Mtodos de Diseo Alumbrado para reas Operativas

Mtodos de Diseo Alumbrado para reas OperativasJose Pablo MongeGerson Fernandez ArceAGENDAPrincipios de iluminacinConsideraciones y requisitos para el diseo de alumbradoCaractersticas y recomendaciones del alumbradoConclusiones

PRINCIPIOS DE DISEO DE

ILUMINACIONFundamentos importantes:RadiometricosFotometricos

Estos dos terminos conllevan al comportamiento y la naturaleza de la luz en el medioRadiacin electromagntica y energa visibleLa radiacin es la propagacin de energa en una variedad de formas a travs del espacio.

La energa visible o luz forma parte del espectro electromagntico que comprende tipos de ondas tan dispares como los rayos csmicos, los rayos gamma, los ultravioletas, los infrarrojos y las ondas de radio o televisin.

La luz, que llega a nuestros ojos y nos permite ver, es un pequeo conjunto de radiaciones electromagnticas de longitudes de onda comprendidas entre los 360 nm y los 830 nm.espectro electromagntico

Unidades y magnitudes radiomtricasLas magnitudes fotomtricas se derivan de una magnitud bsica llamada intensidad luminosa (cuya unidad es la candela) desde una fuente de luz en una direccin especfica.

Unidades y magnitudes radiomtricas (2)La unidad de flujo luminoso es el lumen y por definicin es la razn a la cual la energa luminosa incide sobre una superficie de un metro cuadrado situada a un metro de la fuente puntual uniforme de una candela de intensidad luminosa.Cuando encendemos un bulbo incandescente u otro tipo de lmpara elctrica, sta consume una cierta cantidad de potencia (watt). De esta potencia elctrica total consumida, una parte es transformada a energa calrica y la otra a energa radiante.

Unidades y magnitudes radiomtricas (3)Por definicin el flujo luminoso es la razn en el tiempo de flujo de energa luminosa. As el lumen y el watt son dimensionalmente equivalentes. Como el flujo luminoso viaja hacia fuera de la fuente, finalmente incide sobre objetos, donde este es reflejado, absorbido o transmitido. La iluminancia Ev sobre una superficie es la densidad de flujo luminoso incidente en esa superficie. Teniendo en cuenta que A es el rea, se tiene que:

La unidad de la iluminancia es el lux. El interior de la esfera recibe 4 m(2) iluminancia en la superficie interior de la esfera es un lux.

Iluminancia.Se conoce ahora la intensidad de flujo que llega a la superficie por lo que se requiere medir la densidad de flujo luminoso que atraviesa una superficie.

Luminancia.La excitancia luminosa describe la densidad de flujo luminoso total que abandona una superficie y la luminancia describe la densidad de flujo luminoso que deja la superficie en una direccin particular.

IluminacinLa adecuada provisin de luz para el buen desempeo de las diferentes actividades humanas ha sido materia de gran importancia desde la aparicin de la civilizacin. La pregunta bsica y primordial a la cual todo diseador de iluminacin se enfrenta es cuanta luz se necesita para ver.

Se ha comprobado que entre ms bajo sea el contraste visual de un objeto, ms alta ser la luminancia global para ver. Para el desempeo de labores de reflectancia constante, iluminadas desde la misma direccin, si se necesita ms luminancia desde el objeto, ms alta deber de ser la iluminancia del objeto.Iluminacin (2)Es posible evitar la incapacidad por deslumbramiento al presentar el objeto con luz mayormente de lado, de manera tal que la reflejada especularmente y por ende luz ms brillante se fleje fuera al lado y lejos del campo de visin.

