análisis de la contaminación lumínica para tomar

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ
FACULTAD DE INGENIERÍA ELÉCTRICA Y ELECTRÓNICA
“ANÁLISIS DE LA CONTAMINACIÓN LUMÍNICA PARA
TOMAR MEDIDAS CORRECTIVAS, CONTRA
REPERCUSIONES ECOLÓGICAS, ECONÓMICAS Y
SOCIALES NOCIVAS”
TESIS
Para optar el Título Profesional de:
INGENIERO ELECTRICISTA
Presentado por el Bachiller:
Donovan Alfonso PIZARRO RODRIGUEZ
RODRIGUEZ
2011
Asesor: Msc. Ing. Ovidio Ibsen Ascencio Castro
iii
Dedicado a mi madre Carmen Rodriguez
Sosa y a mi hermano Jhojan Pizarro
Rodriguez que me dieron todo y confiaron en
mi persona.
iv
ÍNDICE
RESUMEN
INTRODUCCIÓN
CAPÍTULO I. CONTAMINACIÓN LUMÍNICA ..............................................2
1.1 Definición .........................................................................................................2
1.2 La luz en la atmósfera .......................................................................................4
1.3 Daños a la astronomía ......................................................................................7
1.4 El problema .......................................................................................................9
1.5 Organizaciones dedicadas a la contaminación lumínica .................................11
1.5.1 International Dark-Sky Association (IDA) .........................................11
1.5.2 Coordinamento per la protezione del cielo notturno CIELOBUIO ....12
1.5.3 Light Pollution Abatement Program (Canada)....................................12
1.5.4 Comisión Internacional de la Iluminación (CIE) ................................13
1.5.5 Istituto di Scienza e Tecnologia dell'Inquinamento Luminoso
(ISTIL) ................................................................................................13
1.5.6 CELFOSC (Catalunya-España)...........................................................13
1.5.7 Association Nationale pour la Protection du Ciel Nocturne
(ANPCN).............................................................................................13
1.5.8 The British Astronomical Association's Campaign for Dark Skies
(CfDS) .................................................................................................14
1.5.9 Irish Light Pollution Awareness Campaign (ILPAC) .........................14
1.5.10 El Programa europeo "Greenligh".......................................................14
CAPÍTULO II. LUMINOTECNIA ....................................................................15
v
2.1 El color ............................................................................................................15
2.1.1 Clasificación de los colores según el diagrama cromático C.I.E. .......16
2.1.2 Temperatura de color (TC)..................................................................17
2.1.3 Índice de rendimiento de color (IRC) .................................................19
2.1.4 Efectos psíquicos de los colores y su armonía ....................................20
2.2 Magnitudes luminosas ....................................................................................21
2.2.1 Flujo luminoso (potencia luminosa)....................................................21
2.2.2 Cantidad de luz (energía luminosa).....................................................22
2.2.3 Intensidad luminosa.............................................................................23
2.2.4 Iluminancia (nivel de iluminación) .....................................................24
2.2.5 Luminancia ..........................................................................................25
2.3 Principios fundamentales de alumbrado .........................................................27
2.3.1 Ley de la inversa del cuadrado de la distancia ....................................27
2.3.2 Ley del coseno .....................................................................................28
2.3.3 Iluminación normal, horizontal, vertical y en planos inclinados ........29
2.3.4 Relaciones de iluminancia Vertical / Horizontal.................................32
2.4 Lámparas .........................................................................................................32
2.4.1 Lámparas incandescentes ....................................................................33
2.4.2 Lámparas de descarga .........................................................................35
2.4.3 Lámparas de inducción electromagnética ...........................................40
2.4 Lámparas contaminantes .................................................................................41
CAPÍTULO
III.
