Altura de poste, separación y lúmenes en una luminaria solar: qué llega realmente al camino

Una luminaria solar de 40 W sobre un poste de 6 m y esa misma luminaria de 40 W sobre un poste de 9 m no son el mismo producto. Los vatios son idénticos, la cifra de lúmenes es idéntica, y el camino bajo el poste más alto queda aproximadamente la mitad de iluminado. Altura, separación y flujo de la luminaria son tres decisiones distintas, y una cotización que solo te da la potencia no ha respondido ninguna de las tres.

Esta página es la aritmética detrás de esos tres números: a qué altura debe ir la luminaria para una calzada dada, a qué distancia pueden quedar los postes antes de que la luz deje de ser uniforme, cuántos lúmenes hacen falta de verdad, y cuánto le cuesta esa respuesta a un sistema solar. Un trazado resuelto recorre todo el cálculo, y la última sección es una verificación de veinte minutos que puedes hacer en obra con un luxómetro.

Se parte de la clase de alumbrado, no de la potencia

La norma europea de alumbrado vial, EN 13201-2:2015, no especifica luminarias. Especifica el resultado: una iluminancia horizontal media y un mínimo, para una clase que describe el camino. Las clases P cubren calles residenciales, aceras, ciclovías, estacionamientos y zonas peatonales, y son las que suele necesitar un proyecto municipal o rural.

Esos valores son los mantenidos de la Tabla 3 de la norma, tal como los resume la consultora de iluminación POLAB — es decir, después de aplicar el factor de mantenimiento, no el día de la puesta en marcha. Dos notas de esa tabla importan tanto como las cifras. La primera pone un techo: la media instalada no debe superar 1,5 veces el mínimo de la clase, que es la forma que tiene la norma de decir que sobreiluminar un pasaje tranquilo es un defecto, no un extra. La segunda es la uniformidad: la relación entre la iluminancia mínima y la media debe mantenerse alrededor de 0,4, y ningún exceso de flujo arregla un trazado que la incumple.

Las vías de tránsito usan otra familia. Las clases M de la Tabla 1a de la misma norma se escriben en luminancia — candelas por metro cuadrado vistas por el conductor — y no en lux sobre el suelo: M5 pide 0,5 cd/m² con una uniformidad de 0,35 y un incremento de umbral no mayor a 15%. Muy pocas instalaciones solares aisladas reciben un requisito de clase M, porque el flujo necesario para una calzada de 9 o 12 m supera lo que un panel y un banco de baterías montados en poste pueden sostener durante una semana de lluvia. Cuando un proyecto lo pide, conviene tratarlo como obra conectada a red o híbrida.

La altura define la geometría, y la geometría le gana a la potencia

La iluminancia de una fuente puntual cae con el cuadrado de la distancia. Toma una luminaria, deja todo lo demás igual y súbela de 6 m a 9 m: la luz justo bajo el poste baja a (6/9)² = 0,44 de lo que era. De 6 m a 12 m baja a 0,25. No es una limitación del fabricante, es la ley del inverso del cuadrado, y ninguna óptica la esquiva.

Lo que compra la altura extra es alcance. Una luminaria a 6 m con un brazo de 1 m cubre cómodamente una calzada de 6 m; esa misma luminaria a 12 m reparte su flujo en un cono con cuatro veces el área, y la mayor parte de esa área es berma, techo y cielo. En un camino de 6 m de ancho, la parte de ese cono que el camino puede usar no crece en absoluto.

Por eso la altura se deduce de la calzada, no del catálogo:

Las alturas de esa tabla son práctica, no reglamento: la EN 13201 no dice nada sobre la altura del poste, solo sobre lo que debe quedar sobre la calzada. La altura correcta es la más baja cuyo haz todavía cubre la calzada, porque cada metro por encima de eso es flujo que el proyecto paga y el camino nunca ve.

La separación es donde se gana o se pierde la uniformidad

La separación entre postes tampoco tiene un valor fijo en la norma. Sale de dos cosas: hasta dónde alcanza la óptica, y cuánta variación admite la clase entre el punto más claro y el más oscuro. En la práctica los proyectistas trabajan con una relación separación/altura de aproximadamente 3:1 a 4:1, así que un poste de 6 m queda a 18 o 24 m del siguiente y uno de 8 m a 24 o 32 m.

Si se pasa de 4:1, la media todavía puede cumplir mientras el camino incumple. Dos postes a 40 m con 6 m de altura de montaje dan charcos de luz bajo cada luminaria y un tramo oscuro en el medio — el efecto cebra que el conductor lee como un obstáculo que aparece de la nada. La media de ese camino puede dar 6 lx y el mínimo 1,2 lx, una uniformidad de 0,2 frente al 0,4 que espera la clase. El promedio lo esconde; el conductor no.

