3.4.1 Cálculo por zonas
Cálculo punto por punto usando la curva de distribución fotométrica.
Este método es especialmente útil en la determinación del nivel de iluminación y de la uniformidad suministrada para un diseño de iluminación. Se utiliza frecuentemente en la industria pesada y en diseños donde no se consideran las interreflexiones.
El método de punto por punto, calcula con exactitud el nivel de iluminancia en cualquier punto dado de una instalación, al sumar las contribuciones de iluminación provenientes de cada luminario en este punto. No toma en consideración contribuciones de otras fuentes tales como reflexión de las paredes, techo, etc. Usando la curva de distribución fotométrica del luminario podemos calcular los valores para puntos específicos en superficies horizontales como sigue:
� � � =� �� � � � cos ⍬ . .
Cálculo de punto por punto usando la gráfica Isolux.
La grafica isolux también se puede utilizar para encontrar la iluminación en un punto específico, se encuentra al definir la distancia horizontal desde el luminario a ese punto, en términos de la relación de distancia entre la altura de montaje (tanto transversal como longitudinal), después, se buscan los valores de esas relaciones en la curva isolux. Si la altura de montaje real del luminario es diferente a la altura de montaje en la tabla isolux, se debe multiplicar el valor en luxes de la curva por un factor de corrección y se utiliza la siguiente ecuación.
� � =� � � � � � �� � � � . .
Formulas del método punto por punto.
Figura. 3.3 Esquema para el cálculo de punto por punto para el plano horizontal
=� � � . . =� cos ⍬ . . =� ⍬ . .
Dónde:
E= Iluminación en Footcandels o Luxes I = Intensidad en candelas (cd)
d=Distancia en metros (m)
⍬ = Angulo de incidencia
Figura. 3.4 Esquema para el cálculo de punto por punto para el plano vertical
=� ⍬ ℎ ⍬ cos � . . =� ⍬ . . =� ℎ ⍬ . .
Dónde:
E= Iluminación en Footcandels o Luxes I = Intensidad en candelas (cd)
d=Distancia en metros (m)
⍬ = Angulo de incidencia
H = Altura
Los cálculos de punto por punto pueden ser muy laboriosos y tardados; existen diversos programas de computación que realizan dichos cálculos para analizar muchos puntos y luminarios, en una fracción de tiempo necesario para hacer los mismos cálculos a mano.
3.4.2 Cálculo para interiores
Los métodos de cálculo para interiores se basan fundamentalmente en un sistema de evaluación
“promedio” a partir de la distribución del flujo luminoso en el espacio. Estos cálculos requieren de las dimensiones del local, de las reflectancias de sus superficies e indefectiblemente de un valor de
Utilización”. Dado que este dato parte del ensayo fotométrico de la luminaria, es obvio que el fabricante deberá facilitar dicha información para que el cálculo sea realizable.
Si bien existen varios métodos de cálculo basados en el “flujo luminoso”, en México se ha adoptado
el de las “Cavidades Zonales” para la presentación de los informes fotométricos de las luminarias.
Este método es el utilizado en USA pero no así en la mayoría de los países europeos, razón por la cual habrá que poner especial atención al trabajar con fotometrías foráneas por cuanto la
presentación de la tabla de “Coeficientes de Utilización” es totalmente diferente de unos y otros y da
lugar a posibles errores [3]
El objetivo de toda instalación de iluminación es garantizar que se presenten los niveles de iluminancia promedio establecidas por la SMII, ya sean iluminancias generales o locales, y en algunos casos ambas. Para lograr esto se deben tener en cuenta múltiples factores que afectan la distribución luminosa dentro de una edificación además de los niveles de deslumbramiento máximos permitidos. La adecuada selección y manejo de éstos parámetros asegurarán que la instalación de iluminación diseñada cumpla con los requisitos energéticos y de conformidad establecidos por las normas correspondientes.
Para poder diseñar la distribución de luminarios que mejor cumpla con los requerimientos de iluminancia y uniformidad del trabajo, se necesitan por lo general dos tipos de información: niveles de iluminancia promedio y de iluminancia en un punto dado. El cálculo de iluminancia en puntos específicos se hace para ayudar al diseñador a evaluar la uniformidad de iluminación, especialmente cuando se usan luminarios donde las recomendaciones de espaciamiento máximas no son provistas o donde los niveles de iluminación de acuerdo a la actividad deban ser verificados contra el ambiente. Si los niveles promedio han de ser calculados, pueden aplicarse dos métodos.
Para situaciones de iluminación interior, el método se usa con información de la tabla de coeficiente de utilización.
Para aplicaciones de iluminación exterior, se provee una curva de coeficiente de utilización y el CU se lee directamente de la curva y se usa la fórmula de lumen estándar.
Los siguientes dos métodos pueden ser usados si los cálculos han de hacerse para determinar la iluminancia en un punto.
