UNIVERSIDAD INACECampus ZumpangoARQUITECTURAQuinto SemestreINSTALACIONES DE EDIFICIOS II

INSTALACIONES DE EDIFICIOS II.

OBJETIVO GENERAL DE LA ASIGNATURA.El alumno aplicar los criterios bsicos de las instalaciones de iluminacin, elctricas y de comunicacin de los espacios arquitectnicos, utilizando los criterios de solucin para el correcto funcionamiento de las instalaciones con dispositivo elctrico considerando la expresividad propia de la arquitectura, el sistema constructivo y la funcin y destino de los espacios arquitectnicos para determinar los ndices de confort en los edificios mediante la utilizacin de la energa y dispositivos elctricos.

TEMAS Y SUBTEMAS.1.- ILUMINACIN.1.1.- Concepto bsico de la iluminacin en las edificaciones.1.2.- Caractersticas fsicas de la luz.1.3.- Unidades de iluminacin.1.4.- Niveles de Iluminacin.1.5.- Lmparas y Luminarias.1.6.- Sistemas de alumbrado.1.7.- Condiciones de proyecto y objetivos del diseo de iluminacin.1.8.- Requerimiento de los espacios necesarios para albergar equipos e instalaciones de iluminacin.1.9.- Simbologa.1.10.- Normatividad.

2.- INSTALACIONES ELCTRICAS.2.1.- Conceptualizacin bsica de las instalaciones elctricas.2.2.- Determinacin de carga y consumo.2.3.- Tipo de sistemas de suministro.2.4.- Subestaciones elctricas.2.5.- Equipos de Generacin.2.6.- Salidas elctricas.2.7.- Diseo de redes elctricas de alta y baja tensin.2.8.- Requerimientos de espacios necesarios para albergar equipos e instalaciones.2.9.- Simbologa.2.10 Normatividad.

3.- COMUNICACIONES.3.1.- Conceptos bsicos de los sistemas de comunicacin y seguridad.3.2.- Instalaciones telefnicas e intercomunicacin.3.3.- Instalaciones electroacsticas.3.4.- Sistemas de Seguridad.3.4.1.- Circuito cerrado de televisin.3.4.2.- Sensores y alarmas.3.4.3.- Micro-ondas y cable.3.4.4.- Cableado estructural.3.4.5.- Correo estructurado.3.5.- Espacios necesarios para albergar equipo e instalaciones de comunicacin.3.6.- Simbologa y lenguaje grfico de los elementos elctricos3.7.- Normatividad.