ASPECTOS
QUE
INTERVIENEN
EN
LA
CONTAMINACIÓN LUMÍNICA......................................................................43
vi
3.1 Introducción ....................................................................................................43
3.2 Iluminación natural nocturna ..........................................................................45
3.3 Evaluación del problema.................................................................................45
3.4 Consecuencias de la contaminación lumínica.................................................47
3.4.1 Medioambientales ...............................................................................47
3.4.2 Económicas .........................................................................................48
3.4.3 En el ámbito de la seguridad ...............................................................48
3.4.4 Sociales y culturales ............................................................................49
3.5 Tipos de contaminación lumínica ...................................................................50
3.6 Formas de emisión de luz artificial hacia el cielo ...........................................52
3.6.1 Directa .................................................................................................52
3.6.2 Por reflexión ........................................................................................53
3.6.3 Por refracción ......................................................................................53
3.7 Control y utilización de lámparas y luminarias ..............................................54
CAPITULO IV. IMPACTOS Y EFECTOS DE LA CONTAMINACIÓN
LUMÍNICA...........................................................................................................58
4.1 Impacto sobre la biodiversidad .......................................................................58
4.1.1 Biodiversidad y contaminación lumínica ............................................58
4.1.2 De los
conocimientos
teóricos
a la gestión
del
problema
medioambiental ...............................................................................................60
4.1.3 Perspectivas de futuro .........................................................................63
4.2 Efectos sobre la salud humana ........................................................................65
4.2.1 Luz y oscuridad como sincronizadores del sistema circadiano...........65
vii
4.2.2 La melatonina, la hormona de la noche...............................................67
4.2.3 Disfunción circadiana (cronodisrupción) ............................................69
4.2.4 Visión Fotópica, Mesópica y Escotópica ............................................71
CAPITULO V. MEDIDAS CORRECTIVAS ...................................................72
5.1 Salud ...............................................................................................................73
5.1.1 La visión y la luz azul .........................................................................73
5.1.2 El deslumbramiento en los ojos ..........................................................74
5.1.3 Los ritmos circadianos ........................................................................74
5.1.4 ¿Qué es la melatonina? ........................................................................75
5.1.5 Trastornos del sueño............................................................................75
5.1.6 Nuevas investigaciones .......................................................................76
5.1.7 Medidas correctivas.............................................................................77
5.2 Fauna ...............................................................................................................77
5.2.1 Reloj biológico y Ritmo circadiano ....................................................77
5.2.2 Mamíferos ...........................................................................................78
5.2.3 Aves .....................................................................................................78
5.2.4 Anfibios ...............................................................................................79
5.2.5 Reptiles ................................................................................................79
5.2.6 Insectos ................................................................................................80
5.2.7 Medidas correctivas.............................................................................81
5.3 La energía........................................................................................................81
5.3.1 Algunos consejos rápidos para la iluminación de exteriores ..............81
5.3.2 ¿Qué es malgastar? ..............................................................................81
viii
5.3.3 Impacto ecológico ...............................................................................82
5.3.4 Medidas correctivas.............................................................................83
5.4 Seguridad ........................................................................................................84
5.4.1 Planifique dejar por fuera la delincuencia ...........................................84
5.4.2 “Más brillante” no significa “más seguro” ..........................................84
5.4.3 Lo ideal es una buena visibilidad ........................................................84
5.4.4 Vea por dónde maneja .........................................................................85
5.4.5 Vea por dónde camina .........................................................................85
5.4.6 Medidas correctivas.............................................................................86
CONCLUSIONES
RECOMENDACIONES
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
ix
RESUMEN
El problema de la contaminación lumínica es un tema relacionado con el medio
ambiente. En pocas palabras, es la contaminación producida por la incorrecta (por
excesiva) iluminación exterior. Sus efectos tienen un impacto negativo sobre un
amplio conjunto de aspectos.
Si las instalaciones lumínicas no están bien diseñadas o no son adecuadamente
instaladas pueden resultar costosas e ineficientes, generando distintos problemas.
Desperdicio de energía: Artefactos ineficientes en su diseño o instalación generan
pérdidas de energía que se traducen en altos costos de mantenimiento y operación
e incrementan la polución ambiental a partir de la necesidad de generar energía
extra debido a la cantidad de energía que se pierde.
Iluminación del cielo: Una gran fracción de la luz que se dispersa directamente
hacia arriba, crea una iluminación adversa del cielo nocturno sobre nuestras
ciudades perjudicándonos en la observación de los astros. El cielo nocturno es
también un patrimonio y merece ser preservado.
Invasión de luz en propiedad privada: Una mala iluminación, por ejemplo en un
barrio, ilumina en forma inadecuada las casas del vecindario, penetra a través de
las ventanas de los dormitorios, molesta para dormir y crea una visión poco
atractiva de la zona.
