Step VI: Development and validation of HPLC method Optimization of the chromatographic conditions likes,
4.6. Validation of HPLC method
DISEÑO DE UN SISTEMA DE ALUMBRADO PÚBLICO
4.1) REQURIMIEMTOS NORMATIVOS EN UNA INSTALACION DE LUMBRADO PUBLICO
4.2) MÉTODO PUNTO POR PUNTO
4.3) APLICACIÓN DEL MÉTODO PUNTO POR PUNTO PARA LA ILUMINACIÓN DE CALLES Y AVENIDAS.
4.4) CALCULO PARA DETERNINAR LA ALTURA DE MONTAJE DEL LUMINARIO
4.5) CÁLCULOS DE LA CARGA INSTALADA. 4.6) SIMULACIÓN REFERENCIAS: http://edison.upc.edu/curs/llum/exterior/vias_p.html#nivel. www.scribd.com/.../A81-METODO-PUNTO-POR-PUNTO- cap.
4.1) REQURIMIEMTOS NORMATIVOS EN UNA INSTALACION DE ALUMBRADO
PÚBLICO
El articulo 930 alumbrado público de la NOM 001 SEDE 2005 esta contenido en el apéndice C
4.2) MÉTODO DE PUNTO POR PUNTO
Para utilizar el método del punto por punto se necesita conocer previamente las características fotométricas de las lámparas y luminarios empleadas, la disposición de las mismas sobre la planta del local y la altura de estas sobre el plano de trabajo. Una vez conocidos todos estos elementos se puede empezar a calcular las iluminancias. Mientras más puntos se calculen más información se tendrá sobre la distribución de la luz. Esto es particularmente importante si se trazan los diagramas isolux de la instalación.
La iluminancia horizontal en un punto se calcula como la suma de la componente de la iluminación directa (producida por la luz que llega al plano de trabajo directamente de los luminarios) más la de la iluminación indirecta (procedente de la reflexión de la luz de los luminarios en el techo, paredes y demás superficies del local. Por lo tanto:
4.2.1) COMPONENTE DIRECTA EN UN PUNTO
……….. (4.2.1)
Fuentes de luz puntuales. Si se considera que las fuentes de luz puntuales las lámparas incandescentes y de descarga que no sean los tubos fluorescentes. En este caso las componentes de la iluminancia se calculan usando las fórmulas.
71
Figura 4.1. Plano de las componentes en un punto [28]
………..… (2.4.2)
……… (2.4.3)
Donde I es la intensidad luminosa de la lámpara en la dirección del punto que puede obtenerse de los diagramas polares del luminario y/o de la matriz de intensidades y h la altura del plano de trabajo a la lámpara.
En general, si un punto está iluminado por más de una lámpara su iluminancia total es la suma de las iluminancias recibidas:
………...………….. (4.2.4)
………...……….. (4.2.5)
Fuentes de luz lineales de longitud infinita. Se considera que una fuente de luz lineal es infinita si su longitud es mucho mayor que la altura de montaje; por ejemplo una línea continua de fluorescentes. En este caso se puede demostrar por cálculo diferencial que la iluminancia en un punto para una fuente de luz difusa se puede expresar como:
Figura 4.2. Plano para una fuente de luz lineal infinita. [28]
….……….…………..…… (4.2.6)
……….……… (4.2.7)
En los extremos de la hilera de los luminarios el valor de la iluminancia será la mitad. El valor de I se puede obtener del diagrama de intensidad luminosa del luminario referido a un metro de longitud de la fuente de luz. En el caso de un tubo fluorescente desnudo I puede calcularse a partir del flujo luminoso por metro, según la fórmula:
……….………..… (4.2.8) Cálculo de las iluminancias horizontales empleando curvas isolux. Este método
gráfico permite obtener las iluminancias horizontales en cualquier punto del plano de trabajo de forma rápida y directa. Para ello necesitaremos:
o Las curvas isolux del luminario suministradas por el fabricante (fotocopiadas
sobre papel vegetal o transparencias). Si no disponemos de ellas, podemos trazarlas a partir de la matriz de intensidades o de las curvas polares, aunque esta solución es poco recomendable si el número de puntos que nos interesa calcular es pequeño o no disponemos de un programa informático que lo haga por nosotros.
o La planta del local con la disposición de los luminarios dibujada con la misma
73
El procedimiento de cálculo es el siguiente. Sobre el plano de la planta situamos el punto o los puntos en los que queremos calcular la iluminancia. A continuación colocamos el diagrama isolux sobre el plano, haciendo que el centro coincida con el punto, y se suman los valores relativos de las iluminancias debidos a cada una de los luminarios que se han obtenido a partir de la intersección de las curvas isolux con los luminarios.
