Alumbrado eléctrico
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Alumbrado eléctrico. Sistema de iluminación tanto para las viviendas, empresas, como para las calles de las ciudades y es producida por diferentes procesos de radiación de energía.
Sumario
Historía
Ha sido desde siempre uno de los grandes retos que ha afrontado el hombre desde los orígenes mismos de la civilización. Con la creación de las comunidades que devinieron en poblados y posteriormente en ciudades, se hizo necesario disponer de un sistema de iluminación tanto para las viviendas como para las calles de estas ciudades.
En sus inicios las ciudades eran iluminadas mediante lámparas de aceite que empleaban para su funcionamiento aceite de ballena, luego de la invención de la corriente eléctrica y de la bombilla eléctrica a cargo del inventor Thomas Alva Edison las lámparas de aceite fueron sustituidas por toda una red de alumbrado eléctrico que también fue empleado en el hogar.
Radiación selectiva
Todos los métodos de producción de luz pueden dividirse en dos clases, siendo estos:
- Por incandescencia
- Por luminiscencia
Cualquiera sea el método de producción de luz, debes tener en
cuenta que esta es una forma más de energía, al producirse luz se está radiando energía en forma de ondas las que pasan al éter y se propagan en línea recta, a menos que sean desviadas por un agente exterior.
Si un haz de radiación de una lámpara incandescente pasa a través de un prisma de vidrio, como indica la figura 1, se dispersa en una ancha franja que que se asemeja a una porción del arco iris. Se comprueba que cada color tiene una longitud de onda distinta, de modo que la diferencia entre un color y otro es análoga a la diferencia entre una y otra nota musical.
Si se mide para toda la banda la cantidad de energía radiada por
segundo en cada color y se disponen los resultados en una gráfica en función de la longitud de onda, se obtiene para una lámpara de incandescencia la curva representada en la figura 2.
De esta gráfica se deduce que la lámpara de wolframio es un material de rendimiento extremadamente bajo, ya que aproximadamente el 90 % de la energía radiada es invisible. Cuando se eleva el voltaje aplicado a la lámpara se eleva la temperatura del filamento y las ordenadas de la curva de energía radiante de la figura 2 aumenta muy rápidamente, a la vez que toda la curva se desplaza hacia la izquierda.
Si se pudiera elevar la temperatura del filamento hasta que alcanzase la temperatura del Sol, de unos 6 000° C, el máximo de la curva de energía radiante se encontraría dentro de la región visible y el rendimiento de la lámpara sería elevado.
El muy bajo rendimiento de nuestras lámparas de incandescencia es debido al hecho de que funcionan a temperaturas entre 2 300 y 3 000° C, aproximadamente, mientras que el ojo humano ha evolucionado a lo largo de los tiempos para responder muy bien a la radiación procedente de un cuerpo que está a una temperatura de 6 000° C.
La figura 2 muestra también que la lámpara de incandescencia radia mucha más energía hacia el extremo rojo de la región visible que hacia el violeta. La luz de una lámpara de incandescencia ordinaria parece siempre roja cuando se la compara directamente con la luz solar, lo cual constituye una de las razones por la que el ojo humano se fatiga más pronto con la luz artificial que con luz solar.
Incandescencia
Es la forma o proceso de producir luz por radiación térmica, normalmente en esta técnica, el filamento de incandescencia de una lámpara es calentado debido a la acción de un campo eléctrico lo que produce una gran cantidad de calor que traerá consigo la radiación de energía en forma de ondas las que se propagan en línea recta. Si se eleva el voltaje aplicado a la lámpara se eleva la temperatura del filamento y la energía radiante aumentará rápidamente.
Las lámparas incandescentes presentan por lo general un rendimiento muy bajo, debido a que aproximadamente el 90 % de la energía radiada es invisible.
Luminiscencia
La luminiscencia comprende todos los métodos de producción de luz distintos de la incandescencia, va acompañada o es producida por reacciones químicas y se caracteriza por una radiación muy selectiva, componiéndose frecuentemente el espectro de solo algunas franjas coloreadas estrechas y brillantes, alguna de las cuales pueden encontrarse en la región ultravioleta y ser, por consiguiente, invisibles. Tales espectros sugieren posibilidades maravillosas en la tarea de producir luz de buen rendimiento.