Efectos en plantas y animales: La luz nocturna altera la actividad de varios seres
vivos. En el caso de insectos la luz nocturna es capaz de producir un desequilibrio
ecológico notable. Algunos pájaros pueden desaparecer; mamíferos, reptiles y
x
anfibios son alterados en sus hábitos. La fisiología de las plantas, la fotosíntesis y
el crecimiento son alterados por la luz nocturna produciendo envejecimiento
prematuro de algunas especies.
Deslumbramiento: Debido a instalaciones de luz deficientes puede perjudicar a
peatones, ciclistas y conductores (incluso de barcos y aviones) creando riesgos
más que ayudando a la prevención y seguridad en el tránsito en general. Debido a
que el ojo humano se adapta rápidamente a la superficie o punto de mayor brillo
que hay en su campo de visión y por otro lado a su lenta adaptación de una zona
muy iluminada a otra oscura, produce que en alumbrados mal proyectados los
conductores reduzcan su capacidad de percepción.
Y es que más iluminación no significa necesariamente mejor iluminación, por
ello, en el presente trabajo se propone tomar una serie de medidas correctivas para
evitar estos problemas.
INTRODUCCIÓN
Qué duda cabe de que el uso de la electricidad para generar luz ha constituido un
innegable factor de progreso, pero no es menos cierto que su mal uso se ha
convertido, lamentablemente, en una expresión característica más de nuestro
irracional estilo de vida consumista. Otras formas de uso de la luz, distintas de lo
puramente doméstico, industrial, ornamental, comercial, propagandístico Etc., han
ido apareciendo con el tiempo y, poco a poco, han ido invadiendo el entorno,
hasta convertirse en un elemento "natural" de nuestro hábitat. En ausencia de
normativas reguladoras, el crecimiento desordenado de las ciudades y de los
espacios dedicados a las actividades industriales, así como de los centros
nocturnos de diversión ha ido llenando el cielo nocturno de luz y nadie ha
advertido que, poco a poco, íbamos apagando las estrellas y la noche agonizaba.
En nuestro trabajo se hizo un análisis de la contaminación lumínica en sus
diversas formas, luego se logró encontrar medidas correctivas que hagan que no
repercuten negativamente a la ecología, la economía y en el aspecto social.
De ser practicado estas medidas propuestas se reduciría en buen porcentaje la
contaminación lumínica.
CAPÍTULO I
CONTAMINACIÓN LUMÍNICA
1.1
DEFINICIÓN
El primer paso para el diagnóstico y la corrección de un problema medioambiental
consiste en su caracterización. De ahí que antes de abordar otros aspectos
relacionados con la contaminación lumínica convenga formular una definición
razonada del fenómeno.
De entre las muchas definiciones de contaminación lumínica que pueden
encontrarse, una de las más generales fue propuesta por Pierantonio Cinzano (1) y
sus colaboradores en 2000: la alteración de los niveles naturales de luz en el
ambiente exterior debido a fuentes de luz artificiales. Esta formulación compite
en carácter general con la aprobada en 2009 por la Iniciativa Starlight:
introducción de luz artificial por parte de los seres humanos en el entorno, de
manera directa o indirecta.
1
PhD en Astronomía en la Universidad de Padua, ha desarrollado su investigación sobre "La contaminación lumínica"
en el Departamento de Astronomía de la misma universidad hasta abril de 2006.
3
Desde estos puntos de vista tan generales, todo alumbrado nocturno es
contaminante y solo cabe tratar de diseñarlo de manera que las perturbaciones que
induzca resulten mínimas. Otro grupo de definiciones muy difundidas en nuestro
entorno restringen el concepto de contaminación lumínica a la parte adversa o
evitable de la emisión de luz artificial.
Según el texto de la ley catalana de alumbrado del 2001, se entendería por
contaminación lumínica: la emisión de flujo luminoso de fuentes artificiales
nocturnas con intensidades, direcciones o rangos espectrales innecesarios para la
realización de las actividades previstas en la zona donde se han instalado las
luces.
