Información Útil de Iluminación GENERALIDADES DE LAS MAGNITUDES Y UNIDADES LUMINOSAS. Partiendo de la base de que para poder hablar de iluminación es preciso contar con la existencia de una fuente productora de luz y de un objeto a iluminar, las magnitudes que deben conocerse y definirse son las siguientes: La Luz La luz es también, como la electricidad, el calor, etc. una de las manifestaciones de la energía. Se puede producir de varias maneras; calentando hasta la incandescencia cuerpos sólidos o gases (fundamento de las lámparas incandescentes), en cuyo caso se obtiene además energía calorífica, generalmente en forma de pérdida, o bien se puede obtener también energía luminosa por medio de una descarga eléctrica entre dos placas de material conductor sumergido en un gas ionizado o en un vapor metálico (de mercurio, de sodio, etc.) éste es el fundamento de las lámparas de descarga. En todos estos casos, a los manantiales luminosos ha de proporcionárseles energía (calorífica, eléctrica, etc.) que se transforma en energía luminosa. Así, en una lámpara eléctrica se consume energía eléctrica, en una lámpara de gas se consume energía química que suministra gas, etc. Temperatura del Color Considerado el cuerpo negro como radiante teóricamente perfecto, este va cambiando de color a medida que vamos aumentando su temperatura, adquiriendo al principio el tono de un rojo sin brillo, para luego alcanzar el rojo claro, el naranja, el amarillo, el blanco, el blanco azulado, y finalmente el azul. De esta idea nace la "Temperatura del Color", y se utiliza para indicar el color de una fuente de luz por comparación de esta con el color del cuerpo negro a una determinada temperatura. Así, por ejemplo, el color de la llama de una vela es similar al de un cuerpo negro calentado a 1.800 ºK, por lo que se dice que la temperatura de color de la llama de una vela es de 1.800 ºK. La temperatura de color solamente puede ser aplicada a aquellas fuentes de luz que tengan una semejanza con el color del cuerpo negro, como por ejemplo la luz del día, la luz de las lámparas incandescentes, la luz de las lámparas fluorescentes, etc. El color de las lámparas de vapor de sodio, no coincide con el color del cuerpo negro a ninguna temperatura, por lo que ni pueden ser comparadas con él, ni se les puede asignar ninguna temperatura de color. Flujo luminoso Es la magnitud que mide la potencia o caudal de energía de la radiación luminosa y se puede definir de la siguiente manera: Flujo luminoso es la cantidad total de luz radiada o emitida por una fuente durante un segundo y que produce sensación luminosa en el ojo humano. Se mide en Lúmenes. Ejemplos de flujos luminosos: Lámpara de incandescencia de 60 W: 730 Lm. Lámpara fluorescente de 65 W. "blanca": 5.100 Lm. Lámpara halógena de 1000 W: 22.000 Lm. Lámpara de vapor de mercurio 125 W: 5.600 Lm. Lámpara de sodio de 1000 W: 120.000 Lm. Nivel de iluminación En nivel de iluminación o iluminancia se define como el flujo luminoso incidente por unidad de superficie. A su vez, el Lux se puede definir como la iluminación de una superficie de 1 m2 cuando sobre ella incide, uniformemente repartido, un flujo luminoso de 1 Lumen. Ejemplos de niveles de iluminación: Mediodía en verano: 100.000 Lux. Mediodía en invierno: 20.000 Lux. Oficina bien iluminada: 400 a 800 Lux. Calle bien iluminada: 20 Lux. Luna llena con cielo claro: 0,25 a 0,50 Lux. Intensidad luminosa La intensidad luminosa de una fuente de luz en una dirección dada, es la relación que existe entre el flujo luminoso contenido en un ángulo sólido cualquiera, cuyo eje coincida con la dirección considerada, y el valor de dicho ángulo sólido expresado en estereorradianes. Ejemplos de intensidad luminosa: Lámpara para faro de bicicleta sin reflector: 1 cd. Lámpara PAR-64 muy concentrada: 200.000 cd. Faro marítimo (Centro del haz): 2.000.000 cd. Luminancia Se llama también brillo y densidad luminosa, aunque el nombre que tiende a prevalecer es el de luminancia. Luminancia es la relación entre intensidad luminosa por unidad de superficie perpendicular a la dirección de la