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OEP 2013
Especialidad: Gestión Técnica del Tráfico
Elaborado en 2011
TEMA 7
ALUMBRADO PÚBLICO. VISIÓN. ENERGÍA RADIANTE. INTENSIDAD
LUMINOSA. ILUMINANCIA. LEY DE LAMBERT. DESLUMBRAMIENTO.
CRITERIOS DE CALIDAD. EVALUACIÓN DEL DESLUMBRAMIENTO MOLESTO
Y PERTURBADOR. ILUMINACIÓN DE TÚNELES. PROBLEMÁTICA DE LOS
TÚNELES.
POSIBLES
ALTERNATIVAS.
RECOMENDACIONES
INTERNACIONALES PARA EL ALUMBRADO DE LOS TÚNELES.
INDICE
1.-
ALUMBRADO PÚBLICO.
1.1.- VISIÓN.
1.2.- ENERGÍA RADIANTE.
1.3.- INTENSIDAD LUMINOSA.
1.4.- ILUMINANCIA (O ILUMINACIÓN).
1.5.- LUMINANCIA.
1.6.- LEY DE LAMBERT.
1.7.- DESLUMBRAMIENTO.
1.8.- CRITERIOS DE CALIDAD.
1.9.- EVALUACIÓN DEL DESLUMBRAMIENTO MOLESTO.
1.10.- EVALUACIÓN DEL DESLUMBRAMIENTO PERTURBADOR.
2.-
ILUMINACIÓN DE TÚNELES.
2.1.- PROBLEMÁTICA DE LOS TÚNELES.
2.2.- POSIBLES ALTERNATIVAS.
3.-
RECOMENDACIONES INTERNACIONALES PARA LA ILUMINACIÓN DE
TÚNELES.
3.1.- TÚNELES LARGOS.
3.2.- TÚNELES CORTOS.
3.3.- CARACTERÍSTICAS DEL MATERIAL DE ALUMBRADO.
3.4.- ILUMINACIÓN DE EMERGENCIA.
3.5.- MANTENIMIENTO DE LA INSTALACIÓN DE ALUMBRADO.
Autor:
J. Alberto Serrano Mateos
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1.- ALUMBRADO PÚBLICO.
El objeto del alumbrado público es proporcionar, durante la noche, un traslado
seguro, rápido y cómodo de los usuarios de la carretera a través de la existencia de
unas buenas condiciones de visibilidad. Una iluminación puede considerarse como
buena, cuando asegura una percepción visual segura y fácil.
Además debe contribuir de una forma trascendente no sólo en el incremento
de la seguridad del tráfico, tanto de vehículos como de peatones, sino también a
una reducción de los delitos contra personas, propiedades, bienes, etc… Es decir,
produce una disminución de los accidentes (de vehículos y atropello de peatones) y
un incremento de la seguridad ciudadana, además de un beneficio económico por
medio de una contribución a la mejora del bienestar social y condiciones de
habitabilidad.
1.1.- VISIÓN
La visión es el resultado del estímulo luminoso sobre el ojo y el complejo
mecanismo de elaboración cerebral.
En el proceso visual entran en juego tres elementos básicos: la luz como
energía radiante, el ojo como receptor de energía radiante y formador de imágenes,
y los objetos como modificadores de la energía radiante. Complemento de estos tres
elementos es el cerebro, que actúa de intérprete de los mensajes que recibe en
forma de impulsos nerviosos, de la traducción de la imagen formada sobre la retina,
y esta sensación la compara con otras vividas y archivadas en la memoria.
Aparte de su especificidad, todo estimulo debe tener una intensidad mínima
para poder excitar el órgano sensorial, teniendo el ojo un umbral de sensibilidad de
1.3 x 10-10 ergios, respondiendo solamente a la energía que está dentro del espectro
visible.
1.1.1.- CAMPO VISUAL
Lo que podemos ver teniendo la cabeza y los ojos inmóviles se denomina
campo visual, el cual se extiende delante de los dos ojos con un ángulo horizontal
de aproximadamente 180º y un ángulo vertical de 130º, de los cuales 60º son hacia
arriba y 70º hacia abajo.
Se pueden distinguir en el campo visual tres dominios (ver Fig. 1):
a) En el centro, el campo de percepción nítido que corresponde a un cono cuyo
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ángulo es de 0,5º
b) Alrededor del cono central se extiende una región que se denomina campo visual
central donde la percepción es cada vez menos nítida, aún cuando tiene una
influencia notable sobre el comportamiento del ojo. Esta región está delimitada
por un segundo cono cuyo ángulo es aproximadamente de 25º
c) Lo que se encuentra fuera de este segundo cono se denomina entorno y
corresponde a un cono de 60º
Fi
g. 1.Campo
visual
El campo periférico es la zona situada entre el entorno y la periferia del campo
visual. En relación a la dirección normal de los ojos (cuando miramos recto delante
de nosotros) el movimiento de los ojos corresponde a un ángulo de alrededor de
40º. La parte del campo visual así abarcada por el campo de percepción nítido se
denomina campo de visión.
1.1.2.- PROPIEDADES DEL OJO
Se entienden por propiedades del ojo la acomodación y la adaptación visual.
Acomodación visual, denominada así porque el ojo se acomoda
automáticamente a las diversas distancias en que se encuentran los objetos, de
forma que éstos siempre se reciben en la retina bien enfocados. Ello es debido a la
actuación automática de los músculos filiares sobre el cristalino, de manera que éste
se hace más o menos convexo según la distancia en que se encuentran los objetos
que se desea percibir.
Adaptación visual, consiste en que el ojo se ajusta automáticamente a la
iluminación en cada caso particular, de forma que cuando se encuentra sometido a
una luz muy intensa la pupila se contrae reduciendo el paso de los rayos luminosos.
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Por el contrario en la oscuridad la pupila se dilata al objeto de captar la mayor
cantidad posible de energía luminosa. De esta manera se regula automáticamente
la intensidad de las sensaciones luminosas sobre la retina lográndose que las
imágenes se formen siempre con toda nitidez.
1.1.3.- ATRIBUTOS DEL OJO
Los atributos del ojo son: la agudeza visual, la percepción de colores y la
visión binocular.
Se entiende por agudeza visual la capacidad que tiene el ojo de ver
separados dos objetos, lo que permite discriminar los detalles de los objetos hasta
ser capaces de ver separados dos puntos que forman un ángulo inferior a 30” de
arco desde el ojo.
La percepción de colores permite diferencia no sólo detalles u objetos con
distintas luminancias, sino que diferencia entre tonos y saturaciones, es decir, la
visión de un mundo cromático.
El ojo es un órgano par y la función visual normal se realiza con ambos ojos
simultáneamente, captando cada uno la imagen del mismo objeto desde un ángulo
distinto de forma que la fusión de las dos imágenes retinianas y su interpretación
cerebral permiten la percepción de los objetos en tres dimensiones, situándolos en
el espacio teniendo una visión en profundidad. A este atributo se le denomina visión
binocular.
1.2.- ENERGÍA RADIANTE
Cualquier objeto a una temperatura por encima de cero absoluto (- 273 ºC)
emite radiaciones electromagnéticas, es decir, una emisión de energía que puede
ser homogénea (compuesta de una sola longitud de onda o comprendida en una
estrecha banda de frecuencias) o heterogéneas (compuestas de distintas longitudes
de onda) que es el caso más frecuente. Se utiliza el término “espectro” para
determinar todas las longitudes de onda que caracterizan una radiación
electromagnética.
La característica que distingue las radiaciones visibles es fundamentalmente
su longitud de onda. Sólo las radiaciones comprendidas entre longitudes de onda de
300 a 1.000 nm. (1 nm.= 1 nanometro = 10-9 m.) pueden percibirse por el ojo
humano y por lo tanto cabría clasificarlas como radiaciones. Pero estos límites no
son invariables pues no todos los individuos poseen la misma sensibilidad visual. En
la mayoría de los casos los límites de percepción sólo alcanzan desde 380 nm.
(violeta) hasta 760 nm. (rojo). Estos límites no son absolutos dependiendo de
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diversos factores como la intensidad energética, el individuo y el grado de fatiga del
ojo en el momento de la percepción.
Las regiones o zonas del espectro visible correspondientes a los distintos
colores son las siguientes:

Violeta
380 a 450 nm.

Azul
450 a 490 nm.

Verde
490 a 550 nm.

Amarillo
550 a 590 nm.

Naranja
590 a 630 nm.

Rojo
630 a 760 nm.
Estos límites en las longitudes de onda para pasar de un color a otro no
tienen tampoco un carácter absoluto, por cuanto dicho paso se efectúa de forma
insensible.
Las longitudes de onda de las radiaciones ultravioletas están comprendidas
aproximadamente entre 10 y 380 nm. mientras que el dominio de las radiaciones
infrarrojas está comprendido entre 760 nm. y alrededor de 10 6 nm.
aproximadamente.
