(faltan todavia las figuras… y hay que corregir tambien…)

La iluminación artificial complementa o reemplaza la luz natural, y según el objetivo que persigue puede clasificarse en:

- general

- localizada

- suplementaria

Una buena instalación de iluminación debe satisfacer distintas condiciones, debiendo ser:

- suficiente para que se puedan desarrollar las actividades sin esfuerzo visual.

- adecuada a la función del ambiente (funcional).

- agradable, confortable, decorativa cuando corresponde.

Las cualidades y características que deben considerarse al proyectar una instalación son:

- intensidad de iluminación y uniformidad.

- distribución espacial de la luz (homogeneidad, difusión).

- color de la luz y reproducción de colores.

- fuente de luz, artefacto.

Influyen en las características de iluminación, el ambiente, el artefacto, y la lámpara utilizada.

Existen distintos tipos de fuentes luminosas:

- por radiación térmica, lámparas incandescentes.

- por descarga en gas (o vapor metálico, sodio, mercurio...).

- por fluorescencia, substancias que transforman la radiación de una longitud de onda en otra.

El artefacto y el ambiente interfieren en el flujo luminoso produciendo fenómenos de reflexión, absorción, transmisión.

La reflexión puede ser regular (especular), dispersa (difusa) o mixta, el modo de reflejar la luz de una superficie depende de sus características, estructura, material, color.

También la transmisión puede ser regular o difusa.

Las fuentes luminosas que se utilizan no son puntiformes, pero en la mayoría de los casos pueden ser consideradas tales.

La energía irradiada por unidad de tiempo en forma de luz, se llama flujo luminoso y representa la potencia irradiada.

La luz se propaga en línea recta y por lo tanto si se construye un cono con vértice en la fuente el flujo que atraviesa todas las secciones de dicho cono es constante.

El flujo total emitido por una fuente puntiforme por unidad de superficie (de una esfera de radio unitario) es:

FI = I * 4 * PI (Lumen)

Se denomina intensidad luminosa el valor:

I = dFI / domega (candela)

Donde: dFI es el flujo emitido en una dirección; domega es el ángulo sólido en la dirección considerada.

La intensidad de iluminación en una superficie esférica es:

E = FI / (4 * PI * r^2) = I / r^2 = dFI / ds (lux)

Para una superficie plana se tiene:

E = (I / d^2) cos(alfa)

Siendo: alfa el ángulo formado entre el plano normal a I, y la superficie plana considerada (o la normal a la superficie y el vector I).

La relación entre la intensidad luminosa y la superficie de la fuente, o la superficie iluminada es la luminanacia (brillo)

B = I / s = dFI / ds (lambert)

La intensidad media de iluminación permite juzgar aptitud de un diseño de iluminación para conseguir el fin previsto.

Las características de distribución luminosa de las lámparas o de los conjuntos lámpara artefacto se indican con distintos diagramas.

El diagrama polar de intensidad luminosa, muestra el valor de la intensidad para distintos ángulos respecto de un eje de la fuente, curva de distribución luminosa (fig. 3).

Cuando la fuente tiene características de simetría, (por ejemplo utilizadas en interiores) el diagrama polar (curva fotometrica) es un sólido de revolución, cuando no hay simetría respecto del eje se tienen distintos diagramas sobre distintos planos que contienen al eje de la fuente (por ejemplo usados en exteriores, proyectores, artefactos de calle).

En estos últimos casos la representación de un diagrama isocandelas (curvas de igual intensidad luminosa en función de ángulos respecto de planos principales de la fuente) brinda mejor información (fig. 4).

Siempre hay simetrías, un eje, uno o dos planos.

El diagrama zonal de flujo luminoso indica el flujo luminoso para distintos ángulos sólidos construidos alrededor de la fuente luminosa (fig. 5).

FIgam = integral de 0 a gam (integral de 0 a 2PI (I * dfi * dga)))

El artefacto absorbe una parte del flujo radiado por la lámpara y en consecuencia se define el rendimiento del artefacto.

En ciertos casos interesa simplemente conocer el flujo radiado por encima o por debajo del plano horizontal que pasa por la fuente luminosa.

Los diagramas antes citados permiten determinar e interrelacionar estos valores.

