Impianti di illuminazione. Impianti Meccanici 1
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- Giulio Grilli
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1 Impianti Meccanici 1
2 L di un locale industriale influenza la percentuale di infortuni e la qualità della produzione Illuminamento scarso significa : - Un progressivo senso di stanchezza degli operatori; - Più elevate percentuali di infortuni; - Maggiori scarti nelle lavorazioni; Impianti Meccanici 2
3 Le radiazioni visibili = energia raggiante sotto forma di onde elettromagnetiche I fattori che definiscono la energia raggiante sono : - la lunghezza d onda λ - la frequenza f λ f = c = km/s - la velocità di propagazione c Impianti Meccanici 3
4 Le vibrazioni elettromagnetiche si sviluppano su uno spettro continuo che occupa una vastissima gamma di lunghezze d onda. Solo una banda ristretta di tali onde impressiona la retina dell occhio umano risultando visibile. Impianti Meccanici 4
5 Lo spettro visibile è quello compreso tra le lunghezze d onda di : 380 nm ( ULTRAVIOLETTO ) 780 nm ( INFRAROSSO ). Impianti Meccanici 5
6 - Lo spettro della luce emessa da una sorgente può essere continuo o discontinuo ( ovvero se l energia è concentrata in un certo numero di radiazioni monocromatiche ). - Esempio : La luce solare e quella delle lampade ad incandescenza sono a spettro continuo - Esempio : Lo spettro delle lampade a scarica di gas rarefatti è discontinuo. Impianti Meccanici 6
7 Spettro delle radiazioni elettromagnetiche Impianti Meccanici 7
8 Intensità luminosa : Le unità di misura delle grandezze fotometriche di uso corrente sono, nel SI, quelle di seguito elencate : unità di misura la candela [ cd ], è l intensità luminosa emessa da un corpo nero alla temperatura di solidificazione del platino in direzione perpendicolare al foro di uscita ( avente un area di 1/ m 2 ) sotto la pressione di Pa. Impianti Meccanici 8
9 Flusso luminoso : unità di misura il lumen [ lm ], è il flusso luminoso emesso dall angolo solido di uno steradiante (sr) da una sorgente puntiforme, isotropa, avente intensità luminosa di una candela; 1 lm = 1 cd * 1 sr Unità fotometriche Impianti Meccanici 9
10 Illuminamento : unità di misura il lux [ lx ], è l illuminamento prodotto su una superficie di area 1 m 2 dal flusso luminoso di 1 lm incidente perpedicolarmente : 1 lux = 1 lm/ m 2 Unità fotometriche Impianti Meccanici 10
11 Luminanza : unità di misura il nit [nt ], luminanza ( o brillanza ) di una superficie di area 1 m 2 che emette in direzione perpendicolare radiazioni con intensità luminosa di 1 cd : 1 nt = 1 cd/ m 2 Unità fotometriche Impianti Meccanici 11
12 Esempio Intensità luminosa : - proiettore con lampada da 1000 lm : cd su pochi steradianti - diffusore con lampada da 1000 lm : 250 cd su 90 str Impianti Meccanici 12
13 Esempio Flusso luminoso : - lampada di segnalazione al neon : 0,6 lm - tubo fluorescente 36 W : lm - lampada al sodio ad alta pressione 400 W : lm - lampada allo xenon da W : lm Impianti Meccanici 13
14 Esempio Iluminamento : - chiaro di luna : 0,2 lx - stradale : 5-40 lx - industriale : lx - solare : lx Impianti Meccanici 14
15 Esempio Luminanza: - luna : 4000 cd/m 2 - sole : cd/m 2 Impianti Meccanici 15
16 Misura dell illuminamento : Luxometro Laboratori specializzati per : rendimenti temperature interne durata spettro di emissione Misura Impianti Meccanici 16
17 La normativa I D.Lgs 19 settembre 1994 n. 626 e 18 marzo 1996 n.242 prescrivono : - sufficiente luce naturale ed artificiale adeguata; - il tipo di illuminamento non deve rappresentare rischio di infortunio per i lavoratori; - in caso di guasto disporre di di sicurezza di sufficiente intensità; - vetrate e mezzi di tenuti in buone condizioni di pulizia ed efficienza. Impianti Meccanici 17
18 La normativa ( segue ) La legge 5 marzo 1990, n. 46 ( Norme per la sicurezza degli impianti ) - impone che gli impianti di siano progettati, realizzati e mantenuti a regola d arte; - si intendono costruiti a regola d arte gli impianti costruiti in conformità alle norme tecniche UNI e CEI - UNI Illuminazione di interni con luce artificiale - DIN ; NF X , IES Impianti Meccanici 18
19 La norma UNI è entrata in vigore nel Essa si applica agli impianti nuovi ed ai rifacimenti sostanziali (adeguamenti) di impianti esistenti ed ha l'obiettivo di definire le prestazioni illuminotecniche che un impianto deve avere in funzione della sua destinazione d'uso ed in considerazione del fatto che l'impianto " influisce sulla capacità visiva, sull'attività, sulla sicurezza e sul benessere delle persone". Le indicazioni fornite riguardano principalmente: livelli ed uniformità di illuminamento ripartizione delle luminanze limitazione dell'abbagliamento direzionalità della luce colore della luce resa del colore Impianti Meccanici 19