luz. La luminancia L suele expresarse indistintamente en candelas/cm2 o en candelas/m2. Eficiencia Es la relación entre flujo luminoso que sale de una luminaria y el emitido por la lámpara. Se representa mediante la letra N. La eficiencia luminosa de una luminaria depende, entre otros, de los siguientes factores: . Los materiales empleados en la construcción de la luminaria. Particularmente su característica de reflexión. . La forma constructiva de la luminaria. Incluyendo la técnica utilizada para proteger y montar la fuente luminosa. . Las condiciones de su instalación. . El mantenimiento de la luminaria, es decir, el estado de conservación de las características iniciales. Rendimiento Es la relación entre el flujo luminoso emitido por una lámpara y la potencia eléctrica absorbida por la misma. La eficiencia se expresará por tanto, en lúmenes por vatios. Las lámparas van perdiendo potencia luminosa con el tiempo; es decir que "envejecen". Llamaremos vida útil o duración útil de una lámpara al tiempo transcurrido para que el flujo luminoso de una lámpara haya descendido un 80% del flujo luminoso inicial. Luego se verá la eficiencia de cada lámpara en particular. Reproducción de Colores Uno de los puntos más importantes en la decoración de un ambiente es la armonía y la combinación de los colores, sin embargo esto puede ser perjudicial si usted no escoge las lámparas adecuadas. La reproducción de colores de una lámpara es medida por una escala llamada IRC (Índice de Reproducción de Colores). Cuanto más próximo este índice al IRC 100 (dado a la luz solar), más fielmente los colores serán vistos en la decoración. Esto ocurre porque, en realidad, lo que observamos es el reflejo de la luz que ilumina los objetos, ya que en la oscuridad no vemos los colores. La luz es compuesta por los siete colores del arco iris y los pigmentos contenidos en los objetos tienen la capacidad de absorber determinados colores y reflejar otros. Por lo tanto, la cualidad de reproducción de los colores de la lámpara utilizada va a influir directamente en los colores de la decoración, alterando o manteniendo los colores escogidos. Un ejemplo claro de esto es cuando compramos ropa en un almacén y después cuando la vestimos durante el día, percibimos que el color no era exactamente aquel que nos parecía haber visto. La capacidad de las lámparas para reproducir bien los colores (IRC) es independiente de su temperatura de color (ºK). Existen tipos de lámparas con tres temperaturas de color diferentes y el mismo IRC. En una residencia debemos utilizar lámparas con buena reproducción de colores (IRC arriba de 75), pues el color es fundamental para el confort y belleza del ambiente. Elección de Capacitores para la Corrección del Factor de Potencia. Tipos de Lámparas Lámparas Incandescentes: Se usan principalmente para alumbrado interior (casas, oficinas, negocios) debido a su bajo costo, la facilidad de su instalación y a que funcionan en cualquier posición. No obstante su rendimiento es bajo debido a que una gran parte de la energía consumida se transforma en calor. Su funcionamiento se basa en el hecho de que un conductor atravesado por una corriente eléctrica se calienta hasta alcanzar altas temperaturas, emitiendo radiaciones luminosas. Cuanto mayor es la temperatura mayor es la emisión, por lo que el material se lleva hasta una temperatura cercana a la de fusión. La más común es la lámpara de filamento, compuesta por tres partes: el bulbo, la base y el filamento. El filamento, que es de hilos de tungsteno arrollados, permitiendo alcanzar los 2100°C. Está colocado dentro de una ampolla en la que se ha hecho el vacío (en la ampolla de este tipo de lámparas no hay aire, ni ningún otro tipo de gas). Este tipo de lámparas se especifican por la potencia eléctrica que consumen (potencia nominal) y la cantidad de luz que producen, teniendo una vida útil de alrededor de 1000 horas. Lámparas Fluorescentes: Se componen de un tubo de vidrio que contiene una pequeña cantidad de mercurio y de gas argón. Al circular la corriente eléctrica por dos electrodos situados a ambos lados