DISEÑO DE SISTEMAS DE ALUMBRADO PARA CENTRALES HIDROELÉCTRICAS

GUÍA CFE 00F20-44

OCTUBRE 2009 REVISA Y SUSTITUYE A LA EDICIÓN DE AGOSTO 2008

MÉXICO

DISEÑO DE SISTEMAS DE ALUMBRADO PARA CENTRALES HIDROELÉCTRICAS

GUíA CFE OOF20-44

PREFACIO

Esta guía ha sido elaborada de acuerdo con las Bases Generales para la Normalización en CFE . La propuesta de revisión fue preparada por la Coordinación de Proyectos Hidroeléctricos . Participaron en la elaboración de la presente guía las áreas siguientes:

COORDINACiÓN DE PROYECTOS HIDROELÉCTRICOS GERENCIA DE LAPEM SUBDIRECCiÓN DE GENERACiÓN

El presente documento normalizado entra en vigor a partir de la última fecha abajo indicada y será actualizado y revisado tomando coma base las observaciones que se deriven de la aplicación del mismo. Dichas observaciones deben enviarse a la Gerencia de LAPEM, cuyo Departamento de Normalización coordinará la revisión . Esta guía revisa y sustituye a la edición de agosto de 2008 y a todos los documentos normalizados de CFE relacionados con diseño de sistemas de alumbrado para centrales hidroeléctricas que se hayan publicado.

AUTORIZO:

NOTA: Entra en vigor a partir de:

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C O N T E N I D O 1

OBJETIVO ______________________________________________________________________ 1

2

CAMPO DE APLICACIÓN __________________________________________________________ 1

3

NORMAS QUE APLICAN __________________________________________________________ 1

4

DEFINICIONES __________________________________________________________________ 1

4.1

Iluminación General ______________________________________________________________ 1

4.2

Iluminación General Localizada ____________________________________________________ 1

4.3

Iluminación Suplementaria ________________________________________________________ 2

4.4

Iluminación Exterior ______________________________________________________________ 2

4.5

Sistemas Alumbrados ____________________________________________________________ 2

5

CARACTERÍSTICAS Y CONDICIONES GENERALES____________________________________ 3

5.1

Consideraciones para el Diseño ____________________________________________________ 3

5.2

Áreas para Iluminación ___________________________________________________________ 5

5.3

Requisitos de Iluminación _________________________________________________________ 9

5.4

Iluminación Exterior _____________________________________________________________ 19

5.5

Alumbrado en Subestaciones Eléctricas de Potencia _________________________________ 19

5.6

Pasillos y Fachadas _____________________________________________________________ 21

5.7

Niveles de Iluminación ___________________________________________________________ 21

5.8

Consideraciones para la Selección de una Unidad de Alumbrado _______________________ 25

5.9

Métodos de Cálculo _____________________________________________________________ 34

5.10

Cálculo del Número de Proyectores ________________________________________________ 54

5.11

Tableros _______________________________________________________________________ 54

5.12

Factor de Mantenimiento _________________________________________________________ 55

5.13

Fuente de Alimentación __________________________________________________________ 55

6

CONDICIONES DE PROTECCIÓN AMBIENTAL _______________________________________ 58

7

CONDICIONES DE SEGURIDAD INDUSTRIAL ________________________________________ 58

8

BIBLIOGRAFÍA _________________________________________________________________ 58

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APÉNDICE A: CARACTERISTICAS GENERALES DEL PROYECTO ______________________________________________60

TABLA 1

Relación: separación / altura de montaje ____________________________________________ 19

TABLA 2

Niveles de iluminación recomendados por la Sociedad Mexicana de Ingeniería e Iluminación y por la Iluminiting Engineering Society________________________ 24

TABLA 3

Identificación del nivel de iluminación normal y de emergencia, así como el tipo de lámpara, en función del área por iluminar ___________________________________ 29

TABLA 4

Reflectancias del acabado de diferentes materiales y de colores ________________________ 36

TABLA 5

Valores de las relaciones del local _________________________________________________ 37

TABLA 6

Ejemplo de la obtención del coeficiente de utilización por medio del índice del local y las reflectancias de la superficie del local, de una luminaria determinada____________________________________________________________________ 38

TABLA 7

Ejemplo de la obtención del coeficiente de utilización por medio de la cavidad del cuarto y las reflectancias efectivas de las cavidades del techo, pared y piso (método de cavidad zonal), para una luminaria determinada____________________________ 41

TABLA 8

Factor de depreciación de las superficies del local por polvo (RSDD) ____________________ 43

TABLA 9

Ejemplo de valores a tabular se calcula la iluminación por el método del lumen ___________ 46

TABLA 10 Datos y valores calculados para la selección y aplicación de proyectores en la iluminación de grandes áreas ___________________________________ 53

FIGURA 1 Concepto de ángulo límite para evitar el efecto de deslumbramiento ____________________ 11 FIGURA 2 Identificación de la zona de visión y de localización de la fuente de luz __________________ 12 FIGURA 3 Cálculo de la distancia a que debe ser colocada la fuente de luz ________________________ 14 FIGURA 4 Unidades de embutir o empotrar instaladas en falso plafón plano _______________________ 15 FIGURA 5 Unidades de embutir o empotrar instaladas en falso plafón escalonado __________________ 15 FIGURA 6 Unidades de embutir o empotrar instalados en canopia o ménsula ______________________ 16 FIGURA 7 Ejemplo de las zonas de alumbrado exterior de una subestación eléctrica de potencia dentro de una central hidroeléctrica, (vista en planta)_______________________ 22 FIGURA 8 Ejemplo de las zonas de alumbrado exterior de una subestación eléctrica FIGURA 9

de potencia dentro de una central hidroeléctrica, (vista en corte)________________________ 23 Ejemplo de alumbrado exterior de una subestación (vista en corte) _____________________ 24

FIGURA 10 Esquema del método de cavidad zonal _____________________________________________ 39 FIGURA 11 Gráfica para determinar la depreciación esperada por polvo en tanto por ciento ___________ 42

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FIGURA 12 Gráficas de categorías de mantenimiento, para determinar el factor de degradación por suciedad de la luminaria ___________________________________________ 45 FIGURA 13 Concepto de iluminación vertical, horizontal y normal de un punto ______________________ 48 FIGURA 14 Identificación de la zona iluminada_________________________________________________ 51 FIGURA 15 Ilustración como superponer la zona que se desea iluminar en la cuadrícula fotométrica del proyector seleccionado ___________________________________ 52

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1

OBJETIVO

Establecer las características técnicas de diseño, operación y control de calidad que deben cumplir los sistemas de alumbrado, así como los procedimientos y métodos de cálculo para facilitar y uniformizar los diseños para las centrales hidroeléctricas de la Comisión Federal de Electricidad (CFE). 2

CAMPO DE APLICACIÓN

Aplica a los sistemas de alumbrado, que se requieran para centrales hidroeléctricas. 3

NORMAS QUE APLICAN

NOTA:

NOM 001-SEDE-2005

Instalaciones Eléctricas (Utilización).

NOM-008-SCFI-2002

Sistema General de Unidades de Medida.

NMX J-529-ANCE-2006

Grados de Protección Envolventes (Código IP).

CFE E0000-25-2001

Conductores con Aislamiento y Cubierta Termofijos Libres de Halógenos para Instalaciones hasta 600 V, 90 °C

CFE E0000-03-2006

Conductores Monopolares con Aislamiento Termoplástico Tipo THW-LS para Instalaciones hasta 600 V, 75 °C.

CFE L0000-12-1986

Tensiones de Corriente Alterna Empleadas en Centrales Generadoras.

Proporcionados

por

los

En caso de que los documentos anteriores sean revisados o modificados debe tomarse en cuenta la edición en vigor en la fecha de la convocatoria de la licitación, salvo que la CFE indique otra cosa.

4

DEFINICIONES

4.1

Iluminación General

Se define como una iluminación uniforme a aquella que se obtiene mediante la colocación simétrica de las luminarias necesarias para producir la luz deseada en el plano de trabajo. La iluminación general debe producir un nivel de luz uniforme en el área considerada. 4.2

Iluminación General Localizada

Se define como una iluminación general localizada a aquella que consiste en la colocación de equipos de alumbrado general en zonas especiales de trabajo en donde se necesitan altas intensidades de luz. La localización de maquinaria u otro equipo importante, generalmente requiere del uso de un nivel más alto que el nivel de iluminación general. Bajo estas condiciones normalmente se incrementa el número de luminarios o la potencia lumínica por luminario para proveer el aumento del nivel de iluminación.

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4.3

Iluminación Suplementaria

El alumbrado suplementario se define como aquel que proporciona una intensidad luminosa relativamente alta en puntos específicos de trabajo, mediante un equipo de alumbrado directo combinado con la iluminación general o localizada. La iluminación suplementaria, se emplea para proveer un nivel alto de iluminación en determinados puntos de un área de trabajo especificada. Se deben instalar los controles locales necesarios para la iluminación suplementaria en áreas de operación y/o mantenimiento. 4.4

Iluminación Exterior

El alumbrado exterior se define como aquel sistema de iluminación ubicado en el exterior de un inmueble y tiene como finalidad principal resaltar su entorno durante la noche. La iluminación exterior general es con fines de seguridad y protección del personal y su control debe ser con operación automática por medio de celdas fotoeléctricas o de relevadores comandados por celdas fotoeléctricas y previendo un mecanismo de operación manual en caso necesario. En el caso de las zonas exteriores el sistema de alumbrado exterior sustituye durante la noche a la luz natural o la complementa en horas en que la luz natural no es suficiente. 4.5

Sistemas Alumbrados

El alumbrado se divide en 3 sistemas que son: sistema normal, sistema esencial y sistema de emergencia. 4.5.1

Sistema normal

Tiene como objetivo, proveer a las diferentes áreas de una central hidroeléctrica, una iluminación suficiente para llevar a cabo satisfactoriamente todas las funciones y operaciones necesarias. a)

Este sistema de alumbrado normal es de uso general para todas las áreas que se comprendan en una planta hidroeléctrica.

b)

Este sistema de alumbrado normal debe estar en tableros de distribución independientes a los otros sistemas.

c)

El cableado y control de los tableros de distribución de este sistema debe ser también en forma independiente.

NOTA:

Para el caso particular de cada uno de los pisos o niveles de casa de maquinas se deben considerar dos tableros de distribución para el sistema de alumbrado normal, de tal forma que cada tablero debe contener un 50 % del total de la carga instalada y debiendo considerar a los circuitos derivados alternados.

4.5.2

Sistema esencial

El sistema de alumbrado esencial forma parte del sistema de alumbrado normal pero con cableado y control independiente de tal manera que puedan ser utilizados los 2 sistemas simultáneamente o solo el sistema esencial, en áreas donde no se requiera ocasionalmente el alumbrado normal, por cuestiones de ahorro de energía.

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4.5.3

a)

Este sistema de alumbrado esencial debe estar en tableros de distribución independientes a los otros sistemas.

b)

Este sistema se debe localizar en áreas prioritarias de maniobra y/o operación.

c)

Para el sistema de alumbrado esencial se empleara el 30 % del alumbrado normal.

Sistema de emergencia

Se debe instalar iluminación de emergencia uniforme con objeto de permitir la fácil salida del personal de algunas de las instalaciones. a)

Este sistema debe ser a base de lámparas incandescentes de 250 V c.d.

b)

El sistema de emergencia se debe conectar automáticamente cuando haya disminución o pérdida de la tensión de corriente alterna (c.a.), alimentando los tableros de distribución con corriente directa (c.d.). Al restablecerse la tensión de c.a., el sistema de alumbrado de emergencia debe mantenerse encendido mientras las lámparas instaladas en la planta recuperan su intensidad total, después de lo cual se debe desconectar automáticamente.

c)

Este sistema de emergencia debe permitir la operación de los equipos principales instalados en los cuartos de control.

d)

Los conductores eléctricos para el sistema de alumbrado de emergencia deben estar alojados en tuberías y canalizaciones independientes de los sistemas de alumbrado normal y esencial.

e)

Este sistema de alumbrado de emergencia debe estar en tableros de distribución independientes a los otros sistemas.

f)

El sistema de emergencia debe contemplar el alumbrado de todos los frentes de los tableros existentes en la planta hidroeléctrica.

g)

En galerías y edificios auxiliares que es donde comúnmente se dificulta la alimentación de 250 V c.d. desde los bancos de baterías debido a las grandes trayectorias, se deben fijar unidades de alumbrado que auto contengan batería individual con cargador del tipo rectificadorbanco de baterías, las unidades de alumbrado deben ser aprueba de humedad o agua según las características del lugar.

5

CARACTERÍSTICAS Y CONDICIONES GENERALES

5.1

Consideraciones para el Diseño

5.1.1

Generalidades

Los valores de reflectancias se deben coordinar con el arquitecto asignado al proyecto antes de iniciar los cálculos de iluminación, los valores de reflectancias de techo, piso y paredes, deben ser las reflectancias mantenidas previstas. Cada uno de los pisos de casa de máquinas debe de contar con su sistema de alumbrado normal, esencial y de emergencia con tableros independientes y deben estar localizados cerca de los accesos principales y escaleras.