Por otra parte, la sensibilidad del ojo humano no es la misma para radiaciones
de distintas longitudes de onda comprendidas dentro del espectro visible. La
máxima sensibilidad tiene lugar en la llamada radiación de Langley situada entre
500 y 600 nm. que corresponde al color amarillo verdoso. Para eliminar el
inconveniente de las variaciones en la sensibilidad del ojo humano debido a las
características del individuo, su edad, estado de salud y otros factores
psicosomáticos individuales la Comisión Internacional de Iluminación (CIE) ha fijado
una serie de valores de sensibilidad relativa Vλ a las diferentes longitudes de onda,
con lo que se obtienen las curvas de visibilidad relativa que representan la
sensibilidad relativa del ojo medio normal, es decir, del ojo que debe tomarse como
patrón en la medida de las magnitudes fotométricas. La máxima sensibilidad
corresponde a una longitud de onda λ= 555 nm. para la cual Vλ= Vm= 1.
En relación al efecto Purkynje hay que indicar que para niveles de iluminación
reducidos la curva de sensibilidad espectral o sensibilidad relativa del ojo medio
normal se desplaza hacia longitudes de onda más pequeñas, disminuyendo la
sensibilidad al rojo y aumentando para el azul. La CIE ha adoptado curvas de
sensibilidad relativa, una para niveles de iluminación normales, V, visión fotópica, y
otra para niveles de iluminación reducidos, V´, visión escotópica.
Una curva de distribución de energía espectral es aquélla que muestra la
relación existente entre la energía emitida (eje de ordenadas) y la longitud de onda
de la luz (eje de abscisas). Cada fuente de luz emite una radiación electromagnética
distinta que se caracteriza por su curva de distribución de energía espectral. Las
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lámparas de incandescencia tienen un espectro continuo y, por ejemplo, el arco de
mercurio produce un espectro discontinuo conteniendo solamente uno o varios
grupos separados de longitudes de onda.
1.2.1.- FLUJO LUMINOSO
La potencia emitida en forma de radiación recibe el nombre de flujo radiante o
energético (Φe) y se mide en watt. Si la emisión se efectúa bajo distintas longitudes
de onda la potencia total o flujo radiante tendrá por expresión:

 e1    e  d
0
Siendo (  e ) la potencia correspondiente a radiaciones de longitud de onda
comprendidas entre λ + d λ.
Se define el flujo luminoso como la potencia emitida por una fuente luminosa
o lámpara en forma de radiación visible y evaluada según su capacidad de producir
sensación luminosa, teniendo en cuenta la variación de sensibilidad del ojo con la
longitud de onda. Su unidad es el lumen y el símbolo representativo del flujo es Φ.
1.2.2.- TEMPERATURA DE COLOR
Dados los diferentes tipos de fuentes de luz que existen dentro del campo del
alumbrado artificial y la importancia del efecto psicológico en las personas del color
de las mismas, se vio la necesidad de establecer un criterio para poder distinguir el
tono o color de la luz emitida por cada una de las fuentes.
Se utilizó como módulo de comparación la emisión del cuerpo negro que sirve
como punto de referencia en todos los estudios de irradiación de energía, ya que fue
adoptado como elemento básico del sistema de unidades fotométricas. Un cuerpo
negro a una temperatura constante radia más potencia total y más potencia por
unidad de longitud de onda que cualquier otro material incandescente de la misma
superficie e igual temperatura.
La distribución de la energía espectral emitida por un cuerpo negro es
continua, la luz natural diurna tiene también un espectro continuo, lo mismo que
algunas fuentes luminosas de luz artificial.
Se define temperatura de color de una fuente luminosa a la temperatura,
medida en grados Kelvin, que tiene que alcanzar el cuerpo negro para que la
tonalidad o color de su luz emitida sea igual a la de la lámpara considerada. Así
cuando se especifica que la temperatura de color de una lámpara incandescente es
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de 2.450 ºK, queremos decir que el color de su luz emitida es idéntico al color del
flujo luminoso emitido por un cuerpo negro a dicha temperatura absoluta.
Además, existe una relación entre la temperatura de color y el nivel de
iluminancia de una instalación, de tal forma que a mayor temperatura de color el
nivel de iluminancia ha de ser también mayor, para conseguir una sensación
agradable. Esto ha sido demostrado por Kruithof, cuyas investigaciones le
permitieron establecer límites específicos a este respecto.
1.2.3.- RENDIMIENTO DE COLOR
Los colores de los objetos que nos rodean se determinan, en parte, por la luz
bajo la cual se miren. La forma en que la luz reproduce estos colores se denomina
índice de rendimiento de color.
Este índice de rendimiento de color define el efecto de la luz emitida por una
fuente luminosa sobre el aspecto cromático de los objetos por ella iluminados, en
comparación con el efecto producido al ser iluminados por una luz de referencia.
Se emplean dos tipos de luz de referencia: la emitida por un cuerpo negro,
cuando la temperatura de color de la fuente luminosa que va a ser comprobada es
menor o igual a 5.000 ºK, y la luz de día, de una composición específica, cuando la
temperatura de color está por encima de 5.000 ºK. Se eligieron estos dos tipos de
luz de referencia debido a que se demostró que la reproducción cromática de la luz
de día natural y la emitida por el cuerpo negro son ideales para el ojo humano.
La diferencia entre el aspecto cromático de la luz emitida por una fuente
luminosa y el de la luz de referencia determina la medida de la reproducción
cromática. Esta diferencia se evalúa iluminando cada uno de los ocho colores de
muestra, homologados según el procedimiento de la Comisión Internacional de
Iluminación (CIE). Para efectuarla correctamente la luz de referencia utilizada
deberá tener la misma temperatura de color que la lámpara en cuestión, y ser de la
misma categoría.
Se estableció una escala de rendimiento de color Rg de 1 a 100 que refleja la
calidad de reproducción cromática de una fuente de luz. A título orientativo podemos
establecer los siguientes valores:
Rg
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Apreciación
50 – 80
Moderado rendimiento de color
80 – 90
Buen rendimiento de color
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90 – 100 Muy buen rendimiento de color
La forma con que un objeto refleja la luz que recibe se expresa mediante un
diagrama, que indica en abscisas la longitud de onda y en ordenadas el tanto por
ciento de energía reflejada correspondiente a cada longitud de onda.
Para determinar la calidad cromática de la luz de una fuente luminosa es
necesario indicar su temperatura y su rendimiento de color.
1.2.4.- EFICACIA LUMINOSA
La eficacia luminosa de una fuente de luz o lámpara es la relación entre el
flujo luminoso y la potencia consumida. Se expresa en lm/W (lúmenes emitidos
entre vatios consumidos).
1.3.- INTENSIDAD LUMINOSA
Intensidad luminosa (I) en una determinada dirección, es el flujo luminoso
emitido por unidad de ángulo sólido en esa dirección. Esta magnitud tiene
característica direccional y su símbolo representativo es I.
I
d
d
Siendo:
­ Φ = flujo luminoso
S
; donde S es la
r2
superficie interceptada por la superficie cónica del ángulo sólido con una
esfera de radio r y centro en el vértice del cono
­ Ω = ángulo sólido que se define por la relación

La unidad de la intensidad luminosa es la candela (cd) que fue elegida
arbitrariamente y que corresponde a 1/60 de la intensidad de 1 cm 2 de superficie de
un radiador integral o cuerpo negro puesto a la temperatura de solidificación del
platino. De esta unidad fundamental se derivan las demás, de ahí que se define el
lumen como el flujo comprendido en el ángulo sólido unidad, emitido por un foco
puntual de intensidad luminosa uniforme de una candela.
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1.4.- ILUMINANCIA (O ILUMINACIÓN)
La iluminancia (o iluminación) (E) en un punto es la relación entre el flujo
luminoso incidente sobre un elemento infinitesimal de superficie, que contiene el
punto considerado, y la superficie de dicho elemento:
E
d
dS
Siendo E el símbolo de la iluminancia, si la superficie está uniformemente
iluminada, es decir si el flujo está uniformemente repartido, la iluminancia media en
dicha superficie de todos sus puntos será:
E

S
La unidad de iluminancia se denomina lux y corresponde a la iluminación de
una superficie de un metro cuadrado que recibe uniformemente repartido el flujo de
un lumen.
1 lux 
1 lm
1m2
1.5.- LUMINANCIA
Las magnitudes fotométricas tales como el flujo, la intensidad luminosa y la
iluminancia de una superficie, se refieren a la energía luminosa, es decir, a la
energía radiante evaluada según su capacidad de producir sensación visual, pero
sin hacer intervenir el estímulo que pueda producirse en un observador normal. Las
sensaciones visuales que las superficies emisoras receptoras de flujo luminoso son
capaces de originar sobre un observador son función del flujo luminoso que,
reflejado por dichas superficies, recibe la retina del observador.
Por tanto, la luminancia de un punto en un pavimento, entendida como la
densidad de intensidad luminosa reflejada por dicho pavimento en una dirección
determinada (dirección del observador), es el criterio adecuado para determinar la
calidad de un alumbrado público.
