Alumbrado de industrias

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.

Selección del Equipo

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.

Alumbrado General

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.

Zonas de gran altura de techo

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.

Alumbrado general localizado

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 :

1. Un detalle especular (brillante) sobre un fondo difuso ( mate, no especular). Si el fondo es oscuro, como cuando se trata de ver un rasguño sobre una pieza de metal oscuro la mejor forma de verlo es iluminándolo con una fuente colocada de tal ,manera que refleje el brillo de la fuente desde la raya hacia los ojos del observador. Si el fondo tiene un alto poder reflector, el contraste puede ser mayor si la fuente se coloca de forma que la imagen reflejada del detalle se dirija lejos de los ojos de espectador, apareciendo el detalle oscuro sobre un fondo claro .
2. Un detalle difuso sobre un fondo difuso. Cualquier tipo de luz que evite el excesivo deslumbramiento directo suele ser satisfactorio . Las sombras pueden ser interesantes cuando se trata de objetos tridimensionales, pero deberán evitarse cuando la tarea visual se efectúa sobre superficies planas. Una excepción es la inspección de arrugas, abolladuras o grietas de la superficie, casos estos en los que una pequeña fuente de luz concentrada y brillante dirigida hacia la superficie según un ángulo muy sesgado hará aparecer las irregularidades mas brillantes o mas oscuras que la zona vecina.
3. Un detalle difuso sobre un fondo especular. Un ejemplo de este tipo de tarea visual es la lectura de graduaciones sobre una escala de acero. Para estas aplicaciones, el máximo contraste puede crearse en general mediante la utilización de una fuente de área relativamente grande y bajo brillo, emplazada de tal manera que el fondo especular refleje la imagen de la fuente hacia los ojos del observador y el detalle aparezca oscuro sobre un fondo claro.
4. Un detalle especular sobre un fondo especular. Detalles tales como una estría sobre una superficie plana pueden verse como una zona brillante sobre fondo oscuro si se coloca una pequeña fuente direccional de forma que dirija la luz reflejada desde el fondo, lejos del observador. Hoyos, curvaturas y todo tipo de irregularidades de una superficie especular plana son fácilmente visibles colocando una fuente de gran superficie y bajo brillo con líneas rectas pintadas sobre ella, de forma que la imagen reflejada de la fuente se vea en la superficie especular. Las irregularidades de la superficie hacen que las imágenes reflejadas de las líneas aparezcan curvadas. Con frecuencia el color puede emplearse con ventaja .
5. Materiales traslucidos y transparentes. Los defectos superficiales al detectar las irregularidades en el cuerpo de un material traslucido, como los orificios en las telas, la mejor visibilidad generalmente se logra colocando detrás del material una fuente de bajo brillo y gran superficie.

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 .

Conclusión

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.

Costo de la renovación de lámparas

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.