INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA Y ELÉCTRICA

APLICACIÓN DEL MARCO NORMATIVO DE EFICIENCIA ENERGÉTICA EN SISTEMAS DE ALUMBRADO T

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QUE PARA OBTENER EL TITULO DE: INGENIERO ELECTRICISTA

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MIRIAM FLORICELDA SÁNCHEZ GALVÁN EDGAR DANIEL PULIDO CASAS

ASESORES ING. NORMA ENEIDA MORALES MARTÍNEZ ING. BULMARO SÁNCHEZ HERNÁNDEZ

N\STITTJTOPOLITECNICO NACIOI\AL E S C U E L AS U P E R I O RD E I N G E N T F R i AM E c A x T c A Y E L E c T R I C A U N I D A D P R O F E S I O N A L" A D O L F O L O P E Z M A T E O S ' '

TEMA DE TESIS Q U B P A R A O B T E N E R E L T I T T J L OD E P O R L A O P C I O ND E T I T U L A C I O N

INGENIERO ELECTRICISTA

D E B E R A ( N )D E S A R R O L L A R

c. MIRIAM FLoRTcELDA sANcHnz cu,vAN C. EDGAR DANIEL PULIDO CASAS

TESIS COLECTIVA Y EXAMEN ORAL INDIVIDUAL

.6APLICACIONDEL MARCO NORMATIVO DE EFICIENCIA ENERGNTTC.q, EN SISTEMAS DE ALUMBRADO' EL oBJETIVo FUNDAMENTAL ES oBTENERLrNA cuie DE ApLICncr6u DE LAS NoRMAS: NoM-007-ENER-2004 ..EFICIENCIAENERGETICAEN SISTEMASDE ALUMBRADO EN EDIFICIOSNO RESIDENCIALES''Y NOM.OI3ENER-2004..EFICIENCIAENERGETICAEN SISTEMASDE ALUMBRADO EN VIALIDADES Y ANEES EXTERIORES PUBLICAS'' ADECUADA PARA LoS ORGANISMoS DE EVALUACI6N oE, LA CONFORMIDAD, ASi COMO ALTERNATIVAS PERMISIBLESPARA MEJORARLA EFICIENCIAENERGETICADE UNA INSTALACION.

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INTRODUCCION. OBJETIVO. FUNDAMnNr.q.cr6N. CONFORT VISUAL.

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LUMINARIOS.

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MARCO NORMATIVO. LISTAS DE vERIFIc^q.ct6N. CONCLUSIONES. RECOMENDACIONES. BIBLIOGnq,riA,.

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MEXTCOD. F., A02 DE ABRrL DE 2009. ASESORES

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IxsuTUTo PoLITECNICoNICIoNAL ESCUETaSUpERIoRDE INGpNTpniAMECANICAY ELECTRICA ..ADoLFo L}PEZ M^A,TEOS', UNIDAD PROFESIONAL COT.LINDAVISTA C.P. 07738 MEXICOD.F.

OOTEMADE TESIS'' QUE, COMO TRABAJO ESCRITO PARA SUSTENTAR EL EXAMEN PROFESIONAL Y OBTENER EL TITULO DE TNGENIERO ELECTRICISTA POR LA OPCION DE: TESIS DEBERA(N)DESARROLLAREL (LOS)pASANTE(S): C. C. C.

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CONTENIDO

PAG.

CAPITULO I Introducción

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CAPITULO II Objetivo

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CAPITULO III Fundamentación

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CAPITULO IV Ambiente Visual 4.1 Luz y Visión 4.1.1 La Luz 4.1.2 El Espectro Electromagnético 4.1.3 Propiedades de la Luz 4.1.3.1 La Reflexión 4.1.3.2 La Refracción 4.1.3.3 La Transmisión 4.1.3.4 La Absorción 4.1.4 La Visión 4.1.4.1 Fisiología 4.1.4.2 El proceso Visual y sus Características 4.1.4.3 La Sensibilidad y los Tipos de Visión 4.1.4.4 La Acomodación 4.1.4.5 La Adaptación 4.1.5 El Campo Visual 4.1.6 Factores que Influyen en la Visión 4.1.6.1 El Tamaño 4.1.6.2 La Agudeza Visual 4.1.6.3 El Contraste 4.1.6.4 El tiempo 4.1.6.5 El Color Fenómeno Físico 4.1.6.6 Efecto de la Luz Coloreada Sobre los Objetos de Color 4.1.6.7 El Color como Fenómeno Sensorial 4.1.7 Colores y Mezclas 4.2 Magnitudes y Unidades 4.2.1 Flujo Luminoso 4.2.2 Intensidad Luminosa 4.2.3 Iluminancia 4.2.4 Luminancia 4.2.5 Rendimiento Luminoso o Eficiencia Luminoso 4.2.6 Cantidad de Luz ING. BULMARO SANCHEZ HERNANDEZ/ING. NORMA ENEIDA MORALES MARTINEZ

6 6 6 7 7 8 8 9 9 10 10 10 11 12 12 13 13 13 14 14 14 15 15 16 17 18 18 18 19 20 20 20

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4.2.7 Gráficos y Diagramas 4.2.7.1 Diagrama Polar o Curvas de Distribución Luminosa 4.2.7.2 Matriz de Intensidad Luminosa 4.2.7.3 Diagrama Isocandela 4.2.7.4 Curvas Isolux 4.3 Conceptos de Iluminación en el área de Trabajo 4.3.1 Área de Trabajo 4.3.2 Autoridad del Trabajo; Autoridad Laboral 4.3.3 Brillo 4.3.4 Deslumbramiento 4.3.5 Iluminación Complementaria 4.3.6 Iluminación Localizada 4.3.7 Luminaria; Luminario 4.3.8 Luxómetro 4.3.9 Nivel de Iluminación 4.3.10 Plano de Trabajo 4.3.11 Reflexión 4.3.12 Sistemas de Iluminación 4.3.13 Tarea Visual 4.4 Niveles de Iluminación CAPITULO V Lámparas 5.1 Fuentes Luminosas y Lámparas 5.1.1 Características Cromáticas 5.1.2 Características de Duración 5.1.3 Factores Externos que Influyen en el Funcionamiento de las Lámparas 5.2 Lámparas Incandescentes 5.2.1 Incandescencia 5.2.2 Características de una Lámpara Incandescente 5.2.3 Partes de una Lámpara Incandescente 5.2.3.1 Bulbo 5.2.3.2 Filamento 5.2.3.3. Soporte del Filamento: vástago, Varillas de soporte e hilos conductores 5.2.3.4 Gas Relleno 5.2.3.5 Casquillo 5.3 Lámparas no Halógenas 5.4 Lámparas Halógenas de Alta y Baja Presión 5.5 Lámparas de Descarga 5.5.1 Funcionamiento 5.5.2 Elementos Auxiliares 5.5.3 Eficacia 5.5.4 Características Cromáticas

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21 21 22 23 23 25 26 26 26 26 28 28 28 28 28 28 29 30 30 30 32 32 32 33 34 35 35 36 36 37 37 38 38 39 39 39 40 41 42 42 43

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5.5.5 Características de Duración 5.5.6 Factores Externos que Influyen en el Funcionamiento de la Lámpara 5.5.7 Partes de una Lámpara de Descarga 5.5.7.1Bulbo Exterior 5.5.7.2 Tubos de Descarga 5.5.7.3 Electrodos 5.5.7.4 Casquillo 5.5.7.5 Gas 5.6 Lámparas de Vapor de Mercurio 5.6.1 Lámparas Fluorescentes 5.6.2 Lámparas de Vapor de Mercurio a Alta Presión 5.7 Lámparas de Luz de Mezcla 5.8 Lámparas con Halógenos Metálicos 5.9 Lámparas de Vapor de Sodio 5.9.1 Lámparas de Vapor de Sodio a Baja Presión 5.9.2 Lámparas de Vapor de Sodio a Alta Presión CAPITULO VI Luminarios 6.10.1 Clasificación 6.10.1.1 Clasificación según las Características Ópticas de la Lámpara 6.10.1.2 Clasificación según las Características Mecánicas de la Lámpara 6.10.1.3 Clasificación según las Características Eléctricas de la Lámpara 6.10.1.4 Clasificación por el Grado de Protección Eléctrica 6.10.1.5 Clasificación por la Emisión del flujo 6.10.1.6 Otras Clasificaciones CAPITULO VII Métodos del Cálculo de la Iluminación 7.1 Leyes Fundamentales 7.1.1 Ley de la Inversa de los Cuadrados 7.1.2 Ley del Coseno del Angulo 7.2 Interiores 7.2.1 Método de Cavidad Zonal 7.2.2 Método punto por punto 7.2.3 Componentes Directas de un Punto 7.2.4 Método de las DPEA (Watts por metro cuadrado) 7.2.5 Índice del Local (ki) 7.2.5.1 Factor de Mantenimiento 7.2.5.2 Coeficiente de Utilización 7.3 Exteriores 7.3.1 Alumbrado Público

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44 44 45 45 45 45 46 46 46 46 48 49 51 52 52 53 56 56 56 57 58 58 59 60 60 60 60 61 63 63 64 66 68 69 70 71 71 72

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7.3.1.1 Método de los Lúmenes o Factor de Utilización 7.3.1.2 Métodos Numéricos 7.3.1.2.1 Método de los Nueve Puntos 7.3.2 Método con Proyectores CAPITULO VIII Marco Normativo 8.1NOM-007-ENER-2004 Eficiencia Energética en Sistemas de Alumbrado en Edificios no Residenciales 8.1.1 Introducción 8.1.2 Objetivo 8.1.3 Campo de Aplicación 8.1.3.1Excepciones 8.1.4 Referencias 8.1.5 Definiciones 8.1.5.1 Alumbrado General 8.1.5.2 Ampliación 8.1.5.3 Área Cubierta 8.1.5.4 Área Abierta 8.1.5.5 Carga Eléctrica 8.1.5.6 Carga Total Conectada para Alumbrado 8.1.5.7 Densidad de Potencia Eléctrica (DPEA) 8.1.5.8Edificio 8.1.5.9 Edificios no Residenciales 8.1.5.10 Eficacia 8.1.5.11 Eficiencia Energética 8.1.5.12 Equipo Permanente Instalado 8.1.5.13 Estacionamiento 8.1.5.14 Iluminación de Acento 8.1.5.15 Iluminación Decorativa 8.1.5.16 Iluminación General 8.1.5.17 Iluminación Localizada 8.1.5.18 Iluminancia 8.1.5.19 Luminario 8.1.5.20 Luminario de Acento 8.1.5.21 Modificación 8.1.5.22 Sistema de Alumbrado 8.1.5.23 Sistema de Alumbrado de Emergencia 8.1.6 Clasificación 8.1.6.1 Edificios para oficinas (Oficinas) 8.1.6.1.1 Oficinas 8.1.6.2 Edificios para Escuelas y Demás Centros Docentes. 8.1.6.2.1 Escuelas o Instituciones Educativas 8.1.6.2.2 Bibliotecas 8.1.6.3 Edificios para Establecimientos Comerciales 8.1.6.3.1 Tiendas de Autoservicio, Departamentales

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75 77 78 81 84 84 84 84 85 86 86 86 86 86 86 86 86 86 86 86 86 87 87 87 87 87 87 87 87 87 87 87 87 87 87 88 88 88 88 88 88 88

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Y de Especialidades 8.1.6.4 Edificios para Hospitales y Clínicas 8.1.6.4.1 Hospitales, Sanatorios y Clínicas 8.1.6.5 Edificios para Hoteles 8.1.6.5.1 Hoteles 8.1.6.5.2 Moteles 8.1.6.6 Edificios para restaurantes 8.1.6.6.1 Restaurantes 8.1.6.6.2 Cafeteras y venta de comida rápida 8.1.6.6.3 Bares 8.1.6.7 Bodegas 8.1.6.7.1Bodegas y Áreas de almacenamiento 8.1.6.8 Edificio para recreación y cultura 8.1.6.8.1 Salas de cine 8.1.6.8.2 Teatros 8.1.6.8.3 Centros de convenciones 8.1.6.8.4 Gimnasio y centros deportivos 8.1.6.8.5 Museos 8.1.6.8.6 Templos 8.1.6.9 Talleres de servicio 8.1.6.9.1 Talleres de servicio para automóviles 8.1.6.9.2 Talleres 8.1.6.10 Edificio para carga y pasaje 8.1.6.10.1 Centrales y terminales de transporte De carga 8.1.6.10.2 Centrales y terminales de transporte De pasajeros, aéreo y terrestre 8.1.7 Especificaciones 8.1.8 Método de Cálculo 8.1.8.1 Consideraciones Generales 8.1.8.2 Metodología 8.1.9 Vigilancia 8.1.10 Evaluación de la Conformidad 8.1.11 Concordancia 8.1.12 Transitorios 8.2 Procedimiento para la Evaluación de la Conformidad De la NOM-007-ENER-2004 Eficiencia Energética en Sistemas de Alumbrado en Edificios no Residenciales 8.2.1 Objetivo 8.2.2 Referencias 8.2.3 Definiciones 8.2.3.1 Acta Circunstanciada 8.2.3.2 Autoridad Competente 8.2.3.3 Usuario de Energía Eléctrica, en Adelante 8.2.3.4 Dictamen de Verificación

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8.2.3.5 Evaluación de la conformidad 8.2.3.6 Informe Técnico 8.2.3.7 Lista de Verificación 8.2.3.8 Plano Eléctrico 8.2.3.9 Proyecto del Sistema de Alumbrado 8.2.3.10 Responsable del Proyecto 8.2.3.11 Representante Legal 8.2.3.12 Sistema de Alumbrado 8.2.3.13 Unidad de Verificación 8.2.3.14 Verificación 8.2.3.15 Visita de verificación 8.2.4 Disposiciones Generales 8.2.5 Procedimiento 99 8.2.6 Aspectos Técnicos Específicos del Proyecto de Alumbrado a Verificar. 8.3 NOM-013-ENER-2004. “Eficiencia Energética para Sistemas De Alumbrado en Vialidades” 8.3.1 Introducción 8.3.2 Objetivo 8.3.3 Campo de Aplicación 8.3.3.1Excepciones 8.3.4 Referencias 8.3.5 Definiciones 8.3.5.1 Alumbrado de Exteriores 8.3.5.2 Alumbrado Público 8.3.5.3 Estacionamiento Publico 8.3.5.4 Sistema de Alumbrado 8.3.5.5 Vialidad 8.3.5.6 Superposte 8.3.6 Clasificación 8.3.6.1 Vialidades 8.3.6.1.1 Autopistas 8.3.6.1.2 Carreteras 8.3.6.1.3 Ciclopistas 8.3.6.1.4 Vías Rápidas 8.3.6.1.5 Vías Principales 8.3.6.1.6 Vías Secundarias 8.3.6.2 Estacionamientos públicos 8.3.6.2.1 Abiertos 8.3.6.2.2 Cerrados o Techados 8.3.6.3 Aéreas Exteriores Publicas 8.3.6.3.1 Lagos, cascadas, fuentes y similares 8.3.6.3.2 Monumentos, esculturas y banderas 8.3.6.3.3 Parques, jardines, alamedas y kioscos 8.3.6.3.4 Aceras

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8.3.6.3.5 Paraderos 8.3.6.3.6 Plazas y zócalos 8.3.7 Especificaciones 8.3.8 Método de Cálculo 8.3.8.1 Consideraciones Generales 8.3.8.2 Metodología 8.3.9 Vigilancia 8.3.10 Evaluación de la Conformidad 8.3.11 Concordancia con Normas Internacionales 8.3.12 Transitorios 8.4 Procedimiento para la Evaluación de la Conformidad de la NOM-013-ENER-2004. “Eficiencia Energética para Sistemas De Alumbrado en Vialidades” 110 8.4.1 Objetivo 8.4.2 Referencias 8.4.3 Definiciones 8.4.3.1 Acta Circunstanciada 8.4.3.2 Autoridad Competente 8.4.3.3 Usuario de Energía Eléctrica, en Adelante 8.4.3.4 Dictamen de Verificación 8.4.3.5 Evaluación de la conformidad 8.4.3.6 Informe Técnico 8.4.3.7 Lista de Verificación 8.4.3.8 Plano Eléctrico 8.4.3.9 Proyecto del Sistema de Alumbrado 8.4.3.10 Responsable del Proyecto 8.4.3.11 Representante Legal 8.4.3.12 Sistema de Alumbrado 8.4.3.13 Unidad de Verificación 8.4.3.14 Verificación 8.4.3.15 Visita de verificación 8.4.4 Disposiciones Generales 8.4.5 Procedimiento 8.4.6 Aspectos Técnicos Específicos del Proyecto de Alumbrado a Verificar. 8.5 NOM-025-STPS-1999. “Condiciones de Iluminación en los Centros de Trabajo” 8.5.1 Objetivo 8.5.2 Campo de Aplicación 8.5.3 Referencias 8.5.4 Definiciones 8.5.5 Obligaciones del Patrón 8.5.6 Obligaciones de los Trabajadores 8.5.7 Niveles de Iluminación

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8.5.8 Reconocimiento 8.5.9 Evaluación 8.5.10 Control 8.5.11 Reporte del Estudio 8.5.12 Unidades de Verificación y Laboratorios de Prueba 8.6 Artículo 930 de la NOM-001-SEDE-2005 CAPITULO IX Listas de Verificación 9.1 Lista de Verificación para Sistema de Alumbrado NOM-007-ENER- 2004 9.2Lista de Verificación para Sistema de Alumbrado NOM-013-ENER- 2004

118 119 119 120 120 125

140 143

CAPITULO X Conclusiones

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CAPITULO XI Recomendaciones

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Bibliografía

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CAPITULO I INTRODUCCIÓN El aspecto eficiencia energética trae consigo continuos avances tecnológicos los cuales harán necesario establecer un punto entre lo convencional y la novedad en ahorro de energía; consideramos importante que el estudio de la iluminación en general se enfoque a una formación integral, que por medio de carácter científico y técnico se logren los objetivos planteados por nosotros y por demás interesados. La idea de contar con una guía de aplicación del marco normativo sobre la eficiencia energética en sistemas de alumbrado particularmente en edificios no residenciales así como en vialidades y áreas publicas, ha surgido por el constante contacto que se ha tenido con los problemas de ahorro de energía con base en aciertos y errores del pasado. Esto se trata de hacer lo mas conceptual, esquemático y practico posible a fin de que le sea útil a los organismos de la evaluación de la conformidad, especialistas en el desarrollo y ejecución de proyectos de sistemas de alumbrado, así como a los demás sectores interesados y puedan realizar sus distintas tareas que a cada uno le compete. El uso de factores físicos, químicos, matemáticos, entre otros, se han realizado al inicio de la civilización como lo podemos aprecia en las ciencias y artes de culturas antiguas que se vieron obligados a obtener una fuente cualquiera de iluminación diferente a la del astro rey “el sol”, la primera forma de iluminación artificial fue el fuego, se daba con las fogatas que se utilizaban para calentarse y protegerse de los animales salvajes. Las chispas que saltaban de estas fogatas se convirtieron en las primeras antorchas. Durante muchos milenios la antorcha continuo como una importante fuente de iluminación. Durante el medioevo las antorchas, portátiles o ancladas en soportes metálicos de las callejuelas y plazas, se convirtieron en el primer ejemplo de alumbrado publico. Continuaron las lámparas de aceite, donde el materia que se mas utilizo fue el terracota, que datan de 7000 a 8000 A.C., han sido encontradas en las planicies de Mesopotámica. En egipcio y Persia se han encontrado lámparas de cobre y bronce que datan aproximadamente de 2700 A.C. Mucho tiempo después el uso de velas que data a principios de la era cristiana y su fabricación es probablemente una de las industrias más antiguas. Las primeras velas eran hechas con palos de madera recubiertos con cera de abeja. Se piensa que los fenicios fueron los primeros en usar velas de cera (400 D.C.). El uso de velas no era tan común como el de lámparas de aceite, pero su uso se incremento durante el medioevo. Durante los siglos XVI a XVIII, las velas eran la forma más común para iluminar los interiores de los edificios. Posteriormente surgieron lámparas de gas que los antiguos códigos de Egipto y Persia hablan de explosiones de gases combustibles que brotaban a través de las fisuras de la tierra. Los chinos usaban al gas como fuente de iluminación muchos siglos antes de la era cristiana. Extraían al gas de yacimiento subterráneos por medio de tubería de bambú y lo usaban para iluminar las minas de sal y edificios de ING. BULMARO SANCHEZ HERNANDEZ/ING. NORMA ENEIDA MORALES MARTINEZ

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sus provincias. Finalmente surge la lámpara eléctrica y las derivadas de esta, la primera patente para una lámpara incandescente la obtuvo Frederick de Moleyns en 1841, Inglaterra. Aun cuando esta producía luz por el paso de electricidad entre sus filamentos, era de vida corta. Durante el resto del siglo XIX, muchos científicos trataron de producir lámparas eléctricas. .Thomas Edison inventó la primera lámpara eléctrica práctica en 1879. También inventó el fonógrafo, imágenes en movimiento, el mimeógrafo, micrófonos de carbón y otros. La lámpara original de Edison usaba un filamento de carbón al vacío. Actualmente usamos alambre de tungsteno en una bombilla llena de gas argón. Posteriormente las fuentes luminosas evolucionaron, hasta llegar a un punto de optimización en lúmenes/watt. A las lámparas mas eficientes en este rubro se les denomina ahorradoras o de alta eficiencia energética. Los parámetros involucrados en los cálculos de iluminación se definirán y desarrollaran de manera explicita en el capitulo VII de este trabajo. Con lo anterior podemos entender un poco la evolución de la iluminación, el cual día a día esta mas relacionado con el ahorro de energía, mas aun por que es la parte ultima de un sistema, es decir, es la parte de la utilización en la cual basaremos puntos como estética, confort visual, colores, imagen, interiores, exteriores por mencionar algunos de los cuales se tomara la aportación de cada uno de ellos para el eficiente uso de energía el la iluminación. La guía esta organizada de manera siguiente: INTRODUCCIÓN, OBJETIVO que es la meta a la que se quiere llegar, FUNDAMENTACIÓN se refiere a la posibilidad y el porque estamos realizando la presente guía, CONFORT VISUAL donde sea factible un buen desarrollo visual sin fatiga de la vista propia, LÁMPARAS Y LUMINARIOS donde ocuparemos de este punto en visualizar su funcionamiento, aplicación beneficios y otras características de estos elementos, MÉTODOS DE CALCULO los cuales son base de comprobación de si cumple o no el proyecto y sus consecuencias, INTERIORES Y EXTERIORES se verán posibilidades, propuestas y componentes los cuales se crearan o actualizaran para cumplir el objetivo. MARCO NORMATIVO que estará conformado por las Normas Oficiales Mexicanas siguientes: NOM–025–STPS–1999, para el confort visual. NOM – 007 – ENER – 2004, para la eficiencia energética en sistemas de alumbrado en edificios no residenciales. NOM – 013 – ENER – 2004, para la eficiencia energética para sistemas de alumbrado en vialidades y áreas exteriores publicas. Articulo 930 de la NOM – 001 – SEDE – 2005. Para los niveles mínimos de iluminación en vialidades y alumbrado publico. Todas estas normas son de cumplimiento obligatorio, para vigilar y el cumplimiento de las normas anteriores se designa a las unidades de verificación (UV) para que mediante revisión de documentos, inspección en sitio, mediciones y comprobaciones en campo, dictaminen el cumplimiento de las NOM’s. La acreditación y aprobación de ellas se desarrollara de manera explicita en el numeral 6.8. LISTAS DE

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VERIFICACION, la administración del confort visual y el marco normativo nos permitirá una gestión efectiva y eficiente en el desarrollo de un proyecto de alumbrado con uso racional de la energía eléctrica en interiores y exteriores. Finalmente las CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES para los diseñadores, contratistas, unidades de verificación con ejemplos prácticos de ejecución de proyectos y procedimientos para la verificación efectiva en la aplicación de las Normas Oficiales Mexicanas anteriormente mencionadas.