La luminancia dependerá, en principio, de la posición del observador o posible
conductor, del tipo de pavimento, del estado del mismo (seco o húmedo) y de la
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posición, tipo y reparto de las luminarias de la instalación de alumbrado público.
La luminancia en un punto de un pavimento es la intensidad luminosa por
unidad de superficie ( L  I S ), reflejada por este pavimento en la dirección del ojo
del observador. Su símbolo es L y su unidad la candela por metro cuadrado (cd/m2)
(unidad que se conoce como nit [nt]). También se emplea la cd/cm 2 o stilb (sb). La
elección de la unidad empleada en cada caso suele depender de la conveniencia en
las condiciones dadas. El término luminancia fue introducido por la CIE en 1951 y ha
venido a sustituir a la antigua expresión brillo.
La luminancia, como la intensidad luminosa, es una magnitud direccional, de
forma que un mismo elemento de una superficie puede presentar distintas
luminancias en las diferentes direcciones (posiciones del observador). Tiene dos
motivos para ello, puesto que con la dirección de observación varía no solamente la
intensidad, sino también la superficie aparente.
Si la dirección de observación es perpendicular a la superficie luminosa, y
supuesta plana esta superficie, el área aparente es igual al área real. Si la dirección
en cuestión forma un ángulo α con la normal a la superficie luminosa, la superficie
aparecerá menor en una cantidad S · cos α. La luminancia en función del ángulo α
es por consiguiente:
L 
I
S  cos 
La definición más exacta de la luminancia es por consiguiente, el cociente de
la intensidad luminosa dividida por la superficie aparente de la superficie luminosa.
1.6.- LEY DE LAMBERT
Una superficie luminosa suficientemente pequeña, de forma que pueda ser
considerada como un punto, presenta una luminancia constante, cualquiera que sea
la dirección en que se observa. Cuando la luminancia de la superficie luminosa es la
misma en todas las direcciones L es independiente de α (ángulo de la dirección de
I
L 
observación y la superficie luminosa) y la ecuación
se puede
S  cos 
expresar como I  L  S  cos 
Denominando I0 a la intensidad luminosa perpendicular al plano, o sea para
una dirección de radiación de 0º, la expresión última se puede escribir como
I  I 0  cos  que es la expresión matemática de la ley de Lambert.
1.7.- DESLUMBRAMIENTO
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J. Alberto Serrano Mateos
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El deslumbramiento es la apreciación subjetiva, tanto estática como dinámica,
del grado de incomodidad o incapacidad experimentado en la visión. Al tratarse de
una apreciación subjetiva el deslumbramiento es un fenómeno psicológico y, en
consecuencia, complejo, por el que el ojo del observador experimenta una penosa
sensación de exceso de luz, que en una primera etapa le dificulta la visión de los
objetos y le produce fatiga ocular (esto constituye el deslumbramiento molesto).
Si ese fenómeno aumenta, entrando en una segunda etapa, el efecto
producido es la imposibilidad de distinguir los detalles en el campo de visión, por la
aparición de una especie de velo luminoso. Sin embargo, la recuperación de una
visión normal es siempre posible cuando cesa el deslumbramiento constante de
este efecto (esto constituye el deslumbramiento perturbador).
Si el fenómeno aún aumenta más, entrando en una tercera etapa, la
recuperación es ya imposible, dado que la retina del ojo ha sido dañada
definitivamente por la luz, apareciendo lo que los médicos especialistas denominan
un escotoma (esto constituye el deslumbramiento irreversible).
Existen, por lo tanto, tres tipos deslumbramiento: el molesto, que corresponde
a la primera etapa; el perturbador, que se refiere a la segunda, y el irreversible, que
responde a la tercera etapa. En lo que respecta a las instalaciones de alumbrado
público únicamente se consideran los dos primeros.
1.8.- CRITERIOS DE CALIDAD
Los criterios que verdaderamente definen la calidad de una instalación de
alumbrado público vienen determinados por los valores obtenidos en luminancias y
sus correspondientes uniformidades y deslumbramientos.
Lo importante no es el flujo recibido por la calzada, sino el flujo que de cada
punto de la misma recibe la retina del observador, es decir, la luminancia, y
asociados a la misma los deslumbramientos tanto estático como dinámico. No
obstante, y como criterio de calidad complementario, debe tenerse en cuenta los
niveles de iluminancia y sus correspondientes uniformidades.
El objeto de una instalación de alumbrado público es lograr la máxima
seguridad, rapidez y comodidad en la circulación vial. Ello implica que la iluminación
de calzadas tiene que proporcionar una información visual suficiente, que permita al
usuario poder reaccionar ante cualquier eventualidad de forma adecuada en el
momento idóneo. Esto se consigue si la instalación de alumbrado público
proporciona:
­ Fiabilidad de percepción.
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­ Comodidad visual.
Los parámetros que influyen en la fiabilidad de percepción son los siguientes:
­ Luminancia media de la superficie de la calzada: Lm
­ Uniformidad global: U0 = Lmin / Lm
­ Deslumbramiento perturbador: TI = 65 · Lv / (Lm)0.8 en %
Los parámetros que influyen en la comodidad visual son:
­ Uniformidad longitudinal: Ul = Lmin / Lmax
­ Deslumbramiento molesto G
­ Guía visual
Siguiendo los criterios y recomendaciones de la CIE para fijar estándares y
niveles de calidad, debe establecerse una adecuada clasificación de las vías de
tráfico, incluyendo los caminos peatonales, señalando para cada tipo de vía unos
valores idóneos y reales de la luminancia media y uniformidades, deslumbramientos
molesto y perturbador, e iluminancia media y sus correspondientes uniformidades.
Se aumenta considerablemente la visibilidad de una vía de tráfico mediante
iluminación adecuada en el plano vertical, la uniformidad de luminancias en
calzada y el control del deslumbramiento perturbador; entendiendo por visibilidad
capacidad de un observador en detectar en el campo de visión la aparición
desaparición de un objeto.
la
la
la
o
1.9.- EVALUACIÓN DEL DESLUMBRAMIENTO MOLESTO
El deslumbramiento molesto G es la apreciación subjetiva en una instalación
de alumbrado público, en condiciones dinámicas, de la existencia de un cierto
deslumbramiento que reduce la comodidad de conducción. Este deslumbramiento
está muy ligado a la fatiga y a la pérdida de agudeza visual, como consecuencia de
un estímulo sencillo.
La expresión del deslumbramiento molesto G es la siguiente:
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G = IEL + VRI
Siendo:
­ G = índice del deslumbramiento molesto
­ IEL = índice específico de la luminaria (se evalúa a través de una
ecuación)
­ VRI = valor real de la instalación (se evalúa a través de una
ecuación)
La evaluación del deslumbramiento molesto se establece mediante la
siguiente tabla:
G
Evaluación
1
Intorelable
3
Molesto
5
Admisible
7
Satisfactorio
9
Inapreciable
Los números pares corresponden a evaluaciones intermedias entre las
establecidas en la tabla.
Teniendo en cuenta que hay que cumplimentar unos estándares y niveles de
calidad, el valor real de la instalación (VRI) tiene poco margen de maniobra, ya que
de los factores que depende la luminancia media tiene un límite mínimo a alcanzar
para cada clase de vía de tráfico rodado, la altura de montaje no ofrece muchas
alternativas y el número de luminarias por Km. depende de los estándares que
vienen fijados y de la distribución luminosa de la luminaria (cut-off o semi cut-off).
Por otra parte, como entre los niveles de calidad se fija un deslumbramiento
molesto G mínimo a alcanzar para cada clase de vía de tráfico rodado, ello supone
que indirectamente se exija un determinado índice específico de la luminaria (IEL),
lo cual obliga a un mejor diseño y fabricación de la luminaria.
En resumen, el deslumbramiento molesto produce una sensación
desagradable sin causar necesariamente una disminución de la capacidad visual.
1.10.- EVALUACIÓN DEL DESLUMBRAMIENTO PERTURBADOR
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El deslumbramiento perturbador es la apreciación subjetiva en una instalación
de alumbrado público, en condiciones estáticas, de una pérdida de visión,
expresada como un incremento de umbral para diferencias de luminancias, es decir,
sensibilidad de contrastes. Este deslumbramiento es mucho más grave que el
molesto a efectos de daños visuales, ya que provoca la creación de un velo
luminoso deslumbrante en la retina que puede llegar a eliminar las propiedades
visuales de una persona.
Se define la luminancia veladora, o luminancia de velo, como una luminancia
uniforme equivalente resultantes de la luz que incide sobre el ojo de un observador y
que produce el velado de la imagen en la retina, disminuyendo de este modo la
facultad que posee el ojo para apreciar los contrastes.
Esta luminancia de velo, Lv, se debe a la incidencia de la luz emitida por una
luminaria sobre el ojo del observador (Eg) en el plano perpendicular a la línea de
visión, dependiendo asimismo del ángulo en grados comprendido entre el centro de
la fuente deslumbrante y la línea de visión. Esta luminancia de velo también
dependerá del estado fisiológico del ojo del observador.
