Iluminación
Indice
La iluminación en lo que
respecta al área industrial debe tener presente un gran número de luminarias ya
que deben abarcar espacios muy grandes y extensos, también deben poseer
características distintas a luminarias convencionales o residenciales como
poseer mayor potencia, brillo, incandescencia y aceptar los cambios bruscos de
voltaje. Estos tipos de luminarias se crearon con el fin de facilitar los
procesos producidos de distinto trabajos industriales, además de relacionar la
cantidad de luz utilizada con respecto a las ubres realizadas. Para esto es
necesario analizar la tarea visual a desarrollar y determinar la cantidad y
tipo de iluminación que proporcione el máximo rendimiento visual y cumpla con
las exigencias de seguridad y comodidad como también seleccionar el equipo de
alumbrado que proporcione la luz requerida de la manera satisfactoria.
A fin de prefijar la
iluminación apropiada para una zona industrial, es necesario en primer lugar
analizar la tarea visual a desarrollar y determinar la cantidad y tipo de
iluminación que proporcione el máximo rendimiento visual y cumpla con las exigencia de seguridad y comodidad. El segundo paso
consiste en seleccionar el equipo de alumbrado que proporcione la luz
requerida de la manera más
satisfactoria.
Análisis de la Tarea Visual.
El tamaño, el brillo, el
contraste y el tiempo se han definido como las características principales que
determinan la visibilidad relativa de un objeto. Además de estas características
fundamentales, en la tarea visual influyen por otra serie de factores, de los
que los más importantes son probablemente el acabado del objeto( que va del
mate al brillante y del suave al áspero), la naturaleza del material con
respecto a la transmisión de luz ( desde lo opaco al traslúcido y hasta el
transparente) el grado del efecto tridimensional (desde una superficie lisa
hasta una de relieve complicado) y las características de reflexión de los
alrededores más inmediatos.
Distintas combinaciones de
estos factores pueden dar lugar a una infinita variedad de problemas de
alumbrado industrial. La selección del mejor tipo de alumbrado para una
situación determina lleva consigo la consideración de la cantidad de luz, el
grado de difusión, la dirección y la calidad espectral. La cantidad adecuada de luz para realizar
cómodamente una tarea visual concreta es siempre un requisito fundamental. Algunas tipos de trabajos se llevan a cabo
mejor con luz muy difusa, al objeto de eliminar las sombras. Otras admiten una fuerte componente
direccional, lo que incluso es preferible en algunos casos en los que deben
apreciarse irregularidades de contorno y superficie. En algunas aplicaciones, las imágenes
reflejadas de una fuente de bajo brillo en una zona extensa pueden mejorar la
visibilidad, en cambio en otras reflexiones especialmente si la fuente es de
alto brillo pueden ser en extremo molestas.
Algunos procesos de inspección se llevan mejor acabo con luz transmitida
que con luz reflejada. El color de la
luz puede servir a veces para aumentar el contraste y la visibilidad. Son los casos en que el trabajo se encuentre
en un sitio distinto del banco de trabajo normal. El alumbrado deben proyectarse teniendo
presente este punto.
En la práctica, la selección
de la fuente y del equipo depende tanto de razones económicas como de la
naturaleza de la tarea visual y del contorno.
La extensión y forma de la zona a iluminar, la reflectancia
de las paredes techos y suelos, las horas de funcionamientos anuales, la
potencia nominal y otros factores menos importantes deben tenerse en cuenta al
seleccionar el equipo Idóneo que habrá de ser económico tanto por su
funcionamiento como por su instalación.
El grado requerido de fidelidad de color es también importante en la
elección de la fuente de la luz.
Calidad del alumbrado. La
iluminación de interiores puede involucrar las consideraciones referentes a
calidad.- Tales como las relaciones de brillo, deslumbramiento directo, reflectancias y acabos apropiados de paredes, suelos,
elementos estructurales y máquinas. La
importancia de estos factores de calidad varía de acuerdo con la severidad y
duración de la tarea visual, pero nunca deben olvidarse.
Ambiente agradable. La gente
realiza sus trabajos mejor en un ambiente en el que están a gusto. Por ello, el proyecto de un buen alumbrado
influye consideraciones que conciernen a todo el contorno. A menudo se puede hacer mucho en este sentido
coordinando las combinaciones de colores modelos de luz y el entramado de los
interiores con la selección de la fuente de luz y las luminarias.
