Iluminación NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-025-STPS-2008, CONDICIONES DE ILUMINACION EN LOS CENTROS DE TRABAJO

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1 Iluminación Ing. Cristian Deibele NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-025-STPS-2008, CONDICIONES DE ILUMINACION EN LOS CENTROS DE TRABAJO Objetivo Establecer los requerimientos de iluminación en las áreas de los centros de trabajo, para que se cuente con la cantidad de iluminación requerida para cada actividad visual, a fin de proveer un ambiente seguro y saludable en la realización de las tareas que desarrollen los trabajadores. 1

2 La luz Es una forma particular y concreta de energía que se desplaza o propaga, no a través de un conductor (como la energía eléctrica o mecánica) sino por medio de radiaciones, es decir, de perturbaciones periódicas del estado electromagnético del espacio; es lo que se conoce como"energía radiante". Existe un número infinito de radiaciones electromagnéticas que pueden clasificarse en función de la forma de generarse, manifestarse, etc. La clasificación más utilizada sin embargo es la que se basa en las longitudes de onda (Fig. 1). En dicha figura puede observarse que las radiaciones visibles por el ser humano ocupan una franja muy estrecha comprendida entre los 380 y los 780 nm(nanómetros). Podemos definir la luz, como "una radiación electromagnética capaz de ser detectada por el ojo humano normal". MAGNITUDES FOTOMETRICAS Si partimos de la base de que para poder hablar de iluminación es preciso contar con la existencia de una fuente productora de luz y de un objeto a iluminar, las magnitudes que deberán conocerse serán las siguientes: Denominación Símbolo Unidad Definición de la unidad Relaciones Flujo luminoso Φ Lumen (lm) Rendimiento luminoso η Lumen por vatio (lm/w) Flujo luminoso de una fuente de radiación monocromática, con una frecuencia de 540 x 10 Hertz y un flujo de energía radiante de 1/683 vatios. Flujo luminoso emitido por unidad de potencia (1 vatio). η Intensidad luminosa I Candela (cd) Iluminancia E Lux (lx) Luminancia L Candela por m² Intensidad luminosa de una fuente untual que irradia un flujo luminoso de un lumen en un ángulo sólido unitario (1 estereorradián) Flujo luminoso de un lumen que recibe una superficie de un m² E Intensidad luminosa de una candela por unidad de superficie (1 m²) L I 2

3 Intensidad lumínica Medidas de luz Para poder definir más claramente la intensidad luminosa vamos a especificar una fuente patrón, como es cualquier cuerpo que radia energía, ahora bien, no toda la energía que irradia es considerada energía luminosa (aquella que percibimos con el sentido de la vista) sino que parte de esa energía se transforma en calor y radiaciones no visibles, así que parte de esa energía emitida por una fuente no es energía visible. Las radiaciones luminosas provienen pues del calentamiento de un determinado material a consecuencia del cual irradia energía. Luminancia Es una característica propia del aspecto luminoso de una fuente de luz o de una superficie iluminada en una dirección dada. Es lo que produce en el órgano visual la sensación de claridad; la mayor o menor claridad con que vemos los objetos igualmente iluminados depende de su luminancia. En la Fig. 5. el libro y la mesa tienen el mismo nivel de iluminación, sin embargo se ve con más claridad el libro porque éste posee mayor luminancia que la mesa. Podemos decir pues, que lo que el ojo percibe son diferencias de luminancia y no de niveles de iluminación. Fig. 5: Con el mismo nivel de iluminación el libro presenta mayor luminancia que la mesa Grado de reflexión La luminancia de una superficie no sólo depende de la cantidad de lux que incidan sobre ella, sino también del grado de reflexión de esta superficie. Una superficie negro mate absorbe el 100% de la luz incidente, una superficie blanco brillante refleja prácticamente en 100% de la luz. Todos los objetos existentes poseen grados de reflexión que van desde 0% y 100%. El grado de reflexión relaciona iluminancia con luminancia. Luminancia (Absorbida) = grado de reflexión x iluminancia (lux) 3