La luminancia de velo para una misma geometría de la instalación (anchura
de calzada, tipo y altura de implantación y separación entre puntos de luz), así como
idéntica distribución luminosa (potencia de lámpara y tipo de luminaria), es idéntica
sea cual sea el tipo de pavimento de la calzada.
El deslumbramiento perturbador se define mediante el incremento de umbral
TI. Un objeto que sea justamente visible cuando no hay deslumbramiento (contraste
de umbral), no se puede ver cuando lo hay, a menos que se aumenten los
contrastes reales. La cantidad de contraste extra que hace falta para volver a ver
justamente el objeto cuando hay deslumbramiento, con respecto al contraste
original, es la medida por la que se expresa la pérdida de perceptibilidad causada
por el deslumbramiento perturbador.
Para luminancias medias en la superficie de la calzada, comprendidas entre
0,05 y 5 cd/m2, el incremento de umbral TI se calcula por la siguiente expresión:
TI  65 
Lv
( Lm ) 0.8
en %
Siendo:
­ TI = incremento de umbral correspondiente al deslumbramiento
perturbador
­ Lv = luminancia de velo total en cd/m2
­ Lm = luminancia media de la calzada en cd/m 2
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Resulta evidente que el incremento de umbral TI es directamente proporcional
a la luminancia de velo (Lv) e inversamente proporcional a la luminancia media de la
calzada (Lm). Por otra parte, el estándar de calidad establecido por la CIE (1977)
para el incremento de umbral depende del tipo de vía de tráfico, siendo del orden de
TI ≤ 14 %.
En resumen, el deslumbramiento perturbador afecta a la agudeza visual, sin
causar necesariamente una sensación desagradable.
2.- ILUMINACIÓN DE TÚNELES.
El objeto de iluminar un túnel es permitir el tráfico de vehículos en condiciones
de velocidad, de seguridad y de confort análogos a las de la vía de tráfico donde se
encuentra situado. La iluminación debe facilitar al conductor la información
necesaria para que pueda realizar su tarea adecuadamente, tanto a la entrada como
en el interior y a la salida del túnel.
Con la finalidad de obtener la información necesaria para una conducción
cómoda y segura, será preciso tener un nivel de iluminación que nos permita
distinguir los posibles obstáculos con la suficiente antelación, es decir, a una
distancia tal que permita al conductor actuar sobre el vehículo que conduce de una
forma rápida y eficaz para evitar tales obstáculos.
Dado el diferente ambiente visual diurno y nocturno de la vía de tráfico antes y
después del túnel, son muy diversas las exigencias que, tanto de día como de
noche, debe proporcionar la iluminación de un túnel para que el conductor pueda
recoger la información necesaria en el tiempo preciso, de forma que se garantice la
seguridad y confort en la conducción del vehículo.
En cualquier caso, hay que tener en cuenta que el tráfico en un túnel es
extremadamente vulnerable, debido a la escasez de espacio disponible. Un
obstáculo en el interior del túnel puede traer consecuencias desastrosas para el
tráfico rodado; de ahí la importancia que una buena iluminación en el interior del
túnel pueda llegar a adquirir para obtener el máximo rendimiento y seguridad de
dicha infraestructura básica.
2.1.- PROBLEMÁTICA DE LOS TÚNELES
Admitiendo una relación entre el nivel de iluminación y la información visual
que él nos suministra, será necesario fijar las hipótesis de mínima información para,
consiguientemente, saber los niveles mínimos de iluminación del túnel.
A la entrada y a la salida de los túneles el problema se complica, debido a que
interviene la sensibilidad del ojo humano, que es función de la distribución de
luminancias en el campo de visión. Durante el día, el conductor debe tener una
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suficiente visibilidad, desde la vía abierta o carretera, de los objetos situados en la
entrada o primer tramo interior del túnel, lo cual exige una determinada distribución
de luminancias dentro del campo visual.
La Comisión Internacional de Iluminación (CIE), en la publicación nº 26/1 de
1973, establecía como hipótesis de mínima información la exigencia de que un
obstáculo de 20x20 cm., con un contraste del 20 % con el fondo, fuese visible en 0,1
segundos desde una distancia de 100 m. Todo ello para evitar el efecto “agujero
negro”, entendiendo por tal, el efecto que impide al conductor ver el interior del túnel
cuando se encuentra a una distancia importante de la entrada, enfrente de la boca
del túnel.
Según trabajos realizados por Schreuder, se establece que sobre la
sensibilidad del ojo influyen dos fenómenos denominados de inducción y de
adaptación.
El efecto de inducción es el que hace que no se pueda apreciar un objeto
dentro de una distribución de luminancias, si su luminancia es muy inferior a la del
campo visual, por mucho tiempo que se contemple el mismo.
El efecto de adaptación es el que produce una ceguera momentánea debido a
un cambio brusco de la iluminación del campo visual. Se denomina tiempo de
adaptación al necesario para que el ojo alcance un nuevo estado de adaptación
producido por un cambio de luminancia del campo de visión, correspondiendo a
cada estado de adaptación un determinado índice, denominado índice de
adaptación.
A la entrada del túnel, el ojo humano está ajustado a un índice de adaptación
que es el correspondiente a la distribución de luminancias en el campo de visión y
que puede considerarse constante al tratarse de una carretera abierta. En tal estado
solamente pueden ser percibidos aquellos objetos cuya luminancia no resulte muy
inferior a ese índice de adaptación. Esto hace que la entrada del túnel, si no está
convenientemente iluminada, aparezca como un agujero negro.
También hay que tener en cuenta que un cambio brusco en la iluminación no
va seguido de una adaptación instantánea de la sensibilidad del ojo, y durante este
tiempo de adaptación no pueden percibirse con claridad los objetos que se
presentan en el campo de visión.
Cuando se circula por la carretera aproximándose a la entrada de un túnel, el
índice de adaptación permanece constante, por serlo así también la distribución
luminosa del campo de visión, pero, conforme se acerca el vehículo al túnel, la
mancha oscura de su boca va ocupando mayor superficie en la retina, hasta que
llega a un punto tal de proximidad que empieza a influir en el estado de adaptación;
a este punto se le llama punto de adaptación, y la CIE, en su publicación nº 26/1 de
1973, lo define como el punto de la carretera donde empieza el proceso de
adaptación de los ojos del conductor, debido a la presencia relativamente oscura de
la boca de entrada del túnel, que forma parte de su campo visual, creciendo
rápidamente a medida que avanza el vehículo.
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La determinación de la situación del punto de adaptación es fundamental para
el estudio luminotécnico de la entrada de los túneles.
La problemática en la iluminación de túneles ha exigido numerosos trabajos
de laboratorio, de campo y teóricos, realizados por expertos de todo el mundo, tales
como Brass, Trosper, Kabayama, Richard, etc., además del reseñado anteriormente
Schreuder que han profundizado en el tema, estableciendo nuevos criterios de
valoración de los niveles luminosos que se requieren en los túneles.
Dichos trabajos dieron lugar a numerosas normas y recomendaciones, de las
cuales inicialmente pueden citarse la IES norteamericana, la NSV holandesa, la AFE
francesa y la publicación de la CIE nº 26/1-1973 “Recomendaciones internacionales
para la iluminación de túneles”.
2.2.- POSIBLES ALTERNATIVAS
Resulta evidente que en la iluminación de túneles largos y de día debe
preverse en la entrada del túnel los efectos de “agujero negro”, y de adaptación, en
el interior el nivel de luminancia adecuado y, finalmente, en la salida del túnel
asimismo el efecto de adaptación.
Otros efectos a considerar son el efecto cebra, que consiste en la aparición
sucesiva de manchas oscuras y claras, producidas o bien por una excesiva
separación entre los aparatos de alumbrado que iluminan el túnel, o bien por una
mala distribución luminosa de los mismos. Este fenómeno puede llegar a producir
sensación de mareo en el conductor del vehículo, y la manera de evitarlo consiste
en lograr buenas uniformidades de luminancias.
Asimismo, debe evitarse el efecto de parpadeo o “efecto flicker”, que es la
aparición en el campo de visión de una serie de reflejos o incidencias directas de
fuentes luminosas, con una frecuencia determinada comprendida en un intervalo de
ciclos/segundo para una gama de velocidades del vehículo, que implican en el
cerebro del conductor una continua molestia con sensación de mareo. Para evitarlo,
basta con colocar los aparatos a unas separaciones adecuadas, de forma que se
eviten las frecuencias peligrosas.
Durante el día, en los túneles hay que prever, a la entrada de los mismos, una
primera zona de iluminación, denominada zona de umbral, con unos adecuados
niveles luminosos para evitar el efecto de “agujero negro”, que supone para el
conductor del vehículo pérdida de confianza, debido a no ver clara su trayectoria
dentro del túnel, agudizándose dicha situación cuando no tiene delante ningún
vehículo que pueda servirle de guía.