Normalmente estos diagramas se realizan no para una dada lámpara, sino para una lámpara cuyo flujo es la unidad (convencionalmente 1000 lúmenes) y en consecuencia al utilizarlos para una fuente de flujo dado deben ser cambiadas las escalas.

A veces se conoce el diagrama polar de intensidad luminosa y se quiere determinar el flujo total, el método de Rousseau resuelve este problema:

dFI = E * ds; E = I / r^2 ; ds = 2 * PI * sen(alfa) * dalfa

FIT = integral de 0 a PI (2 * PI * I * sen(alfa) * dalfa) = 2 * PI * integral de 0 a PI (I * dx)

Cuando la distribución luminosa no es simétrica este método debe aplicarse a cada sector beta (cuña esférica).

FIT = integral de 0 a 2PI (integral de 0 a PI (2 * PI * I(alfa,beta)

* sen(alfa) * dalfa) * dbeta)

Los proyectores se utilizan para realizar una iluminación suplementaria o una iluminación localizada a veces de un área importante.

Conocida la ubicación de la fuente, el punto de enfoque, y dado un punto en el cual se quiere determinar el nivel luminoso, se determina la dirección y longitud del segmento que une la fuente y el punto, y sus parámetros (los ángulos alfa y beta u otros - fig 1).

Con estos parámetros en el diagrama fotométrico de la fuente se puede determinar la intensidad y se calcula entonces la iluminación en el punto dado debido al proyector (teniendo en cuenta el flujo correspondiente a la lámpara, el rendimiento, etc.).

Esta tarea se puede repetir para todos los puntos del plano.

Uniendo los puntos de igual nivel de iluminación se obtienen las curvas isolux que permiten apreciar la uniformidad de la iluminación.

Los diagramas fotométricos de los reflectores se dan en distintas formas, aunque generalmente en coordenadas esféricas, utilizando paralelos y meridianos (fig. 2).

Para los artefactos de iluminación de calles el eje polar se toma coincidente con la dirección principal de enfoque (fig. 3).

Para los proyectores propiamente dichos la dirección principal de enfoque se toma en la intersección de los planos ecuatorial y meridiano de referencia (fig. 4).

Es fundamental conocer bien el significado de estas características y su orientación respecto del artefacto, so pena de equivocar los cálculos.

Las áreas abiertas se caracterizan por no tener superficies que reflejen o refracten luz, calles, caminos, canchas, plazas entran dentro de esta clasificación.

La iluminación se calcula con el método explicado para proyectores.

Cuando se poseen curvas de nivel luminoso para una dada altura de montaje del artefacto, aplicando criterios de semejanza geométricos se puede determinar la iluminación que corresponde a otra altura.

Em / Hm^2 = Eo / Ho^2; Hm / dm = Ho / do

En general un punto es iluminado por varias fuentes y se aplica el principio de superposición, sumando para cada punto la iluminación producida por cada artefacto.

Las fuentes luminosas "interfieren" entre si y su interferencia está ligada a la distancia que entre ellas hay.

La ubicación relativa de las fuentes depende de muchos factores y del efecto que quiere lograrse en particular, y de razones arquitectónicas.

Las canchas se iluminan para que los jugadores puedan jugar y los espectadores puedan ver, cuando hay televisión además se deben cumplir condiciones que esta impone.

Las calles y caminos se iluminan para distinguir los obstáculos.

Hay zonas que conviene queden sumidas en la penumbra, los niveles luminosos que se deben alcanzar en distintos puntos dependen de muchas razones que se examinan en cada proyecto en particular.

Un detalle de gran importancia que merece muy especial cuidado es la luminancia (brillo) de la fuente luminosa, que no debe producir efectos molestos de deslumbramiento.

Este efecto puede ser directo, ligado al tamaño de la fuente, o reflejado, sobre la superficie iluminada y en este caso ligada al estado seco o mojado de la superficie.

El deslumbramiento directo puede reducirse poniendo la fuente a mayor altura de manera que quede fuera del cono de visión. La molestia que causa el deslumbramiento esta también ligada a efectos de contraste, uniformidad de nivel luminoso, y duración.

Cuando se realiza la iluminación con proyectores, en espacios abiertos, se supone que no existen superficies que reflejen o difundan parte del flujo luminoso que no llega directamente al area que se desea iluminar.

