¿En qué difiere del alumbrado interior?
El diseño del alumbrado exterior (carreteras, aceras, fachadas, parques) difiere radicalmente de las simulaciones en salas cerradas debido a la física del entorno. En interiores, las paredes, suelos y techos claros reflejan la luz dispersa de vuelta al plano útil. En exteriores, el espacio es abierto: no existen superficies reflectantes.
Toda la luz que sale desviada del foco y no incide directamente en el suelo de la calzada o acera se pierde por completo en la atmósfera, reduciendo la eficiencia e incrementando la dispersión ambiental.
Parámetros Críticos y Contaminación Lumínica
Para mitigar el impacto ambiental y garantizar la seguridad del tráfico, la reglamentación (como el Reglamento de Eficiencia Energética en Alumbrado Exterior) establece controles rigurosos:
1. El Flujo Hemisférico Superior (FHS)
El FHS es la fracción de flujo luminoso de la luminaria que se emite por encima del plano horizontal (hacia el cielo). Es el causante del brillo nocturno que imposibilita la observación astronómica y perturba la fauna.
Las normativas actuales en zonas rurales o protegidas exigen un FHS de la instalación de 0% (toda la luz obligatoriamente hacia el suelo). En núcleos urbanos no puede superar el 1% o 3%. Las ópticas LED modernas se diseñan totalmente planas (corte completo o full cut-off) para evitar fugas horizontales.
2. Coeficiente de Utilización en Exterior ($\eta$)
Es la relación entre los lúmenes que llegan efectivamente a la calzada y el flujo total emitido por la luminaria. En exteriores depende exclusivamente de la óptica de refracción de la farola y de su inclinación.
Disposiciones de Luminarias en la Calzada
Dependiendo de la anchura de la vía ($A$) y la altura del báculo ($H$), el diseñador debe elegir la disposición de los postes:
- Unilateral: Todos los postes a un solo lado. Adecuado cuando la anchura de la calzada es menor o igual que la altura del báculo ($A \le H$).
- Tresbolillo (Staggered): Postes alternados a ambos lados. Se aplica cuando la anchura de la calzada se encuentra entre la altura y 1.5 veces la altura ($H < A \le 1.5H$).
- Pareada (Opposite): Postes enfrentados cara a cara a ambos lados de la vía. Obligatorio cuando la calzada es muy ancha ($A > 1.5H$).
def calcular_interdistancia_via(ancho_calzada, altura_baculo, flujo_foco, lux_objetivo=15, coef_util=0.35, fm=0.8):
# Determinar disposición según el ratio Ancho/Altura
ratio = ancho_calzada / altura_baculo
if ratio <= 1.0:
disposicion = "Unilateral"
divisor_ancho = 1 # La luz de un poste cubre el ancho
elif ratio <= 1.5:
disposicion = "Tresbolillo"
divisor_ancho = 1
else:
disposicion = "Pareada (Enfrentada)"
divisor_ancho = 2 # Hay el doble de báculos por tramo
# Método del factor de utilización simplificado para carreteras:
# E = (Phi * Cu * Fm) / (Ancho * S_interdistancia)
# Despejando la interdistancia (S):
# S = (Phi * Cu * Fm) / (Ancho * E)
interdistancia = (flujo_foco * coef_util * fm) / (ancho_calzada * lux_objetivo)
# En disposición pareada, como hay el doble de focos, la interdistancia real entre postes
# de un mismo lado se multiplica por 2 (los postes están en parejas).
if disposicion == "Pareada (Enfrentada)":
interdistancia_postes = interdistancia * 2
else:
interdistancia_postes = interdistancia
print(f"--- CÁLCULO DE ALUMBRADO PÚBLICO ---")
print(f"Calzada: {ancho_calzada}m | Altura Poste: {altura_baculo}m | Ratio: {ratio:.2f}")
print(f"Disposición reglamentaria recomendada: {disposicion}")
print(f"Separación teórica entre conos de luz: {interdistancia:.2f} m")
print(f"📌 DISTANCIA REAL RECOMENDADA ENTRE POSTES: {interdistancia_postes:.2f} m")
# Comprobar regla del báculo (la distancia no debe superar 3.5 o 4 veces la altura H para evitar zonas oscuras)
limite_postes = altura_baculo * 3.5
if interdistancia_postes > limite_postes:
print(f"⚠️ ADVERTENCIA: La separación supera el límite geométrico ({limite_postes:.2f}m). Reduzca la potencia o instale postes más bajos.")
# Probar calzada normal unilateral y autopista pareada
calcular_interdistancia_via(ancho_calzada=7.0, altura_baculo=8.0, flujo_foco=12000, lux_objetivo=15)
print()
calcular_interdistancia_via(ancho_calzada=15.0, altura_baculo=9.0, flujo_foco=15000, lux_objetivo=20)
El script automatiza la selección de la geometría y advierte al diseñador si las farolas quedan demasiado separadas en el plano, lo que arruinaría la uniformidad longitudinal en carretera.
- ✅ Calcula la eficiencia energética (EE).
- ✅ Clasifica las vías según el reglamento de eficiencia.
📋 Instrucciones de Uso:
- Copia el prompt completo del recuadro superior.
- Pégalo en una IA generativa.
- Evalúa las variables en tu intérprete para comprobar el cumplimiento de eficiencia de alumbrado vial.
💼 Caso Práctico: Reflexión en Exterior
Contexto: Un diseñador técnico calcula un vial exterior usando las fórmulas del método de los lúmenes clásico de interior. Asume un coeficiente de reflexión en el techo de 0.8 y de paredes de 0.5 (asumiendo que las nubes y los edificios del fondo reflejarán la luz).
Pregunta: ¿Qué error comete el diseñador en su proyecto de alumbrado público?
⚙️ Caso Práctico: Flujo al Cielo (FHS)
Contexto: En un proyecto de alumbrado en un parque periurbano colindante con un observatorio astronómico protegido, la contrata de obras instala farolas decorativas de tipo "globo" de cristal transparente que emiten luz en 360 grados.
Pregunta: ¿Cumple esta instalación la normativa de contaminación lumínica?
📝 Caso Práctico: Disposición de Postes
Contexto: Tienes una avenida urbana muy ancha (A = 16 metros). Dispones de báculos de farola con una altura de montaje H = 8 metros. El técnico junior propone una distribución unilateral (todas las farolas en una única acera) para ahorrar costes de zanjas y cableado.
Pregunta: ¿Qué problema técnico presentará el alumbrado en la avenida con esa disposición?