20 NORMA TITOLO DATA UNI EN 1838 Applicazione dell'illuminotecnica - Illuminazione di emergenza. mar-00 UNI Luce e - Impianti di esterna - UNI UNI 10380:A1 UNI Requisiti per la limitazione della dispersione verso l'alto del flusso luminoso.mar-99 Illuminotecnica - Illuminazione di interni con luce artificiale. mag-94 Illuminotecnica - Illuminazione di interni con luce artificiale. ott-99 Illuminotecnica - Requisiti illuminotecnici delle strade con traffico motorizzato.lug-01 Impianti Meccanici 20
21 NORMA TITOLO DATA UNI Principi di ergonomia della visione - Sistemi di lavoro e.feb-97 UNI Luce e - Impianti di esterna - Requisiti per la limitazione della dispersione verso l'alto del flusso luminoso.mar-99 UNI Luce e - Locali scolastici - UNI Criteri generali per l' artificiale e naturale. mar-00 Luce e - Illuminazione di installazioni sportive. mag-01 Impianti Meccanici 21
22 Illuminamenti medi sul piano di lavoro per alcune attività industriali - UNI Impianti Meccanici 22
23 Fenomeno dell abbagliamento Abbagliamento perturbatore : riduce la possibilità di vedere chiaramente i dettagli od i contrasti Abbagliamento inconfortevole : causata da oggetti a luminanza molto più elevata, in genere alla periferia del campo visivo, provoca sensazione sgradevole Benessere visivo Impianti Meccanici 23
24 Benessere visivo Fattori complementari del benessere visivo - uniformità di ( rapporto degli illuminamenti delle superfici vicine d 1 a 5 ) - di pareti, soffitto e pavimento : rapporti di illuminamento : fra pareti e piano di lavoro : 0,5-0,8 fra soffitto e pareti : 0,3-0,9 Impianti Meccanici 24
25 Sorgenti luminose - lampade ad incandescenza: poco idonee all uso in ambienti industriali; - lampade fluorescenti tubolari : buona efficienza, ottima resa dei colori, lunga vita, costo contenuto, luminanza modesta ( cd/mq ), potenza limitata. - lampade a vapori di mercurio ad alta pressione : potenze unitarie elevate, ingombro ridotto,bassa resa cromatica, efficienza bassa e tempi di accensione lunghi; luminanza elevata 4*10 4 a 25 * 10 4 cd/mq. Impianti Meccanici 25
26 Sorgenti luminose - lampade a vapori di sodio ad alta pressione : luce non monocromatica, spettro quasi completo, durata elevata, luminanza da 15 a 550 cd/cmq, elevata efficienza. Elevata efficienza - lampade a vapori di alogenuri : buona resa dei colori ed elevata efficienza ; luminanza elevata 15*10 4 a 14 * 10 6 cd/mq, durata limitata. Elevata efficienza Impianti Meccanici 26
27 Sorgenti luminose - Tabella comparativa Tipo di lampada Potenze Efficienza Vita media [ W] [ lm/w ] [ ore ] A incandescenza lm/w 1000 Fluorescenti tubolari A vapori di mercurio ad alta pressione A vapori di sodio ad alta pressione A vapori di alogenuri lm/w lm/w lm/w lm/w 6000 Impianti Meccanici 27
28 Criteri di scelta del tipo di lampada Impianti Meccanici 28
29 Efficienze luminose delle diverse sorgenti luminose artificiali in funzione della potenza Impianti Meccanici 29
30 Sorgenti luminose - potenza e flusso luminoso di lampade a scarica frequentemente impiegate nell industria. Impianti Meccanici 30
31 Apparecchi di - apparecchio di : si intende il contenitore della sorgente luminosa. Ha due funzioni : - fornire adeguata protezione meccanica, termica ed elettrica alle sorgenti luminose ed ai relativi componenti elettrici; - modificare l emissione del flusso della sorgente luminosa adattandola alle necessità dell impianto. Apparecchi di Impianti Meccanici 31
32 Apparecchi di - A seconda della percentuale di flusso luminoso inviato in alto possiamo suddividere gli apparecchi in : - diretti flusso verso l alto 0-10 % -semi -diretti flusso verso l alto % - diffondenti flusso verso l alto % -semi -indiretti flusso verso l alto % - indiretti flusso verso l alto % Impianti Meccanici 32
33 Apparecchi di - RENDIMENTO dell apparecchio di : si intende il rapporto tra - flusso luminoso emesso dall apparecchio - flusso luminoso emesso dalla lampada nuda Entrambi rilevati con appositi strumenti - per apparecchi industriali è compreso tra 65% e 85% Apparecchi di Impianti Meccanici 33
34 Manutenzione degli impianti di Il livello luminoso nell interno degli edifici decresce progressivamente a causa dell accumulo di polvere e altre sostanze sulle superfici riflettenti degli apparecchi illuminanti. Inoltre il flusso luminoso emesso dalle lampade diminuisce progressivamente con il tempo. Manutenzione Impianti Meccanici 34