4 Reconocimiento de las condiciones de iluminación El propósito del reconocimiento es identificar aquellas áreas del centro de trabajo y las tareas visuales asociadas a los puestos de trabajo, asimismo, identificar aquéllas donde exista una iluminación deficiente o exceso de iluminación que provoque deslumbramiento. Para lo anterior, se debe realizar un recorrido por todas las áreas del centro de trabajo donde los trabajadores realizan sus tareas visuales, y considerar, en su caso, los reportes de los trabajadores, así como recabar la información técnica. Para determinar las áreas y tareas visuales de los puestos de trabajo debe recabarse y registrarse la Información siguientes: a) Distribución de las áreas de trabajo, del sistema de iluminación (número y distribución de luminarias), delamaquinariaydelequipodetrabajo; b) Potencia de las lámparas; c) Descripción del área iluminada: colores y tipo de superficies del local o edificio; d)descripcióndelastareasvisualesydelasáreasdetrabajo; e) Descripción de los puestos de trabajo que requieren iluminación localizada, y f) La información sobre la percepción de las condiciones de iluminación por parte del trabajador al patrón. 4

5 Evaluación de los niveles de iluminación A partir de los registros del reconocimiento, se debe realizar la evaluación de los niveles de iluminación en las áreas o puestos de trabajo de acuerdo con lo establecido en el Decreto 351/79. Determinar el factor de reflexión en el plano de trabajo y paredes que por su cercanía al trabajador afecten las condiciones de iluminación, y compararlo contra los niveles máximos permisibles del factor de reflexión de la Tabla 2. CONCEPTO NÍVELES MÁXIMOS PERMISIBLES DE RELFEXIÓN K f TECHOS 90 % PAREDES 60 % PLANO DE TRABAJO 50 % SUELOS 50 % Nota: Se considera que existe deslumbramiento en el área y puesto de trabajo, cuando el valor de la reflexión (Kf) supere los valores establecidos en la Tabla 2. La evaluación de los niveles de iluminación debe realizarse en una jornada laboral bajo condiciones normales de operación, se puede hacer por áreas de trabajo, puestos de trabajo o una combinación de los mismos. EVALUACION DEL FACTOR DE REFLEXION Cálculo del factor de reflexión de las superficies: a) Se efectúa una primera medición (E1), con la fotoceldadel luxómetro colocada de cara a la superficie, a una distancia de 10 cm ±2 cm, hasta que la lectura permanezca constante; b) La segunda medición (E2), se realiza con la fotoceldaorientada en sentido contrario y apoyada en la superficie, con el fin de medir la luz incidente, y c) El factor de reflexión de la superficie (Kf) se determina con la ecuación siguiente: 5

6 A continuación para una mayor orientación, se presenta una tabla con los porcentajes de reflexión de algunos colores claros: Color % de reflexión Blanco 82 Blanco agrisado 76 Crema claro 74 Amarillos claro 70 Gris claro 56 Café claro 27 EVALUACION DE LOS NIVELES DE ILUMINACION Objetivo Evaluar los niveles de iluminación en las áreas y puestos de trabajo seleccionados. Metodología De acuerdo con la información obtenida durante el reconocimiento, se establecerá la ubicación de los puntos de medición de las áreas de trabajo seleccionadas, donde se evaluarán los niveles de iluminación. Cuando se utilice iluminación artificial, antes de realizar las mediciones, se debe de cumplir con lo siguiente: a) Encender las lámparas con antelación, permitiendo que el flujo de luz se estabilice; si se utilizan lámparas de descarga, incluyendo lámparas fluorescentes, se debe esperar un periodo de 20 minutos antes de iniciar las lecturas. Cuando las lámparas fluorescentes se encuentren montadas en luminarias cerradas, el periodo de estabilización puede ser mayor; b) En instalaciones nuevas con lámparas de descarga o fluorescentes, se debe esperar un periodo de 100 horas de operación antes de realizar la medición, y c) Los sistemas de ventilación deben operar normalmente, debido a que la iluminación de las lámparas de descarga y fluorescentes presentan fluctuaciones por los cambios de temperatura. 6