En las calles que generalmente tienen edificios a ambos lados del área iluminada, generalmente el efecto de reflexión que estos producen se desprecia, las superficies inicialmente claras reflejan parte de la luz, pero con el tiempo se oscurecen y el efecto se hace efectivamente despreciable.

El flujo luminoso de un artefacto en un ambiente cerrado llega a la superficie de trabajo en parte directamente, en parte llega a las paredes y parte al techo que absorben una parte y reflejan y difunden otra.

Mientras que en espacios abiertos la iluminación debe ser directa, en interiores se puede utilizar un sistema de alumbrado directo, todo el flujo que llega a la superficie de trabajo es directo, o un sistema indirecto, el flujo va al techo, se refleja y llega a la superficie de trabajo, o se pueden dar situaciones intermedias parte del flujo es directo y parte indirecto.

Da alguna manera se puede pensar que el local complementa el efecto del artefacto.

Los coeficientes de reflexión de las paredes y del techo influyen en relación al tipo de artefacto, en la intensidad de iluminación que finalmente se consigue en el plano de trabajo.

A su vez las dimensiones del local, distancia entre paredes, altura del artefacto, altura del techo también afectan los resultados.

Si se determina el flujo luminoso total de todas las fuentes del local FIo, y se determina el flujo útil FIu, la relación entre flujo útil y total es el coeficiente de utilización.

u = FIu / FIo; FIo = N * FIL

donde: N número de lámparas; FIL flujo de una lámpara.

Parte del flujo total emitido por las lámparas es absorbida por los artefactos, otra parte es absorbida por las paredes, techo, etc. y finalmente el flujo útil, que llega al plano de trabajo produce una intensidad media de iluminación de:

E = FIu / s

Si se puede determinar el coeficiente de utilización, entonces para un dado local, en que se requiere cierta intensidad media se tendrá:

FIo = E * S / u

A partir de aquí podrán definirse los artefactos y la cantidad de lámparas.

El coeficiente de utilización depende de varios factores y los métodos con los que se determina reciben distintos nombres, el método del flujo total consiste en determinar este coeficiente con un criterio que tenga en cuenta las distintas características del ambiente.

El método de las cavidades zonales en cambio divide el flujo en partes, y estudia la influencia de cada parte del ambiente (cavidad techo, cavidad piso, etc.) sobre la parte correspondiente de flujo y así se llega al nivel luminoso en la superficie de trabajo que es lo que al fin interesa.

Para el método del flujo total se tiene en cuenta:

- el sistema de alumbrado directo, semidirecto, difuso, directo/indirecto semiindirecto, indirecto.

- el rendimiento del artefacto nu que depende del diseño y del material.

- coeficientes de reflexión de paredes y techo (rp, rw), considerando el efecto de muebles, cortinados, ventanas.

- dimensiones del local, con las que se determina el índice de espacio, en el que intervienen longitud, altura y ancho del local.

Según sea la iluminación (directa o indirecta) como altura del local se considera la distancia de los artefactos a la superficie de trabajo, o la distancia del techo a la superficie de trabajo.

En espacios muy largos se considera longitud igual a 5 veces el ancho.

Siendo de importancia lograr uniformidad de la iluminación, se deben respetar valores y relaciones límites para las distancias entre artefactos, y distancia al techo.

El método de las cavidades zonales utiliza tablas que dependen del artefacto, y un coeficiente de corrección y con estos se obtiene el coeficiente de utilización en base a:

- índice del local

- relación altura distancia entre artefactos

- reflectancia de la pared

- reflectancia efectiva de la cavidad cielorraso

- reflectancia efectiva de la cavidad piso

Las reflectancias efectivas de la cavidades (cielorraso y piso) se obtienen de gráficos partiendo del

- índice de cavidad

- reflectancia de la pared

- reflectancia la superficie horizontal (cielorraso o piso)

Cuando hay vigas se analiza la cavidad de las vigas, y se obtiene la reflectancia efectiva en el plano de las vigas, se la promedia con la parte de viga (horizontal) y se utiliza este resultado como reflectancia del cielorraso para obtener la reflectancia efectiva de la cavidad techo.