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CAPITULO II OBJETIVO El objetivo fundamental es obtener una guía de aplicación de las normas: NOM-007ENER-2004 “Eficiencia Energética en Sistemas de Alumbrado en Edificios No Residenciales” y NOM-013-ENER-2004 “Eficiencia Energética para Sistemas de Alumbrado en Vialidades y Áreas Exteriores Publicas” adecuada para los organismos de la evaluación de la conformidad, así como de alternativas permisibles para mejorar la eficiencia energética de un instalación.

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CAPITULO III

FUNDAMENTACION Considerando que en la seguridad de las personas intervienen factores como eliminar los riesgos que constituyen un peligro para la vida, salud e integridad física, se hará uso de niveles de iluminación adecuados que permiten disminuir en forma aceptable los riesgos anteriormente mencionados. No obstante en los tiempos actuales es importante conservar el medio ambiente a través del uso racional de la energía eléctrica, por medio de programas de normalización de eficiencia energética, incentivos económicos y distintos mecanismos que apoyen a la administración de la demanda. Para realizar esta tarea, se requiere que los organismos de la evaluación de la conformidad de eficiencia enérgica en sistemas de alumbrado, cumplan con una guía de aplicación de las normas NOM-007-ENER-2004 “Eficiencia Energética en Sistemas de Alumbrado en Edificios No Residenciales” y NOM-013-ENER-2004 “Eficiencia Energética para Sistemas de Alumbrado en Vialidades y Áreas Exteriores Publicas”.

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CAPITULO IV AMBIENTE VISUAL Dentro de las actividades que realiza el hombre a lo largo de su vida, una de las que ocupa la mayor parte de ella, no sólo en el tiempo sino también en el espacio, es el trabajo. En este sentido la actividad laboral, para que pueda desarrollarse de una forma eficaz, precisa que la luz (característica ambiental) y la visión (característica personal) se complementen, ya que se considera que el 50% de la información sensorial que recibe el hombre es de tipo visual, es decir, tiene como origen primario la luz. Un tratamiento adecuado del ambiente visual permite incidir en los aspectos de: •

Seguridad.

•

Confort.

•

Productividad.

La integración de estos aspectos comportará un trabajo seguro, cómodo y eficaz. El propósito de este capítulo es concretar algunas nociones de la iluminación de los lugares de trabajo y plantear el análisis ergonómico de los mismos. Luz y sentido de la visión, dos caras de la misma moneda. Sin una la otra no tiene sentido. Sin luz los ojos no podrían percibir las formas, los colores de los objetos y, en definitiva, el mundo que nos rodea. Sin una visión que interpretara la luz, esta no serviría de nada. Además con fundamento en la NOM-025-STPS-1999, “Condiciones de iluminación en los centros de trabajo” se establecerán las características de iluminación en los centros de trabajo, de tal forma que no sea un factor de riesgo para la salud de los trabajadores al realizar sus actividades. 4.1 Luz y visión 4.1.1 La luz Es una forma particular y concreta de energía que se desplaza o propaga, no a través de un conductor (como la energía eléctrica o mecánica) sino por medio de radiaciones, es decir, de perturbaciones periódicas del estado electromagnético del espacio; es lo que se conoce como "energía radiante". Existe un número infinito de radiaciones electromagnéticas que pueden clasificarse en función de la forma de generarse, de manifestarse, etc. La clasificación más ING. BULMARO SANCHEZ HERNANDEZ/ING. NORMA ENEIDA MORALES MARTINEZ

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utilizada sin embargo es la que se basa en las longitudes de onda (Fig. 1). En dicha figura puede observarse que las radiaciones visibles por el ser humano ocupan una franja muy estrecha comprendida entre los 380 y los 780 nm (nanómetros).

Fig. 1: Espectro electromagnético

Podemos definir pues la luz, como "una radiación electromagnética capaz de ser detectada por el ojo humano normal". 4.1.2 El espectro electromagnético La luz forma parte del espectro electromagnético que comprende tipos de ondas tan dispares como los rayos cósmicos, los rayos gamma, los ultravioletas, los infrarrojos y las ondas de radio o televisión entre otros. Cada uno de estos tipos de onda comprende un intervalo definido por una magnitud característica que puede ser la longitud de onda ( ) o la frecuencia (f). Recordemos que la relación entre ambas es:

Donde c es la velocidad de la luz en el vacío (c = 3·108 m/s). 4.1.3 Propiedades de la luz Cuando la luz encuentra un obstáculo en su camino choca contra la superficie de este y una parte es reflejada. Si el cuerpo es opaco el resto de la luz será absorbida. Si es transparente una parte será absorbida como en el caso anterior y el resto atravesará el cuerpo transmitiéndose. Así pues, tenemos tres posibilidades: •

Reflexión.

•

Transmisión-refracción. ING. BULMARO SANCHEZ HERNANDEZ/ING. NORMA ENEIDA MORALES MARTINEZ

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•

Absorción.

Para cada una se define un coeficiente que nos da el porcentaje correspondiente en tanto por uno. Son el factor de reflexión ( ), el de transmisión ( ) y el de absorción ( ) que cumplen:

La luz tiene también otras propiedades, como la polarización, la interferencia, la difracción o el efecto fotoeléctrico, pero estas tres son las más importantes en luminotecnia. 4.1.3.1 La reflexión La reflexión es un fenómeno que se produce cuando la luz choca contra la superficie de separación de dos medios diferentes (ya sean gases como la atmósfera, líquidos como el agua o sólidos) y está regida por la ley de la reflexión. La dirección en que sale reflejada la luz viene determinada por el tipo de superficie. Si es una superficie brillante o pulida se produce la reflexión regular en que toda la luz sale en una única dirección. Si la superficie es mate y la luz sale desperdigada en todas direcciones se llama reflexión difusa. Y, por último, está el caso intermedio, reflexión mixta, en que predomina una dirección sobre las demás. Esto se da en superficies metálicas sin pulir, barnices, papel brillante, etc.

Fig. 2: Reflexión

4.1.3.2 La refracción La refracción se produce cuando un rayo de luz es desviado de su trayectoria al atravesar una superficie de separación entre medios diferentes según la ley de la refracción. Esto se debe a que la velocidad de propagación de la luz en cada uno de ellos es diferente.

Fig. 3: Refracción

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4.1.3.3 La transmisión La transmisión se puede considerar una doble refracción. Si pensamos en un cristal; la luz sufre una primera refracción al pasar del aire al vidrio, sigue su camino y vuelve a refractarse al pasar de nuevo al aire. Si después de este proceso el rayo de luz no es desviado de su trayectoria se dice que la transmisión es regular como pasa en los vidrios transparentes. Si se difunde en todas direcciones tenemos la transmisión difusa que es lo que pasa en los vidrios translúcidos. Y si predomina una dirección sobre las demás tenemos la mixta como ocurre en los vidrios orgánicos o en los cristales de superficie labrada.

Fig. 4: Transmisión

4.1.3.4 La absorción La absorción es un proceso muy ligado al color. El ojo humano sólo es sensible a las radiaciones pertenecientes a un pequeño intervalo del espectro electromagnético. Son los colores que mezclados forman la luz blanca. Su distribución espectral aproximada es: Tabla 1 Tipo de radiación

Longitudes de onda (nm)

Violeta

380-436

Azul

436-495

Verde

495-566

Amarillo

566-589

Naranja

589-627

Rojo

627-770

Cuando la luz blanca choca con un objeto una parte de los colores que la componen son absorbidos por la superficie y el resto son reflejados. Las componentes reflejadas son las que determinan el color que percibimos. Si la refleja toda es blanco y si las absorbe todas es negro. Un objeto es rojo porque refleja la luz roja y absorbe las demás componentes de la luz blanca. Si iluminamos el mismo objeto con luz azul ING. BULMARO SANCHEZ HERNANDEZ/ING. NORMA ENEIDA MORALES MARTINEZ

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lo veremos negro porque el cuerpo absorbe esta componente y no refleja ninguna. Queda claro, entonces, que el color con que percibimos un objeto depende del tipo de luz que le enviamos y de los colores que este sea capaz de reflejar. 4.1.4 La visión El ojo humano es un órgano sensitivo muy complejo que recibe la luz procedente de los objetos, la enfoca sobre la retina formando una imagen y la transforma en información comprensible para el cerebro. La existencia de dos ojos nos permite una visión panorámica y binocular del mundo circundante y la capacidad del cerebro para combinar ambas imágenes produce una visión tridimensional o estereoscópica. La visión es el proceso por medio del cual se transforma la luz en impulsos nerviosos capaces de generar sensaciones. El órgano encargado de realizar esta función es el ojo. 4.1.4.1 Fisiología El ojo humano está formado por un grupo óptico - la córnea, el iris, la pupila y el cristalino-, uno fotorreceptor - la retina- y otros elementos accesorios encargados de diversas tareas como protección, transmisión de información nerviosa, alimentación, mantenimiento de la forma, etc.

Fig. 5: Esquema del ojo

4.1.4.2 El proceso visual y sus caracteristicas A menudo, se compara el funcionamiento del ojo con el de una cámara fotográfica. La pupila actuaría de diafragma, la retina de película, la córnea de lente y el cristalino sería equivalente a acercar o alejar la cámara del objeto para conseguir un buen enfoque. La analogía no acaba aquí, pues al igual que en la cámara de fotos la imagen que se forma sobre la retina está invertida. Pero esto no supone ningún ING. BULMARO SANCHEZ HERNANDEZ/ING. NORMA ENEIDA MORALES MARTINEZ

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problema ya que el cerebro se encarga de darle la vuelta para que la veamos correctamente.

Fig. 6: Formación de la imagen en el ojo

4.1.4.3 La sensibilidad y los tipos de visión Al igual que en la fotografía, la cantidad de luz juega un papel importante en la visión. Así, en condiciones de buena iluminación (más de 3 cd/m2) como ocurre de día, la visión es nítida, detallada y se distinguen muy bien los colores; es la visión fotópica. Para niveles inferiores a 0.25 cd/m2 desaparece la sensación de color y la visión es más sensible a los tonos azules y a la intensidad de la luz. Es la llamada visión escotópica. En situaciones intermedias, la capacidad para distinguir los colores disminuye a medida que baja la cantidad de luz pasando de una gran sensibilidad hacia el amarillo a una hacia el azul. Es la visión mesiópica. En estas condiciones, se definen unas curvas de sensibilidad del ojo a la luz visible para un determinado observador patrón que tiene un máximo de longitud de onda de 555 nm (amarillo verdoso) para la visión fotópica y otro de 480 nm (azul verdoso) para la visión escotópica. Al desplazamiento del máximo de la curva al disminuir la cantidad de luz recibida se llama efecto Purkinje. Toda fuente de luz que emita en valores cercanos al máximo de la visión diurna (555 nm) tendrá un rendimiento energético óptimo porque producirá la máxima sensación luminosa en el ojo con el mínimo consumo de energía. No obstante, si la fuente no ofrece una buena reproducción cromática puede provocar resultados contraproducentes.

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Fig. 7: Curvas de sensibilidad del ojo

4.1.4.4 La acomodación Se llama acomodación a la capacidad del ojo para enfocar automáticamente objetos situados a diferentes distancias. Esta función se lleva a cabo en el cristalino que varía su forma al efecto. Pero esta capacidad se va perdiendo con los años debido a la pérdida de elasticidad que sufre; es lo que se conoce como presbicia o vista cansada y hace que aumente la distancia focal y la cantidad de luz mínima necesaria para que se forme una imagen nítida. 4.1.4.5 La adaptación La adaptación es la facultad del ojo para ajustarse automáticamente a cambios en los niveles de iluminación. Se debe a la capacidad del iris para regular la abertura de la pupila y a cambios fotoquímicos en la retina. Para pasar de ambientes oscuros a luminosos el proceso es muy rápido pero en caso contrario es mucho más lento. Al cabo de un minuto se tiene una adaptación aceptable. A medida que pasa el tiempo, vemos mejor en la oscuridad y a la media hora ya vemos bastante bien. La adaptación completa se produce pasada una hora.

Fig. 8: Curvas de adaptación del ojo humano

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4.1.5 El campo visual Volviendo al ejemplo de la cámara de fotos, el ojo humano también dispone de un campo visual. Cada ojo ve aproximadamente 150º sobre el plano horizontal y con la superposición de ambos se abarcan los 180º. Sobre el plano vertical sólo son unos 130º, 60º por encima de la horizontal y 70º por debajo. El campo visual de cada ojo es de tipo monocular, sin sensación de profundidad, siendo la visión en la zona de superposición de ambos campos del tipo binocular. La sensación de profundidad o visión tridimensional se produce en el cerebro cuando este superpone e interpreta ambas imágenes.

Fig. 9: Esquemas de los tipos de campo visual

4.1.6 Factores que influyen en la visión Los factores externos que influyen sobre la formación de una buena imagen en la retina pueden dividirse en dos clases: los subjetivos y los objetivos. Los primeros dependen del propio individuo como su salud visual (depende de la edad y del deterioro de la vista), el nivel de atención en lo que mira, si está en reposo o en movimiento o la comodidad visual (nivel de iluminación y deslumbramiento). Mientras que los segundos dependen de lo que estemos mirando, del objeto visual. Son los factores objetivos y son el tamaño, la agudeza visual, el contraste y el tiempo. 4.1.6.1 El tamaño El tamaño aparente de un cuerpo en relación con el resto de los elementos que forman el campo visual es un factor importante para distinguirlo con rapidez. Si analizamos las fotos, vemos que la iglesia de la foto de la izquierda parece más pequeña que la de la derecha. Comparada con otros objetos más cercanos, como el árbol que hay en primer plano, parece pequeña. Pero vista de cerca parece muy grande. ¿Qué ha ocurrido si el tamaño real del edificio es el mismo? Lo que ha pasado es que el ángulo visual del ojo abarcado por la construcción respecto al ocupado por el fondo ha aumentado.

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Objeto lejano.

Objeto cercano.

Fig. 10: El tamaño

4.1.6.2 La agudeza visual La agudeza visual es la capacidad de distinguir entre objetos muy próximos entre sí. Es una medida del detalle más pequeño que podemos diferenciar y está muy influenciada por el nivel de iluminación. Si este es bajo como ocurre de noche cuesta mucho distinguir cosas al contrario de lo que ocurre de día.

Fig. 11: Influencia del nivel de iluminación sobre la agudeza visual.

4.1.6.3. El contraste El contraste se produce por diferencias entre colores o luminancias (porción de luz reflejada por un cuerpo que llega al ojo) entre un elemento del campo visual y el resto. Mientras mayor sea mejor lo veremos, más detalles distinguiremos y menos fatigaremos la vista. Una buena iluminación ayudará mucho y puede llegar a compensar bajos contrastes en colores aumentando la luminancia.

Contraste de colores

Contraste de luminancias Fig. 12: Contraste

4.1.6.4. El tiempo Como ya sabemos el ojo dispone de mecanismos para enfocar la imagen y transmitirla al cerebro. Este proceso no es instantáneo y requiere un cierto tiempo. ING. BULMARO SANCHEZ HERNANDEZ/ING. NORMA ENEIDA MORALES MARTINEZ

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Esta inercia es lo que nos permite disfrutar del cine, la televisión o los dibujos animados que no son más que una serie de imágenes estáticas sucesivas. Si, por el contrario, el objeto está en movimiento y hay un alto nivel de iluminación, la inercia visual provocará la impresión de una sucesión de imágenes fijas como ocurre en las discotecas. Es el llamado efecto estroboscópico que fuera de estos usos se debe evitar. Por otro lado, mientras más tiempo dispongamos para ver una imagen, más nítida y detallada será. Con una buena iluminación podremos reducirlo y aumentar la velocidad de percepción. Al hablar del color hay que distinguir entre el fenómeno físico donde intervienen la luz y la visión (sensibilidad y contraste) y el fenómeno sensorial. Como fenómeno físico comentaremos, además, los sistemas de especificación y la realización de mezclas. 4.1.6.5. El color fenómeno físico Recordemos brevemente que la luz blanca del sol está formada por la unión de los colores del arco iris, cada uno con su correspondiente longitud de onda. Los colores van del violeta (380 nm) hasta el rojo (770 nm) y su distribución espectral aproximada es: Tabla 2 Color

Longitud de onda (nm)

Violeta

380-436

Azul

436-495

Verde

495-566

Amarillo

566-589

Naranja

589-627

Rojo

627-770

Cuando un cuerpo opaco es iluminado por luz blanca refleja un color o una mezcla de estos absorbiendo el resto. Las radiaciones luminosas reflejadas determinarán el color con que nuestros ojos verán el objeto. Si las refleja todas será blanco y si las absorbe todas negro. Si, por el contrario, usamos una fuente de luz monocromática o una de espectro discontinuo, que emita sólo en algunas longitudes de onda, los colores se verán deformados. Este efecto puede ser muy útil en decoración pero no para la iluminación general. 4.1.6.6. Efecto de la luz coloreada sobre los objetos de color. El ojo humano no es igual de sensible a todas las longitudes de onda que forman la luz diurna. De hecho, tiene su máximo para un valor de 555 nm que corresponde a un tono amarillo verdoso. A medida que nos alejamos del máximo hacia los extremos del espectro (rojo y violeta) esta va disminuyendo. Es por ello que las señales de peligro y advertencia, la iluminación de emergencia o las luces antiniebla son de color amarillo.

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Fig. 13: Curva de sensibilidad de longitud de onda

4.1.6.7. El color como fenómeno sensorial El color como otras sensaciones que percibimos a través de los sentidos está sometido a criterios de análisis subjetivos. Depende de las preferencias personales, su relación con otros colores y formas dentro del campo visual (el contraste, la extensión que ocupa, la iluminación recibida, la armonía con el ambiente...), el estado de ánimo y de salud, etc. Tradicionalmente distinguimos entre colores fríos y cálidos. Los primeros son los violetas, azules y verdes oscuros. Dan la impresión de frescor, tristeza, recogimiento y reducción del espacio. Por contra, los segundos, amarillos, naranjas, rojos y verdes claros, producen sensaciones de alegría, ambiente estimulante y acogedor y de amplitud de espacio. Tabla 3 Sensaciones asociadas a los colores. Blanco

Frialdad, higiene, neutralidad.

Amarillo

Actividad, impresión, nerviosismo.

Verde

Calma, reposo, naturaleza.

Azul

Frialdad

Negro

Inquietud, tensión.

Marrón

Calidez, relajación.

Rojo

Calidez intensa, excitación, estimulante.

Hay que destacar también el factor cultural y climático porque en los países cálidos se prefieren tonos fríos para la decoración de interiores mientras que en los fríos pasa al revés.

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4.1.7 Colores y mezclas A todos aquellos que hayan pintado alguna vez les sonarán términos como colores primarios, secundarios, terciarios o cuaternarios. Los colores primarios o básicos son aquellos cuya combinación produce todos los demás. En pintura son el cyan, el magenta y el amarillo y en iluminación el azul, el verde y el rojo. Cualquier otro color se puede obtener combinándolos en diferentes proporciones. Así los secundarios se obtienen con mezclas al 50%; los terciarios mezclando dos secundarios entre sí, etc. Las mezclas, que en luminotecnia se consiguen mediante filtros y haces de luces, pueden ser aditivas o sustractivas. Las mezclas aditivas u ópticas se obtienen sumando haces de luces de colores. El color resultante dependerá de la componente que se halle en mayor proporción y será más intenso que estas. Si la suma diera blanco se diría que son colores complementarios.

Fig. 14: Mezcla aditiva

Las mezclas sustractivas o pigmentarias se consiguen aplicando a la luz blanca una serie de sucesivos filtros de colores que darán un tono de intensidad intermedia entre las componentes.

Fig. 15: Mezcla sustractiva

Para definir los colores se emplean diversos sistemas como el RGB o el de Munsell. En el sistema RGB (Red, Green, Blue), usado en informática, un color está definido por la proporción de los tres colores básicos - rojo, verde y azul - empleados en la mezcla. En el sistema de Munsell se recurre a tres parámetros: tono o matiz (rojo, amarillo, verde...), valor o intensidad (luminosidad de un color comparada con una escala de grises; por ejemplo el amarillo es más brillante que el negro) y cromaticidad o saturación (cantidad de blanco que tiene un color; si no tiene nada se dice que está saturado).

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4.2 Magnitudes y unidades La luz, al igual que las ondas de radio, los rayos X o los gamma es una forma de energía. Si la energía se mide en joules (J) en el Sistema Internacional, para qué necesitamos nuevas unidades. La razón es más simple de lo que parece. No toda la luz emitida por una fuente llega al ojo y produce sensación luminosa, ni toda la energía que consume, por ejemplo, una bombilla se convierte en luz. Todo esto se ha de evaluar de alguna manera y para ello definiremos nuevas magnitudes: el flujo luminoso, la intensidad luminosa, la iluminancia, la luminancia, el rendimiento o eficiencia luminosa y la cantidad de luz. 4.2.1 Flujo luminoso Para hacernos una primera idea consideraremos dos bombillas, una de 25 W y otra de 60 W. Está claro que la de 60 W dará una luz más intensa. Pues bien, esta es la idea: ¿cuál luce más? o dicho de otra forma ¿cuánto luce cada bombilla?

Fig. 16: Flujo luminoso

Cuando hablamos de 25 W o 60 W nos referimos sólo a la potencia consumida por la bombilla de la cual solo una parte se convierte en luz visible, es el llamado flujo luminoso. Podríamos medirlo en watts (W), pero parece más sencillo definir una nueva unidad, el lumen, que tome como referencia la radiación visible. Empíricamente se demuestra que a una radiación de 555 nm de 1 W de potencia emitida por un cuerpo negro le corresponden 683 lúmenes. Se define el flujo luminoso como la potencia (W) emitida en forma de radiación y su unidad es el luminosa a la que el ojo humano es sensible. Su símbolo es lumen (lm). A la relación entre watts y lúmenes se le llama equivalente luminoso de la energía y equivale a: 1 watt-luz a 555 nm = 683 lm Flujo luminoso

Símbolo: Unidad: lumen (lm)

4.2.2 Intensidad luminosa El flujo luminoso nos da una idea de la cantidad de luz que emite una fuente de luz, por ejemplo una bombilla, en todas las direcciones del espacio. Por contra, si pensamos en un proyector es fácil ver que sólo ilumina en una dirección. Parece

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claro que necesitamos conocer cómo se distribuye el flujo en cada dirección del espacio y para eso definimos la intensidad luminosa.

Fig. 17: Diferencia entre flujo e intensidad luminosa

Se conoce como intensidad luminosa al flujo luminoso emitido por unidad de ángulo sólido en una dirección concreta. Su símbolo es I y su unidad la candela (cd).