del tubo, se produce una descarga eléctrica entre ellos, que al pasar a través del vapor de mercurio produce radiación ultravioleta. Esta radiación excita una sustancia fluorescente con la que se recubre la parte interior del tubo, transformado la radiación ultravioleta en radiación visible, que en función de la sustancia fluorescente utilizada puede tener distintos tonos y colores. Tienen un mayor rendimiento que las lámparas incandescentes, pero son más caras y requieren un equipo complementario. Este equipo complementario se encarga de limitar la corriente y desencadenar el proceso de generación del arco eléctrico entre los dos electrodos que da lugar a la radiación visible. Para limitar la corriente se debe colocar en serie un dispositivo que limite la corriente máxima que lo atraviesa. Para ello, se usa una impedancia inductiva (bobina) denominada balasto o reactancia. Esta bobina produce un desfase negativo de la corriente, por lo que se suele colocar un condensador en paralelo con la línea para mejorar el factor de potencia del conjunto. Reactancia electromagnética para fluorescencia Además, y debido a que en un primer momento los electrodos están fríos, se recurre a un dispositivo para iniciar la descarga denominado arrancador o cebador. Consiste en una cápsula dentro de la cual hay dos electrodos y que permite, junto con el balasto, generar la alta tensión necesaria para el encendido de la lámpara. Cebador Philips S-10 para tubos fluorescentes 220 Voltios y de entre 4 y 65 Watios. La vida útil de estas lámparas es del orden de las 7500 horas, dependiendo fundamentalmente del número de veces que se enciende y apaga. A mayor número de ciclos de arranque, menor vida útil. Por lo tanto, no debe utilizarse para servicios intermitentes. El diseño de una instalación de iluminación con lámparas fluorescentes requiere de conocer ciertas características de los distintos tipos disponibles, como el denominado "efecto estroboscopio". El mismo consiste en un parpadeo que hace molesta la observación de piezas móviles iluminadas con luz fluorescente y es debido a la sinuosidad de la corriente alterna. En las lámparas incandescentes este efecto no se nota debido a la inercia térmica de los filamentos pero en los fluorescentes no existe esa inercia. Para objetos fijos el ojo humano no alcanza a percibir el parpadeo, pero si iluminan un objeto en movimiento se produce una descomposición de la visión aparente. En el extremo, si la velocidad del objeto estuviera sincronizada con la variación lumínica el objeto parecería detenido. Para corregirlo se utiliza la conexión "TWO-LAMP", que consiste en colocar dos lámparas juntas con reactancias de distinto valor para desfasar la corriente. Si la red fuese trifásica se conectan 3 lámparas una a cada fase de la red. Los fabricantes de tubos fluorescentes suelen contar con distintas alternativas de tonos de luz de acuerdo a la zona que se debe iluminar. Los tonos más utilizados por los fabricantes son: • • • • • Blanco Frío (cool white): Para iluminar zonas de trabajos manuales. Blanco de flujo: Usos similares al anterior, pero al contener más rojo se enfatizan los tonos de la piel y se favorece la apariencia de las personas. También se utilizan para mejorar la presentación de vegetales verdes, carnes, etc. Blanco cálido: Para ambientes con iluminación general más agradable. Blanco: Para aplicaciones generales de iluminación en oficinas, escuelas, almacenes y casas donde la atmósfera de trabajo no es crítica. Enfatizan los colores amarillos, verdes y naranjas; sin embargo son usadas muy raramente. Luz día: Para iluminar actividades que requieran gran precisión en el manejo de los colores. El tipo de blanco a utilizar depende de los efectos deseados. Las versiones "de lujo" emplean una segunda capa de fósforo, lo que permite colores más naturales, pero a costa de una menor eficiencia. También existen lámparas fluorescentes de colores especiales (verdes, rojos, etc.) que se emplean para espectáculos, avisos, etc. Las lámparas fluorescentes proporcionan una luz más dispersa que las fuentes “puntuales” como