Hay un dato más que decide si la separación es incluso construible: la distribución de la luz. Una óptica estrecha y de tiro frontal (IES Tipo II) sirve para un sendero o un pasaje angosto y necesita postes más juntos. Una distribución asimétrica amplia (Tipo III) es la elección habitual para una calzada de dos carriles. Una distribución simétrica de 360° (Tipo V) va en un poste en medio de una plaza, no al borde de un camino. Pregunta en qué distribución se basa la cotización; una óptica Tipo II estirada a una separación 4:1 es cómo un trazado termina con el punto medio a oscuras.

Lúmenes: de la luminaria, no del chip

Aquí está el número que más cotizaciones equivocan, y vale la pena hacerlo a mano una vez. La iluminancia media sobre un área iluminada es el flujo de la luminaria, multiplicado por cuánto de ese flujo cae dentro del área, multiplicado por el factor de mantenimiento, dividido por el área:

E_avg = Φ × CU × MF ÷ (separación × ancho)

El coeficiente de utilización, CU, es la parte del flujo que llega a la calzada dentro del área de cálculo — normalmente entre 0,25 y 0,45 para una óptica vial, y el número más variable de todo el ejercicio. El factor de mantenimiento, MF, recoge la suciedad sobre la lente y la depreciación del flujo durante el intervalo de servicio; 0,80 es una cifra razonable para un sitio limpio con limpieza cada cinco años, y una cotización que reclama 0,95 para una luminaria de borde de camino está describiendo un laboratorio.

Pasa dos luminarias de 40 W por esa fórmula con la misma separación y la potencia deja de significar nada:

Misma potencia, misma categoría nominal de producto, el doble de luz sobre el asfalto. La diferencia viene del LED y de la óptica juntos, y la óptica suele ser la mitad más grande: una pérdida del 10–15% en un difusor plano es normal, y un brazo mal orientado puede poner un quinto del flujo sobre la berma.

La otra trampa es qué cifra de lúmenes se está citando. Los lúmenes de chip son los que producen los LED en un banco; los lúmenes de luminaria son los que salen de la carcasa después de la óptica y el vidrio; los lúmenes de camino son los que el cálculo dice que caen sobre la calzada. Solo el tercero es un dato de diseño de alumbrado, y solo el segundo pertenece a una especificación.

Un trazado resuelto, de la clase a los lúmenes

Trescientos metros de calle principal de pueblo, 6 m de ancho, asfalto, con peatones y vehículos livianos. El cliente pide P3.

1. Clase P3: 7,5 lx de media mantenida, 1,5 lx de mínimo, uniformidad en torno a 0,4.
2. Altura de montaje 6 m, brazo de 1 m, disposición unilateral.
3. Separación 24 m, una relación 4:1, dieciséis postes en los 300 m.
4. Flujo necesario: 7,5 × 24 × 6 ÷ (0,35 × 0,80) = 3.857 lm por luminaria.

Una luminaria de 25 W a 155 lm/W entrega 3.875 lm, que llega justo al requisito sin margen, y así es como debe hacerse: elegir el flujo desde la clase, después buscar la potencia, y después dimensionar el sistema solar para esa potencia y el peor mes del sitio. Elige primero la luminaria y la clase pasa a ser lo que el catálogo entregue.

Ahora cambia un dato y observa cómo se mueve el sistema. Sube los postes a 9 m para librar una línea de árboles, mantén la misma separación y el mismo flujo: la iluminancia cae por (6/9)², así que el camino baja a unos 3,3 lx y queda fuera de P3. Para recuperarlo, el flujo tiene que subir en la misma proporción, hasta unos 8.700 lm — una luminaria de 56 W en lugar de 25 W. La energía nocturna más que se duplica, y con ella el panel, el banco de baterías y el precio. Ese es el costo honesto del poste más alto, y es la razón por la que la altura debe discutirse desde el camino, los árboles y el brazo, nunca desde cómo se ve el poste.

Qué le hace la altura al lado solar

Una luminaria aislada paga su propia luz. La energía nocturna es el potencia del cabezal por las horas, ajustada por el perfil de atenuación, y el panel y la batería se dimensionan desde ese número. Duplicar el flujo duplica aproximadamente los vatios-hora nocturnos, y tanto el panel como el banco siguen: un cabezal de 40 W durante 11 horas con un perfil que baja al 40% después de medianoche consume unos 296 Wh, que son un panel de 90 W y una batería de 60 Ah a 25,6 V. Un cabezal de 56 W con el mismo perfil necesita unos 160 W de panel y 110 Ah de batería.

Ese es todo el argumento para acertar la altura y la separación antes de pedir la fotometría. Cada metro de poste innecesario y cada metro de separación innecesaria se pagan tres veces: una en el poste, una en el panel y el banco, y una en el flete, porque las baterías de litio viajan por kilo y por vatio-hora. El método de dimensionamiento cubre la segunda mitad de ese cálculo en detalle. El poste más alto también recibe más viento: la misma luminaria a 9 m introduce en la base aproximadamente el doble de momento flector que a 6 m, y el cálculo de carga de viento es donde se comprueba esa sección contra la velocidad de diseño del viento del sitio.

