Todo tiene su ciencia, ¿cómo iluminar glorietas?

La IES nos provee de algunos consejos para la correcta iluminación de glorietas y rotondas

Bonestroo - Kelley Park - Apple Valley

El propósito de este artículo es brindar algunas recomendaciones que se encuentran en el libro Design Guide for Roundabout Lighting de la Illuminating Engineering Society para la iluminación de glorietas.

Según la la US Federal Highway Administration, “para que una glorieta opere satisfactoriamente, un conductor debe ser capaz de entrar a la glorieta, moverse a través del tráfico circular y separarse del flujo circular de una manera eficiente y segura. Para lograr esto, un conductor debe ser capaz de percibir la disposición general y la operación de las intersecciones a tiempo de hacer las maniobras apropiadas. La iluminación adecuada debería ser provista para todas las glorietas”.

Así, este artículo define los niveles de iluminación alrededor de la glorieta, y luces verticales en la ubicación donde caminen los transeúntes. Otras consideraciones a discusión son el brillo, el traspaso de luz, ubicación de los polos para ayudar a lograr una iluminación apropiada y para definir mejor los elementos del tráfico dentro de la glorieta.

Consideraciones generales para la iluminación

Una glorieta es un tipo de intersección circular donde el tráfico que entra sigue un círculo y todo el tráfico se hace más lento debido a estas características geométricas. Para que una glorieta opere satisfactoriamente, todos los usuarios -transeúntes, conductores, ciclistas- deben entrar, circular alrededor, y salir de la glorieta de una manera eficiente y segura; mientras los transeúntes cruzan también de forma segura. Para lograr esto, cada usuario debe ser capaz de percibir la disposición y operación general de los caminos que se interceptan, a tiempo para hacer las maniobras apropiadas.

La iluminación en las glorietas sirve a dos propósitos principales:

1.- Hace visible a la glorieta desde la distancia, por lo tanto, mejora la percepción de la glorieta  a los usuarios que se acercan.

2.- Hace mucho más visibles las áreas conflictivas clave, por lo que la visión de los usuarios mejora ya que pueden ver claramente la distribución de las intersecciones y de los otros usuarios de la glorieta.

La iluminación provee de un beneficio en el que dirige la atención de los usuarios hacia el problema de la navegación. La iluminación deberá marcar  una ruptura con el camino lineal haciendo un énfasis el aspecto circular de la glorieta y esto, por lo tanto, mejorará el entendimiento del usuario de cómo opera la glorieta y la tarea que realizará el conductor. La contribución que se realiza para la seguridad de la glorieta al proveer de iluminación dependerá en el diseño de ese sistema de iluminación. (Asociación de transporte de Canadá, Guide for the Design of Roadway Lighting)

Las consideraciones clave en el diseño de iluminación de glorietas incluye las siguientes:

+La efectividad de los faros de los automóviles son limitados en las glorietas debido al apretado radio de la curva, dándole una importancia extra al sistema de alumbrado público para la visibilidad nocturna de obstáculos y peligros en el camino.

+La iluminación de aproximación debe proveer una buena percepción de la presencia de la glorieta.

+Si el alumbrado público no está presente, la iluminación de transición debe ser provista para la adaptación del conductor y debe extenderse por una distancia aproximada de 80 metros o más desde la glorieta a cada uno de sus caminos.

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Figura 1. Iluminación perimetral recomendada.

+Como una manera de minimizar el brillo y el traspaso de la luz, el límite de los lúmenes debe ser del 0% en el ángulo sólido de iluminación alta secundaria (UH) y también de 0% en el ángulo sólido de iluminación baja secundaria (UL) y menos del 1% en el ángulo sólido de iluminación frontal y trasera muy alta secundaria (FVH y BVH) como lo describe el libro de la IES TM-15-07,  Luminaire Classification System for Outdoor Luminaires.

+Varias zonas de iluminación han sido adoptadas por la IES para describir las condiciones de iluminación ambiental y la sensibilidad de ciertas áreas. Estas zonas incluyen:

LZ0: Sin iluminación ambiental

Áreas en las que el ambiente natural sería realmente afectado por la iluminación. Estos impactos incluyen perturbar los ciclos biológicos de la flora y la fauna y/o daño del divertimento humano y su apreciación del ambiente natural. La actividad humana está subordinada en importancia a la naturaleza. La visión de los residentes humanos y de los usuarios está adaptada a la oscuridad total, y ellos esperan ver poco o nada.