Símbolo: I Intensidad luminosa Unidad: candela (cd) 4.2.3 Iluminancia Quizás haya jugado alguna vez a iluminar con una linterna objetos situados a diferentes distancias. Si se pone la mano delante de la linterna podemos ver esta fuertemente iluminada por un círculo pequeño y si se ilumina una pared lejana el circulo es grande y la luz débil. Esta sencilla experiencia recoge muy bien el concepto de iluminancia.

Fig. 18: Concepto de iluminancia

. Se define iluminancia como el flujo luminoso recibido por una superficie. Su símbolo es E y su unidad el lux (lx) que es un lm/m2. Iluminancia

Símbolo: E Unidad: lux (lx)

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Existe también otra unidad, el foot-candle (fc), utilizada en países de habla inglesa cuya relación con el lux es: 1 fc 10 lx 1 lx 0.1 fc

4.2.4 Luminancia Hasta ahora hemos hablado de magnitudes que informan sobre propiedades de las fuentes de luz (flujo luminoso o intensidad luminosa) o sobre la luz que llega a una superficie (iluminancia). Pero no hemos dicho nada de la luz que llega al ojo que a fin de cuentas es la que vemos. De esto trata la luminancia. Tanto en el caso que veamos un foco luminoso como en el que veamos luz reflejada procedente de un cuerpo la definición es la misma. Se llama luminancia a la relación entre la intensidad luminosa y la superficie aparente vista por el ojo en una dirección determinada. Su símbolo es L y su unidad es la cd/m2. También es posible encontrar otras unidades como el stilb (1 sb = 1 cd/cm2) o el nit (1 nt = 1 cd/m2). Luminancia

Símbolo: L Unidad: cd/m2

Es importante destacar que sólo vemos luminancias, no iluminancias. 4.2.5 Rendimiento luminoso o eficiencia luminosa Ya mencionamos al hablar del flujo luminoso que no toda la energía eléctrica consumida por una lámpara (bombilla, fluorescente, etc.) se transformaba en luz visible. Parte se pierde por calor, parte en forma de radiación no visible (infrarrojo o ultravioleta), etc.

Fig. 19: Rendimiento luminoso

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Para hacernos una idea de la porción de energía útil definimos el rendimiento luminoso como el cociente entre el flujo luminoso producido y la potencia eléctrica consumida, que viene con las características de las lámparas (25 W, 60 W...). Mientras mayor sea mejor será la lámpara y menos gastará. La unidad es el lumen por watt (lm/W). Rendimiento luminoso

Símbolo: Unidad: lm / W

4.2.6 Cantidad de luz Esta magnitud sólo tiene importancia para conocer el flujo luminoso que es capaz de dar un flash fotográfico o para comparar diferentes lámparas según la luz que emiten durante un cierto periodo de tiempo. Su símbolo es Q y su unidad es el lumen por segundo (lm·s). Cantidad de luz Q = ·t

Símbolo: Q Unidad: lm·s

4.2.7 Gráficos y diagramas Cuando se habla en fotometría de magnitudes y unidades de media se definen una serie de términos y leyes que describen el comportamiento de la luz y sirven como herramientas de cálculo. Pero no hemos de olvidar que las hipótesis utilizadas para definirlos son muy restrictivas (fuente puntual, distribución del flujo esférica y homogénea, etc.). Aunque esto no invalida los resultados y conclusiones obtenidas, nos obliga a buscar nuevas herramientas de trabajo, que describan mejor la realidad, como son las tablas, gráficos o programas informáticos. De todos los inconvenientes planteados, el más grave se encuentra en la forma de la distribución del flujo luminoso que depende de las características de las lámparas y luminarios empleadas.

Fig. 20: Influencia de la luminaria en la forma del haz de luz.

A menudo no le daremos mucha importancia a este tema, como pasa en la iluminación de interiores, pero será fundamental si queremos optimizar la instalación o en temas como la iluminación de calles, decorativa, de industrias o de instalaciones deportivas. ING. BULMARO SANCHEZ HERNANDEZ/ING. NORMA ENEIDA MORALES MARTINEZ

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A continuación veremos los gráficos más habituales en luminotecnia: •

Diagrama polar o curva de distribución luminosa.

•

Diagramas isocandela.

•

ƒ

Alumbrado por proyección.

ƒ

Alumbrado público. Proyección azimutal de Lambert.

Curvas isolux.

4.2.7.1 Diagrama polar o curvas de distribución luminosa En estos gráficos la intensidad luminosa se representa mediante un sistema de tres coordenadas (I, C, ). La primera de ellas I representa el valor numérico de la intensidad luminosa en candelas e indica la longitud del vector mientras las otras señalan la dirección. El ángulo C nos dice en qué plano vertical estamos y mide la inclinación respecto al eje vertical de la luminaria. En este último, 0º señala la vertical hacia abajo, 90º la horizontal y 180º la vertical hacia arriba. Los valores de C utilizados en las gráficas no se suelen indicar salvo para el alumbrado público. En este caso, los ángulos entre 0º y 180º quedan en el lado de la calzada y los comprendidos entre 180º y 360º en la acera; 90º y 270º son perpendiculares al bordillo y caen respectivamente en la calle y en la acera.

Fig. 21: Ejemplo de la elaboración de un diagrama de distribución luminosa

Con un sistema de tres coordenadas es fácil pensar que más que una representación plana tendríamos una tridimensional. De hecho, esto es así y si representamos en el espacio todos los vectores de la intensidad luminosa en sus respectivas direcciones y uniéramos después sus extremos, obtendríamos un cuerpo llamado sólido fotométrico. Pero como trabajar en tres dimensiones es muy incómodo, se corta el sólido con planos verticales para diferentes valores de C (suelen ser uno, dos, tres o más dependiendo de las simetrías de la figura) y se reduce a la representación plana de las curvas más características. y las En la curva de distribución luminosa, los radios representan el ángulo circunferencias concéntricas el valor de la intensidad en candelas. De todos los

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planos verticales posibles identificados por el ángulo C, solo se suelen representar los planos verticales correspondientes a los planos de simetría y los transversales a estos (C = 0º y C = 90º) y aquel en que la lámpara tiene su máximo de intensidad. Para evitar tener que hacer un gráfico para cada lámpara cuando solo varía la potencia de esta, los gráficos se normalizan para una lámpara de referencia de 1000 lm. Para conocer los valores reales de las intensidades bastará con multiplicar el flujo luminoso real de la lámpara por la lectura en el gráfico y dividirlo por 1000 lm.

Fig. 22: Diagrama de distribución luminosa

4.2.7.2 Matriz de intensidades luminosas También es posible encontrar estos datos en unas tablas llamadas matriz de intensidades luminosas donde para cada pareja de valores de C y obtenemos un valor de I normalizado para una lámpara de flujo de 1000 lm.

Fig. 23: Muestra de la elaboración de la matriz

4.2.7.3 Diagramas isocandela

A pesar de que las curvas de distribución luminosa son herramientas muy útiles y prácticas, presentan el gran inconveniente de que sólo nos dan información de lo que ocurre en unos pocos planos meridionales (para algunos valores de C) y no sabemos a ciencia cierta qué pasa en el resto. Para evitar estos inconvenientes y conjugar una representación plana con información sobre la intensidad en cualquier dirección se definen las curvas isocandela. En los diagramas isocandela se representan en un plano, mediante curvas de nivel, los puntos de igual valor de la intensidad luminosa. Cada punto indica una dirección del espacio definida por dos coordenadas angulares. Según cómo se escojan estos ángulos, distinguiremos dos casos:

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•

Proyectores para alumbrado por proyección.

•

Luminarias para alumbrado público. Proyección azimutal de Lambert.

En los proyectores se utiliza un sistema de coordenadas rectangulares con ángulos en lugar de las típicas x e y. Para situar una dirección se utiliza un sistema de meridianos y paralelos similar al que se usa con la Tierra. El paralelo 0º se hace coincidir con el plano horizontal que contiene la dirección del haz de luz y el meridiano 0º con el plano perpendicular a este. Cualquier dirección, queda pues, definida por sus dos coordenadas angulares. Conocidas estas, se sitúan los puntos sobre el gráfico y se unen aquellos con igual valor de intensidad luminosa formando las líneas isocandela.

Fig. 24: Diagrama para isocandela de un reflector

En las luminarias para alumbrado público, para definir una dirección, se utilizan los ángulos C y usados en los diagramas polares. Se supone la luminaria situada dentro de una esfera y sobre ella se dibujan las líneas isocandelas. Los puntos de las curvas se obtienen por intersección de los vectores de intensidad luminosa con la superficie de esta. Para la representación plana de la superficie se recurre a la proyección azimutal de Lambert.

Fig. 25: Proyección azimutal de Lambert

En estos gráficos, los meridianos representan el ángulo C, los paralelos y las intensidades, líneas rojas, se reflejan en tanto por ciento de la intensidad máxima. Como en este tipo de proyecciones las superficies son proporcionales a las ING. BULMARO SANCHEZ HERNANDEZ/ING. NORMA ENEIDA MORALES MARTINEZ

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originales, el flujo luminoso se calcula como el producto del área en el diagrama (en estereorradianes) por la intensidad luminosa en esta área. Además de intensidades y flujos, este diagrama informa sobre el alcance y la dispersión de la luminaria. El alcance da una idea de la distancia longitudinal máxima que alcanza el haz de luz en la calzada mientras que la dispersión se refiere a la distancia transversal. 4.2.7.4 Curvas isolux Las curvas vistas en los apartados anteriores (diagramas polares e isocandelas) se obtienen a partir de características de la fuente luminosa, flujo o intensidad luminosa, y dan información sobre la forma y magnitud de la emisión luminosa de esta. Por contra, las curvas isolux hacen referencia a las iluminancias, flujo luminoso recibido por una superficie, datos que se obtienen experimentalmente o por cálculo a partir de la matriz de intensidades usando la fórmula:

Estos gráficos son muy útiles porque dan información sobre la cantidad de luz recibida en cada punto de la superficie de trabajo y son utilizadas especialmente en el alumbrado público donde de un vistazo nos podemos hacer una idea de como iluminan las farolas la calle. Lo más habitual es expresar las curvas isolux en valores absolutos definidos para una lámpara de 1000 lm y una altura de montaje de 1 m.

Fig. 26: Ejemplo de Curva Isolux

Los valores reales se obtienen a partir de las curvas usando la expresión:

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También puede expresarse en valores relativos a la iluminancia máxima (100%) para cada altura de montaje. Los valores reales de la iluminancia se calculan entonces como: Ereal = Ecurva · E máx con

Siendo a un parámetro suministrado con las gráficas.

4.3 Conceptos de Iluminación en el Área de Trabajo Para los efectos de la NOM-025-STPS-1999 “Condiciones de iluminación en los centros de trabajo”, se establecen las definiciones siguientes: 4.3.1 Área de trabajo: Es el lugar del centro de trabajo, donde normalmente un trabajador desarrolla sus actividades.

Fig. 27: Área de trabajo

4.3.2 Autoridad del trabajo; autoridad laboral Las unidades administrativas competentes de la Secretaría del Trabajo y Previsión Social, que realicen funciones de inspección en materia de seguridad e higiene en el trabajo y las correspondientes de las entidades federativas y del Distrito Federal, que actúen en auxilio de aquéllas. 4.3.3 Brillo Es la intensidad luminosa de una superficie en una dirección dada, por unidad de área proyectada de la misma. 4.3.4 Deslumbramiento Es cualquier brillo que produce molestia, interferencia con la visión o fatiga visual.

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El deslumbramiento producido por las farolas o los reflejos en la calzada, es un problema considerable por sus posibles repercusiones. En sí mismo, no es más que una sensación molesta que dificulta la visión pudiendo, en casos extremos, llegar a provocar ceguera transitoria. Se hace necesario, por tanto, cuantificar este fenómeno y establecer unos criterios de calidad que eviten estas situaciones peligrosas para los usuarios. Se llama deslumbramiento molesto a aquella sensación desagradable que sufrimos cuando la luz que llega a nuestros ojos es demasiado intensa. Este fenómeno se evalúa de acuerdo a una escala numérica, obtenida de estudios estadísticos, que va del deslumbramiento insoportable al inapreciable.

Tabla 4 G Deslumbramiento

Evaluación del alumbrado

1

Insoportable

Malo

3

Molesto

Inadecuado

5

Admisible

Regular

7

Satisfactorio

Bueno

9

Inapreciable

Excelente

Donde la fórmula de G se calcula a partir de características de la luminaria y la instalación. Actualmente no se utiliza mucho porque se considera que siempre que no se excedan los límites del deslumbramiento perturbador este está bajo control. El deslumbramiento perturbador se produce por la aparición de un velo luminoso que provoca una visión borrosa, sin nitidez y con poco contraste, que desaparece al cesar su causa. No obstante, este fenómeno no lleva necesariamente asociado una sensación incómoda como el deslumbramiento molesto. Para evaluar la pérdida de visión se utiliza el criterio del incremento de umbral (TI) expresado en tanto por ciento:

donde Lv es la luminancia de velo equivalente Lm es la luminancia media de la calzada.

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4.3.5 Iluminación complementaria Es un alumbrado diseñado para aumentar el nivel de iluminación en un área determinada. 4.3.6 Iluminación localizada Es un alumbrado diseñado para proporcionar un aumento de iluminación en el plano de trabajo. 4.3.7 Luminaria; luminario Equipo de iluminación que distribuye, filtra o controla la luz emitida por una lámpara o lámparas y el cual incluye todo los accesorios necesarios para fijar, proteger y operar esas lámparas y los necesarios para conectarse al circuito de utilización eléctrica. El concepto se amplía a fondo en el capítulo VI Luminarios 4.3.8Luxómetro Es un instrumento para la medición del nivel de iluminación.

Fig. 28: Luxómetro

4.3.9 Nivel de iluminación Cantidad de energía radiante medida en un plano de trabajo donde se desarrollan actividades, expresada en lux. Los niveles de iluminación recomendados en México se muestran en el apartado 4.4 4.3.10 Plano de trabajo Es la superficie horizontal, vertical u oblicua, en la cual el trabajo es usualmente realizado, y cuyos niveles de iluminación deben ser especificados y medidos.

Fig. 29: Plano de trabajo

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4.3.11 Reflexión Es la luz reflejada por la superficie de un cuerpo. El poder reflectante de las superficies que rodean a un local, juega un papel muy importante en el resultado final del proyecto de iluminación. Las luminarias emiten la luz de diversas formas según su tipo de distribución luminosa. Cuando esta emisión luminosa es del tipo abierta, habrá una gran parte de la luz que llegará en forma directa al plano de trabajo, es decir sin obstáculos; pero habrá también una porción importante de esa emisión que caerá sobre las paredes. Esa parte de la luz emitida por la luminaria, podrá ser reflejada y aprovechada en mayor ó menor grado según el poder reflectante de esas superficies. Aquí se muestra algunas reflactancias según el color y material Poder reflectante de algunos colores y materiales Tabla 5 Color Blanco Crema claro Amarillo claro Verde claro Gris claro Celeste claro Rosa claro Marrón claro Negro Gris oscuro Amarillo oscuro Verde oscuro Azul oscuro Rojo oscuro

Refl. % 70-75 70-80 50-70 45-70 45-70 50-70 45-70 30-50 4-6 10-20 40-50 10-20 10-20 10-20

Material Revoque claro Revoque oscuro Hormigón claro Hormigón oscuro Ladrillo claro Ladrillo oscuro Mármol blanco Granito Madera clara Madera oscura Vidrio plateado Aluminio mate Aluminio pulido Acero pulido

Refl. % 35-55 20-30 30-50 15-25 30-40 15-25 60-70 15-25 30-50 10-25 80-90 55-60 80-90 55-65

La capacidad de reflejar la luz que tienen los diversos colores y materiales, será de gran utilidad para el proyectista luminotécnico al momento de realizar un cálculo de iluminación. Un ambiente pintado con colores claros permitirá un mayor aprovechamiento de la luz que con oscuros, ya que los colores claros reflejan más la luz. Así también, una superficie brillante reflejará la luz en forma especular, mientras que una mate lo hará en forma difusa.

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4.3.12 Sistema de iluminación Es el conjunto de luminarias destinadas a proporcionar un nivel de iluminación para la realización de actividades específicas.

Fig. 30: Sistema de iluminación

4.3.13 Tarea visual: actividad que debe desarrollarse con determinado nivel de iluminación. 4.4 Niveles de Iluminación Los niveles de mínimos de iluminación que deben presentarse en un plano de trabajo, con referencia en la NOM-025-STPS-1999, son establecidos en la Tabla 2.

Tabla 6. TAREA VISUAL DEL PUESTO DE TRABAJO

ÁREA DE TRABAJO

En exteriores: distinguir el área de tránsito, desplazarse caminando, vigilancia, movimiento de vehículos. En interiores: distinguir el área de tránsito, desplazarse caminando, vigilancia, movimiento de vehículos.

Áreas generales exteriores: patios y estacionamientos.

Áreas generales interiores: almacenes de poco Movimiento, pasillos, escaleras, estacionamientos Cubiertos, labores en minas subterráneas, iluminación De emergencia. Requerimiento visual Áreas de servicios al simple: inspección personal: almacenaje rudo, Visual, recuento de piezas, recepción y despacho, trabajo en banco casetas de vigilancia, Y máquina. cuartos de compresores y

NIVELES MÍNIMOS DE ILUMINACIÓN ( LUX )

20

50

200

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Distinción moderada de detalles: ensamble simple, trabajo medio en banco y máquina, inspección simple, empaque y trabajos de oficina. Distinción clara de detalles: maquinado y acabados delicados, ensamble e inspección moderadamente difícil, captura y procesamiento de información, manejo de instrumentos y equipo de laboratorio. Distinción fina de detalles: maquinado de Precisión, ensamble e inspección de Trabajos delicados, manejo de instrumentos Y equipo de precisión, manejo de piezas pequeñas. Alta exactitud en la distinción de detalles: ensamble, proceso e inspección de piezas pequeñas y complejas y acabado con pulidos finos. Alto grado de especialización en la distinción de detalles.

pailería. Talleres: áreas de empaque y ensamble, aulas y oficinas.

300

Talleres de precisión: salas de cómputo, áreas de dibujo, laboratorios. 500

Talleres de alta precisión: de pintura y acabado de superficies, y laboratorios de control de calidad.

Áreas de proceso: ensamble e inspección de piezas complejas y acabados con pulido fino.

750

1,000

Áreas de proceso de gran exactitud. 2,000

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CAPITULO V LÁMPARAS Para iluminar espacios carentes de luz es necesaria la presencia de fuentes de luz artificiales, las lámparas, y aparatos que sirvan de soporte y distribuyan adecuadamente la luz, las luminarias. De esta forma es posible vencer las limitaciones que la naturaleza impone a las actividades humanas. 5.1 Fuentes luminosas y lámparas En un principio varias familias de lámparas que se utilizaban para la iluminación de una calzada, y cada una tiene sus propias características. Tradicionalmente, los principales factores que se han tenido en cuenta a la hora de determinar qué sistemas se utilizaban eran la tecnología disponible y los costos. Utilizando fuentes luminosas más eficientes se podría reducir el número de farolas en funcionamiento sin alterar el nivel de iluminación. Por lo general las lámparas y balastros que se utilizan para un sistema no se pueden intercambiar con los de otro, y el reajuste no suele ser rentable económicamente en la mayoría de los casos. Para poder cambiar el tipo de fuente luminosa es necesario cambiar la luminaria completa.

Fig. 31. Tipos de lámparas

5.1.1 Características cromáticas Los colores que vemos con nuestros ojos dependen en gran medida de las características cromáticas de las fuentes de luz. Por poner un ejemplo, no se ve igual una calle de noche a la luz de las farolas iluminadas por lámparas de luz blanca que con lámparas de luz amarilla. A la hora de describir las cualidades cromáticas de las fuentes de luz hemos de considerar dos aspectos. El primero trata sobre el color que presenta la fuente. Y el segundo describe cómo son reproducidos los colores de los objetos iluminados por ING. BULMARO SANCHEZ HERNANDEZ/ING. NORMA ENEIDA MORALES MARTINEZ

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esta. Para evaluarlos se utilizan dos parámetros: la temperatura de color y el rendimiento de color que se mide con el IRC. La temperatura de color hace referencia al color de la fuente luminosa. Su valor coincide con la temperatura a la que un cuerpo negro tiene una apariencia de color similar a la de la fuente considerada. Esto se debe a que sus espectros electromagnéticos respectivos tienen una distribución espectral similar. Conviene aclarar que los conceptos temperatura de color y temperatura de filamento son diferentes y no tienen porque coincidir sus valores. El rendimiento en color, por contra, hace referencia a cómo se ven los colores de los objetos iluminados. Nuestra experiencia nos indica que los objetos iluminados por un fluorescente no se ven del mismo tono que aquellos iluminados por bombillas. En el primer caso destacan más los tonos azules mientras que en el segundo lo hacen los rojos. Esto se debe a que la luz emitida por cada una de estas lámparas tiene un alto porcentaje de radiaciones monocromáticas de color azul o rojo.

Fuente de luz blanca.

Fuente de luz monocromática.

Fig. 32 Efecto del color de la fuente sobre el color de los objetos

Para establecer el rendimiento en color se utiliza el índice de rendimiento de color (IRC o Ra) que compara la reproducción de una muestra de colores normalizada iluminada con nuestra fuente con la reproducción de la misma muestra iluminada con una fuente patrón de referencia. 5.1.2 Características de duración La duración de una lámpara viene determinada básicamente por la temperatura de trabajo del filamento. Mientras más alta sea esta, mayor será el flujo luminoso pero también la velocidad de evaporación del material que forma el filamento. Las partículas evaporadas, cuando entren en contacto con las paredes se depositarán sobre estas, ennegreciendo la bombilla. De esta manera se verá reducido el flujo luminoso por ensuciamiento de la bombilla. Pero, además, el filamento se habrá vuelto más delgado por la evaporación del tungsteno que lo forma y se reducirá, en consecuencia, la corriente eléctrica que pasa por él, la temperatura de trabajo y el

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flujo luminoso. Esto seguirá ocurriendo hasta que finalmente se rompa el filamento. A este proceso se le conoce como depreciación luminosa. Para determinar la vida de una lámpara disponemos de diferentes parámetros según las condiciones de uso definidas. • La vida individual es el tiempo transcurrido en horas hasta que una lámpara se estropea, trabajando en unas condiciones determinadas. • La vida promedio es el tiempo transcurrido hasta que se produce el fallo de la mitad de las lámparas de un lote representativo de una instalación, trabajando en unas condiciones determinadas. • La vida útil es el tiempo estimado en horas tras el cual es preferible sustituir un conjunto de lámparas de una instalación a mantenerlas. Esto se hace por motivos económicos y para evitar una disminución excesiva en los niveles de iluminación en la instalación debido a la depreciación que sufre el flujo luminoso con el tiempo. Este valor sirve para establecer los periodos de reposición de las lámparas de una instalación. • La vida media es el tiempo medio que resulta tras el análisis y ensayo de un lote de lámparas trabajando en unas condiciones determinadas.