Según la Oficina Técnica para la Protección del Cielo (OTPC) del Instituto de
Astrofísica de Canarias (IAC): La contaminación lumínica es el brillo o
resplandor de luz en el cielo nocturno producido por la reflexión y difusión de luz
artificial en los gases y en las partículas del aire por el uso de luminarias
inadecuadas y/o excesos de iluminación. El mal apantallamiento de la
iluminación de exteriores envía la luz de forma directa hacia el cielo en vez de ser
utilizada para iluminar el suelo.
Según el Departamento de Astronomía y Meteorología de la Universidad de
Barcelona: Se entiende por contaminación lumínica la emisión de flujo luminoso
de fuentes artificiales nocturnas en intensidades, direcciones y/o rangos
espectrales donde no es necesario para la realización de las actividades previstas
en la zona alumbrada.
4
Una formulación así tiene la ventaja de enumerar los
los factores relevantes del
problema y, por tanto, apunta ya de entrada a posibles soluciones que tengan en
cuenta la intensidad del alumbrado, la dirección en la que se orienta y el color de
las lámparas utilizadas.
1.2
LA LUZ EN LA ATMÓSFERA
La luz visible se puede tratar como un caso particular de onda electromagnética
(figura 2.1).. Las ondas electromagnéticas se producen cuando una carga eléctrica
experimenta una aceleración. Como toda onda, la onda electromagnética se
caracteriza por su amplitud (intensidad),
(intensi
longitud de onda (distancia
distancia entre crestas
sucesivas) y velocidad. Un concepto análogo al de longitud de onda es el de
frecuencia. Se refiere al número de crestas que pasan por un lugar determinado
cada segundo.
Figura 1.1. Espectro electromagnético.
5
Las ondas electromagnéticas de todas las longitudes de onda (de todas las
frecuencias) constituyen el espectro electromagnético, desde los rayos gamma (<
0,02 nm) hasta las ondas de radio (con longitudes de más de diez centímetros).
A grandes rasgos, la luz visible corresponde al intervalo de longitudes de onda
entre 400 y 700 nm (1 nm = 10-9 m, una millonésima de milímetro).
Desde el punto de vista de la percepción (figura 1.2),, cada longitud de onda de luz
visible induce una sensación de color diferente, desde las longitudes de onda
cortas que corresponden al color violeta, hasta las longitudes de onda largas que
dan la sensación de rojo.
Figura 1.2. Espectro visible por el hombre.
La atmósfera terrestre contiene partículas de dos categorías: moléculas de gases y
partículas en suspensión, los aerosoles.
Las moléculas de nitrógeno y de oxígeno miden unas 200 milésimas de
nanómetro, es decir, son unas mil veces más pequeñas que la longitud de onda de
la luz visible. Cuando la radiación electromagnética
electromagnética interacciona con partículas
mucho más pequeñas que su longitud de onda, se aplica la teoría del
esparcimiento de Rayleigh.
6
La luz incide sobre las moléculas y agita sus nubes electrónicas. Así se sustrae
parte de la energía al rayo luminoso. La agitación de las cargas eléctricas de las
cortezas y núcleos atómicos hace que se vuelva a emitir esa energía en forma de
radiación electromagnética de nuevo, pero en una dirección aleatoria. El resultado
neto es que la luz incidente puede ir rebotando de molécula en molécula y termina
esparciéndose en el seno de toda la masa del gas. Es muy importante insistir en
que este proceso se verifica incluso en el seno de gases puros, sin aerosoles ni
contaminantes de ningún tipo.
La intensidad del esparcimiento de Rayleigh es inversamente proporcional a la
cuarta potencia de la longitud de onda: cuanto más corta sea la longitud de onda,
más tiende a esparcirse la luz en el seno del gas. El efecto Rayleigh alcanza una
intensidad cuatro veces mayor para la luz azul que para la roja, y llega a ser trece
veces mayor para la luz ultravioleta que para la roja. Por tanto el cielo es azul
porque el mecanismo de interacción entre la luz y las moléculas del aire
(independiente de su composición química) favorece muchísimo el esparcimiento
de los tonos de longitud de onda corta, mientras que tiene poca intensidad para las
longitudes de onda largas.