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En el piso de excitadores, las unidades de alumbrado (luminarios) deben ir colocados en ambos extremos longitudinales del piso de excitadores y debajo de la grúa viajera. El diseño de alumbrado, se puede considerar en cierta manera, como el ensamble repetitivo, en distintas formas, de elementos prediseñados, dependiendo de los requisitos funcionales y ambientales. Todos los tableros del sistema de alumbrado deben estar conectados al sistema de tierras. Toda la ingeniería desarrollada en planos o en cualquier tipo de documento debe estar respaldada por sus memorias de cálculo. La distribución de las luminarias de los sistemas de alumbrado, debe ser de acuerdo a la ubicación de los equipos y se debe evitar tener zonas oscuras. Toda la instalación se debe realizar con materiales de primera calidad. En el frente de los principales tableros del proceso, debe existir un nivel luminoso uniforme sobre el plano vertical de 500 lx, en caso de que los sistemas de alumbrado normal y de emergencia no alcance a dar este nivel, se deben instalar las luminarias para alumbrado localizado que se requieran para alcanzar este nivel luminoso. En galerías o áreas con humedad: el alumbrado, la instalación eléctrica y los tableros deben ser a prueba de humedad o agua según las características del área o lugar. Las galerías de la cortina es una de las áreas con un alto nivel de humedad por lo tanto se debe considerar la observación de la nota anterior antes mencionada. En las galerías de la cortina, los circuitos derivados que se consideren para la alimentación del alumbrado deben ser alternados. En las galerías de la cortina incluyendo aquellas que pudieran estar ubicadas en otra zona o área, los circuitos derivados que se consideren para la alimentación del alumbrado deben ser alternados. Todo el alumbrado exterior de la planta hidroeléctrica debe ser controlado eléctricamente por foto celdas. Por otra parte, resulta complicado tratar este tema lo más completo posible, por existir una gran variedad de problemas difíciles de cubrir con detalle. La razón de esto es que el campo de iluminación y las instalaciones eléctricas es tan grande que en cada proyecto en particular, encontramos muchas y variadas situaciones, ya sea por las características funcionales, y por las condiciones ambientales; como puede ser la distinta naturaleza del terreno, las diferentes condiciones meteorológicas, los distintos niveles de contaminación, entre otros. Pero no hay que olvidar que todo buen proyecto eléctrico requiere de una buena coordinación con las áreas mecánica y civil. Para el diseño de un sistema de iluminación debemos hacer las siguientes consideraciones:

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a)

Tipo de tarea visual a desarrollar.

b)

Calidad visual, que comprende, confort, reflejos, variaciones permisibles entre los niveles máximos y mínimos (± 20 % del nivel de áreas adyacentes).

c)

Cantidad de iluminación requerida acorde a la tarea visual a desarrollar.

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5.2

d)

Ambiente del área, teniendo cuidado en prever la presencia de polvos, vapores, gases explosivos o corrosivos, en el caso de las salas de baterías y los almacenes de residuos peligrosos, deben ser equipos, materiales y accesorios a prueba de explosión: (clase 1, división 1) para las salas de baterías, y (clase 1, división 2) para los almacenes de residuos peligrosos, conforme a lo establecido en la NOM-001-SEDE.

e)

En la obra de toma ecológica, túnel 2 y túnel de acceso a toma ecológica se deben contemplar equipos, materiales y accesorios herméticos a prueba de agua

f)

Descripción y utilización del área, que incluye desde las características físicas (dimensiones del local, reflectancia de las superficies, nivel del plano de trabajo, área específica, tipo de montaje para el luminario), hasta las características de operación del sistema de alumbrado.

g)

Selección de luminarios, la evaluación de los puntos anteriores nos daría las bases para la selección correcta del luminario y tipo de lámpara a emplear.

h)

En algunos casos el diseño de la instalación general de alumbrado no solo debe dar una cantidad suficiente de luz, sino además, la dirección adecuada de la luz, su difusión, color y protección a los ojos, debe eliminar el resplandor directo y reflejado, así como sombras objetables, dando una atención particular a la visibilidad del sistema anunciador iluminado, de interruptores, instrumentos, botones, pantallas en superficies verticales, entre otros.

i)

No deben existir sobreposición en las curvas de distribución de los luminarios, logrando una buena uniformidad luminosa y una relación óptima entre la altura de montaje y la separación de los luminarios.

j)

Facilitar el mantenimiento considerado en la maniobra, seguridad, rapidez y accesibilidad con un mínimo de espacio.

k)

Localización de luminarios. Es la selección de la localización de los luminarios y de los métodos de soporte, se debe considerar cuidadosamente el mantenimiento y evitar la interferencia con charolas, tuberías, ductos, equipos, entre otros.

l)

Los sistemas de alumbrado deben cumplir con la eficiencia energética en términos de densidad de potencia eléctrica.

m)

Se debe considerar el ahorro de la energía eléctrica mediante: tableros inteligentes, lámparas ahorradoras de energía y sensores de presencia.

Áreas para Iluminación

De los proyectos llevados a cabo por CFE se consideran que generalmente se pueden tener las siguientes áreas por iluminar. a)

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Casa de máquinas. -

piso de excitadores,

-

piso de generadores,

-

piso del foso de los generadores,

-

piso de turbinas,

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b)

c)

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-

piso del foso de las turbinas,

-

piso de la unidad auxiliar,

-

piso de la galería intermediaria,

-

piso de la galería de inspección,

-

cárcamo de bombeo,

-

galería y pozo de oscilación,

-

galería de drenaje,

-

lumbreras de buses,

-

lumbreras de cables,

-

galerías de charolas,

-

túnel de acceso de la casa de máquinas,

-

túnel de acceso a la galería de oscilación,

-

túnel de acceso al cárcamo de bombeo,

-

túneles de acceso,

-

sanitarios,

-

zonas de paso,

-

áreas de tableros,

-

escaleras,

-

elevador (si existe),

-

fachadas.

Subestación tipo exterior. -

zona de lumbreras,

-

zona de transformadores o plataforma de transformadores,

-

zona de alta tensión o plataforma de salida de las líneas.

Edificio de la subestación en SF6. -

área de la subestación en SF6.

-

salas de tableros del edificio de la subestación en SF6.

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d)

-

casetas de ventiladores del edificio del SF6.

-

salas de equipo de acondicionamiento de aire de las salas de tableros de la subestación en SF6.

Edificio de control. -

salas de baterías de 250 V c.d. y 48 V c.d.,

-

salas de equipo de acondicionamiento de aire de la sala de tableros,

-

sala de tableros del edificio de control,

-

accesos,

-

salas de mando o control,

-

salas de juntas,

-

salas de telecomunicaciones,

-

salas de equipo de acondicionamiento de aire de la sala de mando,

-

depósitos,

-

vestíbulos,

-

sanitarios,

-

cocinas.

e) Vertedor.

f)

g)

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-

área exterior,

-

casetas de las centrales óleodinamicas,

-

caseta de los transformadores y generador diesel.

Obra de toma. -

área exterior,

-

locales de transformadores y tableros.

Áreas exteriores y otros. -

azoteas,

-

fachadas,

-

planta diesel fuera de casa de máquinas,

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h)

NOTA:

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-

planta diesel fuera del vertedor,

-

todos los caminos y accesos que queden como definitivos y que estén dentro de la central hidroeléctrica deben contar con alumbrado,

-

casetas, casetas de ventilación y control,

-

puentes vehiculares,

-

helipuerto (si existe).

Edificios auxiliares, comprende. -

taller mecánico y eléctrico: taller mecánico, taller eléctrico, taller de instrumentación y control, puesto de fabrica y observación, bodegas y baños para trabajadores,

-

almacén de alta y baja rotación: bodega para área civil, oficinas, sanitarios, equipo para buceo,

-

almacenes de residuos peligrosos,

-

edificio técnico,

-

almacén de chatarra,

-

comedor: cocina y comedor, cuarto de mantenimiento, sanitarios para hombres y mujeres,

-

seguridad física: armero, despensa, radio, oficinas, dormitorios, cocinetas, sanitarios,

-

almacén de ceniza volante,

-

embarcadero,

-

albergues,

-

nucleoteca,

-

áreas deportivas,

-

casetas de vigilancia, .

oficinas,

.

talleres,

.

laboratorios, Almacenes (alumbrado interior y exterior).

Dentro de los trabajos de alumbrado deberá considerarse para todos los edificios auxiliares el alumbrado exterior y caminos de acceso que queden como definitivos.

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-

compuertas y área de compuerta, en su caso,

-

escaleras en cualquier sitio del proyecto, 980109

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-

zona de obra de toma y sus diferentes niveles, así como sus casetas de control eléctrico y oleodinámico ubicados dentro y fuera de la superficie y zonas de mantenimiento para las compuertas y plataformas,

-

zona de obra de toma ecológica y túneles de acceso a la obra de toma ecológica,

-

zona de vertedores y sus diferentes niveles, así como sus casetas de control eléctrico y oleodinámico ubicados dentro y fuera de la superficie, puente y galerías (cuando se tienen),

-

la cortina comprende: .

corona,

.

galerías de la cortina, incluyendo aquellas que pudieran estar ubicadas en otra zona o área,

.

sistema de bombeo.

-

en lo referente a galerías, el número de ellas y su longitud debe ser de acuerdo al diseño propio de la central hidroeléctrica,

-

zonas de compuertas y desfogues.

Las áreas y zonas antes mencionadas, son las que normalmente se deben tomar en cuenta en un proyecto de alumbrado, incluyendo otras que se pudieran presentar. 5.3

Requisitos de Iluminación

En el proyecto de iluminación de una central hidroeléctrica, los requisitos para la instalación de alumbrado dependen de los propósitos para los cuales sea empleada ésta instalación, ya que el alumbrado de los locales y zonas que integran una central hidroeléctrica, presentan diferentes condiciones y problemas. Para analizar estas condiciones y problemas, así como los requisitos necesarios para evitarlos, consideramos en general las siguientes zonas: 5.3.1

5.3.1.1

Iluminación interior a)

Área de tableros.

b)

Áreas de montaje bajo.

c)

Áreas de montaje alto.

Área de tableros

Al proyectar la iluminación en el área de tableros el requisito básico que se debe perseguir, es el de proporcionar una adecuada y confortable iluminación, sobre los instrumentos y otros aparatos de control que se encuentran en el o los tableros, lo cual necesariamente implica mayor importancia de la iluminación sobre el plano vertical, que la que es usualmente encontrada en los demás locales interiores. De esta manera, el problema de iluminación en el área de tableros, es muy diferente al de cualquier otro local destinado para otras funciones.

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No es suficiente con tener un buen nivel de iluminación sobre los tableros, sino que además se deben cumplir otros requisitos, tales como: visibilidad clara de las escalas de los instrumentos, libres de reflejos y sombras inconvenientes, iluminación uniforme sobre los tableros sin disturbios por contrastes de brillantez y menor deslumbramiento en toda la iluminación del local. A continuación estudiaremos los problemas que normalmente se presentan para la iluminación de estas zonas, así como los requisitos para evitarlos. a)

b)

c)

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En general, los problemas que se han encontrado en la iluminación en el área de tableros, han sido: -

contrastes o diferencias fuertes de brillantez en superficies circundantes,

-

sombras en el campo visual del observador,

-

deslumbramiento directo desde la fuente de luz en el campo de visión de los operadores,

-

deslumbramiento reflejado por superficies metálicas o muy pulimentadas, es decir, el brillo producido por reflexión especular,

-

brillo reflejado por los cristales de los instrumentos hacia el campo de visión de los operadores.

Los efectos que producen estos problemas son: -

disminución de la percepción visual, el observador concentra involuntariamente su atención hacia el objeto más brillante y disminuye, por lo tanto, la percepción en el resto del campo visual. Efectos desagradables a la vista,

-

fatiga visual y por tanto, menor rendimiento en el trabajo o tarea encomendada,

-

los problemas de iluminación antes mencionados, varían en relación con los tipos, alturas y configuraciones de los tableros, proporciones del cuarto, posición del personal al efectuar lecturas, tipos y medidas de instrumentos, color, tipo y tamaño de las escalas de los mismos y también brillantez de los colores de acabado, localización de puertas y ventanas, entre otros.

Para solucionar estos problemas de iluminación en el área de tableros, se debe considerar los siguientes requisitos: -

los contrastes de brillantez inadecuados, son eliminados pintando todas las superficies con colores claros de apropiadas características de reflectancia, incluyendo los tableros, para producir bajos contrastes de brillantes. Además los pisos de color claro agregarán efectividad a la iluminación,

-

se deben evitar acabados de alta reflectancia. Por ejemplo, las cubiertas de los instrumentos deben tener un acabado satisfactorio, que proporcione un buen contraste que ayude a un enfoque natural de la vista de los operadores sobre las carátulas. Este contraste ha sido obtenido con cubiertas negras de los instrumentos,

-

el acabado de cualquier mueble en el cuarto de control, debe tener factores de reflexión favorables, y deberán armonizar con los colores del cuarto, a fin de proporcionar un ambiente de confort a los operadores.

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d)

Factores de reflexión recomendados:

e)

-

techo (cielo)

80 %

-

muros

50 %

-

tableros

50 %

-

escritorios

35 %

-

pisos

30 %

Ángulo límite para evitar el efecto de deslumbramiento. Para eliminar el deslumbramiento directo desde las fuentes de luz en el campo de visión de los operadores, estas fuentes se deben colocar, si es posible, por encima de la línea normal de visión, es decir, por encima del ángulo límite: el cual se define como el ángulo formado por la dirección visual horizontal y la dirección de la visual al foco luminoso; para evitar el deslumbramiento, este ángulo ha de ser superior a 30 °, tal como se muestra en la figura 1.

FIGURA 1 - Concepto de ángulo límite para evitar el efecto de deslumbramiento f)

Deslumbramiento reflejado. Las fuentes de luz de luminancia elevada, que hayan de quedar dentro de ángulos inferiores a 30 °, se deben proteger mediante globos difusores, reflectores, contralentes, entre otros, es decir, con algún dispositivo que reduzca su luminancia. Para eliminar el deslumbramiento reflejado, se deben situar las fuentes luminosas de tal manera que los rayos reflejados no lleguen a los ojos del observador, con objeto de que la imagen reflejada quede fuera de su campo visual. En general es necesario efectuar una localización cuidadosa de las unidades de alumbrado, ventanas, escritorios, puertas, entre otros, con respecto al campo de visión de los operadores.

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La reflexión de luz, vista en las carátulas de los instrumentos, es uno de los problemas más importantes a resolver. Cualquier fuente de luz para iluminación de tableros, puede ser reflejada en las carátulas de cristal de los instrumentos. Para mayor claridad de este problema, véase la figura 2.

