Luminotecnia. Iluminación de interiores y exteriores

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Alumbrado con proyectores. Conceptos y cálculos

Los ámbitos de aplicación de la iluminación con proyectores o por inundación son diversos y abarcan campos como la iluminación de áreas de trabajo o

industriales, de fachadas y monumentos, de instalaciones deportivas y algunas aplicaciones en alumbrado viario (plazas, túneles, etc.). A continuación veremos los

proyectores, las herramientas de cálculo y las aplicaciones.

Proyectores

Un proyector es una luminaria que concentra la luz en un determinado ángulo sólido mediante un sistema óptico (espejos o lentes), para conseguir una intensidad

luminosa elevada en dicha zona. Las lámparas empleadas son muy variadas dependiendo del uso al que este destinado el aparato.

Ejemplos de proyectores

Los proyectores se clasifican según la apertura o dispersión del haz de luz que se define como el ángulo comprendido entre las dos direcciones en que la

intensidad luminosa cae un determinado porcentaje (usualmente el 10% o el 50%) del valor máximo que hay en el centro del haz donde la intensidad es máxima.

Dispersión o apertura del haz

Clasificación de las luminarias según la apertura del haz

de luz

Tipo aberturaApertura del haz en grados (50% Imax )

Pequeña <20

Mediana entre 20 y 40

Grande >40

Clasificación de las luminarias según la apertura

del haz de luz

ClaseApertura del haz en grados (10% Imax )

1 10-18

2 18-29

3 29-46

4 46-70

5 70-100

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La forma de la distribución del haz de luz depende del tipo de proyector. Así, en los proyectores circulares puede ser cónico o cónico ligeramente asimétrico,

obteniendose una proyección elíptica sobre las superfícies iluminadas. Mientras, en los rectangulares suele ser simétrica en los planos horizontal y vertical; aunque

en este último plano también puede ser asimétrica y la proyección obtenida tiene entonces forma trapezoidal.

Proyectores cónicos. Haz simétrico (1), asimétrico (2)

Proyectores rectangulares. Haz simétrico (1), asimétrico en y (2)

Para la denominación de un proyector basta indicar los ángulos de abertura en sus planos de simetría (vertical y horizontal normalmente). Por ejemplo, 10º/40º

indica un proyector que tiene en el plano vertical 5º a cada lado del eje central y 20º en cada lado en el plano horizontal.

Denominación de proyectores

Finalmente, la eficacia del haz es la relación entre los lúmenes contenidos dentro de la abertura del haz (lúmenes del haz) y los lúmenes de la lámpara en tanto por

ciento.

Cálculo de instalaciones con proyectores

A la hora de plantearse un proyecto de iluminación por inundación, hay que empezar estudiando el ámbito de aplicación de nuestra instalación. Los más habituales

son:

n Iluminación de áreas de trabajo o industriales

n Iluminación de edificios y monumentos

n Iluminación de instalaciones deportivas

n Aplicaciones en alumbrado viario

En cada una de estas aplicaciones, podremos encontrar los niveles de iluminación más adecuados para garantizar una correcta iluminación.

Una vez realizados los pasos anteriores seguiremos con la elección de los proyectores. Una regla a tener en cuenta es que mientras más lejos los coloquemos de

la zona a iluminar, más estrecha será la apertura del haz necesaria. Por otro lado, para conseguir una buena uniformidad conviene solapar los bordes de los haces

de los proyectores que iluminan la superficie a tratar. El emplazamiento de los proyectores depende de la aplicación a que destinemos la instalación y del entorno

circundante. En zonas pequeñas puede bastar con un único poste donde esten todos los proyectores; mientras que en otras recurriremos a varios postes.

El cálculo del número de proyectores necesarios es muy sencillo y se realiza con el método de los lúmenes. Si se requiere más precisión, como en retransmisiones

deportivas por TV, recurriremos al método del punto por punto. Para grandes instalaciones como estadios deportivos u otras análogas conviene realizar los

cálculos por ordenador debido a su enorme complejidad.

Método del flujo luminoso o de los lúmenes

donde:

n N es el número de proyectores necesarios.

n Em es la iluminancia media recomendada para cada aplicación.

6 100-130

7 >130

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n S es la superficie a iluminar en m 2 .

n ϕ es el flujo luminoso de un proyector.

n CBU es el coeficiente de utilización del haz (Coefficient of Beam Utilization) que se define como la relación entre los lúmenes que llegan a la superficie

iluminada y los lúmenes del haz. Su valor que oscila entre 0.6 y 0.9.

n fm es el factor de mantenimiento cuyo valor está entre 0.65 y 0.80. Sirve para cuantificar la disminución del flujo luminoso por el envejecimiento de las

lámparas y por la suciedad acumulada en estas y el proyector.

Una vez realizados los cálculos, conviene hacer una comprobación de los resultados para verificar la bondad de los resultados. Los parámetros de calidad que se acostumbran a utilizar son la iluminancia media (E m ) de la instalación y la uniformidad media (E min / E m ).

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Ángulo sólido

Para explicar el ángulo sólido (ω) pensemos en un punto O situado a una distancia r de una superficie S no necesariamente plana. Ahora, formemos un cono con

vértice en O cuyas generatrices pasen por el contorno de S. A continuación hagamos una esfera de radio uno con centro en O. Al área de la superficie de la

esfera interceptada por el cono (en rojo en el dibujo) se la conoce por ángulo sólido y su valor es:

Su unidad es el estereorradián (sr).

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