lámparas incandescentes, halógenas o de descarga. Esta cualidad, junto con su extraordinaria eficiencia energética, las hacen especialmente apropiadas para iluminar extensas áreas, como oficinas y edificios industriales. Las lámparas fluorescentes estándar utilizan revestimientos de lámpara de halofosfato. Estas lámparas se utilizan donde el costo inicial bajo es el factor más importante. Encender y apagar frecuentemente las lámparas fluorescentes puede disminuir su duración de servicio. Aunque una lámpara que se enciende y se apaga con poca frecuencia dura más tiempo, la producción de luz disminuye en la última fase de su vida útil. Los efectos del cambio de temperatura Las lámparas fluorescentes están pensadas para alcanzar su producción óptima de luz a una temperatura ambiente de 25° C. De todos modos, cuando están instaladas en un aparato de luz, la temperatura del aire que rodea a una lámpara puede cambiar y afectar la producción de luz de la misma. Utilización de balastos electrónicos La eficiencia de las lámparas fluorescentes puede mejorarse incrementando la frecuencia del voltaje de la red que se les suministra. Pueden utilizarse balastos electrónicos para incrementar la frecuencia normal de la corriente de 50/60 Hz a 25/30 Khz., mejorando la eficiencia de la lámpara en un 10% aproximadamente. Los balastos electrónicos consumen también menos potencia que los convencionales, y combinados con otros factores favorecedores, los balastos electrónicos pueden conseguir ahorros de potencia de un 20% aproximadamente, en comparación con los sistemas convencionales de 50/60 Hz con los mismos niveles de producción de luz. Lámparas halógenas Las lámparas halógenas proporcionan una fuente compacta de luz de alta producción que ha revolucionado el mundo de la iluminación. A diferencia de las lámparas incandescentes estándar, las lámparas halógenas utilizan gas halógeno que les permite tener un encendido más brillante sin sacrificar la duración. Al convertir la electricidad en luz aumenta su eficiencia y permite a las lámparas halógenas típicas ofrecer más luz con menos energía y con un tamaño físico más pequeño. Comparadas con las lámparas incandescentes, las lámparas halógenas: - Utilizan la energía de una manera más eficiente. - Ofrecen una duración más larga, de hasta seis veces la vida media estimada de una lámpara incandescente. - Proporcionan una luz más blanca y más nítida. - Proporcionan un mejor control de haz, permitiendo dirigir la luz con mucha más precisión. - Ofrecen un tamaño más compacto, creando nuevas oportunidades de diseño. Lámparas de descarga de alta intensidad Las lámparas de descarga dependen de la luz emitida por un vapor gaseoso cuando la electricidad pasa a través de ellas. Son de una alta eficiencia energética y confiables por largos períodos de tiempo. Ofrecen una eficiencia energética excelente, una luz blanca y nítida y una excelente reproducción del color para iluminar: • Vidrieras de pequeños comercios. • Áreas industriales de naves elevadas. • Alumbrado público e iluminación de instalaciones deportivas. Lámparas de sodio de alta presión Las lámparas de sodio de alta presión a menudo se utilizan cuando a largo plazo es más importante la economía que una reproducción precisa del color. Son altamente eficaces y producen un color amarillo cálido apropiado para la iluminación de: • Parques extensos • Centros comerciales • Calzadas • Áreas de entretenimiento Lámparas de mercurio Su eficiencia energética no es tan buena como otras lámparas de descarga y proporcionan una reproducción del color reducida, requieren circuitos de arranque y circuitos de control de funcionamiento más simples. Esto ofrece un ahorro significativo en instalación, funcionamiento y mantenimiento en usos tales como: • Alumbrado de calles. • Alumbrado de seguridad. • Alumbrado de jardines. Como nace un proyecto de iluminación residencial Créase o no, un proyecto de iluminación no comienza (ni termina) con la elección de las luminarias o artefactos. Comienza con una idea o concepción; esto se conoce como "fase conceptual del diseño", y es