XYBCA-

Zona de seguridad dentro de la cual se puede localizar la fuente de luz. Zona de seguridad dentro de la cual no se debe localizar la fuente. Localización de la fuente de luz con la que se puede tener sombra. Localización de la fuente de luz que causa reflexión en el cristal. Localización recomendable.

FIGURA 2 - Identificación de la zona de visión y de localización de la fuente de luz En esta figura se consideran tres posiciones de la fuente de luz, ocupando los puntos "A "B" y "C". El punto “I” es el punto más alto del instrumento superior. Se considera una zona de visión limitada en la parte inferior, a una altura de 120 cm (que se considera nivel medio del ojo del operador, cuando está sentado), en la parte superior a una altura de 170 cm (que se considera nivel máximo del ojo del operador, cuando está de pie) y cerca del tablero con una proximidad máxima de 75 cm. Entonces se debe evitar que haya luz reflejada directamente de los instrumentos a esta zona de visión.

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Basándose en la ley física que dice: "el ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión", y recordando que por definición, el ángulo de incidencia de la luz, es aquel que se forma entre la perpendicular a la superficie y la línea de incidencia de la luz, se puede observar que para que no haya reflexión de los instrumentos sobre la zona de visión del operador, el ángulo de incidencia deberá ser mayor que el ángulo formado por la línea de visión A’1 y la perpendicular al tablero, desde A'. Cuando se cumple esta condición, no hay problema de reflejos en los instrumentos al efectuar lecturas directamente desde el frente del tablero. Así las unidades de alumbrado se pueden localizar dentro de la "zona de seguridad" “X”, aunque ya una localización muy cercana al tablero (por ejemplo en "B") puede causar sombras en la parte superior de las escalas de los instrumentos. En los instrumentos modernos, casi no se tiene sombras en las escalas, pues se construyen con los marcos, o solo la parte superior de ellos, de material transparente o bien con la escala muy próxima a la carátula de cristal. Algunas veces los instrumentos son dotados con carátulas de cristal antideslumbrante, o cristales convexos. g)

Iluminación parcial del frente del tablero. Otro problema que se presenta al colocar en el punto “B” (véase figura 2) unidades de alumbrado de curva fotométrica asimétrica (es decir, de haz luminoso oblicuo), solamente iluminará una parte de frente del tablero. Para solucionar este problema, se ha encontrado un método por resultados experimentales, con el cual se puede calcular la distancia adecuada en donde deberán colocarse las unidades de alumbrado de curva asimétrica, cuyo haz luminoso tenga una dirección de 15 ° a 20 °, este método se describe a continuación. Primero, de la figura 3, el ángulo es la dirección que tiene el haz luminoso de la luminaria seleccionada (entre 15 ° a 20 °) para iluminar el frente del tablero. El haz luminoso se debe dirigir al tablero hasta una altura de 1/3 h del nivel del piso terminado, ya que por resultados experimentales, se tiene que a esa altura, todo el frente del tablero queda perfectamente iluminado; por lo que la distancia adecuada "D" en donde se debe colocar la fuente de luz (véase figura 3) es: D / h" = tan θ D = h" tan θ Donde: h" = H - 1/3 h

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FIGURA 3 – Cálculo de la distancia a que debe ser colocada la fuente de luz Con la colocación de las unidades de alumbrado, a esta distancia, además de quedar perfectamente iluminado el frente del tablero, se eliminará también el deslumbramiento reflejado por los cristales de los instrumentos, ya que la distancia "D" queda dentro de la zona de seguridad “X” (véase figura 2). h)

Alumbrado directo en el área de tableros. Sobre los escritorios de los operadores, es conveniente proporcionar un nivel de iluminación aproximadamente igual al nivel sobre la cara vertical de los tableros, evitando en lo posible grandes diferencias de brillantez entre los instrumentos y los objetos de trabajo sobre el escritorio a fin de que el operador pueda percibir sin molestias desde su escritorio, las indicaciones aproximadas de los instrumentos, a cualquier hora. En general, los niveles de iluminación en zonas adyacentes no deben presentar grandes diferencias, con objeto de no provocar deslumbramiento al personal, cuando transite a través de esas zonas. Para los fines de iluminación de las áreas de tableros de las subestaciones, se prefiere el sistema de iluminación directa con la finalidad de dirigir toda la luz hacia los planos de trabajo y reducir a un mínimo la potencia, para proporcionar la iluminación requerida. El sistema de iluminación directa en las áreas de tableros puede ser proporcionada de varias formas. Colocando las unidades en el techo cielo, o colocándolas en una ménsula o canopía en la parte superior del tablero. Cuando las unidades son instaladas en el techo o cielo, es preferible utilizar unidades del tipo de embutir o empotrar, instalando para ello un plafón falso plano, según se ilustra en la figura 4.

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FIGURA 4 – Unidades de embutir o empotrar instaladas en falso plafón plano También se puede instalar un cielo plano pero escalonado, a fin de que las unidades de alumbrado del tablero queden escondidas y no las pueda percibir directamente el operador (véase figura 5).

FIGURA 5 – Unidades de embutir o empotrar instaladas en falso plafón escalonado

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Cuando las unidades son instaladas en una ménsula o canopía, también se utilizan unidades del tipo de embutir o empotrar, con la finalidad de tener un buen aspecto de la instalación (véase figura 6) y las que se instalan en la loza son del tipo de sobreponer.

FIGURA 6 – Unidades de embutir o empotrar instalados en canopia o ménsula Con el sistema de iluminación directo, se obtiene la ventaja de proporcionar con cierta facilidad el nivel de iluminación promedio requerido en la cara del tablero y el nivel requerido en el plano horizontal. Además el mantenimiento en estas instalaciones es muy sencillo. 5.3.1.2

Áreas de bajo montaje (hasta 4 m sobre el piso)

El término “bajo montaje” se utiliza generalmente para denominar áreas donde la altura de montaje del equipo de alumbrado es de 4 m o menor, medida sobre el nivel del piso. Dentro de esta clasificación se puede considerar la mayoría de los locales interiores de la central hidroeléctrica; aunque las áreas de tableros se trataron en un punto aparte, ya que es el único local que tiene algunos requisitos de iluminación diferentes a los demás locales. Al proyectar la iluminación de estas áreas de bajo montaje el requisito básico que se debe perseguir es el de proporcionar una adecuada y confortable iluminación sobre el plano de trabajo, el cual se encuentra generalmente en el plano horizontal. Además de una cantidad adecuada de luz, se deben considerar otros requisitos a fin de obtener una buena visibilidad con un esfuerzo mínimo de los ojos. En tales casos se debe seleccionar la calidad apropiada de la luz, cuidando no tener la fuente de luz en la línea directa de visión y llevando la brillantez de dicha fuente, así como de las superficies iluminadas, a un valor bajo.

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a)

En general, los problemas que se han encontrado en la iluminación de estas áreas de bajo montaje, han sido: -

contrastes o diferencias fuertes de brillantez en superficies circundantes,

-

sombras en el campo de visión del observador,

-

deslumbramiento directo desde las fuentes de luz en el campo de visión del observador,

-

deslumbramiento reflejado por superficies metálicas o muy pulimentadas.

Como se puede observar, estos problemas de iluminación son similares a los que se presentan en las áreas de tableros: por lo que algunos de los requisitos de iluminación mencionados anteriormente, también son necesarios para la iluminación de las áreas de bajo montaje en cuestión. No lo son todas, debido a que la iluminación en las áreas de tableros, es principalmente en el plano vertical y en estas áreas de bajo montaje es en ambos planos. b)

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Para solucionar los problemas de iluminación de las áreas de bajo montaje en cuestión, se deben considerar los siguientes requisitos: -

en estas áreas, se prefiere el sistema de iluminación directa, con objeto de dirigir toda la luz hacia los planos de trabajo y reducir a un mínimo la potencia para proporcionar la iluminación requerida,

-

es importante seleccionar los colores apropiados para los muros, cielo y equipo instalado en el área iluminada, evitando grandes contrastes de brillantez, entre superficies adyacentes,

-

las áreas que utilicen equipos de alumbrado del tipo de embutir o empotrar en el cielo o techo y requieran condiciones normales de visibilidad, es conveniente que el piso tenga un factor de reflexión de 30 % o más, con la finalidad de que refleje la luz hacia arriba y el cielo quede suficientemente iluminado para no presentar un aspecto sombrío,

-

las áreas que utilicen equipos de alumbrado de sobreponer o colgar, es deseable que estas unidades proyecten un pequeño porcentaje de luz hacia arriba, a fin detener el cielo iluminado y no se presente como una superficie obscura, contrastando con las demás superficies iluminadas,

-

los puntos brillantes y superficies muy pulidas, especialmente de metal, son con frecuencia fuentes de irritación de los ojos y por lo tanto se deben evitar,

-

para eliminar el deslumbramiento reflejado, se deben situar las fuentes luminosas de tal manera, que los rayos reflejados no lleguen a los ojos del observador con objeto de que la imagen reflejada quede fuera de su campo visual,

-

para eliminar el deslumbramiento reflejado en los escritorios, estos no deben tener cubiertas de cristal o ser altamente pulidas,

-

para eliminar el deslumbramiento directo desde las fuentes de luz en el campo de visión de los observadores, estas fuentes se deben colocar, si es posible por encima del ángulo límite (véase figura 1). Si esto no es posible, las fuentes de luz de luminancia elevada, que hayan de quedar dentro del ángulo límite, se deben proteger mediante globos difusores, controlentes, entre otros, es decir, con algún dispositivo que reduzca su luminancia,

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5.3.1.3

-

para evitar sombras en el campo de visión del observador, se debe realizar una localización adecuada de las unidades de alumbrado para una mejor distribución de la luz,

-

para estas aplicaciones se requieren fuentes de luz fluorescentes ahorradoras de energía.

Área de montaje alto (más de 4 m sobre el piso)

El termino “montaje alto” se utiliza generalmente para denominar áreas donde la altura de montaje del equipo de alumbrado es mayor de 4 m, medida sobre el nivel del piso. Dentro de esta clasificación se pueden considerar algunas áreas de la central hidroeléctrica como:

a)

-

piso de excitadores,

-

galería de drenaje,

-

túneles de acceso.

Zonas de gran altura de techo. En el piso de excitadores, las unidades de alumbrado (luminarios) deben ir colocados en ambos extremos longitudinales del piso de excitadores y debajo de la grúa viajera. En las zonas de gran altura de techo los trabajos se realizan generalmente con objetos tridimensionales más bien grandes, de características de reflexión difusa. En estas circunstancias, la tarea visual no es difícil ni se presenta ningún problema de deslumbramiento reflejado. Para estas aplicaciones conviene una fuente de luz que tenga una alta emisión luminosa, tal como una lámpara de descarga. Estas fuentes en reflectores directos producen luz con un componente direccional que causa ligeras sombras, y zonas luminosas que ayudan a la visión.

b)

Diseño de luminarias. Las luminarias abiertas y ventiladas han reemplazado ampliamente al tipo no ventilado. En las ventanillas, la suciedad se va acumulando sobre la lámpara y el reflector mucho más despacio, debido a las corrientes de aire creadas por el calor de la lámpara. Este tipo se recomienda para toda clase de aplicaciones en lugares de gran altura, excepto para aquellos en que el aire este fuertemente cargado de polvo o los humos puedan atacar al reflector. En estas zonas se deben utilizar siempre luminarias de “servicio duro” cerradas. Como las zonas de techo alto pueden ser anchas o estrechas y la tarea visual puede variar desde horizontal a vertical; las luminarias directas o semidirectas que se utilizan generalmente se clasifican por la distribución de su componente directo según la relación permisible entre la separación y altura de montaje (sobre el plano de trabajo) como sigue:

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TABLA 1 - Relación: separación / altura de montaje

5.4

Valor de la relación

Clasificación de las luminarias

hasta 0,5 0,5 a 0,7 0,7 a 1,0 1,0 a 1,0 por encima de 1,5

Muy concentradora Concentradora Dispersión media Dispersadora Dispersión amplia

-

zonas altas y estrechas. En locales altos y estrechos, las luminarias que tengan una distribución concentrada o media son las más económicas a efectos de producir iluminación en el plano horizontal. En los casos en que la tarea visual esté inclinada un ángulo que exceda de los 45 °, se deben utilizar luminarias con una distribución media o ancha, aunque llegue algo menos de luz al plano horizontal,

-

zonas altas y anchas. En locales anchos y altos, los equipos con distribución ancha proporcionan una superposición de haces de luz que resultan más económicas que en habitaciones estrechas, con la consiguiente reducción de la intensidad de las sombras y una iluminación mayor de las superficies verticales. En las líneas de luminarias próximas a las paredes se pueden utilizar equipos de distribución más estrecha para reducir al mínimo la pérdida de iluminación a causa de la absorción de las paredes y ventanas.

