PRAC 1 TEM 302 2-2010

CARRERA DE ARQUITECTURA Equipamiento de Edificios II (TEM302)

PRACTICO Nº 1

LUMINOTECNIA

1.- Una lámpara incandescente cuyo consumo eléctrico son 100 W, emite un flujo luminoso de 1380 lm.

a) Determina su rendimiento luminoso.

2.- a que se denomina temperatura de color.

3.- Una bombilla cuyo consumo eléctrico son 100 W presenta un rendimiento de 10 lm/W. Determina:a) El flujo luminoso emitido por dicha bombilla.b) La intensidad de la bombilla (considerada puntual).c) El flujo luminoso que incide en el ojo de 2 mm. de pupila cuando el observador está situado a 1 m de la bombilla y mira directamente a ésta.

4.- Una lámpara ilumina un papel colocado ocasionalmente a los rayos a una distancia de 3m ¿cuántas veces aumento la iluminación si se lo acerca 1.5m y a 1m?

5.- con una lámpara de 210 cd quiere obtenerse igual iluminación q con una de 90 cd colocada a 150cm de la pared q distancia debe colocarse?

6.- un foco luminoso de 100 candelas se encuentra a 10m de una pantalla para obtener una cuarta parte de esa iluminación con una lámpara de 50 cd ¿a q distancia debe colocarse la misma?

7.- Un trozo de mate de papel blanco se ilumina con 500 Lux, el coeficiente de reflexión del papel es 0.8. Calcular la luminancia del trozo de papel blanco

b) Calcular la luminancia si el papel fuera de color verde que tiene un coeficiente de reflexión de 0.2

8.- ¿Qué ángulo sólido se subtiende en el centro de una esfera de 8 m de diámetro por medio de un área de 1.5 m2 sobre su superficie?

9.- Una fuente luminosa puntual e isótropa se sitúa a 3 m del suelo. Si su flujo luminoso es F=500 lm, determinar:a) La Intensidad de la fuente.b) La iluminación del suelo en la parte que está justo en la vertical de la fuente (Figura a).c) Idem pero con la superficie situada en la posición de la Figura (b).

10.- Se utiliza una fuente de luz puntual de intensidad luminosa 100 cd para iluminar una pequeña placa situada a 1m de distancia. Si la iluminación sobre la placa es de 50 lux deduce si la iluminación es frontal o bien la placa se encuentra inclinada un ángulo α con respecto a la dirección de emisión de la fuente.

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11.- Dos lámparas pequeñas (suponer fuentes puntuales de luz) de 5 cd están situadas en el techo de un aula de 2,7 m de altura. Las lámparas distan 3m entre sí. Una mesa de estudio, está situada en una posición equidistante de ambas lámparas. El tablero de la mesa está a 70 cm. del suelo.

a) Realiza un esquema del problema dibujando todos los elementos y sus distancias relativas.

b) Calcular la iluminación sobre el centro del tablero de la mesa.

12. Una superficie está iluminada por una fuente luminosa puntual de 80 cd de intensidad constante en todas direcciones situada a 2 m de altura. Calcular la iluminancia horizontal y vertical para los siguientes valores del ángulo alfa: 0, 30º, 45º, 60º, 75º y 80º.

Solución

Como vimos al hablar de magnitudes fotométricas, las componentes de la iluminancia, se pueden calcular empleando las fórmulas:

Como podemos ver, la mecánica de cálculo es siempre la misma. Así pues, los resultados finales son:

R (m) EH (lux) EV (lux) E (lux)

0º

30º

45º

60º

75º

80º

13. Una superficie circular de 3 m de radio está iluminada por una bombilla de 50 cd de intensidad constante en todas direcciones situada a 2 m de altura sobre el centro de la plataforma. Calcular la iluminación máxima y mínima sobre la superficie.

