Luminarias

GUIA PARA EL DISEÑO DE INSTALACIONES DE ILUMINACION INTERIOR UTILIZANDO DIALUX JULIAN ANDRES RODRIGUEZ RAMIREZ CRISTIAN ALEJANDRO LLANO UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE PEREIRA FACULTAD DE TECNOLOGIA PROGRAMA DE TECNOLOGIA ELECTRICA PEREIRA 2012 GUIA PARA EL DISEÑO DE INSTALACIONES DE ILUMINACION INTERIOR UTILIZANDO DIALUX JULIAN ANDRES RODRIGUEZ CRISTIAN ALEJANDRO LLANO Proyecto de grado para optar por el titulo de Tecnólogo en Electricidad DIRECTOR: INGENIERO CARLOS ALBERTO RIOS PORRAS DOCENTE DE TECNOLOGIA ELECTRICA UNIVERSIDAD TECNOLOGICA DE PEREIRA FACULTAD DE TECNOLOGIA PROGRAMA DE TECNOLOGÍA ELECTRICA PEREIRA 2012 Nota de aceptación: _______________________________ _______________________________ _______________________________ _______________________________ Firma del presidente del jurado _______________________________ Firma del jurado _______________________________ Firma del jurado Pereira, marzo de 2012 A GR A D ECI M I EN T OS A gr a d ecem os a n u est r os p a d r es y p r of esor es qu i en es n os a p oy a r on d u r a n t e t od o el t r a n scu r so d e l a ca r r er a y qu e a p esa r d e n u est r a s f a l t a s e i n con v en i en t es n u n ca d eja r on d e cr eer en n osot r os y br i n d a r n os su a p oy o i n con d i ci on a l . CONTENIDO INTRODUCCIÓN ................................................................................................... 14 1. GENERALIDADES DE UN SISTEMA DE ILUMINACIÓN. ................................ 15 1.1 ASPECTOS TÉCNICOS Y REGLAMENTARIOS. ........................................... 15 1.2 DISEÑO DE UN SISTEMA DE ILUMINACIÓN INTERIOR. ............................. 23 1.2.1 Análisis del proyecto. .................................................................................... 23 1.2.2 Definir parámetros de local. ......................................................................... 23 1.2.3 Seleccionar iluminancia media. ..................................................................... 23 1.2.4 Selección conjunto lámpara – luminaria........................................................ 23 1.2.5 Calcular cavidad del local (K). .......................................................................24 1.2.6 Determinar coeficiente de utilización (CU). ................................................... 24 1.2.7 Calcular Factor de mantenimiento (FM). ....................................................... 25 1.2.8 Flujo luminoso total requerido (φtot). ............................................................ 26 1.2.9 Calcular número de luminarias requeridas (N). ............................................. 27 1.2.10 Calcular flujo luminoso real (φ real) e iluminancia promedio real (E prom). 27 1.2.11 Calcular valor de eficiencia energética de la instalación (VEEI). ................ 28 1.2.12 Algoritmo método de las cavidades zonales. .............................................. 29 1.3 EJEMPLO DE APLICACIÓN............................................................................ 30 1.3.1 Análisis del proyecto. .................................................................................... 30 1.3.2 Definir parámetros del local. ......................................................................... 30 1.3.3 Seleccionar iluminancia media. ..................................................................... 30 1.3.4 Selección conjunto lámpara-luminaria. ......................................................... 30 1.3.5 Calcular K, CU y FM. .................................................................................... 31 1.3.6 Flujo luminoso total requerido (φtot). ............................................................ 33 1.3.7 Número de luminarias requeridas (N). .......................................................... 33 1.3.8 Flujo luminoso real (φreal) e Iluminancia promedio (E prom). ...................... 33 1.3.9 Valor de eficiencia energética de la instalación (VEEI). ................................ 34 2. DIALux. .............................................................................................................. 35 2.1 DESCRIPCION. ............................................................................................... 35 2.2 DISEÑO DE INSTALACIONES DE ILUMINACION INTERIOR UTILIZANDO DIALux. .................................................................................................................. 36 2.2.1 Interfaz de DIALux professional. ................................................................... 36 2.2.2 Ventana CAD. ............................................................................................... 37 2.2.3 Barra de herramientas. ................................................................................. 38 2.2.4 Administrador de proyectos. ......................................................................... 38 2.2.5 Guía del proyecto.......................................................................................... 39 2.2.6 Algoritmo para el diseño de instalaciones de iluminación interior usando DIALux professional. .............................................................................................. 40 2.3 CREACION DE PROYECTOS......................................................................... 42 2.3.1 Análisis del proyecto. .................................................................................... 42 2.3.2 Especificar datos del proyecto. ..................................................................... 42 2.3.3 Construir local. .............................................................................................. 43 2.3.4 Especificar reflectancias del local. ................................................................ 45 2.3.5 Insertar objetos. ............................................................................................ 46 2.3.6 Seleccionar luminarias. ................................................................................. 47 2.3.7 Determinar el número de luminarias requeridas y su disposición. ................ 50 2.3.8 Cálculos luminotécnicos................................................................................ 52 2.3.9 Puntos de cálculo.......................................................................................... 56 2.4 CREACION DE VIDEOS.................................................................................. 58 3. MANEJO AVANZADO DE DIALux..................................................................... 60 3.1 EDICION DE LOCALES................................................................................... 60 3.2. CREACION DE OBJETOS. ............................................................................ 61 3.3. IMPORTACION DE COLORES Y TEXTURAS. .............................................. 62 3.4. TEMPERATURA DEL COLOR. ...................................................................... 62 4 EJEMPLOS. ........................................................................................................ 64 4.1 AUDITORIO. .................................................................................................... 64 4.2 BAR.................................................................................................................. 74 4.2.1 Sistema de iluminación sección 1. ................................................................ 76 4.2.2 Sistema de iluminación sección 2. ................................................................ 79 4.2.3 Sistema de iluminación sección 3. ................................................................ 80 5. CONCLUSIONES. ............................................................................................. 85 BIBLIOGRAFIA ...................................................................................................... 86 LISTA DE TABLAS Tabla 1. Niveles de Iluminancia para cada tipo de recinto y actividad. .................. 16 Tabla 2. Reflectancias efectivas para ciertos colores y texturas (Valores en %). ..20 Tabla 3. Ejemplo tabla de CU. ............................................................................... 25 Tabla 4. Valores de FM sugeridos por la CIE. ....................................................... 26 Tabla 5. Valores de VEEI, máximos permitidos. .................................................... 28 Tabla 6. Tabla de coeficientes de utilización de ELECTROCONTROL. ................ 32 Tabla 7. Componentes básicos de la barra de herramientas. ................................ 38 Tabla 8. Relaciones entre el nivel de iluminancia y temperatura de color. ............ 63 Tabla 9. Tabla de coeficiente de utilización para luminaria TPS 460. ................... 67 Tabla 10. Cálculo de potencia total (P). ................................................................. 73 Tabla 11. Tabla coeficiente de utilización luminaria TPS 740. ............................... 77 Tabla 12. Cálculo de potencia total (P). ................................................................. 82 LISTA DE FIGURAS Figura 1. Ejemplo de diagrama polar de la distribución luminosa. ......................... 21 Figura 2. Ejemplo disposición de luminarias. ......................................................... 21 Figura 3. Cavidades del local. ................................................................................ 24 Figura 4. Algoritmo para el diseño de instalaciones de iluminación interior. .......... 29 Figura 5. Tipo de luminaria y su distribución luminosa. ......................................... 31 Figura 6. Dimensiones del taller............................................................................. 31 Figura 7. Interfaz de DIALux Professional.............................................................. 37 Figura 8. Administrador del proyecto. .................................................................... 39 Figura 9. Guía del proyecto.................................................................................... 39 Figura 10. Pantalla de bienvenida DIALux Proffessional. ...................................... 42 Figura 11. Interfaz de DIALux Professional............................................................ 43 Figura 12. Selección de objetos. ............................................................................ 44 Figura 13. Especificación de datos. .......................................................................44 Figura 14. Vista planta del local. ............................................................................ 45 Figura 15. Vista planta del local terminado. ........................................................... 45 Figura 16. Aplicación de texturas. .......................................................................... 46 Figura 17. Manipulación de objetos. ...................................................................... 46 Figura 18. Taller de ensamble terminado............................................................... 47 Figura 19. Bienvenida al asistente ubicación luminarias. .......................................48 Figura 20. Selección de catálogos. ........................................................................ 48 Figura 21. Catálogo SILVANIA. ............................................................................. 49 Figura 22. Selección de luminaria a utilizar............................................................ 49 Figura 23. Selección altura de luminarias. ............................................................. 50 Figura 24. Selección de número y disposición de luminarias................................. 51 Figura 25. Diseño de instalación de iluminación terminado. ..................................51 Figura 26. Local simulado. ..................................................................................... 53 Figura 27. Outputs del proyecto. ............................................................................ 54 Figura 28. Hoja de Resumen del proyecto............................................................. 55 Figura 29. Puntos de cálculo.................................................................................. 57 Figura 30. Resultados luminotécnicos de los puntos de cálculo. ........................... 57 Figura 31. Guía o trama del video.......................................................................... 58 Figura 32: Ejemplo trama de video. .......................................................................59 Figura 33. Parámetros del video. ........................................................................... 59 Figura 34. Modificación de locales. ........................................................................ 60 Figura 35. Creación de objetos. ............................................................................. 61 Figura 36. Unificar y almacenar objeto. ................................................................. 61 Figura 37. Importación de texturas. .......................................................................62 Figura 38. Efectos de la temperatura de color. ...................................................... 63 Figura 39. Auditorio. ............................................................................................... 64 Figura 40. Reflector a utilizar marca PHILIPS........................................................ 65 Figura 41. Luminaria PHILIPS para áreas generales. ............................................ 66 Figura 42. Asignación de áreas 1ª parte. ............................................................... 68 Figura 43. Asignación de áreas 2ª parte. ............................................................... 69 Figura 44. Disposición de reflectores y luminarias. ................................................ 70 Figura 45. Disposición de luminarias zona audiencia. ........................................... 71 Figura 46. Resultados medición de iluminancia promedio. .................................... 72 Figura 47. Resultados medición de deslumbramiento. .......................................... 72 Figura 48. Vista Planta del Bar. ............................................................................. 74 Figura 49. Asignación de áreas del bar. ................................................................ 75 Figura 50. Cálculo de áreas con DIALux................................................................ 75 Figura 51. Luminaria TPS 740 de PHILIPS............................................................ 76 Figura 52. Disposición de luminarias. .................................................................... 78 Figura 53. Luminaria Smart Form TBS 461 PHILIPS. .......................................... 79 Figura 54. Disposición luminarias centro del bar. .................................................. 