A la hora de iluminar un centro de trabajo, ocio o lugar de residencia nos planteamos una serie de factores, teniendo en cuenta su función y las necesidades de las personas que lo habitarán. Así crearemos ambientes agradables, ergonómicamente correctos y energéticamente racionales.
Los factores fundamentales que se deben tener en cuenta al realizar el diseño de una instalación son los siguientes, teniendo en cuenta la función de la dependencia a iluminar:
- Iluminancias requeridas (niveles de flujo luminoso (lux) que inciden en una superficie)
- Uniformidad de la repartición de las iluminancias.
- Limitación de deslumbramiento
- Limitación del contraste de luminancias.
- Color de la luz y la reproducción cromática
- Selección del tipo de iluminación, de las fuentes de luz y de las luminarias.
Selección de luminarias
Todas las luminarias a aplicar tendrán rendimientos elevados, con luminancias suaves, especialmente en zonas de trabajo, para que no se produzca el indeseable fenómeno del deslumbramiento.
Se suele optar por alumbrado de tipo directo en zonas de trabajo, y semiindirecto en zonas de paso (por razones estéticas) y de relax (salas de café o estar, por ejemplo).
Tipos de alumbrado:
Para obtener un alumbrado adecuado para el confort visual podemos partir de una iluminación sensiblemente uniforme de la superficie del local, o bien iluminar de una forma individual y especia un área determinada. También podemos necesitar en determinadas tareas una iluminación más intensa en algunos puntos aun teniendo un alumbrado general satisfactorio. Estos tres tipos de alumbrado se denominan: general, localizado y suplementario.
En general ni el alumbrado local ni el suplementario deberán emplearse nunca solos, sino combinarse con el general.
Para realizar el proceso de cálculo de iluminación general en instalaciones interiores, se pueden utilizar dos métodos: el primero, es el denominado Sistema General o Método del Factor de utilización, que proporciona una iluminancia media con un error de ± 5 %. El segundo método es el de Punto a Punto, y es el utilizado por los programas informáticos.
Sistema General de cálculo de la iluminación media horizontal. Método del factor de utilización:
Se siguen las etapas siguientes:
- Determinación del nivel de iluminación requerido.
- Elección del sistema de alumbrado y de las luminarias.
- Determinación del Coeficiente de Utilización.
- Determinación del Coeficiente de Conservación.
- Cálculo del flujo luminoso necesario.
- Elección del tipo de fuentes de luz y potencia necesaria.
- Cálculo del número de lámparas y luminarias necesarias en la instalación.
- Selección del emplazamiento de las luminarias.
- Comprobación del factor de uniformidad.
- Exigencia de ausencia de deslumbramiento.
Antes de poder empezar a calcular el nivel de iluminación de un local, hace falta estudiar una serie de datos, tanto del local como de la lámpara escogida y de la luminaria que la contenga, así como una serie de factores adicionales:
Datos sobre el local:
- Dimensiones del recinto.
- Índices de reflexión o grado de reflexión, σ, de techos, suelos y paredes, que dependen del tipo de color y material de los anteriores elementos.
- Tipo de actividad del local, para que sea factible prever el nivel de iluminación necesario y la temperatura de color más adecuada. Teniendo en cuenta la finalidad de cada local, las tablas de valores de las normas ISO 8995 o DIN 5035 correspondientes nos indicarán un intervalo de valores, en Lux, entre los que se adoptará uno.
Datos sobre la lámpara
- Tipo de lámpara (fluorescente, incandescente, halógena...)
- Flujo de la lámpara, es decir, la cantidad de luz que emite una lámpara determinada. Con este concepto viene relacionado el de rendimiento luminoso, que nos da la relación entre la cantidad de luz producida por la fuente (lumenes) y la energía eléctrica consumida de la red para su funcionamiento. Este lo proporcionan los fabricantes en sus catálogos.
- IRC y temperatura de color, son los detalles de las características físicas de la luz que emite la lámpara, el color aparente de la luz y la capacidad de ésta para reproducir los colores fielmente, influyendo en el aspecto acogedor de una estancia.
Datos sobre las luminarias
- Datos físicos, como el tipo, modelo, dimensiones o fabricante.
- Curvas fotométrica: expresan gráficamente la distribución de la intensidad luminosa según las características físicas y ópticas de la luminaria. Se presenta en forma de sección a lo largo de un plano imaginario, tomado a través del eje imaginario de la luminaria.
Cómo se distribuyen las luminarias en un local
Esta colocación puede hacerse a través de muchas consideraciones. Una de ellas, la más habitual, es considerar que el objeto principal en las salas de trabajo consiste en obtener el mejor factor de uniformidad posible.