Solución

En este caso nos piden la iluminancia sobre la superficie, es decir, la iluminancia horizontal. Como la intensidad es constante en todas direcciones y la altura también el valor de la iluminancia dependerá únicamente de la distancia de los puntos al foco. En nuestro caso el punto más próximo es la proyección de la bombilla sobre la superficie ( = 0º) y los más alejados son aquellos que están en los bordes (R = 3 m).

Iluminancia máxima:

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Iluminancia mínima (R = 3 m):

14.- Tenemos una fuente luminosa puntual de 100 cd de intensidad constante en todas direcciones situada sobre una plataforma rectangular de 20x10 m como la de la figura. Calcular la iluminación máxima y mínima sobre la superficie y la iluminancia en los puntos (3, 10), (0, 15), (7, 20) y (10, 15).

Coordenadas (15,4) (10,0) (3,10) (0,15) (7,20) (10,15)

E (lux)

15.- Construye una tabla indicando el tiempo de vida útil aproximado de las siguientes luminariasTIEMPOS DE VIDA PROMEDIO EN HORASIncandescentes Incandescentes halógenas Fluorescentes estándar Fluorescentes con balastos electrónicos Fluorescentes compactas Fluorescente compactas con balastos electrónicos Mercurio de alta presión Luz mezcla Vapor de mercurio con halogenuros metálicos Sodio baja presión Sodio alta presión estándar

16.- Dibuja 3 tipos de luminaria e indica todas sus partes de cada luminaria.

17.- Las luminarias del Aula 2000-17 son de tipo fluorescentes y se las cambiara por mantenimiento por el 25 de agosto de 2010. ¿hasta que fecha funcionaran perfectamente las luminarias si se utiliza solo los días lunes a viernes de 10:00 a 12:00 y 18:00 a 22:00?

18.-. Queremos diseñar una instalación de alumbrado para una nave industrial de 100 m de largo por 30 m de ancho y 6 m de altura. Para ello utilizaremos lámparas de vapor de sodio a alta presión de 400 W de potencia con un flujo luminoso de 50000 lm. Respecto a las luminarias, nos

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planteamos escoger entre los tipos 1, 2 y 3 cuyas tablas del factor de utilización, suministradas por el fabricante, se adjuntan a continuación.

Luminarias disponibles (todas son de tipo industrial suspendido):

LUMINARIA 1

LUMINARIA 2

LUMINARIA 3

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Otros datos:

Los coeficientes de reflexión de paredes y techo se considerarán cero debido a que los materiales empleados (superficies y estructuras metálicas) tienen coeficientes de reflexión extremadamente bajos.

Es recomendable que el sistema de iluminación se instale por lo menos a 5.5 m del suelo, pues en la estructura superior de la nave, hasta 5 metros del suelo, existen equipos de transporte, como grúas, destinadas al traslado de objetos pesados a distintos puntos de la nave.

En el techo existen claraboyas que ofrecen una iluminación diurna mínima de 75 lux lo suficientemente homogénea a la altura del suelo. En dicha nave sólo se trabajará de día.

El nivel de iluminación aconsejado para las actividades que se desarrollan en el local es de 680 lux en el suelo.

a) Se pide determinar con cuál de los tres tipos de luminarias propuestas obtendremos la mejor solución.

b) Realizar la distribución de las luminarias en el plano

19. Queremos diseñar una instalación de alumbrado para una oficina con las siguientes dimensiones: 30 m de largo por 12 m de ancho y 3.5 m de alto. La altura del plano de trabajo es de 0.76 m sobre el suelo. Para ello se utilizarán lámparas del tipo fluorescentes de 40 W y un flujo de 2520 lm. Nos planteamos escoger entre los siguientes tipos de luminarias: 4, 5 y 6; cuyas tablas nos ha suministrado el fabricante.

Tablas de las luminarias:

LUMINARIA 4

5


LUMINARIA 5

LUMINARIA 6

Otros datos:

A nivel del plano de trabajo, existe un nivel mínimo de iluminación natural de 0 lux.