80 Figura 55. Sistema de iluminación para el baño. ................................................... 81 Figura 56. Hoja de resumen................................................................................... 83 Figura 57. Hoja de sumario de resultados de las superficies de cálculo. ............... 84 Figura 58. Bar terminado. ...................................................................................... 84 GLOSARIO Las siguientes definiciones fueron tomadas de la sección 120.1 “Definiciones” del RETILAP [1]. Alcance: Característica de una luminaria que indica la extensión que alcanza la luz en la dirección longitudinal del camino. Las luminarias se clasifican en: Alcance corto, medio o largo. Altura de montaje: Distancia vertical entre la superficie de la vía por iluminar y el centro óptico de la fuente de luz de la luminaria. Bombilla o lámpara: Término genérico para denominar una fuente de luz fabricada por el hombre. Por extensión, el término también es usado para denotar fuentes que emiten radiación en regiones del espectro adyacente a la zona visible. Coeficiente de utilización (CU ó K): Relación entre el flujo luminoso que llega a la superficie a iluminar (flujo útil) y el flujo total emitido por una luminaria. Curva ISO lux: Línea que une todos los puntos que tienen la misma luminancia en el plano horizontal, para una altura de montaje de 1 m ó 10 m y un flujo luminoso de 1 000 lm. Flujo luminoso (Φ): Cantidad de luz emitida por una fuente luminosa en todas las direcciones por unidad de tiempo. Su unidad es el Lumen (lm). Iluminancia (E): Densidad del flujo luminoso que incide sobre una superficie. La unidad de iluminancia es el Lux Plano de trabajo: Es la superficie horizontal, vertical u oblicua, en la cual es usualmente realizado, y cuyos niveles de iluminación deben ser medidos y especificados. Balasto: Unidad insertada en la red y una o más bombillas de descarga, la cual, por medio de inductancia o capacitancia o la combinación de inductancias y capacitancias, sirve para limitar la corriente de la(s) bombilla(s) hasta el valor requerido. El balasto puede constar de uno o más componentes. Puede incluir, también medios para transformar la tensión de alimentación y arreglos que ayuden a proveer la tensión de arranque, prevenir el arranque en frío, reducir el efecto estroboscópico, corregir el factor de potencia y/o suprimir la radio interferencia. Depreciación lumínica: Disminución gradual de emisión luminosa durante el transcurso de la vida útil de una fuente luminosa. Deslumbramiento: Sensación producida por la luminancia dentro del campo visual que es suficientemente mayor que la luminancia a la cual los ojos están adaptados y que es causa de molestias e incomodidad o pérdida de la capacidad visual y de la visibilidad. Existe deslumbramiento cegador, directo, indirecto, incómodo e incapacitivo. Nota. La magnitud de la sensación del deslumbramiento depende de factores como el tamaño, la posición y la luminancia de la fuente, el número de fuentes y la luminancia a la que los ojos están adaptados. Diagrama polar: Gráfica que representa en coordenadas polares la distribución de las intensidades luminosas en planos definidos. Generalmente se representan los planos C = 0° - 180°, C = 90° - 270° y plano de intensidad máxima. Eficacia luminosa de una fuente: Relación entre el flujo luminoso total emitido por una fuente luminosa (bombilla) y la potencia de la misma. La eficacia de una fuente se expresa en lumen/watt (lm/W). Nota. El término eficiencia luminosa se usó ampliamente en el pasado para denominar este concepto. Eficiencia de una luminaria: Relación de flujo luminoso, en lúmenes, emitido por una luminaria y el emitido por la bombilla o bombillas usadas en su interior. Factor de utilización de la luminaria (k): Relación entre el flujo luminoso que llega a la calzada (flujo útil) y el flujo total emitido por la luminaria. Usualmente se aplica este término cuando se refiere a luminarias de alumbrado público. También se conoce como Coeficiente de Utilización (CU). Lumen (lm): Unidad de medida del flujo luminoso en el Sistema Internacional (SI). Radiométricamente, se determina de la potencia radiante; fotométricamente, es el flujo luminoso emitido dentro de una unidad de ángulo sólido (un estereorradián) por una fuente puntual que tiene una intensidad luminosa uniforme de una candela. Luminancia (L): En un punto de una superficie, en una dirección, se interpreta como la relación entre la intensidad luminosa en la dirección dada producida por un elemento de la superficie que rodea el punto, con el área de la proyección ortogonal del elemento de superficie sobre un plano perpendicular en la dirección dada. La unidad de luminancia es candela por metro cuadrado. (Cd/m2). Luminaria: Aparato de iluminación que distribuye, filtra o transforma la luz emitida por una o más bombillas o fuentes luminosas y que incluye todas las partes necesarias para soporte, fijación y protección de las bombillas, pero no las bombillas mismas y, donde sea necesario, los circuitos auxiliares con los medios para conectarlos a la fuente de alimentación. UGR: Es el índice de deslumbramiento molesto procedente directamente de las luminarias de una instalación de iluminación interior, definido en la publicación CIE (Comisión Internacional de Iluminación) Nº 117. RESUMEN. En este trabajo de grado se exponen las definiciones, las características y las generalidades correspondientes al proceso de diseño de sistemas de iluminación interior teniendo presente los lineamientos establecidos por el Reglamento Técnico de Iluminación y Alumbrado Público – RETILAP. Para el diseño de sistemas de iluminación interior se emplea tanto el método analítico o matemático como el diseño asistido por el software de iluminación DIALux. Ambos métodos se exponen de manera detallada a partir de ejemplos en los cuales se explica paso a paso el proceso de diseño. 13 INTRODUCCIÓN Toda edificación en la cual se ha de realizar algún tipo de actividad, ya sea laboral o cotidiana, requiere de un ambiente que cuente con un buen nivel de iluminación para optimizar el rendimiento, la productividad, la seguridad y el confort al momento de ejecutar dichas actividades. Anteriormente las instalaciones de iluminación no eran diseñadas teniendo en cuenta diversos factores que alteran el efecto lumínico de las fuentes de luz de una u otra manera y tampoco existían reglamentos o especificaciones que deberían cumplir éstos diseños, provocando así que las instalaciones de iluminación fueran mal diseñadas y no garantizaban los niveles de iluminancia requeridos para cada tipo de espacio y actividad a realizar. El 06 de agosto de 2009 el Ministerio de Minas y Energía expidió la resolución número 18 1331 por la cual se expidió el Reglamento Técnico de Iluminación y Alumbrado Público, RETILAP, que estableció las reglas generales que se deben tener en cuenta en los diseños de sistemas de iluminación interior y exterior (incluyendo el alumbrado público) en el territorio colombiano, inculcando el uso racional y eficiente de energía (URE) en iluminación. Con la realización de este trabajo se pretende exponer el adecuado diseño de instalaciones de iluminación interior siguiendo los lineamientos establecidos por el RETILAP y además fomentar el uso del software de iluminación DIALux para facilitar el diseño de sistemas de iluminación. El objetivo general y los objetivos específicos de este proyecto consisten en: Objetivo General Diseñar instalaciones de iluminación interior utilizando el software de iluminación DIALux de acuerdo al Reglamento Técnico de Iluminación y Alumbrado Público RETILAP. Objetivos específicos    Dar a conocer los aspectos teóricos y reglamentarios respecto al diseño de sistemas de iluminación interior. Explicar mediante ejemplos el diseño de un sistema de iluminación. Explicar el manejo del software de iluminación DIALux por medio de ejemplos. 14 1. GENERALIDADES DE UN SISTEMA DE ILUMINACIÓN. 1.1 ASPECTOS TÉCNICOS Y REGLAMENTARIOS. Se consideran como instalaciones de iluminación los circuitos eléctricos de alimentación, las fuentes luminosas, las luminarias y los dispositivos de control, soporte y fijación que se utilicen exclusivamente para la iluminación interior y exterior de bienes de uso público y privado [1]. La luz es un componente esencial en cualquier medio ambiente, hace posible la visión del entorno y además, al interactuar con los objetos y el sistema visual de los usuarios, puede modificar la apariencia del espacio, influir sobre su estética y ambientación y afectar el rendimiento visual, el estado de ánimo y la motivación de las personas. El diseño de iluminación debe comprender la naturaleza física, fisiológica y psicológica de esas interacciones y además, conocer y manejar los métodos y la tecnología para producirlas, pero fundamentalmente demanda, competencia, creatividad e intuición para utilizarlas. El diseño de iluminación debe definirse como la búsqueda de soluciones que permitan optimizar la relación visual entre el usuario y su medio ambiente. Esto implica tener en cuenta diversas disciplinas y áreas del conocimiento [1]. En los proyectos de iluminación se deben aprovechar los desarrollos tecnológicos de las fuentes luminosas, las luminarias, los dispositivos ópticos y los sistemas de control, de tal forma que se tenga el mejor resultado lumínico con los menores requerimientos de energía posibles. Un sistema de iluminación eficiente es aquel que, además de satisfacer necesidades visuales y crear ambientes saludables, seguros y confortables, posibilita a los usuarios disfrutar de atmósferas agradables, empleando apropiadamente los recursos tecnológicos y evaluando todos los costos razonables que se incurren en la instalación, operación y mantenimiento del proyecto de iluminación [1]. El objetivo de toda instalación de iluminación es garantizar que se presenten los niveles de iluminancia promedio establecidas por el RETILAP, 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 (UGR) 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 el RETILAP. 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 15 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 1 se establecen los niveles de iluminancia promedio local y general que se deben garantizar en la edificación; además, se establece el nivel máximo de UGR permitido [1]. Tabla 1. Niveles de Iluminancia para cada tipo de recinto y actividad. TIPO DE RECINTO Y ACTIVIDAD UGRL Áreas generales en las edificaciones Áreas de circulación, corredores Escaleras, escaleras mecánicas Vestidores, baños Almacenes, bodegas Talleres de ensamble Trabajo pesado, montaje de maquinaria pesada Trabajo intermedio, ensamble de motores, ensamble de carrocerías Trabajo fino, ensamble de maquinaria electrónica y de oficina Trabajo muy fino, ensamble de instrumentos Procesos químicos Procesos automáticos Plantas de producción que requieren intervención ocasional Áreas generales en el interior de las fabricas Cuartos de control, laboratorios Industria farmacéutica Inspección Balanceo de colores Fabricación de llantas de caucho Fábricas de confecciones Costura Inspección Prensado 16 NIVELES DE ILUMINANCIA (lx) Mínimo Medio Máximo 28 25 25 25 50 100 100 100 100 150 150 150 150 200 200 200 25 22 200 300 300 500 500 750 19 500 750 1 000 16 1 000 1 500 2 000 -28 50 100 100 150 150 200 25 19 22 19 16 22 200 300 300 500 750 300 300 500 500 750 1 000 500 500 750 750 1 000 1 500 750 22 16 22 500 750 300 750 1 000 500 1 000 1 500 750 TIPO DE RECINTO Y ACTIVIDAD UGRL Industria eléctrica Fabricación de cables Ensamble de aparatos telefónicos Ensamble de devanados Ensamble de aparatos receptores de radio y TV Ensamble de elementos de ultra precisión componentes electrónicos Industria alimenticia Áreas generales de trabajo Procesos automáticos Decoración manual, inspección Fundición Pozos de fundición Moldeado basto, elaboración basta de machos Moldeo fino, elaboración de machos, inspección Trabajo en vidrio y cerámica Zona de hornos Recintos de mezcla, moldeo, conformado y estufas Terminado, esmaltado, en vidriado Pintura y decoración Afilado, lentes y cristalería, trabajo fino Trabajo en hierro y acero Plantas de producción que no requieren intervención manual Plantas de producción que requieren intervención ocasional Puestos de trabajo permanentes en plantas de producción Plataformas de control e inspección Industria del cuero Áreas generales de trabajo Prensado, corte, costura y producción de calzado Clasificación, adaptación y control de calidad Taller de mecánica y de ajuste Trabajo ocasional Trabajo basto en banca y maquinado, soldadura Maquinado y trabajo de media precisión en banco, máquinas generalmente automáticas Maquinado y trabajo fino en banco, máquinas automáticas finas, inspección y ensayos Trabajo muy fino, calibración e inspección de partes pequeñas muy complejas 17 NIVELES DE ILUMINANCIA (lx) Mínimo Medio Máximo 25 19 19 19 16 200 300 500 750 1 000 300 500 750 1 000 1 500 500 750 1 000 1 500 2 000 25 -16 200 150 300 300 200 500 500 300 750 25 25 22 150 200 300 200 300 500 300 500 750 25 25 19 16 19 100 200 300 500 750 150 300 500 750 1 000 200 500 750 1 000 1 500 - 50 100 150 28 100 150 250 25 200 300 500 22 300 500 750 25 22 19 200 500 750 300 750 1 000 500 1 000 1 500 25 22 22 150 200 300 200 300 500 300 500 750 19 500 750 1 000 19 1 000 1 500 2 000 TIPO DE RECINTO Y ACTIVIDAD UGRL Talleres de pintura y casetas de rociado Inmersión, rociado basto Pintura ordinaria, rociado y terminado Pintura fina, rociado y terminado Retoque y balanceo de colores NIVELES DE ILUMINANCIA (lx) Mínimo Medio Máximo 25 22 19 16 200 300 500 750 300 500 750 1 000 500 750 1 000 1 500 25 -22 200 150 300 300 200 500 500 300 750 19 19 16 19 16 22 19 300 500 750 1 000 1 500 300 500 500 750 1 000 1 500 2 000 500 750 750 1 000 1 500 2 000 3 000 750 1 000 25 22 22 19 200 300 500 750 300 500 750 1 000 500 750 1 000 1 500 25 25 19 19 150 200 300 500 200 300 500 750 300 500 750 1 000 19 300 500 750 19 16 19 500 500 300 750 750 500 1 000 1 000 750 22 19 16 22 50 200 150 30 100 300 200 50 150 500 300 100 19 300 500 750 Fábricas de papel Elaboración de papel y cartón Procesos automáticos Inspección y clasificación Trabajos de impresión y encuadernación de libros Recintos con máquinas de impresión Cuartos de composición y lecturas de prueba Pruebas de precisión, retoque y grabado Reproducción del color e impresión Grabado con acero y cobre Encuadernación Decoración y estampado Industria textil Rompimiento de la paca, cardado, hilado Giro, embobinado, enrollamiento peinado, tintura Balanceo, rotación (conteos finos) entretejido, tejido Costura, desmote o inspección Talleres de madera y fábricas de muebles Aserraderos Trabajo en banco y montaje Maquinado de madera Terminado e inspección final Oficinas Oficinas de tipo computación