Luminario A B C D E F G H I Total
Iluminancia (lux) 4 4 0 19 19 0 12 10 0 ET=68 lx
Figura 4.3. Diagrama isolux sobre un plano. [28]
Finalmente, los valores reales de las iluminancias en cada punto se calculan a partir de los relativos obtenidos de las curvas aplicando la fórmula:
………. (4.2.9)
4.2.2) COMPONENTE INDIRECTA O REFLEJADA EN UN PUNTO
Para calcular la componente indirecta se supone que la distribución luminosa de la luz reflejada es uniforme en todas las superficies del local incluido el plano de trabajo. De esta manera, la componente indirecta de la iluminación de una fuente de luz para un punto cualquiera de las superficies que forman el local se calcula como:
Donde:
es la suma del área de todas las superficies del local. es la reflectancia media de las superficies del local calculada como
Siendo la reflectancia de la superficie Fi
y Φ es el flujo de la lámpara
4.3) APLICACIÓN DEL METODO PUNTO POR PUNTO PARA LA ILUMINACIÓN
PÚBLICA.
Para la aplicación el método de punto por punto se deben de considerar los siguientes aspectos:
La clasificación de la zona y de la carretera (detalles del perfil de la vía). El nivel de iluminación apropiado según la clasificación.
Selección de los luminarios de acuerdo a la distribución de luz requerida. El apropiado emplazamiento del luminario (altura de montaje, longitud del
brazo y separación entre luminarios) para proporcionar la iluminación requerida en cantidad y calidad.
Cálculos luminotécnicos.
Hasta este punto, se proceden a identificar varias soluciones que cumplen los requisitos técnicos, debido a esta situación corresponde hacer una evaluación de las soluciones y elegir lo que resulte más conveniente desde el punto de vista económico.
75
Tabla 4.1. Niveles mínimos de iluminación.
NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-025-STPS-2008, Condiciones de iluminación en los centros de trabajo.
TAREA VISUAL DEL PUESTO DE TRABAJO.
ÁREA DE TRABAJO. NIVELES MÍNIMOS DE ILUMINANCIA (LUX).
En exteriores: distinguir el área de tránsito, desplazarse caminando, vigilancia, movimiento de vehículos
Áreas generales exteriores: patios y estacionamientos.
20
En interiores. Distinguir el área de tránsito, desplazarse caminando, vigilancia y movimiento de vehículos.
Áreas generales exteriores: Almacenes de poco movimiento, pasillos, escaleras estacionamientos
cubiertos, labores en minas subterráneas, iluminación de
emergencia.
50
Requerimiento visual simple: inspección visual. Recuento de piezas, trabajo en banco y máquina.
Áreas de servicio al personal: almacenaje rudo, recepción y despacho, casetas de vigilancia, cuartos de compresores y pailería.
200
Distinción moderada de detalles: ensamble simple, trabajo medio en banco y máquina, inspección simple,
empaque y trabajos de oficina.
Talleres: áreas de empaque y
ensamble, aulas y oficinas. 300
Distinción clara de detalles: maquinado y acabados delicados,
ensamble e inspección moderadamente difícil, captura y
procesamiento de información, manejo de instrumentos y equipo de
laboratorio.
Talleres de precisión: salas de cómputo, áreas de dibujo,
laboratorios
500
Distinción fina de detalles: maquinado de precisión, ensambles, e inspección de trabajos delicados, manejo de instrumentos y equipos de
presición, manejo de piezas pequeñas.
Talleres de alta precisión: de pintura y acabado de superficies y
4.3.1) CONDICIONES DE UNA BUENA ILUMINACIÓN
Los criterios de calidad más importantes para una instalación de alumbrado público desde el punto de vista de la seguridad del tráfico y percepción visual, son:
Rendimiento en color
4.3.1.1) NIVEL DE ILUMINANCIA
……….. (4.3.1)
Figura 4.4. Iluminancia en el punto P. [28]
La iluminancia indica la cantidad de luz que llega a una superficie y se define como el flujo luminoso recibido por unidad de superficie.