Consideremos ahora no las moléculas gaseosas, sino partículas en suspensión, los
aerosoles. En este caso se trata de partículas con tamaños similares a la longitud
de onda de la luz. Los aerosoles pueden tener diversos orígenes: contaminación
atmosférica, polvo, aerosoles de origen marino o las nubes (sean de gotas líquidas
o de cristales de hielo). En este caso, con partículas semejantes en tamaño a la
longitud de onda, se aplica la Teoría del Esparcimiento de Mie. En este proceso,
7
la luz incide en las partículas y estas las vuelven a emitir pero no en direcciones
aleatorias, sino en direcciones muy semejantes (aunque no idénticas) a las de
partida. Cuando hay alta densidad de aerosoles (nubes, o en ciertas ocasiones,
calimas en capas bajas de la atmósfera) el esparcimiento múltiple (esparcimiento
sucesivo en varias partículas) adquiere relevancia y la luz llega a desviarse mucho
en virtud del efecto Mie, a través de la interacción con muchas partículas de
manera consecutiva.
El esparcimiento de Mie presenta una dependencia inversa ligera (lineal) con la
longitud de onda, de modo que la luz azul tiende a esparcirse un poco más que la
roja por este efecto.
1.3
DAÑOS A LA ASTRONOMÍA
No hay grandes diferencias entre los mecanismos que operan en la interacción de
la luz con la atmósfera durante el día y durante la noche. Así como de día el cielo
es azul, también lo es de noche (aunque no lo parezca) cuando hay Luna. Y la luz
de origen artificial también se propaga por el aire obedeciendo las leyes físicas
comentadas.
Uno de los resultados de la introducción de luz en la atmósfera consiste en el
esparcimiento de parte de ella, lo que confiere al fondo de cielo un resplandor que
puede perjudicar los estudios astronómicos de diferentes maneras. A este respecto
conviene distinguir los estudios espectroscópicos de aquellos otros efectuados por
medio de imágenes directas (fotografías). Cuando las lámparas emiten en muy
8
pocas longitudes de onda, entonces solo una parte limitada del espectro se ve
afectada y quedan amplias regiones libres para su estudio espectroscópico.
No obstante, en ocasiones ocurre que líneas de emisión usadas en lámparas de
alumbrado público quedan demasiado cerca, en el espectro, de longitudes de onda
clave para el estudio de objetos celestes. Además, las lámparas de descarga
utilizadas para generar luz blanca contienen muchas líneas sobre un cierto
espectro continuo de fondo, de modo que en la práctica quedan pocas zonas
espectrales libres. La luz de sodio a baja presión es la que menos afecta los
estudios espectroscópicos porque al ser casi monocromática deteriora solo un
punto concreto de los espectros. No puede decirse lo mismo de ninguna otra
fuente de luz utilizada hoy día en alumbrado de exteriores.
La situación es distinta cuando se considera no el análisis espectral, sino la toma
de fotografías directas. Cuando se obtiene una imagen a través de un filtro
determinado, toda la luz que atraviesa el filtro queda registrada de manera
conjunta sin posibilidad de distinguir qué parte correspondía en origen a cada
longitud de onda. Así, por ejemplo, la luz de sodio a baja presión, si bien ejerce un
efecto limitado sobre los estudios espectroscópicos, resulta muy molesta para los
análisis fotométricos porque su longitud de onda de emisión (589,3 nm) cae
dentro de las bandas de los filtros V y R.
Cualquier lámpara no monocromática posee emisión que abarca grandes regiones
del espectro y perjudica de manera inevitable los estudios fotométricos con filtros
muy diversos.
9
1.4
EL PROBLEMA
Nos enfrentamos a un nuevo ataque medioambiental, originado por el uso
excesivo e irresponsable del alumbrado de exteriores. Este problema altera el
proceso natural nocturno de iluminación y afectan los procesos biológicos de los
seres vivos expuestos a él, dificulta las observaciones astronómicas y ocasiona un
derroche de energía innecesario. Este fenómeno se conoce con el nombre de
contaminación lumínica y gráficamente se puede observar en el conocido atlas
mundial de la iluminación artificial nocturna, figura 1.3.
Los colores corresponden a los cocientes entre el brillo artificial del cielo y el brillo natural del
cielo (251 µcd/m2) de:
< 0,01 (negro)
0,01-0,11 (gris oscuro)
0,11-0,33 (azul)
0,33-1 (verde)
1-3 (amarillo)
3-9 (naranja)
9-27 (rojo)
> 27 (blanco)
Figura. 1.3. Atlas mundial de la iluminación artificial nocturna. (Nov. 2010).