Forma del local. Al
proyectar instalaciones de alumbrado general, es preciso considerar la forma
del local para seleccionar una luminaria que tenga la distribución adecuada
independientemente de la altura de montaje, las luminarias de distribución
ancha son adecuadas para locales anchos con respecto a ella. A no ser
que se trata de casos en los que el proceso visual se realiza en gran
parte sobre superficie verticales, las luminarias de
iluminación estrecha son recomendable en habitaciones altas y estrechas para
dirigir la luz hacia la zona de trabajo mejor que hacia la parte superior de
las paredes, donde sería menos útil.
La capacidad de una
luminaria dada para dirigir la luz hacia el plano de trabajo en locales de
diversas formas puede juzgarse comparando los coeficientes de utilización para
las distintas formas de local.
Costos de mantenimiento. En
zonas cuyo alumbrado va ser utilizado casi continuamente, el costo inicial es
de menos importancia comparado con el de mantenimiento . Así , las fuentes de alta eficacia (mercurio,
fluorescentes, o fluorescentes de mercurio) con
vida larga y alta emisión luminosa
resulta muy interesante para reducir los
consumos y la conservación . Por otra parte , en
los casos en que las lámparas se
utilizan durante periodos mas cortos, el. costo
inicial es mas importante y pueden ser
recomendables las lámparas de
filamentos a pesar de su eficacia mas baja .
La potencia nominal es otra de las consideraciones fundamentales en la economía del
alumbrado. Unas mayores potencias
nominales y unos costos mas elevados del equipo y de las lámparas serán
justificables si redundan en un sistema
de mayor eficacia y en una reducción
de los costos de funcionamiento.
Fidelidad del color . En muchas
zonas industriales no es esencial
distinguir los colores con gran exactitud, y el aspecto de las personas es menos importante que las
zonas comerciales. En tales
instalaciones, las lámparas de mercurio proporcionan un alumbrado muy barato y pueden emplearse
frecuentemente.
Cuando se requiere un buen
rendimiento de color se recomiendan lámparas de filamento :
fluorescentes o fluorescentes de mercurio.
Cuando es requisito especial
un excelente rendimiento de color y no se van a realizar inspecciones críticas
de color, se recomiendan como mejores fuentes individuales las lámparas fluorescentes tipo blanca fría de lujo . Las lámparas
fluorescentes blanca cálida de lujo resultan satisfactorias para aplicaciones en que se desea obtener una atmósfera cálida.
Para ser un examen a fondo del color, es necesario un equipo
especial diseñado a tal objeto. Si se desea una exactitud del color algo menos
crítica, se ha llegado a la conclusión de una combinación de
lámparas fluorescentes luz del día y azul de la misma potencia, con un número
suficiente de lámparas de filamento para producir aproximadamente el mismo
número de lúmenes que la totalidad de
las fluorescentes. es superior a cualquier otra fuente
de luz.
Las luminarias (generalmente
colocadas simétricamente) que proporcionan un nivel de iluminación
razonablemente uniforme a toda una zona constituyen un sistema de alumbrado
general. Un buen sistema de alumbrado
general hace posible el cambio de desplazamiento de la maquinaria sin necesidad de alterar el alumbrado , y así mismo permiten la utilización total de la superficie de suelo. Algunos procesos de fabricación pueden
iluminarse suficientemente solo mediante
un buen sistema de alumbrado general, mientras otros requieren un
alumbrado suplementario en maquinas determinadas o en lugares de trabajo,
incluso cuando se suministra luz localizada para una tarea determinada, se
requiere por razones de seguridad un sistema de alumbrado especial, como también para mantener
relaciones razonables de brillo en toda el área. Cuando las zonas tales como bancos de trabajo están pegadas a la pared, se
proveerán de una líneas de luminarias.
En las zonas de gran altura
de techo los trabajos se realizan generalmente con objetos tridimensionales mas
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 fluorescente
de mercurio, de mercurio o de incandescencia de alta potencia. Restas fuentes en reflectores directos
producen luz con un componente direccional que causa ligeras sombras, y zonas
luminosas que ayudan a la visión. Las
lámparas de mercurio o fluorescentes de mercurio suelen ser las más económicas
para alumbrado de zonas de gran altura.
Con frecuencia algunas lámparas de filamento se agregan a las
instalaciones de mercurio para proporcionar algo de luz disponible
inmediatamente después de una interrupción del servicio eléctrico. La
naturaleza del trabajo a realizar y la seguridad del servicio eléctrico exigen
la instalación de lámparas de filamento con este fin.
