7.6.1.1.- Coeficiente del local.
7.6.1.2.- Factor de utilización.
7.6.2.- Método de cavidad zonales.
7.6.3.- Método del punto por punto.
Estos métodos emplean la misma formula (7.15), pero difieren en la determinación del coeficiente de utilización.
(7.15)
7.6.1.- Método de iluminación media (método de los lúmenes)
El calculo de la iluminación en un punto de una superficie por el uso de la curva de distribución de candelas de una luminaria, indica sólo la iluminación producida directamente por la luminaria: en el interior de un local, la iluminación en un punto sobre una superficie horizontal se obtiene no sólo por el flujo recibido directamente desde la luminaria, sino también por el reflejado desde el techo y las paredes laterales por encima de la superficie. El techo y las paredes reciben flujo luminoso de la luminaria, parte de este flujo es reflejado según la naturaleza de la superficie y las características espectrales del flujo incidente. Después de una o más reflexiones, una parte de dicho flujo puede recibirse eventualmente en la superficie horizontal considerada. La superficie investigada se denomina generalmente el plano de trabajo y puede ser un plano real (como la superficie de una mesa) o un plano imaginario a una distancia determinada sobre el suelo.
Si el flujo que incide sobre el plano de trabajo se divide por el flujo emitido por el elemento de iluminación, la relación puede denominarse Factor de Utilización para la unidad determinada y la sala particular considerada.
7.6.1.1.- Coeficiente del local:
La fracción del flujo luminoso emergente de un grupo de elementos de iluminación que llega al plano de trabajo depende de las proporciones del local y los factores de reflexión de las diversas superficies del mismo. Una sala alta y angosta tiene una absorción de la luz por las paredes mayor que una sala ancha y relativamente baja.
Para las salas cuadradas, el índice del local mediante dos ecuaciones distintas: una para los sistema de iluminación indirecta donde el techo es el manantial en todo lo que se refiere a las interreflexiones dentro de la sala, y otra para los sistemas directos en términos de la altura de montaje de los elementos de iluminación. Además, se establece el índice del local en términos de las dimensiones verticales sobre el plano de trabajo, así tenemos para los sistemas indirectos:
(7.16)
Donde:
h t : Altura del techo sobre el plano de trabajo
K ind : Coeficiente del local, para sistemas indirectos
Para los sistemas directos:
(7.17)
Donde:
h : Altura de la superficie de la luminaria
K dir : Coeficiente del local para los sistemas directos
Para los sistemas de iluminación indirectos, el techo es el manantial luminoso de la sala y por esto es por lo que la altura considera al valorar el coeficiente del local es la del techo.
En los sistemas de iluminación directa en los cuales el flujo luminoso es emitido por el elemento de iluminación, la altura del techo tiene una importancia relativamente pequeña en sentido vertical descendente y la altura de montajes el criterio para evaluar el coeficiente del local.
Muchos elementos de iluminación no son completamente directos o indirectos en su forma de distribución del flujo. Sin embargo, los datos fotométricos especifican generalmente las fracciones del flujo por encima y por debajo de la horizontal finalmente obtenemos:
(7.18)
Donde:
I L : Índice del local
K 1 : Cuantifica el flujo luminoso hacia arriba
K 2 : Cuantifica el flujo luminoso hacia abajo
7.6.1.2.- Factor de utilización:
Las variables consideradas para cada tipo de elemento de iluminación son el índice del local, el factor de reflexión del techo, y el factor de reflexión de la pared. Los ensayos han demostrado que el factor de reflexión del suelo ejerce poco efecto sobre la iluminación cuando es menor del 40 %. Con factores de reflexión mayores, especialmente si el techo y las paredes laterales están también muy iluminados, los coeficientes de distribución (factor de utilización) pueden aumentar hasta un 15 %. Todos los resultados del método de los lúmenes usados actualmente se refieren a este factor de reflexión del suelo, sin mencionar, generalmente, su magnitud.
Debe descontarse algo por la perdida de luz emitida por las lámparas a causa de su envejecimiento, así como por el polvo y la suciedad que se acumula en el elemento de iluminación, incluso con una limpieza a fondo. La iluminación al cabo de un cierto tiempo (mantenida), producida por un elemento medio en condiciones medias de limpieza, es del orden del 70 % del valor original. Algunos elementos de iluminación puede que no sean susceptibles de recoger polvo en superficies que rebajen la eficiencia lumínica de la unidad. Para estas instalaciones puede usarse un valor de mantenimiento mas elevado. Para otros, especialmente tipos indirectos y aquellos en que la frecuencia de limpieza sea escasa, el factor de mantenimiento puede ser considerablemente inferior al 70 %. Para cada tipo de elemento de iluminación de la tabla X (anexos), se dan los coeficientes de mantenimiento en condiciones de suciedad y servicio de limpieza buenas, medias y malas, y coeficiente de utilización.
Resumiendo las condiciones establecidas en forma de ecuación, se obtiene:
(7.19)
Donde:
: Flujo luminoso (lumen inicial por lámpara)
E : Nivel de iluminación (iluminación media al cabo de cierto tiempo de trabajo en lux)
n : Numero total de lámparas
K u : Factor de utilización
K m : Factor de mantenimiento
7.6.2.- Método de cavidad zonales.
El método de cavidades zonales esta basado sobre la teoría de que la iluminación media es igual al flujo que incide sobre el plano de trabajo dividido por el área sobre la cual se distribuye. Este avance en el calculo del factor de utilización se caracteriza principalmente por la introducción de medios, por los cuales pueden calcularse estos para muchas condiciones variables, que antiguamente o bien se ignoraban o se establecían como valores o relaciones fijos.