Si la fuente de luz permanece en el campo de visin y es brillante, entonces esta se vuelve una fuente de malestar, por lo es mejor poner dicha fuente detrs del observador, ya sea arriba o al lado de ste.Sistema de Alumbrado de interioresEn el alumbrado de interiores existen tres sistemas relacionados con la distribucin de la luz sobre el rea a iluminar:

Sistema de alumbrado GeneralSistema de alumbrado general localizadoSistema de alumbrado localizadoSistema de alumbrado General

Se denomina de esta forma el alumbrado en el cual el tipo de luminaria, su altura de montaje, y su distribucin, se determinan de forma que se obtenga una iluminacin uniforme sobre toda la zona a iluminar.La distribucin luminosa ms normal se obtiene mediante la colocacin de las luminarias de manera simtrica en filas.

Sistema de alumbrado General (2)A veces, cuando se emplean lmparas fluorescentes, puede resultar conveniente una colocacin de luminarias en lneas continuas.

Este sistema de alumbrado presenta la ventaja de que la iluminacin es independiente de los puestos de trabajo, por lo que estos pueden ser dispuestos o cambiados en la forma que se desee. Sin embargo, presenta el inconveniente de que la iluminancia media proporcionada no se puede hacer corresponder a las personas que precisen mayor iluminacin (personas de mayor edad), o aquellas zonas que por su trabajo requieran niveles ms altos.Sistema de alumbrado General localizadoConsiste en colocar las luminarias de forma que adems de proporcionar una iluminacin general uniforme, permitan aumentar el nivel de las zonas que lo requieran, segn el trabajo en ellas a realizar. Presenta el inconveniente de que si se efecta un cambio de dichas zonas hay que reformar la instalacin de alumbrado.

Sistema de alumbrado localizadoConsiste en producir un nivel medio de iluminacin general, ms o menos moderado, y colocar un alumbrado directo para disponer de elevados niveles medios de iluminacin en aquellos puestos especficos de trabajo que lo requieran.

Condiciones generales de una buena iluminacinEntorno visual: Se lograr un entorno visual confortable en el total del local, cuando el sistema de iluminacin adoptado provea las condiciones adecuadas de luz y sombra, la distribucin de las luminarias de las superficies interiores sea correcta, la iluminacin sea suficiente y los frentes de luz tengan colores adecuados y no produzcan deslumbramiento directo e indirecto.Condiciones generales de una buena iluminacin (2)Eficiencia de la tarea visual: La eficiencia de la tarea visual est asegurada, principalmente, por la ausencia de deslumbramiento, por una correcta relacin entre la luminancia de la zona de trabajo y las de su entorno, por el sistema de iluminacin que, adoptado correctamente, provea las condiciones adecuadas de reflexin y sombras en el lugar de trabajo y nivel de iluminacin suficiente sobre los objetos a observar.Condiciones generales de una buena iluminacin (3)Dificultad de una tarea visual: La dificultad de una tarea visual est determinada por el tamao del objeto y de sus detalles, por el contraste entre estos y su fondo proveniente de una diferencia de factor de reflexin o de color. Por el tiempo dado para la observacin, por la velocidad de movimiento de los objetos y por la presencia de fuentes de deslumbramiento perturbantes en el campo visual.Condiciones generales de una buena iluminacin (4)Percepcin del objeto: La facilidad para percibir un objeto determinado depende de su tamao aparente, de la luminosidad del objeto y del contraste de luminancias y colores entre el objeto y su fondo. La luminancia del objeto es funcin de sus factores de reflexin o transmitancia promedio, segn la composicin la luz incidente o transmitida, y del valor de iluminancia de dicha luz.Norma INTE 31-08-06-2000En Costa Rica, el reglamento en el que se establecen los niveles de iluminacin adecuados de acuerdo la actividad laboral que se desempee, esta establecido en la norma realizada por INTECO (Instituto de Normas Tcnicas de Costa Rica). Esta es una adaptacin de la norma Argentina IRAM-AADL J 20-06 Iluminacin artificial de interiores. Niveles de iluminacin, vigente desde el 07 de julio de 1972.