Por ejemplo, la duración de las lámparas incandescentes está normalizada; siendo de unas 1000 horas para las normales, para las es de 2000 horas para aplicaciones generales y de 4000 horas para las especiales. 5.1.3 Factores externos que influyen en el funcionamiento de las lámparas Los factores externos que afectan al funcionamiento de las lámparas son la temperatura del entorno dónde esté situada la lámpara y las desviaciones en la tensión nominal en los bornes. La temperatura ambiente no es un factor que influya demasiado en el funcionamiento de las lámparas incandescentes, pero sí se ha de tener en cuenta para evitar deterioros en los materiales empleados en su fabricación. En las lámparas normales hay que tener cuidado de que la temperatura de funcionamiento no exceda de los 200º C para el casquillo y los 370º C para el bulbo en el alumbrado general. Esto será de especial atención si la lámpara está alojada en luminarias con mala ventilación. En el caso de las lámparas halógenas es necesaria una temperatura de funcionamiento mínima en el bulbo de 260º C para garantizar el ciclo regenerador del wolframio. En este caso la máxima temperatura admisible en la bombilla es de 520º C para bombillas de vidrio duro y 900º C para el cuarzo. Las variaciones de la tensión se producen cuando aplicamos a la lámpara una tensión diferente de la tensión nominal para la que ha sido diseñada. Cuando aumentamos la tensión aplicada se produce un incremento de la potencia consumida y del flujo emitido por la lámpara pero se reduce la duración de la lámpara. ING. BULMARO SANCHEZ HERNANDEZ/ING. NORMA ENEIDA MORALES MARTINEZ

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Análogamente, al reducir la tensión se produce el efecto contrario.

Fig. 33. Efecto de las variaciones de tensión (%) sobre las características de funcionamiento de las lámparas incandescentes

5.2 Lámparas Incandescentes Las lámparas incandescentes fueron la primera forma de generar luz a partir de la energía eléctrica. Desde que fueran inventadas, la tecnología ha cambiado mucho produciéndose sustanciosos avances en la cantidad de luz producida, el consumo y la duración de las lámparas. Su principio de funcionamiento es simple, se pasa una corriente eléctrica por un filamento hasta que este alcanza una temperatura tan alta que emite radiaciones visibles por el ojo humano. 5.2.1 La incandescencia Todos los cuerpos calientes emiten energía en forma de radiación electromagnética. Mientras más alta sea su temperatura mayor será la energía emitida y la porción del espectro electromagnético ocupado por las radiaciones emitidas. Si el cuerpo pasa la temperatura de incandescencia una buena parte de estas radiaciones caerán en la zona visible del espectro y obtendremos luz.

Figura 34. Espectro electromagnético

La incandescencia se puede obtener de dos maneras. La primera es por combustión de alguna sustancia, ya sea sólida como una antorcha de madera, líquida como en una lámpara de aceite o gaseosa como en las lámparas de gas. La segunda es pasando una corriente eléctrica a través de un hilo conductor muy delgado como ocurre en las bombillas comunes. Tanto de una forma como de otra, obtenemos luz y calor (ya sea calentando las moléculas de aire o por radiaciones infrarrojas). En ING. BULMARO SANCHEZ HERNANDEZ/ING. NORMA ENEIDA MORALES MARTINEZ

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general los rendimientos de este tipo de lámparas son bajos debido a que la mayor parte de la energía consumida se convierte en calor.

Fig. 35 Rendimiento de una lámpara incandescente

La producción de luz mediante la incandescencia tiene una ventaja adicional, y es que la luz emitida contiene todas las longitudes de onda que forman la luz visible o dicho de otra manera, su espectro de emisiones es continuo. De esta manera se garantiza una buena reproducción de los colores de los objetos iluminados. 5.2.2 Características de una lámpara incandescente Entre los parámetros que sirven para definir una lámpara tenemos las características fotométricas: la intensidad luminosa, el flujo luminoso y el rendimiento o eficiencia. Además de estas, existen otros que nos informan sobre la calidad de la reproducción de los colores y los parámetros de duración de las lámparas. 5.2.3 Partes de una lámpara incandescente Las lámparas incandescentes están formadas por un hilo de wolframio que se calienta por efecto Joule alcanzando temperaturas tan elevadas que empieza a emitir luz visible. Para evitar que el filamento se queme en contacto con el aire, se rodea con un bulbo de vidrio a la que se le ha hecho el vacío o se ha rellenado con un gas. El conjunto se completa con unos elementos con funciones de soporte y conducción de la corriente eléctrica y un casquillo normalizado que sirve para conectar la lámpara a la luminaria. Los componentes de la lámpara incandescente se muestran en la siguiente figura:

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Fig. 36 Partes de la lámpara incandescente

5.2.3.1 Bulbo El bulbo es una cubierta de vidrio que da forma a la lámpara y protege el filamento del aire exterior evitando que se queme. Si no fuera así, el oxígeno del aire oxidaría el material del filamento destruyéndolo de forma inmediata. Los bulbos pueden ser de vidrio transparente, de vidrio blanco translúcido o de colores proporcionando en este último caso una luz de color monocromática en lugar de la típica luz blanca.

Fig. 37 Algunos tipos de bulbos

5.2.3.2 Filamento Para que una lámpara incandescente emita luz visible, es necesario calentar el filamento hasta temperaturas muy elevadas. Esto se consigue pasando una corriente eléctrica a través de un material conductor por efecto Joule. Como la temperatura depende de la resistencia eléctrica es necesario que esta última sea muy elevada. Para conseguirlo podemos actuar de dos formas. En primer

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lugar, que el filamento esté compuesto por un hilo muy largo y delgado; de esta manera los electrones tendrán más dificultad para pasar por el cable y aumentará la resistencia. Y la segunda posibilidad es emplear un material que tenga una resistividad eléctrica elevada. También es muy importante que el filamento tenga un punto de fusión alto y una velocidad de evaporación lenta que evite un rápido desgaste por desintegración del hilo. De esta manera se pueden alcanzar temperaturas de funcionamiento más altas y, por tanto, mayores eficacias. Para mejorar la eficacia luminosa de las lámparas se arrolla el filamento en forma de doble espiral. De esta manera se consigue que emitiendo la misma cantidad de luz, el filamento presente una menor superficie de intercambio de calor con el gas que rellena el bulbo, por lo que las pérdidas por este motivo se reducen al mínimo. En la actualidad el material más empleado para los filamentos es el tungsteno o wolframio (W) por sus elevadas prestaciones que se ajustan a los requisitos exigidos además de ser una materia prima asequible. 5.2.3.3 Soporte del filamento: vástago, varillas de soporte e hilos conductores El filamento está fijado a la lámpara por un conjunto de elementos que tienen misiones de sujeción y conducción de la electricidad. Los hilos conductores transportan la electricidad desde el casquillo a los hilos de soporte a través del vástago. Para evitar el deterioro de las varillas de soporte es necesario un material, normalmente se usa el molibdeno, que aguante las altas temperaturas y no reaccione químicamente con el tungsteno del filamento. El vástago es de vidrio con plomo, un material con excelentes propiedades de aislante eléctrico, que mantiene separada la corriente de los dos conductores que lo atraviesan. Además, y gracias a su interior hueco sirve para hacer el vacío en la bombilla y rellenarla de gas (cuando se requiera). 5.2.3.4 Gas de relleno Aunque antiguamente se hacía el vacío en el interior de la bombilla, en la actualidad se rellena con un gas inerte por las ventajas que presenta. Con el gas se consigue reducir la evaporación del filamento e incrementar la temperatura de trabajo de la lámpara y el flujo luminoso emitido. Los gases más utilizados son el nitrógeno en pequeñas proporciones que evitan la formación de arcos y el argón que reduce la velocidad de evaporación del material que forma el filamento. Las proporciones empleadas varían según la aplicación de la lámpara y la tensión de trabajo. Aumentando la presión del gas se consigue, además, disminuir la evaporación del filamento y aumentar la eficacia luminosa y vida de la lámpara.

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5.2.3.5 Casquillo El casquillo cumple dos importantes funciones en la lámpara. Por un lado, sirve para conectar el filamento a la corriente eléctrica proveniente del portalámparas. Y por el otro, permite la sujeción de la lámpara a la luminaria evitando su deterioro. En su fabricación se usan habitualmente el latón, el aluminio o el níquel. Los casquillos empleados en alumbrado general son de dos tipos: Edison (E) y Bayoneta (B). Para su nomenclatura se utiliza la inicial de la clase seguida del diámetro en milímetros. Por ejemplo, E25 quiere decir que tenemos una lámpara con casquillo Edison de 25 mm de diámetro.

Casquillo de rosca

Casquillo de bayoneta

Fig. 38 Tipos de casquillos

5.3 Lámparas no halógenas Entre no halógenas podemos distinguir las que se han rellenado con un gas inerte de aquellas en que se ha hecho el vacío en su interior. La presencia del gas supone un notable incremento de la eficacia luminosa de la lámpara dificultando la evaporación del material del filamento y permitiendo el aumento de la temperatura de trabajo del filamento. Las lámparas incandescentes tienen una duración normalizada de 1000 horas, una potencia entre 25 y 2000 W y unas eficacias entre 7.5 y 11 lm/W para las lámparas de vacío y entre 10 y 20 para las rellenas de gas inerte. En la actualidad predomina el uso de las lámparas con gas, reduciéndose el uso de las de vacío a aplicaciones ocasionales en alumbrado general con potencias de hasta 40 W. Tabla 7

Temperatura del filamento Eficacia luminosa de la lámpara Duración Pérdidas de calor

Lámparas con gas

Lámparas de vacío

2500 ºC

2100 ºC

10-20 lm/W

7.5-11 lm/W

1000 horas Convección y radiación

1000 horas Radiación

5.4 Lámparas halógenas de alta y baja tensión En las lámparas incandescentes normales, con el paso del tiempo, se produce una ING. BULMARO SANCHEZ HERNANDEZ/ING. NORMA ENEIDA MORALES MARTINEZ

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disminución significativa del flujo luminoso. Esto se debe, en parte, al ennegrecimiento de la bombilla por culpa de la evaporación de partículas de wolframio del filamento y su posterior condensación sobre la bombilla. Agregando una pequeña cantidad de un compuesto gaseoso con halógenos (cloro, bromo o yodo), normalmente se usa el CH2Br2, al gas de relleno se consigue establecer un ciclo de regeneración del halógeno que evita el ennegrecimiento. Cuando el tungsteno (W) se evapora se une al bromo formando el bromuro de wolframio (WBr2). Como las paredes de la bombilla están muy calientes (más de 260 ºC) no se deposita sobre estas y permanece en estado gaseoso. Cuando el bromuro de wolframio entra en contacto con el filamento, que está muy caliente, se descompone en W que se deposita sobre el filamento y Br que pasa al gas de relleno. Y así, el ciclo vuelve a empezar.

Fig. 39 Ciclo del halógeno

El funcionamiento de este tipo de lámparas requiere de temperaturas muy altas para que pueda realizarse el ciclo del halógeno. Por eso, son más pequeñas y compactas que las lámparas normales y el bulbo se fabrica con un cristal especial de cuarzo que impide manipularla con los dedos para evitar su deterioro. Tienen una eficacia luminosa de 22 lm/W con una amplia gama de potencias de trabajo (150 a 2000W) según el uso al que estén destinadas. Las lámparas halógenas se utilizan normalmente en alumbrado por proyección y cada vez más en iluminación doméstica. 5.5 Lámparas de descarga Las lámparas de descarga constituyen una forma alternativa de producir luz de una manera más eficiente y económica que las lámparas incandescentes. Por eso, su uso está tan extendido hoy en día. La luz emitida se consigue por excitación de un gas sometido a descargas eléctricas entre dos electrodos. Según el gas contenido en la lámpara y la presión a la que esté sometido tendremos diferentes tipos de lámparas, cada una de ellas con sus propias características luminosas. Las lámparas de descarga se pueden clasificar según el gas utilizado (vapor de

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mercurio o sodio) o la presión a la que este se encuentre (alta o baja presión). Las propiedades varían mucho de unas a otras y esto las hace adecuadas para unos usos u otros. 5.5.1 Funcionamiento En las lámparas de descarga, la luz se consigue estableciendo una corriente eléctrica entre dos electrodos situados en un tubo lleno con un gas o vapor ionizado.

Fig. 40 Esquema de funcionamiento de las lámparas de descarga

En el interior del tubo, se producen descargas eléctricas como consecuencia de la diferencia de potencial entre los electrodos. Estas descargas provocan un flujo de electrones que atraviesa el gas. Cuando uno de ellos choca con los electrones de las capas externas de los átomos les transmite energía y pueden suceder dos cosas. La primera posibilidad es que la energía transmitida en el choque sea lo suficientemente elevada para poder arrancar al electrón de su orbital. Este, puede a su vez, chocar con los electrones de otros átomos repitiendo el proceso. Si este proceso no se limita, se puede provocar la destrucción de la lámpara por un exceso de corriente. La otra posibilidad es que el electrón no reciba suficiente energía para ser arrancado. En este caso, el electrón pasa a ocupar otro orbital de mayor energía. Este nuevo estado acostumbra a ser inestable y rápidamente se vuelve a la situación inicial. Al hacerlo, el electrón libera la energía extra en forma de radiación electromagnética, principalmente ultravioleta (UV) o visible. Un electrón no puede tener un estado energético cualquiera, sino que sólo puede ocupar unos pocos estados que vienen determinados por la estructura atómica del átomo. Como la longitud de onda de la radiación emitida es proporcional a la diferencia de energía entre los estados iníciales y finales del electrón y los estados posibles no son infinitos, es fácil comprender que el espectro de estas lámparas sea discontinuo.

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Fig. 41 Relación entre los estados energéticos de los electrones y las franjas visibles en el espectro.

La consecuencia de esto es que la luz emitida por la lámpara no es blanca (por ejemplo en las lámparas de sodio a baja presión es amarillenta). Por lo tanto, la capacidad de reproducir los colores de estas fuentes de luz es, en general, peor que en el caso de las lámparas incandescentes que tienen un espectro continuo. Es posible, recubriendo el tubo con sustancias fluorescentes, mejorar la reproducción de los colores y aumentar la eficacia de las lámparas convirtiendo las nocivas emisiones ultravioletas en luz visible. 5.5.2 Elementos auxiliares Para que las lámparas de descarga funcionen correctamente es necesario, en la mayoría de los casos, la presencia de unos elementos auxiliares: cebadores y balastos. Los cebadores o ignitores son dispositivos que suministran un breve pico de tensión entre los electrodos del tubo, necesario para iniciar la descarga y vencer así la resistencia inicial del gas a la corriente eléctrica. Tras el encendido, continua un periodo transitorio durante el cual el gas se estabiliza y que se caracteriza por un consumo de potencia superior al nominal. Los balastos, por contra, son dispositivos que sirven para limitar la corriente que atraviesa la lámpara y evitar así un exceso de electrones circulando por el gas que aumentaría el valor de la corriente hasta producir la destrucción de la lámpara. 5.5.3 Eficacia Al establecer la eficacia de este tipo de lámparas hay que diferenciar entre la eficacia de la fuente de luz y la de los elementos auxiliares necesarios para su funcionamiento que depende del fabricante. En las lámparas, las pérdidas se centran ING. BULMARO SANCHEZ HERNANDEZ/ING. NORMA ENEIDA MORALES MARTINEZ

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en dos aspectos: las pérdidas por calor y las pérdidas por radiaciones no visibles (ultravioleta e infrarrojo). El porcentaje de cada tipo dependerá de la clase de lámpara con que trabajemos.

Fig. 42 Balance energético de una lámpara de descarga

La eficacia de las lámparas de descarga oscila entre los 19-28 lm/W de las lámparas de luz de mezcla y los 100-183 lm/W de las de sodio a baja presión. Tabla 8 Tipo de lámpara Fluorescentes Luz de mezcla Mercurio a alta presión Halogenuros metálicos Sodio a baja presión Sodio a alta presión

Eficacia sin balastro (lm/W) 38-91 19-28 40-63 75-95 100-183 70-130

5.5.4 Características cromáticas Debido a la forma discontinua del espectro de estas lámparas, la luz emitida es una mezcla de unas pocas radiaciones monocromáticas; en su mayor parte en la zona ultravioleta (UV) o visible del espectro. Esto hace que la reproducción del color no sea muy buena y su rendimiento en color tampoco.

Fig. 43 Ejemplo de espectro de una lámpara de descarga

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Para solucionar este problema podemos tratar de completar el espectro con radiaciones de longitudes de onda distintas a las de la lámpara. La primera opción es combinar en una misma lámpara dos fuentes de luz con espectros que se complementen como ocurre en las lámparas de luz de mezcla (incandescencia y descarga). También podemos aumentar la presión del gas. De esta manera se consigue aumentar la anchura de las líneas del espectro de manera que formen bandas anchas y más próximas entre sí. Otra solución es añadir sustancias sólidas al gas, que al vaporizarse emitan radiaciones monocromáticas complementarias. Por último, podemos recubrir la pared interna del tubo con unas sustancias fluorescente que conviertan los rayos ultravioletas en radiaciones visibles. 5.5.5 Características de duración Hay dos aspectos básicos que afectan a la duración de las lámparas. El primero es la depreciación del flujo. Este se produce por ennegrecimiento de la superficie del tubo donde se va depositar el material emisor de electrones que recubre los electrodos. En aquellas lámparas que usan sustancias fluorescentes otro factor es la pérdida gradual de la eficacia de estas sustancias. El segundo es el deterioro de los componentes de la lámpara que se debe a la degradación de los electrodos por agotamiento del material emisor que los recubre. Otras causas son un cambio gradual de la composición del gas de relleno y las fugas de gas en lámparas a alta presión. Tabla 9 Tipo de lámpara Fluorescente estándar Luz de mezcla Mercurio a alta presión Halogenuros metálicos Sodio a baja presión Sodio a alta presión

Vida promedio (h) 12500 9000 25000 11000 23000 23000

5.5.6 Factores externos que influyen en el funcionamiento Los factores externos que más influyen en el funcionamiento de la lámpara son la temperatura ambiente y la influencia del número de encendidos. Las lámparas de descarga son, en general, sensibles a las temperaturas exteriores. Dependiendo de sus características de construcción (tubo desnudo, bombilla exterior...) se verán más o menos afectadas en diferente medida. Las lámparas a alta presión, por ejemplo, son sensibles a las bajas temperaturas en que tienen problemas de arranque. Por contra, la temperatura de trabajo estará limitada por las características térmicas de los componentes (200º C para el casquillo y entre 350º y 520º C para la bombilla según el material y tipo de lámpara). La influencia del número de encendidos es muy importante para establecer la ING. BULMARO SANCHEZ HERNANDEZ/ING. NORMA ENEIDA MORALES MARTINEZ

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duración de una lámpara de descarga ya que el deterioro de la sustancia emisora de los electrodos depende en gran medida de este factor. 5.5.7 Partes de una lámpara de descarga Las formas de las lámparas de descarga varían según la clase de lámpara con que tratemos. De todas maneras, todas tienen una serie de elementos en común como el tubo de descarga, los electrodos, la bombilla exterior o el casquillo.

Fig. 44 Principales partes de una lámpara de descarga

5.5.7.1 Bulbo exterior El bulbo es un elemento que sirve para proteger al tubo de descarga de los agentes atmosféricos. Es un elemento presente en todas las lámparas excepto en las lámparas fluorescentes que no disponen de él. En su interior se hace el vacío o se rellena con un gas inerte. Sus formas son muy variadas y puede estar recubierta internamente con sustancias fluorescentes que filtran y convierten las radiaciones ultravioletas en visibles mejorando el rendimiento en color de estas lámparas y su eficiencia. 5.5.7.2 Tubo de descarga Es un tubo, normalmente de forma cilíndrica, donde se producen las descargas eléctricas entre los electrodos. Está relleno con un gas (vapor de mercurio o sodio habitualmente) a alta o baja presión que determina las propiedades de la lámpara. En las lámparas fluorescentes se recubre la cara interna con sustancias fluorescentes que convierten las emisiones ultravioletas en luz visible. Los materiales que se emplean en su fabricación dependen del tipo de lámpara y de las condiciones de uso. 5.5.7.3 Electrodos Los electrodos son los elementos responsables de la descarga eléctrica en el tubo. Están hechos de wolframio y se conectan a la corriente a través del casquillo. Se recubren con una sustancia emisora para facilitar la emisión de los electrones en el tubo. ING. BULMARO SANCHEZ HERNANDEZ/ING. NORMA ENEIDA MORALES MARTINEZ

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5.5.7.4 Casquillo El casquillo tiene la función de conectar los electrodos a la red a través del portalámparas. Puede ser de rosca o bayoneta aunque hay algunas lámparas como las fluorescentes que disponen de casquillos de espigas con dos contactos en los extremos del tubo. Los materiales de que se elaboran dependerán de los requisitos térmicos y mecánicos de cada tipo de lámpara. 5.5.7.5 Gas En el interior del tubo de descarga encontramos una mezcla entre un vapor de sodio o mercurio y un gas inerte de relleno. El primero determina las propiedades de la luz de la lámpara y es el responsable de la emisión de la luz como consecuencia de la descarga. El segundo, el gas inerte, cumple varias funciones. La principal es disminuir la tensión de ruptura necesaria para ionizar el gas que rellena el tubo e iniciar así la descarga más fácilmente. Otras funciones que realiza son limitar la corriente de electrones y servir de aislante térmico para ayudar a mantener la temperatura de trabajo de la lámpara. 5.6 Lámparas de vapor de mercurio 5.6.1 Lámparas fluorescentes Las lámparas fluorescentes son lámparas de vapor de mercurio a baja presión (0.8 Pa). En estas condiciones, en el espectro de emisión del mercurio predominan las radiaciones ultravioletas en la banda de 253.7 nm. Para que estas radiaciones sean útiles, se recubren las paredes interiores del tubo con polvos fluorescentes que convierten los rayos ultravioletas en radiaciones visibles. De la composición de estas sustancias dependerán la cantidad y calidad de la luz, y las cualidades cromáticas de la lámpara. En la actualidad se usan dos tipos de polvos; los que producen un espectro continuo y los trifósforos que emiten un espectro de tres bandas con los colores primarios. De la combinación estos tres colores se obtienen una luz blanca que ofrece un buen rendimiento de color sin penalizar la eficiencia como ocurre en el caso del espectro continuo.

Fig. 45 Principales partes de una lámpara fluorescente

Las lámparas fluorescentes se caracterizan por carecer de bulbo exterior. Están ING. BULMARO SANCHEZ HERNANDEZ/ING. NORMA ENEIDA MORALES MARTINEZ

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formadas por un tubo de diámetro normalizado, normalmente cilíndrico, cerrado en cada extremo con un casquillo de dos contactos donde se alojan los electrodos. El tubo de descarga está relleno con vapor de mercurio a baja presión y una pequeña cantidad de un gas inerte que sirve para facilitar el encendido y controlar la descarga de electrones. La eficacia de estas lámparas depende de muchos factores: potencia de la lámpara, tipo y presión del gas de relleno, propiedades de la sustancia fluorescente que recubre el tubo, temperatura ambiente... Esta última es muy importante porque determina la presión del gas y en último término el flujo de la lámpara. La eficacia oscila entre los 38 y 91 lm/W dependiendo de las características de cada lámpara.

