Instalaciones de Alumbrado 5
5-1 La luz
La luz puede ser considerada como una manifestación de la enegía en forma de radiaciones electromagnéticas de determinadas longitudes de onda, perceptibles por el ojo humano.
A la transmisión de energía a través del espacio se denomina radiación.
La idea de la luz del día es blanca y que la percibimos en forma sencilla y única, no es cierta, pues en realidad está compuesta por un conjunto de radiaciones electromagnéticas.
Experimentalmente puede observarse que un rayo de luz blanca, al atravesar un prisma triangular de vidrio transparente se descompone en una banda continua de colores que contiene todos los del arco iris, los cuales son radiados dentro de una determinada zona del espectro electromagnético.
5-2 Producción y transmisión de la luz
La luz se puede producir de varias formas. Las más representativas con relación a las lámparas de eléctricas son:
··Calentamiento de cuerpos sólidos hasta alanzar se grado de incandescencia, que es el fundamento de las lámparas incandescentes.
·Provocando una descarga eléctrica entre dos placas o electrodos situados en el seno de un gas o un vapor metálico, fundamento de las lámparas de descarga.
De cualquier forma la producción de la luz es una transformación de la energía.
La luz se transmite a distancia a través del espacio por medio de ondas similares a las formadas en el agua cuando se lanza un objeto en una piscina.
Estas ondas concentricas se propagan a lo largo y ancho de la piscina, formando crestas y valles, amortiguandose en el recorrido hasta desaparecer.
Gracias a las mismas, el efecto del choque del objeto sobre el agua se aprecia desde lejos del lugar donde se ha producido.
Las ondas del agua y las luminosas tienen en común que sus efectos pueden percibirse a distancia, diferenciandose en que las ondas del agua precisan este elemento, mientras las ondas luminosas no necesitan de ningún medio material para su propagación, aunque también se pueden transmitir a través de líquidos o cuerpos sólidos, como por ejemplo ña fibra óptica. Así, la luz que recibimos del sol en forma de ondas llega hasta nosotros atravesando el espacio vacío que existe entre los planetas y al entrar en contacto con la atmósfera se transmite a través de los gases que la forman.
Otra diferencia importante es que las ondas del agua solo se transmiten en dos dimensiones (largo y ancho) mientras que las luminosas se transmiten en tres dimensiones (largo, ancho y alto).
Resumiendo, la transmisión de la luz se realiza por medio de ondas a distancia a través del espacio en todas las direcciones.
Las características físicas fundamentales de la radiación luminosa son la longitud de onda y la velocidad de propagación (300.000 Km por segundo). La unidad de longitud de onda empleada en luminotécnia es el nanómetro de símbolo nm.
5-3 Magnitudes luminosas fundamentales.
En luminotécnia intervienen dos elementos básicos: la fuente productora de la luz y el objeto o espacio a iluminar.
Las magnitude y unidades de medida fundamentales son las siguientes:
··Fujo luminoso.

·Rendimiento luminoso.
·Cantidad de luz.
·Intensidad luminosa.
·Iluminancia.
·

Luminancia

5-3-1 Flujo luminoso. (Potencia luminosa)
El flujo luminoso es la cantidad de energía radiada o emitida por una fuente en todas las direcciones, por unidad de tiempo.
El flujo luminoso se representa por la letra griega Φ (fi), siendo su unidad el lumen (lm) que como unidad de potencia, corresponde a 1/680 W emitidos en la longitud de onda de 555 nm, a la cual la sensibilidad del ojo es máxima.

flujo luminoso de algunas lámparas

Tipo de lampara	Flujo luminoso (lm)
Bicicleta	18
Incandescente Standar de 100 W	1.380
Fluorescente 40 W	3.200
Mercurio de alte presión 400 W	23.000
Halogenuros metálicos 400W	28.000
Sodio a alta presión Na 400 W	48.000
Sodio a baja presión Na 180 W	31.500
Magnesio AG 3	450.000

5-3-2 Rendimiento luminoso o coeficiente de eficacia luminosa

La energía transformada por los manantiales luminosos no se puede aprovechar totalmente para la producción de luz. Por ejemplo, una lámpara incandescente consume una determinada energía eléctric que se transforma en energía radiante, de la cual solo una pequeña parte es percibida por el ojo en forma de luz, mientras que el resto se pierde en calor y en flujo no luminoso.