En zonas de gran altura en
que se fabriquen materiales especulares se recomiendan fuentes de relativamente gran superficie y gran
brillo. El uso de lámparas fluorescentes
proporciona un medio práctico para obtener las iluminaciones adecuadas.
Diseño de Luminarias. Las
luminarias para lámparas de filamento, de mercurio o fluorescentes de mercurio
destinadas al alumbrado de zonas de gran altura pueden ser cerradas, abiertas o
ventiladas o abiertas sin ventilar. Las
cerradas son generalmente del tipo “Servicio Duro” con tapa de vidrio para
proteger el reflector y la fuente de luz de los depósitos de suciedad.
Este equipo
,mantiene iluminación durante largos periodos de tiempo sin necesidad de
limpiezas frecuentes del reflector, y por ello se usa en lugares donde la
atmósfera está sucia o llana de
humo. Sin embargo, la eficacia inicial
de la luminaria es mas baja debido a la tapa de
vidrio, y la instalación es mas cara que la de tipo abierto.
Las luminarias abiertas y
ventiladas han reemplazado ampliamente al tipo no ventilado. En las ventiladas, 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 de aluminio. En estas zonas se deberán usar siempre luminarias de ”servicio duro” cerradas o lámparas reflectoras.
Como las zonas del techo
pueden ser anchas o estrechas y la tarea visual puede variar de horizontal a
vertical, las luminarias directas o semi-directas que
se usan generalmente se clasifican por la distribución de su componente directa
según la relación permisible entre la separación y altura de montaje
Son preferiblemente las
luminarias con componentes hacia arriba.
La luz que va hacia arriba reduce el “efecto mazmorra”, producido cuando
la luz no alcanza el techo o la estructura por encima de la luminaria y el
fondo, con lo que crea un ambiente más cómodo y animado.
Zonas
altas y estrecha. En locales
altos y estrechos, las luminarias que tengan una distribución concentrada o
media son las mas económicas a efectos de producir iluminación en el plano
horizontal. En los casos en que la tarea
visual este inclinada un ángulo que exceda de los 45°, se deben usar luminarias
con una distribución media o ancha, aunque llegue algo menos de luz al plano
horizontal.
Las lámparas incandescentes,
de mercurio o fluorescentes de mercurio se adapten bien a luminarias de
distribución estrecha. Para mayor parte de las aplicaciones, las lámparas H-12
y H-15 son las fuentes más económicas, las del tipo H-15 pueden funcionar con
una reactancia de choque barata y de bajo consumo, lo que reduce el gasto
inicial y el de funcionamiento.
Zonas altas y anchas. En
locales anchis y altos, los equipos con distribución ancha proporcionan una
superposición de haces de luz que resulta más económica que en habitaciones
estrechas, con la siguiente reducción de la intensidad de las sombras y una
iluminación mayor de las superficie verticales.
En las líneas de luminarias próximas a las paredes pueden usarse equipos
de distribución más estrecha para reducir al mínimo la pérdida de iluminación a
causa de la absorción de las paredes y ventanas.
Además de las lámparas de
mercurio, las fluorescentes de mercurio y las de filamentos, las fluorescentes
de tubo son adecuadas para utilizarlas en zonas anchas de gran altura y se
recomiendan cuando se requieren fuentes de brillo bajo con lámparas fácilmente
accesibles.
Zonas de Poca Altura.
Las tareas visuales son más
frecuentes en las zonas de poca altura de techo que en las de gran altura. En
el análisis de la tarea visual la referencia a la sección sobre el alumbrado
suplementario puede ser útil para determinar el tamaño óptimo y el brillo del
equipo a fin de procurar la mejor visibilidad. En algunas zonas de poca altura,
la tarea visual consiste en la visión de
objetos tridimensionales difuso, que pueden iluminarse
bien con fuentes direccionales.
Generalmente, sin embargo, algunas de las tareas visuales implican
objetos especulares o semi-especulares, para los que
el alumbrado óptimo puede ser un sistema
indirecto. Para este caso suele ser una buena solución práctica el
emplazamiento en diagonal de las luminarias fluorescentes. En muchas otras
situaciones, las hileras continuas de luminarias fluorescentes resultan
totalmente satisfactorias.
La provisión de una buena
visibilidad en una exigencia fundamental del alumbrado, pero también es
importante que este sea confortable.
