El Objetivo
El objetivo primordial de este taller es resumir, los aspectos más relevantes de la luminotecnia, para la formación de los criterios necesarios para la planificación, elaboración o control de cualquier proyecto de iluminación, enmarcados en los aspectos tecnológicos que permitan la mayor eficiencia energética.
El contenido está presentado en forma de tips y aspectos prácticos, que recogen la experiencia en cientos de proyectos y que permitirán recordar fácilmente los conceptos claves de formación luminotécnica, tratando de mantener sin embargo el rigor científico.
El contenido es interactivo, así que le invitamos a expresar en todo momento, cualquier duda o inquietud al respecto.
Contenido
- Luz y radiación
- Fuentes Luminosas
- Flujo luminoso (0)
- Rendimiento Luminoso (lm/W)
- Iluminancia (E)
- Intensidad luminosa (candela - cd)
- Ley del Inverso de los cuadrados
- Iluminancia (E) 2
- Índice de Reproducción Cromática (IRC)
- Temperatura de Color (Tc)
- Índice de Reproducción de Color (CRI)
- Curva de distribución luminosa
- Temperatura de Color Correlacionada (CCT)
Introducción
Para la elaboración de un buen proyecto de iluminación es primordial conocer el tipo de actividad que se realizará en el lugar de diseño. De la actividad depende el nivel de iluminación promedio que debe haber en el lugar.
Una vez conocida las actividades, es necesario además conocer la disposición del mobiliario y equipos a ser instalados, los cuales son clave para la selección de los sistemas de iluminación más idóneos, estos deben satisfacer las expectativas en cuanto a: confort visual, estética, rentabilidad, eficiencia energética, durabilidad, mínimo mantenimiento y sobre todo ser amigable con un medio ambiente, que es de todos.
A continuación disfrutaremos de algunas frases celebres, recogidas de cuatro grandes genios de la iluminación y el arte.
Fundador del primer Instituto de
Luminotecnia y pionero en la
ingeniería de iluminación.
Máximo representante del
modernismo catalán
Máximo representante del arte óptico
padre del diseño de la iluminación
arquitectónica moderna
¿Cuántos sistemas de iluminación se deben contemplar?
- Iluminación natural (*)
- Iluminación interior
- Iluminación exterior
- Iluminación de emergencia
- Iluminación de servicios prioritarios
- Iluminación de acentuación
Se deberá agregar el de instalaciones deportivas, para aquellos proyectos que lo ameriten, pero no forman parte de este contenido.
(*)(1 Las regulaciones ecoambientales ratificadas en el acuerdo de Paris sobre prevención del cambio climático (Diciembre 2015), ratificacan como obligatorio la aplicación de la luz natural en los proyectos.
Marco Normativo
Marco Normativo Venezolano
En Venezuela el marco regulatorio, está a cargo de los siguientes ministerios:
- Ministerio del Poder Popular con competencia en materia de energía eléctrica.
- Ministerio del Poder Popular con competencia en materia de petróleo y minería.
- Ministerio del Poder Popular con competencia en materia comercio, certificación y metrología.
- Ministerio del Poder Popular con competencia en materia de ambiente.
- Ministerio del Poder Popular con competencia en materia de salud.
Las principales normas son las siguientes:
- CODELECTRA: Código Eléctrico Nacional, Fondonorma 200:2004
- NORMA COVENIN 2249-93 ILUMINANCIA EN TAREAS Y AREAS DE TRABAJO
- NORMA COVENIN 3290-97 DISEÑO DEL ALUMBRADO PÚBLICO
Marco Normativo
Extracto de la Ley de uso racional y eficiente de la energía Gaceta Oficial N° 39.823 del 19 de diciembre de 2011
- Eficiencia Energética: Es la relación entre la cantidad de energía consumida y los productos y servicios finales obtenidos.
- Uso eficiente de la energía: Es el óptimo aprovechamiento de cada unidad de energía recibida, mediante el uso de equipos, sistemas y procesos tecnológicos adecuados para satisfacer las necesidades de los usuarios.
- Uso racional de la energía: Modelo de conducta que permite satisfacer las necesidades de cada usuario, con el menor consumo posible.
- Certificado de Eficiencia Energética: Documento que expresa la conformidad con los parámetros establecidos en las normativas de eficiencia para un equipo, sistema, edificación y material.