El rendimiento luminoso o coeficiente de eficacia luminosa indica el flujo que emite una fuente de luz por cada unidad de potencia eléctrica consumida para su obtención.

El rendimiento luminoso se representa por la letra griega η (eta), siendo su unidad el lumen por vatio (lm/W).

La fórmula que expresa el rendimiento luminoso es:

---

Si se lograse fabricar una lámpara  que transformara sin pérdidas toda la potencia eléctrica consumida en luz de una longitud de onda de 555 nm, ésta lámpara tendría el mayor rendimiento luminoso posible, cuyo valor sería de 680 lm/ W, pero como sólo una pequeña parte es transformada en luz, los rendimientos luminosos obtenidos hasta ahora para las distintas lámparas quedan muy por debajo de ese valor, presentando diferencias notables entre las mismas, como puede apreciarse en la tabla:

Rendimiento luminoso de algunas lámparas.

Tipo de lámpara	Potencia nominal (W)	Rendimiento luminoso (lm/W)
Incandescente Standard 40W/220 V	40	11
Fluorescente 40 W (blanco frío)	40	80
Mercurio a alta presión 400W	400	58
Halogenuros Metálicos 400W	360	78
Sodio a alta presión Na 400W	400	120
Sodio a baja presión Na 180 W	180	175

Ejemplo de cálculo de rendimiento luminoso.

Un tubo fluorescente de 50 W, que emite un flujo luminoso de 3.200 lúmenes tiene un rendimiento luminoso de:

El rendimiento luminoso se suele dar  también para las lámparas de descarga, respecto al consumo de potencia de la lámpara con equipo auxiliar.

5-3-3 Cantidad de luz (energía luminosa)

DE forma análoga a la energía electrica que se determina por la potencia eléctrica en la unidad de tiempo, la cantidad de luz o energía luminosa se determina por la potencia luminosa o flujo emitido en la unidad de tiempo.

La cantidad de luz se representa por la letra Q, siendo su unidad el lumen por hora (lmh).

La fórmula que expresa la cantidad de luz es:

5-3-4 Intensidad luminosa

La intensidad luminosa es la relación entre el flujo luminoso emitido por una fuente de luz en una dirección por unidad de ángulo sólido en esa misma dirección. Este ángulo sólido se mide en estreorradiantes (sr) y corresponde a un casquete esférico cuya superficie es igual al cuadrado del radio de la esfera. Su unidad es la candela.

La fórmula que expresa la intensidad luminosa es:

Siendo:

I: Intensidad luminosa en candelas (cd).

Φ: Flujo luminoso.

ω: ángulo sólido en estereorradiantes (sr).

Las fuentes de luz utilizadas en la práctica tienen una superficie luminosa más o menos grande, cuya intensidad de radiación se ve afectada por la propia construcción de la fuente, presentando valores diversos en las distintas direcciones. La forma más práctica y sencilla de definir la distribución luminosa de una lámpara, o de un equipo de iluminación, consiste en representar gráficamente dicha distribución mediante unas curvas denominadas de distribución luminosa o curvas fotométricas de intensidades, que no son otra cosa que la representación gráfica de las medidas de las intensidades luminosas efectuadas según las distintas direcciones que parten del centro de la lámpara o luminaria.

5-3-5 Representación gráfica de la intensidad luminosa

El conjunto de la intensidad luminosa de una fuente de luz en todas las direcciones constituye lo que se conoce como distribución luminosa.

Con aparatos especiales (como el goniofotómetro) se puede determinar la intensidad luminosa de una fuente de luz en todas las direcciones del espacio con relación a un eje vertical. Si representamos por medio de vectores la intensidad luminosa de una fuente de luz en las infinitas direcciones del espacio, creamos un volumen que representa  el valor del flujo total emitido por la fuente.

El sólido  que obtenemos recibe el nombre de sólido fotométrico.

Si hacemos pasar un plano por el eje de simetría de la fuente luminosa, obtenemos una sección limitada por una curva fotométrica o curva de distribución luminosa.