LZ1: Poca iluminación ambiental

Áreas en las que la iluminación puede afectar de forma negativa la flora y la fauna o perturbar el carácter del área. La visión de los residentes humanos y los usuarios se adapta a niveles bajos de iluminación. La iluminación puede ser usada para conveniencia y seguridad, pero no debe ser necesariamente uniforme o continua.

LZ2: Iluminación ambiental moderada

Áreas de actividad humana donde la visión de los residentes humanos se adapta a los niveles moderados de iluminación. La iluminación puede ser típicamente usada para conveniencia y seguridad pero no es necesariamente uniforme o continua.

LZ3: Iluminación ambiental moderada-alta.

Áreas de actividad humana en las que la visión de los residentes se adapta a estos niveles moderados-altos de iluminación. La iluminación se desea generalmente para seguridad, bienestar y conveniencia y usualmente es uniforme y continua.

LZ4: Iluminación ambiental alta.

Áreas para actividad humana en las que la visión de los usuarios se adapta a niveles altos de iluminación. La iluminación es generalmente considerada necesaria para la seguridad, bienestar y la conveniencia y es mayormente uniforme y continua.

Recomendaciones de iluminación

Con la intención de brindar criterios que lograrán la visibilidad adecuada de los caminos, transeúntes y peligros a través de la glorieta , este artículo usa una combinación de iluminación horizontal para el camino e iluminación vertical en los pasos de peatones (si es que se presentan).

Recomendaciones de Iluminación horizontal

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Tabla 1.

 

La Tabla 1 incluye las recomendaciones mínimas promedio para mantener los niveles de iluminación adecuados para las glorietas basándose en la clasificación de caminos y el volumen de los transeúntes. Los niveles de la Tabla 1 también son los recomendados para calles iluminadas continuamente. Para glorietas en caminos que no están continuamente iluminadas, debes usarse los valores para la clasificación local/local.

Recomendaciones de iluminación vertical

La iluminación vertical en los pasos de peatones han sido el tema de numerosos estudios recientes. En general, estos estudios reportan que los niveles de iluminación vertical de 20 a 40 luxes (2 a 4 fc) a 1.5 metros (5ft) por encima del camino como un nivel de luz eficiente. Para los propósitos de este artículo se recomienda que la iluminancia vertical promedio para una serie de puntos de 1.5 metros de altura se encuentre cerca de la línea central del paso peatonal que se extiende a la orilla de la carretera, espaciada a 0.5 metros (1.65 ft), para que cada dirección en la que se pueda conducir sea igual a la iluminancia horizontal requerida y se obtenga una uniformidad para la glorieta.

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Figura 2. Iluminación desde la isla central (No recomendada)

Recomendaciones para la ubicación de los polos

La ubicación de los polos es crítica para crear una buena visibilidad en la glorieta. La Figura 1 y Figura 2 muestran cómo es que montar el sistema de iluminación alrededor del perímetro de la glorieta y en el inicio de la carretera puede diferir para bien de un sistema de illuminación contenido en el centro de la isla de la glorieta. También es imposible encontrarse con la iluminación vertical en los pasos peatonales a menos que se use iluminación de aproximación. Debido a esto es recomendable que la iluminación sea ubicada alrededor del perímetro de la glorieta en un lugar cercano a los pasos peatonales si es que se presentan. Incluso en los casos en los que no se presenta un paso de peatones el diseño recomendado por este artículo produce un diseño confortable y eficiente.

La imagen de la Figura 1 ilustra los beneficios visuales potenciales. Las señalizaciones y la visibilidad de los transeúntes así como la de los vehículos de enfrente. La fotometría de las luminarias y la distribución se realizaron con los criterios de la Tabla 1. La simulación de la Figura 2 ilustrando el centro de la iluminación de la isla no fue realizado con esos criterios.

Cuadrícula de cálculo

La cuadrícula de cálculo (Figura 3) para la iluminancia horizontal en una glorieta debe incluir el área que está inmediatamente después de las islas divisorias y después a lo largo de toda la glorieta. La isla del centro no necesita ser incluida en el cálculo de la iluminancia horizontal. El espaciado de la cuadrícula debe ser de 2 metros como máximo (6.6ft).

