Luminarios LED para la iluminación general de túneles vehiculares

 

La iluminación general de los túneles vehiculares debe proporcionar condiciones de seguridad y fluidez a los vehículos que están en circulación, permitiendo asegurar un flujo constante del tráfico rodado en toda su longitud.

El objetivo de la iluminación general de túneles vehiculares es garantizar que las percepciones visuales de los conductores no sean afectadas respecto a la visibilidad y confort durante el recorrido que se realice dentro de los mismos, por lo que la iluminación general dentro de estas áreas, actualmente ya está considerando la utilización de luminarios LED.

Para este tipo de áreas específicas se está considerando actualmente el uso de luminarios LED para la iluminación general de túneles vehiculares, los cuales tienen determinadas características técnicas de diseño, construcción y operación que el Ing. Gabriel Torres Aguilar nos presenta en el siguiente artículo técnico.

Un túnel vehicular es una vialidad dentro de una obra subterránea, en la cual se encuentra restringida la iluminación natural en su interior y puede contar con una dirección de circulación de vehículos automotores en un solo sentido o en un doble sentido.

Para efectos prácticos, la iluminación general de los túneles vehiculares debe considerar la Luminancia (Candelas/m2), que es la Intensidad Luminosa que se refleja por unidad de superficie en el asfalto de la vialidad, así como en las paredes y el techo.

La iluminación general de un túnel vehicular debe proveer un medio seguro de transición entre las diferencias de niveles de Luminancia interior y exterior del mismo, sin que se tengan afectaciones en el manejo de los conductores.

Para la correcta iluminación general dentro de un túnel vehicular se deben considerar cada una de las 5 zonas que lo integran:

• Zona de acceso, es el área de la vialidad situada inmediatamente anterior a la entrada del túnel vehicular, que cubre la distancia a la que un conductor que se aproxima debe ser capaz de ver hacia el interior.

• Zona de adaptación, es el área que se ubica en la primera parte del túnel vehicular ubicada directamente después de la zona de acceso desde donde el conductor puede distinguir el interior.

• Zona de transición, es el área en donde se efectúa un cambio de altos a bajos niveles de Luminancia en el interior del túnel vehicular.

• Zona del interior, es el área que abarca la mayor parte de la longitud del túnel vehicular, en donde se establece un bajo nivel de Luminancia.

• Zona de salida, es el área en la que las condiciones de Luminancia son menos críticas durante el día, debido a que la visión del conductor se adapta rápidamente a la Luminancia exterior, lo cual le permite distinguir con mayor facilidad la salida del túnel vehicular.

Al efectuarse durante el día una aproximación a un túnel vehicular, se presenta un fenómeno denominada “efecto del agujero negro”, es decir la entrada se presenta como una mancha oscura en cuyo interior no se puede distinguir nada. Este fenómeno llamado de inducción se presenta al momento de estar a una determinada distancia del túnel vehicular y se produce debido a que la Luminancia ambiental en el exterior durante el día es mucho mayor que en la entrada del túnel vehicular. A medida que se efectúa el acercamiento a la entrada, ésta va ocupando una mayor posición dentro del campo visual y el ojo humano se va adaptando progresivamente al nivel de Luminancia en su interior, lo cual se conoce como fenómeno de adaptación.

Durante todo el desplazamiento dentro del túnel vehicular se sugiere que se enciendan los faros principales de los vehículos automotores, independientemente que en el exterior sea de día o de noche.

Por tratarse de una situación de diferencia de niveles de Luminancia entre el exterior (3000 a 8000 Cd/m2) y el interior del túnel vehicular (15 a 20 Cd/m2), se puede considerar como una solución el mantener un valor de Luminancia próximo al exterior en toda la longitud del túnel vehicular, pero resulta impráctico y nada económico.

En el caso de túneles vehiculares con una densidad de tráfico elevada o cualquier otra circunstancia que dificulte la visión, se opta por reducir de manera progresiva el nivel de Luminancia desde la zona de adaptación hasta la zona del interior y considerando que en la salida durante el día no existe mayor problema debido a que el cambio de niveles de Luminancia es muy rápido para la adaptación de la visión del conductor.

Cuando existe el caso contrario de tener en el interior del túnel vehicular una Luminancia de alto nivel respecto a la baja Luminancia exterior de la noche, se debe considerar una uniformidad de Luminancia que evite dentro de lo posible afectaciones visuales de la transición de un alto a bajo nivel de Luminancia. Durante la noche con la iluminación direccional de los faros principales de los vehículos, la adaptación de los altos niveles de Luminancia del interior del túnel vehicular a los bajos niveles de Luminancia de la oscuridad exterior, permite una mejor visión al salir del mismo.