Los expertos americanos de la Iluminating Engineering Society (IES)
recomendaron que los niveles luminosos bajo condiciones diurnas en la boca de un
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túnel no deberían exceder de la relación 10 a 1; asimismo la CIE en su publicación
nº 26/1-1973, fijaba dicha relación, aun cuando consideraba preferente el ratio 8 a 1
entre las luminancias de la zona de acceso o exterior del túnel y la zona umbral. La
longitud de la zona de umbral resultaba para dicha publicación de la CIE variable en
función de la velocidad de los vehículos, oscilando entre 50 y 200 m.
A continuación de la zona de umbral debe preverse una zona de transición, al
objeto de obtener un tiempo de adaptación, para que el ojo del conductor se
acostumbre adecuadamente a los distintos niveles de luminancia, evitando el efecto
de adaptación.
En la zona del interior del túnel, una vez superada la entrada, es decir, las
zonas de umbral y de transición, debe fijarse un adecuado nivel de luminancia que
oscila, según el tipo de túnel y la velocidad de los vehículos, entre 3 y 20 cd/m 2.
A la salida del túnel la situación es menos crítica que a la entrada pues el ojo
humano se adapta mejor de menores a mayores niveles de luminancia, resultando
suficiente, en general, un nivel de 20 cd/m 2.
En la iluminación de los túneles deben adoptarse las medidas pertinentes que
eviten el efecto de parpadeo o “efecto flicker”, bien situando los aparatos de
alumbrado seguidos en fila, o bien situándolos con una separación idónea.
3.- RECOMENDACIONES INTERNACIONALES PARA LA ILUMINACIÓN DE
TÚNELES.
La CIE en su publicación nº 26/1-1973 establece las Recomendaciones
Internacionales para la Iluminación de Túneles, que como su propio nombre indica
no constituyen en sí una norma, pero sirven de base para la elaboración de normas
técnicas homologables internacionalmente, de forma que exista cierta uniformidad
en la materia. Las citadas Recomendaciones han sido elaboradas por el Comité
Técnico TC-4.6 de la Comisión Internacional de Iluminación (CIE).
El objeto de las Recomendaciones ha sido establecer los principios
fundamentales que rigen en la iluminación de túneles, y recomendar ciertos valores,
así como técnicas debidamente comprobadas que dan buenos resultados en
condiciones económicas aceptables.
La iluminación de un túnel tiene por objeto permitir que el tráfico de vehículos
lo atraviese en condiciones de velocidad, seguridad, densidad y confort análogas a
las de las vías adyacentes. La seguridad y fluidez del tráfico exigen una información
visual suficiente en lo concerniente al trazado de la carretera, presencia o ausencia
de obstáculos, incluidos los vehículos y sus eventuales movimientos.
En la iluminación de túneles, las situaciones más delicadas se presentan
durante el día, en las proximidades de la entrada de túneles largos. Los problemas
que se requiere resolver son los siguientes:
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-
El efecto “agujero negro”, que impide al conductor ver el interior del túnel
cuando el conductor se encuentra a una distancia importante de la entrada.
-
El efecto de adaptación, por el cual el ojo humano requiere un cierto tiempo
para adaptar su sensibilidad.
-
El nivel de iluminación del interior del túnel, que corresponde al valor final de
adaptación.
Estas recomendaciones aseguran, en la mayor parte de las circunstancias, un
nivel mínimo de información visual, al objeto de permitir una circulación fluida y
segura, sin prestar un interés especial en el confort de la conducción de los
vehículos. Todos los valores de luminancia que se establecen son niveles mínimos
en servicio con mantenimiento de la instalación, y se supone una atmósfera
suficientemente transparente en el túnel.
Desde el punto de vista de la visión, todo tramo de calzada cubierto se incluye
en el concepto de túnel, cualquiera que sea la longitud y naturaleza de la cubierta.
De ahí que los pasajes subterráneos se asimilen a túneles. Muy especialmente, las
pantallas y demás dispositivos que tapen la luz natural se consideran parte
integrante del túnel.
3.1.- TÚNELES LARGOS
Desde el punto de vista luminotécnico y sin consideración a su longitud real,
se definen como túneles largos aquellos cuya salida y el tramo de calzada siguiente
no pueden ser vistos, en condiciones normales de circulación, desde un punto
situado a cierta distancia antes de la entrada del túnel.
Con luz diurna para la iluminación de túneles deben considerarse los
siguientes tramos:
-
Zona de acceso.
-
Zona de entrada:
- Zona de umbral.
- Zona de transición.
-
Zona de interior.
-
Zona de salida
Además hay que tener en cuenta el punto de adaptación, definido como el
punto de la carretera donde comienza el proceso de adaptación de los ojos del
conductor debido a la presencia de la boca relativamente oscura del túnel.
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3.1.1.- ZONA DE ACCESO
Dentro de la zona de acceso se sitúa el punto de adaptación, que es aquel
punto de la carretera donde comienza el proceso de adaptación de los ojos del
conductor, debido a la presencia de la boca relativamente oscura del túnel.
Considerando que el nivel de luminancia de la zona de umbral es un
porcentaje de la zona de acceso, cuyo ratio es de 10 a 1 o, más recomendable, de 8
a 1 entre ambas zonas, al objeto de evitar el efecto “agujero negro”, resulta de vital
importancia determinar la luminancia de la zona de acceso.
Si la luminancia de la zona de acceso es L1, la luminancia de la zona de
umbral tiene que ser, por lo menos, L2 = 0,1 · L1. Aquí, L1, indica el nivel equivalente
de adaptación como medida del estado de adaptación del ojo en el momento en que
el conductor llega al punto de adaptación, se recomienda adoptar para L1 un valor
medio de todas las luminancias del campo visual del conductor en el curso de los
últimos segundos.
Para la determinación de la luminancia L1 de la zona de acceso al túnel
deberá tenerse en cuenta dos tipos de regiones: las llanas y descubiertas por una
parte, y las montañosas y edificadas por otra.
1) Regiones llanas y descubiertas.
Una solución conveniente y bastante exacta consiste en tomar la iluminancia
media E de las iluminancias horizontales máximas, así como el factor medio de
reflexión de los objetos que se pueden encontrar en la proximidad del túnel y en la
vía de acceso.
En las regiones templadas se adopta para E un valor de 100.000 lux, pudiéndose
encontrar en las regiones tropicales 130.000 lux. Raramente se encuentran a cielo
abierto materiales cuyo factor de reflexión difusa suponga 0,25, a excepción, de la
nieve.
En los demás casos, el valor máximo que alcanza L1 es:
L1 
  E 0,25  100.000

 8.000 cd / m 2


Se debe destacar que en estas regiones llanas y descubiertas la situación real
del túnel (zonas edificadas, carreteras en trinchera, atmósfera contaminada) tiene
poca influencia sobre el valor medio del máximo de L1. Por el contrario, la proporción
de tiempo durante el cual este valor máximo se produce tiene un efecto
considerable. El probable reparto del tiempo de los valores de L´ variará bastante
según las comarcas y parajes. Esta distribución tiene una importancia capital desde
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el punto de vista económico: porcentaje de tiempo durante el cual la instalación de
iluminación del túnel deberá funcionar a plena potencia, media potencia, etc.
2) Regiones montañosas y edificadas.
No es posible aplicar la fórmula
L1 
E
por las siguientes razones:

1. Las proximidades de la entrada del túnel tienen una conformación deficiente,
de donde resulta una gran desigualdad en el reparto de luminancias en el
campo visual.
2. Dicho reparto muy desigual de las luminancias varía generalmente bastante,
siguiendo la posición del sol, y depende mucho de la hora solar y de la
estación anual.
3. En general, el conductor al aproximarse al túnel deberá, en el curso de los
últimos minutos, atravesar diferentes tramos con luminancias muy diversas.
4. En muchas regiones montañosas, el suelo, los árboles y arbustos están
cubiertos de nieve durante una gran parte del año.
La nieve es un difusor casi perfecto, lo que implica que, aunque la altura del
sol sea baja, la luminancia L1 puede ser muy elevada. Con una iluminancia E
= 30.000 lux (valor normal para una altura del sol del orden de 25º), la
luminancia L1    E  se aproxima a 10.000 cd/m2. Algunas partes del
campo visual podrán, pues, ser muy brillantes. Pero en invierno las
condiciones atmosféricas son generalmente tales que las velocidades reales
de los vehículos resultan pequeñas, de modo que la adaptación del ojo se
realizará normalmente sin dificultad.
3.1.2.- ZONA DE UMBRAL
Para evitar el efecto de “agujero negro” a la entrada del túnel, debe
establecerse una relación adecuada entre la luminancia de la zona de acceso y la
luminancia de la zona de umbral. Actualmente, según ciertos expertos, si se adopta
como criterio para evitar el efecto de “agujero negro”, la exigencia de que un
obstáculo de 20x20 cm., con un contraste del 20% con el fondo, sea visible en 0,1
segundos desde una distancia de 100m., la relación entre las luminancias de la
zona de acceso y de la zona de umbral no debe ser superior a 10.