La Contaminación Lumínica
La contaminación lumínica se define como el brillo o resplandor luminoso nocturno en el cielo, producido por la difusión y reflexión de la luz artificial en los gases y partículas en suspensión de la atmósfera.
Se deberá actuar, por una parte, sobre los propios aparatos o luminarias que emiten luz y, por otra, sobre la instalación de alumbrado implantando el número mínimo de puntos de luz que permita alcanzar los niveles luminosos requeridos sin superarlos, lo que conllevará, en el caso de alumbrado vial, a establecer determinadas recomendaciones sobre los tipos de pavimentos de las calzadas a utilizar.
La Contaminación Lumínica por luz intrusa
Una de las formas de contaminación lumínica mas habitual y molesta. En los centros urbanos es muy común la farola que mete directamente la luz dentro de nuestra viviendas, algunos casos es como si hubieran instalado la luminaria en el interior de la misma. Evidentemente, esto es una forma de desperdicio energético con un claro perjuicio para el ciudadano , que incluso puede acarrear problemas de orden psicológico.
La contaminación lumínica, suele generar no sólo un deslumbramiento molesto, sino además un gran derroche energético.
Términos Fotométricos
Luz y radiación
La Luz visible es la «radiación electromagnética, capaz de ser percibida por el ojo humano.
Fuentes luminosas
Las lámparas fluorescentes y las de descarga, hacen un uso eficiente de la energía y tienen buenas propiedades de reproducción de los colores. Además, aun se localizan fácilmente en el mercado y su costo es bajo. Un led (diodo emisor de luz) es una fuente luminosa puntual muy compacta, que irradia luz en una sola semiesfera. Esta característica los hace muy adecuados para el posterior tratamiento luminoso.
Flujo luminoso (0)
Es la potencia (W) emitida en forma de radiación luminosa a la que el ojo humano es sensible. Se simboliza por la letra cl) y su unidad es el lumen (Irn) .
Rendimiento Luminoso (lm/W)
El rendimiento es la relación entre el flujo luminoso emitido por una luminaria y la potencia total que consume (W).
Iluminancia (E)
La Iluminancia o nivel de Iluminación, es el flujo luminoso (0) que recibe una superficie. Su unidad es el lux. La medida del nivel de iluminación se realiza por medio de un aparato especial denominado luxómetro. Existe también otra unidad, el foot-candle (fc), utilizada en países de habla inglesa cuya relación con el lux es: 1 fc ≈ 10,4 lux y 1 lux ≈ 0,14 fc.
E=Φ/S = lm/m2
Intensidad luminosa (candela - cd)
La intensidad luminosa es el flujo luminoso emitido en una dirección determinada, por unidad de ángulo sólido. En las luminarias, la intensidad luminosa se representa en forma de diagrama polar. El lux es una unidad derivada, basada en el lumen, que a su vez es una unidad derivada basada en la candela. Un lux equivale a un lm/m2, mientras que un lumen equivale a una cd/(estereorradián).
Ley del Inverso de los cuadrados
Esta ley relaciona la Intensidad Luminosa (cd) y la distancia a la fuente r.
Iluminancia (E)
Iluminancia (E)= Intensidad luminosa (cd)/ r2
Esta ley solo es válida si la dirección del rayo de luz incidente es perpendicular a la superficie.
Índice de Reproducción Cromática (IRC)
Se define como la capacidad de reproducción cromática de los objetos iluminados con una fuente de luz, comparados con la luz solar (100%). Aunque el espectro de las lámparas incandescentes es continuo: Irc= 100%, está muy cargado de rojos, mientras que un LED blanco frío, está más cargado de azules.
Temperatura de Color (Tc)
Es una medida de la «apariencia cromática», basada en el principio, según el cual todos los objetos cuando aumentan su temperatura emiten luz y se expresa en grados Kelvin (°K) .
Categorías:
- Luz cálida (2700°K)
- Luz fresca (4100°K)
- Luz fría (6500°K)
Ejemplos de aplicación de la temperatura de color
Índice de Reproducción de Color (CRI)
Es la capacidad que tiene una fuente de luz para reproducir fielmente los colores de los objetos, tal como lo hace la luz natural.
- Bajos valores ☹ Mala calidad de reproducción.