Qué poner en la solicitud de cotización

Cada línea de abajo elimina una suposición del lado del proveedor, y cada una es un número que puedes verificar cuando llegue la cotización.

Las dos últimas líneas son las que vale la pena exigir. Un archivo fotométrico es la única forma de verificar una afirmación sin instalar el producto, y un informe de cálculo muestra si la media salió de la óptica o de un supuesto de planilla. Un proveedor que no puede entregar ninguno de los dos está adivinando, y la adivinanza la descubre la primera persona que recorre el camino con un medidor.

Verificar el camino terminado en veinte minutos

No hace falta un laboratorio para saber si el trazado funciona. Un luxómetro calibrado, una noche oscura y veinte minutos alcanzan.

Mide a nivel de la superficie del camino, no a la altura del pecho, y mide cuando ya se fue la luz ambiente — una medición al atardecer da alta por un factor que depende del cielo. Toma tres puntos por tramo: justo bajo una luminaria, en el punto medio, y a un cuarto de la distancia. Anótalos tramo por tramo, y después calcula la media de todos los puntos y el más bajo.

Compara la media con la cifra de la clase, y luego divide el más bajo por la media. Si la media es 7,8 lx y el mínimo es 1,1 lx, la uniformidad es 0,14 y el camino incumple P3 aunque la media se vea sana. Ese patrón — media que pasa, uniformidad que falla — es el aspecto que tiene en terreno una separación estirada de más, y es el defecto más común que vemos en instalaciones compradas por potencia.

Hay dos cosas más que vale la pena revisar mientras estás ahí. Mira a lo largo del camino desde la altura de los ojos de un conductor a 50 m atrás: si ves el arreglo de LED y no el charco de luz, la luminaria está orientada demasiado arriba o montada demasiado baja, y el deslumbramiento será peor con lluvia. Y revisa el primer y el último poste del tramo, porque un trazado diseñado para terminar en un deslinde suele dejar un hueco negro justo donde cruzan los peatones.

Preguntas frecuentes

¿Qué altura de poste debe tener una luminaria solar en un camino de 6 m? Seis metros con un brazo de 1 m, montada a un lado, es la respuesta habitual para una calzada rural de 6 m: deja la óptica sobre el centro del carril sin arrojar flujo más allá del borde opuesto. Subir a 8 o 9 m solo ayuda si una línea de árboles o una señal obligan a elevar la luminaria, y entonces el flujo tiene que crecer con el cuadrado de la altura.

¿Cuántos lúmenes necesito para una luminaria solar de 40 W? La potencia no es una unidad fotométrica, así que la pregunta hay que darla vuelta. A 155 lm/W un cabezal de 40 W produce unos 6.200 lm, y sobre un poste de 6 m con un coeficiente de utilización de 0,35 y un factor de mantenimiento de 0,80 eso sostiene unos 30 m de separación en P3. Si un proveedor cotiza 40 W sin cifra de lúmenes, sin tipo de óptica y sin cálculo, la potencia no te dice nada sobre el camino.

¿Puedo estirar la separación para gastar menos postes? Hasta unas 4 veces la altura de montaje, y no más. Pasado ese punto la iluminancia media todavía puede cumplir mientras el mínimo se derrumba, y el camino desarrolla huecos oscuros entre charcos de luz. Con presupuesto ajustado, menos postes con una óptica más amplia le gana a menos postes con una estrecha, porque la óptica es lo que lleva la luz a lo largo del camino.

¿Un poste más alto reduce el deslumbramiento? Sí. El incremento de umbral cae aproximadamente con el cuadrado de la altura de montaje, y por eso el alumbrado de arterias va a 10–12 m. El intercambio es flujo: el mismo camino a 9 m en lugar de 6 m necesita unas 2,25 veces los lúmenes, y en un sistema aislado eso significa un panel más grande, un banco más grande y un poste más pesado.

¿Qué inclinación debe tener la luminaria? Cero grados, con el haz formado por la óptica. La inclinación hacia arriba empuja luz a los ojos del conductor y al cielo, y la mayoría de las especificaciones municipales y de cielo oscuro ya la limitan. Una luminaria que necesita 15° de inclinación para alcanzar el borde opuesto es la óptica equivocada para ese camino, no un problema de montaje.

Si estás dimensionando una calle o un camino rural y quieres que la altura de poste, la separación y el flujo se verifiquen contra una clase antes de comprar nada, envíanos el ancho de la calzada, el largo del tramo, la altura que tienes en mente y la clase que el proyecto debe cumplir — te devolvemos el trazado, los lúmenes y el archivo fotométrico detrás, y te decimos qué implican los números para el lado solar. Para la gama de productos que describen esos números, empieza por la luminaria solar LED para calle, y para el costo operativo del mismo camino, la comparación a cinco años contra la red corre ambos casos.