Por tanto:
L2 = L1 / 10
La luminancia de la zona de umbral debe ser constante en toda su longitud,
cuyo nivel es función de la velocidad del vehículo y de la distancia de frenado. Por
ejemplo, para una velocidad que no exceda de 100 Km./h., la longitud de la zona de
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más corta, teniendo en cuenta la conformación de la entrada del túnel.
Hay que tener en cuenta que la luminancia de la zona de acceso L1 puede
alcanzar valores muy elevados y, consecuentemente, la luminancia de la zona de
umbral L2 = 0,1 · L1 también resultará elevada, lo que supondrá un encarecimiento
sustancial de la iluminación del túnel. Por tanto, debe intentarse reducir en todo lo
posible la luminancia de la zona de acceso, lo cual puede realizarse adoptando las
siguientes actuaciones prácticas:
1) En la zona de acceso, pavimentos oscuros.
2) Paredes frontales de la entrada del túnel oscuras, empleando materiales cuyo
coeficiente de reflexión sea inferior a 0,2.
3) Plantación de árboles.
4) Concebir la fachada de la entrada del túnel y su entorno inmediato de forma tal
que el sol bajo, o una parte clara, no puedan nunca aparecer como fondo de la
entrada del túnel.
5) Instalación de pantallas antes de la boca de entrada.
Asimismo, se puede intentar influenciar la dirección de la mirada del
conductor, de forma que se vea obligado a fijarse en la entrada del túnel cuando aun
se encuentra a una distancia importante de la misma. Ello puede conseguirse
atrayendo la atención del conductor sobre la entrada, por ejemplo, recurriendo a la
instalación en la zona de umbral de una luz de color diferente a la luz diurna, o
procurando que las hileras de los aparatos de alumbrado instalados en dicha zona
sean claramente visibles desde el exterior. Tal sugestión no resulta de aplicación en
los túneles de circulación intensa.
En combinación con las actuaciones destinadas a disminuir la luminancia L1
de la zona de acceso, resulta conveniente e interesante aumentar todo lo posible el
coeficiente de reflexión del pavimento de la calzada y de las paredes del túnel en la
zona de umbral, al objeto de lograr la luminancia necesaria en esta zona con la
mínima potencia posible de las fuentes de luz.
La práctica de la construcción y explotación de túneles en distintos países ha
demostrado que, si la relación de 10 entre las luminancias de las zonas de acceso y
umbral se aumenta a 15, de forma que L2 = L1 / 15 se produce un considerable
ahorro económico, siendo deseable en dicho caso, desde el punto de vista de la
seguridad de la circulación, adoptar medidas tales como la limitación en la velocidad
o el mantenimiento de un intervalo mínimo entre vehículos.
Por tanto, la limitación en la velocidad de los vehículos ayuda a encontrar una
solución económica, por cuanto se consigue el acortamiento de la zona de umbral.
El caso extremo de la limitación de la velocidad es el de un túnel de peaje, a la
entrada del cual los vehículos deben pararse. En estas condiciones, el alumbrado de
transición resulta suficiente para procurar una percepción satisfactoria, aunque la
luminancia sea unas centésimas de la luminancia de la zona de acceso y ello
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durante una longitud de 50 m. o más.
Resulta interesante que la boca de entrada del túnel sea alta, ya que ello
contribuye a retrasar el “punto de adaptación” más lejos de la entrada, lo que reduce
la longitud de la zona de umbral (efecto tragaluz). Cuando no es posible lograr
iluminar la zona de entrada del túnel con luz natural atenuada, la instalación de la
iluminación de la zona de umbral debe ser visible desde el exterior, bastante antes
de la entrada del túnel. Las luminarias bien visibles desde la zona de acceso pueden
contribuir eficazmente a un guiado visual que resulta necesario en estos casos.
3.1.3.- ZONA DE TRANSICIÓN
Se denomina zona de transición a la zona inmediata siguiente a la zona de
umbral, constituyendo ambas la zona de entrada. La luminancia de fondo, contra la
cual deben poder ser observados los detalles situados en la zona de transición al
objeto de asegurar una adaptación conveniente del ojo del conductor. La luminancia
decrece relativamente desde el 100 % de la luminancia del final de la zona de
umbral y en función del tiempo transcurrido en segundos (de conducción que debe
“traducirse” en distancia, de acuerdo con la velocidad máxima permitida en cada
túnel en cuestión) para lo cual se utiliza una curva. No resulta sencillo establecer en
la zona de transición un sistema de iluminación que permita decrecer al luminancia
en el transcurso del tiempo de acuerdo con dicha curva, por lo que puede sustituirse
la misma con una sucesión de distintos escalones, con la condición de que la
relación de luminancias entre dos escalones sucesivos no supere nunca la ratio de 3
a 1.
En todos los casos la longitud de la zona de entrada, es decir, de las zonas
de umbral y de transición, debe fijarse en función del nivel de luminancia adoptado
para la zona interior del túnel, de tal forma que exista una transición progresiva de la
luminancia de la zona de umbral a la zona interior.
Cuando la iluminación de la zona de entrada esté parcialmente asegurada
por la luz atenuada, las pantallas deben instalarse de forma tal que se impida la
incidencia directa sobre la calzada y por debajo de los ojos de algún rayo del sol.
Hay que tener en cuenta que una sucesión regular de pequeñas manchas de sol
constituye una serie causa de distracción.
3.1.4.- ZONA DEL INTERIOR
De día o con luz diurna, la luminancia media de la zona del interior del túnel
será la siguiente:
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­ Túneles en zonas urbanas con tráfico denso:
­ Túneles de carretera en campo abierto:
10 a 20 cd/m2
5 a 10 cd/m2
­ Túneles de carretera con tráfico de poca densidad como, por ejemplo,
ciertos túneles de montaña y túneles muy largos con velocidad reducida
para el tráfico de vehículos:
3 a 5 cd/m2
La adaptación del ojo a pequeñas luminancias es bastante más lenta que a
luminancias más altas. El valor de 5 cd/m 2 para la zona interior de túneles muy
largos y el de 3 cd/m2 para túneles muy largos con circulación de poca densidad y/o
velocidad reducida deben considerarse como niveles de iluminación mínimos.
3.1.5.- ZONA DE SALIDA
En el caso de túneles cuyo sentido de circulación de vehículos se realice en
las dos direcciones, la iluminación de la zona de salida será idéntica a la de la zona
de entrada.
En el caso de túneles con sentido de tráfico unidireccional en la zona de
salida la situación es mucho menos crítica que la entrada, dado que el ojo se adapta
rápidamente a luminancias mayores. Un nivel de luminancia de 20 cd/m 2 resulta
suficiente en casi todos los casos.
3.1.6.- EFECTO DE PARPADEO
El efecto de parpadeo o efecto flicker debe evitarse, para lo cual debe
procurarse siempre que la frecuencia de parpadeo no alcance valores del intervalo
crítico de 2,5 a 15 ciclos/seg.
Hay que tener en cuenta al respecto que en la iluminación de ciertos túneles
pueden admitirse filas discontinuas de aparatos de alumbrado (por ejemplo, en la
zona de umbral donde el nivel de iluminación bastante elevado exige la instalación
de aparatos concentrados, o en los túneles con poca circulación donde el nivel
reducido de la iluminación no permite la instalación de filas continuas de aparatos).
En zonas urbanas y en carreteras de circulación intensa es de gran
importancia evitar totalmente cualquier parpadeo, lo que conduce bien a instalar filas
continuas de luminarias, o bien a evitar estrictamente, en la separación entre
aparatos de alumbrado, el intervalo crítico.
En el caso de instalar luminarias de forma discontinua con una separación
entre aparatos, para reducir en la medida de lo posible la molestia o incomodidad
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debida al efecto flicker o parpadeo, hay que evitar las variaciones bruscas en la
distribución luminosa de las luminarias, con el fin de mantener una uniformidad de
luminancia suficiente y al objeto de que los brillos o resplandores de la luz, vistos
bien directamente o después de reflejarse en los vehículos, no resulten demasiado
fuertes.
3.1.7.- CÁLCULO DE LA LUMINANCIA
El efecto sobre la luminancia de la calzad de un túnel, debido a la reflexión
difusa de las paredes y del techo del túnel, es generalmente débil. Resulta
extremadamente difícil prever el reparto real de esta iluminación difusa. Por tanto,
como se trata de una aportación muy débil, se puede despreciar.
Para el cálculo de la luminancia de las paredes del túnel no existe una
fórmula exacta, pero como primera aproximación puede utilizarse la fórmula
siguiente:
Lmp 
1

2  (a  h) 1  0,4

Siendo:
Lmp = luminancia media de las paredes
Φ=
flujo emitido por metro de longitud del túnel
a=
anchura del túnel
h=
altura del túnel
=
factor de reflexión media de las paredes
3.1.8.- UNIFORMIDAD
Debe alcanzarse una buena uniformidad de luminancia en la calzada, así
como en las paredes del túnel hasta una altura por lo menos de 2 m.