Oficinas abiertas Oficinas de dibujo Salas de conferencia general, mecanografía Centros de atención médica Salas Iluminación general Examen Lectura Circulación nocturna Salas de examen Iluminación general 18 y TIPO DE RECINTO Y ACTIVIDAD UGRL 19 Inspección local Terapia intensiva Cabecera de la cama Observación Estación de enfermería Salas de operación Iluminación general Iluminación local Salas de autopsia Iluminación general Iluminación local Consultorios Iluminación general Iluminación local Farmacia y laboratorios Iluminación general Iluminación local Almacenes Iluminación general: En grandes centros comerciales Ubicados en cualquier parte Supermercados Colegios y centros educativos. Salones de clase Iluminación general Tableros para emplear con tizas Elaboración de planos Salas de conferencias Iluminación general Tableros Bancos de demostración Laboratorios Salas de arte Talleres Salas de asamblea NIVELES DE ILUMINANCIA (lx) Mínimo Medio Máximo 1 500 1 000 750 19 19 19 30 200 200 50 300 300 100 500 500 19 19 500 1 0000 750 30 000 1 000 100 000 19 -- 500 5 000 750 10 000 1 000 15 000 19 19 300 500 500 750 750 1 000 19 19 300 500 400 750 750 1 000 19 22 19 500 300 500 750 500 750 1 000 750 1 000 19 19 16 300 300 500 500 500 750 750 750 1 000 22 19 19 19 19 19 22 300 500 500 300 300 300 150 500 750 750 500 500 500 200 750 1 000 1 000 750 750 750 300 Reflectancias 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 2 para determinar las reflectancias de cada 19 superficie que componen la edificación [1]. Se pueden encontrar múltiples tablas como esta. Tabla 2. Reflectancias efectivas para ciertos colores y texturas (Valores en %). TONO Muy claro Claro Mediano Oscuro COLOR SUPERFICIES Blanco nuevo Blanco viejo Azul crema Crema Azul Miel Gris Azul verde 88 76 76 81 65 76 83 72 Crema Azul Miel Gris Azul verde Amarillo Miel gris Azul Amarillo Café Gris Verde Negro 79 55 70 73 54 65 63 61 8 50 10 25 7 3 Maple Nogal Caoba Pino Madera clara Madera oscura 43 16 12 48 30-50 10-25 ACABADOS DE CONSTRUCCION Cantera clara 18 Cemento 27 Concreto 40 Mármol blanco 45 Vegetación 25 Asfalto limpio 7 Adoquín de roca 17 Grava 13 30-50 Ladrillo claro 15-25 Ladrillo oscuro ACABADOS METALICOS Blanco polarizado Aluminio pulido Aluminio mate Aluminio claro 80 75 75 63 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 RETILAP 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 (Figura 1), el cual es muy importante tener en cuenta al momento de seleccionar la disposición de las luminarias. 20 Figura 1. Ejemplo de diagrama polar de la distribución luminosa. 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. Figura 2. Ejemplo disposición de luminarias. 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. 21 Otro de los aspectos importantes a tener en cuenta según los lineamientos del RETILAP, 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. A continuación se exponen los ítems esenciales y las consideraciones técnicas que según el RETILAP deben ser considerados al momento de empezar el diseño de un sistema de iluminación interior y los requisitos que debe cumplir. a) Conocer con detalles las actividades asociadas con cada espacio. b) Las exigencias visuales de cada puesto de trabajo y su localización. c) Las condiciones de reflexión de las superficies d) Las necesidades para el espacio, modelado y rendimiento del color. e) La disponibilidad de la iluminación natural f) La apariencia del color de la fuente de luz y su unión con la iluminación natural. g) El control de luz directa e indirecta que ingresa por las ventanas. h) Localización de las luminarias y su acceso a ellas. 22 1.2 DISEÑO DE UN SISTEMA DE ILUMINACIÓN INTERIOR. La metodología empleada en el diseño de un sistema de iluminación interior está definida por el Reglamento Técnico de Iluminación y Alumbrado Público RETILAP - como el método de las cavidades zonales, el cual consiste en lo siguiente. Para un local dado se consideran tres cavidades, las cuales tienen como límites intermedios planos imaginarios situados uno a la altura del plano de trabajo y otro a la altura de montaje de las luminarias. Las cavidades así delimitadas reciben las denominaciones de cavidad de techo, cavidad del local y cavidad del piso [1]. Con la aplicación de este método se deben cumplir dos objetivos fundamentales para que un diseño sea considerado eficiente. Estos objetivos son: Iluminancia promedio [lx]: Es el objetivo principal de diseño, el cual consiste, como lo indica su nombre, el nivel de iluminancia promedio que se debe garantizar en toda el área a iluminar. Valor de Eficiencia Energética de la Instalación [VEEI]: Este valor indicará la eficiencia energética de la instalación de iluminación que se acaba de diseñar; es decir, cuantos luxes se produjeron con la potencia eléctrica de las lámparas, y lo que se busca es la mayor producción de luz (luxes) con la menor cantidad de energía eléctrica (Vatios). La metodología para realizar el diseño de una instalación de iluminación consiste en los siguientes pasos: 1.2.1 Análisis del proyecto. Este paso consiste en identificar claramente que tipo de iluminación se requiere (local o general), el tipo de recinto y la actividad que se realizará allí. 1.2.2 Definir parámetros de local. Estos parámetros hacen referencia a las dimensiones geométricas de local, su forma específica (local redondo, cuadrado etc.), colores, texturas y reflectancias efectivas. 1.2.3 Seleccionar iluminancia media. De acuerdo al análisis del proyecto se deberá escoger la iluminancia media (objetivo de diseño) más adecuada según la Tabla 1. 1.2.4 Selección conjunto lámpara – luminaria. En este paso se debe seleccionar el tipo de lámpara y luminaria que se usará, teniendo en cuenta el tipo de proyecto a realizar e iluminación requerida. Al seleccionar este conjunto se deben también especificar sus características fotométricas principales: 23 Flujo luminoso [lm] Potencia eléctrica [W] Eficacia [lm/W] Diagrama polar de distribución luminosa Tabla de coeficientes de utilización. 1.2.5 Calcular cavidad del local (K). Este factor es muy importante, pues permite determinar más adelante el coeficiente de utilización (CU) para cada tipo de luminaria seleccionada de acuerdo a las hojas de datos entregadas por los fabricantes. Figura 3. Cavidades del local. Donde: hm: h: PT: PML: ℎ = ℎ−( + ) [ ] (1) Altura de la cavidad del local [m] Altura del local [m] Plano de trabajo [m] Plano de montaje de luminarias [m]. = 5∗ℎ ∗( + ) = ∗ (2) Donde hm es la distancia que hay entre el plano o la altura de trabajo y la altura de montaje de la luminaria, l y a corresponden a la longitud y al ancho del local respectivamente. K o RCL hacen referencia al índice de la cavidad del local. 1.2.6 Determinar coeficiente de utilización (CU). El coeficiente de utilización es la relación entre el flujo luminoso que cae en el plano de trabajo y el flujo luminoso suministrado por la luminaria. Este coeficiente representa la cantidad de flujo luminoso efectivamente aprovechado en el plano de trabajo después de interactuar con las luminarias y las superficies dentro de un local [1]. El CU se determina por una interpolación de datos de la tabla entregada por el fabricante, 24 los datos a tener en cuenta para la interpolación son las reflectancias efectivas de las superficies y el índice K. Estas tablas normalmente se construyen sin tener en cuenta la reflectancia del piso porque es la menos influyente en la iluminancia promedio, así que la mayoría de éstas se construyen para un valor fijo de reflectancia de piso. Para una mejor compresión se asumirán los siguientes datos para calcular el CU a manera de ejemplo: Reflectancia del techo Reflectancia de paredes = = 0,60 0,75 Tabla 3. Ejemplo tabla de CU. K ρ Techo ρ Pared 1 2 3 4 0,8 0,5 0,2 0,8 0,4 0,8 0,4 0,8 0,4 0,94 0,91 0,89 0,81 0,85 0,87 0,71 0,72 0,52 0,65 0,50 0,53 0,65 0,75 0,62 0,60 0,42 0,53 0,42 0,41 0,39 0,38 0,37 0,25 La manera de interpolar estos datos en la Tabla 3 es ubicándolos según correspondan en las casillas de reflectancias de techo y paredes y del índice K asumiendo que éste tiene un valor de 3. Los valores de reflectancia y de índice K que se encuentran en las tablas de CU son valores enteros así que se deben elegir los más cercanos. De esta manera se hacen las siguientes aproximaciones: Ρ Techo: 0,60 >> 0,5 Ρ Paredes: 0,75 >> 0,8 El valor de K es fijo y solo hay que ubicarlo en la tabla. De esta manera como se aprecia en Tabla 3 el CU para este ejemplo es de 0,50. 1.2.7 Calcular Factor de mantenimiento (FM). Es la relación de la iluminancia promedio en el plano de trabajo después de un periodo determinado de uso de una instalación, y la iluminancia promedio obtenida al empezar a funcionar la misma como nueva [1]. Todo diseño de un sistema de iluminación debe considerar el factor de mantenimiento con el fin de asegurar los niveles de iluminancia promedio establecidos por el RETILAP. El FM está dado por la siguiente expresión: = ∗ ∗ (3) Donde: FM: Factor de mantenimiento FE: Depreciación de la luminaria por suciedad DLB: Depreciación por disminución del flujo luminoso de la bombilla Fb: Factor de balasto. 25 Para facilitar el proceso se puede también escoger el FM de una de las tablas otorgadas por la CIE (En español “Comisión Internacional de Iluminación”) [2], en las cuales basta con especificar la frecuencia con la que se le realizará mantenimiento a la instalación de iluminación, el tipo de luminaria y finalmente las condiciones medioambientales a las que será sometido el sistema de iluminación. Tabla 4. Valores de FM sugeridos por la CIE. Frecuencia de limpieza.(años) Condiciones ambientales. Luminarias abiertas. Reflector parte superior abierta. Reflector parte superior cerrada. Reflectors cerrados. Luminarias a prueba de polvo. Luminarias con emision indirecta. 1 P C 2 N D P C N D 0,96 0,93 0,89 0,83 0,93 0,89 0,84 0,78 0,96 0,90 0,86 0,83 0,89 0,84 0,80 0,75 0,94 0,89 0,81 0,72 0,88 0,80 0,69 0,59 0,94 0,88 0,82 0,77 0,89 0,83 0,77 0,71 0,98 0,94 0,90 0,86 0,95 0,91 0,86 0,81 0,91 0,86 0,81 0,74 0,86 0,77 0,66 0,57 En donde: P: C: N: D: Pure - Puro o muy limpio Clean - Limpio Normal Dirty - Sucio. 1.2.8 Flujo luminoso total requerido (φtot). Este valor indica cual es el flujo luminoso total requerido para producir la iluminancia media (E medio) previamente especificada. El flujo total viene dado por la siguiente expresión: = Donde φtot. E medio: A: CU: FM: ∗ ∗ Flujo luminoso total requerido [lm] Iluminancia media requerida [lx] Área del local [m2] Coeficiente de utilización Factor de mantenimiento. 26 [ ] (4) 1.2.9 Calcular número de luminarias requeridas (N). Habiendo determinado el flujo luminoso total requerido para producir la iluminancia media requerida y conociendo el flujo luminoso emitido por cada lámpara, el número de luminarias requeridas se calcula mediante la siguiente expresión: = ∗ Donde: N: n: φtot: φl: (5) Número de luminarias requeridas Número de bombillas por luminaria Flujo luminoso total o requerido [lm] Flujo luminoso por bombilla [lm]. Después de calcular N, que normalmente no es un número entero, se deberá escoger el número de luminarias a utilizar lo más aproximado a N y en caso de presentarse dos o más opciones se deberán evaluar todas y elegir la más conveniente. Por ejemplo si N fuese igual a 11,35, se deben evaluar las opciones 10, 11 y 12 luminarias y seleccionar la más apropiada desde el punto de vista técnico y económico, después de hacerlo N tomará el nuevo valor seleccionado. 1.2.10 Calcular flujo luminoso real (φ real) e iluminancia promedio real (E prom). Después de determinar el número de luminarias a utilizar se deberá calcular el flujo luminoso real emitido por éstas. = Donde: φ real: N: n: φL: ∗ ∗ [ ] (6) Flujo luminoso real emitido [lm] Numero de luminarias requeridas Número de bombillas por luminaria Flujo luminoso por bombilla [lm]. Teniendo ya calculado φ real se debe calcular la iluminancia promedio que se obtendrá con este valor. La iluminancia promedio está determinada por la siguiente ecuación: ∗ ∗ = [ ] (7) Donde: φ real: CU: FM: A: Flujo luminoso real emitido por el número de luminarias (lm) Coeficiente o factor de utilización Factor de mantenimiento Área de la edificación ( ). 27 1.2.11 Calcular valor de eficiencia energética de la instalación (VEEI). La eficiencia energética de una instalación de iluminación de una zona, se evaluará mediante el indicador denominado Valor de Eficiencia Energética de la instalación (VEEI) expresado en (W/m2) por cada 100 luxes, mediante la siguiente expresión [1]: Ecuación 1 = Donde: ∗ 100 ∗ 100 (8) P: Potencia activa requerida por el número de luminarias a utilizar [W]. S: Superficie o área del plano útil [m2]. E: Iluminancia promedio horizontal calculada o real en el plano útil [lx]. En la Tabla 5, se indican los valores límite de VEEI que deben cumplir los recintos interiores de las edificaciones. Los valores de VEEI se establecen en dos grupos de zonas en función de la importancia que tiene la iluminación [1]. Tabla 5. Valores de VEEI, máximos permitidos. Grupo Actividad de la zona Administrativa en general Andenes de estaciones de transporte Salas de diagnostico Pabellones de exposición o ferias 1. Zonas de baja Aulas y laboratorios importancia Habitaciones de hospital Lumínica. Zonas comunes Almacenes, archivos, salas técnicas y cocinas Parqueaderos Zonas deportivas Administrativa en general Estaciones de transporte Supermercados, hipermercados y almacenes Bibliotecas, museos y galerías de arte Zonas comunes en edificios residenciales Centros comerciales (tiendas excluidas) 2. Zonas de alta Hostelería y restauración importancia lumínica Centros de culto religioso en general Salones de reuniones, auditorios, convenciones Tiendas y pequeño comercio Zonas comunes Habitaciones de hoteles 28 VEEI máximo 3,5 3,5 3,5 3,5 4 4,5 4,5 5 5 5 6 6 6 6 7,5 8 10 10 10 10 10 12 1.2.12 Algoritmo método de las cavidades zonales. El procedimiento para diseñar instalaciones de iluminación interior se puede resumir en el siguiente algoritmo. Figura 4. Algoritmo para el diseño de instalaciones de iluminación interior. Análisis del proyecto Definir parámetros del local Seleccionar iluminancia media (E medio). (OBJETIVO DE DISEÑO) Seleccionar conjunto lámpara-luminaria Determinar: -Índice cavidad del local (K) -Coeficiente de utilización (CU) -Factor de Mantenimiento (FM) Calcular flujo luminoso total requerido (φ tot) Calcular número de luminarias requeridas (N) Calcular Flujo luminoso real (φreal) Iluminancia promedio real (E prom) Calcular valor de Eficiencia Energética de la Instalación (VEEI) No ¿Se cumplen con los criterios de diseño? Si 29 Diseño eficiente 1.3 EJEMPLO DE APLICACIÓN. En esta sección se realizará el diseño de un sistema de iluminación para un taller de ensamble de pequeños motores, si bien este diseño no contará con un alto grado de dificultad, se realiza con el fin de exponer la metodología fundamental a emplear en cualquier diseño de iluminación interior. Para realizar este diseño se seguirán los pasos expuestos en el algoritmo de la Figura 4. 