Modernos sistemas de iluminación de carreteras a la luz de las recomendaciones normativas vigentes
Al aplicar las más avanzadas soluciones ópticas y las recomendaciones normativas relativas a los sistemas de iluminación de carreteras, la luz debe dirigirse exactamente a las zonas de la calle que necesitan ser iluminadas. De esta forma, se elimina el frecuente problema de contaminación lumínica de los espacios urbanos, causada por una mala elección del alumbrado público, que se dirige innecesariamente al cielo o penetra por las ventanas de edificios, perturbando la paz de los que allí viven. La aplicación de la norma PN-EN 13201:2016 a la hora de diseñar los sistemas de iluminación de carreteras pretende garantizar la seguridad y la rapidez sin interrumpir el tráfico vial.
Introducción
La seguridad, la velocidad de reacción, así como la comodidad de las personas que conducen los vehículos mecánicos, los peatones y los ciclistas dependen de asegurar una buena iluminación en carreteras y calles. La creación de unas mejores condiciones de observación, garantizando la máxima visibilidad de los obstáculos en la carretera, constituye el ámbito de la norma PN-EN 13201:2016 «Iluminación de carreteras».
Con la adhesión de Polonia a la Unión Europea, nos comprometimos a introducir y a reconocer las regulaciones legales, incluidas las normas.
La norma actual, de múltiples hojas, consta de cuatro partes:
- PKN-CEN/TR 13201-1:2016: Iluminación de carreteras - Parte 1: Selección de tipos de iluminación,
- PN-EN 13201-2:2016: Iluminación de carreteras - Parte 2: Requisitos de iluminación,
- PN-EN 13201-3:2016: Iluminación de carreteras - Parte 3: Cálculos de parámetros de iluminación,
- PN-EN 13201-4:2016: Iluminación de carreteras - Parte 4: Métodos de medición de parámetros de iluminación.
Para el diseño del sistema del alumbrado público, son relevantes las tres primeras partes de la norma. La primera parte, basada en el informe CEN, permite calificar la situación de iluminación apropiada y seleccionar el tipo de iluminación. En la segunda parte de la norma se definen los requisitos fotométricos para las diferentes tipos de iluminación, teniendo en cuenta las necesidades de los usuarios de carretera, así como aspectos ambientales. La tercera parte define los métodos de cálculo uniformes para que los diferentes procedimientos y las señalizaciones sean inequívocos. No obstante, la cuarta no concierne a la etapa de diseño, sino que especifica los principios de realización de mediciones, sus condiciones y formas de presentación.
Valores que describen la iluminación de carreteras
En el caso de la iluminación de carreteras, donde predomina el tráfico de vehículos, los factores principales son:
- el nivel de luminancia;
- la uniformidad de luminancia;
- la limitación de deslumbramiento;
- el guiado óptico y orientación visual.
El conocimiento de dichos parámetros es imprescindible a la hora de diseñar conscientemente la iluminación de carreteras. Uno de los parámetros relevantes es la luminancia de superficie. La luminancia describe el brillo de una determinada superficie de carretera, vista por un observador que se mueve en una dirección determinada. El valor de luminancia no solo depende del nivel de iluminación, sino también del tipo de luminarias, del brillo de carretera y de los reflejos de superficie.
En el caso de las carreteras de menor importancia comunicativa o de las zonas de conflicto, cruces y rotondas, la norma recomienda la aplicación de los criterios basados en intensidad de la iluminación. Asimismo, el deslumbramiento es un parámetro importante, que hace que incluso las estructuras correctamente iluminadas puedan ser invisibles. Los deslumbramientos muy intensos provocan ceguera temporal y alteración de la visión de los usuarios de carretera, lo que se traduce en una mayor probabilidad de sufrir un accidente.
Tipos de iluminación
La norma PN-EN 13201:2016 divide la iluminación de carreteras en tipos. A la hora de determinar el tipo de iluminación, el diseñador debe tener en cuenta una serie de factores, es decir:
- ¿Están separados los sentidos de circulación?
- ¿Qué tipo de intersecciones hay?