Fig. 46 Balance energético de una lámpara fluorescente

La duración de estas lámparas se sitúa entre 5000 y 7000 horas. Su vida termina cuando el desgaste sufrido por la sustancia emisora que recubre los electrodos, hecho que se incrementa con el número de encendidos, impide el encendido al necesitarse una tensión de ruptura superior a la suministrada por la red. Además de esto, hemos de considerar la depreciación del flujo provocada por la pérdida de eficacia de los polvos fluorescentes y el ennegrecimiento de las paredes del tubo donde se deposita la sustancia emisora. El rendimiento en color de estas lámparas varía de moderado a excelente según las sustancias fluorescentes empleadas. Para las lámparas destinadas a usos habituales que no requieran de gran precisión su valor está entre 80 y 90. De igual forma la apariencia y la temperatura de color varía según las características concretas de cada lámpara. Tabla 10 Apariencia de color Blanco cálido Blanco Natural Blanco frío Luz día

Tcolor (K) 3000 3500 4000 4200 6500

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Las lámparas fluorescentes necesitan para su funcionamiento la presencia de elementos auxiliares. Para limitar la corriente que atraviesa el tubo de descarga utilizan el balasto y para el encendido existen varias posibilidades que se pueden resumir en arranque con cebador o sin él. En el primer caso, el cebador se utiliza para calentar los electrodos antes de someterlos a la tensión de arranque. En el segundo caso tenemos las lámparas de arranque rápido en las que se calientan continuamente los electrodos y las de arranque instantáneo en que la ignición se consigue aplicando una tensión elevada. Más modernamente han aparecido las lámparas fluorescentes compactas que llevan incorporado el balasto y el cebador. Son lámparas pequeñas con casquillo de rosca o bayoneta pensadas para sustituir a las lámparas incandescentes con ahorros de hasta el 70% de energía y unas buenas prestaciones. 5.6.2 Lámparas de vapor de mercurio a alta presión A medida que aumentamos la presión del vapor de mercurio en el interior del tubo de descarga, la radiación ultravioleta característica de la lámpara a baja presión pierde importancia respecto a las emisiones en la zona visible (violeta de 404.7 nm, azul 435.8 nm, verde 546.1 nm y amarillo 579 nm).

Fig. 47 Espectro de emisión sin corregir

En estas condiciones la luz emitida, de color azul verdoso, no contiene radiaciones rojas. Para resolver este problema se acostumbra a añadir sustancias fluorescentes que emitan en esta zona del espectro. De esta manera se mejoran las características cromáticas de la lámpara. La temperatura de color se mueve entre 3500 y 4500 K con índices de rendimiento en color de 40 a 45 normalmente. La vida útil, teniendo en cuenta la depreciación se establece en unas 8000 horas. La eficacia oscila entre 40 y 60 lm/W y aumenta con la potencia, aunque para una misma potencia es posible incrementar la eficacia añadiendo un recubrimiento de polvos fosforescentes que conviertan la luz ultravioleta en visible. A continuación se muestra el balance energético de la lámpara de vapor de mercurio a alta presión: ING. BULMARO SANCHEZ HERNANDEZ/ING. NORMA ENEIDA MORALES MARTINEZ

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Fig. 48 Balance energético de una lámpara de mercurio a alta presión

Los modelos más habituales de estas lámparas tienen una tensión de encendido entre 150 y 180 V que permite conectarlas a la red de 220 V sin necesidad de elementos auxiliares. Para encenderlas se recurre a un electrodo auxiliar próximo a uno de los electrodos principales que ioniza el gas inerte contenido en el tubo y facilita el inicio de la descarga entre los electrodos principales. A continuación se inicia un periodo transitorio de unos cuatro minutos, caracterizado porque la luz pasa de un tono violeta a blanco azulado, en el que se produce la vaporización del mercurio y un incremento progresivo de la presión del vapor y el flujo luminoso hasta alcanzar los valores normales. Si en estos momentos se apagara la lámpara no sería posible su reencendido hasta que se enfriara, puesto que la alta presión del mercurio haría necesaria una tensión de ruptura muy alta.

Fig. 49 Lámpara de mercurio a alta presión

5.7 Lámparas de luz de mezcla Las lámparas de luz de mezcla son una combinación de una lámpara de mercurio a alta presión con una lámpara incandescente y, habitualmente, un recubrimiento fosforescente. El resultado de esta mezcla es la superposición, al espectro del mercurio, del espectro continuo característico de la lámpara incandescente y las radiaciones rojas provenientes de la fosforescencia. ING. BULMARO SANCHEZ HERNANDEZ/ING. NORMA ENEIDA MORALES MARTINEZ

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Fig. 50 Espectro de emisión de una lámpara de luz de mezcla

Su eficacia se sitúa entre 20 y 60 lm/W y es el resultado de la combinación de la eficacia de una lámpara incandescente con la de una lámpara de descarga. Estas lámparas ofrecen una buena reproducción del color con un rendimiento en color de 60 y una temperatura de color de 3600 K. La duración viene limitada por el tiempo de vida del filamento que es la principal causa de fallo. Respecto a la depreciación del flujo hay que considerar dos causas. Por un lado tenemos el ennegrecimiento del bulbo por culpa del wolframio evaporado y por otro la pérdida de eficacia de los polvos fosforescentes. En general, la vida media se sitúa en torno a las 6000 horas.

Fig. 51 Lámpara de luz de mezcla

Una particularidad de estas lámparas es que no necesitan balasto ya que el propio filamento actúa como estabilizador de la corriente. Esto las hace adecuadas para sustituir las lámparas incandescentes sin necesidad de modificar las instalaciones.

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5.8 Lámparas con halogenuros metálicos Si añadimos en el tubo de descarga yoduros metálicos (sodio, talio, indio...) se consigue mejorar considerablemente la capacidad de reproducir el color de la lámpara de vapor de mercurio. Cada una de estas sustancias aporta nuevas líneas al espectro (por ejemplo amarillo el sodio, verde el talio y rojo y azul el indio).

Fig. 52 Espectro de emisión de una lámpara con halogenuros metálicos

Los resultados de estas aportaciones son una temperatura de color de 3000 a 6000 K dependiendo de los yoduros añadidos y un rendimiento del color de entre 65 y 85. La eficiencia de estas lámparas ronda entre los 60 y 96 lm/W y su vida media es de unas 10000 horas. Tienen un periodo de encendido de unos diez minutos, que es el tiempo necesario hasta que se estabiliza la descarga. Para su funcionamiento es necesario un dispositivo especial de encendido, puesto que las tensiones de arranque son muy elevadas (1500-5000 V).

Fig. 53 Lámpara con halogenuros metálicos

Las excelentes prestaciones cromáticas la hacen adecuada entre otras para la iluminación de instalaciones deportivas, para retransmisiones de TV, estudios de cine, proyectores, etc. ING. BULMARO SANCHEZ HERNANDEZ/ING. NORMA ENEIDA MORALES MARTINEZ

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5.9 Lámparas de vapor de sodio 5.9.1 Lámparas de vapor de sodio a baja presión La descarga eléctrica en un tubo con vapor de sodio a baja presión produce una radiación monocromática característica formada por dos rayas en el espectro (589 nm y 589.6 nm) muy próximas entre sí.

Fig. 54 Espectro de una lámpara de vapor de sodio a baja presión

La radiación emitida, de color amarillo, está muy próxima al máximo de sensibilidad del ojo humano (555 nm). Por ello, la eficacia de estas lámparas es muy elevada (entre 160 y 180 lm/W). Otras ventajas que ofrece es que permite una gran comodidad y agudeza visual, además de una buena percepción de contrastes. Por contra, su mono cromatismo hace que la reproducción de colores y el rendimiento en color sean muy malos haciendo imposible distinguir los colores de los objetos.

Fig. 55 Balance energético de una lámpara de vapor de sodio a baja presión

La vida media de estas lámparas es muy elevada, de unas 15000 horas y la depreciación de flujo luminoso que sufren a lo largo de su vida es muy baja por lo que su vida útil es de entre 6000 y 8000 horas. Esto junto a su alta eficiencia y las ventajas visuales que ofrece la hacen muy adecuada para usos de alumbrado público, aunque también se utiliza con finalidades decorativas. En cuanto al final de su vida útil, este se produce por agotamiento de la sustancia emisora de electrones como ocurre en otras lámparas de descarga. Aunque también se puede producir por ING. BULMARO SANCHEZ HERNANDEZ/ING. NORMA ENEIDA MORALES MARTINEZ

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deterioro del tubo de descarga o de la bombilla exterior.

Fig. 56 Lámpara de vapor de sodio a baja presión

En estas lámparas el tubo de descarga tiene forma de U para disminuir las pérdidas por calor y reducir el tamaño de la lámpara. Está elaborado de materiales muy resistentes pues el sodio es muy corrosivo y se le practican unas pequeñas hendiduras para facilitar la concentración del sodio y que se vaporice a la temperatura menor posible. El tubo está encerrado en una bombilla en la que se ha practicado el vacío con objeto de aumentar el aislamiento térmico. De esta manera se ayuda a mantener la elevada temperatura de funcionamiento necesaria en la pared del tubo (270 ºC). El tiempo de arranque de una lámpara de este tipo es de unos diez minutos. Es el tiempo necesario desde que se inicia la descarga en el tubo en una mezcla de gases inertes (neón y argón) hasta que se vaporiza todo el sodio y comienza a emitir luz. Físicamente esto se corresponde a pasar de una luz roja (propia del neón) a la amarilla característica del sodio. Se procede así para reducir la tensión de encendido. 5.9.2 Lámparas de vapor de sodio a alta presión Las lámparas de vapor de sodio a alta presión tienen una distribución espectral que abarca casi todo el espectro visible proporcionando una luz blanca dorada mucho más agradable que la proporcionada por las lámparas de baja presión.

Fig. 57 Espectro de una lámpara de vapor de sodio a alta presión

Las consecuencias de esto es que tienen un rendimiento en color (Tcolor= 2100 K) y

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capacidad para reproducir los colores mucho mejores que la de las lámparas a baja presión (IRC = 25, aunque hay modelos de 65 y 80). No obstante, esto se consigue a base de sacrificar eficacia; aunque su valor que ronda los 130 lm/W sigue siendo un valor alto comparado con los de otros tipos de lámparas.

Fig. 58 Balance energético de una lámpara de vapor de sodio a alta presión

La vida media de este tipo de lámparas ronda las 20000 horas y su vida útil entre 8000 y 12000 horas. Entre las causas que limitan la duración de la lámpara, además de mencionar la depreciación del flujo tenemos que hablar del fallo por fugas en el tubo de descarga y del incremento progresivo de la tensión de encendido necesaria hasta niveles que impiden su correcto funcionamiento. Las condiciones de funcionamiento son muy exigentes debido a las altas temperaturas (1000 ºC), la presión y las agresiones químicas producidas por el sodio que debe soportar el tubo de descarga. En su interior hay una mezcla de sodio, vapor de mercurio que actúa como amortiguador de la descarga y xenón que sirve para facilitar el arranque y reducir las pérdidas térmicas. El tubo está rodeado por una bombilla en la que se ha hecho el vacío. La tensión de encendido de estas lámparas es muy elevada y su tiempo de arranque es muy breve.

Fig. 59 Lámpara de vapor de sodio a alta presión

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Este tipo de lámparas tienen muchos usos posibles tanto en iluminación de interiores como de exteriores. Algunos ejemplos son en iluminación de naves industriales, alumbrado público o iluminación decorativa.

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CAPITULO VI LUMINARIOS Las luminarios son aparatos que sirven de soporte y conexión a la red eléctrica a las lámparas. Como esto no basta para que cumplan eficientemente su función, es necesario que cumplan una serie de características ópticas, mecánicas y eléctricas entre otras. A nivel de óptica, el luminario es responsable del control y la distribución de la luz emitida por la lámpara. Es importante, pues, que en el diseño de su sistema óptico se cuide la forma y distribución de la luz, el rendimiento del conjunto lámparaluminario y el deslumbramiento que pueda provocar en los usuarios. Otros requisitos que deben cumplir los luminarios es que sean de fácil instalación y mantenimiento. Para ello, los materiales empleados en su construcción han de ser los adecuados para resistir el ambiente en que deba trabajar el luminario y mantener la temperatura de la lámpara dentro de los límites de funcionamiento. Todo esto sin perder de vista aspectos no menos importantes como la economía o la estética.

Fig. 60 Ejemplos de luminarios

6.10.1 Clasificación Los luminarios pueden clasificarse de muchas maneras aunque lo más común es utilizar criterios ópticos, mecánicos o eléctricos. 6.10.1.1 Clasificación según las características ópticas de la lámpara Una primera manera de clasificar los luminarios es según el porcentaje del flujo luminoso emitido por encima y por debajo del plano horizontal que atraviesa la lámpara. Es decir, dependiendo de la cantidad de luz que ilumine hacia el techo o al suelo. Según esta clasificación se distinguen seis clases.

Directa

Semi-directa

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General difusa

Directa-indirecta

Semi-directa

Indirecta

Fig. 61 Clasificación CIE según la distribución de la luz

Otra clasificación posible es atendiendo al número de planos de simetría que tenga el sólido fotométrico. Así, podemos tener luminarios con simetría de revolución que tienen infinitos planos de simetría y por tanto nos basta con uno de ellos para conocer lo que pasa en el resto de planos (por ejemplo un proyector o una lámpara tipo globo), con dos planos de simetría (transversal y longitudinal) como los fluorescentes y con un plano de simetría (el longitudinal) como ocurre en los luminarios de alumbrado publico.

Luminario con infinitos planos de simetría

Luminario con dos planos de simetría

Luminario con un plano de simetría

Fig. 62 Clasificación según los planos de simetría.

Para los luminarios destinadas al alumbrado público se utilizan otras clasificaciones. 6.10.1.2 Clasificación según las características mecánicas de la lámpara Los luminarios se clasifican según el grado de protección contra el polvo, los líquidos y los golpes. En estas clasificaciones, según las normas nacionales (UNE 20324) e internacionales, los luminarios se designan por las letras IP seguidas de tres dígitos. El primer número va de 0 (sin protección) a 6 (máxima protección) e indica la protección contra la entrada de polvo y cuerpos sólidos en la luminario.

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El segundo va de 0 a 8 e indica el grado de protección contra la penetración de líquidos. Por último, el tercero da el grado de resistencia a los choques.

Fig. 63 Denominación de los luminarios.

6.10.1.3 Clasificación según las características eléctricas de la lámpara Según el grado de protección eléctrica que ofrezcan los luminarios se dividen en cuatro clases (0, I, II, III). Tabla 10 Clase Protección eléctrica 0 Aislamiento normal sin toma de tierra Aislamiento normal y toma de tierra I II Doble aislamiento sin toma de tierra. Luminarios para conectar a circuitos de muy baja tensión, III sin otros circuitos internos o externos que operen a otras tensiones distintas a la mencionada.

6.10.1.4 Clasificación por el grado de protección eléctrica Los luminarios deben asegurar la protección de las personas contra los contactos eléctricos. Según el grado de aislamiento eléctrico, los luminarios pueden clasificarse como: Tabla 11 Protección contra choques eléctricos Clase Definición Luminarios en las que la protección contra los choques eléctricos recae exclusivamente sobre el aislamiento 0 principal; Descansando la protección, en caso de fallos del aislamiento principal, sobre el medio circundante.

I

Luminarios en los que la protección contra los choques eléctricos recae exclusivamente sobre el aislamiento

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principal y un conductor de protección conectado a tierra (Toma de tierra), que debe conectarse al borne marcado. Luminarios en los que la protección contra contactos eléctricos no recae exclusivamente sobre el aislamiento principal sino que comprende medidas suplementarias, tales como el doble aislamiento al aislamiento reforzado. Estos luminarios no incorporan toma de tierra. Luminarios en los que la protección contra los contactos eléctricos se realiza alimentado los luminarios a una muy baja tensión de seguridad (MBTS).

II

III

6.10.1.5 clasificación por la emisión del flujo

Fig. 64 Clasificación por emisión de flujo luminoso

6.10.6 Otras clasificaciones Otras clasificaciones posibles son según la aplicación a la que esté destinada la luminario (alumbrado viario, alumbrado peatonal, proyección, industrial, comercial, oficinas, doméstico...) o según el tipo de lámparas empleado (para lámparas incandescentes o fluorescentes).

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CAPITULO VII Métodos de cálculo de iluminación Con base en lo establecido en aspectos básicos de la iluminación, es preponderante tener en cuenta lo cuan importante son los cálculos y recomendaciones sobre la iluminación en general, ya que estos son factores que determinan una buena iluminación. Es por esa razón, que al hacer uso de los aspectos básicos de iluminación antes mencionados se podrá comprender mas sobre la memoria de Caluco, ya que con esta encontraremos soluciones mas practicas de alumbrados conjuntamente con los niveles de iluminación adecuados. La finalidad de hacer uso de análisis matemáticos para el tema iluminación corresponde a obtener los mejores niveles de iluminación, los mas adecuado y principalmente hacer posible un ahorro de energía razonable, para esto existen leyes fundamentales y algunos métodos de calculo que son benéficos en cálculos que van desde flujos luminosos hasta cuantos luminaros son necesarios para una área determinada, por solo mencionar algunos. 7.1 Leyes fundamentales 7.1.1 Ley de la inversa de los cuadrados Supongamos que tenemos una fuente luminosa puntual homogénea de I candelas en cualquier dirección que ilumina una superficie (ds) situada a una distancia r. Por lo que sabemos la iluminancia sobre dicha superficie será:

E=

dΦ ds

Por otro lado la expresión de la intensidad es:

I=

dΦ dω

de donde dΦ = I ⋅ dω

Si la fuente es puntual, la distribución de intensidad luminosa será esférica en dirección radial. Si tomamos un elemento de superficie (ds) situado sobre una esfera de radio r, con r muy grande en comparación con ds, podemos considerarlo como una superficie plana perpendicular al radio. Por la definición de ángulo sólido subtenido por ds:

dω =

ds r2

de donde ds = r 2 ⋅ dω

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Sustituyendo se obtiene finalmente: dΦ I ⋅ dω I = 2 E= = 2 ds r ⋅ dω r Ley de la inversa de los cuadrados establece: "La iluminación es inversamente proporcional al cuadrado de la distancia existente entre la fuente de luz y la superficie iluminada".

E=

I R2

Nota: Esta ley es válida únicamente tratándose de fuentes puntuales, superficies perpendiculares a la dirección del flujo y cuando la distancia es grande en relación al tamaño de la fuente. La distancia debe ser al menos cinco veces la dimensión máxima del luminario. No es aplicable a fuentes de iluminación extensas (ej.: cielorrasos luminosos) 7.2.2 Ley del coseno del ángulo Tanto si la dirección de iluminación es perpendicular a la superficie como si no, la iluminación recibida es: EH =

Φ S

Fig. 64 Ley del coseno

Si la superficie fuera normal (S') a la intensidad sería: E′ =

I Φ = 2 S′ d

y la relación entre S y S' es: S cos α Sustituyendo en la primera expresión nos queda: S = S ′ ⋅ cos α ; S ′ =

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EV =

Φ Φ I = ⋅ cos α = 2 cos α S S ′′ d

Para la componente vertical el razonamiento es análogo: EV =

Φ Φ I = ⋅ sen α = 2 sen α S S ′′ d

Si queremos expresar EH y EV en función de h solo hay que hacer el cambio: h d= cos α y queda: I ⋅ cos 3 α h2 I ⋅ cos 2 α ⋅ sen α EV = h2 EH =

En general, si un punto está iluminado por más de una lámpara su iluminancia total es la suma de las iluminancias recibidas: n

EH = ∑ i =1

n

EV = ∑ i =1

I i ⋅ cos 3 α i hi

2

I i ⋅ cos 2 α i ⋅ sen α i hi

2

Ley del coseno del ángulo establece: "La iluminación es proporcional al coseno del ángulo de incidencia". (Este ángulo es el formado por la dirección del rayo incidente y la normal a la superficie en el punto de incidencia P).

Fig. 65 Ejemplificación del ángulo de la ley del coseno

Esta fórmula también puede expresarse de la siguiente manera:

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E=

I × cos 3 a 2 H

En la ley de la inversa de los cuadrados, la superficie iluminada era perpendicular a la dirección de los rayos, ó sea que el ángulo de incidencia es a = 0º, al cual le corresponde cos 0º = 1

7.2 Interiores

7.2.1 Método de cavidad zonal Existen varios métodos para calcular el nivel medio de iluminación en interiores (Método del flujo luminoso, Método del rendimiento del luminario y el Método de las cavidades zonales). Este método, como su nombre sugiere, divide al local en cavidades individuales: la cavidad cielorraso, la cavidad local y la cavidad piso. Esta forma de analizar por separado el comportamiento de los tres sectores más importantes del volumen total de un local a iluminar, confiere a los cálculos realizados por este método una mayor precisión.

A los efectos de esta publicación, se adopta una versión simplificada del método, es decir, se analizará solamente la cavidad local, ya que las dos restantes cavidades, en general no influyen de manera tan significativa como para estudiar este método en profundidad. Para calcular el nivel medio de iluminación que se registra en un determinado local (y esto es común a cualquier método que se utilice) se deberá aplicar la siguiente fórmula:

Em =

Ft × cu × S

fm

donde: Em= Nivel medio de iluminación sobre el plano de trabajo (en Lux) Ft= Flujo luminoso total instalado en el local (en Lúmenes) cu= Coeficiente de utilización de la instalación fm= Factor de mantenimiento ó depreciación de la instalación S= Superficie total de local (m²)

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Fig. 66 Cavidad zonal

Relaciones de cavidad

RCT =

5 hct (L + A) L× A

RCC =

5 hcc (L + A) L× A

RCP =

5 hcp (L + A) L× A

Donde: h es la cavidad del techo, cuarto o piso L es el largo del local A es el ancho del local 7.2.2. Método punto por punto El método de los lúmenes es una forma muy práctica y sencilla de calcular el nivel medio de la iluminancia en una instalación de alumbrado general. Pero, qué pasa si queremos conocer cómo es la distribución de la iluminación en instalaciones de alumbrado general localizado o individual donde la luz no se distribuye uniformemente o cómo es exactamente la distribución en el alumbrado general. En estos casos emplearemos el método del punto por punto que nos permite conocer los valores de la iluminancia en puntos concretos.

Consideraremos que la iluminancia en un punto es la suma de la luz proveniente de dos fuentes: una componente directa, producida por la luz que llega al plano de trabajo directamente de los luminarios, y otra indirecta o reflejada procedente de la reflexión de la luz de los luminarios en el techo, paredes y demás superficies del local.

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Fig. 67 Ejemplificación del método de punto por punto

Luz directa Luz indirecta proveniente del techo Luz indirecta proveniente de las paredes En el ejemplo anterior podemos ver que sólo unos pocos rayos de luz serán perpendiculares al plano de trabajo mientras que el resto serán oblicuos. Esto quiere decir que de la luz incidente sobre un punto, sólo una parte servirá para iluminar el plano de trabajo y el resto iluminará el plano vertical a la dirección incidente en dicho punto. EH =

I ⋅ cos α d2

EH =

I ⋅ sen α = E H ⋅ tan α d2

Fig. 68. Componentes de la iluminancia en un punto

En general, para hacernos una idea de la distribución de la iluminancia nos bastará con conocer los valores de la iluminancia sobre el plano de trabajo; es decir, la iluminancia horizontal. Sólo nos interesará conocer la iluminancia vertical en casos en que se necesite tener un buen modelado de la forma de los objetos (deportes de competición, escaparates, estudios de televisión y cine, retransmisiones deportivas...) o iluminar objetos en posición vertical (obras de arte, cuadros, esculturas, pizarras, fachadas...) Para utilizar el método del punto por punto necesitamos conocer previamente las características fotométricas de las lámparas y luminarios empleadas, la disposición de las mismas sobre la planta del local y la altura de estas sobre el plano de trabajo. Una vez conocidos todos estos elementos podemos empezar a calcular las iluminancias. Mientras más puntos calculemos más información tendremos sobre la distribución de la luz. Esto es particularmente importante si trazamos los diagramas isolux de la instalación.