1.3.1 Análisis del proyecto. El local a iluminar es de forma rectangular y en el habrán bancos de trabajo sobre los cuales se realizará el ensamble o montaje de pequeños motores y bobinados. La iluminación requerida es del tipo general; es decir, se debe asegurar una iluminancia promedio en todo el local y no en lugares específicos. 1.3.2 Definir parámetros del local. Los parámetros del local hacen referencia a sus dimensiones, color o textura de paredes, techo y piso, y finalmente al tipo de local y el tipo de actividad que se va a realizar allí. Estos parámetros son entonces los siguientes: Dimensiones: Color de paredes y techo: Color del piso: Plano o altura de trabajo: Altura: 3 m, ancho: 8 m, longitud: 17 m Gris claro Gris oscuro 0,85 m. Habiendo definido ya los colores o texturas de las paredes, piso y techo, se procede a asignar el valor de reflectancia para cada una de estas superficies considerando hojas de datos similares a la mostrada en la Tabla 2. Basados en lo anterior se ubican los colores gris claro y oscuro en la tabla previamente mencionada, de esta manera las reflectancias efectivas quedan establecidas de la siguiente manera: Reflectancia paredes y techo: Reflectancia piso: 73% 25%. 1.3.3 Seleccionar iluminancia media. Luego de conocer el tipo de edificación a iluminar y la clase de actividad que se ha de realizar allí se debe especificar el nivel de iluminancia media requerida para dicha edificación. Para hacerlo se busca en la Tabla 1 y se ubica un tipo de recinto y actividad que coincida, en este caso es Maquinado y trabajo de media precisión en banco, maquinas generalmente automáticas. De esta manera queda establecida la iluminancia media (E media) como 500 lx (Objetivo de diseño). 1.3.4 Selección conjunto lámpara-luminaria. Para este tipo de locales es común emplear lámparas fluorescentes de dos tubos T8, en este caso se utilizarán las 30 luminarias tipo reflector de aluminio difuso apantallada a 35º provistas por el fabricante ELECTROCONTROL [3]. Figura 5. Tipo de luminaria y su distribución luminosa. Este tipo de luminaria es ampliamente utilizada en casi todas las aplicaciones que requieren de una gran área a ser iluminada. Como se puede observar en la Figura 5, toda luminaria que se escoja tendrá su diagrama polar de distribución luminosa correspondiente, el cual indica básicamente la manera en la que la luminaria difundirá la luz emitida por la lámpara allí soportada. Además de su distribución luminosa también es necesario consultar los datos luminotécnicos correspondientes a la bombilla o lámpara a utilizar. Lámpara: Potencia por lámpara: Flujo luminoso por lámpara: Eficacia: Fluorescente T8. 32 W 2 950 lm 92,2 lm/W. 1.3.5 Calcular K, CU y FM. 1.3.5.1 Índice de Cavidad del local K. Lo primero que se debe hacer es identificar las dimensiones del plano de trabajo del taller: Figura 6. Dimensiones del taller. Como se aprecia en la Figura 6, las cavidades zonales están delimitadas por el plano de 0,85 m correspondiente al plano de trabajo. Dado que la luminaria se 31 adosará directamente al techo el plano de montaje de luminarias es cero, hm se calcula usando la Ecuación 1: ℎ = 3 − 0,85 = 2,15 Luego de calcular hm se utiliza la Ecuación 2 para calcular el índice de cavidad del local: 5 ∗ 2,15 ∗ (17 + 8 ) = = 1,976 17 ∗ 8 Debido a que en las tablas de CU el índice de cavidad del local es un número entero, se realizará la aproximación de 1,976 a 2. De esta manera la cavidad del local quedará establecida como K = 2. 1.3.5.2 Determinar coeficiente de utilización (CU). Teniendo el índice de la cavidad del local y las reflectancias efectivas de cada superficie, se procede a determinar el coeficiente o factor de utilización por medio de las hojas de datos entregadas por los fabricantes. Para determinar el CU se deben interpolar los valores de las reflectancias hallados en la Sección 1.3.2, en la Tabla 6 entregada por el fabricante ELECTROCONTROL. Primero se ubica la del techo en el valor de 70, pues 73 no está disponible, luego de manera similar se ubica la de las paredes en 50 debido a que es el número máximo de reflectancia disponible. Tabla 6. Tabla de coeficientes de utilización de ELECTROCONTROL. REFLECTANCIAS EFECTIVAS TIPO DE LUMINARIA TECHO PARED RCL 1 2 3 REFLECTOR 4 DE 5 ALUMINIO 6 DIFUSO CON 7 PANTALLA 8 9 10 70 80 50 30 10 0,85 0,82 0,80 0,76 0,72 0,68 0,69 0,63 0,59 0,62 0,56 0,51 0,55 0,49 0,44 0,50 0,43 0,39 0,45 0,38 0,34 0,40 0,34 0,29 0,36 0,30 0,25 0,33 0,26 0,22 50 50 30 10 50 30 10 COEFICIENTESDE UTILIZACION 0,82 0,79 0,77 0,75 0,73 0,72 0,74 0,70 0,66 0,68 0,65 0,62 0,66 0,61 0,57 0,62 0,58 0,54 0,60 0,56 0,50 0,56 0,51 0,47 0,53 0,48 0,43 0,50 0,45 0,41 0,48 0,42 0,38 0,45 0,40 0,36 0,43 0,37 0,33 0,41 0,36 0,32 0,39 0,33 0,29 0,37 0,31 0,28 0,35 0,29 0,25 0,33 0,28 0,24 0,32 0,26 0,22 0,30 0,25 0,21 30 50 30 10 0,69 0,68 0,66 0,63 0,61 0,58 0,57 0,54 0,51 0,52 0,48 0,45 0,47 0,43 0,39 0,42 0,38 0,35 0,38 0,34 0,30 0,34 0,30 0,26 0,31 0,26 0,23 0,28 0,23 0,20 Ubicando el valor de RCL en 2 se encuentra que CU = 0,74. En la sección 430 del RETILAP aparece un Método del Coeficiente de Utilización de la Instalación que puede ser usado para determinar el mismo 32 coeficiente de utilización otorgado por el fabricante. Este método consiste en utilizar el diagrama polar de la distribución luminosa de la lámpara y dada su ubicación en el local, determinar el porcentaje de flujo luminoso que será emitido sobre el plano útil y que porcentaje será absorbido por las paredes y el techo, de esta manera se determina el porcentaje útil del flujo luminoso de la lámpara. Los fabricantes realizan un procedimiento similar de manera física mediante laboratorios especializados y de alta tecnología para determinar el mismo factor, por lo tanto la mejor opción es utilizar las tablas de CU de los fabricantes y no calcularlo. Por último, dado que solo sirve para calcular un parámetro del diseño y nada más, no se debe considerar como un método de diseño. 1.3.5.3 Factor de mantenimiento (FM). Para calcular el FM se utilizarán los valores sugeridos por la CIE de la Tabla 4 ya que para utilizar la Ecuación 3 se deben obtener datos especiales de la lámpara los cuales solo se incluyen junto con su compra. Para calcular entonces el FM se asumirá que es un local de limpieza normal y que cuenta con un ciclo anual de mantenimiento. Sabiendo entonces que el tipo de luminaria escogida es del tipo abierta, el factor de mantenimiento quedará establecido en 0,89. 1.3.6 Flujo luminoso total requerido (φtot). Teniendo ya definidos los valores de CU, FM y E medio se procede a calcular el flujo luminoso total requerido (φtot) mediante la Ecuación 4: = 500 ∗ (17 ∗ 8 0,74 ∗ 0,89 ) = 103 249,316 1.3.7 Número de luminarias requeridas (N). Teniendo ya calculado el flujo luminoso total requerido y conociendo el flujo luminoso emitido por el tipo lámpara seleccionada, se procede a calcular el número de luminarias requeridas para proveer el flujo luminoso total utilizando la Ecuación 5: = 103 249,316 2 950 ∗2 = 17,5 Debido a que se trata de un local rectangular el número de luminarias instaladas debe ser par a manera de contribuir con la uniformidad, por lo tanto se tienen dos opciones a escoger: 16 ó 18 luminarias. Normalmente se evalúan en primer lugar las opciones más económicas (16 luminarias en este caso). 1.3.8 Flujo luminoso real (φreal) e Iluminancia promedio (E prom). Luego de conocer la cantidad de luminarias a utilizar se debe calcular el flujo luminoso que éstas emitirán utilizando la Ecuación 6. Como se mencionó en la Sección 1.3.7, se deben evaluar las dos soluciones posibles, 16 ó 18 luminarias: 33 Para 16 luminarias: = 16 ∗ 2 ∗ 2 950 = 94 400 Luego con el flujo luminoso real se calcula usando la Ecuación 7 la iluminancia promedio: 94 400 ∗ 0,74 ∗ 0,89 = 457,145 = 17 ∗ 8 Este valor de iluminancia promedio es aceptable, pues se encuentra dentro del rango establecido y además un poco cerca del valor medio ideal. A continuación se utiliza el mismo procedimiento para evaluar la opción de 18 luminarias: = = 18 ∗ 2 ∗ 2 950 106 200 17 = 106 200 ∗ 0,74 ∗ 0,89 = 514,289 ∗8 Este valor de iluminancia promedio es mejor que el obtenido con 16 luminarias, pues su valor está más cerca del valor ideal, pero se debe tener en cuenta que un diseño de un sistema de iluminación no solo debe ser bueno desde el punto de vista técnico, sino también desde el punto de vista económico y energético, por lo tanto se deben escoger 16 luminarias para el diseño, debido a que cumplen con los requisitos de iluminancia promedio y además son más económicas que 18 luminarias. De manera implícita o analítica se debe considerar que la luz solar aportará cierto nivel de iluminancia a la edificación. 1.3.9 Valor de eficiencia energética de la instalación (VEEI). El VEEI de un sistema de iluminación depende principalmente de la eficacia de las lámparas utilizadas, de manera que entre más alta sea la eficacia de éstas, menor será el VEEI obtenido, lo cual es deseado. Para calcularlo se utiliza la Ecuación 8. = (32 ∗ 2 ∗ 16) ∗ 100 17 ∗ 8 ∗ 457,145 = 1,647 100 El taller de montaje estaría localizado en el grupo 1 de la Tabla 5 como “Otros recintos interiores” en el cual el VEEI máximo es 4,5. En este caso el VEEI obtenido es menor que el valor máximo permitido, por lo tanto el diseño es eficiente desde el punto de vista energético. Al cumplir los objetivos de iluminancia promedio y el de valor de eficiencia energética de la instalación se puede dar por terminado el diseño. 34 2. DIALUX. 2.1 DESCRIPCION. El software DIALux es un programa gratuito que permite realizar diseños de instalaciones de iluminación tanto interior como exterior, está basado y de hecho da la posibilidad de trabajar en conjunto con el software de diseño gráfico AUTOCAD lo cual facilita el proceso de diseño, pues cuando se utiliza ésta opción solo es necesario cargar el diseño de la edificación en el DIALux y sobre este realizar el diseño de la instalación de iluminación. Otras de las aplicaciones más importantes de DIALux consisten en que permite visualizar en gráficos tridimensionales los diagramas polares de la distribución luminosa de las luminarias utilizadas, representa gráficamente por medio de colores y líneas los niveles de iluminancia en la edificación y permite calcular los niveles de deslumbramiento o UGR, etc. Aunque el software cuenta con muchos parámetros ya establecidos para su funcionamiento, posee la importante característica de incluir diseños o parámetros propios del usuario como por ejemplo, se puede tomar una fotografía de una superficie e incluirla para su uso en el DIALux, de esta manera se puede estar seguro de que los datos obtenidos en la simulación sean lo más cercanos posible a los efectos reales que se presentarán una vez instalado el sistema de iluminación diseñado. También es posible mediante las figuras básicas (cubos, triángulos, cilindros) construir objetos propios y almacenarlos para su uso posterior, o simplemente se puede cargar un objeto tridimensional hecho en AUTOCAD e importarlo a DIALux. La manera en que DIALux modela sus luminarias y lámparas es a través de catálogos interactivos otorgados por los fabricantes de las mismas; en estos catálogos basta con seleccionar el tipo de aplicación de la instalación, tales como comercial, industrial, residencial o decorativa y aparecerán toda una gama de luminarias disponibles junto con sus datos luminotécnicos. Éstas luminarias se pueden insertar en la edificación bien sea una por una o se puede utilizar uno de los asistentes que posee este programa. Finalmente cuando el diseño de un sistema de iluminación es terminado el programa se encargará de realizar la correcta organización de todos los aspectos del diseño en forma de documento de formato PDF, son tantos los resultados que entrega que se debe seleccionar de una gran lista los requeridos para la presentación del diseño según el tipo de parámetros medidos, aunque por supuesto algunos resultados son imprescindibles en la presentación del documento final. 35 2.2 DISEÑO DE INSTALACIONES DE ILUMINACION INTERIOR UTILIZANDO DIALUX. El software DIALux está dividido en 2 aplicaciones, DIALux light y DIALux Professional. La aplicación Light como su nombre lo indica (liviano o ligero) sirve para el asesoramiento básico en un diseño de iluminación sencillo en cuanto a la simplicidad geométrica de la edificación a iluminar, mientras que la aplicación Professional permite una mejor determinación de los parámetros que definen el diseño de un sistema de iluminación. Aunque ambas aplicaciones sugieren soluciones al momento de determinar el número de luminarias requeridas para proveer una iluminancia promedio, la mejor opción es proponer y simular el resultado obtenido mediante el cálculo manual, ya que en definitiva el propósito de utilizar el software es la facilidad y la rapidez con la que se realizan los cálculos mas no esperar a que el software solucione el problema. Debido a que la aplicación Light es considerada un asistente mas que un software de diseño, el estudio de este proyecto se hará sobre la aplicación Professional. Para realizar un proyecto utilizando DIALux Professional se cuentan con 3 opciones: 1. Empezar un proyecto nuevo desde cero, en el cual se deben tener en cuenta las características físicas del local tales como escaleras, escalones, plataformas, vigas y columnas, etc. Luego de diseñar el nuevo local con estas características se procede a diseñar el sistema de iluminación sobre este mismo. 2. Crear un proyecto nuevo con el asistente de DIALux en el cual solo se deben especificar las características geométricas del local, además algunas configuraciones geométricas preestablecidas para ciertos tipos de local. 3. Utilizar un plano o edificación diseñado en AUTOCAD y cargarlo en DIALux, y utilizando éste como referencia se crea el nuevo local. Luego de terminado el diseño, hacer las debidas correcciones y obtenidos todos los datos luminotécnicos del diseño, la información de éstos aspectos y muchos otros será organizada en un documento formato PDF para su impresión y presentación; es decir, no hace falta hacer un trabajo escrito adicional detallando las características del diseño que se acaba de realizar. 2.2.1 Interfaz de DIALux professional. Antes de comenzar con el diseño de una instalación de iluminación utilizando este software, es de suma importancia entender la manera en la que éste entrega la información y la manera en la que se deben ingresar y manipular todo tipo de datos. Para ello, DIALux cuenta con una ventana muy completa con todos los comandos e instrucciones posibles a realizar al momento de crear un nuevo proyecto de iluminación. La interfaz cuenta con 36 diversos botones y está dividida en cuatro áreas (ver la Figura 7): Ventana CAD, barra de herramientas, administrador de proyectos y guía de proyecto. Figura 7. Interfaz de DIALux Professional. 