Iluminación Exterior

Debido a que las centrales hidroeléctricas pueden ser construidas en el interior de una montaña o en el exterior, ya que todas son diferentes entre sí, las áreas exteriores a iluminar son variadas y con sus particularidades para cada caso., con la observación que algunos de estos conceptos se pueden extrapolar a otras áreas de la central como son: las de obra de toma, obra de toma ecológica, túneles, accesos, vertedores, cortina, desfogues, entre otros. 5.5

Alumbrado en Subestaciones Eléctricas de Potencia

Para el diseño de alumbrado de las subestaciones eléctricas de potencia se deben tomar en cuenta todas las zonas o áreas existentes con equipo instalado. En una subestación eléctrica de potencia se debe iluminar todo el equipo eléctrico existente algunos de estos equipos son: cuchillas desconectadoras, interruptores, transformadores, entre otros, algunos de los cuales son instalados en las estructuras relativamente altas sobre el nivel del piso. El alumbrado en las zonas de paso, consiste, en proveer una iluminación general alrededor de la subestación de la central y demás zonas de tránsito normal, con la finalidad de permitir al personal transitar con seguridad por la instalación y percibir los diferentes aparatos e indicadores cercanos al nivel del piso. Por las consideraciones anteriores, es recomendable tener la iluminación dirigida hacia abajo, con objeto de iluminar el equipo, las estructuras y las zonas de tránsito normal es por ello, que las unidades de alumbrado se deben instalar en las estructuras mayores de la subestación a una altura de 12 m aproximadamente, medida sobre el nivel del piso. a)

Para el diseño de alumbrado en las subestaciones eléctricas de potencia se deben tomar en cuenta las siguientes consideraciones: -

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evitar la utilización de postes con alumbrado dentro del área de la subestación, para no estorbar el transito de vehículos y equipo de mantenimiento. Para ello se debe utilizar las propias estructuras metálicas, mamparas de los transformadores, parte superior del edificio de la subestación en SF6, como soporte de las luminarias,

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5.5.1

-

reducir las sombras causadas por el equipo,

-

se deben montar las unidades de alumbrado como parte integral en cada una de las zonas o módulos en que esta compuesta una subestación eléctrica,

-

las unidades de alumbrado deben ser de larga duración de vida, para evitar sustituciones frecuentes,

-

el alumbrado para las diferentes zonas de una subestación debe ser a base de proyectores,

-

todos los puntos o áreas con luz dentro y fuera de la subestación, deben ser controlados eléctricamente a través de fotoceldas,

-

no debe haber deslumbramiento en las zonas normalmente utilizadas por los operadores, para observar u operar el equipo vital en el área,

-

las sombras muy marcadas y zonas obscuras, deben ser marcadas a un mínimo,

-

las unidades de alumbrado utilizadas, deben ser accesibles para un fácil reemplazo y no deben estar colocadas muy cerca del equipo eléctrico energizado, a fin de no presentar peligro para el personal de mantenimiento.

Tipos de iluminación para el diseño de alumbrado de las subestaciones eléctricas de potencia

Existen tres propósitos básicos en la iluminación de una subestación eléctrica: (1) Seguridad, (2) Transito sin peligro y (3) inspección del equipo. En el diseño de subestaciones se emplean dos tipos iluminación que son: plano horizontal y plano vertical. a)

Iluminación plano horizontal. La iluminación horizontal debe abarcar todo el predio al nivel del suelo, para asegurar el transito rápido y sin peligro del personal. Es recomendable que las luminarias que provean esta componente horizontal de luz se monten de tal manera que se reduzca la posibilidad de deslumbramiento directo en el campo de visión, el cual de hecho podría disminuir la visión. La instalación de proyectores es un método utilizado para satisfacer el requerimiento de la componente horizontal.

b)

Iluminación plano vertical. Si bien la iluminación ayuda al operador a efectuar sus rondas rápidas y seguras, la mayoría de las tareas visuales se encuentran localizadas al nivel o encima del ojo y para eso se requiere de una iluminación vertical, que proporcione una luminaria adecuada a ese plano de trabajo. Se deben colocar apropiadamente las luminarias para iluminar las zonas con equipo como son: transformadores, columnas de aisladores, interruptores de potencia en aire o en aceite, cuchillas desconectadotas, entre otros. Las luminarias de haz dirigido como proyectores, se utilizan para la iluminación vertical. Un proyector de haz estrecho, que provea el máximo nivel sobre la superficie de trabajo, a la vez que se reduce el deslumbramiento directo, se puede utilizar para iluminar un objeto aislado como el caso de un desconectador de montaje alto. Para iluminar un transformador donde existen muchos detalles a observar, por ejemplo, puede ser de mayor utilidad el uso de luminarias que tengan una distribución de luz más amplia.

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Es indudable que el sistema de iluminación empleado en estas zonas, es el directo, tanto para iluminar el equipo, como zonas de paso. Se debe efectuar una cuidadosa localización de las unidades de alumbrado, a fin de asegurar una mejor distribución de la luz en las áreas más importantes a iluminar, así como también, se debe dirigir la luz, de tal modo, que el operador pueda percibir el equipo sin que incidan directamente sobre sus ojos los rayos de luz, evitándo de este modo deslumbramiento. Un ejemplo de iluminación de estas zonas se muestra en las figuras 7, 8 y 9. 5.6

Pasillos y Fachadas

Por lo general, es necesario iluminar los pasillos y fachadas alrededor de algunas áreas o inmuebles de la planta hidroeléctrica, con la finalidad solamente para transitar o hacer una inspección general de algún equipo que ahí se encuentre instalado. Es indudable que el sistema de iluminación en estas áreas o inmuebles es el directo. Las unidades de alumbrado deben estar montadas e instaladas sobre el mismo edificio, para la iluminación del contorno de la misma. Se debe procurar que la iluminación sea lo más uniforme posible y que no presenta manchas de sombras, zonas obscuras, deslumbramientos alrededor de los inmuebles con equipo instalado y sin que ello vaya a representar un excesivo número de unidades o deslumbramientos excesivos, lo que sería antieconómico. 5.7

Niveles de Iluminación

Los sistemas de alumbrado deben cumplir y garantizar los niveles de iluminación recomendados en esta guía. Todas las áreas con alumbrado de la planta hidroeléctrica deben ser medidos con un luxometro y cumplir con los valores especificados de esta guía. Al estudiar las necesidades de iluminación de las centrales hidroeléctricas, se desprende la siguiente conclusión: Para los diferentes locales y zonas, se requieren diferentes niveles de iluminación; los cuales dependerán del trabajo o las tareas que se requieran efectuar en cada lugar. El nivel de iluminación necesaria para conseguir una visión eficaz, rápida y confortable de la tarea encomendada, depende de cierto número de factores, entre los que podemos contar: a)

Magnitud de los detalles, de los objetos que se trata de discernir.

b)

Distancia de estos objetos al órgano visual del observador.

c)

Factores de reflexión de los objetos observados.

d)

Contraste entre los detalles y los fondos sobre los que se destacan.

e)

Tiempo empleado en la observación de los objetos.

f)

Rapidez de movimiento de los objetos observados.

La mayor o menor dificultada de una tarea visual se debe apreciar en función de estos y otros factores, tales como, las condiciones de los alrededores y el estado fisiológico de los ojos que han de realizar el trabajo, entre otros. Según la importancia de estos factores, se han prescrito distintos niveles de iluminación, mediante investigaciones científicas, para los distintos tipos de locales y las diferentes tareas visuales. Algunos de estos niveles de iluminación se expresan en la tabla 2.

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FIGURA 7 – Ejemplo de las zonas de alumbrado exterior de una subestación eléctrica de potencia dentro de una central hidroeléctrica, (vista en planta)

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FIGURA 8 – Ejemplo de las zonas de alumbrado exterior de una subestación eléctrica de potencia dentro de una central hidroeléctrica, (vista en corte).

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FIGURA 9 – Ejemplo de alumbrado exterior de una subestación (vista en corte)

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TABLA 2 - Niveles de iluminación recomendados por la Sociedad Mexicana de Ingeniería e Iluminación y por la lluminating Engineering Society Nivel de iluminación (luxes) I.E.S S.M.I.I. (Preferible) (Mínimo)

Áreas Áreas interiores: a)

Cuartos de bombas y compresores

200

100

b)

Cuarto de equipo telefónico y "carrier"

300

200

c)

Cuartos de control:

500

300

300

200

-

cara vertical de tableros. Sencillo o la sección .

tipo (a): Grandes cuartos de control centralalizados desde 168 cm sobre el piso

.

tipo (b): Cuartos de control ordinarios, hasta 168 cm sobre el piso

-

cara de la sección de dúplex opuesta al operador

300

200

-

área interior del tablero dúplex (pasillo)

100

60

-

lado posterior de todos los tableros, (vertical)

100

60

-

alumbrado de emergencia, todas las áreas

30

20

-

escritorios o tableros tipo escritorio (nivel horizontal)

500

300

-

iluminación general restante

300

200

e)

Bodegas

200

100

f)

Vestíbulo

200

150

g)

Comedor

300

200

h)

Sanitarios (en cualquier sitio de la planta hidroeléctrica)

100

60

Cocinas

300

200 I.E.S. S.M.I.I. (luxes)

Áreas Áreas exteriores a)

Accesos o entradas principales

100

b)

Accesos o entradas secundarias

50

c)

Pasillos

20

d)

Cerca o alambrado

2

e)

Alumbrado de emergencia

5

NOTA:

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Se deben dar los niveles indicados en la columna "Preferibles", excepto en los casos en que sea patente que se pueden tener menores niveles, en cuyo caso se darán los mínimos o un valor intermedio.

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En la tabla 2, la segunda columna lleva por encabezado I.E.S. (lluminating Engineering Society), 99 % y está formada por los niveles de iluminación determinados por la teoría del Dr. H. R. Blackweil, publicados por el I.E.S. Lighting Handbook con las dos consiguientes características: un 99 % de rendimiento visual y 5 asimilaciones por segundo. Entendiéndose por 5 asimilaciones por segundo, el promedio de percepciones visuales de un objeto, que pueda realizar una persona en un segundo. La tercera columna lleva por encabezado S.M.I.I (Sociedad Mexicana de Ingeniería e Iluminación), 95 % y está formada por los niveles de iluminación con un rendimiento visual de 95 % y 5 asimilaciones por segundo. En este caso se acordó un 95 % de rendimiento visual, para recomendar como valor “mínimo” en actividades que ocasionalmente se desarrollan bajo iluminación artificial, con lo que se baja la iluminación a valores aplicables en forma económica en México, sin que se provoque con ello niveles de iluminación que causen fatiga visual a las personas que trabajan en estos locales y que desarrollan una determinada tarea visual y al mismo tiempo no bajan mucho esos valores, ya que de hacerse así, la eficiencia del personal bajaría en igual proporción que los rendimientos visuales. Antes de seleccionar las unidades de alumbrado que resuelvan el proyecto que se este llevando a cabo, es conveniente reunir la mayor literatura posible de los equipos de alumbrado que se tengan en el mercado, en la cual estén asentadas las características técnicas, recomendaciones y sugerencias de los usos apropiados para cada unidad. En caso de contar con escasa información, es recomendable ponerse en contacto con los fabricantes o sus representantes, a fin de que ellos proporcionen la información posible (verbal y escrita) de los equipos de alumbrado que puedan proporcionar. Una vez reunida la información necesaria de las unidades de alumbrado, se requiere hacer un análisis de las condiciones de instalación, operación y del medio ambiente bajo las cuales van a quedar estas unidades en los diversos locales y zonas de la Central Hidroeléctrica, a fin de poder seleccionar la o las unidades que de acuerdo con sus características, sean más apropiadas para satisfacer las necesidades del caso. 5.8

Consideraciones para la Selección de una Unidad de Alumbrado

5.8.1

Tipo de servicio

Es el lugar en donde se va a instalar una unidad de alumbrado, ya sea interior o intemperie. 5.8.2

Tipo de diseño

En las zonas exteriores, se deben instalar unidades de alumbrado a prueba de intemperie herméticas al polvo y agua. En la mayoría de los locales interiores se requieren unidades de diseño normal, a excepción del caso de las salas de baterías y los almacenes de residuos peligrosos, deben ser equipos, materiales y accesorios a prueba de explosión: (clase 1, división 1) para las salas de baterías, y (clase 1, división 2) para los almacenes de residuos peligrosos, (véase la NOM-001-SEDE), así como el equipo debe ser intrínsecamente seguro y los accesorios que se instalen, deben ser del tipo aprobado para dicho lugar. También en obra de toma ecológica, túnel 2 y túnel de acceso a toma ecológica se requieren de unidades herméticas a prueba de agua. 5.8.3

Tipo de montaje

En el piso de excitadores, las unidades de alumbrado (luminarios) deben ir colocados en ambos extremos longitudinales del piso de excitadores y debajo de la grúa viajera.

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Por lo general en los locales interiores, donde exista plafón falso (por ejemplo, en la sala de tableros) se deben instalar unidades del tipo de embutir o empotrar y en los locales donde no exista plafón falso (por ejemplo, en la sala de baterías) se deben instalar unidades del tipo de sobreponer, deben ser unidades para montaje en la pared. Para el alumbrado de las zonas de paso y de equipo instalado, las unidades generalmente son montadas en las estructuras, por medio de ménsulas, con la base de la unidad hacia arriba dirigiendo los rayos luminosos hacia abajo. 5.8.4

Altura de montaje

Se debe tomar en cuenta la altura de montaje, ya sea que la unidad sea requerida para alto montaje o para montaje medio o bajo. 5.8.5

Tipo de lámpara de la unidad

Todas las lámparas fluorescentes deben ser ahorradoras de energía eléctrica del tipo T-8, con balastro electrónico bajo consumo de energía, arranque instantáneo, alto factor de potencia y baja distorsión de armónicas total menor a 10 %. a)

b)

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En general para el alumbrado normal de los locales de la caseta de control, deben ser lámparas fluorescentes ahorradoras de energía eléctrica tipo T-8 debido a las siguientes razones: -

las lámparas fluorescentes ahorradoras de energía eléctrica tipo T-8, debido a su alto rendimiento luminoso y a su larga duración útil en comparación con las lámparas incandescentes, resultan más económicas, cuando el nivel de iluminación necesario sobre el plano de trabajo, alcanza o sobrepasa los 200 lx, sobre todo si la instalación ha de estar funcionando durante un elevado número de horas (2 000 h o más),

-

en las lámparas fluorescentes ahorradoras de energía eléctrica tipo T-8 el flujo luminoso es fácilmente controlable, por lo que, hay una gran variedad de distribuciones luminosas,

-

en la mayoría de los locales interiores, se requiere una mayor superficie de la fuente de luz, con objeto detener una mejor distribución de la luz y una menor brillantez intrínseca de la fuente.

Para el alumbrado normal de las zonas de paso y de equipo instalado en la central hidroeléctrica se prefieren las lámparas de vapor de sodio a alta presión por las siguientes razones: -

las lámparas de vapor de sodio a alta presión, son las más económicas para estos casos, debido a su elevado rendimiento luminoso y a su larga duración útil en comparación con los otros tipos de lámparas,

-

en estas zonas no se requiere una buena discriminación de los colores, por lo cual no se hace prohibido el empleo de la lámpara de vapor de sodio a alta presión, en estas zonas; además este tipo de lámpara suministra una luz monocromática amarilla, que resulta muy favorable en caso de bruma o niebla y que, en condiciones normales, procura una mejor visibilidad,

-

la lámpara de vapor de sodio a alta presión, es una fuente luminosa concentrada, lo que facilita un control preciso de los rayos luminosos.