7 Ubicación de los puntos de medición Los puntos de medición deben seleccionarse en función de las necesidades y características de cada centro de trabajo, de tal manera que describan el entorno ambiental de la iluminación de una forma confiable, considerando: el proceso de producción, la clasificación de las áreas y puestos de trabajo, el nivel de iluminación requerido, la ubicación de las luminarias respecto a los planos de trabajo, el cálculo del índice de áreas correspondiente a cada una de las áreas, la posición de la maquinaria y equipo, así como los riesgos informados a los trabajadores. Lasáreasdetrabajosedebendividirenzonasdelmismotamaño,deacuerdoaloestablecidoen la columna A (número mínimo de zonas a evaluar), y realizar la medición en el lugar donde haya mayor concentración de trabajadores o en el centro geométrico de cada una de estas zonas; en caso de que los puntos de medición coincidan con los puntos focales de las luminarias, se debe considerarelnúmerodezonasdeevaluacióndeacuerdoaloestablecidoenlacolumnab(número mínimo de zonas a considerar por la limitación). En caso de coincidir nuevamente el centro geométrico de cada zona de evaluación con la ubicación del punto focal de la luminaria, se debe mantener el número de zonas previamente definido. El valor del índice de área, para establecer el número de zonas a evaluar, está dado por la ecuación siguiente: Donde: IC = índice del área. x, y = dimensiones del área (largo y ancho), en metros. h = altura de la luminaria respecto al plano de trabajo, en metros. La relación mencionada se expresa de la forma siguiente: Número mínimo de puntos de medición = (x+2)² Donde x es el valor del índice de local redondeado al entero superior, excepto para todos los valores de Índice de local iguales o mayores que 1 el valor de x es 4. A partirdelaecuaciónseobtieneelnúmeromínimodepuntosde medición. En pasillos o escaleras, el plano de trabajo por evaluar debe ser un plano horizontal a 75 cm ± 10 cm, sobre el nivel del piso, realizando mediciones en los puntos medios entre luminarias contiguas. 7

8 DETERMINACION DE LA ILUMINACION PROMEDIO (Ep): Cuando se realizan mediciones con el propósito de verificar los valores correspondientes a una instalación nueva, se deben tomar las precauciones necesarias para que las evaluaciones se lleven a cabo en condiciones apropiadas (tensión nominal de alimentación, temperatura ambiente, elección de lámparas, etc.) o para que las lecturas del medidor de iluminancia se corrijan teniendo en cuenta estas condiciones. El cálculo del nivel promedio de iluminación para el método de la constante del salón, se realiza con la siguiente expresión: Ep=1/N(ΣEi) Donde: Ep=Nivelpromedio enlux. Ei=Niveldeiluminación Medidoenluxencadapunto. N = Número de medidas realizadas. Método de evaluación en plano de trabajo: aplicable a tareas específicas, en especial aquellas que requieren niveles mayores de iluminación por la dificultad del tamaño, contraste y tiempo delatarea. Ejercicio 8

9 Cálculo de iluminación de interiores El método de las cavidades Zonales Existen varios métodos para calcular el nivel medio de iluminación en interiores ( Método del flujo luminoso, Método del rendimiento de la luminaria y el Método de las cavidades zonales). Se explicará el método de cálculo de las Cavidades Zonales, por ser este el adoptado en La Argentina y para el cual diseñan los informes fotométricos de las luminarias los laboratorios nacionales. Este método, como su nombre sugiere, divide al local en cavidades individuales: la cavidad cielorraso, la cavidad local y la cavidad piso. se adopta una versión simplificada del método, es decir, se analizará solamente la cavidad local, ya que las dos restantes cavidades, en general no influye de manera tan significativa como para estudiar este método en profundidad. La iluminación media inicial sobre el plano de trabajo esta dada por: E= (cu* N * Ø*fm)/(a*l) U=coeficiente de utilización N=número de luminarias Ø=flujo en lúmenes emitido por la lámpara Fm=factor de mantenimiento a*l= superficie del local 9