La observación de las imágenes de la figura anterior pone de manifiesto que las
regiones con un mayor grado de "desarrollo" son las que más invierten en
iluminar nubes. Si observamos el mapa global veremos cómo los grandes focos
contaminantes corresponden a Norteamérica, Europa y Japón. Como en otras
tantas cosas, el binomio desarrollo económico y contaminación van parejos.
10
La contaminación lumínica no se conoce tan ampliamente como otros tipos de
contaminación ambiental; sin embargo, cada vez es más divulgada a tal grado que
muchos países, organizaciones como la Comisión Internacional de Iluminación
(CIE)
y comunidades
autónomas
están
implementando
reglamentos
y
recomendaciones para su tratamiento. De hecho la CIE realizó una clasificación
de zonas medioambientales de acuerdo a sus características de iluminación
artificial nocturna (Tabla 1.1).
Zona Características Iluminación medioambiental
Ejemplos
E1
Natural
Específicamente oscuro
Parques nacionales o sitios
protegidos
E2
Rural
Distrito de bajo brillo
Áreas rurales
E3
Suburbano
Distrito de medio brillo
Suburbios residenciales
E4
Urbano
Distrito de alto brillo
Áreas comerciales
Tabla 1.1. Descripción de zonas medioambientales adoptadas por la CIE.
La International Dark-Sky Association en Tucson, Arizona, un grupo ecologista,
estima que un tercio de toda la iluminación en los EE.UU. se pierde en
contaminación lumínica, a un costo anual de cerca de 30 millones de barriles de
petróleo y 8,2 millones de toneladas de carbón, un total de de $ 2 billones. Que las
cantidades de petróleo para su generación emiten 14,1 millones de toneladas de
CO2 por año a la atmósfera, que se suma a los problemas del calentamiento global
y todos los gastos adicionales que supondrá el futuro.
11
1.5
ORGANIZACIONES
DEDICADAS
AL
ESTUDIO
DE
LA
CONTAMINACIÓN LUMÍNICA
1.5.1 International Dark-Sky Association (IDA)
Constituye la organización más veterana y representativa de la lucha contra la
contaminación lumínica, con secciones y miembros en todo el mundo.
El objetivo de Dark-Sky Association (IDA- Asociación del Cielo Oscuro) ha sido
desde su creación el proteger el medioambiente nocturno y su patrimonio
asociado frente a las agresiones de la iluminación artificial de la noche.
Objetivos:
1. Contribuir a frenar los efectos adversos que degradan la noche, incluyendo
·
La ineficiencia energética y la contaminación del aire y del agua causada
por el despilfarro de la energía
·
Las agresiones a la salud humana.
·
Los impactos sobre la naturaleza y los sistemas ecológicos.
·
La reducción de la seguridad.
·
La reducción de la visibilidad del cielo en la noche.
·
El empobrecimiento del ambiente nocturno.
2. Fomentar un mayor conocimiento sobre el alcance de la contaminación
lumínica, sus efectos nocivos, y sus posibles soluciones.
3. Promocionar las ventajas de un medio libre de la contaminación lumínica y
la manera de alcanzarlo.
12
4. Ayudar a frenar otras amenazas que afectan al conocimiento del Universo,
tales como las interferencias causadas por radiofrecuencia (IRF).
Esta organización educativa es tan importante y ha sido tan reconocida que hoy en
día muchos fabricantes de luminarias se enorgullecen de tener un certificado de
luminaria amigable al cielo oscuro, emitido por la asociación.
Figura 1.4. Certificado que emite “La asociación internacional por un cielo
oscuro” a las luminarias que no contaminan lumínicamente (IDA 2010).
1.5.2 Coordinamento per la protezione del cielo notturno CIELOBUIO
Ésta organización italiana se ocupa desde 1997 (año de su constitución) de
promover la cultura de una iluminación eco-compatible y de la protección del
cielo frente al creciente fenómeno de la contaminación lumínica.
