Fundamentos de Ingeniería Eléctrica
Dr. Zamora Cárdenas Enrique Arnoldo
Proyecto:
Alumbrado de Exteriores
Iluminación de una calle
Equipo:
Arellano Alamilla Martha Cecilia
Sámano Aguilar Luis Fernando
Pérez Zamudio Fernando Tomás
Fecha de Entrega:
27 de Noviembre de 2014
Iluminación de calles
La iluminación de las calles tiene el propósito de permitir a los usuarios de las
mismas, disponer de la visibilidad necesaria para un desenvolvimiento fácil y
seguro de la circulación.
LUMINARIAS
Las luminarias deben de estar construidas de tal forma que estén protegidas
contra la acción nociva de los agentes atmosféricos (polvo, agua, etc.)
Desde el punto de vista de iluminación, las luminarias consideran los siguientes
elementos:
Reflectores. Función de distribuir la luz emitida por la fuente luminosa.
Refractores. Se construyen en forma de copa, de globo o de media pera
de manera que dirijan los rayos de luz en dirección preestablecida.
Difusores. Tienen la función de disminuir la luminancia de las lámparas
pero reducen el rendimiento de la luminaria, utilizados para el
alumbramiento decorativo.
POSTES
Para el alumbrado exterior los postes o elementos de montaje son uno de los
elementos complementarios para las luminarias, pero deben cumplir con ciertas
solicitaciones mecánicas así como agentes atmosféricos, no deben requerir
demasiado mantenimiento y satisfacer aspectos estéticos. Pueden estar
construidos de:
Acero
Cemento armado
Aluminio
Material plástico
ALUMBRADO DE CALLES
Cualquier instalación para alumbrado de calles debe garantizar una visibilidad
adecuada durante el día y la noche, con el objeto que se desarrolle el tráfico
motorizado y la seguridad de peatones.
La figura anterior muestra la correlación existente entre los gastos de energía y
mantenimiento por cada metro lineal para varios tipos de lámparas y cuatro grupos
de calles:
Trafico Grande
Trafico Medio
Trafico Escaso
Trafico Ligero
CLASES DE CALLE. Para el alumbrado de calles es conveniente tomar en
consideración su ancho y tipo de pavimento. Basando se en estos elementos, se
puede definir el nivel de iluminación
Estos valores consideran que las condiciones de reflexión del pavimento son
favorables del orden del 10%. Cuando se considere que la reflexión es pobre
(igual o menor del 3%), se debe aumentar el nivel de iluminación al 50%.
LUMINARIAS Y FUENTES LUMINOSAS. Estos elementos condicionan la
distribución del flujo luminoso sobre el plano y los costos de operación.
GEOMETRIA DE LA INSTALACION. Define la disposición de los centros
luminosos, la altura de los postes y la separación entre ellos.
TIPO DE ALIMENTACION PREVISTA. Se debe definir si es monofásica o
trifásica, si es área o en cable el voltaje de alimentación y el punto de
alimentación.
REQUISITOS A CUMPLIR
Evitar fenómeno de deslumbramiento
Ofrecer un grado aceptable de uniformidad en la iluminación
Facilitar el mantenimiento
Satisfacer las condiciones de estética
Dar un grado satisfactorio de confiabilidad
Disposición de los centros luminosos o luminarias
CALCULO DE ILUMINACIÓN EXTERNA
1.- DISTANCIA ENTRE LUMINARIAS. La distancia entre luminarias debe ser tal
que la correspondencia de la proyección vertical del centro de cada luminaria
sobre la calle uniendo al centro luminoso de la luminaria contigua.
La distancia entre luminarias incide sobre el costo de la instalación, ya que a
menor distancia mayor número de luminarias y requiere mayor mantenimiento.
Esta distancia depende de la altura del montaje de los centros luminosos (H), de la
uniformidad en la iluminación y del grado de deslumbramiento tolerado.
2.- COEFICIENTE DE UTILIZACION. Se define como la relación entre el flujo
luminoso sobre la calle (ΦL), es decir:
𝑁𝑢 =Φu
ΦL
Este coeficiente depende de los siguientes factores:
Tipo de luminaria
Disposición de las luminarias
Ancho de la calle iluminada
El factor de reflexión
El coeficiente de utilización varía entre 0.20 y 0.50 para un ancho de la calle del
mismo orden que la altura de la luminaria.
