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Curso de automatización de la iluminacion
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Iluminacin Conceptos bsicos de luminotecnia, iluminacin natural y artificial
Prof. Jorge E. Camacho M. D.I. MSc
Diseador Industrial. Magster en Educacin: nfasis en Cognicin y Creatividad Especialista en Iluminacin y Exhibicin de Producto (Miln-Italia) Especialista en Iluminacin pblica y privada Universidad Nacional
Consultor en Iluminacin, Diseo Comercial y Exhibicin de Producto. Gerente LIKKE Design Ltda
http://estudioworks.wordpress.com/category/infografias-3d/
Introduccin: Luz o iluminar
Conceptos bsicos de luminotecnia: Comprender la luz a partir del lumen, el lux y otros elementos bsicos
Iluminacin Natural y sostenibilidad: La luz a partir del sol como fuente de energa renovable
Iluminacin Artificial y fuentes lumnicas: Un breve resumen de los tipos de luz utilizados en los espacios arquitectnicos
Luminarias: Las tendencias y los datos tcnicos que debemos tener en cuenta a la hora de la seleccin
Tipos de iluminacin: La funcin de la iluminacin en el espacio y la estrategia de diseo.
Introduccin a la domtica: Conceptos fundamentales para el control de la iluminacin en espacios arquitectnicos
Conclusiones
2
La visin se ha adaptado a esta radiacin en la evolucin de las actividades humanas a travs de los ciclos circadianos
siempre para desarrollar habilidades cognitivas
La radiacin lumnica
3
4
http://farm5.static.flickr.com/4085/5009205381_c10899eb14.jpg
http://2.bp.blogspot.com/__hA3q6ykVvc/Sh2VJmik3ZI/AAAAAAAAAHY/H81rAIxVmD4/S660/P1030348.JPG
http://t0.gstatic.com/images?q=tbn:ANd9GcQIV-ArjTNJuYFDPrDB1bOlgs2QWNniGiEBloIrwwmO9CaM3EXyMiM9VttC
El espectro visible y las ondas ultravioletas e infrarrojas
Radiacin electromagntica y luz
5
Proceso de Percepcin del ojo
La Luz: Se hace visible cuando golpea los objetos y se manifiesta por medio del color.
El ojo: Opera como un transductor, tomando la radiacin incidente, la convierte en energa que enva al cerebro y ste a su vez la traduce en percepcin
6
Curva de sensibilidad del ojo humano
1 w = 683 Lm a 555 nm
Diagrama de la curva espectral de eficiencia luminosa para la visin fotpica (V()): Espectrmetro.
Un watt radiado con longitud de onda de 555 nm es igual a 683 lm
El observador cuya sensibilidad luminosa espectral coincide con esta curva se reconoce como Observador Fotomtrico Fotpico Estndar CIE 1924 (CIE Standard Phototopic Photometric Observer).
http://www.gusgsm.com/files/visionfotopica.png
7
El color en la zona visible de 380 a 760 nm
Y segn la fuente lumnica
Distribucin espectral de la radiacin
Luz da
Luz incandescente
Las lmparas incandescentes y la luz diurna natural generan espectros suaves y continuos, mientras otras fuentes producen un espectro irregular y discontinuo.
8
La luz es una forma de energa (onda) que puede transmitirse desde un punto a otro sin necesidad de soporte material
La luz
De Landa Amezua
Arq. Jaime Navarro Casas
La luz es el medio de percepcin de los espacios arquitectnicos, aporta la energa necesaria para la visin de los objetos
9
Lumen ??? Flujo Luminoso
Potencia luminosa de una fuente de luz
Cantidad de luz que una lmpara emite en todas las direcciones
flujo radiante o flujo luminoso 10
El slido fotomtrico a partir del Lumen
No establece ninguna relacin con el entorno o el medio: Esfera de Ulrich
11
Candela (Cd)
Intensidad luminosa
Los lmenes no indican cmo se distribuye la cantidad de luz emitida
La Intensidad luminosa (I), indica el flujo de luz por unidad de ngulo solido, con una direccin definida. Se miden en Candelas (Cd)
Las candelas dependen de la magnitud, direccin y sentido del rayo de luz. CURVAS FOTOMTRICAS: Goniofotmetro
10
5 c
d
55 cd
60
cd
12
Relacin entre el flujo luminoso y la intensidad luminosa
13
La curva fotomtrica a partir de las candelas
Direccin, magnitud y sentido: Candelas (Cd) Planos C0-180 y Plano C90-270 en luminarias no simtricas
14
La curva fotomtrica segn el tipo de luminarias
15
Y las curva fotomtrica En catlogos impresos
El diseo lumnico en las luminarias
16
El confort visual, cantidad de flujo luminoso por unidad de area iluminancia 1 lux = 1 Lm/m
Mide la sensibilidad del ojo humano a la luz: Luxmetro o iluminmetro
Lux LUZ
Iluminancia
E = I x Cos / H
1 foot-candle (fc) = 10,764 Luxes
E = I / d
17
La iluminancia promedio horizontal La iluminancia proporcionada en una superficie determinada nunca ser totalmente uniforme, siempre habr diferencias de valores de iluminancia dentro del escenario visual iluminado, es necesario definir los factores que determinan las variaciones de iluminancia.