- Altos valores 🙂 Buena calidad de reproducción
| Fuente de luz | CRI |
|---|---|
| Fluorescentes (compactos, tubos T8, T12, T5) | 70 a 95 |
| Halógenos, incandescentes | 100 |
| Sodio alta presión (vías de tránsito) | 25 |
| LED normal | 70 a 80 |
| LED con alto valor de CRI | 90 a 95 |
Curva de distribución luminosa
- También llamada curva fotométrica, es un diagrama polar donde se representa la intensidad luminosa de una lámpara o una luminaria. Cada luminaria tiene una curva de distribución en particular, lo cual permite elegir la más adecuada para una aplicación determinada.
- La curva fotométrica de una luminaria es su huella de identidad y refleja en forma gráfica como se distribuye el flujo luminoso en el espacio.
- La curva fotométrica también dice mucho de la eficiencia luminosa de las luminarias, así como del fabricante.
- Si sabemos interpretar las curvas fotométricas podremos determinar en forma sencilla el nivel de iluminación en lux, sobre una superficie.
- Las luminarias asimétricas suelen representarse por dos curvas, una transversal y otra longitudinal.
Temperatura de Color Correlacionada (CCT)
También llamada solo «Temperatura de color», es la tonalidad de la luz que produce la fuente de iluminación. Se clasifican en luz cálida, neutra y fría.
- Otra forma de representación, es el denominado cono de iluminación, el cual nos indica el nivel de iluminación en lux a diferentes alturas y áreas respectivas.
- Notas: La unidad Lux no tiene plural. No deberíamos decir 500 luxes, sino 500 lux
- Para iluminación interior, basta el saber interpretar la curva fotométrica o los conos de luz para lograr niveles de iluminación adecuado sobre las estaciones de trabajo.
- Ubicando las luminarias sobre las estaciones de trabajo y solapando con el resto de luminarias, podemos lograr una buena uniformidad.
Análisis de las fuentes de luz
La contaminación lumínica se define como el brillo o resplandor luminoso nocturno en el cielo, producido por la difusión y reflexión de la luz artificial en los gases y partículas en suspensión de la atmósfera.
Se deberá actuar, por una parte, sobre los propios aparatos o luminarias que emiten luz y, por otra, sobre la instalación de alumbrado implantando el número mínimo de puntos de luz que permita alcanzar los niveles luminosos requeridos sin superarlos, lo que conllevará, en el caso de alumbrado vial, a establecer determinadas recomendaciones sobre los tipos de pavimentos de las calzadas a utilizar.
Tabla: fuentes de luz según el tipo de lampara
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Eficiencia Luminosa (lm/W)
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Promedio de vida útil (horas)
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Curva de sensibilidad del ojo humano
La luz que percibimos es una mezcla de diferentes longitudes de onda, que son variables para cada observador dependiendo de la edad y de la hora en que se observe.
Por eso de día el color primario que más destaca es el amarillo, mientras que de noche es el azul.
La observación visual es responsabilidad de unas células dentro del ojo denominadas conos y bastones.
Conos: Son muy sensibles a los colores y casi insensibles a la luz. Función: discriminar detalles finos y percibir los colores. Hay de tres tipos: rojos, verdes y azules
Bastones o bastoncillos: Son muy sensibles a la luz y al movimiento, y casi insensibles al color. Función: percibir la mayor o menor claridad con que están iluminados los objetos.
Los conos y bastones filtran la luz y producen tres tipos de visiones denominadas: Visión Fotópica, la que sucede durante el día en presencia de luz natural, mientras que de noche se denomina Visión Escotópica. Existe otro tipo de visión intermedia que es denominada Visión Mesópica.
Visión Mesópica
Es una visión intermedia (entre la fotópica y la escotópica) que se da en situaciones de iluminación, que sin llegar a la oscuridad total, tampoco llegan a ser la luz de un día a pleno sol. Se trata, principalmente, del tipo de visión empleado en condiciones de luz artificial, donde actúan tanto conos como bastones.
En algunos países de Europa están considerando realizar los exámenes para otorgar certificados de circulación, bajo condiciones de visión escotópica, ya que de noche se presentan las peores condiciones para la percepción visual.