La iluminación general de túneles vehiculares se puede agrupar en dos clasificaciones en cuanto a la distribución de la Intensidad Luminosa que es emitida por el luminario utilizado:

• Simétrica en el sentido transversal o longitudinal respecto a la vialidad.

• Asimétrica en el sentido longitudinal respecto a la vialidad.

Respecto a la dirección de la circulación rodante de los vehículos automotores, ésta se puede clasificar en:

• Contraflujo.

• Favor del flujo.

Respecto a las dos anteriores consideraciones, de forma combinada se tiene la siguiente clasificación de la iluminación general de túneles vehiculares:

• Iluminación simétrica en la cual la Intensidad Luminosa se distribuye en el sentido transversal de la vialidad.

• Iluminación asimétrica a contraflujo, en la cual la Intensidad Luminosa se distribuye en forma no simétrica respecto al sentido longitudinal de la vialidad y se dirige a contraflujo en la dirección de la visión de los conductores.

• Iluminación asimétrica a favor del flujo, en la cual la Intensidad Luminosa se distribuye en forma no simétrica respecto al sentido longitudinal de la vialidad y se dirige a favor del flujo en la dirección de la visión de los conductores.

En relación a las anteriores clasificaciones, se utilizan principalmente dos tipos de iluminación general de túneles vehiculares en las cuales se considera el arreglo y el montaje de los luminarios:

• Iluminación simétrica con un arreglo lateral o bilateral de los luminarios con montaje en muro.

• Iluminación asimétrica a contraflujo con un arreglo en un eje o dos ejes de los luminarios con montaje en techo.

Para la iluminación general de los túneles vehiculares, hasta la fecha aún se continúan utilizando modelos convencionales de luminarios HID- High Intensity Discharge (Descarga de Alta Intensidad) para operar lámparas de Vapor de Sodio en Alta Presión (VSAP) con una potencia de 400 W, los cuales tienen las siguientes características técnicas de diseño, construcción y desempeño:

• Carcasa del conjunto óptico y módulo de potencia, fabricada en fundición de aluminio inyectada en alta presión.
• Acabado superficial externo de la carcasa del conjunto óptico y módulo de potencia, con un tratamiento previo de fosfato de zinc con un recubrimiento de pintura termoendurecible de resina poliéster en polvo aplicada mediante proceso electrostático.
• Conjunto óptico integrado dentro de la carcasa fabricada en fundición de aluminio inyectada en alta presión, con un empaque termoformado perimetral interno fabricado de hule EPDM de alta resistencia a la temperatura, para asegurar una alta hermeticidad de cierre con el marco portafractor abatible fabricado en fundición de aluminio inyectada en alta presión.
• Módulo de potencia integrado dentro de la carcasa fabricada en fundición de aluminio inyectada en alta presión para alojar un balastro electromagnético del tipo autorregulado con un voltaje de alimentación de 120, 208, 220, 240, 277,440 o 480 V de Corriente Alterna, para la operación de una lámpara de Vapor de Sodio en Alta Presión (VSAP) con una potencia de 400 W.
• Reflector hidroformado de alta eficiencia fabricado en lámina de aluminio de alta pureza con un acabado semiespecular y recubrimiento superficial anticorrosivo del tipo anodizado.
• Refractor prismático fabricado de vidrio borosilicato, resistente a los impactos mecánicos y choques térmicos.
• Portalámparas de alto impulso fabricado de porcelana de alta calidad con base mogul E-39, para la operación de una lámpara de Vapor de Sodio en Alta Presión (VSAP) con una potencia de 400 W.
• Glándula hermética del tipo roscada con diámetro nominal de 12.7 milímetros (1/2 de pulgada), ubicada en la parte lateral de la carcasa, con una entrada para tubo conduit metálico con cable flexible de uso rudo, para la conexión eléctrica con el balastro electromagnético del tipo autorregulado para operar una lámpara de Vapor de Sodio en Alta Presión (VSAP) con una potencia de 400W, que se encuentra alojado dentro del módulo de potencia de la carcasa.
• Conjunto óptico que proporciona curvas de distribución fotométricas asimétricas del tipo abiertas o medías.
• Herrajes y tortillería de sujeción o de montaje del luminario al muro o techo fabricados de acero inoxidable, para el aseguramiento mecánico de los componentes del conjunto óptico y módulo de potencia.
• Filtro de carbón activado incorporado en la parte superior del reflector para evitar altas temperaturas y presiones de operación en el interior del conjunto óptico.
• Conjunto óptico y módulo totalmente herméticos, con lo cual se asegura una alta protección contra el ingreso de partículas contaminantes sólidas o liquidas (IP65).
• Accesorios opcionales como guarda metálica de malla electrosoldada , fabricada de acero inoxidable para la protección contra impactos mecánicos del conjunto óptico independiente y visores superiores o laterales del conjunto óptico para reducir deslumbramientos, fabricados en fundición de aluminio inyectada en alta presión.