Estas dos condiciones son frecuentemente aunque o siempre, cumplidas por
las mismas características del sistema, por ejemplo, aumentando el tamaño y
reduciendo el brillo de las luminarias casi siempre se mejora el confort visual
y la visibilidad de objetos especulares, sin embargo, es posible que se mejore
la visibilidad de objetos difusos tridimensionales. La comodidad visual es una función de las
condiciones visuales de todos los alrededores y puede controlarse mediante la
pintura adecuada del equipo y de las superficie de la
habitación y mediante una selección cuidadosa de las luminarias.
Diseño de luminarias. Las
luminarias utilizadas para el alumbrado general en zonas de poca altura son
casi siempre del tipo directo o semi-directo,
normalmente fluorescente las lámparas pueden estar protegidas por rejillas,
lucernas, u otros dispositivos. Todos
estos accesorios aumentan la comodidad visual siendo normalmente las rejillas
las más efectivas en zonas donde el techo está pintado de blanco o de otro
color claro, las relaciones de brillo entre el techo y las luminarias son
considerablemente más bajas cuando se usan luminarias semidirectas
en lugar de directas. La
luz dirigidas hacia arriba en las unidades fluorescentes semidirectas provienen generalmente de ranuras u orificios
en la parte superior reflector. Las
aberturas no solo permiten el paso de la
luz, sino que también proporcionan una salida para las corrientes de aire
creadas por convección de vida al calor de la lámpara. Esta ventilación enfría las lámparas y
aumenta el rendimiento de las luminarias, pues las lámparas funcionan a una
temperatura, más baja y en consecuencia más eficaces.
Las medidas hechas en las
instalaciones, lo mismo que las de laboratorio demuestran inequívocamente que
las luminarias ventiladas almacenan suciedad mucho más despacio, con lo que en
servicio mantienen la iluminación a una valor más alto
que las unidades no ventiladas.
Mantenimiento.
Un programa bien planeado y
bien ejecutado del mantenimiento del alumbrado es de primordial importancia
para sacar el mayor partido posible del dinero invertido o empleado en hacer
funcionar un sistema de alumbrado industrial.
Los resultados se traducen en tina mayor cantidad de luz por unidad
monetaria, en el orgullo de los propietarios y en la mejora de la moral a causa
de la apariencia más limpia. Muchos
programas incluyen un plan de reposición de las lámparas así como de limpieza
de las luminarias y de limpieza y repaso de las superficie
de los locales y maquinarias. En algunas
zonas muy sucias, donde la limpieza de
las luminarias es difícil y cara, se pueden utilizar como alternativas lámparas
reflectoras.
El alumbrado suplementario
se añade al general para tareas visuales difíciles o procesos de inspección
que no pueden iluminarse satisfactoriamente o prácticamente con el alumbrado
general, puede ser, según las necesidades, una cantidad adicional de luz en un
punto o en una onda especifica, una luz recibida según otra dirección o bien da
un color o calidad diferente.
El cálculo de una
instalación de alumbrado suplementario requiere un análisis detenido del
detalle que ha de verse y del tipo y
colocación del alumbrado que proporcionará la mejo visibilidad al trabajador
sin causar deslumbramiento a otras personas . También es necesario coordinar el alumbrado
suplementario con el general, de tal manera que se mantengan relaciones
razonables de brillo entre la tarea visual
y sus alrededores inmediatos las siguientes sugerencias pueden ser útiles :
Otras técnicas.
Existen otras técnicas
utilizables para aplicaciones concretas.
La luz polarizada puede usarse para detectar esfuerzo en el vidrio y en
el plástico transparente . El efecto estroboscopico puede servir para detener o reducir la
velocidad de un equipo giratorio, de
manera que pueda observarse este mientras esta en movimiento. Pequeños detalles
pueden aumentarse muchísimo mediante lentes , y las grietas,
orificios o defectos en piezas de metal
pueden detectarse por radiación con luz negra después de tratar a las piezas con un liquido o polvo
fluorescente que penetre en el defecto y
permanezca en el una vez que hayan sido limpiadas .
En lo que respecta a la
iluminación industrial se puede reseñar los distintos parámetros explicados como el
tamaño, el brillo, el contrate y el tiempo, que han tomado como características
principales de la visibilidad relativa de un espacio, pero por otra parte hay
otras características que influyen como el acabado del objeto, la naturaleza
del material con respecto a la transmisión de luz , el grado del efecto
tridimensional y las
características de reflexión de los
alrededores mas inmediato. Distintas
combinaciones de estos factores pueden dar lugar a una infinita variedad de
problemas de alumbrado industrial . La selección del mejor tipo de alumbrado para
una situación determinada lleva consigo la consideración de la cantidad de luz,
el grado de difusión, la dirección y la calidad espectral. Lo que incluso es preferible en algunos casos
en lo que deben apreciarse irregularidades de contorno y superficie.