- ¿Qué distancia hay entre las intersecciones o las estructuras de ingeniería (puentes, estacadas)?
- ¿Existen zonas de conflicto?
- ¿Hay reductores de seguridad para pacificar el tráfico?
- ¿Cuál es el volumen medio del tráfico de vehículos?
- ¿Hay circulación de bicicletas?
- ¿Hay circulación peatonal?
- ¿Hay coches aparcados a lo largo de la calzada?
- ¿Es necesario llevar a cabo el reconocimiento de caras?
- ¿Cuál es la luminancia del ambiente?
- ¿Existe un mayor riesgo de delincuencia?
- ¿Cuál es la dificultad del guiado óptico y de orientación visual?
En función de la respuesta a estas preguntas se determina el tipo de carretera.
Tabla 1. Relación de los tipos de iluminación
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TIPOS |
DESCRIPCIÓN | |
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M |
Carreteras para automóviles (carreteras adaptadas a las necesidades de los conductores de vehículos mecánicos, vías rápidas que admiten las velocidades de tráfico medias y altas) | |
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C |
Zonas de conflicto (adaptadas a las necesidades de los conductores de vehículos mecánicos en las zonas de conflicto, tales como: calles en zonas comerciales, intersecciones de un solo nivel con un mayor grado de complejidad, rotondas, etc. Este tipo también se aplica a peatones y ciclistas). | |
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P |
Vías peatonales y ciclistas (adaptadas a las necesidades de peatones | |
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HS |
Zonas con reconocimiento facial obligatorioc (utilizadas como tipos adicionales en situaciones en las que hace falta aplicar el alumbrado público para reconocer a las personas y distinguir los obstáculos en las zonas viales con un riesgo de accidente o delito superior al habitual) |
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SC |
Zonas que requieren una mayor sensación de seguridad (utilizadas como tipos adicionales en situaciones en las que hace falta aplicar el alumbrado público para reconocer a las personas y distinguir los obstáculos en las zonas viales con un riesgo de accidente o delito superior al habitual) | |
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EV |
Zonas con mayor visibilidad lateral requerida (utilizadas como tipos adicionales en las situaciones cuando deben ser visibles los planos verticales: las estaciones de servicio, las áreas de intersección multinivel, etc.) | |
Principios de realización de las mediciones de iluminación de carreteras
En función del tipo de carretera, se realizan las mediciones de luminancia, deslumbramiento, así como de intensidad de la iluminación.
En caso del tipo M, la función de la iluminación es guiar al conductor a lo largo de la calzada, de ahí que el parámetro básico de medición no sea el nivel de iluminación, sino la luminancia de la calzada. Las mediciones de luminancia se llevan a cabo en los puntos de cálculo del proyecto o se realizan las propias cuadrículas de medición.
En caso de utilizar las fuentes de luz potentes, en el campo de visión de los conductores, debe comprobarse su luminancia. El anexo de la norma PN-EN 13201-2 determina el modo de medición del deslumbramiento y sus límites, en función de la clase de carretera. Se determina el parámetro fTI, que establece el incremento del umbral relativo para luminancia (el caso más extremo del deslumbramiento son los anuncios con luces led en carreteras).
Las mediciones de intensidad de la iluminación se realizan para el tipo C (zonas de conflicto) y el tipo P (vías peatonales y ciclistas), donde es mucho más importante garantizar la visibilidad de otros usuarios de la carretera y de los obstáculos que guían al usuario.
El tipo C se asigna siempre que no sea posible determinar un solo sentido (intersecciones, pasos de peatones) o la visibilidad sea inferior a 60 m. Las mediciones se realizan creando una cuadrícula de medición. Las distancias entre líneas no pueden ser superiores a 3 m, mientras que el número mínimo de líneas es 10. Las mediciones de intensidad de la iluminación se realizan en los puntos de intersección de líneas. Para realizar la evaluación, se toma en cuenta el nivel medio de iluminación y la uniformidad, mientras que en el tipo P también entran en juego los valores mínimos.
