Guía Paso a Paso para Cálculos de Diseño de Iluminación en Edificios

Cómo Realizar Cálculos de Diseño de Iluminación en un Edificio – Instalación de Cableado Eléctrico

En el ámbito profesional, el diseño de iluminación adecuado es muy importante porque una iluminación insuficiente reduce la eficiencia de la tarea para la que se diseñó, y una excesiva genera sobrecostes. En pequeña escala la diferencia no preocupa, pero en grandes edificios, plantas, fábricas, etc., es muy significativa en instalaciones actuales.

El enfoque simple y básico para calcular los requerimientos de iluminación es dividir el total de luz requerida de la estancia por el flujo luminoso (lúmenes) que proporciona una lámpara. Aunque es el enfoque básico para una habitación media, no es prácticamente exacto.

En la práctica hay varios parámetros necesarios en el cálculo porque nada es ideal. Por ejemplo, el flujo luminoso de las luminarias no es constante durante su vida útil; el polvo depositado reduce su salida con el tiempo, por lo que la limpieza es parámetro importante. Una habitación pintada con colores claros refleja más luz que una oscura, así que ambas tienen distintos requerimientos.

Por tanto, es importante entender primero algunos términos básicos sobre diseño de iluminación antes de comenzar los cálculos.

Índice de Estancia (Room Index): Basado en forma y tamaño de la estancia. Describe las proporciones de largo, ancho y altura. Suele estar entre 0,75 y 5.

Donde "l" es el largo de la estancia,

"w" es el ancho, y

h_wc es la altura entre plano de trabajo (mesa) y techo.

Esta fórmula solo es aplicable cuando el largo es menor que 4 veces el ancho.

Factor de Mantenimiento:

Es la relación entre el flujo luminoso de la lámpara tras un intervalo de tiempo determinado comparado con cuando era nueva. La salida lumínica disminuye con el tiempo por envejecimiento de componentes por factores internos (saturación de elementos) o externos (depósito de polvo). Por ejemplo, el factor de mantenimiento de una luminaria en zona fresca y sin polvo será mejor que en zona calurosa y polvorienta.

Es menor o igual a 1.

Valores típicos para cálculo de iluminación:

• 0,8 – Oficinas/aulas
• 0,7 – Industria limpia
• 0,6 – Industria sucia

Leer más: Elementos Emisores de Luz y sus Tipos

Reflectancias de la Estancia

La estancia se considera compuesta por tres superficies principales:

1. El techo
2. Las paredes
3. El suelo

Las reflectancias efectivas de estas 3 superficies afectan la cantidad de luz reflejada recibida por el plano de trabajo. Colores claros (blanco, amarillo) tienen mayor reflectancia que oscuros (azul, marrón).

Factor de Utilización (Utilization Factor)

El factor de utilización (UF) es la relación entre el flujo luminoso efectivo y el flujo luminoso total de las fuentes. Mide la eficacia del esquema de iluminación.

Depende de:

• Eficiencia de la luminaria
• Distribución de la luminaria
• Geometría del espacio
• Reflectancias de la estancia
• Curva polar

Leer más: Qué es Iluminación Eficiente y Técnicas para Implementarla

Relación Espacio-Altura (Space to Height Ratio)

Es la relación entre la distancia entre luminarias adyacentes (centro a centro) y su altura sobre el plano de trabajo.

Donde:

• H_m = Altura de montaje
• A = Área total del suelo
• N = Nº de luminarias

No debe exceder el SHR máximo de la luminaria según fabricante.

Nota: Un salón normal requiere 20 lm/ft² (215 lm/m²). Para aula 300 lm/m². (Diferentes entornos tienen distintos estándares; ej. muchas multinacionales exigen 600 lm/m² en oficinas para turnos nocturnos).

Comencemos con los pasos. Consideremos la siguiente planta de una escuela y analicemos los requerimientos de iluminación de sus secciones.

Para facilitar cálculos, todas las luminarias y potencias son de marca Philips. Puedes consultar especificaciones de Philips.

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Cálculo de Diseño de Iluminación para Aula

Área transversal aula = 6×9 = 54 m², h = 3 m

Lúmenes requeridos = 54 × 300 = 16.200 lm

La tabla siguiente es referencia para calcular factor de utilización. Difiere según modelo y marca. Para entender el concepto usamos tabla única para todas. La real la da el fabricante y puede variar.

Reflectancia Estancia			Índice Estancia (Room Index)
C	W	F	0,75	1	1,25	1,50	2,00	2,50	3,00	4,00	5,00
0,70	0,50	0,20	0,43	0,49	0,55	0,60	0,66	0,71	0,75	0,80	0,83
	0,30		0,35	0,41	0,47	0,52	0,59	0,65	0,69	0,75	0,78
	0,10		0,29	0,35	0,41	0,46	0,53	0,59	0,63	0,70	0,74
0,50	0,50	0,20	0,38	0,44	0,49	0,53	0,59	0,63	0,66	0,70	0,73
	0,30		0,31	0,37	0,42	0,46	0,53	0,58	0,61	0,66	0,70
	0,10		0,27	0,32	0,37	0,41	0,48	0,53	0,57	0,62	0,66
0,30	0,50	0,20	0,30	0,37	0,41	0,45	0,52	0,57	0,60	0,65	0,69
	0,30		0,28	0,33	0,38	0,41	0,47	0,51	0,54	0,59	0,62
	0,10		0,24	0,29	0,34	0,37	0,43	0,48	0,51	0,56	0,59
0,00	0,00	0,00	0,19	0,23	0,27	0,30	0,35	0,39	0,42	0,46	0,48