Si la expresamos en función de la intensidad luminosa nos queda como:
77
Donde I es la intensidad recibida por el punto P en la dirección definida por el par de ángulos (C, g) y h la altura del foco luminoso. Si el punto está iluminado por más de una lámpara, la iluminancia total recibida es entonces hay que calcular el nivel de luminancia.
4.3.1.1.1) ILUMINANCIA EN UN PUNTO
La iluminancia en un punto de una vía cualquiera, se la calcula sumando la iluminancia de todos los luminarios que aporten a ese punto; las iluminancias se las puede obtener de las curvas isolux proporcionadas por los fabricantes, en las cuales se indica la iluminancia máxima representada por una ecuación de las siguientes características:
………. (4.3.3)
Donde:
Ep : Iluminancia relativa en el punto p (curvas Isolux) a : factor por el tipo de luminario
El: Flujo luminoso de la lámpara
n : Número de lámparas dentro del luminario h : Altura de montaje del luminario
4.3.1.2) NIVEL DE LUMINANCIA
La luminancia, por contra, es una medida de la luz que llega a los ojos, procedente de los objetos y es la responsable de excitar la retina provocando la visión. Esta luz proviene de la reflexión que sufre la iluminancia cuando incide sobre los cuerpos. Se puede definir, pues, como la porción de intensidad luminosa por unidad de superficie que es reflejada por la calzada en dirección al ojo.
El nivel de luminancia en la superficie de una calzada influye sobre la sensibilidad a los contrastes del ojo del conductor y, por consiguiente, sobre su seguridad de percepción.
Figura 4.5. Iluminancia percibida por un observador. [28]
L = q(b ,g )´EH ………..……..….…….. (4.3.4)
Donde q es el coeficiente de luminancia en el punto P que depende básicamente del ángulo de incidencia g y del ángulo entre el plano de incidencia y el de observación b. El efecto del ángulo de observación a es despreciable para la mayoría de conductores (automovilistas con campo visual entre 60 y 160 m por delante y una altura de 1,5 m sobre el suelo) y no se tiene en cuenta. Así pues nos queda:
Por comodidad de cálculo, se define el término:
……….……….…… (4.3.5)
Quedando finalmente:
……….……….. (4.3.6)
……….………. (4.3.7)
Y si el punto está iluminado por más de una lámpara, resulta:
79
Los valores de r(b,g) se encuentran tabulados o incorporados a programas de cálculo como el DIAlux dependen de las características de los pavimentos utilizados en la vía.
Criterios de calidad
Para determinar si una instalación es adecuada y cumple con todos los requisitos de seguridad y visibilidad necesarios se establecen una serie de parámetros que sirven como criterios de calidad. Son la luminancia media (Lm, LAV), los coeficientes de uniformidad (U0, UL), el deslumbramiento (TI y G) y el coeficiente de iluminación de los alrededores (SR).
4.3.1.3) COEFICIENTES DE UNIFORMIDAD
Como criterios de calidad y evaluación de la uniformidad de la iluminación en la vía se analizan el rendimiento visual en términos del coeficiente global de uniformidad U0 y la
comodidad visual mediante el coeficiente longitudinal de uniformidad Ul (medido a lo largo
de la línea central).
U0 = Lmin / Lmin UL = Lmin / Lmax ……….. (4.3.9)
Las recomendaciones adecuadas sobre uniformidad de la luminancia lo que equivale prácticamente al grado máximo aceptable de no-uniformidad, dependen del punto de vista económico. Cualquiera que sea el sistema de alumbrado, una mejor uniformidad solo puede lograrse mediante un menor espaciamiento de los luminarios o un sistema óptico del luminario más cuidadosamente diseñado, todo lo cual aumenta el costo de la instalación.
4.3.1.4) DESLUMBRAMIENTO
El deslumbramiento producido por las farolas o los reflejos en la calzada, es un problema considerable por sus posibles repercusiones. En sí mismo, no es más que una sensación molesta que dificulta la visión pudiendo, en casos extremos, llegar a provocar ceguera transitoria. Se hace necesario, por tanto, cuantificar este fenómeno y establecer unos criterios de calidad que eviten estas situaciones peligrosas para los usuarios.
Se llama deslumbramiento molesto a aquella sensación desagradable que sufrimos cuando la luz que llega a nuestros ojos es demasiado intensa. Este fenómeno se evalúa de acuerdo a una escala numérica, obtenida de estudios estadísticos, que va del deslumbramiento insoportable al inapreciable.