Eprom se usa para estimar el nmero de luminarias a instalar de acuerdo con un nivel de iluminancia requerido. Se calcula mediante la siguiente frmula:
Eprom = (N x n x L x CU x FM) / (l x a) Donde: N = Nmero de luminarias en el local. n = nmero de bombillas por luminaria L = Flujo luminoso de una bombilla de la luminaria. CU = Coeficiente o Factor de utilizacin para el plano de trabajo. FM = Factor de mantenimiento de la instalacin. Lxa = rea (A) del plano de trabajo en m2 (largo x ancho)
Iluminancia promedio Eprom
18 18
Es la relacin entre la iluminacin mnima y la iluminacin media sobre una superficie de una instalacin de alumbrado. Se simboliza por Um y su unidad est dada en por ciento (%) o por una relacin.
La iluminacin media es el resultado de la sumatoria de los puntos medidos (Lx) y los puntos tomados
Factor de uniformidad general
19
Um = Emin/Eprom (RETILAP: Um > 40%)
Lux Iluminancia
Iluminancia Abr. Ejemplo
0,00005 lux 50 lx Luz de una estrella (Vista desde la tierra)
0,0001 lux 100 lx Cielo nocturno nublado, luna nueva
0,001 lux 1 mlx Cielo nocturno despejado, luna nueva
0,01 lux 10 mlx Cielo nocturno despejado, cuarto creciente o menguante
0,25 lux 250 mlx Luna llena en una noche despejada
1 lux 1 lx Luna llena a gran altitud en latitudes tropicales
3 lux 3 lx Lmite oscuro del crepsculo bajo un cielo despejado
50 lux 50 lx Sala de una vivienda familiar
80 lux 80 lx Pasillo/cuarto de bao
400 lux 4 hlx Oficina bien iluminada
400 lux 4 hlx Salida o puesta de sol en un da despejado.
1000 lux 1 klx Iluminacin habitual en un estudio de televisin
32.000 lux 32 klx Luz solar en un da medio (mn.)
100.000 lux 100 klx Luz solar en un da medio (mx.)