2.2.2 Ventana CAD. En este espacio se puede visualizar la edificación, luminarias y otros objetos que se deseen insertar en el proyecto. Es una de las herramientas más necesarias pues permite observar de manera física como está tomando forma la instalación de iluminación que se desea construir. En esta ventana se pueden realizar todo tipo de modificaciones al local y es la primera fuente de información que se tiene sobre el proyecto y se puede visualizar ya sea en 3D o en 2D. La principal herramienta para manipular la ventana CAD es el ratón, con el ratón se puede hacer rotar el local, moverlo, utilizar el zoom o desplazarse a través de él. En el botón central del ratón se dispone de la función “PAN” o “Mover”. También está disponible la función “Zoom” en la ruedecita de los Wheel-Mouse. El botón derecho del ratón es muy importante para el trabajo con DIALux, pues dispone de importantes funciones según el objeto, modo de programa o área de trabajo seleccionados. Además, es posible mover, modificar la escala, girar y seleccionar los objetos disponibles en el local. 37 2.2.3 Barra de herramientas. Como en todo software de cualquier tipo de aplicación existe una barra en la parte superior de la pantalla, la cual como su nombre lo indica contiene diversos tipos de opciones y aplicaciones que se pueden activar o desactivar en cualquier momento durante el proceso de diseño. A continuación se presentan algunos elementos básicos de la barra de herramientas. Tabla 7. Componentes básicos de la barra de herramientas. Símbolo Nombre Vista estándar 3D Función Sirve para visualizar el local y todos los elementos ubicados en él, en 3D. Vista planta Permite visualizar en 2D la planta del local; es decir, visto desde arriba. Vista lateral Permite visualizar en 2D, el alto y el largo del local. Vista frontal Distribución luminosa Isolíneas Cinta métrica Flecha Lupa Permite visualizar en 2D, el alto y el ancho del local. Representa en 3D la distribución luminosa de las luminarias. Muestra en la ventana CAD las isolíneas de las iluminancias. Permite conocer las dimensiones de los distintos objetos del local y del mismo. Activa la selección de objetos y superficies. Amplía y disminuye la vista de la ventana CAD. Rotar vista Permite rotar el local en cualquier dirección. Mover vista Permite desplazar el local. Iniciar cálculos Permite iniciar los cálculos luminotécnicos del diseño. Básicamente la barra de herramientas permite entonces modificar la manera en la que se percibe el entorno mostrado en la ventana CAD; es decir, no altera los parámetros o variables del diseño. 2.2.4 Administrador de proyectos. Esta parte de la interfaz se encarga de presentar de manera completa y ordenada todos los aspectos a definir sobre el proyecto tales como dimensiones del local, tipo de luminaria a emplear, colores y texturas de suelos, paredes y techo, objetos a introducir etc. 38 Figura 8. Administrador del proyecto. Esta parte de la interfaz muestra todos los aspectos que se deben definir para realizar el diseño de la instalación de iluminación adecuadamente. Para manipularlo se debe seleccionar una de las opciones del diseño, automáticamente se desplegará el árbol de opciones de dicha opción, una vez seleccionada una de las ramas del árbol, aparecerá en la parte superior las opciones y las características a modificar de dicha rama. 2.2.5 Guía del proyecto. Esta guía sirve para cualquier tipo de diseño que se esté realizando, ya sea interior o exterior y otras aplicaciones.. Figura 9. Guía del proyecto. Al seleccionar la opción “Iluminación Interior” aparecerán una lista correspondiente a las opciones con que se cuentan al momento de estar trabajando en el diseño de una instalación de iluminación interior, esta lista incluye botones de la barra de herramientas y opciones del administrador de proyectos. 39 2.2.6 Algoritmo para el diseño de instalaciones de iluminación interior usando DIALux professional. La metodología empleada para diseñar sistemas de iluminación con el DIALux será la siguiente. 1. Conocer el tipo de recinto y la actividad que se va a realizar allí y además el tipo de instalación de iluminación (general, local, decorativa, etc.) 2. Especificar todo lo relacionado al proyecto en el administrador del proyecto, por ejemplo nombre del proyecto y del diseñador, factor de mantenimiento, etc. 3. Construir la edificación incluyendo en esta todos arquitectónicos tales como ventanas, vigas, columnas, etc. sus atributos 4. Aplicar colores y texturas a las superficies del local ya sea usando las que se incluyen en el software o importar nuevas texturas (Recomendado). 5. Insertar los objetos correspondientes al tipo de local para así representar de la mejor manera la edificación real, si bien este paso no es obligatorio, es aconsejable realizarlo. 6. Por medio de los catálogos instalados en el DIALux, se selecciona el tipo de luminaria a emplear. 7. Se recomienda utilizar el método matemático visto en la Sección 1.2, para determinar las luminarias requeridas, aunque es posible utilizar los asistentes del DIALux para hacerlo. Luego de manera manual o por medio de los asistentes se ubican éstas en el local. 8. El software calculará por defecto la iluminancia promedio en todo el local y el VEEI, en caso de que se requieran realizar mediciones adicionales de iluminancia o deslumbramiento, se deberán insertar los puntos de medida disponibles en la opción “Objetos” >> “Puntos de calculo” del administrador de proyectos. 9. Se da inicio a los cálculos y terminados éstos se verifica el cumplimiento de los objetivos esenciales del diseño, los cuales son: Iluminancia promedio y el valor de eficiencia energética de la instalación VEEI. 10. En caso de que no se cumpla alguno de los objetivos, se debe retomar el diseño desde el numeral 6 ó 7 según la gravedad del caso; es decir, si la solución del problema consiste solo en la reubicación de las luminarias, seleccionar otro tipo de luminarias o calcular nuevamente el número de luminarias requeridas. 40 Figura 10. Algoritmo para el diseño de instalaciones de iluminación utilizando DIALux. 1. Análisis del proyecto. 2. Especificar datos del proyecto. 3. Construir local. 4. Especificar reflectancias del local. 5. Insertar objetos. 6. Seleccionar luminarias. 7. Determinar luminarias requeridas y su distribución. 8. Insertar puntos de medición (Iluminancia y/ o UGR). 9. Iniciar cálculos. 10. Verificar el cumplimiento de los objetivos del diseño. - Iluminancia promedio. - VEEI - Niveles de UGR No ¿Se cumplen los objetivos del diseño? 41 Si Diseño completo. 2.3 CREACION DE PROYECTOS Como se mencionó en la sección 2.2 existen tres maneras de elaborar un diseño de iluminación interior; para una mejor comprensión de la metodología empleada en el diseño de sistemas de iluminación utilizando éste software se empezará desde cero el ejemplo del taller de ensamble de motores visto en la sección 1.3 Para hacerlo se seguirán los pasos descritos en algoritmo visto en la sección 2.2.6, luego de ejecutar el DIALux Professional aparecerá la siguiente pantalla de bienvenida. Figura 10. Pantalla de bienvenida DIALux Proffessional. 2.3.1 Análisis del proyecto. Dado que se trata del mismo ejemplo del taller de ensamble esta sección ya se desarrolló en la sección 1.3. 2.3.2 Especificar datos del proyecto. Luego de seleccionar “Nuevo proyecto interior” aparecerá la interfaz vista en la sección 2.2.1 y en el “Administrador de proyectos” se ubican los siguientes datos: Nombre; Descripción: Altura: Ancho: Longitud; Factor de mantenimiento: Ejemplo Taller de ensamble de motores pequeños. 3m 8m 17 m 0,89. 42 Figura 11. Interfaz de DIALux Professional. 2.3.3 Construir local. Aunque se hayan especificado las dimensiones del local, aun hace falta la complementación de éste mediante la inserción de columnas, vigas y ventanas. Para insertar este tipo de elementos primero se debe dar clic en “Aceptar”, luego de haber especificado las dimensiones del local. Después de haberse generado el local se continúa con la segunda opción del árbol del proyecto “Objetos” y allí aparecerán las siguientes aplicaciones: Figura estándar: Brinda la posibilidad de insertar figuras estándar ya sea para decorar el ambiente o crear con ellas mesas, sillas y prácticamente cualquier otro tipo de elemento. Elementos de ambiente: Sirve para insertar elementos complementarios a la construcción, tales como vigas, columnas, cúpulas etc. Ventanas y puertas: Inserta ventanas y puertas. Superficie de cálculo: Inserta planos imaginarios para calcular iluminancia, niveles de deslumbramiento etc. 43 Archivos de objeto: En esta sección se encuentran todos los elementos prediseñados a insertar en el local tales como sillas, camas, vitrinas, personas, elementos de oficina, armarios, etc. Figura 12. Selección de objetos. Para este caso se insertarán dos ventanas a lo largo del local de 2 m de alto x 5 m ancho y 2,98 m de espacio entre ellas, en éste espacio se ubicará una columna de 1 m de longitud, 50 cm de ancho y 3 m de alto. Para insertar ventanas se hace clic en la pestaña “ventanas y puertas” y a la derecha del árbol del proyecto aparecerán los posibles objetos a insertar, luego manteniendo presionado el clic izquierdo sobre la ilustración “ventana” se arrastra hacia la pared del local sobre la cual se desea insertar la ventana. Después de insertar la ventana se selecciona y en la parte superior del árbol del proyecto aparecerán las características de ésta y se procede a modificarlas según las indicaciones anteriormente especificadas. Figura 13. Especificación de datos. 44 Luego de especificar las dimensiones de la ventana se procede a ubicarla bien sea de manera manual o especificando las distancias C y D de la Figura 13, luego se oprime clic derecho sobre la ventana y se accionan las opciones “copiar” y “pegar” para obtener la segunda ventana. Ahora se ubica la primera ventana a 1,63 m de una de las paredes y la otra a 2,4 m de la otra pared. Después de haber hecho esto se selecciona la pestaña “Elementos de ambiente” y luego de la misma manera, se selecciona e inserta una columna rectangular; luego de insertarla se repite el procedimiento de modificar las dimensiones de la columna y se ubica entre las dos ventanas. Finalizado esto el taller debería verse así desde la vista lateral. Figura 14. Vista lateral del local. Luego se realiza el mismo proceso al otro lado de la pared. Por último se procede a ubicar una puerta doble en una de las paredes de 8 m. Para hacerlo se realiza el mismo proceso con el cual se insertó la ventana, solo que esta vez se selecciona la puerta. Finalmente la planta del taller debería verse así: Figura 15. Vista planta del local terminado. 2.3.4 Especificar reflectancias del local. La aplicación de colores o texturas y por ende la asignación de un valor de reflectancia a cada superficie se hace mediante la opción “Colores” del administrador de proyectos, una vez allí se ubica el color o la textura a emplear y se aplica manteniendo presionado clic izquierdo 45 sobre ella y se arrastra hacia la superficie que se desee colorear. Si bien las texturas tendrán un valor de reflectancia predeterminado, éste se puede modificar en cualquier momento. Figura 16. Aplicación de texturas. Las reflectancias del techo y las paredes es 73% y la del piso es 25%, así que simplemente se aplican las texturas disponibles y se les asigna el valor de reflectancia. 2.3.5 Insertar objetos. Los elementos se insertan de la misma manera en la que se aplican colores a las superficies, manteniendo presionado clic izquierdo sobre ellos y arrastrándolos al local. Figura 17. Manipulación de objetos. 46 Luego de insertar un objeto al local, éste aparecerá de color rojo lo cual indica que está actualmente seleccionado, alrededor de éste aparecerán 3 ejes de coordenadas (Parte B, Figura 17), los cuales permitirán girar el objeto respecto a cualquiera de ellos. Además aparecerá una cruz gris la cual al mantener clic izquierdo presionado sobre ella permitirá mover el objeto a lo largo de los ejes X y Y del local, para desplazarlo en el eje Z se debe especificar ésta posición en la parte superior del administrador, en la cual también es posible modificar las dimensiones y la rotación del objeto en esta ventana (Parte A, Figura 17). De esta manera se insertan en el local todo tipo de objetos correspondientes a su aplicación tales como bancos de trabajo, estanterías, sillas, etc. Al finalizar este proceso, el taller de ensamble de motores podría verse así: Figura 18. Taller de ensamble terminado. 2.3.6 Seleccionar luminarias. Ahora que se tiene el local finalmente terminado se procede a seleccionar el tipo de luminarias e insertarlas en el local. Para hacer esto se pueden seleccionar las luminarias e insertarlas manualmente en el local, el número de éstas, ubicación, cantidad requerida e iluminancia promedio resultante dependerán totalmente del diseñador y de sus cálculos manuales. También se pueden utilizar los asistentes de ubicación de luminarias los cuales determinan de manera automática el número de luminarias requeridas para producir la iluminancia promedio deseada. 47 Debido a que el local rectangular es el estándar en este software, conviene en este caso utilizar el asistente de disposición de luminarias. Para acceder a este asistente se selecciona en la Barra de herramientas: “Insertar” >> “Disposición de luminarias” >> “Asistentes para luminarias” >> “Disposición en cuadro”. Figura 19. Bienvenida al asistente ubicación luminarias. En la Figura 19 se aprecian las características de colocación de campo de luz para el local y cuatro procedimientos que se deben efectuar para finalizar este proceso. Luego de dar clic en “Siguiente” y aparecerá la pantalla que se muestra en la Figura 20, en ésta se debe seleccionar la luminaria a utilizar dando clic en “Catálogos” y luego se selecciona el catalogo del fabricante que se a de utilizar, para este caso se utilizará el catálogo de Sylvania. Figura 20. Selección de catálogos. A continuación se abre el catálogo de Sylvania y se procede a buscar la luminaria que más se asemeje a la del diseño, al encontrarla se da clic en “Utilizar en DIALux” o “Exportar”. 48 Figura 21. Catálogo SILVANIA. Ahora en la ventana de DIALux aparece toda la información de la luminaria, tales como el nombre de la luminaria, marca, flujo luminoso, aunque éste se puede modificar de acuerdo al tipo de lámpara a utilizar y además se puede observar su diagrama polar de distribución luminosa. Figura 22. Selección de luminaria a utilizar. 