la etapa del proceso durante la cual se establecen las bases del futuro proyecto. Que tipo de iluminación quiero tener? Como quiero que se vean los distintos espacios? Hay algún tipo de necesidad especial de iluminación a tener en cuenta? En algunas dependencias tales como áreas de trabajo, lavaderos, etc. lo único que necesitamos es una buena iluminación, uniforme y sin sombras; pero en otras en cambio, (living, comedor, o el parque) quisiéramos tener algo diferente, con personalidad, detalles, que la luz sea protagonista. Es importante recordar que esta debe estar armada en varias "capas" por así decirlo. En los ambientes de "estar" del hogar, a nadie le agrada que la iluminación de una dependencia esté limitada a un solo artefacto ubicado en el centro de la habitación o disponer de una única alternativa para alumbrar un recinto. Se deberán considerar al menos tres tipos de sistemas de iluminación: una general, una de trabajo y una de destaque o acento. La iluminación general o de ambiente es la que proporciona la luz necesaria para circular, realizar tareas de limpieza y debe ser una iluminación uniforme y sin sombras. La iluminación de trabajo o tarea debe ser también uniforme pero de mayor intensidad para algunos lugares específicos de la casa donde se realicen tareas que requieran mejores condiciones de visión (home office, cocina, etc) Por último, la iluminación de acento será de mucho más nivel que la general (al menos 3 veces) y estará concentrada en puntos de interés específicos. (Obras de arte, detalles arquitectónicos, etc) Esta subdivisión nos dará la flexibilidad de utilizarlos a todos simultáneamente o realizar las combinaciones que más satisfagan nuestras necesidades o estados de ánimo. Una vez definido el criterio, será el momento de pensar en cual será la mejor fuente de luz o lámpara para cada una de las situaciones planificadas. Existe una gran variedad de lámparas y no todas se ajustan a todas las circunstancias. Algunas emiten una luz amplia pero producen sombras duras, (incandescente standard) o amplia pero suave; (opalinas) Otras destacan las texturas o producen intensos niveles de iluminación puntuales (PAR o dicroicas). En pocas palabras, si comenzamos por elegir una lámpara inadecuada para un determinado efecto, estaremos esforzándonos en obtener algo que nunca podremos lograr. También debemos pensar en la vida útil de la lámpara, si habrá que cambiarla con frecuencia y si su ubicación es de fácil acceso en tal caso. Es una lámpara especial? Será fácil de conseguir para el reemplazo? Será elevado su consumo? Y su costo? Una buena concepción de la iluminación y una correcta elección de la fuente de luz adecuada para cada uno de los efectos que nos hemos imaginado harán el 90% del proyecto. La elección del artefacto entra en el terreno de la decoración del ambiente. En el caso del alumbrado residencial, en la gran mayoría de las aplicaciones los artefactos cumplen una función preponderantemente decorativa. Como tal, habrá que pensar en su elección partiendo de la base de que debe armonizar con el entorno, tanto en estilo como en categoría. A menudo pueden verse costosos artefactos, equipados con lámparas inadecuadas y totalmente fuera de contexto. Hay gente que se enamora del artefacto que vio en una vidriera y lo compra a pesar de que para su ambiente puede resultar catastrófico. Es como quién come un plato caro y a sabiendas de que le caerá mal, solo porque le agrada su aspecto. Una vez que se ha elegido la lámpara, llegó el turno de seleccionar su emplazamiento. Se supone que estamos tratando de iluminar algo dentro de un espacio, por consiguiente esa lámpara deberá estar ubicada de manera óptima. Si por ejemplo estamos queriendo iluminar un vanitory, no colocaremos la fuente de luz frente al espejo sino al costado o arriba de él, de modo que ilumine nuestro rostro y no nuestra espalda. Este ejemplo parece grotesco, pero el lector se sorprendería de las cosas que se llegan a ver recorriendo viviendas mal iluminadas. Si vamos a iluminar un cuadro, la lámpara deberá montarse en el cielorraso y con un ángulo