Sirve para medir la incidencia de la luz sobre una superficie: Rendimiento visual
20
Tabla de iluminancia por tipo de actividad
Actividad Luxes
Espacios pblicos con entornos oscuros 30 lux
Simple orientacin para visitas de corta duracin 80 lux
Espacios de trabajo donde se efectan tareas visuales slo ocasionalmente
150 lux
Iluminacin General del Espacio
Actividad Luxes
Tareas de alto contraste o gran tamao 300 lux
Tareas de contraste medio o tamao pequeo 750 lux
Tareas de bajo contraste y tamao muy pequeo durante un perodo prolongado
1500 lux
Iluminacin de Tareas
21
NIVELES DE ILUMINACIN ADECUADOS PARA AREAS DE TRABAJO
LUXES (lx)
LOCACIONES
5.000 3.00010.000 2.000 1.500 1.000 750 500 300 200 150 100 75 50 30 20
Sala de Belleza,
Barberas
Restaurantes
Colegios
Hospitales
Almacenes
Casas
Oficinas
Fabricas
Trabajo de Empacado Salidas
Entradas
Corredores
Escaleras de emergencia interiores
Almacenamiento de mercancia
Carga o descarga de Materiales
Escaleras de emergencia
interiores
Entradas
Almacen
(bodega)
Corredores
Escaleras
Sala de conferencias
Comedor
Recepcin
Linea de ensamble para
partes electrnicas
Bocetar
Teclear en empresa de
Diseo
Trabajos de inspeccin
Trabajo de supervisin en
una lnea de produccin
Trabajo clerical Digitar
Dibujar -
bocetar
Labores de costura Lectura
Estudio
Vitrina
Mesa de empaque
Salon de diseo
Laboratorio
Biblioteca
Sala de ciruga
Emergencias
Tratamientos
Vitrina
Frente de vitrina
Inspeccin
ocular
Composicin Mesa de
comedor
Elevador Display
stand
Recepcin
Actividades
recreacionales
Escaleras de emergencia
Escaleras de emergencia
Escaleras Sala de
enfermos
Almacen
(bodega)
Interiores Corredores
Escaleras
Sala de
espera
Gimnasio cubierto
Auditorio
Baos duchas
Tinte de pelo Maquillaje
Preparacin de cabello
Corredores
Escaleras
Lavado
Niveles de Luminancia requeridos que deben ser obtenidos por iluminacin Local.
Sala de exmen mdico
Comedor
Saln de clases
Entrada
Cuarto de lavado
Afeitada
Lavado de cabello
Vestidores
Cuarto de coccin
Comedor
Tabla de iluminancia recomendada por la CIE (Commission Internationale de lclairage)
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Tabla de iluminancia por tareas y clase de espacio
23
Para medir la luz en Luxes
Luxmetros 24
Luminancia
Flujo luminoso reflejado por la superficie
o brillo fotomtrico: Cd/m
25
Luminancia
La luminancia es la intensidad aparente de la luz proveniente o reflejada por un objeto o punto determinado. Es cuantificada con candelas por metro cuadrado. El equivalente psicolgico es brillo. Se mide con el Luminancimetro
Su expresin es: L = I / A x Sen (componente de la normal con el ojo)
26
reflexin, transmisin, absorcin
y los materiales que utilizamos
en el diseo arquitectnico
27
Comportamiento de la luz
Material Factor de Reflexin
Factor de Absorcin
Factor de Transmis.
Observaciones
Superf. pintada castao
Superf. pintada roja
Superf. pintada verde
Superf. pintada azul
Superf. pintada gris
Superf. pintada negra
Superf. Pintada Blanco
10 50 %
10 35 %
10 60 %
5 50 %
20 60 %
4 8 %
40 80 %
50 90 %
65 90 %
40 90 %
50 95 %
40 80 %
92 96 %
20 60 %
0 %
0 %
0 %
0 %
0 %
0 %
0 %
Reflexin difusa
Reflexin difusa
Reflexin difusa
Reflexin difusa
Reflexin difusa
Reflexin semidirigida
Reflexin difusa
Vidrio opaco negro
Vidrio opaco blanco
Vidrio transp. Claro (2 a 4 mm)
Vidrio deslustr. al ext. (1,5 a 2 mm)
Vidrio deslustr. al int. (1,5 a 3 mm)
Vidrio opalino blanco (1,5 a 3 mm)
Vidrio opalino rojo (2 a 3 mm)
Vidrio opal. anaranjado (2 a 3 mm)
Vidrio opal. amarillo (2 a 3 mm)
Vidrio opal. verde (2 a 3 mm)
Vidrio opalino azul (2 a 3 mm)
5 %
75 80 %
8 %
7 20 %
6 16 %
30 55 %
4 5 %
5 8 %
25 30 %
8 10 %
8 10 %
95 %
20 25 %
2 %
6 17 %
5 7 %
4 8 %
92 93 %
85 86 %
55 58 %
83 87 %
82 87 %
0 %
0 %
90 %
63 76 %
79 87 %
41 62 %
3 %
7 9 %
15 17 %
5 7 %
5 8 %
Reflexin dirigida
Reflexin difusa
Transmisin muy dirigida
Transmisin escasamente difusa
Transmisin escasamente difusa
Transmisin difusa
Transmisin difusa
Transmisin difusa
Transmisin difusa
Transmisin difusa
Transmisin difusa
Papel o telas blancas
Pergamino sin colorear
Pergamino o telas amarillas
Seda blanca (tupida)
Seda de color (tupida)
60 80 %
48 %
20 40 %
28 38 %
10 20 %
3 10 %
1 %
20 63 %
10 - 20 %
44 86 %
17% 30 %
51 %
40 17 %
52 %
4 36 %
Reflexin difusa. Transmisin difusa
Reflexin difusa. Transmisin difusa
Reflexin difusa. Transmisin difusa
Reflexin semidirigida. Transm. difusa
Reflexin semidirigida. Transm. difusa
Propiedades de la luz a partir de la luminancia
del 100% de luz: reflexin, absorcin y transmisin y los materiales que utilizamos en el espacio
28
Porcin del espectro electromagntico a la que nuestros ojos son sensibles y podemos definir por medio del color
Luz...