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c)

d)

5.8.6

Por lo que respecta, al alumbrado de emergencia de los diferentes locales y zonas de la central hidroeléctrica; es indudable que se prefieren las lámparas incandescentes debido a las siguientes razones: -

el nivel de iluminación necesario en el plano útil de trabajo y el número de horas de utilización anual, requerido en el alumbrado de emergencia es bajo; por tal motivo, el empleo de las lámparas incandescentes resulta económico, ya que el costo inicial de las lámparas y su instalación es bajo,

-

las lámparas incandescentes son fuentes de luz concentrada, por lo tanto, fácil de dirigir exactamente hacia el sitio y objeto que se desea iluminar,

-

las lámparas incandescentes no distorsionan los colores,

-

este tipo de lámparas encienden indistintamente en corriente alterna o directa,

-

en las lámparas incandescentes el flujo luminoso es fácilmente controlable, por lo que, hay una gran variedad de distribuciones luminosas.

Finalmente, para el alumbrado normal de la fachada y pasillos alrededor de la caseta de control, se prefieren las lámparas de halógeno y fluorescentes compactas (ahorradoras de energía) respectivamente.

Curva de distribución

La curva de distribución del flujo luminoso de la unidad se seleccionará en función de la altura de montaje, del probable espaciamiento entre unidades (aunque más rigurosamente el espaciamiento es fijado por la curva de distribución de la luz) y de la altura de los planos de trabajo. En la mayoría de los locales interiores, se utilizan unidades para bajo montaje con curvas de distribución más o menos extensiva, según las necesidades. Para el alumbrado de los tableros de control, se utilizan unidades con curva de distribución asimétrica, diseñadas específicamente para dirigir la luz hacia la cara vertical de los tableros. En ocasiones, para el alumbrado posterior de los tableros, se montan unidades en los muros con curva de distribución asimétrica y extensiva, iluminando así el piso y la cara posterior de los tableros. Alrededor de la caseta de control, se emplean unidades con curva de distribución muy extensiva, asimétrica, a fin de iluminar la mayor zona posible del piso, a lo largo de los muros. Estas unidades permiten un espaciamiento entre ellas de unas 6 veces la altura de montaje. Para las zonas de paso y de equipo instalado de la central hidroeléctrica, se utilizan unidades con tipo de curva de distribución sumamente extensiva, las cuales se fabrican con curva simétrica y con curva asimétrica. Las unidades con curvas simétricas se instalan en posiciones centrales y las de curvas asimétricas se instalan en el perímetro de la estructura de la central hidroeléctrica cuando solo necesitan iluminar el equipo de un lado. En estos casos se requiere que la unidad tenga una distribución flexible de luz, a fin de tener fácil ajuste de ella sobre los planos de trabajo. Existen unidades que una vez montadas se pueden girar a fin de dirigir la máxima iluminación sobre el equipo importante.

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Con los puntos anteriores y de acuerdo con la información de las unidades existentes en el mercado, se puede seleccionar la o las unidades que sean apropiadas para cada caso, buscando en general que las unidades tengan baja depreciación permanente, bajo costo inicial y bajo costo de mantenimiento. Es evidente que cuando más de una unidad resuelven satisfactoriamente un determinado caso, se debe elegir la que resulte más económica, de acuerdo con los conceptos anteriores. Con la selección de la unidad para cada caso y los demás datos necesarios para el cálculo de la iluminación, se llega a determinar el número y efectuando la distribución de ellas en el local o zona de que se trate, se puede obtener el espaciamiento de las mismas. Es conveniente que dicho espaciamiento no sobrepase el máximo recomendable por el fabricante, con la finalidad de no presentar una iluminación dispareja. En caso de que el espaciamiento obtenido, según el número de unidades y su distribución sea mayor que el máximo recomendado se deben elegir lámparas de mayor potencia o unidades para lámparas más potentes (cuando la misma unidad no sea apropiada para lámparas menores) y ajustar los cálculos para que ese espaciamiento sea muy próximo al máximo recomendado. Tampoco es conveniente tener un espaciamiento muy pequeño respecto al máximo permisible, ya que ello sería a base de gran número de unidades, lo cual representa un costo también grande. Antes de efectuar la distribución de las unidades de alumbrado en los diferentes locales de la caseta de control, el proyectista se debe proveer de los planos de disposición de equipo de la misma, y de los planos civiles de esta, y con ellos formar un solo juego de planos en donde esté indicado todo el equipo, columnas, ventanas, puertas, entre otros. La distribución de las unidades se efectúa según las dimensiones del local o zona por iluminar y el número de unidades calculado. Generalmente se pretende dar una distribución uniforme con la finalidad de proporcionar también una iluminación uniforme, pero tendiendo a localizar las unidades de tal manera que se iluminen lo más conveniente los diferentes equipos o las áreas de más movimiento, reparaciones y tránsito normal. Por lo que respecta a la iluminación exterior circundante a la caseta de control, se debe procurar localizar las unidades espaciadas uniformemente, pero también tendiendo a iluminar algún equipo que se encuentra localizado en esas zonas. La distribución de las unidades de alumbrado en las zonas de paso y de equipo instalado, se debe efectuar de acuerdo con la disposición de las zonas de tránsito normal dentro de la central hidroeléctrica, de la disposición del equipo en la misma y de la forma y disposición de las estructuras, ya que generalmente se aprovechan éstas para montar las unidades. Esta localización de unidades se debe hacer tendiendo a iluminar pasillos de tránsito normal, así como a los diferentes equipos, especialmente aquellos donde se requieren efectuar algunas operaciones u observaciones. La distribución de las unidades para el alumbrado de emergencia se debe efectuar con el fin de iluminar zonas y puntos donde se efectúan maniobras de vital importancia, como por ejemplo en los tableros de control, de servicios propios, sala de "carrier", pasillos y demás zonas de tránsito importante, entre otros. En las zonas exteriores de la central hidroeléctrica, el alumbrado de emergencia se proveerá principalmente para iluminar pasillos de tránsito importante, cercanos a donde se encuentre el equipo vital y para iluminar algún equipo principal. Como adición a los puntos anteriores, la localización de las unidades de alumbrado debe ser tal que presenten fácil acceso y sobre todo no quedar cercanas a partes vivas o equipo de alta tensión o a equipo en movimiento que presente peligro, a fin de poder dar el adecuado mantenimiento con facilidad y proporcionar una máxima seguridad, para el personal que efectúa esas labores. Además de todo lo anterior, no hay que perder de vista el aspecto estético, procurando en lo posible que las unidades y su localización, vayan en armonía con el acabado arquitectónico del edificio y estructuras.

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Comúnmente, los cálculos de iluminación son en cierto modo un poco inexactos, debido a que es difícil definir con precisión todos los factores que intervienen en los mismos, y el resultado práctico obtenido puede diferir un poco de las metas a las que se deseaba llegar. Portal motivo, con visión y criterio el proyectista puede efectuar algunos ajustes a los cálculos, agregar alguna o algunas unidades cuando lo considere conveniente, o bien suprimir alguna que crea innecesaria. Con base a los niveles de iluminación recomendados por la I.E.S. y S.M.I.l., así como las prácticas comunes empleadas en el diseño de centrales hidroeléctricas, se establecen los siguientes niveles de iluminación para las diferentes áreas de la central hidroeléctrica así como el tipo de unidad recomendada para las mismas, (véase tabla 3). TABLA 3 - Identificación del nivel de iluminación normal y de emergencia, así como el tipo de lámpara, en función del área por iluminar

Nivel de iluminación Área

Normal luxes

Emergencia luxes

Tipo de lámpara

Casa de máquinas: Piso de excitadores

300

Aditivos metálicos 30

Piso de generadores

200

Aditivos metálicos 30

Piso del foso de los generadores

150

150

150

Incandescente Aditivos metálicos

30 Piso de la unidad auxiliar

Incandescente Aditivos metálicos

30 Piso del foso de las turbinas

Incandescente Aditivos metálicos

30 Piso de turbinas

Incandescente

200

Incandescente Aditivos metálicos

30

Incandescente continúa…

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…continuación

150

Piso de la galería intermediaria

Aditivos metálicos

30 Piso de la galería de inspección

Aditivos metálicos

150

30

Galería de oscilación

100

100

100

150

150

150

Incandescente Vapor de sodio alta presión

30 Elevador de pasajeros o carga (solo si existe)

Incandescente Vapor de sodio alta presión

30 Túneles de acceso

Incandescente Vapor de sodio alta presión

30 Túnel de acceso a la galería de oscilación

Incandescente Vapor de sodio alta presión

30 Túnel de acceso de la casa de máquinas

Incandescente Vapor de sodio alta presión

30 Lumbreras de buses

Incandescente

Vapor de sodio alta presión 30

Galería de drenaje

Incandescente

200

Incandescente Fluorescente

30

Incandescente

continúa…

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…continuación Subestación (tipo exterior): Zona de lumbreras Zona de transformadores o (plataforma de transformadores) 22

Vapor de sodio alta presión

Zona de alta Tensión o (plataforma salidas de las líneas) (plano horizontal) 30

Incandescente

Zona de lumbreras Zona de transformadores o (plataforma de transformadores) 54

Vapor de sodio alta presión

Zona de alta tensión o (plataforma salidas de las líneas) (plano vertical) 30

Incandescente

Subestación encapsulada (tipo interior): 200

Subestación en SF6 (interior)

Aditivos metálicos

30

Salas o áreas de tableros del edificio de la subestación en SF6.

500

Incandescente

Fluorescente 150

Incandescente

Edificio de control: Salas de baterías

200

Aditivos metálicos continúa…

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…continuación 30 Áreas de circulación interiores

200

Fluorescente 30

Salas de equipos de aire acondicionado

200

500

200

Incandescente

Fluorescente 30

Salas de control, reunión, telecomunicación y servidor

Incandescente

Fluorescente

150

Depósitos

Incandescente

Fluorescente

30

Áreas de tableros

Incandescente

500

Incandescente

Fluorescente

150

Incandescente

Vertedor: Área exterior

150

Vapor de sodio alta presión 30

Incandescente

continúa… 920925

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…continuación Casetas de las centrales oleodinámicas

200

Fluorescente 30

Locales de transformadores

150

Fluorescente 30

Local del generador diesel

Incandescente

200

Incandescente Fluorescente

30

Incandescente

Obra de toma:

150

Área exterior

Vapor de sodio alta presión

30 500

Locales de tableros

Fluorescente 150

Locales de transformadores

Incandescente

150

Incandescente Fluorescente

30

Incandescente

Cortina

150

Corona

Vapor de sodio alta presión

continúa… 920925

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…continuación

100

Galerías de la cortina

Vapor de sodio alta presión 30

Incandescente

Otras: Caminos definitivos para la circulación de vehículos Oficinas y talleres

14

Vapor de sodio alta presión

300

Fluorescente 50

Escaleras

150

Fluorescente 30

Azoteas

150

200

100

Incandescente

Vapor de sodio alta presión 30

5.9

Incandescente

Fluorescente

30 Galerías de cables y charolas que cuenten con un acceso o entrada para el personal

Incandescente Vapor de sodio alta presión

30 Casetas de ventilación e hidráulicas

Incandescente

Incandescente

Métodos de Cálculo

En general, todo proyecto de iluminación de la central hidroeléctrica en cuestión, se calcula por medio de tres métodos conocidos como:

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a)

Método lumen o cálculo del flujo luminoso.

b)

Método de cavidad zonal.

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5.9.1

c)

Método de punto por punto.

d)

Método de lúmenes promedio para el cálculo de proyectores o reflectores. A continuación se dará una breve descripción de cada método.

Método lumen o cálculo del flujo luminoso

Este método es utilizado para estimar el número de unidades de alumbrado, que producirán una iluminación determinada promedio en todos los puntos del área considerada en un salón o local, por lo que su aplicación se limita al cálculo de alumbrado de interiores. Cada uno de los factores que intervienen es este método deben ser valorados adecuadamente para la obtención de resultados más exactos. Para utilizar este método en la resolución del diseño de alumbrado, deben tener en cuenta los siguientes puntos fundamentales. 5.9.1.1

Datos generales a)

Dimensiones del local. Estos son datos físicos obtenidos de mediciones del local o de planos: largo, ancho y altura.

b)

Reflectancias. La reflexión de una superficie es una medida de la cantidad de luz que se refleja de la superficie. Esta está expresada como un porcentaje de la cantidad total de luz que cae en la superficie, en general las superficies con colores claros, tendrán reflexiones mayores, que las superficies con acabados oscuros. La reflexión de una superficie puede ser medida por medio de un reflectómetro, o por comparación de colores de reflexiones conocidas con la superficie dada, (véase tabla 4).

c)

Nivel de iluminación. El nivel de iluminación, como ya se menciono anteriormente, es una de las exigencias básicas de una iluminación adecuada, es decir, se requiere un nivel de iluminación suficiente (número de luxes sobre el plano de trabajo), para facilitar una tarea visual y llevar a buen término de manera correcta, rápida, segura y fácil, (véase tabla 2).

5.9.1.2

Datos de la luminaria a)

Tipo. Anotar descripción de la luminaria seleccionada:

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-

tipo de lámpara (incandescente, fluorescente),

-

tipo de alumbrado (directo, semidirecto),

-

tipo de montaje (empotrar, sobreponer), tipo de difusor, entre otros.

b)

Marca y número de catálogo (datos del fabricante).

c)

Potencia.

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Seleccionar la potencia nominal de la lámpara, en W. d)

Lúmenes por luminaria (datos del fabricante.)

e)

Altura de montaje sobre el plano de trabajo.