6


El nivel de iluminación recomendado para las actividades que se desarrollarán en el local es de 500 lux en el plano de trabajo.

El factor de mantenimiento para las luminarias se considera 0.4. El techo tiene un coeficiente de reflexión 0.5 y el de las paredes es de 0.3. El coeficiente de

reflexión del suelo es de 0.1. Por las características del local, de las luminarias y de las actividades que en él se

desarrollan, la altura sobre el suelo de la instalación de alumbrado, debe ser de 3.5m

a) Determinar la solución más apropiada.


20. Queremos diseñar una instalación de alumbrado para una oficina con las siguientes dimensiones: 12 m de largo por 4 m de ancho y 3 m de alto. La altura del plano de trabajo es de 0.95 m sobre el suelo. Para ello se utilizarán lámparas del tipo fluorescentes de 60 W y un flujo de 4600 lm. Nos planteamos escoger entre los siguientes tipos de luminarias: 7 y 8; cuyas tablas nos ha suministrado el fabricante.


LUMINARIA 7

LUMINARIA 8

7


Otros datos:

Otros datos:

A nivel del plano de trabajo, existe un nivel mínimo de iluminación natural de 0 lux. El nivel de iluminación recomendado para las actividades que se desarrollarán en el local es

de 150 lux en el plano de trabajo. El factor de mantenimiento para las luminarias se considera 0.5. El techo tiene un coeficiente de reflexión 0.5 y el de las paredes es de 0.3. El coeficiente de


desarrollan, la altura sobre el suelo de la instalación de alumbrado, debe ser de 2.5.



21. Queremos diseñar una instalación de alumbrado para una oficina con las siguientes dimensiones: 6 m de largo por 4 m de ancho y 3.5 m de alto. La altura del plano de trabajo es de 0.76 m sobre el suelo. Para ello se utilizarán lámparas del tipo fluorescentes de 40 W y un flujo de 2500 lm. Nos planteamos escoger entre los siguientes tipos de luminarias: 9, 10 y 11; cuyas tablas nos ha suministrado el fabricante.


LUMINARIA 9

8


LUMINARIA 10

LUMINARIA 11

Otros datos:

A nivel del plano de trabajo, existe un nivel mínimo de iluminación natural de 0 lux.

9


El nivel de iluminación recomendado para las actividades que se desarrollarán en el local es de 100 lux en el plano de trabajo.

El factor de mantenimiento para las luminarias se considera 0.3. El techo tiene un coeficiente de reflexión 0.5 y el de las paredes es de 0.5. El coeficiente de





22. Queremos diseñar una instalación de alumbrado para una oficina con las siguientes dimensiones: 12 m de largo por 6 m de ancho y 3.75 m de alto. La altura del plano de trabajo es de 0.75 m sobre el suelo. Para ello se utilizarán lámparas del tipo fluorescentes de 110 W y un flujo de 9000 lm. Nos planteamos escoger entre los siguientes tipos de luminarias: 12; cuyas tablas nos ha suministrado el fabricante.

Otros datos: A nivel del plano de trabajo, existe un nivel mínimo de iluminación natural de 0 lux. El nivel de iluminación recomendado para las actividades que se desarrollarán en el local es

de 750 lux en el plano de trabajo. El factor de mantenimiento para las luminarias se considera 0.3. El techo tiene un coeficiente de reflexión 0.8 y el de las paredes es de 0.5. El coeficiente de





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23.- Realizar los mismos cálculos de los ejercicios 18 a 22 utilizando Software QUILUX o INDALWIN u otro Programa de cálculo Luminotécnico

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Problemas resueltos

1. Una superficie está iluminada por una fuente luminosa puntual de 80 cd de intensidad constante en todas direcciones situada a 2 m de altura. Calcular la iluminancia horizontal y vertical para los siguientes valores del ángulo alfa: 0, 30º, 45º, 60º, 75º y 80º.