Todos estos factores
mencionados anteriormente influyen en el proceso de trabajar con una intensidad
luminosa apropiada lo cual dan como resultado tipos de lámparas utilizadas en
un ambiente industrial para la mejor realización de los trabajos.
Algunos datos
fundamentales para el diseño de sistemas de alumbrado.
Para planear un programa de
mantenimiento en forma inteligente es indispensable estar familiarizado con los datos
fundamentales, incluyendo cálculos y diseño, así como una completa comprensión
de los mismos.
El promedio de la iluminación
general se puede estimar, para un área o cuarto determinado, aún cuando reciba
luz de varios tipos de artefactos luminosos, si se aplican los valores
apropiados en la fórmula. El
procedimiento es como sigue:
1. Determínese el “total de lúmenes iniciales por
lámpara”, multiplicando el número de lúmenes producido por cada lámpara por el
total de lámparas instaladas en el área correspondiente.
2. Determínese la superficie del cuarto en pies cuadrados y búsquese el “índice de
interiores “ en cualquier tabla de índices interiores.
3. Determínese el coeficiente de utilización (CU) para
el tipo de artefactos de iluminación
instalados (o cuya instalación se ha previsto).
4. Determínese el factor de mantenimiento (FM). Este
factor dependerá del tipo de diseño del artefacto luminoso, sus características de distribución de luz, el
grado de acumulaciones de polvo y suciedad en el área de operación y
considerando el tipo de servicios de mantenimiento que se espera para las instalaciones
del alumbrado: bueno, regular o defectuoso.
5. Aplique los resultados obtenidos de la fórmula (2) de la tabla. El resultado obtenido será
el valor equivalente que se puede esperar una vez que los artefactos luminosos
han sido instalados y han estado en servicio.
El costo de la reposición de
bombillas o tubo fluorescentes se compone del costo del foco o tubo y del costo
de la mano de obra que exige la maniobra del cambio. Si se puede reducir la suma de estos costos,
es natural que descienda también el costo de operación anual del sistema de
alumbrado con el mayor aprovechamiento resultante.
Con el método de intercambio
individual, el costo de la renovación de las bombillas o tubos equivale al
costo de la unidad de sustitución más el costo de la mano de obra necesaria
para su ejecución del cambio. En el
método de intercambio colectivo, para poder establecer comparaciones con el
método anterior, se tiene que tomar en cuenta los costos del foco o tubo mas el
costo de la mano de obra del intercambio general más el costo de cualquier
repuesto intermedio que se ejecute, todo dividido entre el intervalo de la
renovación para colocar a los dos sistemas sobre una base igual de tiempo. Esto se puede expresar en fórmulas de la
siguiente manera:
Para cambio individual: C=L+S
Para el método colectivo,
empleando bombillas o tubos seleccionados para los cambios intermedios:
C=(L+G(B*S)/I)
Para el intercambio
colectivo, sin cambios intermedios:
C=(L+G)/I
En donde
C = costo total de la
renovación de las bombillas por unidad.
L = precio neto de la
unidad.
S = costo de la mano de obra
de la reposición por unidad.
G = costo de la mano de obra
de reposición colectivamente ejecutada por unidad.
B = porcentaje de unidades
quemadas al finalizar el periodo de la renovación colectiva.
I = intervalo de renovación colectiva en
términos de promedio de la vida operativa de las unidades en cuestión.
Es una tarea relativamente fácil
determinar si el intercambio de las bombillas por el sistema colectivo
producirá una economía o no, si el valor producirá una economía o no, si el
valor de la mano de obra empleada para el cambio puede ser estimada
y el costo de la maniobra del cambio individual es conocida.
Han sido desarrolladas para
determinar el punto de falla de las bombillas y el costo de la mano de obra de
su sustitución. Insertando los costos
conocidos en las gráficas indicadas, de acuerdo con las con las condiciones
prevalecientes, es asunto sencillo determinar si el punto recae en el área del
cambio colectivo o en la del individual.
Estas gráficas fueron establecidas para un periodo de tiempo idéntico
para ambos métodos, el de reemplazo colectivo y el individual.
MORROW, L. C.. Manual de
mantenimiento Industrial. Tomo II.
Editorial Continental. 1986. 813 p.p.