I.- ILUMINACIN.Podramos decir que las primeras formas de lmpara eran palos ardientes o recipientes llenos de brasas. Luego se utilizaron para alumbrar antorchas de larga duracin, formadas por haces de ramas o astillas de madera resinosa, atados y empapados en sebo o aceite para mejorar sus cualidades de combustin. Se desconoce el origen exacto de la lmpara de aceite, la primera lmpara autntica, pero ya se empleaba de forma generalizada en Grecia en el siglo IV a.C. Las primeras lmparas de este tipo eran recipientes abiertos fabricados con piedra, arcilla, hueso o concha, en los que se quemaba sebo o aceite. Ms tarde pasaron a ser depsitos de sebo o aceite parcialmente cerrados, con un pequeo agujero en el que se colocaba una mecha de lino o algodn. El combustible ascenda por la mecha por accin capilar y arda en el extremo de la misma. Este tipo de lamparilla tambin se denomina candil. Algunas lmparas grandes griegas y romanas tenan numerosas mechas para dar una luz ms brillante. En la Europa septentrional la forma de lmpara ms comn era una vasija abierta de piedra llena de sebo, en la que se introduca una mecha. Los inuit (esquimales) an emplean lmparas de ese tipo En el siglo XVIII se produjo un gran avance en las lmparas cuando las mechas redondas fueron sustituidas por mechas planas, que proporcionaban una llama mayor. El qumico suizo Aim Argand invent una lmpara que empleaba una mecha tubular encerrada entre dos cilindros metlicos, alimentada a petrleo. El cilindro interior se extenda hasta ms abajo del depsito de combustible y proporcionaba un tiro interno. Argand tambin descubri el principio del quinqu, en el que un tubo de vidrio mejora el tiro de la lmpara y hace que arda con ms brillo y no produzca humo, adems de proteger la llama del viento. El tiro cilndrico interior se adapt despus para utilizarlo en lmparas de gas inventadas por Lebon. Despus de que se introdujera el gas del alumbrado a principios del siglo XIX este combustible empez a usarse para la iluminacin de las ciudades. Se empleaban tres tipos de lmpara de gas: el quemador de tipo Argand, los quemadores de abanico, en los que el gas sala de una rendija o de un par de agujeros en el extremo del quemador y arda formando una llama plana, y la lmpara de gas incandescente, en la que la llama de gas calentaba una redecilla muy fina de xido de torio (llamada camisa) hasta el rojo blanco. En los lugares a los que no llegaba el suministro de gas se seguan empleando quinqus de aceite. Hasta mediados del siglo XIX el principal combustible para esas lmparas era el aceite de ballena. La historia de las lmparas elctricas se podra decir que comenz en 1650 cuando Otto von Guerike de Alemania descubri que la luz poda ser producida por excitacin elctrica. Encontr que cuando un globo de sulfuro era rotado rpidamente y frotado, se produca una emanacin luminosa. En 1706, Francis Hawsbee invento la primera lmpara elctrica al introducir sulfuro dentro de un globo de cristal al vaco. Despus de rotarla a gran velocidad y frotarla, pudo reproducir el efecto observado por von Guerike. William Robert Grove en 1840, encontr que cuando unas tiras de platino y otros metales se calentaban hasta volverse incandescentes, producan luz por un periodo de tiempo. En 1809, uso una batera de 2000 celdas a travs de la cual paso electricidad, para producir una llama de luz brillante, de forma arqueada. De este experimento naci el trmino "lmpara de arco". La primera patente para una lmpara incandescente la obtuvo Frederick de Moleyns en 1841, Inglaterra. Aun cuando esta produca luz por el paso de electricidad entre sus filamentos, era de vida corta. Durante el resto del siglo XIX, muchos cientficos trataron de producir lmparas elctricas. Finalmente, Thomas A. Edison produjo una lmpara incandescente con un filamento carbonizado que se poda comercializar. Aunque esta lmpara produca luz constante durante un periodo de dos das, continuo sus investigaciones con materiales alternos para la construccin de un filamento ms duradero. Su primer sistema de iluminacin incandescente la exhibi en su laboratorio en 21 de diciembre de 1879. Edison hizo su primera instalacin comercial para el barco Columbia. Esta instalacin con 115 lmparas fue operada sin problemas durante 15 aos. En 1881, su primer proyecto comercial fue la iluminacin de una fbrica de Nueva York. Este proyecto fue un gran xito comercial y estableci a sus lmparas como viables. Durante los siguientes dos aos se colocaron ms de 150 instalaciones de alumbrado elctrico y en 1882 se construy la primera estacin para generar electricidad en Nueva York. En ese mismo ao, Inglaterra monto la primera exhibicin de alumbrado elctrico. Cuando la lmpara incandescente se introdujo como una luminaria pblica , la gente expresaba temor de que pudiese ser daina a la vista, particularmente durante su uso por largos perodos. En respuesta, el parlamento de Londres paso legislacin prohibiendo el uso de lmparas sin pantallas o reflectores. Uno de los primeros reflectores comerciales a base de cristal plateado fue desarrollado por el E. L. Haines e instalado en los escaparates comerciales de Chicago . Hubieron numerosos esfuerzos por desarrollar lmparas ms eficientes. Welsbach invent la primera lmpara comercial con un filamento metlico, pero el osmio utilizado era un metal sumamente raro y caro. Su fabricacin se interrumpi en 1907 cuando la aparicin de la lmpara de tungsteno. En 1904, el norteamericano Willis R. Whitney produjo