Obtenido el coeficiente de utilización, se determina el flujo luminoso total.

Deben considerarse todavía factores adicionales que pueden exigir ulteriores aumentos del flujo.

- depreciación por envejecimiento

- mantenimiento (suciedad o lámparas apagadas)

FIo = d * m * N * FIL

Se llega a determinar el número de fuentes de luz, lámparas y artefactos, que deberían ser distribuidos en modo ordenado cumpliendo las especificaciones del fabricante.

En interiores (a causa de la baja altura de los artefactos) se debe tener cuidado de que no se produzca deslumbramiento, que también puede aparecer ligado a los elevados niveles de iluminación que frecuentemente se utilizan.

Luminarias de brillo muy elevado deben ser montadas fuera del cono de visión, se debe cuidar el efecto de contraste, cuya molestia se atenúa con techos claros.

El deslumbramiento reflejado puede ser provocado especialmente por muebles metálicos con superficies lisas y brillantes, cristales, materiales sintéticos, etc.

El criterio general de iluminación en interiores es realizar una iluminación general, y en los puntos donde el nivel de iluminación, por razones especiales, debe ser excepcionalmente alto agregar una iluminación suplementaria.

Para el brillo análogamente al coeficiente de utilización se determina un coeficiente de luminancia q.

Las lámparas absorben energía eléctrica y entregan luz, su rendimiento se define como relación entre los lúmenes emitidos y los wattios absorbidos.

Las lámparas incandescentes superan poco los 10 lm/W, las fluorescentes de máximo rendimiento casi alcanzan los 100 lm/W.

En ambientes cerrados la energía que absorben las lámparas calienta el ambiente, este aporte es particularmente importante en los lugares donde hay climatización.

Las consideraciones ligadas al rendimiento influyen fundamentalmente en la definición del costo operativo del sistema de iluminación.

Otro factor que influye en el costo operativo es la vida de las lámparas, para las cuales se tiene una vida media definida y una curva característica de mortandad.

A lo largo de la vida de la lámpara su rendimiento disminuye, depreciación, y en un cierto momento el rendimiento es sensiblemente menor que una lámpara nueva.

Al comparar dos proyectos, como para otras instalaciones se debe tener en cuenta la inversión inicial, el consumo de energía, los gastos de mantenimiento, el beneficio producido, en nuestro caso la iluminación.

La tensión de alimentación influye en la vida y en el rendimiento de la lámpara, y si las variaciones de tensión son demasiado amplias la libertad de elección del tipo de iluminación queda muy restringida.

Los circuitos de iluminación deben entonces tener caídas de tensión relativamente pequeñas.

Las lámparas de arco, vapor de mercurio, tubos fluorescentes tienen en serie un elemento cuya función es limitar la corriente del arco, generalmente se trata de un reactor, cuyas pérdidas deben ser tenidas en cuenta.

El factor de potencia de un sistema de iluminación con lámparas de arco es bajo, en ciertos casos el equipo auxiliar incluye el capacitor para mejorarlo.

Las lámparas de arco producen efecto estroboscópico (a la frecuencia de red) este efecto puede ser suavizado conectando lámparas próximas a distintas fases, o compensando el factor de potencia de modo distinto en dos lámparas próximas de manera que sus corrientes no se encuentren en fase.

Las lámparas de arco, tubos fluorescentes, pueden ser de cátodo frío o caliente.

Cuando son de cátodo caliente un dispositivo de arranque (o una llave manual) conecta en serie los filamentos por los que circula la corriente de arranque (precalentamiento), se eleva su temperatura, en un momento determinado la interrupción del circuito inicia la descarga en el tubo.

Cuando la descarga no se inicia el dispositivo de arranque actúa de nuevo, cuando la lámpara ha llegado al final de su vida no se enciende correctamente, entonces los arranques repetidos producen un molesto fenómeno de parpadeo, los dispositivos de arranque antiparpadeo (de tipo térmico) evitan esta situación y protegen la reactancia que sufre con las elevadas corrientes de arranque.

Las lámparas de arranque rápido tienen los filamentos calentados por un circuito "secundario" del transformador - reactor, no existe dispositivo de arranque.

En las lámparas de arranque instantáneo se produce el arco entre electrodos con una tensión suficientemente elevada.