El nuevo sistema considera la habilitación real como constituida por una cavidad de techo por encima de las luminarias, una cavidad de suelo debajo del plano de trabajo y una cavidad de habitación situada entre los dos (figura Nº 7.20)
Figura Nº 7.20
En el caso general, están presentes todas estas cavidades. En el caso de luminarias empotradas o salientes, la cavidad de techo es simplemente el techo. Cuando se ha de determinar la iluminación sobre el suelo, la cavidad de suelo se convierte en el suelo.
Ahora es posible calcular las relaciones numéricas denominadas “relación de cavidad” que pueden usarse para determinar la reflectancia eficaz del suelo y el techo y a continuación hallar el coeficiente de utilización.
Las etapas básicas en el cálculo de cualquier iluminación media son las siguientes:
• Determinar las relaciones de cavidad para las tres cavidades indicadas en la figura Nº 7.20.
(7.20)
(7.21)
(7.22)
Donde:
? h : Razón de cavidad de la habitación
? c : Razón de cavidad del techo
? p : Razón de cavidad del suelo
l : Largo del local (m)
: Ancho del local (m)
h h : Altura útil de la habitación
h c : Altura de la cavidad del cielo
h p : Altura de la cavidad del piso
• Obtener la reflectancia eficaz de la cavidad del techo ? cc para la combinación de la reflectancia del techo y la pared a emplear mediante la tabla XII (anexo). Nótese que, para iluminarías empotradas o aplicadas al techo ? c =0 y la reflectancia de techo puede usarse como reflectancia eficaz de la cavidad. A menos que haya de calcularse la iluminación inicial, las reflectancias de techo y pared deben ser consideradas como reflectancias permanentes.
• Obtener la reflectancia eficaz de la cavidad de suelo ? fc por combinación de las reflectancia del suelo y pared a emplear mediante la tabla XII (anexo). A no ser que haya de calcularse la iluminancia inicial, las reflectancias de suelo y pared se consideran como reflectancias permanentes.
• Obtener el coeficiente de utilización de la luminaria para una condición de reflecancia eficaz de la cavidad del suelo del 20 % mediante la tabla XIII (anexo), interpolando entre los valores tabulados los necesarios para equilibrar el tamaño de la habitación con las combinaciones de reflectancia de techo y pared.
• Si la reflectancia eficaz de la cavidad de suelo ? fc obtenida en la etapa 3 difiere significativamente del 20 % obténgase un factor mediante la tabla XIV a ó XIV b (anexo). Multiplicar el coeficiente de utilización por este factor.
• Obtener el coeficiente de mantenimiento, mediante la siguiente formula:
(7.23)
Donde:
K m : Coeficiente de mantenimiento
K l : Factor de depreciación por uso de la lámpara (factor que considera el envejecimiento del elemento que produce la luz)
K d : Factor de depreciación por mantención de equipo (factor que considera la suciedad sobre la luminaria, dado por figura 13, (anexo)
K r : Factor de mantenimiento de paredes (factor que considera la limpieza del recinto paredes, dado por figura 14 y tabla XV, (anexo)
K q : Factor que considera el porcentaje de lámpara quemadas
Finalmente, se utiliza la ecuación Nº 7.24.
(7.24)
Donde:
: Flujo luminoso (lumen iniciales por lámparas)
E : Nivel de iluminación (iluminación media al cabo de cierto tiempo de trabajo en lux)
n : Numero total de lámparas
K u : Factor de utilización
K m : Factor de mantenimiento
7.6.3.- Método del punto por punto
Este método permite conocer los valores de iluminancia en puntos concretos. Consideraremos que la iluminancia en un punto es la suma de la luz proveniente de dos fuentes, componente directa, producida por la luz que llaga al plano de trabajo directamente de las luminarias, y otra indirecta o reflejada procedente de la reflexión de la luz de las luminarias en el techo, paredes y demás superficies del local.
En la figura Nº 7.21 podemos ver que solo unos pocos rayos de luz serán perpendiculares al plano de trabajo, mientras que el resto serán oblicuos. Esto quiere decir que de la luz incidente sobre un punto, solo una parte servirá para luminar el plano de trabajo y el resto iluminara el plano vertical a la dirección incidente en dicho punto.
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Figura Nº 7.21
En general, para hacernos una idea de la distribución de la iluminancia nos bastará con conocer los valores de la iluminancia sobre el plano de trabajo; es decir, la iluminancia horizontal (ecuación Nº 7.25). Sólo nos interesará conocer la iluminancia vertical (ecuación Nº 7.26) en casos en que se necesite tener un buen modelado de la forma de los objetos (deportes de competición, escaparates, estudios de televisión y cine, retransmisiones deportivas) o iluminar objetos en posición vertical (obras de arte, cuadros, esculturas, pizarras, fachadas, etc.).
(7.25)
(7.26)
Para utilizar el método del punto por punto necesitamos conocer previamente las características fotométricas de las lámparas y luminarias empleadas, la disposición de las mismas sobre la planta del local y la altura de estas sobre el plano de trabajo. Una vez conocidos todos estos elementos podemos empezar a calcular las iluminancias. Mientras más puntos calculemos más información tendremos sobre la distribución de la luz.
Luz directa 
Luz indirecta proveniente del techo 
Luz indirecta proveniente de las paredes