5.9.1.3

Datos de cálculo

5.9.1.3.1

Coeficiente de utilización

Este coeficiente es la relación entre los lúmenes que alcanzan el plano de trabajo y los lúmenes totales generados por las lámparas. Este factor que normalmente proporciona el fabricante, tienen en cuenta la eficacia y la distribución de la luminaria, su altura de montaje, las dimensiones del local y las reflectancias de las paredes, techo y piso. Según la información del fabricante, este coeficiente se puede determinar por alguna de las dos formas que se describen a continuación: a)

Por medio del índice del local y de las reflectancias de las superficies del local (ejemplo, véase tabla 6). La forma de los locales que se van a iluminar se pueden caracterizar por un coeficiente, denominado índice del local, el cual esta dado en diez grupos indicados por letras, (véase tabla 5). TABLA 4 - Reflectancias del acabado de diferentes materiales y de colores Reflectancias Acabado y color (%) Reflectancias en acabados de madera: Maple (claro) Encino (claro) Avellana (medio) Nogal (obscuro) Caoba (obscuro) Reflectancias en acabados metálicos:

42 34 19 16 12

blanco porcelanizado o esmalte horneado Aluminio pulido (especular) Aluminio mate (difuso) Pintura aluminio (claro) Pintura aluminio (medio) Reflectancias en vidrio:

70 - 85 80 - 85 75 79 59

Vidrio claro Vidrio opaco Reflectancias en plástico:

10 15 - 30

claro Opalino

5 - 10 15 - 30 continúa…

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…continuación Refectancias en acabado mate: Muy claro

Blanco Azul verde Verde Crema Amarillo crema Azul Gris Azul verde Verde Crema Amarillo crema Azul Gris Café Azul verde Verde Crema Amarillo crema Azul Gris Café Amarillo Naranja Gris Rojo Café Azul Verde

Claro

Medio

Obscuro

80 - 82 76 72 80 76 70 73 70 64 70 66 55 49 35 54 33 44 55 22 38 21 50 25 25 12 10 8 7

TABLA 5 - Valores de las relaciones del local Índice del local J L H G F E D C B A

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Relación del local Valor

Punto central

Menos de 0,7 0,7 a 0,9 0,9 a 1,12 1,12 a 1,38 1,38 a 1,75 1,75 a 2,25 2,25 a 2,75 2,75 a 3,50 3,50 a 4,50 más de 4,50

0,60 0,80 1,00 1,25 1,50 2,00 2,50 3,00 4,00 5,00

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TABLA 6 - Ejemplo de la obtención del coeficiente de utilización por medio del índice del local y las reflectancias de la superficie del local, de una luminaria determinada

Piso techo

10 % Punto central

Pared

75 %

30 % 50 %

75 %

50 %

50 %

30 %

50 %

30 %

50 %

30 %

50 %

30 %

J

0,60

0,30

0,35

0,37

0,35

0,40

0,35

0,37

0,35

l

0,80

0,47

0,40

0,45

0,43

0,50

0,44

0,46

0,43

H

1,00

0,51

0,49

0,49

0,47

0,56

0,50

0,52

0,47

G

1,25

0,55

0,53

0,53

0,50

0,61

0,56

0,57

0,52

F

1,50

0,58

0,55

0,55

0,53

0,64

0,59

0,60

0,56

E

2,00

0,61

0,59

0,59

0,57

0,69

0,65

0,66

0,62

D

2,50

0,66

0,62

0,62

0,59

0,75

0,69

0,69

0,65

C

3,00

0,67

0,64

0,64

0,61

0,78

0,72

0,72

0,68

B

4,00

0,69

0,66

0,65

0,63

0,81

0,76

0,73

0,71

A

5,00

0,71

0,68

0,67

0,64

0,84

0,78

0,76

0,72

Cada índice del local representa un valor basándose en el valor del punto central de cada una de las relaciones. Para la mayor parte de los cálculos es suficiente con la selección de una letra del índice de local. Para determinar estos índices del local se emplean las siguientes fórmulas: Para luminarias directas, semidirectas y directa-indirecta:

Relación de local =

Ancho x largo ___________________________________________________ Altura del montaje x (ancho + largo) sobre el plano de trabajo

Para luminarias semi-indirectas e indirectas: Relación de local =

3 x Ancho x largo ____________________________________________________ 2 x Altura del montaje x (ancho + largo) sobre el plano de trabajo

Una vez, obtenido el índice del local, así como también las reflectancias de las superficies del local (véase tabla 4), podemos encontrar el coeficiente de utilización en las tablas correspondientes del luminario seleccionado, proporcionados por el fabricante de dichas luminarias, (véase tabla 6).

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5.9.1.3.1.1 Método de cavidad zonal La relación del local fue sustituida, por un nuevo método para calcular y utilizar los coeficientes de utilización. Este procedimiento recibe el nombre de cavidad zonal. Las bases para el método de cavidad zonal descansan en el concepto de la teoría de transferencia de flujo, considerando que un cuarto está formado de una serie de cavidades que tienen reflectancias entre ellas y el plano de trabajo Cualquier cuarto puede generalmente ser dividido en tres espacios básicos o cavidades: el espacio entre los luminarios (si son suspendidos) y el techo, se define como “cavidad de techo” o “cavidad de cielo”. El espacio entre el plano de trabajo y el piso se define como “cavidad de piso” y el espacio entre los luminarios y el plano de trabajo se llama “cavidad de cuarto”.

Siendo: hcc

=

Altura de cavidad del techo

hrc

=

Altura de cavidad del cuarto

hfc

=

Altura de cavidad del piso

FIGURA 10 - Esquema del método de cavidad zonal Una vez que hemos visto lo anterior es posible calcular las relaciones numéricas conocidas como “relaciones de cavidad” las que se utilizan para determinar la reflectancia efectiva de las cavidades del piso y techo y después encontrar el coeficiente de utilización. Tenemos entonces 3 pasos básicos para calcular el coeficiente de utilización:

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-

determinar las “relaciones de cavidad”,

-

determinar las reflectancias efectivas de las cavidades,

-

seleccionar el coeficiente de utilización.

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a)

Primer paso. Las relaciones de cavidad pueden ser encontradas de dos formas. La más exacta es calculada utilizando las siguientes fórmulas: Relación de cavidad de techo (CCR) 5 hcc (L + A) LXA Relación de cavidad de cuarto (RCR) 5 hcr (L + A) LXA Relación de cavidad de piso (FCR) = 5 hfc (L + A) LXA También pueden ser encontradas en las tablas publicadas en el manual lES.

b)

Segundo paso. Se deben determinar las reflectancias efectivas para las cavidades de piso y techo. Estas las podemos localizar en las tablas de lES., bajo la combinación de la relación de cavidad y las reflectancias actuales de piso, paredes y techo, (véase tabla 4). Nótese que si el luminario es empotrado o sobrepuesto o si el plano de trabajo es el piso CCR y FCR serán cero y entonces la reflectancia actual del techo o piso, será también la reflectancia. Luego las reflectancias efectivas así encontradas serán: cc = Reflectancia efectiva de la cavidad del techo. fc = Reflectancia efectiva de la cavidad del piso.

c)

Tercer paso. Con estos valores, la reflectancia de las paredes y conociendo la relación de cavidad del cuarto (RCR) previamente calculada, podemos encontrar el coeficiente de utilización en las tablas correspondientes del luminario a utilizar proporcionadas por el fabricante de dichas luminarias, (véase tabla 7). Nótese que ya que la tabla es lineal, se pueden hacer interpolaciones lineales para obtener valores exactos para diferentes combinaciones de reflectancias y relaciones de cavidad. Ya que el coeficiente de utilización encontrado es para 20 % de reflectancia efectiva de la cavidad del piso será necesario corregir para la reflectancia efectiva de la cavidad del piso previamente determinada. Esto se logra por medio de tablas, encontrando un multiplicador que utilizado en conjunto con el coeficiente de utilización ya encontrado, nos da el coeficiente de utilización final.

5.9.1.3.2

Factor de mantenimiento

El factor de mantenimiento de una instalación de alumbrado, se define como la relación entre la iluminación existente cuando esta alcanza su nivel más bajo en el plano de trabajo, inmediatamente antes de efectuar una acción correctora, y el nivel inicial de iluminación si no se considera ninguno de los factores parciales de perdida. Este factor es el producto de todos los factores parciales de pérdida de luz, los cuales se muestran a continuación. 5.9.1.3.2.1 Depreciación de las superficies del cuarto por polvo La acumulación de polvo en las superficies del cuarto reduce el flujo luminoso reflejado en el plano de trabajo. Para tomar en cuenta esto se tiene previsto un factor de depreciación de las superficies del cuarto por polvo, que es utilizado en el cálculo para mantener un promedio de iluminación. 920925

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TABLA 7 – Ejemplo de la obtención del coeficiente de utilización por medio de la cavidad del cuarto y las reflectancias efectivas de las cavidades del techo, pared y piso (método de cavidad zonal), para una luminaria determinada

Piso

20 %

Techo

80 %

70 %

10 %

30 %

10 %

0%

Pared

70 %

50 %

30 %

10 %

70 %

50 %

30 %

10 %

0,50

30 %

10 %

50 %

30 %

10 %

50 %

30 %

10 %

0%

1

0,71

0,69

0,67

0,64

0,69

0,66

0,64

0,62

0,63

0,61

0,59

0,59

0,58

0,56

0,56

0,55

0,54

0,52

2

0,66

0,61

0,58

0,55

0,64

0,60

0,56

0,54

0,56

0,54

0,51

0,53

0,51

0,49

0,50

0,49

0,47

0,45

3

0,61

0,53

0,51

0,47

0,59

0,54

0,50

0,46

0,51

0,48

0,45

0,48

0,46

0,43

0,66

0,64

0,42

0,60

4

0,57

0,50

0,45

0,41

0,55

0,49

0,44

0,40

0,46

0,42

0,39

0,44

0,41

0,38

0,42

0,40

0,37

0,35

5

0,52

0,45

0,39

0,36

0,50

0,44

0,39

0,33

0,42

0,37

0,34

0,40

0,41

0,33

0,38

0,33

0,32

0,31

6

0,48

0,40

0,35

0,32

0,47

0,40

0,35

0,31

0,38

0,33

0,30

0,36

0,32

0,30

0,55

0,32

0,29

0,27

7

0,45

0,37

0,31

0,28

0,43

0,36

0,31

0,27

0,34

0,33

0,27

0,33

0,29

0,26

0,31

0,28

0,25

0,24

8

0,41

0,33

0,28

0,24

0,40

0,32

0,27

0,24

0,31

0,26

0,23

0,30

0,26

0,23

0,28

0,25

0,22

0,23

9

0,38

0,30

0,25

0,21

0,37

0,29

0,24

0,21

0,28

0,23

0,20

0,27

0,23

0,20

0,23

0,22

0,19

0,18

10

0,35

0,27

0,22

0,19

0,33

0,26

0,22

0,18

0,25

0,21

0,18

0,24

0,20

0,18

0,23

0,20

0,17

0,16

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Este factor se determina de la siguiente manera: a)

Se determina el tipo del ambiente si es muy limpio, limpio, medio, sucio y muy sucio y el tiempo que hay entre limpieza y limpieza, con estos datos entremos en la curva de la figura 11 y encontramos la depreciación por polvo esperada. Por ejemplo si tenemos una atmósfera sucia y las superficies del cuarto son limpiadas cada 4 meses, la depreciación por polvo esperada es del 30 % aproximadamente.

b)

Conociendo la depreciación, el tipo de distribución de la luminaria (Directa, Semidirecta, etc.), y la relación de cavidad del local, se determina por medio de la tabla 8, la depreciación de las superficies del local por polvo, (RDD) Por ejemplo, si la depreciación por polvo es de 30 %, una luminaria que nos proporciona una iluminación directa y una relación de cavidad del local de 4, el factor RSDD es de 0,92.

FIGURA 11 - Gráfica para determinar la depreciación esperada por polvo en tanto por ciento

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TABLA 8 – Factor de depreciación de las superficies del local por polvo (RSDD)

20 % Relación de cavidad de cuarto

Directo

Indirecto

Directo-Indirecto

20 %

30 %

40 %

10 %

20 %

30 %

40 %

10 %

20 %

1

0,98

0,96

0,94

0,92

0,97

0,92

0,89

0,84

0,94

0,87

0,80 0,76 0,94 0,87 0,80 0,73 0,90

0,80

0,70 0,60

2

0,98

0,96

0,94

0,92

0,96

0,92

0,88

0,83

0,94

0,87

0,80 0,75 0,94 0,87 0,79 0,72 0,90

0,80

0,69 0,59

3

0,98

0,96

0,93

0,90

0,96

0,91

0,87

0,82

0,94

0,86

0,79 0,74 0,94 0,86 0,78 0,71 0,90

0,79

0,68 0,59

4

0,97

0,95

0,92

0,90

0,95

0,90

0,85

0,80

0,94

0,86

0,79 0,73 0,94 0,86 0,78 0,71 0,89

0,78

0,67 0,57

5

0,97

0,95

0,91

0,88

0,94

0,80

0,84

0,79

0,93

0,86

0,78 0,72 0,93 0,86 0,78 0,69 0,89

0,78

0,66 0,55

6

0,97

0,94

0,91

0,88

0,94

0,89

0,83

0,78

0,93

0,85

0,78 0,68 0,93 0,85 0,76 0,68 0,89

0,78

0,66 0,54

7

0,97

0,94

0,90

0,87

0,93

0,88

0,82

0,77

0,93

0,84

0,77 0,77 0,93 0,84 0,76 0,68 0,89

0,77

0,65 0,53

8

0,96

0,94

0,89

0,86

0,93

0,87

0,81

0,77

0,93

0,84

0,76 0,69 0,93 0,84 0,76 0,68 0,88

0,76

0,64 0,52

9

0,96

0,92

0,88

0,86

0,93

0,87

0,80

0,74

0,93

0,84

0,76 0,68 0,93 0,84 0,75 0,67 0,88

0,75

0,63 0,51

10

0,06

0,92

0,87

0,83

0,93

0,86

0,79

0,72

0,93

0,84

0,75 0,67 0,92 0,83 0,75 0,67 0,88

0,75

0,62 0,50

Rev

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40 %

10 %

20 %

30 %

Indirecto

10 %

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30 %

Semi-directo 40 %

10 %

0,882

30 %

40 %

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5.9.1.3.2.2 Depreciación de los lúmenes de la lámpara La información sobre la depreciación de los lúmenes de la lámpara, es proporcionada por los fabricantes, en tablas o gráficas para la depreciación de lúmenes y mortalidad de la lámpara escogida. En el manual lES se encuentra amplia información sobre este factor (LDD) "Light Degradation Determination". 5.9.1.3.2.3 Depreciación de la luminaria por polvo La acumulación de polvo en la luminaria resulta una pérdida de la emisión de luz y en consecuencia una pérdida en el plano de trabajo. Esta pérdida es conocida como factor de depreciación de la luminaria por polvo (LDD) y se determina como a continuación se indica: a)

La categoría de mantenimiento de la luminaria está dada por el fabricante o utilizando los datos del manual lES.

b)

El ambiente (muy limpio, limpio, medio, sucio y muy sucio), se determina de acuerdo con el local en que vaya a operar la lámpara.

c)

Conociendo la categoría de mantenimiento de la luminaria, las condiciones de suciedad del local y el tiempo en meses del ciclo de limpieza, el factor LDD es encontrado en las curvas de la figura 12, por ejemplo: si la categoría es 1, el ambiente es sucio y la limpieza se hace cada 20 meses, el factor LDD es de 0,80.