35 Manutenzione degli impianti di - L efficienza nel tempo dell impianto illuminante è assicurata dai seguenti interventi : - pulizia dei corpi illuminanti; - ridecorazione di pareti e soffitti; - sostituzione delle fonti luminose; Manutenzione Impianti Meccanici 35
36 Decadimenti percentuali per insudiciamenti degli apparecchi di infunzione del tipo di ambiente. Impianti Meccanici 36
37 Cicli manutentivi per impianti di Fattore di manutenzione (0,8) Impianti Meccanici 37
38 Criteri di scelta degli impianti - In fase di progetto si deve tenere conto dei seguenti parametri: - esigenze illuminotecniche - esigenze di installazione - condizioni di esercizio Progettazione Impianti Meccanici 38
39 Esigenze illuminotecniche - livello di illuminamento adeguato al compito visivo - rapporto di luminanza - indice ammissibile di abbagliamento - direzionalità della luce - resa cromatica - colore della luce Scelta dell impianto di Impianti Meccanici 39
40 Esigenze di installazione - altezza di installazione - vincoli alla disposizione planimetrica - eventuale necessità di due livelli di - colore delle pareti, soffitto, pavimento - elementi riflettenti ( pavimenti,macchine, scrivanie.) - condizioni ambientali Scelta dell impianto di Impianti Meccanici 40
41 Condizioni di esercizio - ore annue di funzionamento dell impianto - costo della energia elettrica per l - costo della manutenzione periodica Scelta dell impianto di Impianti Meccanici 41
42 Metodi di calcolo dell illuminamento - Per progettare un impianto di illuminamento i metodi di calcolo più usati sono : - metodo punto per punto ( consigliato per aree all aperto ) - metodo del flusso totale ( consigliato per ambienti chiusi ) Progettazione Impianti Meccanici 42
43 Metodi di calcolo dell illuminamento METODO PUNTO PER PUNTO - h = distanza della sorgente dal pavimento o dal piano di lavoro ( metri ) : - r = distanza del punto illuminato dalla sorgente (metri ) - l = intensità luminosa emessa dalla sorgente nella direzione del punto ( valore in candele - fornito dal diagramma di emissione ) L illuminamento E n prodotto da una sorgente puntiforme su una superficie varia con il quadrato della distanza fra sorgente e superficie e vale, sul piano perpendicolare al raggio : Progettazione Impianti Meccanici 43
44 Curve polari di emissione degli apparecchi Metodo di calcolo dell lluminamento - Metodo del punto per punto Impianti Meccanici 44
45 I valori così ottenuti devono poi essere divisi per il fattore di manutenzione previsto in rapporto al ciclo manutentivo I costruttori di apparecchi di hanno messo a punto programmi su calcolatore per il tracciamento delle curve isolux e per la scelta ottimale degli apparecchi Metodi di calcolo degli illuminamenti Impianti Meccanici 45
46 Metodo del flusso totale - tiene conto di diversi fattori quali : - dimensioni del locale - caratteristiche dell apparecchio - colore delle pareti, soffitto e pavimento Si basa sull impiego di numerosi coefficienti ed i risultati devono essere corretti con il fattore di manutenzione. Progettazione Impianti Meccanici 46
47 Metodo di calcolo dell lluminamento - Metodo del flusso totale Impianti Meccanici 47
48 Indice del locale Commento Impianti Meccanici 48
49 Curve fotometriche Impianti Meccanici 49
50 Curve fotometriche Commento Impianti Meccanici 50
51 Curve fotometriche Impianti Meccanici 51
52 Commento Impianti Meccanici 52
53 Installazione degli apparecchi di Obiettivi : - razionale e regolare installazione delle lampade - facilità di accesso per manutenzione - non interferenza con altri servomezzi e strutture - eventuale potenziamento del livello di Installazione Impianti Meccanici 53
54 Installazione degli apparecchi di - Installazione a livello copertura o a filo catena - Installazione ribassata Installazione Impianti Meccanici 54
55 Installazione degli apparecchi di Impianti Meccanici 55
56 Installazione degli apparecchi di Impianti Meccanici 56
57 Installazione degli apparecchi di Impianti Meccanici 57
58 Illuminazione di sicurezza Nei luoghi in cui un black-out dell artificiale provochi situazioni di pericolo occorre prevedere una di emergenza. Impianti Meccanici 58
59 Illuminazione di sicurezza Il relativo impianto è alimentato con batterie al nichel cromo progettate per un minimo di 4 anni di funzionamento normale ovvero da rete privilegiata e/o gruppo elettrogeno. Impianti Meccanici 59
60 Illuminazione di sicurezza Impianti Meccanici 60
61 Impianti Meccanici 61
62 Impianti Meccanici 62
63 Schede fotometriche da catalogo Scheda 1 Scheda 2 Impianti Meccanici 63
64 FINE LEZIONE Impianti Meccanici 64
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