TABLA DE FACTOR DE UTILIZACIÓN PARA SHR_Estancia = 1,5

Código reflectancia aula = 752

Es decir, 70% techo, 50% paredes, 20% suelo (estándar general para paredes blancas/claras)

Para I.E. = 1,8 y código reflectancia = 752, Factor Utilización (F.U) = 0,66

Para Aula/Oficina Factor Mantenimiento = 0,8 (Estándar)

Donde N = Número de luminarias requeridas para área dada

• E = Iluminancia media sobre plano horizontal de trabajo
• A = Área del plano horizontal de trabajo
• n = Número de lámparas por luminaria
• F = Lúmenes de diseño por lámpara (flujo luminoso inicial)
• UF = Factor de utilización para plano horizontal de trabajo
• M.F. = Factor de mantenimiento

Leer también: Cargas de Iluminación en Estrella y Triángulo

Si usamos Philips Green Perform LED Batten de 40 W

• Lúmenes/Vatio: 4000 lm/40 W
• Color lámpara: Blanco Neutro 4000K
• Índice Reproducción Cromática >80
• Vida útil L70*: 50.000 horas

Cálculo de Diseño de Iluminación para Sala de Conferencias

Área sala conferencias = 6×9 = 54 m², h = 3 m

Lúmenes requeridos = 54 × 300 = 16.200 lm

• Para I.E. = 1,8 y código reflectancia = 752, Factor Utilización (F.U) = 0,66
• M.F. = 0,8 (Estándar)

Si usamos Philips Ultraslim Round LED Panel Light 22 W

• Lúmenes/Vatio: 1.760 lm/22 W

Cálculo de Diseño de Iluminación para Vestíbulo/Pasillo

Área vestíbulo = 31×3 = 93 m², h = 3 m

Lúmenes requeridos = 93 × 215 = 19.995 ~ 20.000 lm

• Para I.E. = 1,82 y código reflectancia = 753, Factor Utilización (F.U) = 0,66
• M.F. = 0,8 (Estándar)

Si usamos Philips MASTER TL5 High Efficiency ECO 35 W

• Lúmenes/Vatio: 3.650 lm/35 W
• Índice Reproducción Cromática – 85
• Vida Media: 25.000 horas

Cálculo de Diseño de Iluminación para Escalera

Nota: leer más sobre instalación cableado escalera.

Área escalera = 6,4×2,7 = 17,28 m², h = 3 m

Lúmenes requeridos = 17,28 × 215 = 3.715 lm

Para I.E. = 1,26 y código reflectancia = 752, Factor Utilización (F.U) = 0,55

M.F. = 0,8 (Estándar)

Si usamos Philips MASTER TL5 HIGH EFFICIENCY ECO 35 W

• Lúmenes/Vatio: 3.650 lm/35 W
• Índice Reproducción Cromática – 85
• Vida Media: 24.000 horas

Cálculo de Diseño de Iluminación para Aseo WC

• Área WC Aseo 1 y 2 = 1,425×1,2 = 1,71 m², h = 3 m

Lúmenes requeridos = 1,71 × 215 = 367 lm

• Para I.E. <0,75 tabla Factor Utilización no aplicable
• M.F. = 0,8 (Estándar)

Si usamos Philips TL Miniature 8 W

• Lúmenes/Vatio: 410 lm/8 W
• Índice Reproducción Cromática – 60
• Vida Media: 10.000 horas

• Área WC Aseo 3 y 4 = 1,5×1,8 = 2,7 m², h = 3 m

Lúmenes requeridos = 2,7 × 215 = 580 lm

• Para I.E. <0,75 tabla Factor Utilización no aplicable
• M.F. = 0,8 (Estándar)

Si usamos Philips MASTER TL5 HIGH EFFICIENCY ECO 14 W

• Lúmenes/Vatio: 1.350 lm/14 W
• Vida Media: 40.000 horas

• Así podemos usar un solo tubo LED compartido para ambos baños.

Cálculo de Diseño de Iluminación para Zona Lavabos

Área lavabos = 6×6,6 = 39,6 m² (aprox 40 m²), h = 3 m

Lúmenes requeridos = 49,5 × 215 = 10.642 lm

• Para I.E. = 1,05 y código reflectancia = 752, Factor Utilización (F.U) = 0,49
• M.F. = 0,8 (Estándar)

Si usamos Philips Pacific LED Waterproof Batten 35 W

• Lúmenes/Vatio: 4.200 lm/35 W
• Índice Reproducción Cromática – 85
• Vida Media: 50.000 horas

Nota: Las luminarias deben colocarse equidistantes para distribución uniforme. El número real en el aula será menor al calculado pues el factor de utilización de LEDs es mejor que el usado en el cálculo, aunque los pasos son los mismos.

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