara vapor de Mercurio 250 13.500 54,00
400 23.000 57,50
Lámpara Mercurio Halogenado 250 18.000 72,00
400 24.000 67,00
100 80.000 80,00
Lámpara vapor de Sodio alta presión 250 25.000 100,00
400 47.000 118,00
1.000 120.000 120,00
Lámpara vapor de Sodio baja presión 55 8.000 145,00
180 33.000 180,00
101
102
VIDA MEDIA Y VIDA UTIL
a) Vida media: indica el número de horas de funcionamiento a las cuales la mortalidad de un lote
representativo de fuentes de luz del mismo tipo alcanza el 50 % en condiciones estandarizadas.
b) Vida útil (económica): indica el tiempo de funcionamiento en el cual el flujo luminoso de la
instalación ha descendido a un valor tal que la fuente de luz no es rentable y es recomendable su
sustitución, teniendo en cuenta el coste de la lámpara, el precio de la energía consumida y el coste
de mantenimiento.
103
1.4 Luminarias
104
Clasificación de las luminarias
105
LUMINARIAS. CLASIFICACIÓN POR LA EMISIÓN DEL FLUJO
De acuerdo con el porcentaje de flujo luminoso total distribuido por encima y por debajo del
plano horizontal, se clasifican en:
106
Aplicación de las luminarias
107
APLICACIONES
109
LUMINARIAS: PARA OFICINAS
110
LUMINARIAS: AULAS
111
LUMINARIAS: OFICINAS
112
LUMINARIAS: OFICINAS
Luminarias con lámparas fluorescente compacta
113
LUMINARIAS: OFICINAS
114
LUMINARIAS: OFICINAS
115
LUMINARIAS: SUPERMERCADOS
116
LUMINARIAS: INDUSTRIALES
Luminarias con lámparas de descarga mercurio alta y baja
presion
117
LUMINARIAS: PROYECTORES (FACHADAS)
118
LUMINARIAS: REFLECTORES: CAMPOS DEPORTIVOS
119
LUMINARIAS: ALUMBRADO PUBLICO
120
LUMINARIAS: HALOGENAS DECORATIVAS
121
LUMINARIAS: JARDINES
122
LUMINARIAS: VIVIENDAS
123
LUMINARIAS: VIVIENDAS
124
1.5 Iluminación de interiores
125
DISTRIBUCION DE LUMINARIAS EN EL PLANO
126
DISTRIBUCION DE LUMINARIAS EN EL PLANO
Ejemplo:
Distribuir 12 luminarias en siguiente local
3m
12 m
127
ALTURAS QUE HAY EN UN LOCAL
128
Ejemplo:
Indique la altura en la que se debe instalar las luminarias de tipo directa semidirecta en la
siguiente nave industrial
Solución:
Para iluminación directa
semiderecta la altura h es:
h= 4/5(9m-1m) = 6,4 m
T =9 m
hs = 1 m 129
Factor de Mantenimiento (fm) y Coeficiente de Utilización CU
fm
Cu
L
Despejo T
130
Factor de Mantenimiento (fm)
•Una instalación de alumbrado no mantiene indefinidamente las características luminosas iníciales. Ello se
debe a dos factores, principalmente:
•1º) La perdida 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 perdida de reflexión del reflector o transmisión del difusor o refractor, motivada asimismo por la
suciedad.
•La experiencia acumulada a lo largo de los años, hace posible situar el factor de mantenimiento fm dentro
de limites comprendidos entre el
131
Coeficiente de Utilización CU
•Es el cociente entre el flujo luminoso que llega al plano de trabajo (flujo util), y el flujo total emitido
por las lámparas instaladas, es lo que llamamos “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
132
Caculo del Coeficiente de Utilización CU
2m
10 m
índice del local k es:
8m
Iluminación semiindirecta
3ab
Iluminación directa, semidirecta, ab e indirecta: k
directa – indirecta y general difusa: k 2 H ( a b)
h ( a b)
A partir del índice del local k y los factores de reflexión
2 Luego se determina el coeficiente de obtenemos el coeficiente de Utilización CU en una tabla
reflexión (factor de reflexión) 3
133
CÁLCULO DE ALUMBRADO DE INTERIORES
Las consideraciones hechas hasta aquí, nos permiten determinar el flujo luminoso necesario para producir
iluminación E sobre una superficie útil de trabajo.
U E S
T
N
2 El flujo total para iluminar un ambiente es L
135
Tabla de Niveles de Iluminación
Las normas indican el nivel de iluminación que debe haber en cada ambiente en función al uso que se le de.
Tareas y clases de local Iluminancia media en servicio (lux)
Mínimo Recomendado Óptimo
Zonas generales de edificios
Zonas de circulación, pasillos 50 100 150
Escaleras, escaleras móviles, roperos, lavabos, almacenes y archivos 100 150 200
Centros docentes
Aulas, laboratorios 300 400 500
Bibliotecas, salas de estudio 300 500 750
Oficinas
Oficinas normales, mecanografiado, salas de proceso de datos, salas de conferencias 450 500 750
Grandes oficinas, salas de delineación, CAD/CAM/CAE 500 750 1000
Comercios
Comercio tradicional 300 500 750
Grandes superficies, supermercados, salones de muestras 500 750 1000
Industria (en general)
Trabajos con requerimientos visuales limitados 200 300 500
Trabajos con requerimientos visuales normales 500 750 1000
Trabajos con requerimientos visuales especiales 1000 1500 2000
Viviendas
Dormitorios 100 150 200
Cuartos de aseo 100 150 200
Cuartos de estar 200 300 500
Cocinas 100 150 200 136
Cuartos de trabajo o estudio 300 500 750
Coeficientes de utilización de Algunas Luminarias
137
Etapas para el Cálculo del Alumbrado interior
Factor de mantenimiento fm
138
EJEMPLO
a) Elegir el tipo de luminaria y b) calcular el número de luminarias e c) indicar su distribución en
el Local destinado a Aula
Dimensiones del local: longitud de 7 m, ancho 12 m y alto 3.5 m. Colores: pared blanco, piso
ladrillo claro, techo blanco, Altura de la luminaria: a 3,5 m de altura
=7m
Solución:
a) Elección de tipo de Luminaria
139
EJEMPLO
a b
k
h( a b)
7 m 12m
k 1,66
2,65m(7 12) m
140
EJEMPLO
ES
N
f m Cu L
Adopto 18 Luminarias
De la tabla CU = 0,52
142
1.6 Cálculo de iluminación de interiores utilizando
Software
143
Utilización de software
1 QUILUX
•Descargar del Aula virtual de la materia
2 DIALUX
http://www.dial.de/DIAL/es/dialux/download.html
3 INDALWIN
http://www.indal-lighting.es/servicios-philips-indal/software-download
144