49 Ahora en la siguiente etapa se debe seleccionar la altura de montaje de las luminarias, hay dos tipos de montajes.   Adosado a la pared: Consiste en sujetar la luminaria directamente al techo. Definido por el usuario: Esta opción se presenta en caso de que la luminaria esté suspendida por alguna estructura adicional como andamios o cables. Como se aprecia en la Figura 23, al realizar cambios en la altura de montaje, aparecerá representado en el diagrama en la parte derecha. Para este ejemplo se utilizará el tipo de montaje adosado al techo. Después de realizar los ajustes se da clic en “Siguiente”. Figura 23. Selección altura de luminarias. 2.3.7 Determinar el número de luminarias requeridas y su disposición. Para determinar el número de luminarias utilizando el asistente se cuentan con 2 opciones, primero como se observa en la Figura 24, se escribe el valor de iluminancia promedio deseada y en el diagrama de la derecha el software propondrá una solución. La otra manera de hacerlo es especificar el número de filas y de luminarias por fila y así el software determinará la iluminancia promedio obtenida con esa configuración. El número de luminarias requeridas para este diseño ya se calcularon en la sección 1.3 y el resultado que se obtuvo fue de 16 luminarias, así que se insertaran 4 filas y 4 luminarias por fila. De manera automática también se establecerá la disposición de las luminarias ya que se está usando el asistente, de lo contrario, se debería hacer manualmente. 50 Figura 24. Selección de número y disposición de luminarias. Al terminar este paso, el asistente solicitará la confirmación de finalizar el proceso y cerrar el asistente. Finalmente el local quedará así: Figura 25. Diseño de instalación de iluminación terminado. De esta manera se finaliza el diseño de la instalación de iluminación del local, lo cual implica un 80% del trabajo total a realizar. El resto de trabajo se dedica a la adecuación del diseño en caso de presentarse errores o inconformidades con los resultados obtenidos. 51 2.3.8 Cálculos luminotécnicos. La razón principal para utilizar DIALux como software de diseño es la facilidad con la que se cuenta al momento de realizar múltiples cálculos, ya sean definitivos o de prueba. Por ejemplo, cuando se diseña la instalación de iluminación a un local siempre habrá mucha incertidumbre acerca de si quedó bien diseñada tomando como base el tipo de lámpara utilizada, la disposición de las luminarias, la cantidad de luminarias utilizadas, etc. La rapidez y facilidad con la que se modifican estos y otros aspectos del diseño hacen que el diseño asistido por computadora sea la mejor opción. Para que cualquier software de iluminación pueda utilizarse en el diseño de un sistema de iluminación debe cumplir con los siguientes requisitos y características establecidos por el RETILAP, [1]. • El software debe permitir ingresar la información fotométrica de las fuentes en las coordenadas establecidas, [1]. • Deberá disponer de rutinas de ingreso para la información del diseño geométrico. De la misma forma deberá permitir ingresar la información relacionada con la identificación del objeto de diseño y del diseñador. • Las unidades de medida para los datos a ingresar al software y las de los resultados deben ser claramente identificables, seleccionables y visibles. • Las rutinas de entrada de datos deben permitir la identificación y/o selección de los parámetros a los cuales corresponde la información en cada instante ingresada, tales como: tipo de coordenadas de la fotometría empleada, altura de montaje e inclinación de la luminaria, distancias entre luminarias, posiciones relativas de las luminarias respecto del local, vía o espacio a iluminar, posiciones de las mallas de cálculo y del observador, condiciones ambientales, tipos de superficies e índices de reflexión asociados. • El software debe permitir efectuar la partición de fuentes lineales y extensas, así como de las superficies con el objeto de disponer de cálculos más exactos y precisos que los realizados considerando únicamente fuentes puntuales y despreciando los efectos de reflexiones y formas de las superficies. • El software debe permitir identificar las normas internacionales o de reconocimiento internacional usadas en sus algoritmos de cálculo, tales como (CIE, IESNA., NTC, ANSI, etc.). • En el caso de software para el diseño de alumbrado público debe validarse ante organismo o laboratorio acreditado respecto del cumplimiento de los requisitos de mallas de cálculo y posiciones del observador dadas en el presente reglamento, así como sobre la asociación del factor de 52 mantenimiento con las condiciones ambientales y el grado de protección de la luminaria presentes o usadas en la instalación. • El software de diseño interior deberá efectuar los cálculos de iluminancia, uniformidad, deslumbramiento, eficiencia energética. Se podrá usar un software independiente para Calcular el Coeficiente de Contribución de Luz Día - CLD a la instalación. Los diseños de iluminación basados en software deben ser consistentes con los realizados con software reconocido o certificado por laboratorios de iluminación acreditados y el error entre los resultados del diseño hecho con uno y otro no puede ser mayor de 5%. Los datos resultantes del diseño no pueden diferir en más del 5% para el caso de iluminancia y del 10% para el caso de luminancia, respecto de los valores medidos del sistema de iluminación en funcionamiento. El software DIALux cumple con todos estos requisitos, y cabe resaltar que la norma internacional que sigue es la CIE (Comisión internacional de iluminación). Retomando el ejercicio del taller, después de determinar todos los aspectos físicos y geométricos, así como objetos, colores, texturas, las luminarias a utilizar y su disposición, se procede a iniciar los cálculos presionando el botón de la barra de tareas “Iniciar cálculo . Figura 26. Local simulado. Luego de terminada la simulación, los resultados también llamados Outputs, estarán disponibles en el árbol del proyecto en la sección de “Opciones” para ser analizados. Estos resultados contienen toda la información referente al diseño realizado. 53 Figura 27. Outputs del proyecto. Allí se pueden observar todos los aspectos y resultados que se obtuvieron en el diseño; sin embargo, como se puede apreciar no todos son necesarios para el informe final y algunos no fueron calculados debido a las condiciones del diseño. Por lo tanto no es necesario escogerlos todos, sino únicamente los que aporten información relevante sobre el diseño. Los básicos a tener en cuenta son:         Portada del proyecto. Índice. Lista de luminarias. Hojas de datos de luminarias. Resumen. Lista de luminarias. Luminarias (Lista de coordenadas). Resultados luminotécnicos. De haberse insertado puntos de cálculo, también deberían estar incluidos los resultados obtenidos. En la Figura 28 se muestra la hoja de “Resumen” la cual como lo indica su nombre contiene información de casi todos los aspectos del diseño tales como niveles de iluminancia en paredes, techo, suelo y plano útil, luminaria utilizada, flujo luminoso total, potencia total (W), valor de eficiencia energética de la instalación, etc. 54 Figura 28. Hoja de Resumen del proyecto. 55 En la hoja de resumen (Figura 28) se aprecia que el valor de iluminancia promedio obtenido fue de 406 lx, y el VEEI es de 1,94 W/m2 x 100 lx. Si bien estos valores son aceptables, son un poco diferentes a los obtenidos en la sección 1.3 esto se debe a que los objetos insertados en el local bloquean la luz emitida hacia otros lugares, como por ejemplo el suelo, esto altera levemente la iluminancia promedio. Por esto siempre es mejor simular de la manera más acertada todos los aspectos del local. Dado que los valores obtenidos son aceptables, se considera el diseño de este sistema de iluminación terminado. 2.3.9 Puntos de cálculo. El DIALux cuenta con la opción de insertar puntos o superficies de cálculo que permiten medir parámetros tales como iluminancia, niveles de UGR, etc. Para insertar los puntos de cálculo se selecciona la opción “Objetos” >> “Puntos de cálculo”. Allí estarán disponibles las siguientes opciones: Punto de cálculo horizontal: Permite insertar un punto para medir la iluminancia en ésa ubicación, como su nombre lo indica, de manera horizontal o perpendicular referente al plano útil. Se utiliza para realizar mediciones de iluminancia en mesas, bancos de trabajo, etc. Punto de cálculo vertical: Permite insertar un punto para medir la iluminancia en ésa ubicación, como su nombre lo indica, de manera vertical o paralela referente al plano útil. Se utiliza para realizar mediciones de iluminancia en tableros, paredes, etc. Punto de cálculo libre: Consiste de un punto de cálculo aleatorio que al igual que los otros dos se puede modificar su posición también permite modificar el ángulo al que apunta o está el lugar donde se desea realizar la medición. Punto de cálculo UGR: Sirve para insertar un vector cuya “cola” actúa como el ojo de la persona observadora y mide el nivel de UGR visto por dicha persona en la dirección que apunta la “cabeza” del vector. Debido a que en este ejemplo solo se requiere calcular la iluminancia promedio en todo el recinto y el VEEI, no fue necesario insertar puntos de medida ya que el software calculará estos valores automáticamente. Para exponer la manera en la que se insertan estos puntos de medida se utilizará el siguiente local con las siguientes características: Dimensiones: 3 m Alto, 3 m Ancho, 3 m Alto Lámpara: Fluorescente T8 Potencia por lámpara: 32 W Flujo luminoso por lámpara: 2 950 lm Colores y texturas de paredes, techo y suelo a gusto. 56 En éste local se insertará una mesa y una persona para hacer mediciones de nivel de iluminancia y de deslumbramiento. Ahora lo que se debe hacer es insertar un punto de cálculo horizontal sobre la mesa y darle cualquier nombre que se desee, el punto de cálculo de UGR se insertará a la altura del punto de vista de la persona, pues éste actuará como sus ojos y permitirá conocer el nivel de deslumbramiento que percibe esta persona. El deslumbramiento es un elemento clave de un diseño de iluminación, pues un nivel bajo de éste garantiza la conformidad que experimentarán los usuarios de la instalación de iluminación. Figura 29. Puntos de cálculo. Al terminar de insertar los puntos de medida se da inicio a los cálculos y al terminar éstos, se selecciona la opción Outputs y se ubican las hojas: “Puntos de cálculo (Sumario de resultados)” y “Observador UGR (Sumario de resultados)”. Los resultados de ambas páginas se resumen en la siguiente figura: Figura 30. Resultados luminotécnicos de los puntos de cálculo. En la Figura 30 se aprecian los resultados de medida obtenidos y corresponden a 348 lx y 26 como nivel de deslumbramiento. 57 2.4 CREACION DE VIDEOS Una de las características más importantes con las que cuenta DIALux Professional es que permite la creación de presentaciones en forma de video, con las cuales se puede visualizar el diseño de la instalación de iluminación que se acaba de desarrollar para así examinar los posibles efectos que producirá la instalación real. Para crear un video solo se debe tener el local y su instalación de iluminación ya diseñada. Luego se busca en la barra de herramientas el botón “Crear video” y aparecerá la trama que se muestra en la Figura 31, la cual solo se puede modificar estando la vista 3D activada. Figura 31. Guía o trama del video. La trama consiste en una línea recta la cual indica el trayecto de la presentación, contiene 4 elementos que indican puntos de partida, llegada, dirección de observación, etc. Para crear el video o la presentación de manera adecuada, se debe desarrollar un buen manejo de cada uno de los elementos de la trama, los cuales se explican a continuación.    Punto objetivo: Habrá uno de estos en cada extremo de la trama o guía del video y también entre dichos extremos. En los extremos representan el inicio y el final del recorrido, mientras que en el centro indican puntos o sectores que se visitarán antes de llegar al otro extremo de la trama. Se representa por el cuadrado azul. Punto de observación: Siempre se encuentra después de un punto objetivo e indica la dirección a la cual se estará observando a medida que se avance a lo largo de la trama hasta llegar a un nuevo punto objetivo. Está representado por un círculo gris. Adicionar punto objetivo: Como su nombre lo indica sirve para incluir otro punto objetivo en la trama o guía del video. Se representa por una cruz verde. 58  Eliminar punto objetivo: Sirve para eliminar un punto objetivo indeseado, se representa por un símbolo de menos (-) de color rojo. Para un mejor entendimiento, se explicará el recorrido de la trama que se muestra en la Figura 32. Figura 32: Ejemplo trama de video. El recorrido empieza en 1 y continúa hacia 2 “mirando” hacia 3. Luego sigue desde 2 hasta 3 directamente. La trama continua desde 3 hacia 4 mientras se observa a 5. Finalmente mientras se acerca desde 4 a 5 lo hace observando a 1. Figura 33. Parámetros del video. Allí se deben seleccionar las propiedades del video tales como calidad, formato, duración, pero lo más importante es la vista previa, al arrastrar el cursor a lo largo de la barra inferior, en la ventana CAD se verá el recorrido escogido, al asegurarse de que el recorrido diseñado es el deseado se oprime “Crear video”. 59 3. MANEJO AVANZADO DE DIALUX. En esta sección se profundizará en el manejo avanzado del software DIALux y en el diseño de instalaciones de iluminación específicas; es decir, instalaciones que requieren algunos aspectos especiales dependiendo de la actividad que se ha de realizar allí y no tan general como la explicada en la sección 1.3, Aunque se ha visto la gran habilidad y agilidad de cálculo que posee el DIALux, aun se puede hacer mucho más con él, estas aplicaciones adicionales permitirán visualizar de una manera más dinámica y clara los efectos producidos por las lámparas para así tomar las debidas decisiones en cuanto a la selección de luminarias y su posición. En estas instalaciones que se diseñarán se aplicará parcialmente un método analítico para el diseño del sistema de iluminación debido a que el método de las cavidades zonales está limitado al no poder modelar matemáticamente algunos aspectos del diseño, principalmente los obstáculos. 