Norbert Lechner Universidad de Auburn, Alabama
29
El color
El color es la impresin producida al incidir en la retina
los rayos luminosos difundidos o reflejados por los cuerpos.
Sensacin + Percepcin
Luz RGB
Pigmento CYMK
30
Iluminante A
1 w = 683 Lm a 555 nm
El iluminante A se basa en la fuente ms usual de luz artificial: La bombilla incandescente de filamento de tungsteno. Su distribucin espectral se corresponde con la de un cuerpo negro a unos 2.856 K..
http://www.gusgsm.com/files/iluminante_a.png
31
El color en el da y en la noche
Visin fotpica: los conos actan ms en el da ( 0,001 cd/m)
Visin mespica conos y bastoncillos actan simultneamente (0,001 a 3 cd/m)
Visin escotpica los bastones trabajan ms en la noche ( a 3 cd/m)
32
Temperatura de Color
El espacio cromtico CIE 1976
33
Temperatura de Color
espectro de una luz en el espacio
apariencia del ambiente
El diagrama cromtico de la CIE (1976)
34
Temperatura de Color
la funcin del espacio
Temperatura de color
Apariencia del color
TC > a 5.000 K FRIA
TC 3.000 a 5.000 K INTERMEDIA
TC < a 3.000 K CLIDA
35
Temperatura de Color
36
Clida Fra Intermedia
TC > a 5.000 K TC 3.000 a 5.000 K TC < 3.000 K
Temperatura de Color + intensidad =
El alumbrado dinmico del espacio 37
Claro
Nivel de Iluminacin
(Lux)
Oscuro
Clida Fra
2700W Temperatura de Color 6000K
38
Aplicaciones de iluminacin ambiental
Temperatura de Color KELVIN
Clido 2700K
Blanco Clido 3000K
Neutro 3500K
Fro 4100K
Blanco Luz da
5000K
Luz da 6500K
ESTADOS DE NIMO Y EFECTOS
Amistoso Personal ntimo
Suave Cordial
Agradable Ligero
Amistoso Invita
No amena-zante
Ordenado Limpio
Eficiente
Luminoso Alerta
Brillante Fresco
APLICACIONES
Casas, Bibliotecas, Restaurantes
Casas, Habitaciones de Hotel, Vestbulos, Restaurantes Tiendas
Oficinas ejecutivos, reas pblicas para recepcin, Supermerca-dos
Oficinas, Salones de clase, Grandes superficies, Salas de exhibicin
Grficas, Industrias, Hospitales
Joyeras, Salones De Belleza, Galeras, Museos, Impresin
ndice del Rendimiento del Color (IRC)
Mide la fidelidad de los colores iluminados por una determinada fuente luminosa. Se calcula el promedio entre 14 test del color diferentes. Cuanto ms se acerca a su valor mximo igual a 100, la fuente luminosa ser de calidad.
39
ndice del Rendimiento del Color (IRC)
capacidad que tiene una fuente luminosa
de reproducir los distintos colores
del objeto iluminado
el color real
40
ndice del Rendimiento del Color (IRC)
Depende de la necesidad de ver el color real
el color que se ve !