Como reemplazo por consumo de energía eléctrica a los tradicionales luminarios HID para la iluminación general de los túneles vehiculares, que aun operan una lámpara de Vapor de Sodio en Alta Presión con una potencia de 400 W; se han desarrollado modernos y avanzados modelos de luminarios LED para la iluminación general de túneles vehiculares con una potencia de 196 W, los cuales integran 196 LEDs tipo SMD 3040 de 1 W de potencia unitaria, para las mismas aplicaciones y los cuales tienen las siguientes características técnicas de diseño, construcción y desempeño:

• Carcasa con disipador posterior de calor del conjunto óptico, fabricada en extrusión de aluminio o fundición de aluminio inyectada en alta presión.
• Acabado superficial externo de la carcasa del conjunto óptico con un tratamiento previo de fosfato de zinc con un recubrimiento de pintura termoendurecible de resina poliéster en polvo aplicada mediante proceso electrostático.
• 196 LEDs tipo SMD 3040 con potencia unitaria de 1W, cada uno de ellos con una óptica secundaria independiente fabricada de resina termoplástica transparente de alta trasmitancia.
• Conjunto óptico con un empaque termoformado perimetral interno fabricado de hule silicón o poliuretano de alta resistencia a la temperatura, para asegurar una alta hermeticidad de cierre con el marco portarefractor fabricado en extrusión de aluminio o fundición de aluminio inyectada en alta presión.
• Módulo de potencia independiente con disipador de calor, integrado por una carcasa la cual está fabricada en fundición de aluminio inyectada en alta presión, para alojar un controlador atenuable electrónico con una potencia de 196 W, con un voltaje de alimentación de 120 a 277 V o de 347 a 480 V de Corriente Alterna, para la operación de los 196 LEDs tipo SMD 3040 con potencia unitaria de 1 W.
• Refractor plano fabricado de vidrio claro termotemplado con un espesor de 5.6 milímetros (7/32 de pulgada) resistente a los impactos mecánicos y choques térmicos.
• Glándula hermética inferior del tipo roscada con diámetro nominal de 12.7 milímetros (1/2 de pulgada), ubicada en el módulo de potencia independiente para una entrada de tubo conduit con cable flexible de uso rudo, para la alimentación eléctrica al controlador atenuable electrónico con una potencia de 196 W.
• Conjunto óptico independiente que proporciona curvas de distribución fotométricas simétricas o asimétricas del tipo abiertas o medias.
• Herrajes y tortillería de sujeción o de montaje del luminario al muro o techo fabricados de acero inoxidable, para el aseguramiento mecánico de los componentes del conjunto óptico y módulo de potencia independientes.
• Ménsulas laterales ajustables de montaje a muro o techo para la fijación de la carcasa del módulo de potencia independiente, fabricadas en placa de acero inoxidable con un espesor de 3.175 milímetros (1/8 de pulgada).
• Conjunto óptico y módulo de potencia totalmente herméticos, con lo cual se asegura una alta protección contra el ingreso de partículas contaminantes sólidas o liquidas (IP65).
• Accesorios opcionales como guarda metálica de malla electrosoldada fabricada de acero inoxidable para la protección contra impactos mecánicos del conjunto óptico, cables de seguridad para la sujeción del luminario a la estructura o superficie de montaje, fabricados de acero inoxidable, así como visores superiores o laterales del conjunto óptico independiente para reducir deslumbramientos, fabricados en extrusión de aluminio o fundición de aluminio inyectada en alta presión.

 

En base a las anteriores consideraciones técnicas y económicas, los luminarios LED para la iluminación general de túneles con una potencia de 196 W, los cuales integran 196 LEDs tipo SMD 3040 con potencia unitaria de 1 W; se pueden utilizar de forma adecuada para sustituir por consumo de energía eléctrica a los convencionales luminarios HID que aún continúan operando lámparas de Vapor de Sodio en Alta Presión (VSAP) con una potencia de 400 W.

 

Agradecemos al Ingeniero Gabriel Torres Aguilar su colaboración para la realización de este artículo técnico; Usted puede realizar un comentario directamente en este artículo (recuadro inferior).