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Como ya hemos mencionado, la iluminancia horizontal en un punto se calcula como la suma de la componente de la iluminación directa más la de la iluminación indirecta. Por lo tanto: E = Edirecta + Eindirecta 7.2.3 Componentes directas en un punto o Fuentes de luz puntuales. Podemos considerar fuentes de luz puntuales las lámparas incandescentes y de descarga que no sean los tubos fluorescentes. En este caso las componentes de la iluminancia se calculan usando las fórmulas.

I ⋅ cos 3 α h2 I ⋅ cos 2 α ⋅ sen α = h2

EH = EH

Fig. 69. Componentes directas en un punto

Donde I es la intensidad luminosa de la lámpara en la dirección del punto que puede obtenerse de los diagramas polares del luminario o de la matriz de intensidades y h la altura del plano de trabajo a la lámpara. En general, si un punto está iluminado por más de una lámpara su iluminancia total es la suma de las iluminancias recibidas: n

EH = ∑ i =1

n

EV = ∑ i =1

I i ⋅ cos 3 α i hi

2

I i ⋅ cos 2 α i ⋅ sen α i hi

2

o Fuentes de luz lineales de longitud infinita. Se considera que una fuente de luz lineal es infinita si su longitud es mucho mayor que la altura de montaje; por ejemplo una línea continua de fluorescentes. En este caso se puede demostrar por cálculo diferencial que la iluminancia en un punto para una fuente de luz difusa se puede expresar como:

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EH = EV =

π ⋅I 2h

π ⋅I 2h

⋅ cos 2 α ⋅ sen α ⋅ cos α

Fig. 70. Fuentes lineales de longitud infinita o

En los extremos de la hilera de los luminarios el valor de la iluminancia será la mitad.

El valor de I se puede obtener del diagrama de intensidad luminosa del luminario referido a un metro de longitud de la fuente de luz. En el caso de un tubo fluorescente desnudo I puede calcularse a partir del flujo luminoso por metro, según la fórmula: Φ I= 9.25 o

Cálculo de las iluminancias horizontales empleando curvas isolux. Este método gráfico permite obtener las iluminancias horizontales en cualquier punto del plano de trabajo de forma rápida y directa. Para ello necesitaremos:

A. Las curvas isolux del luminario suministradas por el fabricante (fotocopiadas sobre papel vegetal o transparencias). Si no disponemos de ellas, podemos trazarlas a partir de la matriz de intensidades o de las curvas polares, aunque esta solución es poco recomendable si el número de puntos que nos interesa calcular es pequeño o no disponemos de un programa informático que lo haga por nosotros. B. La planta del local con la disposición de los luminarios dibujada con la misma escala que la curva isolux. El procedimiento de cálculo es el siguiente. Sobre el plano de la planta situamos el punto o los puntos en los que queremos calcular la iluminancia. A continuación colocamos el diagrama isolux sobre el plano, haciendo que el centro coincida con el punto, y se suman los valores relativos de las iluminancias debidos a cada una de los luminarios que hemos obtenido a partir de la intersección de las curvas isolux con los luminarios.

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7.2.4 Método de las DPEA (Watts por metro cuadrado) Este es un método estimativo empleado cuando se requiere tener una idea de la carga, número de lámparas y luminarios necesarias para un proyecto o anteproyecto dado. La determinación de las DPEA del sistema de alumbrado de un edificio no residencial nuevo, ampliación o modificación de alguno ya existente, de los tipos cubiertos por la presente Norma Oficial Mexicana, deben ser calculados a partir de la carga total conectada de alumbrado y el área total por iluminar de acuerdo a la metodología indicada a continuación. La expresión genérica para el cálculo de la Densidad de Potencia Eléctrica para Alumbrado (DPEA) es:

DPEA =

Carga total conectada para alumbrado Area total iluminada

donde la Densidad de Potencia Eléctrica para Alumbrado (DPEA) está expresada en W/m2, la carga total conectada para alumbrado está expresada en watts y el área total iluminada está expresada en metro cuadrado. Se considerará que la instalación cumple con lo establecido por esta Norma Oficial Mexicana sí la eficacia de la fuente de iluminación es igual o mayor a lo indicado en 6.1 de la NOM-007-ENER-2004 y las DPEA calculadas son iguales o menores que los valores límites establecidos para cada uso del edificio analizado de acuerdo con lo establecido en el Capítulo 6. Especificaciones, de dicha Norma. Las DPEA totales para los sistemas de alumbrado interior y exterior se determinan en forma independiente una de otra. Estas densidades no pueden ser combinadas en ningún momento, por lo que se deben determinar y reportar los valores de cada una de ellas en forma separada. Los pasos de este método son los siguientes: • •

Se determinan las dimensiones del local, las características el luminario y el nivel de iluminación deseado. Se calcula el índice del cuarto (IC) mediante la fórmula L × A IC = H (L × A)

donde H es la altura del montaje (distancia entre el plano de trabajo y el luminario) • En las tablas de los fabricantes se obtiene el coeficiente de utilización (CU), el factor de depreciación de la lámpara y el factor de depreciación por suciedad del luminario para obtener el factor de mantenimiento (FM). • Se utiliza la fórmula siguiente para obtener el flujo luminoso necesario en el local por iluminar

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F=

E × S CU × FM

donde S es la superficie en m2 y F el flujo total • Se divide el flujo luminoso total entre los lúmenes emitidos por lámparas o luminario, para obtener el número de lámparas necesarias. 2 • Para determinar el factor de watts/m se utiliza la siguiente fórmula

W / m2 =

No. de lamparas × potencia de las lampars àrea por iluminar

7.2.5 Índice del local (k1) Para poder analizar el Coeficiente de Utilización del local, es necesario antes calcular el Índice del Local. Dado que, el Coeficiente de Utilización de la instalación es el que permite conocer el comportamiento de un luminario determinado en un Local determinado, lo primero que habrá que conocer son las características de dicho local. En este punto es donde el método de las Cavidades Zonales difiere de otros métodos. Como se dijo anteriormente, a los efectos de determinar el coeficiente de utilización de la instalación solamente se considerará aquí el índice K1 ó índice local (en el método completo, el índice cielorraso se denomina K2 y el de piso K3) El índice del local K1 se obtiene de la siguiente formula:

K1 = 5 × hm ×

a + 1 a × 1

Donde: hm= Altura de montaje del luminario sobre el plano de trabajo (m) a= Ancho del local (m) l= Largo del local (m)

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Fig. 71. Esquema del área de trabajo

El resultado de esta fórmula será un número entre 1 y 10, si bien existen casos de locales sumamente atípicos cuyo índice de local K1 podrá ser inferior a 1 y también superior a 10. Cuanto menor sea el número mayor será la superficie del local con respecto a su altura y viceversa. Los laboratorios Argentinos presentan sus estudios fotométricos tabulando los Índices de Local de 1 a 10. Las fonometrías de USA en cambio incluyen además el índice 0. 7.2.5.1 Factor de mantenimiento Las condiciones de conservación ó mantenimiento de la instalación de iluminación, configuran un factor de gran incidencia en el resultado final de un proyecto de alumbrado y de hecho se incluye en la formula de cálculo (fm= Factor de Mantenimiento) Todos los elementos que contribuyen a la obtención del nivel de iluminación deseado sobre el plano de trabajo, sufren con el tiempo un cierto grado de depreciación. Las lámparas sufren pérdidas en el flujo luminoso emitido, ya sea por envejecimiento, acumulación de polvo sobre su superficie, efectos de la temperatura, etc. Las pantallas reflectoras y los louvers de los luminarios pierden eficiencia. Las paredes y cielorrasos se ensucian y disminuye su poder reflectante. De todos estos factores, algunos son controlables por sistemas de mantenimiento y otros no lo son. La IESNA (Illuminating Engineering Society of North America) considera, a los efectos de determinar el factor de mantenimiento de una instalación ocho factores: cuatro de ellos “no controlables” por sistemas de mantenimiento y cuatro “controlables”. LOS NO CONTROLABLES SON: la temperatura ambiente, la variación de la tensión, el factor de balasto y la depreciación de la superficie del luminario. LOS CONTROLABLES SON: la depreciación de las superficies del local por ensuciamiento, la depreciación por flujo luminoso de la lámpara, el reemplazo de las lámparas y la depreciación del luminario por ensuciamiento. El análisis de cada uno de estos factores dará como resultado un valor que se desprende de tablas y curvas. Este valor podrá ser 1 si las condiciones son

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óptimas ó menor que 1 en la medida en que no lo sean. El producto de estos ocho factores dará como resultado el “Factor de Mantenimiento” de la instalación (fm) El procedimiento completo no se detallan aquí por lo extenso; no obstante el interesado podrá obtenerlo en el Manual del IESNA. 7.2.5.2

Coeficiente de utilización

El Coeficiente de Utilización del local es el término que define el comportamiento que tendrá un luminario en un local dado y su valor estará íntimamente relacionado con el Índice del Local. También dependerá en gran medida del color y la textura del las paredes, sobre todo en locales pequeños. Existen laboratorios de fabricantes que entregan una tabla de Coeficientes de Utilización según su modelo ensayado. Esa tabla estará construida a partir de la Curva de Distribución Luminosa y por consiguiente del Rendimiento del luminario. A igualdad de flujo luminoso instalado e igual superficie del local, un luminario de alto rendimiento tendrá un coeficiente de utilización mayor (más cercano a 1) que una de bajo rendimiento.

Fig. 72. Obtención de la curva de distribución luminosa

A - Local grande Poca absorción de paredes, por lo tanto el rendimiento del luminario es bueno y el coeficiente de utilización será alto. B - Local pequeño Gran absorción de paredes: el rendimiento del luminario es menor y el coeficiente de utilización será bajo. También se deberá tener en cuenta que un luminario tendrá mayor coeficiente de utilización en un local de gran superficie en relación a su altura (Índice de Local cercano a 1) que otro de poca superficie en relación a su altura (Índice cercano a 10). 7.3 Exteriores Cuando se pretenden iluminar áreas residenciales y peatonales se busca conjugar la orientación y seguridad de movimientos con la seguridad personal de peatones y vecinos. En esta línea es importante que el alumbrado permita ver con anticipación los obstáculos del camino, reconocer el entorno y orientarse

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adecuadamente por las calles, el reconocimiento mutuo de los transeúntes a una distancia mínima de cuatro metros que permita reaccionar en caso de peligro, disuadir a ladrones e intrusos y en caso que esto no ocurra revelar su presencia a los vecinos y peatones.

7.3.1 Alumbrado Publico Para conseguir una buena iluminación, no basta con realizar los cálculos, debe proporcionarse información extra que oriente y advierta al conductor con suficiente antelación de las características y trazado de la vía. Así en curvas es recomendable situar las farolas en la exterior de la misma, en autopistas de varias calzadas ponerlas en la mediana o cambiar el color de las lámparas en las salidas. En los tramos rectos de vías con una única calzada existen tres disposiciones básicas: unilateral, bilateral tresbolillo y bilateral pareada. También es posible suspender el luminario de un cable transversal pero sólo se usa en calles muy estrechas.

Fig. 73. Distribución de lámparas del alumbrado público

La distribución unilateral se recomienda si la anchura de la vía es menor que la altura de montaje de los luminarios. La bilateral tresbolillo si está comprendida entre 1 y 1.5 veces la altura de montaje y la bilateral pareada si es mayor de 1.5. En el caso de tramos rectos de vías con dos o más calzadas separadas por una mediana se pueden colocar los luminarios sobre la mediana o considerar las dos calzadas de forma independiente. Si la mediana es estrecha se pueden colocar farolas de doble brazo que dan una buena orientación visual y tienen muchas ventajas constructivas y de instalación por su simplicidad. Si la mediana es muy ancha es preferible tratar las calzadas de forma separada. Pueden combinarse los brazos dobles con la disposición al tresbolillo o aplicar iluminación unilateral en cada una de ellas. En este último caso es recomendable poner los luminarios en el lado contrario a la mediana porque de esta forma incitamos al usuario a circular por el carril de la derecha.

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Fig. 74. Combinación de las distribuciones de lámparas del alumbrado público

En tramos curvos las reglas a seguir son proporcionar una buena orientación visual y hacer menor la separación entre los luminarios cuanto menor sea el radio de la curva. Si la curvatura es grande (R>300 m) se considerará como un tramo recto. Si es pequeña y la anchura de la vía es menor de 1.5 veces la altura de los luminarios se adoptará una disposición unilateral por el lado exterior de la curva. En el caso contrario se recurrirá a una disposición bilateral pareada, nunca tresbolillo pues no informa sobre el trazado de la carretera.

Fig. 75. Tramos curvos

En cruces conviene que el nivel de iluminación sea superior al de las vías que confluyen en él para mejorar la visibilidad. Asimismo, es recomendable situar las farolas en el lado derecho de la calzada y después del cruce. Si tiene forma de T hay que poner un luminario al final de la calle que termina. En las salidas de autopistas conviene colocar luces de distinto color al de la vía principal para destacarlas. En cruces y bifurcaciones complicados es mejor recurrir a iluminación con proyectores situados en postes altos, más de 20 m, pues desorienta menos al conductor y proporciona una iluminación agradable y uniforme.

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Fig. 76. Tipos de cruces

En las plazas y glorietas se instalarán luminarios en el borde exterior de estas para que iluminen los accesos y salidas. La altura de los postes y el nivel de iluminación serán por lo menos igual al de la calle más importante que desemboque en ella. Además, se pondrán luces en las vías de acceso para que los vehículos vean a los peatones que crucen cuando abandonen la plaza. Si son pequeñas y el terraplén central no es muy grande ni tiene arbolado se puede iluminar con un poste alto multibrazo. En otros casos es mejor situar los luminarios en el borde del terraplén en las prolongaciones de las calles que desemboca en esta.

Fig. 77. Glorietas

En los pasos de peatones los luminarios se colocarán antes de estos según el sentido de la marcha de tal manera que sea bien visible tanto por los peatones como por los conductores.

Fig. 78. Tipos de vías

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Por último, hay que considerar la presencia de árboles en la vía. Si estos son altos, de unos 8 a 10 metros, los luminarios se situarán a su misma altura. Pero si son pequeñas las farolas usadas serán más altas que estos, de 12 a 15 m de altura. En ambos casos es recomendable una poda periódica de los árboles.

Fig. 79. Iluminación en presencia de arboles

7.3.1.1 Método de los lúmenes o factor de utilización. La finalidad de este método es calcular la distancia de separación adecuada entre los luminarios que garantice un nivel de iluminancia medio determinado. Mediante un proceso iterativo, sencillo y práctico, se consiguen unos valores que aunque no son muy precisos, sí sirven de referencia para empezar a aplicar otros métodos.

Fig. 80. Ejemplificación del método de los lúmenes

Se deben considerar los siguientes puntos: o

Determinar el nivel de iluminancia media (Em). Este valor depende de las características y clase de pavimento, clase de vía, intensidad del tráfico, etc. Como valores orientativos podemos usar:

Tabla 12 Tipo de vía

Iluminancia media (lx)

Luminancia media (cd/m2)

A

35

2

B

35

2

C

30

1.9

D

28

1.7

E

25

1.4

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o

Escoger el tipo de lámpara (vapor de mercurio, sodio...) y la altura de montaje necesarias sin exceder el flujo máximo recomendado en cada intervalo. Tabla 13 Flujo de la lámpara (lm) Altura (m) 3000

< 10000

6

10000

< 20000

8

20000

< 40000

10

40000

o

H130

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, obteniéndose una proyección elíptica sobre las superficies 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.

Fig. 88. Forma de distribución del haz de luz

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.

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Fig. 89. Abertura de los ángulos de los proyectores según sus planos de simetría

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. Eficacia del haz (%) =

Lúmenes del haz Lúmenes de la lámpara

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CAPITULO VIII Marco normativo 8.1 NOM – 007 – ENER – 2004. “EFICIENCIA ENERGÉTICA EN SISTEMAS DE ALUMBRADO EN EDIFICIOS NO RESIDENCIALES”

8.1.1 Introducción Esta Norma Oficial Mexicana tiene como finalidad establecer niveles de eficiencia energética en términos de Densidad de Potencia Eléctrica para Alumbrado con que deben cumplir los sistemas de alumbrado para uso general de edificios no residenciales nuevos, ampliaciones y modificaciones de los ya existentes; con el fin de disminuir el consumo de energía eléctrica y contribuir a la preservación de recursos energéticos y la ecología de la Nación. 8.1.2 Objetivo Esta Norma Oficial Mexicana tiene por objeto: a) Establecer niveles de eficiencia energética en términos de Densidad de Potencia Eléctrica para Alumbrado (DPEA) que deben cumplir los sistemas de alumbrado de edificios no residenciales nuevos, ampliaciones y modificaciones de los ya existentes, con el propósito de que sean proyectados y construidos haciendo un uso eficiente de la energía eléctrica, mediante la optimización de diseños y la utilización de equipos y tecnologías que incremente la eficiencia energética sin menoscabo de los niveles de iluminación requerido. b) Establecer el método de cálculo para la determinación de la Densidad de Potencia Eléctrica para Alumbrado (DPEA) de los sistemas de alumbrado de edificios no residenciales, ampliaciones y modificaciones de los ya existentes con el fin verificar el cumplimiento de la presente Norma Oficial Mexicana.

8.1.3 Campo de aplicación El campo de aplicación de esta Norma Oficial Mexicana comprende los sistemas de alumbrado interior y exterior de los edificios no residenciales nuevos con carga total conectada para alumbrado mayor o igual a 3 kW; así como a las ampliaciones y modificaciones de los sistemas de alumbrado interior y exterior con carga conectada de alumbrado mayor o igual a 3 kW de los edificios existentes. En particular, los edificios cubiertos por la presente Norma Oficial Mexicana son aquellos cuyos usos autorizados en función de las principales actividades y tareas específicas que en ellos se desarrollen, queden comprendidos dentro de los siguientes tipos: a) Oficinas b) Escuelas y demás centros docentes

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c) Establecimientos comerciales d) Hospitales e) Hoteles f) Restaurantes g) Bodegas h) Recreación y cultura i) Talleres de servicio j) Centrales de pasajeros Para ampliaciones o modificaciones de edificios no residenciales ya existentes, la aplicación de esta Norma queda restringida exclusivamente a los sistemas de alumbrado de dicha ampliación o modificación y no a las áreas construidas con anterioridad. 8.1.3.1 Excepciones No se consideran dentro del campo de aplicación de esta Norma Oficial Mexicana a los sistemas de alumbrado que se instalen en los siguientes lugares: ♦ Centros de baile, discotecas y centros de recreación con efectos especiales de alumbrado. ♦ Interiores de cámaras frigoríficas. ♦ Estudios de grabación cinematográficos y similares. ♦ Áreas que se acondicionan temporalmente donde se adicionan equipos de alumbrado para exhibiciones, exposiciones, convenciones o se montan espectáculos. ♦ Tiendas y áreas de tiendas destinadas a la venta de equipos de alumbrado. ♦ Instalaciones destinadas a la demostración de principios luminotécnicos. ♦ Áreas de atención especializada en hospitales y clínicas. ♦ Edificaciones nuevas, ampliaciones y modificaciones que se localicen en zonas de patrimonio artístico y cultural, de acuerdo a la Ley Federal sobre Monumentos y Zonas Arqueológicas, Artísticas e Históricas o edificios catalogados y clasificados como patrimonio histórico según el INAH y el INBA. ♦ Sistemas de alumbrado de emergencia independientes. ♦ Equipos de alumbrado para señales de emergencia y evacuación. ♦ Equipos de alumbrado que formen parte integral de otros equipos, los cuales estén conectados a circuitos de fuerza o contactos. ♦ Equipos de alumbrado empleados para el calentamiento o preparación de alimentos. ♦ Anuncios luminosos y logos. ♦ Alumbrado de obstrucción para fines de navegación aérea. ♦ No se consideran en el alcance de esta Norma Oficial Mexicana otros tipos de edificios de uso diferente a los mencionados en el campo de aplicación de esta Norma Oficial Mexicana, tales como: salas de espera de centrales de pasajeros, edificios destinados a seguridad pública y nacional, naves industriales (área de proceso). ♦ Iluminación teatral (área de escenario). ♦ Iluminación destinada al crecimiento de plantas o animales para alimentación o investigación.

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♦ Iluminación específicamente dedicada al servicio de personas con debilidad visual. 8.1.4 Referencias Para la correcta aplicación de esta Norma se deben consultar las siguientes normas vigentes o las que las sustituyan: NOM-001-SEDE-1999, Instalaciones eléctricas (utilización). NOM-008-SCFI-2002, Sistema general de unidades de medida. 8.1.5 Definiciones Para efectos de esta Norma Oficial Mexicana los siguientes términos se definen como se establece en este capítulo. Los términos no definidos tienen su acepción ordinariamente aceptada dentro del contexto en el que son usados, o bien, definidos en otras normas y publicaciones de carácter oficial. 8.1.5.1 Alumbrado general interior. La iluminación que se localiza en los espacios interiores de un edificio, destinada a iluminar uniformemente las diferentes áreas dentro del mismo. 8.1.5.2 Ampliación. Cualquier cambio en el edificio que incrementa la superficie construida y/o el área alumbrada. 8.1.5.3 Área cubierta. Superficie o espacio construido delimitado por un perímetro que tiene envolvente estructural al menos en su cara superior (techo) y no forzosamente debe tener envolvente estructural en las caras laterales (paredes). 8.1.5.4 Área abierta. Superficie o espacio construido delimitado por un perímetro que carece de envolvente estructural alguna. 8.1.5.5 Carga eléctrica. Potencia que demanda, en un momento dado, un aparato o máquina o un conjunto de aparatos de utilización conectados a un circuito eléctrico. La carga eléctrica puede variar en el tiempo dependiendo del tipo de servicio. 8.1.5.6 Carga total conectada para alumbrado. Es la suma de la potencia en watts, de todos los luminarios y sistemas de iluminación permanentemente instalados dentro de un edificio, para iluminación general, de acento, localizada, decorativa, etc., incluyendo la potencia del balastro. 8.1.5.7 Densidad de potencia eléctrica para alumbrado (DPEA). Índice de la carga conectada para alumbrado por superficie de construcción; se expresa en W/m2. 8.1.5.8 Edificio. Cualquier estructura que limita un espacio por medio de techos, paredes, piso y superficies inferiores, que requiere de un permiso o licencia de la autoridad municipal o delegacional para su construcción. 8.1.5.9 Edificios no residenciales. Aquel edificio destinado para uso no habitacional.