41
ndice del Rendimiento del Color (IRC)
42
IRC (Ra) + T de Color = Aplicaciones
Grupo de rendimiento
del color
ndices de rendimiento del
color (IRC)
Apariencia del color
Aplicaciones
1
IRC >85 %
(rendimiento excelente)
Fra Industria textil, fbricas de pinturas, talleres de imprenta
Intermedia Escaparates, tiendas, hospitales
Clida Hogares, hoteles, restaurantes
2
70%
Sistema de red elctrica
Unidad de Presin del sistema elctrico Voltio
Para Colombia:
bajo Voltaje es inferior a 50V
el voltaje de red es 110V,
y alto Voltaje es superior a 220V
44
Potencia absorbida
Unidad de trabajo y energa elctrica consumida por una fuente Watt (Kw/h)
Para Colombia: La Energa Elctrica se paga en (Kw/h) 45
Eficacia Luminosa
Es la relacin existente entre el flujo, Luminoso y la potencia absorbida
Lm / Watt
Mientras ms eficiente,
mayor ser el flujo luminoso,
menos potencia consumir y,
por tanto, mejor ser la lmpara
46
Eficacia luminosa
Lm / Watt
Watt
Lm
47
Eficiencia luminosa
48
Ejemplos:
Una bombilla incandescente de 100 w (13 lm/w) = emitir en Total 1300 lm
Y una bombilla fluorescente T5 de 54 w (91 lm/w) = emitir en Total 1547 lm
Y vapor de sodio alta presin de 35 w (130 lm/w) = emitir en Total 4550 lm
Y 36 DRAGON Plus LEDS de 27 w (77 lm/w) = emitir en Total 2079 lm
Vs Vs Vs
Horas de vida
Vida til: Cuando a pesar de continuar generando luz,
no produce la misma cantidad para la que fue diseada
Vida Media: Cuando cumple con el promedio de vida
del fabricante y se extingue completamente.
49
50
Horas de vida
Cuanto ms elevado es el nmero de encendido / apagado,
la vida de la bombilla disminuye.
51
Energa renovable La iluminacin natural es provista por energa renovable: es la ms lgica y amigable utilizacin de la energa radiante del sol y del cielo.
52
Un da asoleado al medio da provee 100.000 luxes, una noche de luna llena 5 luxes
una lmpara incandescente normal de 100 watts emitir entre 1.000 y 1.500 luxes
53
De la energa utilizada por el hombre:
25% es consumida por sistemas de transporte.
25% es consumida por la industria.
50% es consumida por edificios.
Ms del 30% del total de la energa del planeta esta dedicada a la iluminacin artificial
54
+ de 30%
Iluminacin
Iluminacin sostenible
Contaminacin lumnica en el planeta
55
Los altos niveles de iluminacia con luz natural, para una considerable parte del ao, son mayores que los obtenidos con luz elctrica econmicamente sustentable.
La luz natural es lo que toda luz artificial pretende ser.
56
Iluminacin natural y cognicin
La calidad de la luz solar tiene la particularidad de ser dinmica Cambia continuamente durante el da y en todos los meses del ao.
La visin humana se ha desarrollado en la historia para la luz natural y para estos cambios: funcin cognitiva.
57
Aprovechamiento de la Iluminacin Natural
58
1. Orientacin de huecos.
Los ms adecuados son los orientados hacia donde se capte radiacin difusa; en general el norte.
Si penetra radiacin directa los efectos de deslumbramiento conllevarn estados muy negativos y no habr aprovechamiento.
Cuatro formas de aprovechar la luz solar
59
2. Transformacin de la radiacin directa en difusa.
Uso de difusores para opacar la radiacin directa. Se puede proteger el hueco con un elemento que acte reflejando la radiacin hacia el interior del local pero en forma difusa.
Cuatro formas de aprovechar la luz solar
60
3. Dispositivos de distribucin uniforme de la luz.
Los parteluces horizontales y verticales: reflejan la luz hacia el techo de la habitacin o desvan la luz hacia otra direccin evitando que se cree un efecto desequilibrado del alumbrado.
Cuatro formas de aprovechar la luz solar
61
4. Dispositivos de penetracin de la luz en locales profundos y alejados de los cerramientos.
Los conductos de luz o dispositivos especiales son de gran eficacia ya que dirigen la luz mediante mltiples reflexiones (controladas o incontroladas) o mediante el empleo de fibra ptica hacia puntos muy profundos del edificio
Cuatro formas de aprovechar la luz solar
62
Ventana Philips: http://www.youtube.com/watch?v=gaLJTex-acA
63