Tabla 4.2. Tipos de deslumbramiento
Deslumbramiento Evaluación del alumbrado
Insoportable Malo
Molesto Inadecuado
Admisible Regular
Satisfactorio Bueno
Inapreciable Excelente
4.3.1.5) COEFICIENTE DE ILUMINACIÓN EN LOS ALREDEDORES
El coeficiente de iluminación en los alrededores (Surround Ratio, SR) es una medida de la iluminación en las zonas limítrofes de la vía. De esta manera se asegura que los objetos, vehículos o peatones que se encuentren allí sean visibles para los conductores. SR se obtiene calculando la iluminancia media de una franja de 5 m de ancho a cada lado de la calzada.
4.3.1.6) APARIENCIA EN COLOR Y RENDIMIENTO EN COLOR
Los aspectos que se deben de considerar en la selección del luminario son:
La influencia del color de la luz sobre la visibilidad (distancia de visibilidad) La influencia del color de la luz en el deslumbramiento molesto.
La influencia del color de la luz sobre la rapidez de percepción y tiempo de recuperación, si se ha producido un instante de deslumbramiento
La comodidad visual en una vía iluminada depende también del rendimiento en color de las lámparas instaladas.
81
4.3.1.7) EFICIENCIA DE LA GEOMETRÍA DE LA INSTALACIÓN PARA LA ORIENTACIÓN VISUAL.
Se han de tomar unas medidas en la geometría de la instalación para que permita una orientación visual. Todo este conjunto de medidas ha de transmitir al usuario una imagen rápida para que inmediatamente identifique el curso de la vía, y particularmente de la dirección que debe seguir, a una distancia que dependerá del límite de velocidad permitida.
4.3.2) CONSIDERACIONES ECONÓMICAS
Entre los múltiples factores que tienen que ver directamente con el costo de una instalación están:
La calzada. Las características de reflexión del pavimento, ancho y estado del mismo.
Suministro de energía. La instalación es área o subterránea; tensión de red; circuito en serie o en paralelo; conexión en estrella o en triángulo; longitud de la línea;
perdidas, Etc.
Lámparas. Potencia, eficacia, apariencia y rendimiento en color, posición de uso, precio.
Luminarios. Una o dos lámparas por luminario, eficiencia óptica, factor de utilización, balasto separado o incorporado en el luminario, luminarios montadas en postes báculos o suspendidas, peso total, forma, precio.
Postes. Altura normal o postes altos, con o sin brazo, brazos sencillos o dobles, longitud del brazo, precio del poste completo.
Balasto. Baja tensión o media tensión, potencia para una o dos lámparas, caída de tensión estimada, con corrección de factor de potencia o sin ella, precio.
Transformadores de distribución. Tipo, con regulador o sin él, estación central con subestaciones o con cables para grandes ramificaciones, precio.
Encendido y apagado. Con cronointerruptores mecánicos, con fotocélula, encendido mecánico diurno – nocturno.
Alcance corto max 60º Alcance medio 60º max 70º
Alcance largo max 70º
4.3.3) LÁMPARAS Y LUMINARIOS
Las lámparas son los aparatos encargados de generar la luz. En la actualidad, en alumbrado público se emplean las lámparas de vapor de mercurio a alta presión y las de vapor de sodio a baja y alta presión. En este caso se implantara el uso de por sus mejores prestaciones y mayor ahorro energético y económico.
Los luminarios, por contra, son aparatos destinados a alojar, soportar y proteger la lámpara y sus elementos auxiliares además de concentrar y dirigir el flujo luminoso de esta. Para ello, adoptan diversas formas aunque en alumbrado público predominan las de flujo asimétrico con las que se consigue una mayor superficie iluminada sobre la calzada. Las cuales se poden encontrar montadas sobre postes, columnas o suspendidas sobre cables transversales a la calzada, en catenarias colgadas a lo largo de la vía o como proyectores en plazas y cruces.
Los luminarios se clasifican según tres parámetros (alcance, dispersión y control) que dependen de sus características fotométricas. Los dos primeros nos informan sobre la distancia en que es capaz de iluminar el luminario en las direcciones longitudinal y transversal respectivamente.
Mientras, el control nos da una idea sobre el deslumbramiento que produce el luminario a los usuarios. El alcance es la distancia, determinada por el ángulo en que el luminario es capaz de iluminar la calzada en dirección longitudinal. Este ángulo se calcula como el valor medio entre los dos ángulos correspondientes al 90% de IMAX que corresponden al plano donde el luminario presenta el máximo de la intensidad luminosa.