Esta norma se encuentra integrada por cinco partes principales que describen respectivamente su objeto, campo de aplicacin, la terminologa empleada, los requerimientos deseados tanto para el empleador como para el empleado y finalmente las condiciones generales de iluminacin general y localizada que deben tener las reas de trabajo.Norma INTE 31-08-06-2000El fin primordial de dicha norma es el de salvaguardar la salud de las y los trabajadores en el desempeo de sus funciones, estableciendo los niveles mnimos de iluminacin en sus lugares de trabajo. El campo de aplicacin de esta norma es muy amplio; ya que dentro de la misma se contemplan locales residenciales, comerciales e industriales.

En la seccin de definiciones de esta norma, se tratan de manera muy general y concisa los trminos cuyo conocimiento es crucial para la correcta aplicacin de la norma.Consideraciones y requisitos para el diseo de alumbradoEl primer aspecto a considerar en la iluminacin artificial es que debe ser diseada para proporcionarnos la iluminacin que no tenemos en un lugar cerrado o semi cerradoUn segundo aspecto, paralelo y complementario al anterior, es el costo de las tarifas elctricas. Hay que recordar que existen dos cargos, el costo de la energa (kwh) y el costo de la demanda (kw).Entonces, un buen diseo del sistema de iluminacin, que tiene un costo bajo, maximiza la relacin beneficio, que es la que debemos buscar.La potencia de la lmparaEl tiempo de usoLa tecnologa de la lmpara24Consideraciones y requisitos para el diseo de alumbrado (2)Calidad y Cantidad de iluminacin adecuada al proceso de manufactura y a las medidas de seguridad necesarias.Equipo de iluminacin que satisfaga los requerimientos de diseo considerando las caractersticas fotomtricasEquipo que es seguro, prctico y fcil de mantener. Caractersticas energticas, econmicas y operativas de los sistemas de iluminacin elegidos. TodosTipos de lmparasLmpara incandescenteLmpara incandescente reflectorLmpara halgena dicroicaLmpara halgenaLmpara halgena eficienteLmpara de cuarzo y halgenas linealesLmpara fluorescenteLmpara fluorescente compactaLmpara de mercurio halogenado o de descargaLmpara incandescente.- Luz clida, amarillenta/ rojiza especial para reas de reunin, donde la luz intensa no es esencial. Es especial para iluminacin general.Lmpara incandescente reflectora.- Luz clida y amarillenta concentrada en un haz, especial para reas de exhibicin.Lmpara halgena dicroica.- Luz intensa y brillante, destaca lo objetos y colores; su uso es especial para destacar un ambiente y hacerlo ms atractivo, destacar objetos o realizar tareas que requieran buen nivel de iluminacin.Lmpara halgena.- En los sistemas actuales, lleva la misma ampolla (cacahuate) que la lmpara dicroica, pero sin su casquete, da luz intensa y brillante, destaca lo objetos y colores.Lmpara halgena eficiente.- Es exactamente igual a un foco incandescente, con el mismo sistema de la lmpara halgena actualmente en el mercado, pero tiene un ahorro de energa del 30%.Lmpara de cuarzo y halgenas lineales.- Luz potente especial para lugares donde se requiera gran nivel de iluminacin y tambin para iluminacin complementaria con regulador de intensidad. Es muy utilizada para artefactos tipo reflectores. Su color es algo amarillento (temperatura color 2800Lmpara fluorescente.- Produce una luz intensa, uniforme y eficiente, ideal cuando se necesita buen nivel de iluminacin durante mucho tiempo ya que es de los tipos de iluminacin ms econmica.Lmpara fluorescente compacta.- Es el mismo tipo de luz que los tubos fluorescentes, pero con la diferencia que pueden ser colocados en cualquier artefacto para lmpara incandescente ya que tienen balasto electrnico incorporado.Lmpara de mercurio halogenado o de descarga.- Emite una luz potente y brillante que resalta los colores y los objetos, Es ideal para elevados niveles de iluminacin y para destacar zonas u objetos. Se lo utiliza especialmente en la iluminacin de comercios, iluminacin institucional o incluso para monumentos, fachadas etc.