Solución

Como vimos al hablar de magnitudes fotométricas, las componentes de la iluminancia, se pueden calcular empleando las fórmulas:

Y dado que conocemos todos los datos (h = 2 m, I = 80 cd y los diferentes valores de alfa) solo queda sustituir y calcular:

Como podemos ver, la mecánica de cálculo es siempre la misma. Así pues, los resultados finales son:

R (m) EH (lux) EV (lux) E (lux)

0º 0 20 0 20

30º 1.15 12.99 7.5 15

45º 2 7.07 7.07 10

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60º 3.46 2.5 4.33 5

75º 7.45 0.35 1.29 1.34

80º 11 0.10 0.59 0.60

Si representamos el diagrama isolux de la superficie podemos observar que las curvas son circunferencias, debido a que la intensidad es constante en todas direcciones, que la iluminancia disminuye a medida que los puntos se alejan del foco y que la máxima iluminancia se encuentra en la proyección de la fuente sobre la superficie (0º).

2. Una superficie circular de 3 m de radio está iluminada por una bombilla de 50 cd de intensidad constante en todas direcciones situada a 2 m de altura sobre el centro de la plataforma. Calcular la iluminación máxima y mínima sobre la superficie.

Solución

En este caso nos piden la iluminancia sobre la superficie, es decir, la iluminancia horizontal. Como la intensidad es constante en todas direcciones y la altura también el valor de la iluminancia dependerá únicamente de la distancia de los puntos al foco. En nuestro caso el punto más próximo es la proyección de la bombilla sobre la superficie ( = 0º) y los más alejados son aquellos que están en los bordes (R = 3

m).

Iluminancia máxima:

Iluminancia mínima (R = 3 m):

3. Tenemos un proyector situado en el techo de 0.04 m2 de superficie que ilumina con una intensidad de 100 cd en cualquier dirección una mesa de 0.5 m2 de superficie. La mesa se puede considerar una

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superficie especular de factor de reflexión de 0.8. Calcular la luminancia de la fuente y la luminancia de la mesa para el observador de la figura.

Solución

Luminancia de la fuente:

Luminancia de la mesa:

Como la mesa no es una superficie reflectante perfecta una parte de la intensidad luminosa que le llega es absorvida por esta. Esto quiere decir que en la fórmula de la luminancia el valor de I estará afectado por el factor de reflexión.

4. Tenemos una luminaria simétrica situada en el centro de una habitación de 5 x 2 m a 3 m de altura del suelo. Calcular la iluminancia sobre los puntos marcados en el dibujo a partir del diagrama polar de la luminaria. El flujo luminoso de la lámpara es de 500 lm.

Solución

En este caso la intensidad no es uniforme ni constante en cualquier dirección y por ello tenemos que trabajar con gráficos. Esto no supone ninguna complicación adicional respecto a lo visto anteriormente y la mecánica y las fórmulas empleadas siguen siendo las mismas. La única diferencia estriba en que los valores de la intensidad los tomaremos de un gráfico polar, que en este caso depende sólo del ángulo alfa debido a que la luminaria es simétrica.

Los pasos a seguir son:

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Calcular

Leer I( ) relativo del gráfico

Calcular la iluminancia

Iluminancia en a:

Iluminancia en b:

Iluminancia en c:

15


Iluminancia en d:

5. Un tramo de calle está iluminado por una farola de 10 m de altura y 10000 lm de flujo luminoso cuyo diagrama isolux se adjunta.

Calcular la iluminancia en los siguientes puntos de la calzada:

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Solución

Resolver este problema es muy sencillo, pues sólo hay que trasladar los puntos de la calle al diagrama isolux dividiendo sus coordenadas por la altura de la luminaria, leer los valores del gráfico y calcular la iluminancia con la fórmula.

Iluminancia en c:

Las coordenadas absolutas de c son: x = 15 m e y =12.5 m

Ahora las dividimos por la altura (10 m) para convertirlas en valores relativos que situaremos sobre el gráfico:

xr = 1.5 ; yr = 1.25

A continuación leemos los valores relativos de la iluminancia del diagrama:

Coordenadas relativas Er (lx/1000 lm)

(1.5,1.25) 5 lx

Finalmente aplicamos la fómula y ya está.