83
Dispersión estrecha 90 45º Dispersión media 45º 90 55º Dispersión ancha 90 55º
La dispersión es la distancia, determinada por el ángulo , en que es capaz de iluminar el
luminario en dirección transversal a la calzada. Se define como la recta tangente a la curva isocandela del 90% de IMAX proyectada sobre la calzada, que es paralela al eje de esta y se encuentra mas alejada del luminario.
Figura 4.7. Dispersión transversal. [28]
Tanto el alcance como la dispersión pueden calcularse gráficamente a partir del diagrama de la figura 4.8.
Alcance y dispersión de un luminario Método gráfico para calcular el alcance y la dispersión
4.3.3.1) EMPLAZAMIENTO DE LOS LUMINARIOS, SEPARACIÓN Y ALTURA DE MONTAJE
El emplazamiento, separación y altura de montaje apropiados de los luminarios implican factores de iluminación tales como la relación de uniformidad entre el nivel luminoso más bajo y el medio, y el deslumbramiento mínimo. Dichos factores se deben considerar conjuntamente con otros de orden practico que a menudo incluyen el emplazamiento de postes convenientes, espacio para soportes de nuevos postes, longitudes de los bloques, limites de las propiedades, desniveles, curvas, cruces. Al perseguir el objetivo de un mínimo deslumbramiento con un optimo brillo del pavimento, las alturas de montaje de los luminarios son función de la máxima intensidad luminosa del haz del tipo de control. Los exteriores para determinar la altura de montaje mínimo se dan en la siguiente tabla:
Intensidad luminosa Altura mínima de montaje (m) Máxima del luminario Tabla 4.3. Alturas mínimas de montaje de los luminarios
Intensidad luminosa Altura mínima de montaje (m)
Máxima de la luminar ia (Cd)
Cutoff Semi-cutoff No-cutoff
Por debajo de 5.000 6 6 7.5
Por debajo de 10.000 6 7.5 9
Por debajo de 15.000 7.5 9 10.5
Por encima de 15.000 9 10.5 12
4.3.3.2) DISPOSICIÓN DE LOS LUMINARIOS
Para conseguir una buena iluminación, no basta con realizar los cálculos, debe seleccionarse una disposición según el tipo de vía: en curvas es recomendable situar las farolas en la exterior de la misma, en autopistas de varias calzadas ponerlas en la mediana o cambiar el color de las lámparas en las salidas.
En los tramos rectos de vías con una única calzada existen tres disposiciones básicas: unilateral, bilateral tresbolillo y bilateral pareada. También es posible suspender el luminario de un cable transversal pero sólo se usa en calles muy estrechas.
85
A) VÍAS CON TRÁFICO EN AMBOS SENTIDOS
Unilateral
Figura 4.9. Disposición uniforme. [28].
Esta disposición consiste en la colocación de todos los luminarios a un mismo lado de la calzada, se utiliza solamente en el caso de que el ancho de la vía sea igual o inferior a la altura de montaje de los luminarios. La luminancia de la vía en el lado opuesto a la fila de luminarios será inevitablemente menor, comparada con la del lado donde han sido colocadas aquellas.
Bilateral Tresbolillo
Figura 4.10. Disposición tresbolillo. [28].
Esta disposición consiste en la colocación de los luminarios en ambos lados de la vía a tresbolillo o en zigzag y se emplea principalmente si el ancho de la vía es de 1.0 a 1.5 veces la altura de montaje.
Hay que prestar cuidadosa atención a la uniformidad de las luminancias en la vía; manchas brillantes y oscuras pueden producir un efecto molesto de zigzag.
Bilateral Pareada
Figura 4.11. Disposición pareada. [28].
Esta disposición, con luminarios colocadas una opuesta a la otra, se utiliza ante todo cuando el ancho de la vía es mayor de 1.5 veces la altura de montaje.
La distribución unilateral se recomienda si la anchura de la vía es menor que la altura de montaje de los luminarios. La bilateral tresbolillo si está comprendida entre 1 y 1.5 veces la altura de montaje de montaje y la bilateral pareada si es mayor de 1,5.
Tabla 4.4. Relación entre la anchura de la vía y la altura de montaje. [28]
Relación en la anchura de la vía y la altura de montaje
Unilateral AH
Tresbolillo 1 A/H 1,5
Pareada A/H 1,5
B) CURVAS
En tramos curvos las reglas a seguir son proporcionar una buena orientación visual y hacer