5.9.1.3.2.4 Cálculo inexacto del factor de mantenimiento Existe otra manera para calcular el factor de mantenimiento, pero esta es más inexacta. En general, en las informaciones proporcionadas por los fabricantes se han sugerido tres condiciones principales para estimar el factor de mantenimiento y las cuales se mencionan a continuación. a)

Factor de mantenimiento. Donde el ambiente es limpio, las unidades son limpiadas con frecuencia y los focos son remplazados por nuevos cuando han trabajado las horas recomendadas por el fabricante. Este factor puede variar de 0,65 a 0,85, dependiendo de la unidad.

b)

Factor de mantenimiento mediano. Donde el ambiente es menos limpio, las unidades se limpian esporádicamente y los focos se substituyen hasta que se funden. El factor varía de 0,5 a 0,7 aproximadamente.

c)

Factor de mantenimiento malo. Donde el ambiente es sucio y el equipo casi no se cuida. Este factor varía de 0,4 a 0,65 dependiendo del tipo de unidad.

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FIGURA 12 – Gráficas de categorías de mantenimiento, para determinar el factor de degradación por suciedad de la luminaria

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5.9.1.4

Cálculo del número de lámparas y luminarias

El número de lámparas y luminarias se calculan mediante las siguientes fórmulas: Nivel luminoso en luxes

Número de lámparas =

lúmenes por lámpara Número de luminarias =

X

X Coeficiente de utilización

Superficie a iluminar en m2 X

Factor de mantenimiento

Número de lámparas lámparas por luminaria

5.9.1.5

Cálculo del espaciamiento máximo entre luminarias

Para conseguir una buena distribución de iluminación para un área, es deseable no excederse de ciertos límites de la relación entre la “separación entre puntos de luz o luminarias” y la “altura de montaje”, para obtener este factor tenemos las siguientes fórmulas: Espaciamiento máximo entre luminarias 5.9.1.6

=

Máxima relación de espacio por altura de montaje

X

Altura de montaje sobre el plano de trabajo

Distribución de las unidades de alumbrado

La colocación de las luminarias depende de la arquitectura general y dimensiones del local, tipo de luminaria entre otros. Pero en general para obtener una distribución uniforme de las unidades consideramos el método mostrado en la figura 10. Por último, el cálculo de la iluminación por el método de lumen, se puede hacer de una manera práctica para los locales interiores en cuestión tabulando los diferentes valores con el fin de facilitarlos cálculos, ordenarlos y obtener los resultados de una forma breve. Para lo anterior se puede formar la tabla 9. TABLA 9 - Ejemplo de valores a tabular cuando se calcula la iluminación por el método del lumen

1

Local

2

Nivel de iluminación

3

Tipo de alumbrado

4

Tipo de lámpara

5

Tipo de unidad (número de catálogo)

6

Potencia por unidad (W)

7

Lúmenes por unidad

8

Altura de montaje (m) continúa…

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…continuación 9

Ancho

10

Largo

Dimensiones del local (m)

11

Altura Área horizontal (m2)

12 13

índices de cuarto o relación de cavidad

14

Piso Factores de reflexión

15

Techo

16

Pared

17

Factor de utilización

18

Factor de mantenimiento

19

Número de unidades requeridas

20

Rango de espaciamiento

21

Espaciamiento máximo permisible (m)

22

Observaciones Intensidad luminosa

Iluminación =

Resultado en cd/m2

Distancia al cuadrado E = 5.9.2

I

candelas

D2

m2

Método punto por punto

En este método se calcula la iluminación en algún punto particular de la superficie por iluminar sin considerar la iluminación en dicho punto producida por reflexiones. Este método se basa en la ley de la inversa de los cuadrados, esta ley esta basada en fuentes puntiformes, por lo tanto, cuando la fuente es grande y extensa, bien sea lineal o superficial el método de punto por punto no podrá emplearse, a no ser que la distancia entre estas fuentes y el punto a iluminar sea suficientemente grande con respecto al tamaño de la fuente. Esta distancia se puede considerar sin mucho error como la mínima, cinco veces la mayor dimensión de la fuente. Teniendo en cuenta las condiciones anteriores y por medio de las curvas de distribución luminosa de la unidad de alumbrado seleccionada (proporcionada por los fabricantes), se puede determinar la iluminación en luxes en cualquier punto mediante las siguientes expresiones. Cuando la iluminación (E) es normal al rayo (véase figura 13). Cuando se calcula la iluminación en el plano horizontal (véase figura 13). Intensidad luminosa Iluminación =

x cos ; resultado en cd/m2

Distancia al cuadrado I E =

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Rev

D2

x cos 

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Como cos  = H/D, también tenemos que: l x cos 3 

IxH E =

=

D3

H2

Cuando se calcula la iluminación en el plano vertical: Intensidad luminosa Iluminación =

x sen ; resultado en cd/m2

Distancia al cuadrado I E =

D2

x sen 

Como sen  = R/D, también tenemos que: l x cos 2  x sen 

IxR E =

D3

=

H2

FIGURA 13 - Concepto de iluminación vertical, horizontal y normal de un punto

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Normalmente se necesita conocer la iluminación en los planos vertical y horizontal, y como sería muy laborioso calcular cada punto, se han ideado tablas que reducen el trabajo y se basan en valores unitarios de intensidad luminosa cubriendo varias alturas de montaje y distancias horizontales. Bastaría después multiplicar los valores de las tablas por el valor de la intensidad luminosa que se considera entre el valor de la intensidad unitaria de las tablas. Obteniéndose la iluminación en el punto deseado. 5.9.3

Método de lúmenes promedio para el cálculo de proyectores

Cuando se trata de iluminar espacios en los que la instalación de los elementos luminosos resulta complicado como lo es en las grandes áreas exteriores en cuestión, en las cuales el número de soportes de los elementos luminosos a de ser limitado, se emplean por lo general proyectores o reflectores. Un proyecto es un dispositivo susceptible de concentrar el flujo emitido por una fuente luminosa en un cono o en un espacio de abertura relativamente reducida. Comúnmente los proyectores empleados para este tipo de iluminación son de una potencia elevada y de una intensidad máxima (en candelas) en el eje óptico, lo que se puede ajustar en los ángulos de iluminación requerida, de acuerdo con su horizontal y vertical al plano de trabajo y al nivel de iluminación necesaria. Uno de los métodos para el diseño de alumbrado por medio de proyectores, es el de lúmenes promedio, el cual nos proporciona el nivel de iluminación promedio en todos los puntos del área que se ha de iluminar. Para utilizar este método en la resolución del diseño de alumbrado, se deben tener en cuenta los siguientes puntos fundamentales: 5.9.3.1

Datos generales a)

Dimensiones del área. Estos son datos físicos obtenidos de mediciones del área que se trata de iluminar o bien de planos largo y ancho.

b)

Nivel de iluminación. El nivel de iluminación es una de las exigencias básicas de una iluminación adecuada, es decir, se requiere un nivel de iluminación suficiente para facilitar una tarea visual y llevar a buen termino de mejora correcta, rápida, segura y fácil, (véase tabla 1).

5.9.3.2

Tipo de emplazamiento de los proyectores

Los proyectores se dividen en siete tipos según la apertura o dispersión del haz, que se define como el ángulo comprendido entre las dos-direcciones en que la intensidad luminosa es el 10 % de la máxima que existe cerca o en el centro mismo del haz. La eficiencia de un haz se define como la relación en tanto por ciento entre los lúmenes del haz y los lúmenes de la lámpara, siendo los lúmenes del haz los que están contenidos dentro de la apertura del haz. Aunque la elección de la apertura del haz para una aplicación determinada depende de las circunstancias particulares, se deben aplicar los siguientes principios generales: a)

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Cuanto mayor sea la distancia desde el proyector al área que ha de ser iluminada, más estrecha debe ser la abertura del haz.

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b)

Ya que la cantidad de luz en el borde del haz de un proyector es el diez por ciento de la que tiene en el centro. Por lo que para tener uniformidad, razonable de iluminación, los haces de los proyectores, han de sobreponerse uno sobre otro lo mejor posible en los bordes de la superficie que ha de ser iluminada.

c)

El porcentaje de lúmenes del haz que queda fuera del área a iluminar es generalmente inferior con unidades de haz estrecho que con las de haz ancho. Así los proyectores de haz estrecho son preferibles siempre que proporcionen el grado necesario de uniformidad y el adecuado nivel luminoso.

d)

El emplazamiento de los proyectores es determinado por el tipo de aplicación y por los alrededores, físicos. Generalmente en las subestaciones en cuestión, los proyectores se instalan en las estructuras a intervalos regulares para proporcionar una iluminación uniforme.

5.9.3.3

Coeficiente de utilización del haz

La relación entre los lúmenes incidentes sobre la superficie a iluminar y los lúmenes del haz se llame coeficiente de utilización del haz C.B.U. (“Coefficient of Bean Utilization”). El coeficiente de utilización del haz para cualquier proyector individual depende de su emplazamiento, del punto al que se enfoca y de la distribución de luz dentro del haz. En general puede decirse que el C.B.U. medio de todos los proyectores de una instalación debe estar comprendido entre 0,6 y 0,9. Si el número de lúmenes del haz utilizados fuese inferior al 60 % es señal de que se puede encontrar un plan de alumbrado más económico con emplazamientos diferentes o utilizando proyectores de haz más estrecho. Por otro lado, si el C.B.U. es superior a 90 %, es probable que el haz seleccionado sea demasiado estrecho y la iluminación resultante resulte muy concentrada. La determinación precisa del valor del C.B.U. sólo es posible después de haber seleccionado los puntos a los que ha de dirigirse la luz. Sin embargo se puede estimar un C.B.U. por experiencia o haciendo el calculo para diversos puntos posibles de visión y tomando el valor promedio así obtenido. Para hacer dichos cálculos, la zona iluminada, por ejemplo la mostrada en la figura 14, se superpone en la cuadricula fotométrica del proyector seleccionado (por ejemplo, véase la figura 15), para ellos se sigue el procedimiento que a continuación se describe. a)

Primer paso. El ángulo  para el punto F, es decir, el formado por GEF, será: X

 F = arc tan

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Y3

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FIGURA 14 - Identificación de la zona iluminada b)

Segundo paso. Los ángulos  para los puntos Q, P y R se consideran como sigue: Q; Q =

Punto

F (ángulo GEQ) 4 F

P; p =

Punto

(ángulo GEP) 2 3R

R; R =

Punto

(ángulo GER) 4

c)

Tercer paso. Se consideran a las líneas TU y FG, como los ejes neutros de la cuadrícula fotométrica del proyector seleccionado.

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d)

Cuarto paso. Las ordenadas (en grados) de la cuadrícula fotométrica para los diferentes puntos del área a iluminar serán:

(Ordenada) = (del punto en cuestión) - p

FIGURA 15 - Ilustración como superponer la zona que se desea iluminar en la cuadrícula fotométrica del proyector seleccionado Si la ordenada (en grados) es negativa, esto indica que la dirección en que se trazará en la cuadrícula fotométrica, será del eje neutro horizontal hacia abajo. Si la ordenada es positiva se trazará en forma inversa. e) 920925

Rev

Quinto paso. 980109

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Las abscisas (en grados) de la cuadrícula fotométrica para los diferentes puntos del área a iluminar serán: Y (del punto en cuestión)  (Abscisas)

=

x

Cos (del punto en cuestión)

arc tan Y3

Si la abscisa (en grados) es negativa, esto indica que la dirección en que se trazará en la cuadrícula fotométrica, será del eje neutro vertical hacia el lado izquierdo. Si la abscisa es positiva se trazará en forma inversa. Con objeto de simplificar los cálculos y hacerlos de una manera más breve y rápida, es conveniente tabular los datos y los valores calculados en una tabla como la que se representa en la tabla 10. Una vez superpuesta el área a iluminar en la cuadrícula fotométrica, se procede a determinar el número de lúmenes comprendidos en esta área. TABLA 10 - Datos y valores calculados para la selección y aplicación de proyectores en la iluminación de grandes áreas

Punto

Ordenados (grados)

Ángulos verticales Dirección

Ángulo  (grados)

Cos

Y1 o Y2

Y3

(metros)

(metros)

Ángulos horizontales Abscisa Tan  (grados)

Finalmente, con el dato calculado anteriormente, se puede determinar la relación entre los lúmenes comprendidos en el área a iluminar y los lúmenes totales del haz (este último, es un dato proporcionado por el fabricante), obteniendo así el C.B.U. del proyector seleccionado.