Para que el ojo humano no detecte diferencias de iluminación, la uniformidad de repartición de las iluminancias ha de ser superior al 60%. Para ello, las distancias longitudinales y transversales entre ellas deben ajustarse a un valor específico para cada luminaria, lo cual en realidad constituye un dato fotométrico de ésta, pues es consecuencia directa de un diagrama polar de intensidades. Si h es la altura de colocación tenemos la siguiente tabla:
- Incandescencia = 0.8 x h
- Incandescencia (proyectores de haz ancho)= de 1.3 a 1.5 x h
- Fluorescencia= de 1.0 a 1.5 x h
- Alta intensidad de descarga = de 1.4 a 2.0 x h
- V.s.a.p.= 1.5 x h
- Halogenuros=1.4 x h
- Vapor de mercurio =2 x h
La separación entre luminarias externas y la pared debe ser la mitad de la separación entre luminarias contiguas, tanto en sentido transversal como longitudinal.
Los factores arquitectónicos, forma y altura, unidos a la ubicación de los lugares de trabajo, y la existencia de elementos estructurales vistos, son otros tantos factores que condicionan el emplazamiento de las luminarias.
El deslumbramiento, tanto directo como reflejado, es un fenómeno muy complejo y debe ser evitado en toda instalación de luz artificial, ya que provoca una disminución de la percepción visual del ojo humano y con el tiempo del bienestar y del rendimiento de la persona.
Para evitar el deslumbramiento directo las normas (Real Decreto 486/1997, de 14 de abril, por el que se establecen las disposiciones mínimas de seguridad y salud en los lugares de trabajo) prescriben niveles mínimos de iluminación. Según las exigencias visuales tendremos:
- Exigencias visuales muy altas (para interiores)
- Exigencias visuales altas (para trabajos de tipo general como pueda ser una oficina)
- Exigencias visuales normales (locales industriales o zonas de paso)
Estos niveles mínimos de iluminación en lux (lúmenes/m2) son:
Zona o parte del lugar de trabajo Nivel mínimo de iluminación (lux) Zonas donde se ejecuten tareas con bajas exigencias visuales 100 Zonas donde se ejecuten tareas con exigencias visuales moderadas 200 Zonas donde se ejecuten tareas con exigencias visuales altas 500 Zonas donde se ejecuten tareas con exigencias visuales muy altas 1000 Áreas o locales de uso ocasional 50 Áreas o locales de uso habitual 100 Vías de circulación de uso ocasional 25 Vías de circulación de uso habitual 50
Para ello existe un sistema de curvas de iluminancia proporcionadas por los fabricantes de cada luminaria que permiten una seguridad de actuación completa en locales de trabajo.
Mediante el método de limitación de Söllner era posible determinar el grado de deslumbramiento que puede producirse en cualquier instalación de alumbrado interior.
Los experimentos básicos se efectuaron con diversos modelos de oficinas a escalas 1:3, en las que se podían simular con gran verosimilitud situaciones de la vida real. Para ello se utilizaron diversas luminarias fluorescentes. Söllner llegó a la conclusión de que el grado de deslumbramiento experimentado dependía de la luminancia media de las fuentes de luz en la dirección del observador, de las dimensiones de la sala y del nivel de iluminación medio existente. Sus estudios, cuyos resultados fueron ampliamente confirmados en oficinas de tamaño real, fructificaron en el Sistema Europeo de Limitación de Deslumbramiento, en el que intervenía el diagrama de Curva de Luminancia.
El sistema de limitación de deslumbramientos tipificado por Söllner resulta difícil de usar para muchos, y sólo serviría para la iluminación general. En consecuencia, durante los últimos veinte años, la CIE ha intentado establecer un sistema para definir unos límites de deslumbramiento aceptables por la comunidad internacional. El resultado es un recomendación para un nuevo sistema de medición de los deslumbramientos incómodos en iluminación interior, el sistema unificado UGR (Unified Glare Rating o en castellano Índice de Deslumbramiento Unificado).
El nuevo sistema se basa en una fórmula para calcular el valor UGR. Así,
Donde Lb= luminancia de fondo (cd/m). cd: candela, unidad del S.I. de intensidad luminosa.
L= luminancia de las partes luminosas de cada luminaria a la vista del observador (cd/m).
w= ángulo sólido subtenido por las partes luminosas de cada luminaria a la vista del observador (en estereorradianes).
p= índice de posición para cada luminariaindividual, está relacionado con su desviación de la línea visual.
Los valores UGR están comprendidos entre 10 y 30, siendo mayor el deslumbramiento cuanto más alto es el valor. Los sistemas de iluminación con un índice UGR de 10 no producen deslumbramiento en absoluto.