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8.1.5.10 Eficacia. Es la relación entre el flujo luminoso total emitido por una fuente y la potencia total consumida, expresada en lumen por watt (lm/W). 8.1.5.11 Eficiencia energética (para fines de esta Norma Oficial Mexicana). Es la que persigue obtener el máximo rendimiento de la energía consumida, a través del establecimiento de valores límite de la DPEA sin menoscabo del confort psicofisiológico de sus ocupantes. 8.1.5.12 Equipo permanentemente instalado. Equipo que está fijo en un lugar y que no es portátil o móvil. 8.1.5.13 Estacionamiento. Espacio de servicio, que forma parte de un edificio contemplado dentro del campo de aplicación de esta Norma, abierto, cerrado o techado cuya finalidad principal es el resguardo seguro de vehículos automotores. 8.1.5.14 Iluminación de acento. Iluminación dirigible para enfatizar un objeto particular o alguna característica de una superficie o para llamar la atención hacia alguna porción del campo visual. 8.1.5.15 Iluminación decorativa. La que proporciona un nivel y/o color diferente al de la iluminación general, con propósitos de embellecimiento de algún local o superficie. 8.1.5.16 Iluminación general. Ver alumbrado general interior. 8.1.5.17 Iluminación localizada. Iluminación dirigida hacia un área o superficie específica, que proporciona iluminación suficiente para la ejecución de una actividad. 8.1.5.18 Iluminancia. Es la luminosidad en un punto de una superficie, se define como el flujo luminoso que incide sobre un elemento de la superficie dividido por el área de ese elemento. La iluminancia esta expresada en lux (lx). 8.1.5.19 Luminario. Equipo de iluminación que distribuye, filtra o controla la luz emitida por una lámpara o lámparas y el cual incluye todos los accesorios necesarios para fijar, proteger y operar estas lámparas y los necesarios para conectarlas al circuito de utilización eléctrica. 8.1.5.20 Luminario de acento. El que se emplea para iluminación de acento. 8.1.5.21 Modificación. Cualquier cambio en el edificio en el que se incremente la carga total de alumbrado. 8.1.5.22 Sistema de alumbrado. Conjunto de equipos, aparatos y accesorios que ordenadamente relacionados entre sí, contribuyen a suministrar iluminación a una superficie o un espacio. 8.1.5.23 Sistema de alumbrado de emergencia independiente. Es aquel conjunto de equipos y aparatos para alumbrado diseñado para entrar en funcionamiento si falla el sistema de suministro de energía eléctrica. El término independiente se

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refiere a la autonomía de este sistema de alumbrado con respecto al sistema de alumbrado de operación normal y continua. 8.1.6. Clasificación Para fines de esta Norma Oficial Mexicana los edificios no residenciales se clasifican por su tipo de ocupación en: 8.1.6.1 Edificios para oficinas (Oficinas) 8.1.6.1.1 Oficinas 8.1.6.2 Edificios para escuelas y demás centros docentes (Escuelas) 8.1.6.2.1 Escuelas o instituciones educativas 8.1.6.2.2 Bibliotecas 8.1.6.3 Edificios para establecimientos comerciales (Comercios) 8.1.6.3.1 Tiendas de autoservicio, departamentales y de especialidades 8.1.6.4 Edificios para Hospitales y Clínicas 8.1.6.4.1 Hospitales, Sanatorios y Clínicas 8.1.6.5 Edificios para Hoteles 8.1.6.5.1 Hoteles 8.1.6.5.2 Moteles 8.1.6.6 Edificios para restaurantes 8.1.6.6.1 Restaurantes 8.1.6.6.2 Cafeterías y venta de comida rápida 8.1.6.6.3 Bares 8.1.6.7 Bodegas 8.1.6.7.1 Bodegas y áreas de almacenamiento 8.1.6.8 Edificio para recreación y cultura 8.1.6.8.1 Salas de cine 8.1.6.8.2 Teatros 8.1.6.8.3 Centros de convenciones 8.1.6.8.4 Gimnasio y centros deportivos 8.1.6.8.5 Museos 8.1.6.8.6 Templos 8.1.6.9 Talleres de servicio 8.1.6.9.1 Talleres de servicio para automóviles 8.1.6.9.2 Talleres 8.1.6.10 Edificio para carga y pasaje 8.1.6.10.1 Centrales y terminales de transporte de carga 8.1.6.10.2 Centrales y terminales de transporte de pasajeros, aéreo y terrestre 8.1.7 Especificaciones Los valores de Densidad de Potencia Eléctrica para Alumbrado (DPEA) que deben cumplir los sistemas de alumbrado interior de los edificios indicados en el campo de aplicación de la presente Norma Oficial Mexicana, no deben exceder los valores indicados en la Tabla 1.

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Tabla 1. Densidades de Potencia Eléctrica para Alumbrado (DPEA) Tipo de edificio DPEA (W/m2 Oficinas Oficinas 14 Escuelas y demás centros docentes Escuelas o instituciones educativas 16 Bibliotecas 16 Establecimientos comerciales Tiendas de autoservicio, departamentales y de especialidades 20 Hospitales Hospitales, sanatorios y clínicas 17 Hoteles Hoteles 18 Moteles 22 Restaurantes Bares 16 Cafeterías y venta de comida rápida 19 Restaurantes 20 Bodegas Bodegas o áreas de almacenamiento 13 Recreación y Cultura Salas de cine 17 Teatros 16 Centros de convenciones 15 Gimnasios y centros deportivos 16 Museos 17 Templos 24 Talleres de servicios Talleres de servicio para automóviles 16 Talleres 27 Carga y pasaje Centrales y terminales de transporte de carga 13 Centrales y terminales de transporte de pasajeros, aéreas y terrestres 16

8.1.7.1 En el caso de fachadas de edificios la eficacia de la fuente de iluminación que se utilice para su iluminación no debe ser menor a 22 lm/W. 8.1.7.2 La DPEA para las áreas exteriores restantes, que formen parte de los edificios contemplados dentro del campo de aplicación de la presente Norma no debe ser mayor de 1,8 W/m2. 8.1.7.3 Los estacionamientos cubiertos, cerrados o techados, que formen parte de los edificios contemplados dentro del campo de aplicación de esta Norma, la DPEA a cumplir no debe ser mayor de 3 W/m2 y, para los estacionamientos abiertos no debe exceder lo establecido en la Tabla 2. Tabla 2. Valores máximos de Densidad de Potencia Eléctrica para Alumbrado (DPEA) para estacionamientos abiertos

Área a iluminar m2 < 300 de 300 a < 500

Densidad de potencia W/m2 1,80 0,90

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de 500 a < 1 000 de 1 000 a < 1 500 de 1 500 a < 2 000 > 2000

0,70 0,58 0,54 0,52

8.1.8 Método de cálculo 8.1.8.1 Consideraciones generales La determinación de las DPEA del sistema de alumbrado de un edificio no residencial nuevo, ampliación o modificación de alguno ya existente, de los tipos cubiertos por la presente Norma Oficial Mexicana, deben ser calculados a partir de la carga total conectada de alumbrado y el área total por iluminar de acuerdo a la metodología indicada a continuación. La expresión genérica para el cálculo de la Densidad de Potencia Eléctrica para Alumbrado (DPEA) es:

DPEA =

Carga total conectada para alumbrado Area total iluminada

Donde la Densidad de Potencia Eléctrica para Alumbrado (DPEA) está expresada en W/m2, la carga total conectada para alumbrado está expresada en watts y el área total iluminada está expresada en metro cuadrado. Se considerará que la instalación cumple con lo establecido por esta Norma Oficial Mexicana sí la eficacia de la fuente de iluminación es igual o mayor a lo indicado en 6.1 y las DPEA calculadas son iguales o menores que los valores límites establecidos para cada uso del edificio analizado de acuerdo con lo establecido en el Capítulo 6. Especificaciones, de la presente Norma. 8.1.8.2 Metodología. Las DPEA totales para los sistemas de alumbrado interior y exterior se determinan en forma independiente una de otra. Estas densidades no pueden ser combinadas en ningún momento, por lo que se deben determinar y reportar los valores de cada una de ellas en forma separada. 8.1.8.2.1 Cuando un edificio sea diseñado y construido para un uso único, se permite que para algunas áreas o espacios del edificio, en función de las actividades y tareas específicas que en su interior se desarrollen, se obtengan valores de DPEA mayores a los límites establecidos en la presente Norma Oficial Mexicana pero que tienen que ser compensadas por otras áreas con valores de DPEA menores y así lograr que los valores de DPEA totales del edificio cumplan con lo establecido por esta Norma Oficial Mexicana. 8.1.8.2.2 En el caso de edificios de uso mixto se deben determinar y reportar en forma separada las DPEA para alumbrado interior de cada uno de los usos del edificio. 8.1.8.3 Determinación de la DPEA del sistema de alumbrado.

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A partir de la información contenida en los planos del proyecto de la instalación eléctrica y de los valores de potencia real nominal obtenidos de los fabricantes de los diferentes equipos de alumbrado considerados en dicha instalación, se cuantifica la carga total conectada de alumbrado, así como el área total iluminada a considerarse en el cálculo para la determinación de la DPEA del sistema de alumbrado, de acuerdo con el siguiente procedimiento: a) Alumbrado interior a.1) Identificar el tipo de edificio proyectado con base en la clasificación de la Tabla 1 de la presente Norma Oficial Mexicana. a.2) Identificar el número total de niveles o pisos que integran el edificio y, en su caso, los diferentes usos del mismo. a.3) Obtener las áreas de los espacios o particiones a ser iluminadas de cada uno de los pisos o niveles, para cada uno de los usos que integran el edificio, la información deberá ser expresada en m2. a.4) Determinar la carga total conectada para alumbrado. En el caso de los equipos de alumbrado que requieran el uso de balastros u otros dispositivos para su operación, se debe considerar el valor de la potencia nominal del conjunto lámparabalastro. La información anterior debe ser expresada en watts. a.5) Integrar los valores parciales obtenidos para cada piso o nivel. a.6) Se excluyen aquellas áreas, sistemas y cargas específicas conceptualizadas como excepciones indicadas en el Capítulo 2. Campo de aplicación de esta Norma Oficial Mexicana. a.7) Determinar la DPEA total a partir de la carga total conectada para alumbrado y el área total de cada uso y comparar contra los valores de los DPEA de la Tabla 1. b) Alumbrado exterior b.1) Identificar las áreas abiertas del edificio, como son: jardines, andadores, zonas de carga y descarga, zonas de circulación peatonal y vehicular b.2) Determinar el área en m2 y cuantificar la carga total conectada para alumbrado expresado en watts. b.3) Determinar la carga total conectada para alumbrado. En el caso de los equipos de alumbrado que requieran el uso de balastros u otros dispositivos para su operación, se debe considerar el valor de la potencia nominal del conjunto lámparabalastro-dispositivo. La información anterior debe ser expresada en watts. b.4) Determinar la DPEA total a partir de la carga total conectada para alumbrado y el área total de cada uso y comparar contra el valor de DPEA establecido en 6.2. 7.4 Consideraciones especiales 7.4.1 Luminarios para señalización de salidas. Los luminarios para señalización ubicados en el interior o exterior del edificio que consuman más de 5 watts, deberán tener lámparas cuya eficacia mínima sea de 35 lm/W. 7.4.2 Iluminación localizada. Se puede tener un incremento de densidad de potencia eléctrica por concepto de alumbrado en algunas áreas, siempre y cuando se verifique que los luminarios proyectados sean realmente instalados. Esta DPEA deberá emplearse únicamente para los luminarios especificados y no para aplicaciones distintas o en otras áreas. Dichas áreas son:

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a) Áreas en las que se instala iluminación adicional a la general, con propósitos decorativos (candiles, arbotantes) o para destacar obras artísticas. El incremento en la DPEA permitida para estos luminarios suplementarios, no debe ser mayor de 10,8 W/m2 dentro del local específico. b) Áreas destinadas a trabajo con computadoras, en los que se instalan luminarios especiales para evitar reflejos o deslumbramientos. Se acepta un incremento máximo en la DPEA de 3,8 W/m2 dentro del local específico. c) Áreas de tiendas departamentales o para ventas al menudeo, en las que se emplean luminarias de acento para hacer resaltar algunas mercancías. Se permite un incremento máximo en la DPEA de 17 W/m2 en mercancías en general o 42 W/m2 para acentuación de mercancías finas, tales como: joyería, platería, cerámica, trajes y vestidos y en galerías de arte o locales similares, en donde es necesaria la observación a detalle de las mercancías. 8.1.9 Vigilancia La Secretaría de Energía, conforme a sus atribuciones y en el ámbito de su competencia, es la autoridad que está a cargo de vigilar el cumplimiento de la presente Norma Oficial Mexicana: a) Durante el proceso de aprobación de proyectos de instalaciones destinadas al suministro y uso de la energía eléctrica, y b) Al término de la construcción de las mismas. El cumplimiento de la presente Norma Oficial Mexicana no releva ninguna responsabilidad en cuanto a la observancia de lo dispuesto en otras normas oficiales mexicanas y reglamentos existentes aplicables a instalaciones destinadas al suministro y uso de la energía eléctrica. El incumplimiento de la presente Norma Oficial Mexicana será sancionado conforme a lo dispuesto por la Ley Federal sobre Metrología y Normalización, la Ley del Servicio Público de Energía Eléctrica, su Reglamento y demás disposiciones legales aplicables. 8.1.10. Evaluación de la conformidad La evaluación de la conformidad de los sistemas de alumbrado en edificios no residenciales con las especificaciones de esta Norma Oficial Mexicana, se realiza por personas acreditadas y aprobadas en términos de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización y su Reglamento. 8.1.11 Concordancia

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Esta Norma no concuerda con ninguna norma internacional, por no existir referencia alguna en el momento de su elaboración. 8.1.12 Transitorios 1. La presente Norma Oficial Mexicana, una vez publicada en el Diario Oficial de la Federación, cancelará y sustituirá a la NOM-007-ENER-1995, Eficiencia energética para sistemas de alumbrado en edificios no residenciales, que fue publicada en el Diario Oficial de la Federación el 1 de septiembre de 1995. 2. La presente Norma Oficial Mexicana, una vez publicada en el Diario Oficial de la Federación, entrará en vigor 120 días naturales después de su publicación en el Diario Oficial de la Federación y a partir de esta fecha todos los sistemas de alumbrado comprendidos dentro del campo de aplicación de esta Norma Oficial Mexicana, serán verificados con base a la misma. Sufragio Efectivo. No Reelección. México, D.F., a 31 de marzo de 2005.- El Presidente del Comité Consultivo Nacional de Normalización para la Preservación y Uso Racional de los Recursos Energéticos (CCNNPURRE) y Director General de la Comisión Nacional para el Ahorro de Energía, Carlos Domínguez Ahedo.- Rúbrica. Apéndice Informativo.- Los valores de DPEA que se incluyen en este apéndice, tienen como único fin el de orientar sobre los desgloses de los espacios que en diferentes tipos de edificios, de acuerdo con su uso, se están analizando para ser considerados a futuro en las normas.

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A.1 Valores de DPEA para diferentes espacios pertenecientes a diferentes tipos de edificios

EDIFICIO DEPORTIVO Gimnasio

16,1 14,0 16,1

5,4

Centro de ejercicios

16,1 14,0 16,1

5,4

EDIFICIOS INSTITUCIONALES Tribunales/juzgados Delegación de Policía Estación de Bomberos Oficina de correos Edifico del Ayuntamiento CENTRO DE CONVENCIONES

Potencia adicional permitida*

cuarto de maquinas o eléctricos

almacén inactivo

almacén activo

escaleras

corredores

baños

preparación de alimentos

restaurante

área recreativa

patio interior pisos adicionales

patio interior primeros 3 pisos

vestíbulo

auditorio

salón de clases/lectura/entrenamiento

sala de juntas/usos múltiples

oficina abierta

Tipo de edificio

oficina cerrada

Espacios comunes y DPEA

Áreas especificas y DPEA W/m2

19,4 14,0 2,1 15,0 15,0 23,7 10,8 7,5 9,7 11,8 3,2 14,0 Área de juego Vestidores Área de ejercicios 19,4 14,0 2,1 15,0 15,0 23,7 10,8 7,5 9,7 11,8 3,2 14,0 Área de ejercicios Vestidores

20,4 8,6 11,8 11,8 8,6

16,1 14,0 16,1 17,2 17,2 19,4 14,0 2,1 15,0 15,0 23,7 10,8 7,5 9,7 11,8 3,2 14,0 Tribunal Celdas de reclusión 16,1 14,0 16,1 17,2 17,2 19,4 14,0 2,1 15,0 15,0 23,7 10,8 7,5 9,7 11,8 3,2 14,0 Laboratorio 16,1 14,0 16,1 17,2 19,4 15,0 15,0 23,7 10,8 7,5 9,7 11,8 3,2 14,0 Área de estacionamiento Dormitorios 16,1 14,0 16,1 17,2 19,4 14,0 2,1 15,0 15,0 23,7 10,8 7,5 9,7 11,8 3,2 14,0 Área de clasificación 16,1 14,0 16,1 17,2 17,2 19,4 15,0 23,7 10,8 7,5 9,7 11,8 3,2 14,0

22,6 11,8 19,4 9,7 11,8 18,1

16,1 14,0 16,1 17,2 5,3

19,4 14,0 2,1 15,0 15,0 23,7 10,8 7,5 9,7 11,8 3,2 14,0 Área de exhibición

35,1

14,0 2,1 15,0 15,0 23,7 10,8 7,5 9,7 11,8 3,2 14,0 14,0 2,1 15,0 23,7 10,8 7,5 9,7 11,8 3,2 14,0 Llenado de tarjetas Almacenamiento Área de lectura

15,1 20,4 19,4

ESCUELAS Escuelas/Universidades Bibliotecas

16,1 14,0 16,1 17,2 17,2 16,1 14,0 16,1 17,2 17,2

RESTAURANTES Restaurant-Bar Área recreativa Restaurant familiar Restaurant-Cafetería

16,1 14,0 16,1 16,1 14,0 16,1 16,1 14,0 16,1

19,4 14,0 2,1 15,0 12,9 23,7 10,8 7,5 9,7 11,8 3,2 14,0 19,4 14,0 2,1 15,0 23,7 23,7 10,8 7,5 9,7 11,8 3,2 14,0 19,4 14,0 2,1 15,0 15,0 23,7 10,8 7,5 9,7 11,8 3,2 14,0

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*

*

* *

* * * *

* * *

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A.1 Valores de DPEA para diferentes espacios pertenecientes a diferentes tipos de edificios (continuación)

Potencia adicional permitida*

cuarto de maquinas o eléctricos

almacén inactivo

almacén activo

escaleras

corredores

baños

preparación de alimentos

restaurante

área recreativa

patio interior pisos adicionales

patio interior primeros 3 pisos

vestíbulo

auditorio

salón de clases/lectura/entrenamiento

sala de juntas/usos múltiples

oficina abierta

Tipo de edificio

oficina cerrada

Espacios comunes y DPEA

Áreas especificas y DPEA W/m2

HOSPITALES Y SANATORIOS hospitales y sanatorios

16,1 14,0 16,1

19,4 14,0 2,1 15,0 15,0 23,7 10,8 17,2 9,7 31,2 3,2 14,0 Sala de emergencia Sala de recuperación Estación de enfermeras Examen/Tratamiento Farmacia Cuarto de paciente Quirófano Enfermería Almacén de medicinas Terapia física Radiología Lavandería

30,1 28,0 19,4 17,2 24,7 13,0 81,8 10,8 32,3 20,4 4,3 7,5

EDIFICIOS INDUSTRIALES Taller Taller serv. Automotriz Naves Industriales

16,1 14,0 16,1 16,1 14,0 16,1 16,1 14,0 16,1

19,4 14,0 2,1 15,0 15,0 23,7 10,8 7,5 19,4 14,0 2,1 15,0 15,0 23,7 10,8 7,5 19,4 14,0 2,1 15,0 15,0 23,7 10,8 7,5

9,7 11,8 3,2 14,0 Taller 9,7 11,8 3,2 14,0 Servicio automotriz 9,7 11,8 3,2 14,0 Nave alta Nave baja Detallado Cuarto de equipos Cuarto de control

26,9 15,1 22.6 32,3 66,7 8,6 5,4

EDIFICIOS DE HOSPEDAJE Hotel Motel Multifamiliares Dormitorios

16,1 16,1 16,1 16,1

18,3 19,4 19,4 19,4

9,7 9,7 9,7 9,7

26,9 26,9

14,0 14,0 14,0 14,0

16,1 17,2 16,1 17,2 16,1 16,1

14,0 14,0 14,0 14,0

2,1 2,1 2,1 2,1

15,0 15,0 15,0 15,0

10,8 12,9 15,0 15,0

23,7 23,7 23,7 23,7

10,8 10,8 10,8 10,8

7,5 7,5 7,5 7,5

11,8 11,8 11,8 11,8

3,2 3,2 3,2 3,2

14,0 14,0 14,0 14,0

Cuarto de huéspedes Cuarto de huéspedes Estancia familiar Habitaciones

ING. BULMARO SANCHEZ HERNANDEZ/ING. NORMA ENEIDA MORALES MARTINEZ

20,4

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* * * *

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A.1 Valores de DPEA para diferentes espacios pertenecientes a diferentes tipos de edificios (continuación)

MUSEOS Museos

16,1 14,0 16,1 17,2

19,4 14,0 2,1

EDIFICIO DE OFICINAS Oficinas

16,1 14,0 16,1 17,2

19,4 14,0 2,1 15,0 15,0 23,7 10,8 7,5

10,8 7,5

Estacionamiento TEATROS Actuación Cine EDIFICIOS DE TRANSPORTES Transportación

Potencia adicional permitida* 25,8 19,4

9,7 11,8 3,2

14,0 Celdas

11,8

23,7 10,8 7,5

9,7 11,8 3,2

14,0 Pulpito, coro Áreas de feligreses

55,8 * 24,7

19,4 14,0 2,1 15,0 15,0 23,7 10,8 7,5

9,7 11,8 3,2

14,0 Área general de ventas

22,6

*

Galería principal

19,3

*

16,1 14,0 16,1

EDIFICIO DE ALMACENAMIEMTO Almacén

cuarto de maquinas o eléctricos

14,0 Actividades bancarias Laboratorio

15,0 20,4 19,4

5,3

almacén inactivo

9,7 11,8 3,2

EDIFICIOS VENTAS AL MENUDEO Ventas al menudeo

16,1 14,0 16,1

almacén activo

17,2 26,9

16,1 14,0 16,1 17,2 34,4 19,4 14,0 2,1 15,0

EDIFICIO DEPORTIVOS Áreas de deportes

Áreas especificas y DPEA W/m2

9,7 15,0 15,0 14,0 Exhibición Restauración

RECLUSORIOS reclusorios EDIFICIOS RELIGIOSOS Edificios religiosos

16,1 14,0

escaleras

corredores

baños

preparación de alimentos

restaurante

área recreativa

patio interior pisos adicionales

patio interior primeros 3 pisos

vestíbulo

auditorio

salón de clases/lectura/entrenamiento

sala de juntas/usos múltiples

oficina abierta

Tipo de edificio

oficina cerrada

Espacios comunes y DPEA

15,0 15,0 23,7 10,8 7,5

19,4 14,0 2,1 15,0 15,0 23,7 10,8 7,5

9,7 11,8 3,2

14,0 Cuadrilátero Cancha deportiva Cancha interior

40,8 46,2 28,4

16,1 14,0 16,1

19,4 14,0 2,1

10,8 7,5

9,7 11,8 3,2

16,1

19,4

10,8 7,5

9,7 11,8 3,2

14,0 Almacenaje material fino Alm. Material med.o grande 14,0 Área est. Autoservicio Área est. con acomodador