una lmpara con filamento de carbn metalizado, la cual resulto ms eficiente que otras lmparas incandescentes previas. La preocupacin cientfica de convertir eficientemente la energa elctrica en luz, pareci ser satisfecha con el descubrimiento del tungsteno para la fabricacin de filamentos. La lmpara con filamento de tungsteno represent un importante avance en la fabricacin de lmparas incandescentes y rpidamente reemplazaron al uso de tntalo y carbn en la fabricacin de filamentos metlicos. La primera lmpara con filamento de tungsteno, qu se introdujo a los Estados Unidos en 1907, era hecha con tungsteno prensado. William D. Coolidge, en 1910, descubri un proceso para producir filamentos de tungsteno "drawn" mejorando enormemente la estabilidad de este tipo de lmparas.En 1913, Irving Langmuir introdujo gases inertes dentro del cristal de la lmpara logrando retardar la evaporacin del filamento y mejorar su eficiencia. Al principio se uso el nitrgeno puro para este uso, posteriormente otros gases tales el argn se mezclaron con el nitrgeno en proporciones variantes. El bajo costo de produccin, la facilidad de mantenimiento y su flexibilidad dio a las lmparas incandescentes con gases tal importancia, que las otras lmparas incandescentes prcticamente desaparecieron. Durante los prximos aos se crearon una gran variedad de lmparas con distintos tamaos y formas para usos comerciales, domsticos y otras funciones altamente especializadas. Retrocediendo nuevamente dijimos que la historia de las lmparas elctricas comenz en 1650 , y podramos decir tambin que los primeros estudios de las lmparas de descarga elctrica comenzaron con Jean Picard en 1675 y Johann Bernoulli sobre 1700 descubrieron que la luz puede ser producida por al agitar al mercurio. En 1850 Heinrich Geissler, un fsico Alemn, invent el tubo Geissler, por medio del cual demostr la produccin de luz por medio de una descarga elctrica a travs de gases nobles. John T. Way, demostr el primer arco de mercurio en 1860. Los tubos se usaron inicialmente solo para las experimentos. Utilizando los tubos Geissler, Daniel McFarlan Moore entre 1891 y 1904 introdujeron nitrgeno para producir una luz amarilla y bixido de carbn para producir luz rosado-blanco, color que aproxima luz del da. Estas lmparas eran ideales para comparar colores. La primera instalacin comercial con los tubos Moore, se hizo en un almacn de Newark, N.J., durante 1904. El tubo Moore era difcil de instalar, reparar, y mantener. Peter Moore Hewitt comercializ una lmpara de mercurio 1901, con una eficiencia que dos o tres veces mayor que la de la lmpara incandescente. Su limitacin principal era que su luz careca totalmente de rojo. La introduccin de otros gases fracaso en la produccin de un mejor balance del color, hasta Hewitt ide una pantalla fluorescente que converta parte de la luz verde, azul y amarilla en rojo, mejorando as el color de la luz. Peter Moore Hewitt coloco su primer instalacin en las oficinas del New York Post en 1903. Debido a su luz uniforme y sin deslumbramiento, la lmpara fluorescente inmediatamente encontr aceptacin en Norteamrica. La investigacin del uso de gases nobles para le iluminacin era continua. En 1910 Georges Claude, Francia estudio lmparas de descarga con varios gases tales como el contienen nen, argn, helio, criptn y xenn, resultando en las lmparas de nen. El uso de las lmparas de nen fue rpidamente aceptado para el diseo de anuncios, debido a su flexibilidad, luminosidad y sus brillantes colores. Pero debido a su baja eficiencia y sus colores particulares nunca encontr aplicacin en la iluminacin general. En 1931, se desarroll una lmpara de alta presin de sodio en Europa, 1931. A pesar de su alta eficiencia no resulto satisfactoria para el alumbrado de interiores debido al color amarillo de su luz. Su principal aplicacin es el alumbrado pblico donde su color no se considera crtico. A mediados del siglo XX las lmparas de sodio de alta presin aparecieron en las calles, carreteras, tneles y puentes de todo el mundo. El fenmeno fluorescente se haba conocido durante mucho tiempo, pero las primeras lmparas fluorescentes se desarrollaron en Francia y Alemania en la dcada de los 30. En 1934 se desarroll la lmpara fluorescente en los Estados Unidos. Esta ofreca una fuente de bajo consumo de electricidad con una gran variedad de colores. La luz de las lmparas fluorescentes se debe a la fluorescencia de ciertos qumicos que se excitan por la presencia de energa ultravioleta. La primer lmpara fluorescente era a base de un arco de mercurio de aproximadamente 15 watts dentro de un tubo de vidrio revestido con sales minerales fluorescentes (fosforescentes). La eficiencia y el color de la luz eran determinados por la presin de vapor y los qumicos fosforescentes utilizados. Las lmparas fluorescentes se introdujeron comercialmente en 1938, y su rpida aceptacin marc un desarrollo importante en el campo de iluminacin artificial. No fue hasta 1944 que las primeras instalaciones de alumbrado pblico con lmparas fluorescentes se hicieron. A partir de la segunda guerra mundial se han desarrollado nuevas lmparas y numerosas tecnologas que adems de mejorar la eficiencia de la lmpara, las ha hecho ms adecuadas a las tareas del usuario y su aplicacin. Entre los desarrollos a las lmparas fluorescentes, se incluyeren las balastros de alta frecuencia que eliminan el parpadeo de la luz, y la lmpara fluorescente compacta que ha logrado su aceptacin en ambientes domsticos.