El coeficiente de utilización por lo general lo proporcionan los fabricantes de
lámparas y luminarias para alumbrado exterior
3.- METODO DE FLUJO TOTAL
Los métodos empleados para el cálculo de la iluminación exterior tratan de definir
las características geométricas y de iluminación de la instalación
H: altura de la luminaria
D: distancia entre luminarias
L: longitud del brazo
S: distancia entre borde de la calle y área de circulación
4.- ASPECTOS DE ILUMINACIÓN
Em: Nivel de iluminación medio
Nu: coeficiente de utilización de acuerdo a la luminaria seleccionada
Ug: grado de uniformidad en la iluminación
5.- ALTURA DE INSTALACION. Está limitada a los siguientes factores:
Potencia de la lámpara
Tipo de luminaria
Disposición de los centros luminosos
CLASES DE INSTALACIÓN DE ILUMINACIÓN
ANCHO DE LA CALLE (m)
DISPOSICION DE LUMINARIAS
ALTURA DE MONTAJE (m)
Autopistas y calles con intenso tráfico de vehículos y poca circulación de peatones
Entre 8 y 10 m, o más de 10 m Más de 10 m
Unilateral o bilateral con centros alternos Bilaterales con centros alternados o doble central
10 a 12 m Más de 12 m
Calles foráneas con tráfico medio
Menores de 10 m Mayor de 10 m
Unilateral Bilateral con centros alternados
10 m o mayor Entre 10 y 12 m
Calles urbanas con intenso tráfico motorizado y de peatones
Menor de 8 m Entre 8 y 10 m
Unilateral Unilateral o bilateral con centros alternos Bilateral con centros alternos Bilateral con centros opuestos
Mayor o igual a 8 m Entre 8 y 10 m 10 m o mayor de 10 m
Calles con poco tráfico de vehículos y poca circulación de peatones
8 m o menor de 8 m Mayor de 8 m
Unilateral Unilateral
Mayor de 7.5 m De 8 a 9 m
Calles en pequeñas poblaciones con poco tráfico de vehículos
Unilateral De 7.5 a 9.0 m
6.- SUPERFICIE POR ILUMINAR
Esta técnica se basa según en la disposición de las luminarias en las calles, es
decir, se determina según sea el caso:
a) Para disposición axial, unilateral y bilateral con centros alternos mediante la
siguiente expresión:
S= D*L (m2)
b) Disposición bilateral con centros opuestos:
𝑆 =DLu
2 (m2)
D= distancia entre luminarias
L= ancho de la calle en metros
7.- FLUJO LUMINOSO
Una vez establecido el Em se determina el flujo luminoso ΦT que emite cada
luminaria esta dado por
ΦT =EM ∗ S
(Nu)(Kd)(Km)
Donde:
Nu= coeficiente de utilización
Kd= coeficiente de degradación de la luminaria
Km= coeficiente de mantenimiento en atmosfera limpia
PROPUESTA DE ESPACIO A ILUMINAR Y CÁLCULOS
Nosotros proponemos iluminar una calle urbana que se encuentra en la periferia
de una ciudad con alto tráfico de vehículos, la atmosfera se considera que no es
limpia, entonces, de acuerdo a la tabla 4.1 el Em es de 12 luxes.
Se instalaron luminarias en poste con una inclinación de 5° con respecto al plano
horizontal de la calle, la luminaria es tipo cerrada con difusor de plástico y bulbo
fluorescente.
Utilizando disposición bilateral con centros opuestos
Las dimensiones son las siguientes:
L= 12 m
L. banqueta= 2m
I = 0.30m
S= 1.7 m
De acuerdo a las tablas 4.1 y 4.2 la altura del montaje es de 10 m o mayor
D/H de acuerdo a la tabla 4.4 el valor tomado es de 3.2, por lo tanto la separación
entre luminarias será:
H = 3.2 * 10m = 32m
Considerando un coeficiente de degradación KD = 0.85 y un KM= 0.70, la
superficie por iluminar se calcula como:
𝑆 =32∗10
2= 160 m2
El coeficiente de utilización es tomado de la tabla anexada por el fabricante
Relación entre ancho de la calle y altura de montaje:
10 – 1.20 = 8.8 m
A esta relación se le suma I que es distancia entre extremo del brazo-poste, que
es de 0.30m
L/H = 9.1 /10 = 0.91
Considerando nuestro L/H = 1 y de la gráfica
Nu = 0.36
Por lo tanto el flujo del lado de la calle es:
ΦT =12∗160
(0.36)(0.85)(0.70) = 8963.58 lúmenes
Con este resultado se busca una luminaria que cumpla con un valor equivalente a
los lúmenes requeridos
Calculando el nivel medio de iluminación:
Nu * ΦL /S = 0.34 *9405 / 160m = 20 luxes
Considerando los factores de mantenimiento y degradamiento
Es igual a Em *Kd *Km = 20 * 0.85 * 0.20 = 11.89 luxes
Por lo cual la iluminación obtenida es más de la requerida
DISTANCIA ENTRE LUMINARIAS
El difusor de nuestra luminaria es 65°, por la cual la distancia entre las luminarias
se calcula mediante la tangente del ángulo
𝐷 = tan(65)(10) = 21.5 𝑚 Entre cada luminaria