tal que al contemplar la obra no hagamos sombra con nuestro cuerpo. Si en cambio pretendemos iluminar un lugar de trabajo, lo lógico será colocar la fuente justo por encima de dicho lugar. En todos estos ejemplos, estamos definiendo la ubicación correcta de cada lámpara para un resultado óptimo; si bien esto se realiza en general de forma casi inconsciente, esto ayuda a conocer el proceso. Ahora sí estamos en condiciones de elegir el artefacto o luminaria. Aquí también habrá algunas consideraciones que hacer; tendrá que mimetizarse con la decoración y pasar desapercibido? Ser un elemento fundamental de la decoración o ser algo neutro pero sumamente eficiente? Nuevamente habrá que pensar en las diversas "capas" de iluminación; así como una lámpara no se adecua a todas las circunstancias, de la misma forma un artefacto no cumple satisfactoriamente en todas partes. No obstante, esta forma de subdividir la iluminación en grupos de diversas funciones, permite analizar opciones como por ejemplo que una misma luminaria cumpla más de una función. Así, es probable que la iluminación de tarea o trabajo pueda proveer suficiente iluminación general o la de destaque una aceptable iluminación de tarea en algunos casos. Esta estrategia de subdivisión es ideal para crear interesantes opciones de alumbrado. La elección del artefacto de iluminación deberá ser analizada también bajo aspectos técnicos. Es una luminaria eficiente? La distribución luminosa es adecuada o hay demasiada luz dispersa? Se encuentra el deslumbramiento controlado dentro de su radio de acción? Es una luminaria de buena construcción y aceptable durabilidad? Será fácil de conseguir o habrá que aguardar a que sea importada? Por último, habrá que hacer un lugar para los sistemas de control de la iluminación. Deseamos un sistema de control inteligente o solo algunos atenuadores de luz elementales? Si optamos por un sistema inteligente, utilizaremos varias consolas con control remoto para mayor flexibilidad? Incluiremos la iluminación de parque dentro del sistema de control? No habría que pensar también en detectores de movimiento y células fotoeléctricas? Se ha separado convenientemente la iluminación de parque de la de seguridad en el diseño y en el comando? He aquí una suerte de ayuda memoria para quienes quieran intentar realizar el proyecto de iluminación de su propia residencia. En realidad, esto último no es lo más aconsejable por varias razones. Obviamente la más importante es la que se refiere a la gran cantidad de respuestas que se presentan para cada uno de los interrogantes que aquí se plantearon y la forma de interpretar cada uno. Esto se podría comparar con aquellas personas que frente a un malestar consultan su manual de medicina para el hogar; un síntoma tiene varias causas posibles que lo ocasionen; por cual de ellas decidirse y medicar? Puede uno mismo interpretar ese síntoma objetivamente o habrá siempre una tendencia inconsciente a orientar esa interpretación a lo que nosotros realmente queremos que sea? En el proyecto de iluminación pasa exactamente lo mismo; siempre se tratará de iluminar la casa como está iluminada la que aparece en tal o cual revista de decoración aunque en el fondo sabemos que la nuestra no se parece en lo más mínimo. Esto hará que nuestro proyecto termine siendo ridículo! El luminotécnico podrá tomar distancia y analizar "objetivamente" las diversas necesidades y sus soluciones más lógicas, económicas y eficientes; además, si se trata de un especialista actualizado, podrá presentarle a su cliente una "simulación computarizada" (*) de los diversos ambientes para que su cliente pueda sentirse "dentro" de su casa y ver, como en una fotografía, de que manera quedará esta iluminada. Podrá sugerir diversas alternativas basadas en el modo de vida y costumbres de sus clientes y sin ningún tipo de apasionamiento cegador, no porque él sea un supergenio, sino simplemente porque NO es su casa y puede ver el problema objetivamente, desde afuera y aplicando toda su experiencia; tal como lo haría un médico frente a ese malestar del que hablábamos antes.