10 ElÍndicedelLocal(K1) Para poder analizar el Coeficiente de Utilización del local, es necesario antes calcular el Índice del Local. Se considerará aquí el índice K1 ó índice local ( en el método completo, elíndicecielorrasosedenominak2yeldepisok3) Elresultado de esta fórmula será un número entre1y10, sibien existen casosdelocales sumamente atípicos cuyo índice de local K1 podrá ser inferior a 1 y también superior a 10. Cuanto menor sea el número mayor será la superficie del local con respecto a su altura y viceversa. Los laboratorios Argentinos presentan sus estudios fotométricos tabulando los Índices de Local de 1 a 10. Las fotometrías de USA en cambio incluyen además el índice 0. El índice del local K1 se obtiene de la siguiente fórmula: El Factor de Mantenimiento: Las condiciones de conservación ó mantenimiento de la instalación de iluminación, configuran un factor de gran incidencia en el resultado final de un proyecto de alumbrado y de hecho se incluye en la formula decálculo(fm=factordemantenimiento ) Todos los elementos que contribuyen a la obtención del nivel de iluminación deseado sobre el plano de trabajo, sufren con el tiempo un cierto grado de depreciación. Las lámparas sufren pérdidas en el flujo luminoso emitido, ya sea por nvejecimiento, acumulación de polvo sobre su superficie, efectos de la temperatura, etc. Las antallas reflectoras y los louvers de las luminarias pierden eficiencia. Las paredes y cielorrasos se ensucian y disminuye su poder reflectante. De todos estos factores, algunos son controlables por sistemas de mantenimiento y otros no lo son. La IESNA ( Illuminating Engineering Society of North America ) considera, a los efectos de determinar el factor de mantenimiento de una instalación ocho factores: cuatro de ellos no controlables por sistemas de mantenimiento y cuatro controlables. LOS NO CONTROLABLES SON: la temperatura ambiente, la variación de la tensión, el factor de balasto y la depreciación de la superficie de la luminaria. LOS CONTROLABLES SON: la depreciación de las superficies del local por ensuciamiento, la depreciación por flujo luminoso de la lámpara, el reemplazo de las lámparas y la depreciación de la luminaria por ensuciamiento. El análisis de cada uno de estos factores dará como resultado un valor que se desprende de tablas y curvas. Este valor podrá ser 1 si las condiciones son óptimas ó menor que 1 en la medida en que no lo séan. El producto de estos ocho factores dará como resultado el Factor de Mantenimiento de la instalación(fm) 10

11 El Coeficiente de Utilización: El Coeficiente de Utilización del local es el término que define el comportamiento que tendrá una luminaria en un local dado y su valor estará íntimamente relacionado con el Índice del Local. También dependerá en granmedida delcoloryla textura dellas paredes, sobretodo en locales pequeños. También se deberá tener en cuenta que una luminaria tendrá mayor coeficiente de utilizaciónenunlocaldegransuperficieenrelaciónasualtura(índicedelocalcercanoa1 )queotrodepocasuperficieenrelaciónasualtura(índicecercanoa10). Tal como lo muestran los ejemplos, en un local amplio la luz que emite la luminaria es aprovechada en su totalidad, ( cu alto ) mientras que en el pequeño, al incidir la luz sobre las paredes se produce una absorción, mayor ó menor según el color y la textura de las superficies y la luminaria pierde parte de su rendimiento por esa razón ( cu bajo ). Esta situación se produce también cuando el local es exageradamente alto con respecto a la superficie. 11

12 Tabla de Coeficientes de Utilización tal como la emiten los laboratorios Argentinos. Para hallar el Coeficiente de Utilización para un determinado local se deberá obtener en primer lugar el Índice dellocal(por ejemplo:k1= 3) con el K1, se eligen lasreflectancias de techo, paredes y piso que tendrá el local a iluminar (por ejemplo: techo 70%; paredes 50%.Paraelpisolastablasasumenpordefectouna reflectancia del20%) Buscando K1= 3 en la columna de la izquierda titulada Índice de Local se recorre el renglón hasta encontrar la combinación de reflectancias elegida y se encontrará el correspondiente Coeficiente de Utilización; en este caso 0.43 La iluminación media inicial sobre el plano de trabajo esta dada por: E= (cu* N * Ø*fm)/(a*l)= E=( 0.43*1*3000lumenes*0,75)/9m 2 = E= 107lux 12