En un túnel la uniformidad deber ser mejor de la que se exige normalmente
en una carretera iluminada. El nivel de iluminación en un túnel es relativamente alto,
lo cual ayuda a facilitar alcanzar la uniformidad requerida. Una uniformidad globlal
U0 de 0.6, entendiendo por tal la relación entre las luminancias mínima y media de la
calzada y de las paredes del túnel hasta una altura de 2 m., resulta en principio
recomendable, aun cuando debe justificarse empíricamente mediante
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observaciones prácticas.
Tanto en la zona de entrada (zona de umbral + zona de transición) como en
la zona interior del túnel, los pavimentos de las calzadas deber ser rugosos y de
color claro, es decir, a poder ser con un coeficiente de luminancia medio Q 0 elevado
y bajo factor especular S1. El pavimento debe ser rugoso debido a que en muchas
ocasiones en los túneles las calzadas se encuentran húmedas.
3.1.9.- ILUMINACIÓN NOCTURNA
Por las noches el nivel de iluminación del túnel debe reducirse a valores de 2
a 5 cd/m2. A la salida del túnel, la carretera debe iluminarse por lo menos 200 m.,
dado que pueden existir problemas de adaptación visual al salir de un túnel bien
iluminado y llegar a una vía de tráfico débilmente iluminada. Por lo tanto, es
necesario instalar un alumbrado en la carretera con un nivel suficiente, en relación
con el de la iluminación del túnel, al objeto de evitar problemas de adaptación. En
cualquier caso, la iluminancia de la carretera no debe ser inferior a 1/3 de la
luminancia de la zona de salida del túnel.
Cuando existan pantallas a la entrada y/o salida del túnel, la iluminación
nocturna debe también preverse en dichas zonas apantalladas que deberán
funcionar también en el crepúsculo y cuando la iluminación exterior sea débil.
3.1.10.- ENCENDIDO Y REGULACIÓN
La regulación automática del encendido de la iluminación de un túnel,
normalmente, será función del tiempo y estará ligada a la salida y puesta del sol.
Reducir bruscamente el nivel de iluminación de un túnel a menos de 1/5 de su valor,
supondría un riesgo para los conductores de los vehículos. Asimismo, el paso del
alumbrado de pleno día a nocturno no debe realizarse por saltos que excedan la
relación 3 a 1, siendo mejor hacerlo de una forma gradual y continua.
Normalmente, en la iluminación de túneles se establece, además de la
iluminación diurna y la nocturna, una iluminación intermedia denominada
crepuscular, que corresponde a días nublados, adoptándose para dicho régimen
intermedio unos niveles en la zona umbral de un 50 a un 60% del valor en dicha
zona para régimen máximo o de días soleados.
Por tanto, existen tres regulaciones para el funcionamiento del alumbrado de
túneles que corresponden al régimen máximo o iluminación diurna, régimen
intermedio o iluminación crepuscular y régimen mínimo o permanente que
corresponde a la iluminación nocturna.
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El nivel correspondiente a la iluminación nocturna se consigue mediante el
alumbrado base o permanente que estará en servicio las 24 horas del día. El nivel
relativo a la iluminación crepuscular se consigue por medio del alumbrado base o
permanente, más el alumbrado de refuerzo para días nublados. Finalmente para la
iluminación diurna se alcanza el nivel mediante el alumbrado base, el alumbrado de
refuerzo crepuscular más el alumbrado de apoyo para días claros.
Un buen método de regulación de la iluminación de un túnel consiste en
comandar la instalación mediante célula fotoeléctrica situada en la zona de acceso
pero dicha célula deberá estar temporizada varios minutos para evitar los cambios
demasiado rápidos y frecuentes.
La utilización de un dispositivo de atenuación automático y continuo de la
iluminación permite una distribución de las luminancias sin cambios para niveles
bajos de iluminación. Se pueden apagar filas enteras de luminarias o una lámpara
de cada dos, previendo siempre evitar el efecto de parpadeo.
3.1.11.- LUMINARIAS
Las características fotométricas de las luminarias deben determinarse
teniendo en cuenta los materiales utilizados en el techo del túnel, cuyo factor de
reflexión puede ser débil.
Además de elegir unas luminarias con adecuadas características fotométricas
se deben adoptar medidas encaminadas a una adecuada frecuencia en la limpieza
de las luminarias, así como de las paredes del túnel. Hay que tener en cuenta que la
disminución del rendimiento de las luminarias es mucho más pronunciada en los
túneles que en las vías de tráfico al aire libre. En todo caso, en los túneles con
circulación intensa debe realizarse el mantenimiento sin que ocasione molestias
apreciables al tráfico de vehículos.
3.1.12.- PINTURA DE SEÑALIZACIÓN
Se debe establecer y mantener un aspecto distinto muy marcado entre la
calzada y los bordes o cunetas, mediante señalización con pintura u otros sistemas
de guiado. La señalización horizontal mediante pintura tiene una gran importancia
para acentuar el guiado visual que establece la iluminación. Asimismo, diferentes
colores entre las paredes, el techo y el pavimento de la calzada pueden también
contribuir al guiado óptico.
Un método muy eficaz para obtener líneas de guiado bien visibles consiste en
situar y orientar las luminarias de forma tal que los bordes o bordillos de la acera
proyecten sobre la calzada sombras nítidas. El método inverso, que consiste en
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ejecutar unos bordillos muy claros y muy visibles, puede también dar resultados
satisfactorios, siempre que se prevea una limpieza frecuente de los mismos.
De cualquier forma, el procedimiento más eficaz para asegurar en todas las
circunstancias una perfecta visibilidad de los bordillos consiste en instalar
enclaustrados aparatos de alumbrado, formando una alineación a todo lo largo de
dichos bordillos.
3.1.13.- VENTILACIÓN Y OTRAS INSTALACIONES AUXILIARES
En la concepción de la iluminación de los túneles debe tenerse en cuenta la
presencia frecuente de humos provocados por la circulación de vehículos, siendo
necesario prever un sistema de ventilación idóneo al objeto de reducir dichos humos
a un nivel admisible que asegure la visibilidad de los conductores.
Una fuente de energía de socorro resulta también indispensable y,
consecuentemente, un alumbrado de emergencia. No hay que olvidar, al respecto,
que la detección y señalización del tráfico resulta de vital importancia en los túneles
de circulación intensa.
3.2.- TÚNELES CORTOS
Desde el punto de vista de la iluminación un túnel es corto cuando, en
condiciones normales de tráfico para dicho túnel, son visibles la salida y la parte
inmediata siguiente desde un punto situado a una cierta distancia anterior a la
entrada del túnel. Dentro del concepto de túneles cortos se incluyen los pasajes
subterráneos.
Los túneles cortos tienen el aspecto de un “cuadro negro” más que de un
“agujero negro”, es decir, que apenas interviene la adaptación del ojo a la débil
luminancia del túnel (ver Fig. 2)
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Fig.
2.Túnel corto en el cual se percibe un objeto en silueta
En los túneles cortos, la mayoría de los objetos se destacan sobre el citado
“cuadro negro”, y son por lo menos parcialmente visibles en silueta sobre el fondo
brillante de la salida. Este tipo de túneles puede prescindir de la instalación de
alumbrado, siempre que las vías de acceso tampoco estén dotadas de dicho
servicio.
3.2.1.- TÚNELES DE MÁS DE 100 M. DE LONGITUD
A pesar de lo indicado en la definición de túneles cortos, cuando su longitud
exceda de 100 m. o de 7 veces la anchura del mismo, dichos túneles deberán ser
iluminados como los túneles largos. Cuando un túnel tiene más de 100 m. de
longitud, la salida observada de frente en el eje de la entrada no constituye más que
una parte pequeña del campo visual. Su influencia sobre la adaptación visual será
débil, sobre todo si se tiene en cuenta la absorción de la luz por la atmósfera del
túnel.
La aplicación rigurosa de estas recomendaciones, justificadas por
consideraciones puras de la técnica de las iluminaciones, puede conducir a costes
de inversión y de explotación desproporcionados en relación a la propia inquietud de
realizar una iluminación satisfactoria. Teniendo en cuenta el elevado número de este
tipo de túneles, ello sería grave. En la práctica las consideraciones económicas
obligarán a recurrir a medidas satisfactorias, pero que permiten por lo menos
obtener un cierto grado de seguridad sobre todo si se trata de un túnel con poca
circulación.
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Si la iluminación es inferior al nivel preconizado se puede recurrir a
determinadas medidas tales como las siguientes:
1) Establecer la obligatoriedad en la utilización de las luces de cruce.
2) Prever un balizamiento óptico, por ejemplo, instalando a lo largo de las paredes
una fila de placas reflectantes (hay que señalar que esta segunda medida no
tiene sentido si no ha sido adoptada la primera).