El gusano de luz, por ejemplo, radia toda su energía en una estrecha banda de longitudes de onda situada en el centro de la región visible. Es el foco luminoso de mayor rendimiento en lo que se refiere a obtener la máxima visión con la mínima energía, pero todos los objetos iluminados por esta luz aparecen amarillo – verdoso o negros.
Intensidad luminosa
La intensidad de un foco luminoso en una expresión dada, expresada
en bujías, es la razón de la iluminación que produce en aquella dirección a la iluminación que produce la bujía patrón en dirección horizontal. En general, la intensidad luminosa de una lámpara es distinta para cada ángulo.
La figura 3 representa la curva de distribución de la intensidad, en un plano vertical, de un tipo de lámpara de wolframio. La mayor parte de las lámparas eléctricas son suficientemente simétricas respecto al eje vertical para que la distribución de intensidad luminosa pueda representarse por una sola gráfica situada en un plano. Una representación completa de la intensidad de un foco luminoso asimétrico exigiría un plano de tres dimensiones.
Lumen
La unidad de flujo luminoso emitido es el lumen. Un lumen es el flujo luminoso que iluminará una superficie de un metro cuadrado con una iluminación media de una bujía-metro, siendo la bujía-metro la iluminación producida sobre un plano vertical en un punto situado a una distancia de un metro en dirección horizontal por una bujía patrón.
El número de lúmenes necesarios para alumbrar una superficie con una iluminación dada, se encuentra multiplicando el área de la superficie en metros cuadrados por el número medio de bujías metro que se desea producir. Con frecuencia se utiliza la expresión “lúmenes por metro cuadrado” en lugar de “bujías-metro”, ambas tienen el mismo significado.
Puesto que una iluminación de una bujía- metro es producida por un foco de una bujía situado a un metro de distancia, se deduce que si un foco que produce una intensidad de una bujía en cualquier dirección se encuentra en el centro de una esfera hueca de 1 m de radio, cada punto de la superficie interior de la esfera recibirá directamente del foco una iluminación de 1 bujía-metro. Como la superficie interior de de una esfera de 1 m de radio tiene un área de 12,57 m² y como el foco de una bujía ilumina directamente esta superficie de 12,57 metros cuadrados, ha de producir 12,57 lúmenes. En consecuencia, un foco de intensidad de 1 bujía en cualquier dirección, que es una bujía esférica, emite un flujo de 12, 57 lúmenes.
Deslumbramiento
El deslumbramiento puede definirse como un brillo en el campo de la visión de tal intensidad que produce molestia, incomodidad, interferencia con la visión o fatiga. El brillo de un foco luminoso se mide cómodamente en bujías por unidades de superficie proyectadas. Todo deslumbramiento puede dividirse en dos tipos:
- Directo
- Por reflexión
Directo
El deslumbramiento directo es causado de un modo inmediato por un foco luminoso. Dicho foco queda reducido o encerrado en un globo de material traslúcido de modo que aumente la superficie del foco luminoso y disminuya su brillo. Se elimina colocando una pantalla o reflector entre el foco luminoso y el ojo.
Por reflexión
El deslumbramiento por reflexión no es tan manifiesto, pero puede ser más perjudicial que el directo. Las condiciones más favorables para este deslumbramiento están presentes cuando se trabaja a la vez con superficies brillantes y manantiales de luminosos puntuales. Las formas de evitar este deslumbramiento son las siguientes: Sustituir cuanto sea posible las superficies brillantes por superficies que reflejen difusamente.
Otra de las cosas que pueden hacerse es aumentar la superficie de los focos luminosos hasta donde resulte económicamente factible, también puedes colocar el foco luminoso, la superficie de trabajo y el lector u operario en posiciones relativamente tales, que la parte no difusa de la reflexión no llegue a sus ojos.
Sombras
Puede definirse como diferencia de brillo de las superficies y son indispensables para observar objetos en tres dimensiones. Es, por consiguiente, buena práctica al proyectar instalaciones de alumbrado que existan sombras, pero deben ser tenues e iluminadas. Es también acertado disponer de iluminación artificial que dé las mismas sombras relativas que proporciona la iluminación con luz diurna.
El grado en el cual deben eliminarse las sombras dependen de la naturaleza del trabajo a efectuar y de la perspectiva deseada. Se considera generalmente que es necesario eliminar las sombras lo más posible en salas de dibujo y oficinas, y que las sombras densas deben evitarse siempre.
Fuentes
- Wallace, Gray, G.A. Electrotécnia: Fundamentos teóricos y aplicaciones prácticas.