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Como se puede ver el proceso a seguir es siempre igual y los resultados finales son:

PuntoCoordenadas

absolutasCoordenadas

relativasEr (lx/1000 lm) E (lx)

a (20,0) (2,0) 100 10

b (0,5) (0,0.5) 25 2.5

c (15,12.5) (1.5,1.25) 5 0.5

d (0,10) (0,1) 25 2.5

e (25,5) (2.5,0.5) 1 0.1

f (30,15) (3,1.5) 1 0.1

Problemas propuestos

1. Tenemos una fuente luminosa puntual de 100 cd de intensidad constante en todas direcciones situada sobre una plataforma rectangular de 20x10 m como la de la figura. Calcular la iluminación máxima y mínima sobre la superficie y la iluminancia en los puntos (3, 10), (0, 15), (7, 20) y (10, 15).

Ver resultados

Coordenadas (15,4) (10,0) (3,10) (0,15) (7,20) (10,15)

E (lux) 11.10 0.0676 1.45 2.40 1.06 0.99

Ver solución

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Coordenadas d (m) E (lux)

(15,4) 0 0º 11.10

(10,0) 16.16 79.48º 0.0676

(3,10) 5.1 59.53º 1.45

(0,15) 4 53.13º 2.40

(7,20) 5.83 62.77º 1.06

(10,15) 6 63.43º 0.99

2. Para la disposición de luminarias de la figura, calcular la iluminancia en el centro de la placa (a) y en el punto b.

Ver resultados

Punto E (lux)

a 2.84

b 1.19

Ver solución

con

19


Como a está situada en el centro de simetrías de la placa d1, d2

y d3 son iguales.

Conocidos d y h, sabemos el ángulo alfa.

Punto a 1 2 3 Ea

d 5.59 5.59 5.59

48.19º 61.78º 40.31º

E (lux) 1.19 1.17 0.48 Ea = 2.84

Punto b 1 2 3 Eb

d 10 11.18 5

63.43º 74.98º 68.20º

E (lux) 0.36 0.19 0.64 Eb = 1.19

3. Para el tramo de calle de la figura, calcular la iluminancia en los puntos a, b, c, d, e y f. La farola mide 8 m de altura y la lámpara tiene un flujo de 15000 lm. Asimismo, se suministran los diagramas polares de las luminarias referenciadas a 1000 lm.

Diagramas polares disponibles:

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Ambos


Ver resultados

Punto a b c d e f

E(lux) 21.09 19.06 15.08 15.72 6.15 11.17

Ver solución

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Punto d (m) tan C Ir (cd/1000 lm) I (lm) E (lx)

a 0 0 0º 0º 90 1350 21.09

b 8 1 45º 90º 230 3450 19.06

c 4 0.5 26.6º 270º 90 1350 15.08

d 5 0.625 32º 180º 110 1650 15.72

e 14 1.75 60.3º 0º 210 3150 6.15

f 10 1.25 51.3º 45º 195 2925 11.17

4. Para el tramo de calle de la figura calcular las iluminancias de los puntos a, b, c y d a partir de la matriz de intensidades luminosas de la luminaria.

Otros datos:

90º 120º 150º 180º 210º 240º

0º 140 140 140 140 140 140

10º 120 130 130 135 160 200

20º 110 120 120 125 210 290

30º 100 110 115 160 300 320

40º 90 100 110 180 400 330

50º 70 80 100 200 450 190

60º 60 70 120 280 470 90

70º 30 20 60 230 300 60

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h = 10 m= 20000 lm

80º 5 8 10 15 35 40

90º 0 0 0 0 0 0

cd / 1000 lm

Ver resultados

Punto a b c d

E(lux) 28 13.44 13 4.78

Ver solución

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