3.1 EDICION DE LOCALES. No todos los locales que requieren un sistema de iluminación son rectangulares en su totalidad, algunos cuentan con paredes redondeadas, techos con forma triangular, con cúpulas o bóvedas, etc. Para la creación de estos locales hace falta la buena implementación de los elementos de ambiente con los que se cuentan en el administrador de proyectos del DIALux. Estos sirven de manera tal que al tener las mismas dimensiones que el local, que por defecto es rectangular, se fusionen tanto las superficies del elemento de ambiente como las del local que sean exactamente iguales y que se encuentren en la misma posición. Para ilustrar esta aplicación se creará un techo triangular en un local de 5 m x 5 m x 3 m usando el elemento de ambiente “Inclinación de techo”. Figura 34. Modificación de locales. De la misma manera se puede proceder con cualquier otro elemento de ambiente para crear todo tipo de locales de distintas formas, todo es cuestión de 60 imaginación, paciencia y creatividad. También es posible importar el plano en 2D de una edificación hecho en AUTOCAD y sobre este plano crear el local. 3.2. CREACION DE OBJETOS. DIALux cuenta con la opción de crear objetos personalizados utilizando las “Figuras estándar” del administrador de proyectos. Lo único que se debe hacer es ir insertando las formas básicas que compongan el nuevo objeto (cubos, cilindros, triángulos) y ubicarlas de tal manera que den forma al objeto deseado. A manera de ejemplo se construirá una reja de seguridad que estará compuesta por 3 tubos verticales y 2 horizontales. Primero se utiliza la figura estándar “Cilindro” para crear tres tubos de 1 m de alto y un radio de 8 cm, luego se utiliza la misma figura básica para crear 2 tubos de 3 m de alto y un radio de 8 cm y se disponen de manera horizontal. Finalmente se ubican estos 5 objetos para formar una estructura similar a la vista en la Figura 35. Figura 35. Creación de objetos. Luego de dar forma a la reja, se seleccionan todas las partes individuales por medio del comando “LEFT SHIFT” + “CLIC”, se da clic derecho sobre ésta y se oprime “Unificar”. Ver la Figura 36. Figura 36. Unificar y almacenar objeto. Después de unificar todas las partes individuales que componen la reja, se oprime clic derecho sobre ella nuevamente y se selecciona la opción “Almacenar objeto”, allí se le deberá asignar el nombre y la carpeta de destino la cual puede estar o no 61 incluida en las carpetas de archivos de objeto del DIALux, aunque es aconsejable que si lo estén; para este caso se almacenará la reja protectora en la carpeta “Archivo de objeto” como se puede observar en la Figura 36. También existe la posibilidad de importar archivos de objetos tridimensionales con formato “.3ds” o similares lo cual es necesario cuando se requiere de objetos más complejos en el diseño. 3.3. IMPORTACION DE COLORES Y TEXTURAS. Al igual que los objetos, las texturas o colores también se pueden importar para su uso en el software y no solo es una comodidad sino más bien una necesidad, pues si se tiene un local al cual diseñarle un sistema de iluminación, la mejor manera de hacerlo es utilizando las mismas texturas de la edificación. Para importar una textura se debe tener ésta en algún formato de imagen como el “JPEG” y luego en la barra de herramientas se da clic en “Archivo” >>“Importar” >> “Archivos de textura”, luego de realizar esto se deberá especificar la ubicación del archivo de imagen y posteriormente la ubicación donde serán almacenados como se muestra en la Figura 37. Figura 37. Importación de texturas. Al completar la exportación la textura estará disponible para su implementación en paredes u objetos según su naturaleza, para la asignación de su reflectancia efectiva y dimensiones. 3.4. TEMPERATURA DEL COLOR. Toda fuente luminosa se caracteriza por el efecto de temperatura que ocasiona el color de su brillo. En la Tabla 8 se observa la preferencia de fuentes luminosas con una temperatura de color elevada (luz fría) cuando los niveles de iluminación son elevados. En climas cálidos, se deben utilizar fuentes de mayores temperaturas de color (> 5 000 K), mientras que en climas fríos se recomienda el uso de fuentes con temperaturas de color más cálidos (< 3 300 K) [1]. 62 Tabla 8. Relaciones entre el nivel de iluminancia y temperatura de color. Iluminancia (Luxes) ≤ 500 Cálida < 3 300 ºK Agradable Temperatura de color Neutra 3 300 – 5 000 ºK Neutra Fría > 5 000 ºK Fría Estimulante Agradable Neutra No apropiado Estimulante Agradable 500 a 1 000 1 000 a 2 000 2 000 a 3 000 ≥ 3 000 El software DIALux permite asignar la temperatura de color a las lámparas que se estén empleando para simular de una manera más aproximada los efectos reales que producirá dicha lámpara. Para hacerlo se selecciona la opción “Colores” del administrador de proyectos y luego “Temperatura de color” allí se presentará una lista de los posibles valores a elegir en un rango que va desde los 2 000 ºK hasta los 25 000 ºK. Luego de seleccionar la temperatura de color deseada se aplica sobre la luminaria de la misma manera que se aplica un color sobre una superficie. Figura 38. Efectos de la temperatura de color. 63 4 EJEMPLOS. En las siguientes secciones de este documento se le realizará el diseño de iluminación interior a un pequeño auditorio en el cual se requiere dos niveles de iluminancia promedio y en dos planos útiles diferentes. También se diseñará la instalación de iluminación para un bar en el cual se requieren tres niveles de iluminancia promedio diferentes. Estos ejemplos se hacen con el fin de profundizar en el procedimiento de diseño y aplicarlo a situaciones no tan comunes como se vio en el ejemplo del taller de ensamble de motores. 4.1 AUDITORIO. El primer ejemplo de aplicación será el diseño del sistema de iluminación para un auditorio, el cual se caracteriza por estar iluminado, en la mayoría de los casos, por fuentes de luz artificial; otra de sus características es el requerimiento de una iluminancia localizada exclusivamente en la pizarra donde se realizará la presentación. Para realizar este diseño se utilizara el algoritmo visto en la sección 1.2. Análisis del proyecto. Este local cuenta con una forma algo cónica; es decir, posee una parte más ancha y a medida que se acerca al otro extremo del local se hace más estrecha, esta parte más ancha es además de forma redonda. También existe una inclinación del techo de 1,5 m de alto. En la Figura 39 se muestra la vista lateral y de planta del auditorio. Figura 39. Auditorio. 64 Definir parámetros del local. Altura del local: Iluminancia promedio requerida: Nivel máximo de UGR: Plano útil: 6m 500 lx 22 0,85 m. Tanto las paredes como el techo poseen un acabado de construcción de ladrillo muy claro, por lo tanto según la Tabla 2 se tomará el valor de 50%, el suelo está compuesto de ladrillo liso claro, de esta manera la reflectancia queda establecida para el piso de 40%. Selección conjunto lámpara-luminaria: Para este local en particular hace falta emplear 3 tipos de luminarias para garantizar los 2 tipos de alumbrado requeridos en el local: General y local. Para iluminar la pizarra o pantalla del auditorio, se utilizarán 2 reflectores pequeños fabricados por PHILIPS [5], los cuales cuentan con una distribución luminosa muy concentrada. Figura 40. Reflector a utilizar marca PHILIPS. Flujo luminoso: Potencia: Eficacia: 6 500 lm 88 W 73,863 lm/W La segunda área a iluminar es el plano útil, en este caso se cuenta con 2; el espacio en el que están los espectadores o asistentes al auditorio y la plataforma en la que se encuentra él o los expositores. En ambos casos se requieren 500 lx como iluminancia promedio. Estas 2 áreas se deben diseñar por separado debido a que tanto la metodología como los asistentes del DIALux solo admiten un plano útil o de trabajo. 65 El área a iluminar correspondiente al expositor será la comprendida entre la puerta de la plataforma y el escalón de acceso a esta, esta distancia es de 3,6 m, la distancia entre la puerta y la pared opuesta a ésta es de 6,66 m, y la altura del plano útil será de 1,3 m correspondiente a la altura del estrado (1,3 m) más 1 m correspondiente a la altura de la plataforma, entonces la altura del plano útil será de 2,3 m. Con estos datos se obtiene un local imaginario con las dimensiones: 3,6 m de ancho, 6,66 m de largo y 6 m de alto. Teniendo estos datos ya establecidos se procede a elegir el conjunto lámpara luminaria. Figura 41. Luminaria PHILIPS para áreas generales. Luminaria PHILIPS TPS460 Lámpara 2 x TL5 – 32 W c/u Flujo luminoso por lámpara 3 100 lm Eficacia 96,87 lm/W. La razón por la cual se escogió el conjunto que se muestra en la Figura 41 fue por la manera en la que distribuye la luz (Directa) y además por su alta eficacia, lo cual contribuirá a obtener un valor de eficiencia energética muy bajo. Además es del tipo de montaje suspendido, lo cual es ideal, pues se puede ubicar en el mismo soporte en el que irán los reflectores. Índice cavidad del local: Teniendo en cuenta que la altura del auditorio es de 6 m, la altura de la plataforma es de 1 m, el plano de trabajo es de 1,3 m y las luminarias están suspendidas a 60 cm del techo, se procede a calcular los parámetros hm (Ecuación 1) y el índice K (Ecuación 2). ℎ = 6 = − (2,3 5 ∗ 3,1 + 0,6 ) = 3,1 ∗ (3,6 + 6,66 3.6 ∗ 6,66 ) = 6,63 66 Calcular coeficiente de utilización: Para calcular el CU de esta luminaria se utiliza la Tabla 9. Tabla 9. Tabla de coeficiente de utilización para luminaria TPS 460. Utilizando el mismo procedimiento para calcular el factor CU visto en la sección 1.2 éste queda establecido como 0,72. Para calcular el factor de mantenimiento (FM) se utiliza nuevamente la Tabla 4, teniendo en cuenta que esta es una luminaria de tipo abierta, el mantenimiento se realiza anualmente y la edificación cuenta con un ambiente limpio dada su naturaleza de uso. De esta manera queda establecido FM = 0,93. 1. Flujo luminoso total requerido: = ( ∗ ∗ ) = , ∗ , ∗ , = 17 973 2. Numero de luminarias requeridas: = ∗ = 17 973 = 2,89 3 100 ∗2 Por último se calculan el flujo luminoso real (Ecuación 6) y la iluminancia promedio real (Ecuación 7). Estos cálculos se realizarán con las 2 posibles soluciones: 2 ó 3 luminarias. Se prueba con 3 luminarias ya que es el valor más aproximado: = 3 ∗ 2 ∗ 3 100 = 18 600 18 600 ∗ 0.72 ∗ 0,93 = = 519,459 3,6 ∗ 6,66 67 Si se hubiesen escogido 2 luminarias: = 12 400 , = 346,306 En este caso entonces se escogerán las 3 luminarias, pues aseguran el valor más cercano al ideal de 500 lx, mientras que de haber escogido las 2 luminarias se estaría muy cerca del valor mínimo permitido. Para iluminar el área de los espectadores se utilizará la misma luminaria que se muestra en la Figura 41 debido a que el techo de esta área tiene una inclinación y en caso de utilizar luminarias adosadas, el índice de la cavidad del local sería variable con cada fila de luminarias; el plano útil para esta área será desde el inicio del escalón de acceso a la plataforma hasta el fondo circular del local donde se ubica la puerta principal. Las dimensiones de este espacio son: 12,81 m de largo, 10 m de ancho y 6 m de alto; el plano útil será de 0,75 m. Las luminarias estarán suspendidas a 4,5 m del suelo por medio de cables según las especificaciones mecánicas de la luminaria; es decir, a 1,5 m del techo imaginario. Así que para efectos de cálculo se asumirá un local de 4,5 m de altura y que las luminarias están adosadas al techo. Sin embargo se debe calcular el área real de esta zona, pues como se muestra en la Figura 39 ésta no presenta una forma rectangular, por lo tanto se deben realizar cálculos geométricos para conocer el área descrita por esa zona del auditorio. La manera de hacerlo será dividir el local en áreas conocidas y luego realizar las respectivas operaciones aritméticas con dichas áreas para obtener el área real. Figura 42. Asignación de áreas 1ª parte. El primer paso es dividir la zona a la mitad para no ocasionar redundancias en el cálculo. En la Figura 42 se muestran las áreas que se han establecido para esta parte del local, solo basta con calcular el área del rectángulo y sustraerle el área del triangulo rectángulo exterior. Esta área resultante se llamará A1. 68 1= 9 ∗ 3,64 − 9 ∗ 1,14 2 = 27,63 Figura 43. Asignación de áreas 2ª parte. De manera similar se calcula el área de la parte curva del local, la cual fue dividida en rectángulos y triángulos rectángulos de manera que al sumar todas estas áreas se obtendrá el área resultante la cual se llamará A2. Las siguientes magnitudes están expresadas en metros cuadrados (m2). 2= (0,48 ∗ 1,29) + (0,81 ∗ 1,12) + (1,08 ∗ 0,86) + (1,27 ∗ 0,54) + (0,81 ∗ 1,29) 2 + (1,08 ∗ 2,41) + (1,27 ∗ 3,27) + (1,37 ∗ 3,82) = 14,604 Finalmente el área total de la zona en la cual el plano útil es de 0,75 m es igual a: ( 1+ 2) ∗ 2 = (27,63 + 14,604 ) ∗ 2 = 84,468 Conocida el área del plano útil se procede con los cálculos regulares. Índice de cavidad del local: El área de la audiencia tiene 4,5 m de altura, el plano de trabajo es de 0,75 m y el plano de montaje de luminarias es cero, teniendo eso en cuenta se calculan hm (Ecuación 1) y K (Ecuación 2). ℎ = = 4,5 − 0,75 = 3,75 5 ∗ 3,75 ∗ (12.81 + 10 12,81 ∗ 10 ) = 3,338 ≈ 3 69 Coeficiente de utilización. Se utiliza la Tabla 9 para calcular el CU utilizando el método de interpolación. De esta manera para el área de la audiencia CU = 0,69. 1. Flujo luminoso total requerido: = ( ∗ ∗ ) = 500 ∗ 84,468 0,69 ∗ 0.72 = 85 193,236 2. Numero de luminarias requeridas: = ∗ = 85 13,236 = 13,74 3 100 ∗2 Por último se calculan el flujo luminoso real (Ecuación 6) y la iluminancia promedio real (Ecuación 7). Estos cálculos se realizarán con las 2 posibles soluciones: 12 ó 14 luminarias. Se probará primero con 12 luminarias, la opción más económica. = 12 ∗ 2 ∗ 3 100 = = 74 400 74 400 ∗ 0.72 ∗ 0,69 = 437,584 84,468 Si se hubiesen escogido las 14 luminarias: = 86 800 , = 510,515 Por razones económicas y de eficiencia se escogen entonces para iluminar la segunda zona del auditorio 12 luminarias. Finalmente se procede a ubicar las luminarias de la manera más uniforme posible, ya que al no poder insertar las luminarias por medio de los asistentes, deberá hacerse manualmente. Figura 44. Disposición de reflectores y luminarias. 70 En la Figura 44 se muestra la ubicación de la iluminación correspondiente a la pizarra y la plataforma, instalada sobre un soporte metálico, las luminarias están suspendidas entonces a 5,4 m de la plataforma y a 2,8 m de la pizarra. Figura 45. Disposición de luminarias zona audiencia. En la Figura 45 se puede apreciar la disposición de las luminarias para el área cuyo plano útil es de 0,75 m, luego de varios ensayos, se descubrió que disponer las luminarias en 3 filas y 4 luminarias por fila se presentaba el mejor resultado de iluminancia promedio. El siguiente paso es ubicar puntos de medida de nivel UGR y áreas para realizar la medición de iluminancia promedio, estas áreas de cálculo se localizarán en la pizarra o pantalla, el área de la plataforma y otra en el área de la audiencia. Los puntos de medida de deslumbramiento se ubicarán en lugares aleatorios de las sillas pero habrá uno sobre el podio para medir el deslumbramiento que experimentará el presentador. Luego de hacer esto se procede a iniciar los cálculos. En la Figura 46 se puede apreciar que la iluminancia promedio de la plataforma y la zonda de la audiencia son los valores deseados y por lo tanto el primer objetivo del diseño ya está completo. En cuanto al deslumbramiento se puede concluir que también se cumplió este objetivo ya que, como se muestra en la Figura 47, ningún valor de UGR excedió el máximo permitido de 22. 