Mediante la curva fotométrica de una fuente de luz se puede determinar con exactitud la intensidad luminosa en cualquier dirección, dato necesario para algunos cálculos de iluminación.

Las direcciones del espacio por las cuales se radia una intensidad luminosa las podemos determinar por dos coordenadas. Uno de los sistemas de coordenadas más usado para la obtención de curvas fotométricas el el «C-y».

Las curvas fotométricas se dan referidas a un flujo luminoso emitido de 1000 lm y como el caso más general es que la fuente de luz emita un flujo superior, los valores de la intensidad luminosa correspondientes se hallan mediante una regla de tres simple.

Ejemplo:

Si un tubo fluorescente tiene un flujo luminoso de 3.200 lúmenes, los valores de la intensidad luminosa deducidos de su curva fotométrica dada para 1.000 lúmenes, habrá que multiplicarlos por el factor 3,2 hallado de la relación 3.200/1.000, para obtener el verdadero valor.

Cuando alojamos una lámpara en un reflector, se distorsiona  su flujo proporcionando un volumen cuya forma es distinta, ya que depende de las características propias del reflector. Por consiguiente, las curvas de distribución según los distintos planos son diferentes.

5-3-6 Iluminancia

La iluminancia se define como la relación entre el flujo luminoso que recibe una superficie y su área. Su símbolo es  E y su unidad el lux.

La fórmula que expresa la iluminancia es:

La iluminancia contituye un dato importante para valorar  el nivel de iluminación que existe en un puesto de trabajo, en una superficie de un recinto, en una calle, etc.

En la tabla se pueden observar distintos valores de iluminancia según la zona de medida.

La medida de la iluminancia se realiza por medio de un aparato especial denominado luxómetro.

Distintos valores aproximados de iluminancias

Tipo de alumbrado	Iluminancias (lux)
Mediodía de verano al aire libre, con cielo despejado.	100.000
Mediodía de verano al aire libre, con cielo cubierto.	20.000
Puesto de trabajo bien iluminado en un recinto interior.	1.000
Buen alumbrado público.	20 a 40
noche de luna llena.	0,25
Noche de luna nueva (luz de las estrellas)	0,01

5-3-7 Luminancia

La luminancia es la que produce en el órgano visual la sensación de claridad (brillo), pues la luz no se hace visible hasta que es reflejada por los cuerpos. La  mayor o menor claridad con que vemos los objetos iluminados, depende de su luminancia.

La luminancia se representa por la letra L, siendo su unidad la candela por metro cuadrado (cd/m²) llamada nit (nt), con un submúltiplo, la candela por centímetro cuadrado (cd/cm²) empleada para fuentes de elevadas luminancias.

La fórmula que expresa la luminancia es:

Siendo:

la superficie aparente.

La medida de luminancia se realiza por medio de un aparato llamado luminancímetro de constitución similar al luxómetro.

Valores aproximados de luminancias

Tipo de fuente de luz	luminancia
Sol	150.000 cd/cm2
Cielo despejado	0,3 a 0,5 cd/cm2
Cielo descubierto	0.03 a 0.5 cd/cm2
Luna	0,25 cd/ cm2
Llama de una vela de cera	0,7 cd/cm2
Lámpara incandescente clara	100 a 200 cd/cm2
Lámpara incandescente mate	5 a 50 cd/cm2
Lámpara incandescente opal	1 a 5 cd/cm2
Lámpara fluorescente 40W/20	0,75 cd/cm2

5-3-8 Temperatura de color

La temperatura de color es una expresón que se utiliza para indicar el color  de una fuente de luz por comparación de ésta  con el color del cuerpo negro, es decir  del «radiante perfecto teórico» (objeto cuya emisión de luz es debido únicamente a su temperatura). Como cualquier otro cuerpo incandescente, el cuerpo negro cambia de color a medida que aumenta su temperatura, adquiriendo al principio el tono de un rojo sin brillo, para luego alcanzar el rojo claro, el naranja, el amarillo y finalmente el blanco, el blanco azulado y el azul.

El color, por ejemplo, de la llama de una vela, es similar al de un cuerpo calentado a unos 1800K¹, y la llama se dice entonces, que tiene una temperatura de color de 1.800K.