Relación Fotópica/Escotópica, según la C.I.E.1-58 (2010)
La luz que percibe el ojo en RGB (red, green and blue) se mezcla hasta obtener el definitivo. La luz amarilla como la de las lámparas de vapor de sodio, están muy cargadas de rojo y verde, pero cero azul . La luz blanca en cambio incorpora el azul, que se percibe mejor de noche, por esa razón los objetos iluminados por lámparas LED en 6500°K, suelen verse mejor aun con menores lúmenes iniciales. Debido a ello la C.I.E., sacó una tabla de corrección que nos permite relacionar las diferentes fuentes de luz.
| Tipo de iluminacion | Lm | Valor F/E | Lm percibidos por el ojo humano |
|---|---|---|---|
| HPS 400W | 48.000 | 0,63 | 30.240 |
| LED AIRIS WL 180W | 16.000 | 2,25 | 36.000 |
El método de tradicional de medición de luz que considera solamente la visión fotópica es inexacto
Los métodos de medición de luz considerando la visión mesópica es recomendado para iluminación exterior
Nota: Las nuevas generaciones de luxómetros están preparados para «ver» esas diferencias., mientras que los anteriores basados en visión fotópica no.
Luminarias
Definición: Según la definición de la CIÉ (Comisión Internacional de Iluminación), las luminarias son «Aparatos que distribuyen, filtran o transforman la luz emitida por una o varias lámparas y que contienen todos los accesorios necesarios para fijarlas, protegerlas y conectarlas al circuito de alimentación».
Clasificación C.I.E.
Clasificación de luminarias por condiciones operativas
Un Índice de protección (IP) de 20 indica que está protegido contra objetos superiores a 12,5 mm (por ej. una mano), pero cero protección al agua o humedad por lo que debe usarse sólo en interiores.
Un Índice de protección (IP) de 65 indica que es hermética al polvo y contra chorros de agua, por lo tanto es adecuada para usarse en exteriores.
Clasificación EN-60598 por grado de protección contra polvo (1ra cifra)
| Primer nro. característico | Breve descripción | Símbolo |
|---|---|---|
| 0 | No protegida. | NO TIENE |
| 1 | Protegida contra objetos solidos mayores de 50mm. | NO TIENE |
| 2 | Protegida contra objetos solidos mayores de 12´5mm. | NO TIENE |
| 3 | Protegida contra objetos solidos mayores de 2´5mm. | NO TIENE |
| 4 | Protegida contra objetos solidos mayores de 1mm. | NO TIENE |
| 5 | Protegida contra el polvo. |  |
| 6 | Hermética al polvo. |  |
Clasificación EN-60598 por grado de protección contra el agua (2da cifra)
| Segundo nro. característico | Breve descripción | Símbolo |
|---|---|---|
| 0 | No protegida. | NO TIENE |
| 1 | Protegida contra gotas de agua en caída vertical. |  |
| 2 | Protegida contra caída de agua verticales con una inclinación máxima de 15° de la envolvente. | NO TIENE |
| 3 | Protegida contra en forma de lluvia fina formando 60°con la vertical como maximo. |  |
| 4 | Protegida contra proyecciones de agua en todas las direcciones. |  |
| 5 | Protegida contra chorros de agua en todas las direcciones | |
| 6 | Protegida contra fuertes chorros de agua en todas las direcciones. | NO TIENE |
| 7 | Protegida contra efectos de inmersión temporal en agua. | |
| 8 | Protegida contra la inmersión continua en agua. | -m |
¿De qué debemos estar pendiente a la hora de seleccionar un sistema de iluminación LED?
Debido al gran avance tecnológico de los últimos años, los diseños y cortes de los conjuntos ópticos productos LED suelen ser muy precisos.
El mayor punto de falla de los actuales productos LED son los Driver. Actualmente se ha introducido una nueva generación driver-less.
La óptica secundaria aplicada en los productos LED, mejoran la relación lm/W, debido a que se convierten en amplificadores ópticos.
Prefieran siempre productos con alguna certificación de calidad.
Curvas y distribuciones fotométricas
LInea continua (azul) In el plano vertical según el eje transversal de la luminaria, el llamado piano CO-C180 se representa como
Línea punteada (roja) En el plano vertical según el eje longitudinal de la luminaria, el llamado plano C90-C270 se representa como
El Deslumbramiento
El deslumbramiento provoca una disminución de la percepción visual del ojo humano, y debe evitarse en la medida de lo posible. Su control es especialmente importante en salas de computadores, aulas, etc. Los nuevos sistemas LED vienen con generalmente con difusores anti deslumbrantes.