La cuadrícula de cálculo para la iluminancia vertical (Figura 7) en la parte del paso peatonal de la glorieta debe incluir una serie de puntos 1.5 m en la altura, centrado en el paso peatonal espaciado a 0.5 m para cada dirección. El cálculo para la iluminancia vertical debe ser desempeñada hacia la dirección desde donde se aproxima el conductor, a 1.5 metros de alto sobre la carretera a una distancia de frenado visible y segura según la velocidad a la que se aproxime el conductor a la rotonda (Tabla 2).

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Tabla 2.

 

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Cuadrícula de cálculo

 

Ejemplo de cálculo del diseño de iluminación de una glorieta

La glorieta que se usará para poner el ejemplo es una de un sólo carril de ida y otro de vuelta en un área residencial bastante poblada. Esta glorieta tiene tres entradas y es la intersección de un camino local con uno de mayor flujo. La rotonda tiene tres pasos de peatones.

Para ella se establecieron los siguientes criterios:

Clasificación Funcional: Mayor/local

Uso de peatones: Alto

Velocidad de entrada a la glorieta: 35 km/h

Velocidad dentro de la glorieta: 20 m/h

Método de cálculo

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Figura A. Cuadrícula horizontal

Según la Tabla 1, la iluminancia horizontal más adecuada para la glorieta es de 26.0 lux  la uniformidad recomendada es de 3:1 (Eavg/Emin).

Como se recomienda también, la iluminanacia vertical en los pasos peatonales debe ser igual a la iluminanacia horizontal requerida en el paso peatonal. Por lo tanto, para este ejemplo. La iluminanacia vertical promedio a 1.5 metros de altura, centrada en el paso peatonal, en las dos direcciones, debe de ser de 26.0 lux.

Para este diseño particular se seleccionó una luminaria de cabeza de cobra con una lámpara de sodio de alta presión. La luminaria usa un vidrio plano (por lo que brinda un cutoff completo). Es importante que en el diseño de glorietas usar límites en los lúmenes dentro de los ángulos sólidos descritos antes. Desde que que no hay algún método para calcular el brillo que pueda ser aplicado fácilmente a la geometría de una rotonda, el uso de los sistemas ópticos que limitan la distribución de los lúmenes ayuda a minimizar la cantidad de brillo generado por el sistema de iluminación. Esto también ayuda a minimizar el traspaso de la luz a las propiedades adyacentes.

Una cuadrícula para el cálculo de iluminanacia horizontal debe ser puesta en el centro del paso peatonal  con un espaciado no mayor a 2 metros en ambas direcciones (Figura A). Las áreas de las islas intermedias deben ser excluidas de la cuadrícula de cálculo.

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Figura B. Cuadrícula vertical

Otra linea de puntos de la cuadrícula debe ser puesta a lo largo del paso peatonal a 1.5 metros de alto, espaciado a .5 metros para la iluminación vertical (Figura B). Este cálculo se desarrolla en dirección del conductor que se aproxime. (Nota: Muchos paquetes para calcular la iluminación se refieren a esto como iluminancia TV ya que es frecuentemente usado para ver la iluminancia suficiente es provista del punto de vista ventajoso de la cámara de TV).

La ubicación del conductor es desde la que puede ver de forma correcta el signo de alto del paso peatonal. Con la cuadrícula establecida, la iluminación puede ser añadida al modelo de cálculo. Como se mencionó al principio del texto, también es recomendable usar iluminación perimetral. Con la intención de juntar los criterios de iluminación vertical los luminarios deben estar en lugares cercanos al paso peatonal. También cuando se usan luminarios típicos de alumbrado público, una buena ubicación es montarla a aproximadamente .7 alturas de montaje para luminarias sobre el paso peatonal. Si se requieren niveles más altos de iluminación, como los que se necesitan para la intersección de dos carreteras con mayor flujo, deben ser colocados postes complementarios (Figura C).

Los cálculos pueden realizarse una vez que se establezca la cuadrícula y los interruptores de los postes tengan una ubicación. El sistema de iluminación tal vez necesite ser rebordeando un par de veces hasta que los niveles de iluminación recomendados en este artículo puedan cumplirse cabalmente.

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Figura C. Distribución sugerida de los postes de iluminación

 

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