71 Figura 46. Resultados medición de iluminancia promedio. Figura 47. Resultados medición de deslumbramiento. 72 Calcular VEEI: Este es el último objetivo que se debe verificar, para cumplirlo su valor no debe exceder 3,5 W/m2 por cada 100 luxes según la Tabla 5. Debido a que en el auditorio hay 2 iluminancias promedio diferentes, se debe hacer un promedio de estas dos para poder emplearlo en la Ecuación 8. Eprom de plataforma: 483 lx Eprom de audiencia: 445 lx + 2 = = 483 + 445 2 = 464 Éste nuevo valor de 464 lx será Eprom, el área total del auditorio (S) es 149.19 m2 y la potencia eléctrica total (P) se calcula usando la Tabla 10. Tabla 10. Cálculo de potencia total (P). Luminaria PHILIPS TPS460 Potencia 64 W Cantidad 15 Potencia total 960 W Teniendo ya estos valores calculados se procede a utilizar la Ecuación 8 para determinar el valor de eficiencia energética de la instalación. = (960 149.19 ) ∗ 100 ∗ 464 = 1,386 100 Se hace evidente que el valor obtenido es menor que el máximo permitido, así que la instalación de iluminación es eficiente desde el punto de vista técnico y económico. De esta manera finaliza el diseño de la instalación de iluminación para el auditorio. 73 4.2 BAR. Para el siguiente ejemplo, se realizará la instalación de iluminación a un bar, el desafío que se pretende imponer con este diseño es que no solo se debe garantizar la iluminancia promedio, sino un diseño decorativo haciendo buen uso de la temperatura de color. La edificación presenta una forma circular de 8 m de radio y tiene una altura de 3 m, en la pared opuesta a la entrada del bar se encuentran los baños. En el centro del local se encuentra la “barra” y alrededor de esta hay tanto sillas como mesas, además de algunos objetos de decoración. Figura 48. Vista Planta del Bar. Este tipo de edificación cuenta con la particularidad de no figurar en la Tabla 1, entonces se debe asignar el valor más adecuado para este tipo de local y la actividad que se realizará allí. El criterio que se empleará para ello, es que en este tipo de locales no se realizan tareas importantes como la lectura, la escritura o presentaciones, de esta manera este tipo de recinto es de baja importancia lumínica así que se puede catalogar como Industria Alimenticia, áreas generales de trabajo. De esta manera el nivel de iluminancia promedio de la edificación serán 300 lx, y el nivel de deslumbramiento máximo permitido es de 25. De manera similar que en la sección 4.1 En este local se tienen tres planos de trabajo diferentes y a su vez dos niveles de iluminancia promedio diferentes, El primer plano útil es el de los clientes en la zona externa del bar el cual es de 0,75 m, luego la zona de la barra del personal es de 0,85 m, en estas dos zonas se deben garantizar 300 luxes como iluminancia promedio. La zona de los baños cuenta con un plano útil de 0,8 m y se deben garantizar 150 luxes como iluminancia promedio. Entonces de la misma manera en la que se procedió en la sección 4.1 El bar se dividirá en tres áreas correspondientes a cada diseño de 74 iluminación las cuales se denominarán A1, A2 y A3, estas divisiones se pueden apreciar en la Figura 49. Figura 49. Asignación de áreas del bar. Para calcular estas tres áreas se utilizara una de las características del DIALux la cual consiste en que, como se observa en la Figura 28, al realizar los cálculos de cualquier diseño de iluminación el software determinará el área de la edificación con el fin de obtener el VEEI. Esto significa que si se construyen 2 locales en DIALux con las mismas dimensiones de las secciones 2 y 3 de la Figura 49, se podrá conocer el área de éstas al realizar los cálculos luminotécnicos normales. Figura 50. Cálculo de áreas con DIALux. Luego de realizar este procedimiento se obtuvo que: A2 = 54,891 m2 A3 = 30,19 m2. 75 Para determinar A1 basta con sustraerle A2 y A3 al área total de la edificación la cual se calculará teniendo en cuenta que se trata de un local redondo de 8 m de radio. = 1= ∗ (8 ) = 201,062 −( 2+ 3) = 201,062 − (54,891 + 30,19 ) = 115,981 Teniendo ya calculadas todas las áreas de las secciones del bar, se diseña el sistema de iluminación para cada una de éstas. 4.2.1 Sistema de iluminación sección 1. En esta parte del bar se deben garantizar 300 lx como iluminancia promedio y se cuenta con un plano de trabajo de 0,75 m. Las superficies y reflectancias del suelo, paredes y techo se indican a continuación, la superficie del suelo es de baldosa decorativa y su reflectancia efectiva es 0,53, las paredes tienen un acabado de construcción decorativo hecho con piedra de cantera cuya reflectancia es de 0,41, el techo está formado por ladrillo liso y oscuro, su grado de reflexión es de 0,23. Para esta zona se utilizará la luminaria fabricada por PHILIPS TPS 740 de 60 W, debido a que posee una alta eficacia y es del tipo decorativa, lo cual es necesario para este tipo de diseño. Figura 51. Luminaria TPS 740 de PHILIPS. Flujo luminoso: Potencia: Eficacia: Altura de suspensión: Temperatura de color: 5 000 lm 60 W 83,333 lm/W 15 cm 2 500 °Kelvin. 76 Tabla 11. Tabla coeficiente de utilización luminaria TPS 740. Cavidad de local K 0,6 0,8 1 1,25 1,5 2 2,5 3 4 5 80 50 30 31 36 41 45 48 53 56 57 60 61 Reflectancias (CIE) 70 70 70 70 50 50 50 50 50 30 30 10 30 20 10 10 10 10 30 30 29 26 25 23 36 35 34 31 30 28 40 39 38 35 34 32 44 43 41 38 38 36 47 45 43 41 40 38 51 49 47 45 44 42 54 51 48 47 46 45 56 52 50 48 47 46 58 54 51 50 49 48 59 55 52 51 49 49 80 50 10 29 34 38 42 44 47 49 50 52 52 30 30 10 25 30 34 37 39 43 45 46 47 48 30 10 10 23 28 32 35 38 42 44 45 47 48 Índice de cavidad del local: Para Calcular hm se utiliza la Ecuación 1 y se debe tener en cuenta que la altura del local es de 3 m, el plano de trabajo es de 0,75 m y las luminarias se suspenden a 15 cm del techo. ℎ – (0,75 + 0,15 = 3 ) = 2,1 Para calcular K se utiliza la Ecuacion 2 en la que se deben especificar l y a correspondientes al largo y ancho del local, Debido a que se está haciendo el cálculo para secciones de forma irregular se debe modelar como un local cuadrado en donde l = a, de esta manera a será igual a la raíz cuadrada del área. = = 5 ∗ 2,1 = 115,981 ∗ (10,769 115,981 = 10,769 + 10,769 ) = 1,95 ≈ 2 Utilizando la Tabla 11, el coeficiente de utilización queda establecido en 0,44. El factor de mantenimiento será tomado para un local muy limpio y un ciclo de mantenimiento de 1 año, de esta manera utilizando la Tabla 4, el factor de mantenimiento queda establecido como 0,96 teniendo en cuenta que se trata de una luminaria del tipo abierta. 77 1. Flujo luminoso total requerido: = ( ∗ ∗ ) = 300 ∗ 115,981 0,44 ∗ 0.96 = 82 372,869 2. Numero de luminarias requeridas: = ∗ = 82 372,869 5 000 = 16,475 Se explorarán las opciones 15,16 y 17 luminarias.  15 luminarias: ∗ 5 000 = 15 =  75 000 ∗ 0,44 ∗ 0,96 = 273,148 115,981 16 luminarias: = 80 000  = 75 000 , = 291,358 17 luminarias: = 85 000 , = 309,568 Para este caso se escogen las 15 luminarias porque se encuentran en el valor más aceptable desde el punto de vista técnico y económico. Figura 52. Disposición de luminarias. 78 4.2.2 Sistema de iluminación sección 2. Esta sección corresponde a la barra y al área del personal, en esta sección se utilizará una luminaria del tipo empotrada porque contribuirá a la decoración y además está dotada de una pantalla de acrílico lo cual evitará que produzca molestias visuales. Figura 53. Luminaria Smart Form TBS 461 PHILIPS. Flujo luminoso: Potencia: Eficacia: 5 200 lm. 60 W. 86,666 lm/W. Cavidad del local: Para calcular hm se utiliza la Ecuación 1 teniendo en cuenta que la altura del local es de 3 m, el plano de trabajo corresponde a la altura de la barra que es de 0,85 m y dado que las luminarias son del tipo empotrada, la altura de montaje de éstas es cero. ℎ = 3 = = – 0,85 = 2,15 Para calcular K se utiliza la Ecuación 2 y se aplica el mismo procedimiento visto en la sección 4.2.1, teniendo en cuenta que el área de esta sección es de 54,891 m2 se calcula l ó a de la siguiente manera. = 5 ∗ 2,15 54,891 ∗ (7,409 54,891 = 7,409 + 7,409 ) = 2,902 ≈ 3 La tabla de coeficientes de utilización de esta luminaria corresponde a la misma Tabla 9, de esta manera teniendo en cuenta las reflectancias de las superficies y el índice de cavidad del local, el coeficiente de utilización queda establecido en 0,69. En cuanto al factor de mantenimiento ya se había establecido que se trataba de un local muy limpio y un periodo de mantenimiento anual, sabiendo que la 79 luminaria es del tipo cerrada, el FM será igual a 0,98 catalogando la luminaria como “A prueba de polvo”. 1. Flujo luminoso total requerido: = ( ∗ ∗ ) = 300 ∗ 53,252 0,69 ∗ 0,98 = 23 625,555 2. Numero de luminarias requeridas: = ∗ = 23.625,555 5.200 = 4,54 Aunque los cálculos hechos fueron los correctos se deben tener en cuenta los obstáculos presentes en esta zona, los cuales corresponden a las secciones de pared que soportan las estanterías, evitarán que la luz se propague de manera uniforme y afecte la iluminancia promedio deseada, así que en esta parte se debe aplicar el método analítico y se utilizará la capacidad de hacer múltiples cálculos con diferentes cantidades de luminarias y en diferentes posiciones para encontrar la combinación más adecuada. Después de ensayar con varias combinaciones se encontró que siete luminarias distribuidas a lo largo de la barra y dos luminarias en el centro de la bodega proporcionan como iluminancia promedio 298 luxes. A continuación se expone la solución: Figura 54. Disposición luminarias centro del bar. 4.2.3 Sistema de iluminación sección 3. Ahora se procede a diseñar el sistema de iluminación correspondiente al baño el cual cuenta con un área de 30,19 m2, tiene el mismo tipo de baldosa decorativa con una reflectancia de 0,53, el mismo techo de ladrillo con reflectancia de 0,23 pero sus paredes están formadas por madera de pino cuyo grado de reflexión es de 0,37. La altura del plano útil se 80 estableció en 0,8 m. Con estos datos se procede a realizar el cálculo correspondiente. Cavidad del local: Se utiliza la Ecuación 1 para calcular hm. ℎ = 3 = = – 0,8 = 2,2 Para calcular K se aplica el mismo método de la sección 4.2.1. = 5 ∗ 2,2 30,19 ∗ (5,495 30,19 = 5,495 + 5,495 ) = 4,004 ≈ 4 Utilizando la Tabla 9, el coeficiente de utilización queda establecido entonces en 0,71 y el factor de mantenimiento ya se había establecido en 0,98. 1. Flujo luminoso total requerido: = ( ∗ ∗ ) = 150 ∗ 30,19 0,71 ∗ 0.98 = 6 508,335 2. Numero de luminarias requeridas: 0,6958 = ∗ = 6 508,335 5.000 = 1,3 Dada la geometría del local y la cantidad de muros adicionales y puertas que impiden la correcta distribución luminosa, se procede a aplicar el mismo método analítico y se prueba con varias configuraciones hasta encontrar la más adecuada, de esta manera se llego a la siguiente solución, que proporciona 151 lx como iluminancia promedio. Figura 55. Sistema de iluminación para el baño. 81 De esta manera se puede concluir que se debe realizar parte del diseño de un sistema de iluminación de manera analítica cuando no se pueden modelar matemáticamente aspectos de la edificación tales como obstáculos o la geometría especifica del local (Figura 50), así que en estos casos se calcula la cantidad de luminarias requeridas para tener una idea de cuantas se deben emplear en el proceso de probar múltiples configuraciones aprovechando la rapidez con la que se realizan los cálculos utilizando este software. Por último se debe calcular el VEEI que según la Tabla 5 es de 10, al catalogar el bar como un recinto de “Hotelería y Restauración”. El primer paso será especificar la cantidad de luminarias utilizadas y la potencia activa que demandan. Tabla 12. Cálculo de potencia total (P). Luminaria Potencia Cantidad Potencia total PHILIPS Rotaris TPS 740 60 W 15 900 W PHILIPS Smart Form TBS 461 56 W 13 728 W 1 628 W El área total de la edificación (S) es de 201,062 m2 y para determinar Eprom, se debe hacer un promedio de las iluminancias promedio obtenidas con los tres diseños de iluminación. Eprom sección 1 = 291,771 lx Eprom sección 2 = 298 lx Eprom sección 3 = 151 lx. = 291,771 + 298 3 + 151 = 246,923 Con estos valores se calcula el valor de eficiencia energética utilizando la Ecuación 8: = 1 628 ∗ 100 201,062 ∗ 246,923 = 3,279 100 Se hace evidente que el requisito de eficiencia energética se cumplió. A continuación se pueden observar las hojas de “Resumen” y “Superficies de cálculo (sumario de resultados)” para corroborar los resultados obtenidos de iluminancia. 82 Figura 56. Hoja de resumen. Como se puede apreciar en el resumen, los niveles de iluminancia promedio fueron los indicados y además se puede observar que el valor de eficiencia energética también es correcto. De esta manera se concluye el diseño del sistema de iluminación de este bar. 83 Figura 57. Hoja de sumario de resultados de las superficies de cálculo. Figura 58. Bar terminado. 84 5. CONCLUSIONES.      Al concluir este documento se logró desarrollar una guía muy completa que servirá de base a cualquier persona que esté iniciando su aprendizaje en el área de la iluminación interior y servirá de apoyo a personas que ya posean alguna experiencia en el tema. Con el desarrollo de esta guía se expusieron de manera clara todos los aspectos que componen el diseño de un sistema de iluminación interior. Adicional al tema de diseño de sistemas de iluminación se dieron a entender aspectos reglamentarios esenciales exigidos por el Reglamento Técnico de Iluminación y Alumbrado Público – RETILAP - referente al diseño de sistemas de iluminación interior. Mediante los ejemplos que se expusieron en este proyecto se logró crear una guía que permitirá al lector implementarlos y así agilizar el aprendizaje. En el desarrollo de este documento se dio a entender la simbología empleada para referirse a las variables y los parámetros que componen un sistema de iluminación interior. . 85 BIBLIOGRAFIA [1]. MINISTERIO DE MINAS Y ENERGIA, Resolución Número No 18 1331, Bogotá D.C, Reglamento Técnico de Iluminación y Alumbrado Publico – RETILAP. Agosto 06 2009, 246 p. [2]. COMMISSION INTERNATIONALE DE L’ECLAIRAGE, Technical reports and guides, www.cie.co.at, Austria. [3]. ELECTROCONTROL, www.electrocontrol.com.co [4]. Gustav – Adolf – Straße str.4, Guía de usuario DIALux, Alemania, DIAL Gmbh D – 58507 Ludenschied, Documento en línea, 2008, 337 p. [5]. ROYAL PHILIPS, Catalogo Online, España, www.rotalphilips.com.es Catalogo 86 Online, Colombia,