26Especificaciones para sistemas de iluminacin interioresTipo de lmpara: fluorescente y fluorescente compacta.A)Lmpara Fluorescente T8. Bulbo: tubular recto o en forma de U, con un dimetro de 8 octavos de pulgada. Potencias: 17, 32, 40 o 59 W Temperatura de color: entre 3000 a 4100 K Valor mnimo de ndice de rendimiento de color (IRC): 82 Eficacia (lm/W): 79 - 103 Vida nominal promedio mnima 24 000 horasEspecificaciones para sistemas de iluminacin interiores (2)B)Lmpara Fluorescente T5. Bulbo: tubular recto con un dimetro de 5 octavos de pulgada. Potencias: 14, 28 o 35 W Temperatura de color: entre 3000 a 4100 K Valor mnimo de ndice de rendimiento de color (IRC): 82 Eficacia (lm/W): 85 - 92, respectivamente. Vida nominal promedio mnima: 20 000 horasEspecificaciones para sistemas de iluminacin interiores (3)C)Lmpara Fluorescente Compacta. Potencias: 13 -65 W Temperatura de color: entre 2700 a 4100 K Valor mnimo de ndice de rendimiento de color (IRC): 82 Eficacia (lm/W): de acuerdo con lo establecido en NOM-017-ENER/SCFI-2008. Vida nominal promedio mnima: 8 000 horasCaractersticas de la iluminacin en AREAS OPERATIVASLa iluminacin en las instalaciones industriales consta de un gran nmero de luminarias, ya que deben abarcar espacios muy grandes y extensos. Asimismo, tambin debe tener caractersticas distintas a luminarias convencionales (residenciales, edificaciones y en algunos casos comerciales), como mayor potencia, brillo, incandescencia y aceptar los cambios bruscos de voltaje.Caractersticas de la iluminacin en AREAS OPERATIVAS (2)A fin de prefijar la iluminacin siguientes aspectos:

Anlisis de la tarea visualSeleccin del sistema de iluminacinAlumbrado en generalZonas con techos altosZonas con techos bajosAlumbrado focalizadoMantenimientoRecomendaciones EN LA ILUMINACION DE AREAS OPERATIVASAnlisis de la Tarea Visual. El tamao, el brillo, el contraste y el tiempo se han definido como las caractersticas principales que determinan la visibilidad relativa de un objeto. Adems de estas caractersticas fundamentales, en la tarea visual influyen por otra serie de factores, de los que los ms importantes son probablemente el acabado del objeto( que va del mate al brillante y del suave al spero), la naturaleza del material con respecto a la transmisin de luz ( desde lo opaco al traslcido y hasta el transparente) el grado del efecto tridimensional (desde una superficie lisa hasta una de relieve complicado) y las caractersticas de reflexin de los alrededores ms inmediatos.Recomendaciones EN LA ILUMINACION DE AREAS OPERATIVAS (2)En la prctica, la seleccin de la fuente y del equipo depende tanto de razones econmicas como de la naturaleza de la tarea visual y del contorno.Calidad del alumbrado.Ambiente agradable.Forma del local.Costos de mantenimiento.Fidelidad del color.Rendimiento de color.Calidad del alumbrado. La iluminacin de interiores puede involucrar las consideraciones referentes a calidad, tales como las relaciones de brillo, deslumbramiento directo, reflectancia y acabos apropiados de paredes, suelos, elementos estructurales y mquinas.Ambiente agradable. La gente realiza sus trabajos mejor en un ambiente en el que estn a gusto, por ello, el proyecto de un buen alumbrado influyeForma del local. Al proyectar instalaciones de alumbrado en general, es preciso considerar la forma del local para seleccionar una luminaria que tenga la distribucin adecuada, independientemente de la altura de montaje o la distribucin de las luminarias. consideraciones que conciernen a todo el contorno.Costos de mantenimiento. En zonas cuyo alumbrado va ser utilizado de forma casi continua, el costo inicial es de menor importancia comparado con el de mantenimiento.Fidelidad del color. En muchas zonas industriales no es necesario distinguir con exactitud los colores y el aspecto de las personas es menos importante que las zonas comerciales o en oficinas.Rendimiento de color. Cuando se requiere un buen rendimiento de color se recomiendan lmparas de filamento: fluorescentes o fluorescentes de mercurio.33Recomendaciones EN LA ILUMINACION DE AREAS OPERATIVAS (3)Las luminarias (generalmente colocadas simtricamente) que proporcionan un nivel de iluminacin razonablemente uniforme a toda una zona, constituyen un sistema de alumbrado general.Un buen sistema de alumbrado general hace posible el cambio de desplazamiento de la maquinaria sin necesidad de alterar el alumbrado, y al mismo tiempo permiten la utilizacin total de la superficie del suelo. Algunos procesos de fabricacin pueden iluminarse suficientemente slo mediante un buen sistema de alumbrado general, mientras otros requieren un alumbrado suplementario en maquinas determinadas o en lugares de trabajo, incluso cuando se suministra luz localizada para una tarea determinada, se requiere por razones de seguridad un sistema de alumbrado especial, como tambin para mantener relaciones razonables de brillo en toda el rea.Recomendaciones EN LA ILUMINACION DE AREAS OPERATIVAS (4)Zonas con techos altos: En las zonas de gran altura de los techos, los trabajos se realizan generalmente con objetos tridimensionales ms bien grandes, de caractersticas de reflexin difusa. En estas circunstancias, la tarea visual no es difcil ni presenta problemas de deslumbramiento reflejado.

Para estas aplicaciones conviene una fuente de luz que tenga una alta emisin luminosa, tal como una lmpara fluorescente de mercurio, de mercurio o de incandescente de alta potencia.En zonas de gran altura en que se fabriquen materiales especulares se recomiendan fuentes de relativamente gran superficie y gran brillo. El uso de lmparas fluorescentes proporciona un medio prctico para obtener las iluminaciones adecuadas.

Diseo de Luminarias. Las luminarias para lmparas de filamento, de mercurio o fluorescentes de mercurio destinadas al alumbrado de zonas de gran altura pueden ser cerradas, abiertas o ventiladas o abiertas sin ventilar.

Las luminarias abiertas y ventiladas han reemplazado ampliamente al tipo no ventilado. En las ventiladas, la suciedad se va acumulando sobre la lmpara y el reflector, mucho ms despacio, debido a las corrientes de aire creadas por el calor de la lmpara.Zonas con techos bajos.Las tareas visuales son ms frecuentes en las zonas de poca altura de techo que en las de gran altura. En el anlisis de la tarea visual la referencia a la seccin sobre el alumbrado suplementario puede ser til para determinar el tamao ptimo y el brillo del equipo a fin de procurar la mejor visibilidad. En algunas zonas de poca altura, la tarea visual consiste en la visin de objetos tridimensionales difuso que pueden iluminarse bien con fuentes direccionales.Alumbrado focalizadoEl clculo de una instalacin de alumbrado suplementario requiere un anlisis detenido del detalle que ha de verse y del tipo y colocacin del alumbrado que proporcionar la mejo visibilidad al trabajador sin causar deslumbramiento a otras personas. Tambin es necesario coordinar el alumbrado suplementario con el general, de tal manera que se mantengan relaciones razonables de brillo entre la tarea visual y sus alrededores inmediatosRecomendaciones generalesLa tabla que a continuacin se muestra, contiene una serie de medidas y acciones para implementar de manera inmediata y otras planeadas, a corto y largo plazo acciones de eficiencia energtica en la industria.