1.1.- Concepto bsico de la iluminacin en las edificaciones.Fundamentos de una instalacin de alumbradoEl colorLa apariencia en color de las lmparas viene determinada por su temperatura de color correlacionada. Se definen tres grados de apariencia segn la tonalidad de la luz: luz fra para las que tienen un tono blanco azulado, luz neutra para las que dan luz blanca y luz clida para las que tienen un tono blanco rojizo. En la tabla siguiente se relaciona la temperatura de color con la apariencia.

Apariencia del color por la temperatura.

A pesar de esto, la apariencia en color no basta para determinar qu sensaciones producirla iluminacin a los usuarios. El valor de la iluminancia determinar, conjuntamente con laapariencia en color de las lmparas, el aspecto final. En la tabla siguiente se relaciona la iluminancia con la apariencia del color de luz.

Apariencia del color de acuerdo con la Iluminancia.El rendimiento en color de las lmparas es una medida de la calidad de reproduccin de loscolores. Se mide con el ndice de Rendimiento del Color (IRC o Ra) que compara la reproduccin de una muestra normalizada de colores iluminada, con una lmpara con la misma muestra iluminada con una fuente de luz de referencia. La tabla siguiente muestra los cuatro grupos, segn el valor del IRC.

La eleccin del color de suelos, paredes, techos y muebles, viene condicionada por aspectos estticos y culturales. Por tanto, hay que tener en cuenta la repercusin que tiene el resultado final en el estado anmico de las personas.

Los tonos fros producen una sensacin de tristeza y reduccin del espacio, aunque pueden causar una impresin de frescor que los hace muy adecuados para la decoracin en climas clidos. Los tonos clidos son todo lo contrario, se asocian a sensaciones de exaltacin, alegra y amplitud del espacio y le dan un aspecto tan acogedor al ambiente que los convierte en los preferidos en climas clidos.

1.2.- Caractersticas fsicas de la luz.El espectro electromagnticoEl universo por doquier se encuentra rodeado por Ondas Electromagnticas de diversas longitudes. La luz es la porcin de este espectro que estimula la retina del ojo humano permitiendo la percepcin de los colores. Esta regin de las ondas electromagnticas se llama Espectro Visible y ocupa una banda muy estrecha de este espectro.Cuando la luz es separada en sus diversas longitudes de onda componentes es llamada Espectro. Si se hace pasar la luz por un prisma de vidrio transparente, produce un espectro formado por los colores: rojo, naranja, amarillo, verde, azul, indigo y violeta. Este fenmeno es causado por las diferencias de sus longitudes de onda. El rojo es la longitud del onda ms larga y el violeta la ms corta. El ojo humano percibe estas diferentes longitudes de onda como Colores.