17,2 11,8 2,1 1,0

10,8 7,5 10,8 7,5

9,7 11,8 3,2 9,7 11,8 3,2

16,1

19,4 12,9 14,0 2,1 15,0 14,0 8,6 15,0

16,1 14,0 16,1

10,8 19,4 14,0 2,1 15,0 15,0 23,7 10,8 17,2 9,7 31,2 3,2

ING. BULMARO SANCHEZ HERNANDEZ/ING. NORMA ENEIDA MORALES MARTINEZ

14,0 14,0 14,0 Aeropuertos - galería principal Área de equipaje Taquilla

* *

* * 7,5 * 14,0 19,4 *

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8.2 PROCEDIMIENTO PARA LA EVALUACIÓN DE LA CONFORMIDAD DE LA NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-007-ENER-2004, EFICIENCIA ENERGÉTICA PARA SISTEMAS DE ALUMBRADO EN EDIFICIOS NO RESIDENCIALES. 8.2.1. Objetivo Este Procedimiento para la Evaluación de la Conformidad (PEC) se establece para facilitar y orientar a las Unidades de Verificación (UV) y a los usuarios de energía eléctrica, en la aplicación de la norma NOM-007-ENER-2004, Eficiencia energética para sistemas de alumbrado en edificios no residenciales, en adelante NOM. 8.2.2. Referencias Para la correcta aplicación de este PEC es necesario consultar los siguientes documentos vigentes: y Ley Federal sobre Metrología y Normalización (LFMN) y Reglamento de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización (RLFMN) y Ley del Servicio Público de Energía Eléctrica (LSPEE) y Reglamento de la Ley del Servicio Público de Energía Eléctrica (RLSPEE) y NOM-007-ENER-2004, Eficiencia energética para sistemas de alumbrado en edificios no residenciales y NOM-008-SCFI-2002, Sistema General de Unidades 8.2.3. Definiciones Para los efectos de este PEC, se entenderá por: 8.2.3.1 Acta circunstanciada: Documento expedido por una UV en cada una de las visitas de verificación de los sistemas de alumbrado, en el cual se hará constar como mínimo: hora, día, mes y año del inicio y de la conclusión de la visita de verificación; nombre, denominación o razón social del usuario, calle y número, población o colonia, municipio o delegación, código postal y entidad federativa, en que se encuentre ubicado el lugar en que se practique la visita de verificación; dos testigos con datos de identificación oficial; nombre y cargo de la persona con quien se entiende la diligencia; y nombre y firma de quienes la llevaron a cabo y los datos relativos a la actuación y declaración del visitado, si quisiera hacerla, mismos que documenta como evidencia objetiva de la evaluación de la conformidad con la NOM. 8.2.3.2 Autoridad competente: Secretaría de Energía (SE); Comisión Nacional para el Ahorro de Energía (CONAE), conforme a sus atribuciones. 8.2.3.3 Usuario de energía eléctrica, en adelante (usuario): Persona física o moral o representante legal, responsable del inmueble para el que se solicita el servicio de verificación de los sistemas de alumbrado. 8.2.3.4 Dictamen de verificación: Documento que emite la UV y firma bajo su responsabilidad, en el cual consta el cumplimiento de la instalación con la NOM en un momento dado, así como los datos relativos a la instalación. 8.2.3.5 Evaluación de la conformidad: la determinación del grado de cumplimiento de la instalación con la NOM, mediante la verificación. 8.2.3.6 Informe técnico: Documentación que incluye: listas de verificación, ING. BULMARO SANCHEZ HERNANDEZ/ING. NORMA ENEIDA MORALES MARTINEZ

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informes de resultados y, en su caso, el informe de incumplimientos fundamentados en la NOM y las evidencias objetivas efectuadas por el usuario. 8.2.3.7 Lista de verificación: documentos que utiliza la UV, en la verificación del proyecto (examen de documentos) y en cada visita de verificación, como evidencia objetiva de la evaluación de la conformidad con la NOM. 8.2.3.8 Plano eléctrico: representación gráfica de las diferentes partes de una instalación eléctrica, incluyendo el sistema de alumbrado. 8.2.3.9 Proyecto del sistema de alumbrado: conjunto de documentos correspondientes a una instalación del sistema de alumbrado que se ha de construir o a partir de los cuales se ha construido. Los documentos son: Los planos eléctricos, cuadros de cargas del sistema de alumbrado y la memoria del cálculo donde se detallen las Densidades de Potencia Eléctrica por concepto de Alumbrado (DPEA), de acuerdo con el método establecido en la NOM; características técnicas de los componentes del sistema de alumbrado (lámparas, balastros, sistemas de control para el alumbrado) y el plano general de la edificación que permita determinar el área total iluminada a considerar, así como toda la información que pueda ayudar a evaluar el sistema de alumbrado. Esta información debe ir firmada por el responsable del proyecto. 8.2.3.10 Responsable del proyecto: persona física que sea ingeniero electricista, ingeniero mecánico electricista o ingeniero en ramas afines con especialidad en ingeniería eléctrica, titulado con cédula profesional, con conocimientos para diseñar, calcular y supervisar, una instalación eléctrica. 8.2.3.11 Representante legal: persona física o moral que actúa a nombre del propietario del inmueble, de conformidad con un poder otorgado a su favor. 8.2.3.12 Sistema de alumbrado: conjunto de equipos, aparatos y accesorios que, ordenadamente relacionados entre sí, contribuyen a suministrar luz artificial a una superficie o un espacio. 8.2.3.13 Unidad de Verificación (UV): la persona física o moral que realiza actos de verificación, conforme a lo dispuesto en la LFMN, que se encuentra debidamente acreditada y aprobada para verificar el cumplimiento con la NOM. 8.2.3.14 Verificación: la constatación ocular o comprobación mediante muestreo, medición, pruebas de laboratorio, o examen de documentos, que se realizan para evaluar la conformidad en un momento determinado. 8.2.3.15 Visita de verificación: la visita que se efectúe al sitio donde se encuentre instalado el sistema de alumbrado, con el objeto de verificar su cumplimiento con la NOM. 8.2.4. Disposiciones generales 8.2.4.1 La evaluación de la conformidad debe realizarse por unidades de verificación, acreditadas y aprobadas en la NOM conforme lo dispuesto en la LFSMN. 8.2.4.2 El usuario debe solicitar la evaluación de la conformidad con la NOM a la UV de su preferencia, cuando lo requiera para dar cumplimiento a las disposiciones legales o para otros fines de su propio interés. Se recomienda al usuario, que lleve a cabo evaluaciones periódicas de sus instalaciones, para comprobar el grado de cumplimiento con las normas aplicables. ING. BULMARO SANCHEZ HERNANDEZ/ING. NORMA ENEIDA MORALES MARTINEZ

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8.2.5. Procedimiento 8.2.5.1 El usuario debe solicitar a la UV, que haya elegido, la evaluación de la conformidad del sistema de alumbrado con la NOM. 8.2.5.2 La UV, de común acuerdo con el usuario, debe establecer los términos y las condiciones de los trabajos de verificación. El usuario debe entregar a la UV la información necesaria para realizar la verificación de acuerdo a lo establecido en el capítulo 6 de este PEC, independientemente de la que se acuerde en los términos y las condiciones de los trabajos de verificación. 8.2.5.3 La UV debe constatar que la carga total conectada para alumbrado sea mayor o igual a 3 kW. En el caso de que dicha carga sea menor a 3 kW, la UV debe informar al usuario que su instalación no se encuentra dentro del campo de aplicación de la NOM y por lo tanto no es obligatorio realizar la evaluación de la conformidad con la misma, para efectos legales. 8.2.5.4 La UV, que en la verificación de una instalación eléctrica constate que la carga total conectada para alumbrado sea mayor o igual a 3 kW, debe informar al cliente que su instalación se encuentra dentro del campo de aplicación de la NOM y que debe evaluarse la conformidad con la misma. 8.2.5.5 La evaluación de la conformidad de los sistemas de alumbrado, sujetos al cumplimiento de la NOM, deben considerar, la verificación del cumplimiento del proyecto del sistema de alumbrado y la verificación, en sitio, del cumplimiento del sistema de alumbrado ya instalado. 8.2.5.6 La verificación puede realizarse en etapas durante la instalación del sistema de alumbrado o en el sistema de alumbrado ya instalado, en cualquiera de los casos se debe expedir el acta circunstanciada y el informe técnico, de cada visita de verificación. 8.2.5.7 Si la instalación cumple con lo establecido en la NOM, la UV debe entregar al usuario, original y copia del dictamen de verificación, así como original de la portada elaborada como se indica en el acuerdo que establece el formato de portada de los dictámenes de verificación de las instalaciones eléctricas, en los servicios de alta tensión y lugares de concentración pública, publicado en el Diario Oficial de la Federación el 10 de enero de 2002 o el que lo sustituya. El dictamen debe elaborarse con base en el formato indicado en el Anexo A, de este PEC. 8.2.5.8 Si la instalación no cumple con lo establecido en la NOM, la UV debe informar al usuario y asentar en el acta circunstanciada, en el informe técnico y en la lista de verificación, los hallazgos (observaciones o no conformidades) encontrados, tanto en la verificación del cumplimiento del proyecto del sistema de alumbrado (planos y memoria de cálculo), como en la verificación, en sitio, del cumplimiento del sistema de alumbrado ya instalado y entregar copia al usuario de dichos documentos. De común acuerdo con el usuario se debe establecer el plazo para que se realicen las modificaciones pertinentes. 8.2.5.9 Los usuarios a quienes se haya levantado una acta circunstanciada, pueden formular observaciones en el acto de la diligencia y ofrecer pruebas en relación con los hechos contenidos en éstas o, por escrito, hacer uso de tal derecho dentro del término de 5 días siguientes a la fecha en que se haya

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levantado. 8.2.5.10 El usuario debe realizar, dentro del plazo acordado, las modificaciones pertinentes y avisar a la UV para que verifique nuevamente el proyecto del sistema de alumbrado y/o la instalación. En caso de no cumplirse nuevamente, se puede repetir el proceso hasta lograr que el sistema de alumbrado cumpla con la NOM. 8.2.5.11 Para fines del llenado del formato de dictamen del Anexo A, cuando la instalación a verificar sea de uso mixto con o sin áreas exteriores se debe usar el DPEA del alumbrado interior de aquel uso que predomine. Cuando la instalación a verificar sea de un solo uso con áreas exteriores se debe usar el DPEA del alumbrado interior. 8.2.5.12 Los trabajos de verificación concluyen con la entrega del Dictamen de Verificación al usuario. 8.2.5.13 El usuario debe entregar el original de la portada y del Dictamen de Verificación al suministrador de energía eléctrica para que le proporcione el servicio, de acuerdo a lo establecido en el artículo 28 de la Ley del Servicio Público de Energía Eléctrica. 8.2.6. Aspectos técnicos específicos del proyecto de alumbrado a verificar 8.2.6.1 Para llevar a cabo la verificación el usuario debe entregar el proyecto del sistema de alumbrado. 8.2.6.2 La verificación del proyecto y la instalación debe considerar como mínimo: 8.2.6.2.1 Identificación del tipo de edificio. - Si es de un solo uso, determinar los metros cuadrados totales - Si es de uso mixto, determinar los metros cuadrados por uso 8.2.6.2.2 Lámparas. - Tipo de lámpara y potencia nominal. - Valor de eficacia de la fuente de iluminación. 8.2.6.2.3 Balastros. - Tipo de balastro y potencia nominal.

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ANEXO A Dictamen de Verificación de los Sistemas de Alumbrado en Edificios no Residenciales, NOM-007-ENER-2004 De conformidad con lo dispuesto en los artículos 3o. fracciones IV-A, XVII, 68, 70, 70-C, 73, 74, 84, 85, 86, 87, 88, 91, 92, 94, 97, 98 y 99 de la Ley Federal sobre Metrología y Normalización; 28 y 29 de la Ley del Servicio Público de Energía Eléctrica; 56, 57 y 58 de su Reglamento y demás disposiciones legales aplicables, en mi carácter de representante legal de la Unidad de Verificación con registro número: _________, con acreditación vigente de fecha: _______ otorgada por la Entidad de Acreditación Autorizada y aprobación vigente de la Comisión Nacional para el Ahorro de Energía otorgada en oficio No.__________ de fecha:__________ y habiéndose aplicado el procedimiento para la evaluación de la conformidad correspondiente a los sistemas de alumbrado en edificios no residenciales que se describen a continuación: Dictamen No.:

Fecha:

Nombre o razón social del propietario: _______________________________________________________ Giro de la Instalación: ____________________________________________________________________ Descripción: ( ) SERVICIO NUEVO ( ) AMPLIACION ( ) MODIFICACION 2 Carga conectada de alumbrado kW: DPEA (W/m ): Ubicación de la instalación: Calle y No.: Colonia y Población: Municipio o Delegación: Ciudad y Estado: Código Postal: Propietario o representante: Nombre: Teléfono: Fax: Correo Electrónico: CERTIFICO, en los términos establecidos en el artículo 28 de la Ley del Servicio Público de Energía Eléctrica, que los sistemas de alumbrado en cuestión cumplen con las disposiciones aplicables de la Norma Oficial Mexicana NOM-007-ENER-2004, Eficiencia energética para sistemas de alumbrado en edificios no residenciales. Declaro bajo protesta de decir verdad, que los datos asentados en el presente Dictamen de Verificación son verdaderos, acepto la responsabilidad que pudiera derivarse de la veracidad de los mismos, haciéndome acreedor a las sanciones que, en su caso, procedan. EL TITULAR O REPRESENTANTE LEGAL DE LA UNIDAD DE VERIFICACION Nombre y Firma Domicilio: Teléfono:

Fax:

Correo electrónico:

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ANEXO B Informe Trimestral de Dictámenes de Verificación emitidos de acuerdo con la NOM-007-ENER-2004, Sistemas de alumbrado en edificios no residenciales Trimestre (No. y Año):

Fecha de emisión del Informe (día/mes/año):

Nombre:

Registro de Unidad de Verificación:

Calle y No.:

Colonia:

Localidad:

C.P.:

Teléfono:

Fax:

No. Fecha de Instalación Verificada Dictamen emisión (indicar el giro) (día/mes/año)

Correo electrónico: Carga Instalada kW

Carga conectada Alumbrado kW

DPEA (W/m2) Alumbrado interior

Alumbrado exterior

Estacionamiento

Fachadas Eficacia (lm/W)

Delegación o Ciudad

Estado

(Relacionar todos los dictámenes de verificación emitidos en este formato, utilizando el número de hojas que se requieran). Declaro bajo protesta de decir verdad, que los datos asentados en el presente informe son verdaderos, acepto la responsabilidad que pudiera derivarse de la veracidad de los mismos, haciéndome acreedor a las sanciones que, en su caso, proceden. Nombre o razón social y firma del titular o representante legal de la Unidad de Verificación

___________________________

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8.3 NOM – 013 – ENER – 2004. “EFICIENCIA ENERGÉTICA PARA SISTEMAS DE ALUMBRADO EN VIALIDADES Y ÁREAS EXTERIORES PUBLICAS”

8.3.1 Introducción La presente Norma Oficial Mexicana establece los valores máximos de densidad de potencia eléctrica por concepto de alumbrado y el método de cálculo, con los que deben cumplir los sistemas de alumbrado en vialidades y estacionamientos públicos abiertos, cerrados o techados, así como la eficacia mínima de la fuente de iluminación en las áreas exteriores públicas; además de promover el ahorro de energía que contribuirá a la preservación de los recursos naturales no renovables de la nación. 8.3.2

Objetivo

Esta Norma Oficial Mexicana tiene por objeto establecer niveles de eficiencia energética en términos de valores máximos de densidad de potencia eléctrica para alumbrado (DPEA), según se especifique, con los que deben cumplir las nuevas instalaciones para alumbrado público y áreas exteriores públicas en las diferentes aplicaciones que se indican en la presente Norma, con el propósito de que se diseñen o construyan bajo un criterio de uso eficiente de la energía eléctrica, mediante la optimización de diseños y la aplicación de equipos y tecnologías que incrementen la eficacia sin menoscabo de los requerimientos visuales. 8.3.3

Campo de aplicación

El campo de aplicación de esta Norma Oficial Mexicana comprende todos los sistemas nuevos de iluminación para vialidades, estacionamientos públicos abiertos, cerrados o techados y áreas exteriores públicas, así como las ampliaciones de instalaciones ya existentes que se construyan en el territorio nacional, independientemente de su tamaño y carga conectada. Las aplicaciones de instalaciones cubiertas bajo esta Norma Oficial Mexicana incluyen: a) Vialidades b) Estacionamientos públicos abiertos, cerrados o techados c) Aéreas exteriores públicas 8.3.3.1 Excepciones No se consideran dentro del campo de aplicación de esta Norma Oficial Mexicana a los sistemas de alumbrado que se instalen en los siguientes lugares: ING. BULMARO SANCHEZ HERNANDEZ/ING. NORMA ENEIDA MORALES MARTINEZ

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- Aeropuertos: sistemas de aproximación, sistemas de pendientes de precisión para un aterrizaje correcto, luces de señalización de pistas, rodajes y plataformas, zonas de maniobras y de pernocta y similares. - Alumbrado de emergencia. - Alumbrado dentro de predios de viviendas unifamiliares. - Alumbrado dentro de los predios de viviendas plurifamiliares (condominios verticales y horizontales). - Alumbrado ornamental de temporada. - Alumbrado para ferias. - Alumbrado para plataformas marinas, faros y similares. - Alumbrado temporal en obras de construcción. - Anuncios luminosos. - Áreas de vigilancia especial, garitas, retenes y similares de seguridad. - Áreas típicamente regidas por relaciones laborales como andenes, muelles, patios de maniobra y almacenamiento, áreas de carga y descarga, áreas de manufactura de astilleros y similares. - Juegos mecánicos. - Lugares de resguardo de bicicletas. - Paseos exclusivos de jinetes. - Señalización de vialidades y carreteras, semaforización. - Túneles y pasos a desnivel. 8.3.4

Referencias

Para la correcta aplicación de esta Norma se deben consultar las siguientes normas oficiales mexicanas vigentes o las que las sustituyan: NOM-001-SEDE-1999, Instalaciones eléctricas (utilización). NOM-008-SCFI-2002, Sistema general de unidades de medida. 8.3.5

Definiciones

Para efectos de esta Norma Oficial Mexicana los siguientes términos se definen como se establece en este capítulo. Los términos no definidos tienen su acepción ordinariamente aceptada dentro del contexto en el que son usados, o bien, están definidos en otras normas y publicaciones con carácter oficial. 8.3.5.1 Alumbrado de exteriores. Sistema de iluminación ubicado en el exterior, que tiene como finalidad principal el resaltar, de su entorno durante la noche, la textura y/o la forma del área, estructura o monumento, favoreciendo así las condiciones de seguridad, estéticas y comerciales del lugar. 8.3.5.2 Alumbrado público. Sistema de iluminación que tiene como finalidad principal el proporcionar condiciones mínimas de iluminación para el tránsito seguro de peatones y vehículos en vialidades y espacios.

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8.3.5.3 Estacionamiento público. Espacio de servicio público abierto, cerrado o techado, independiente de cualquier comercio o edificio no residencial, cuya finalidad principal es el resguardo seguro de vehículos automotores. 8.3.5.4 Sistema para alumbrado. Conjunto de equipos, aparatos y accesorios relacionados entre sí para suministrar luz a una superficie o espacio. 8.3.5.5 Vialidad. Es el área definida y dispuesta adecuadamente para el tránsito seguro y confortable de sus usuarios. 8.3.5.6 Superposte. Poste para alumbrado público que tiene una altura mínima de 18 metros. 8.3.6

Clasificación

Para los fines de esta Norma Oficial Mexicana, las vialidades, estacionamientos y áreas exteriores públicas se clasifican en: 8.3.6.1 Vialidades 8.3.6.1.1 Autopistas 8.3.6.1.2 Carreteras 8.3.6.1.3 Ciclopistas 8.3.6.1.4 Vías rápidas 8.3.6.1.5 Vías principales 8.3.6.1.6 Vías secundarias 8.3.6.2 Estacionamientos públicos 8.3.6.2.1 Abiertos 8.3.6.2.2 Cerrados o techados 8.3.6.3 Áreas exteriores públicas 8.3.6.3.1 Lagos, cascadas, fuentes y similares 8.3.6.3.2 Monumentos, esculturas y banderas 8.3.6.3.3 Parques, jardines, alamedas y kioscos 8.3.6.3.4 Aceras 8.3.6.3.5 Paraderos 8.3.6.3.6 Plazas y zócalos 8.3.7

Especificaciones

Los sistemas para alumbrado de áreas exteriores públicas cubiertos por los apartados 5.3.1, 5.3.2 y 5.3.3 de la presente Norma Oficial Mexicana, el valor mínimo de eficacia de la fuente de iluminación debe ser de 22 lm/W. Los sistemas para alumbrado de áreas exteriores públicas cubiertos por los apartados 5.3.4, 5.3.5 y 5.3.6 de la presente Norma Oficial Mexicana, el valor mínimo de eficacia de la fuente de iluminación debe ser de 70 lm/W. ING. BULMARO SANCHEZ HERNANDEZ/ING. NORMA ENEIDA MORALES MARTINEZ

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Los valores máximos de Densidad de Potencia Eléctrica para Alumbrado (DPEA) con los cuales deben cumplir los sistemas para alumbrado público en vialidades indicados en el apartado 5.1 no deben exceder los niveles establecidos en la Tabla 1. En el caso de usar superpostes para alumbrado de vialidades cubiertas bajo el punto 5.1, los valores máximos de Densidad de Potencia para alumbrado (DPEA) no deben exceder lo indicado en la Tabla 2. Estos valores se consideran solamente para el área de vialidad. Los valores máximos de Densidad de Potencia Eléctrica para Alumbrado (DPEA) con los cuales deben cumplir los estacionamientos públicos abiertos, no debe exceder los niveles establecidos en la Tabla 3. Para el caso de estacionamientos públicos cerrados o techados, la Densidad de Potencia Eléctrica para Alumbrado (DPEA), no debe ser mayor a 3 W/m2. Tabla 1. Valores máximos de Densidad de Potencia Eléctrica para Alumbrado (DPEA) para vialidades (W/m2)

Nivel de iluminancia lux (lx) 7,5 3 0,26 4 0,32 5 0,35 6 0,41 7 0,49 8 0,56 9 0,64 10 0,71 11 0,79 12 0,86 13 0,94 14 1,01 15 1,06 16 1,10 17 1,17

Ancho de la calle 9,0 0,23 0,28 0,33 0,38 0,45 0,52 0,59 0,66 0,74 0,81 0,87 0,95 1,00 1,07 1,12

10,5 0,19 0,26 0,30 0,35 0,42 0,48 0,54 0,61 0,67 0,74 0,80 0,86 0,93 0,99 1,03

(m) 12,0 0,17 0,23 0,28 0,31 0,37 0,44 0,50 0,56 0,62 0,69 0,75 0,81 0,87 0,93 0,97

Nota: El nivel de iluminación a utilizar depende del tipo de vialidad a iluminar, de acuerdo con lo establecido en el artículo 930 "Alumbrado Público" de la Norma NOM-001-SEDE-1999 vigente o la que la sustituya.

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Tabla 2. Valores máximos de Densidad de Potencia Eléctrica para Alumbrado (DPEA) para sistemas de iluminación en vialidades con superpostes

Área a iluminar m2 RDPEA fprintf('\n Lo sentimos pero no cumple con la norma. '); end if DPA