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5.10

Cálculo del Número de Proyectores

El número de proyectores se calcula mediante la siguiente expresión. Área a iluminar

Número de = proyectores

lúmenes del haz

X X

Coeficiente de X utilización del haz

Nivel de iluminación Factor de Mantenimiento

Tras haber realizado el cálculo anterior, es conveniente verificar la uniformidad de la iluminación mediante el cálculo de la intensidad luminosa en unos cuantos puntos. Esto se puede hacer por el método “punto por punto”, usando una curva de distribución luminosa o un diagrama isocandela. Si se comprueba que la uniformidad no es satisfactoria, puede que sea preciso instalar más proyectores. 5.11

Tableros

Estos son algunos de los requisitos indispensables que deben cumplir los tableros para el sistema de alumbrado: a)

Los interruptores de circuito en los tableros de alumbrado deben tener la capacidad interruptiva suficiente para la corriente de corto circuito disponible más elevada en el sitio del tablero dentro del sistema de distribución.

b)

Los tableros deben ser para servicio interior y su envolvente debe tener un grado de protección mínima de IP-40 de acuerdo a lo indicado en la norma NMX-J-529-ANCE en ambientes secos. Los tableros que se encuentren ubicados en lugares con humedad como es: casa de máquinas, túneles y galerías, deben tener un grado de protección de IP-41.

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c)

Se debe considerar un tablero general ubicado en el nivel de piso de excitadores de mayor fácil acceso, el cual debe contener todos los interruptores generales de todos los niveles de casa de máquinas.

d)

Cada tablero de alumbrado debe contar con un interruptor general.

e)

Se debe prever un mínimo del 20 % de reservas o espacios en todos los tableros al terminarse el diseño.

f)

El alimentador principal al tablero de distribución de alumbrado se debe dimensionar sobre la base de la máxima carga contenida, incluyendo reservas y espacios.

g)

Todos los tableros de distribución de alumbrado deben estar representados en el plano del diagrama unifilar conteniendo:

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-

la representación de los sistemas del alumbrado normal, esencial y de emergencia,

-

la alimentación correspondiente a cada tablero y/o transformador,

-

la representación de los transformadores, capacidades, nomenclatura y tableros que alimenta,

-

la identificación de cada tablero correspondiente por área, incluyendo su carga total.

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5.12

h)

El desbalanceo entre fases para tableros de distribución de alumbrado deben tener un máximo del 5 %, sin incluir en este balanceo los circuitos de reserva.

i)

Para el ahorro de la energía se deben tener tableros de distribución de alumbrado inteligentes.

j)

El alumbrado normal de casa de máquinas debe constar de dos tableros en los pisos de excitadores, generadores y turbinas de tal forma que cada tablero tenga el 50 % del total de los luminarias con circuitos alternos para poder iluminar el área total de cada piso con cualquiera de los dos tableros correspondientes.

k)

Los tableros deben estar localizados cerca de los accesos principales y escaleras.

l)

Para los sistemas de alumbrado instalados dentro de: casa de máquinas, túneles, locales interiores y galerías, se deben utilizar conductores con aislamiento y cubiertas termofijos, libre de halógenos para una tensión de 600 V máximo y 90 °C y de acuerdo a la especificación CFE E0000-25.

m)

Para otros locales distintos a los del inciso anterior antes mencionados, los sistemas de alumbrado se alambraran con conductores con aislamiento termoplástico tipo THW-LS para una tensión de 600 V máximo y 75 °C, de acuerdo a la especificación CFE E0000-03.

Factor de Mantenimiento

La eficacia del alumbrado resulta gravemente perjudicada por la degradación de las lámparas y por la suciedad sobre las superficies reflectores y transmisores del equipo. Para compensar la disminución gradual de la iluminación en un área alumbrada por proyectores, se ha de aplicar en los cálculos un factor de mantenimiento que tenga en cuenta lo siguiente: a)

Pérdidas de emisión luminosa debido a la suciedad depositada sobre la lámpara, reflector y tapa de vidrio. Bajo condiciones análogas, los proyectores cerrados presentan una mejor conservación de la eficiencia que los abiertos, ya que la cubierta de vidrio protege al reflector y a la lámpara de la acumulación de polvo.

b)

Pérdidas de la emisión luminosa de la lámpara a lo largo de su vida. Debido a que una parte de luz debe pasar a través del bulbo más de una vez antes de abandonar finalmente el proyector, el ennegrecimiento del bulbo también reduce su eficacia.

Los factores de mantenimiento más utilizados han sido los siguientes:

5.13

a)

Proyectores cerrados

0,70.

b)

Proyectores abiertos

0,60.

Fuente de Alimentación

El sistema de alumbrado de la central hidroeléctrica en cuestión, es uno de los servicios propios con que invariablemente debe contar de tal manera que las fuentes de alimentación de energía eléctrica que tengan los servicios propios, serán también las del sistema de alumbrado.

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En la mayoría de las centrales hidroeléctricas se tienen dos o más fuentes de energía para alimentar los servicios propios y asegurar así una continuidad de estos servicios. Además, se tiene que considerar que para la alimentación del alumbrado debe haber dos fuentes, una para el sistema de alumbrado normal (invariablemente de corriente alterna), y otra para el sistema de alumbrado de emergencia (generalmente de corriente continua.) 5.13.1

Tensiones nominales y rango de tensiones de los sistemas para la alimentación de los equipos de alumbrado a)

Sistemas de corriente alterna. El fabricante debe considerar un sistema con una tensión nominal de 240/139 V c.a., 60 Hz, para la alimentación de los sistemas de alumbrado. Los equipos proporcionados, deben operar correctamente y sin deterioro en la vida normal de los mismos, entre los límites máximo y mínimo indicados para las tensiones de utilización esto es: Indicadas en la tabla 4 de la especificación CFE L0000-12. -

tensión máxima:

254 V c.a.,

-

tensión mínima cuando se tiene cargas de alumbrado:

212 V c.a.

Los valores anteriores corresponden a un sistema trifásico de 3 fases 4 hilos. La variación de la frecuencia debe ser de 60 Hz ± 5 %. b)

Sistema de corriente directa. El fabricante debe considerar un sistema con una tensión nominal de 250 V c.d. para la alimentación de los equipos de control. Los equipos proporcionados deben operar correctamente y sin deterioro en la vida normal de los mismos entre los límites de tensión máximo y mínimo indicados a continuación: -

tensión máxima:

280 V c.d.,

-

tensión mínima:

200 V c.d.

El proveedor debe indicar en la oferta, las tensiones nominales de los equipos y aparatos eléctricos de su suministro. 5.13.2

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Circuitos y protección contra sobrecorriente a)

Se considera la conexión de los luminarios en circuitos alternos de tal forma que la falla de un circuito no cause el oscurecimiento completo del área.

b)

Los conductores serán seleccionados por los encargados del diseño eléctrico, teniendo la precaución de especificar el conductor apropiado a las condiciones y tipo de instalación requerida.

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c)

5.13.3

Para el cálculo y sección de alimentadores, se deberá considerar una caída de tensión máxima total del 5 % desde el transformador al circuito (carga) derivado más alejado, repartiéndose como sigue: -

2 % para el alimentador principal,

-

y 3 % para el derivado.

d)

Los cálculos de capacidad de tableros, conductores e interruptores de circuito y de sus clasificaciones se basarán en cargas continuas (125 % de la carga conectada) para los circuitos tanto alimentador principal como derivados.

e)

Se instalarán interruptores locales en algunas áreas aunque no se usen continuamente, por ejemplo, salas de conferencias, privados, entre otros.

f)

En caso de tener un sistema de alimentación a 127 V. Se puede alambrar 3 fases con 1 neutro. Tomando en consideración que los circuitos considerados para las fases estén balanceados.

g)

Para el ahorro de la energía se instalarán detectores de presencia en áreas cerradas y fotoceldas en áreas abiertas.

h)

Para las instalaciones eléctricas de alumbrado, se deben utilizar conductores con aislamiento y cubiertas termofijos, libre de halógenos para instalaciones hasta 600 V, 90 °C y de acuerdo a la especificación CFE E0000-25

Transformadores

Los transformadores que alimenten a los sistemas de iluminación se deben cargar a no más del 80 % de su capacidad nominal con el objeto de prever la carga de las reservas de los tableros. Todos los transformadores de distribución que se utilicen para la alimentación de los sistemas de alumbrado deben ser trifásicos. 5.13.4

Contactos

Se deben considerar la localización general de contactos monofásicos a 127 V c.a. en todos los edificios de la central y contactos bifásicos y trifásicos alimentados a 220 V c.a. Para el caso particular de los contactos trifásicos o bifásicos se deben instalar en lugares o áreas en donde se requieran pero justificadamente, localizando estos en áreas donde se considere una posibilidad de mantenimiento tanto a equipo fijo como a equipo removible y en forma principal deben estar contenidos en la subestación, considerando una cobertura de un radio de 15 m por cada contacto. Todos estos contactos deben estar contenidos en tableros independientes de los tableros de alumbrado. 5.13.5

Memorias de cálculo

Para la mejor organización, control, desarrollo del trabajo, verificación y modificación se deben desarrollar todas las memorias de cálculo existentes en el diseño de los sistemas de alumbrado, en la cual deben estar descritas todas las consideraciones hechas para el desarrollo de cada uno de estos cálculos, de tal forma que puede servirnos como referencia futura o reconsideración de algunas situaciones previstas.

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Esta memoria de cálculo debe tener datos como: cuadros de carga, hojas de cálculo, arreglos propuestos, curvas fotométricas utilizadas, datos de fabricantes, números de catálogo, catálogos y la descripción de algunas consideraciones especiales. NOTA:

Todos los datos plasmados en cada uno de los cuadros de cargas deben estar respaldados por sus memorias de cálculo correspondientes.

Todas las memorias de cálculo de alumbrado deben cumplir con la NOM-001- SEDE. El proveedor debe incluir en los manuales de montaje, operación y mantenimiento, las tolerancias, los ajustes recomendados, la periodicidad del mantenimiento, la identificación de refacciones y los problemas típicos con las soluciones más recomendadas. 6

CONDICIONES DE PROTECCIÓN AMBIENTAL

El proveedor debe tomar en cuenta, desde la etapa del diseño de los sistemas de alumbrado, las condiciones de protección ambiental que debe acatar en los lugares de trabajo, durante las maniobras de entrega del equipo, el almacenaje, el montaje, las pruebas, la operación y el mantenimiento debido a posibles residuos que alguno de los equipos genere, por lo que le corresponde al proveedor, documentarse acerca de las normas locales de acuerdo al sitio de la instalación, de lo establecido en las normas nacionales e internacionales respectivas y que estén vigentes. Lo anterior debe ser constatado por el área correspondiente de la CFE. 7

CONDICIONES DE SEGURIDAD INDUSTRIAL

Igualmente que para el capítulo anterior, el proveedor debe considerar, desde la etapa del diseño, la normativa que se debe aplicar, para cumplir con las condiciones de Seguridad Industrial y los requisitos de seguridad que se deben cumplir durante los procesos de montaje, de pruebas, operación y mantenimiento de los sistemas de alumbrado y sus auxiliares, para lo cual se debe basar en lo establecido en las normas nacionales e internacionales vigentes relacionadas con esta disciplina, lo que debe ser verificado por el personal asignado por la CFE. 8

BIBLIOGRAFÍA

Estas normas fijan límites al proveedor, sobre todo en lo que corresponde a que no debe proporcionar productos de menor calidad de la que se está solicitando, por lo que si ofrece un suministro diferente al solicitado, debe ser mejor o por lo menos equivalente al que se indica. [1]

Westinghouse

Manual de Alumbrado.

[2]

TABLA-SMII

Niveles de Iluminación Recomendados por la Sociedad Mexicana de Ingeniería e Iluminación.

[3]

IEEE C2-2007

National Electrical Safety Code.

[4]

IESNA 2005

Iesna Lighting Handbook – Reference and Aplication.

[5]

UL-844-2006

UL Standard for Safety for Luminaires for Use in Hzardous (Classified) Locations.

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[6]

NOM 007-ENER-2004

Eficiencia Energética para Sistemas de Alumbrado en Edificios no Residenciales.

[6]

PROY-NOM-057-SCFI-1994

Productos eléctricos - Requisitos de seguridad de lámparas de descarga en gas.

[7]

NOM 058-SCFI-1999

Productos Eléctricos - Balastros para lámparas de descarga eléctrica en gas – Especificaciones de seguridad.

[8]

NOM-064-SCFI-2000

Productos eléctricos-Luminarios para uso en interiores y exteriores-Especificaciones de seguridad y métodos de prueba.

[9]

NMX-Z-012-1-1987

Muestreo para Inspección por Atributos. Parte 1 – Información General y Aplicaciones.

[10]

NRF-001-CFE-2000

Empaque, Embalaje, Embarque, Transporte, Descarga, Recepción y Almacenamiento de Bienes Muebles Adquiridos por CFE.

[11]

NMX-Z-012-2-1987

Muestreo para Inspección por Atributos. Parte 2 – Método de Muestreo, Tablas y Gráficas.

[12]

NMX-Z-012-3-1987

Muestreo para Inspección por Atributos. Parte 3 – Regla de Cálculo para la Determinación de Planes de Muestreo.

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APÉNDICE A

CARACTERÍSTICAS GENERALES DEL PROYECTO Planta nueva

Capacidad de cada unidad

Ampliación

Tipo de instalación

Número de unidades

Ubicación

DESCRIPCIÓN DEL SITIO DATOS GEOGRÁFICOS Altitud (m s.n.m.)

Longitud (grados) oeste

CARACTERÍSTICAS DEL TERRENO Latitud (grados) norte

Zona climática

Velocidad del viento (km/h)

Aceleración horizontal máxima

Vías de comunicación (breve descripción):

NOTA:

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Para el diseño por viento, se debe considerar lo indicado en el Manual de Obras Civiles de C.F.E.

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