El espectro visible para el ojo humano es aquel que v desde los 380nm de longitud de onda para el color violeta hasta los 780 nm para el color rojo. Fuera de estos lmites, el ojo no percibe ninguna clase de radiacin. El ojo tiene su mayor sensibilidad en la longitud de onda de 555 nm que corresponde al color amarillo verdoso y la mnima a los colores rojo y violeta. Esta situacin es la que se presenta a la luz del da o con buena iluminacin y se denomina visin fotpica (actan ambos sensores de la retina: los conos, fundamentalmente sensibles al color y los bastoncillos, sensibles a la luz).En el crepsculo y la noche, (visin escotpica) se produce el denominadoEfecto Purkinje, que consiste en el desplazamiento de la curva Vl hacia las longitudes de onda ms bajas, quedando sensibilidad mxima en la longitud de onda de 507 nm. Esto significa que, aunque no hay visin de color, (no trabajan losconos) el ojo se hace relativamente muy sensible a la energa en el extremo azul espectro y casi ciego al rojo; es decir que, durante elefecto Purkinje, de dos haces de luz de igual intensidad, uno azul y otro rojo, el azul se ver mucho ms brillante que el rojo. Es de suma importancia el tener en cuenta estos efectos cuando se trabaja con bajas iluminancias.Rendimiento de colorEl color es luz...no existe el color sin luzSe dice que un objeto es rojo porque refleja las radiaciones luminosas rojas y absorbe todos los dems colores del espectro. Esto es vlido si la fuente luminosa produce la suficiente cantidad de radiaciones en la zona roja del espectro visible. Por lo tanto, para que una fuente de luz sea considerada como de buen rendimiento de color, debe emitir todos los colores del espectro visible. Si falta uno de ellos, este no podr ser reflejado.

Las propiedades de una fuente de luz, a los efectos de la reproduccin de los colores, se valorizan mediante el ndice de Reproduccin Cromtica (IRC) CRI (Color Rendering Index).Este factor se determina comparando el aspecto cromtico que presentan los objetos iluminados por una fuente dada con el que presentan iluminados por una luz de referencia.Los espectros de las lmparas incandescentes de la luz del da se denominan continuos por cuanto contienen todas las radiaciones del espectro visible y se los considera ptimos en cuanto a la reproduccin cromtica; se dice que tienen un IRC= 100. En realidad ninguno de los dos es perfecto ni tampoco son iguales. (al espectro de la lmpara incandescente le falta componente azul mientras que a la luz del da roja).

Si por el contrario el espectro muestra interrupciones, como por ejemplo el de las lmparas de descarga, se dice que es un espectro discontinuo, ya que presenta diversas lineas espectrales propias del material emisor.ndice de Reproduccin Cromtica(IRC)El ndice de reproduccin cromtica (IRC),caracteriza la capacidad de reproduccin cromtica de los objetos iluminados con una fuente de luz.Este factor se determina comparando el aspecto cromtico que presentan los objetos iluminados por una fuente dada con el que presentan iluminados por unaluz de referencia.Los espectros de las lmparas incandescentes de la luz del da se denominancontinuospor cuanto contienen todas las radiaciones del espectro visible y se los considera ptimos en cuanto a la reproduccin cromtica; se dice que tienen un IRC= 100. En realidad ninguno de los dos es perfecto ni tampoco son iguales (al espectro de la lmpara incandescente le falta componente azul mientras que a la luz del da roja).

Se debe tener en cuenta que dos fuentes pueden tener el mismo IRC y distinta Temperatura de color. (Ver Temperatura de color) Por lo tanto es conveniente, cuando se compare capacidad de reproduccin cromtica, buscar que las lmparas tengan temperaturas de color aproximadas. Es obvio que, a igualdad de IRC, un objeto rojo se ver ms brillante bajo 2800 K que bajo 7500 K.En el mercado existen actualmenteLEDcon ndice de reproduccin cromtica70 < IRC< 85,(dependiendo de la Temperatura de color del Led).En funcin del IRC obtenido se puede esperar la siguiente fiabilidad de reproduccin en base a la temperatura de color: IRC < 60deficiente 60