En las zonas HS, SC, en las que se requiere el reconocimiento facial o una mayor sensación de seguridad, se mide adicionalmente la intensidad de la iluminación semiesférica y semicilíndrica.
Aspectos relevantes a la hora de diseñar la iluminación de carreteras (respecto a los tipos particulares)
La realización de la inversión de iluminación requiere llevar a cabo un análisis relativo a los criterios de iluminación en forma de los parámetros exigidos de iluminación, habida cuenta de los tipos particulares. Cabe realizar también un análisis de los criterios económicos a los que pertenecen los costes de realización y mantenimiento de la iluminación.
Un papel importante lo desempeña la selección de luminarias con las fuentes de luz de bajo consumo energético. La tarea de la luminaria es dirigir adecuadamente el flujo luminoso en función de las necesidades de la carretera iluminada. La segunda cuestión importante es la estanqueidad de la luminaria, para que no se produzca un rápido deterioro de la eficacia luminosa ni se ensucien el reflector ni la fuente de la luz.
En la actualidad, las lámparas de vapor de sodio de alta presión y las lámparas de halogenuros metálicos se utilizan principalmente para la iluminación de carreteras. Su amplio uso viene determinado por sus parámetros fotométricos y operativos, así como por sus pequeñas dimensiones. Las lámparas de vapor de mercurio de alta presión fueron sustituidas por las lámparas de halogenuros metálicos, cuyo uso mejoró la distribución espectral. Se ha aumentado la eficacia luminosa de 80 a 120 lm/W, así como el índice de reproducción cromática. Estos se utilizan en la iluminación de carreteras, por ejemplo, en el centro de las ciudades a causa del color blanco de la luz.
Sin embargo, la fuente de luz más potente son los diodos emisores de luz (led). La razón de esto es una gran persistencia, de hasta 50 000 horas, y una alta eficacia luminosa de hasta 80 lm/W (en condiciones de laboratorio, hasta 100 lm/W). Los diodos de luz blanca de muy buena calidad consiguen un rendimiento luminoso de 90 lm/W y más, encontrándose al nivel de las mejores lámparas de sodio de alta presión y a veces superando los niveles de eficacia luminosa de las lámparas de halogenuros metálicos de alta presión, con un color de luz blanco.
Los diodos de iluminación led son la cuarta generación de fuentes de luz artificiales. Las primeras 3 generaciones son: la llama, las lámparas de incandescencia y las lámparas de descarga. Algunas de las ventajas principales de las fuentes de tipo led son:
- gran durabilidad (de 50 mil hasta 100 mil horas de luz);
- amplio rango de temperaturas de su aplicación (desde -40 hasta 85ºC);
- eficiencia luminosa relativamente alta (en comparación, la eficiencia luminosa de las bombillas halógenas es de hasta 26 lm/W, y la de las lámparas fluorescentes modernas de hasta 105 lm/W. Se prevé que en el futuro el tamaño del flujo luminoso emitido por las lámparas led alcance los 1500 lm con una eficiencia de 150-200 lm/W);
- sin mercurio, que es tan perjudicial para el medio ambiente;
- baja tensión de alimentación y uso del aislamiento de clase II que aumenta la seguridad;
- pequeñas dimensiones y peso;
- bajo nivel de defectos;
- efecto de iluminación inmediato;
- luz libre de radiación IR y UV, y
- bajos costes de explotación.
Posiblemente, en un futuro no muy lejano, estas sustituirán a otras fuentes de luz gracias a sus múltiples ventajas.
Resumen
Las modernas soluciones utilizadas en el alumbrado público y en la iluminación de carreteras modifican el espacio urbano, aumentando la sensación de seguridad y la comodidad de los residentes y de todos los que circulan por sus calles. Al mismo tiempo, estas permiten a las autoridades municipales realizar ahorros considerables de energía: el alumbrado público con led permite ahorrar más de un 70% en comparación con las instalaciones actuales, sin tener que renunciar a la calidad de la luz. Los diodos proporcionan una luz blanca de alta calidad, que reproduce los colores de forma natural, cumpliendo así con la normativa aplicable sobre el alumbrado público.
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