Los niveles de iluminancia pueden ser leídos directamente de esta curva si se provee una curva isofootcande.
Los niveles de iluminancia pueden ser calculados usando el método de punto por punto si hay disponible suficiente información de la potencia en candelas del luminario.
Los parámetros a tener en cuenta en todo diseño son los siguientes:
Dimensiones: Se deben tener en cuenta las dimensiones del local, principalmente el largo, el ancho
y el alto. También es de suma importancia saber si la geometría descrita por las paredes y techo no es rectangular; es decir, tanto la pared como el techo pueden presentar formas tales como arcos, cúpulas o domos y techos de forma triangular. Este parámetro es de suma importancia para poder seleccionar el tipo de luminaria a utilizar y su disposición.
Tipo de recinto y actividad: Se debe conocer el tipo de edificación y qué clase de actividad se desea realizar allí, pues dependiendo de esto, se establecerá el nivel de iluminancia promedio con que debe contar la edificación. En la Tabla del Apéndice A se establecen los niveles de iluminancia
promedio local y general que se deben garantizar en la edificación. [2].
Reflectancia efectivas de las superficies: La reflectancia de una superficie se define como la razón
entre el flujo luminoso reflejado por la superficie y el flujo que incide sobre ella, en otras palabras, determina el porcentaje de la luz que incide sobre una superficie que es reflejada. Para determinar la reflectancia de una superficie se debe conocer su color, el tono, el material y textura. Una vez conocidos se consulta la Tabla 1 del Apéndice B para determinar las reflectancia de cada superficie
que componen la edificación [1].
Plano de trabajo: El plano útil o de trabajo indica la altura respecto al suelo a la cual se realizarán las actividades dentro del local, esta altura puede ser general o local y en caso de no conocerse, el SMI establece que se puede considerar esta altura de 0,75 m para trabajo realizado sentado y 0,85 m para el trabajo realizado de pie.
Lámparas y luminarias: Es de suma importancia seleccionar el conjunto lámpara-luminaria pues de éste depende que se produzca la iluminancia promedio que se requiera. Al momento de seleccionarlos se deben tener en cuenta características como el flujo luminoso emitido por la bombilla o lámpara, la potencia activa requerida para el funcionamiento de la bombilla, el tipo de montaje de la luminaria (adosado, suspendido, etc.) y el diagrama polar de la distribución luminosa entregado por el fabricante, el cual es muy importante tener en cuenta al momento de seleccionar la disposición de las luminarias.
Disposición de luminarias: En todo proyecto de iluminación se debe especificar el lugar y la forma en que las luminarias deberán ser instaladas, además de especificar las distancias entre luminarias y la distancia entre la luminaria y las paredes.
Mantenimiento: Es importante conocer el tipo de ambiente y las condiciones de suciedad a las cuales será sometida la edificación y por ende la instalación de iluminación, este factor afecta principalmente a la lámpara o a la bombilla de manera que por efecto de la suciedad acumulada tanto en la lámpara como en las superficies del local se reduce la cantidad de luz emitida por la lámpara y la reflejada por dichas superficies.
Altura de montaje: Indica la altura a la cual las luminarias o porta bombillas serán instaladas, pues dependiendo del tipo de luminaria que se escoja para el diseño, estas podrían instalarse adosándolas al techo o suspendidas de él o de una pared según sea el caso.
Otro de los aspectos importantes a tener en cuenta según los lineamientos, consiste en considerar la iluminancia que proveerá la incidencia de la luz solar sobre la edificación con el fin de promover el ahorro de la energía eléctrica y la eficiencia de los sistemas de iluminación; sin embargo, existe cierta incertidumbre en la aplicación de esta práctica por las siguientes razones:
Si bien se puede tener la seguridad de contar con luz solar todos los días, no se puede saber con certeza en que intensidad y durante cuánto tiempo, por lo tanto es realmente difícil establecer un valor de iluminancia aportada por la luz solar; por ello es práctica común tenerla en cuenta de manera implícita en los cálculos al momento de no ser tan exigentes en utilizar un número determinado de lámparas para alcanzar la iluminancia promedio deseada. Además al no poder ser controlada su
intensidad, la luz solar provocará deslumbramiento, altos o bajos contrastes en el interior de la edificación además de la sensación de calor e incomodidad.
Aunque en el diseño de cierta instalación de iluminación se demuestre que la iluminancia provista por la luz natural fuese tal que se pudiera prescindir de cuatro lámparas, no sería posible hacerlo pues la instalación de iluminación también será utilizada durante la noche y no se podrá asegurar la iluminancia promedio requerida durante este periodo.
Por esas razones en ninguno de los ejemplos aquí ilustrados se tendrán en cuenta la iluminancia provista por la luz natural de manera explícita en los cálculos, es decir, no se hará ningún cálculo
referente a la luz natural. [3]