3) Prever un balizamiento óptico mediante aparatos luminosos enclaustrados,
situados en fila a lo largo de las paredes.
Las dificultades son tales que siempre vale la pena, cuando se realiza el
proyecto, tratar de reducir en la medida de lo posible la longitud del túnel, o tratar de
instalar una banda brillante.
3.2.2.- TÚNELES DE MENOS DE 100 M. DE LONGITUD
Al objeto de abordar las peculiaridades de este tipo de túneles y pasajes
subterráneos se establece la siguiente tabla de recomendaciones:
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Siendo: L1 = luminancia en la zona de acceso
L2 = luminancia en la banda brillante transversal o en toda la longitud del
túnel
Los túneles rectos destinados a la circulación a la circulación de vehículos
deben iluminarse durante el día si su longitud sobrepasa los 50 m. o 10 veces su
altura máxima. El sistema de iluminación es el señalado en la tabla anterior.
En los túneles rectos cuya longitud no exceda de los 50 m. la salida
constituye una parte considerable del campo visual, perdiendo percibir los objetos
en silueta, no siendo, por tanto, necesario instalar alumbrado.
Los pasajes subterráneos con curva, cambios de pendiente y/o un tráfico
considerable y dispar deben iluminarse si su longitud es mayor de 25 m., instalando
la iluminación indicada en la tabla anterior. Es evidente que si el túnel tiene curvas y
el tráfico está compuesto por vehículos de velocidades muy diversas, no se puede
tener una buena visibilidad de los obstáculos por efecto silueta, como es el caso de
túneles de longitudes inferiores a 25 m.
En los túneles que son demasiado largos para no tener iluminación, pero que
tienen menos de 25 a 80 m. (según los casos), se puede a veces instalar un sistema
de iluminación que consiste en una banda brillante transversal a la calzada. La
iluminación de esta banda puede realizarse bien mediante luz diurna que penetre en
el túnel a través de aberturas en el techo, o bien mediante alumbrado artificial. La
luminancia de esta banda transversal debe ser función de la luminancia exterior. A
plena luz solar, se debe asegurar un nivel de 800 cd/m 2. La banda luminosa se debe
instalar aproximadamente en la mitad del túnel y tener varios metros de anchura.
El nivel recomendado de 800 cd/m 2, se deduce debido al hecho de que la
visibilidad se encuentra muy reducida, de la misma manera que el efecto “agujero
negro” a la entrada del túnel. Instalar más de una banda brillante podría originar un
riesgo de proporcionar a la calzada una visión poco clara. Cuando se utiliza la luz
solar para crear una banda brillante, la abertura transversal practicada en el techo
deberá tener una anchura de alrededor de 1 m., siempre que el techo no tenga
demasiado espesor.
La sección del túnel deberá ser lo más ancha posible, dado que, cuanto más
amplitud tiene la salida del túnel, es mejor la probabilidad de que los objetos se vean
por efecto silueta. La parte frontal de la entrada de los pasajes subterráneos
situados en vías de tráfico sin alumbrado debe señalizarse por las noches, por
ejemplo, mediante una iluminación de débil intensidad. El solo hecho de destacar la
fachada por medio de uno o dos proyectores puede contribuir a evitar al conductor
del vehículo una tremenda sorpresa en el momento de introducirse en un pasaje
subterráneo no señalizado.
3.3.- CARACTERÍSTICAS DEL MATERIAL DE ALUMBRADO
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En el material utilizado para la iluminación de túneles hay que considerar las
lámparas y las luminarias.
3.3.1.- LÁMPARAS
Las lámparas utilizadas para la iluminación de túneles deben tener las
siguientes características:
­ Alta eficacia luminosa (lm/w)
­ Larga vida
Para la iluminación de túneles es preferible utilizar lámparas longitudinales,
con las cuales resulta posible instalar filas continuas, siendo por tanto convenientes
las lámparas fluorescentes de vapor de sodio a baja presión. En las entradas
generalmente hacen falta niveles de iluminación elevados, siendo necesario instalar
lámparas de gran potencia y alta eficacia luminosa. Por estas razones resulta
conveniente instalar lámparas de halogenuros metálicos y lámparas de vapor de
sodio a alta presión en las entradas de los túneles.
3.3.2.- LUMINARIAS
Los aparatos de alumbrado utilizado en los túneles deben tener un grado de
hermeticidad adecuado, estando protegidos contra los detergentes y la atmósfera
corrosiva. Deben tener como mínimo un grado de protección IP 55 según la
publicación nº 144 de la CEI.
El mantenimiento de las luminarias debe ser cómodo y sencillo; las lámparas
y los equipos auxiliares deben tener un fácil acceso para una cómoda sustitución.
Las luminarias para tubos fluorescentes no deben ir dotadas de rejillas o pantallas,
ya que por una parte y en una dirección de observación longitudinal estas luminarias
no originan deslumbramientos incómodos, y por otra parte dichas rejillas o pantallas
comprometen el guiado visual y reducen considerablemente el factor de utilización
ya que se ensucian rápidamente siendo difícil su limpieza.
Respecto a la disposición de las luminarias el mejor emplazamiento depende
de la forma y de las dimensiones de la sección transversal del túnel. Su fijación al
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techo es la mejor solución desde el punto de vista del guiado óptico, particularmente
necesario en las bifurcaciones. Es un hecho que en ciertos casos esta solución no
puede aplicarse, entonces deben fijarse las luminarias en la parte alta de las
paredes del túnel.
En general, el rendimiento de las luminarias instaladas en el techo y su
distribución fotométrica son ligeramente mejores que en el caso de las luminarias
instaladas en lo alto de las paredes. En cualquier caso deben adoptarse las medidas
necesarias al objeto de obtener una perfecta alineación de las luminarias. En el caso
de lámparas fluorescentes la instalación eléctrica de alimentación de las luminarias
instaladas en el túnel debe realizarse repartiendo su conexión entre las diferentes
fases, al objeto de reducir el efecto estroboscópico.
Uno de los procedimientos idóneos que permiten alcanzar luminancias
elevadas sin deslumbramientos ni parpadeos incómodos, instalando lámparas de
alta intensidad, consiste en el sistema de galerías luminosas. Para obtener buenos
resultados se requiere utilizar luminarias de concepción apropiadas que dirijan la luz
a través de una pared translúcida y difusora. Las dimensiones de las galerías
luminosas deben ser tales que permitan realizar las operaciones de mantenimiento
en su interior, lo cual supone reducir al mínimo las incomodidades causadas a la
circulación de vehículos debido a las operaciones de mantenimiento.
3.4.- ILUMINACIÓN DE EMERGENCIA
Esta iluminación únicamente se prevé para túneles largos, es decir, aquellos
que tienen una longitud superior a 100 m. En un túnel iluminado, un fallo en la
alimentación eléctrica puede producir un grave peligro. Al objeto de evitar en lo
posible dicho peligro pueden adoptarse las siguientes medidas:
1) Alimentar la instalación con dos acometidas eléctricas diferentes, y si es posible
desde dos fuentes de alimentación distintas.
2) Prever la posibilidad de alimentar una parte de las lámparas mediante baterías o
por grupo electrógeno de socorro que entrarían automáticamente en servicio al
producirse el fallo eléctrico, con un tiempo de rearme muy corto.
3) Además, prever un guiado visual mediante pilotos luminosos a muy baja tensión,
instalados formando alineaciones horizontales a una altura de 0,80 m. del suelo
y a intervalos de 10 m. en línea recta y de 5 m. en curva. Estos pilotos con doble
alimentación eléctrica, una la normal de toda la instalación, y la otra la fuente de
socorro (baterías o grupo electrógeno), deben entrar en servicio en el caso de
fallo en la alimentación eléctrica.
3.5.- MANTENIMIENTO DE LA INSTALACIÓN DE ALUMBRADO
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Para que la instalación de iluminación mantenga un buen rendimiento es
indispensable limpiar periódicamente las paredes de forma que el color se conserve
claro y que, consecuentemente, el factor de reflexión sea prácticamente el inicial. La
frecuencia en la limpieza de las paredes del túnel y de las luminarias será mayor
cuanto más densidad de tráfico exista en el túnel.
Cuando el tráfico alcance valores de varios miles de vehículos cada 24 horas
se recomiendan las siguientes frecuencias en la limpieza:
­ Paredes del túnel:
Dos veces al mes
­ Luminarias cerradas:
Para óptica interior la frecuencia depende de la
densidad de tráfico, pero en ningún caso puede
ser inferior a una vez al año. Para el cierre o
vidrio exterior la frecuencia mínima de limpieza
será de una vez al trimestre
Para la reposición de lámparas es mejor recurrir a sustituciones masivas
sistemáticas. Dicha operación de sustitución debe realizarse a intervalos que
dependen de la depreciación del flujo luminoso y de la curva de mortalidad de las
lámparas. Se pueden aprovechar las operaciones de limpieza para realizar
individualmente la reposición de las lámparas fundidas.
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