1.5.3 Light Pollution Abatement Program (Canada)
El principal objetivo del Programa de la RASC, denominado "Light Pollution
Abatement Program" (Programa de Reducción de la Contaminación Lumínica),
es lograr reducir los niveles de la contaminación en las áreas urbanas y rurales,
incidiendo sobre las agencias gubernamentales, entidades provinciales y
municipales, en un trabajo conjunto con las empresas y ciudadanos, con el fin de
llegar a un acuerdo sobre el grado de iluminación no necesaria.
13
1.5.4 Comisión Internacional de la Iluminación (CIE)
Como su nombre indica, la Comisión Internacional de la Iluminación, constituye
una organización dedicada a la cooperación y al intercambio de información a
nivel internacional entre sus países miembros, en todas las materias referentes a
ciencia y el estado del arte de las tecnologías de la iluminación.
1.5.5 Istituto di Scienza e Tecnologia dell'Inquinamento Luminoso (ISTIL)
Es una organización italiana cuyo fin es el desarrollar y promover la
investigación científica en este campo, ofertando tecnologías y metodologías que
permitan combatir los efectos adversos de la contaminación lumínica en el medio
nocturno.
1.5.6 CELFOSC (Catalunya-España)
Creada en 1996, Cel Fosc es una asociación abierta e independiente de
ciudadanos con el objetivo de influir en la sociedad con el fin de mejorar el
sistema de iluminación público y privado: Iluminar mejor respetando el medio
ambiente, y garantizar un mejor uso de los recursos.
1.5.7 Association Nationale pour la Protection du Ciel Nocturne (ANPCN)
En 1995 el Comité Inter Associatif (C.I.A.) formado por la Société Astronomique
de France (S.A.F), la Association Française d'Astronomie (A.F.A.) y la
Association Nationale Sciences Techniques Jeunesse (A.N.S.T.J.) con el apoyo
de la Société Astronomique de Bourgogne (S.A.B.) crearon el Comité Nacional
de Protección del Cielo Nocturno (C.N.P.C.N.).
14
1.5.8 The British Astronomical Association's Campaign for Dark Skies
(CfDS)
La campaña británica "CfDS" de protección del cielo oscuro, se ha concentrado
en una serie de iniciativas que tienen como objetivo el preservar y restaurar la
belleza del cielo de la noche, haciendo frente a la los excesos de iluminación,
resaltando su ineficacia e irresponsabilidad, cuando las luces brillan donde no se
desea y son manifiestamente inútiles.
1.5.9 Irish Light Pollution Awareness Campaign (ILPAC)
La iniciativa irlandesa ILPAC fue creada en el 2003 con el fin de difundir los
efectos nocivos de la contaminación lumínica y establecer un marco de acción
para combatirla.
1.5.10 El Programa europeo "Greenligh"
El Programa "GreenLight" constituye una iniciativa lanzada en el marco de los
programas de la Comisión Europea, en la que las organizaciones privadas y
públicas establecen compromisos voluntarios tendentes a la minimización del
consumo energético en iluminación, favoreciendo en paralelo la reducción de
emisiones y la contaminación lumínica. La iniciativa GreenLight fue lanzada en
febrero de 2000.
CAPÍTULO II
LUMINOTECNIA
2.1
EL COLOR
El color es una interpretación subjetiva psicofisiológica del espectro
electromagnético visible. Las sensaciones luminosas o imágenes que se producen
en nuestra retina, al enviarlas al cerebro, son interpretadas como un conjunto de
sensaciones monocromáticas que constituyen el color de la luz.
El sentido de la vista no analiza individualmente cada radiación o sensación
cromática. A cada radiación le corresponde una denominación de color, según la
clasificación del espectro de frecuencias.
Distinguimos a los objetos por el color asignado según sus propiedades ópticas,
pero en ellos ni se produce ni tienen color. Lo que sí tienen son propiedades
ópticas de reflejar, refractar y absorber los colores de la luz que reciben, es decir:
el conjunto de sensaciones monocromáticas aditivas que nuestro cerebro
interpreta como color de un objeto depende de la composición espectral de la luz
16
con que se ilumina y de las propiedades ópticas que posea el objeto para reflejarla,
refractarla o absorberla.
Fue Newton el primero en descubrir la descomposición de la luz blanca en el
conjunto de colores que forma el arco iris. Al hacer pasar un haz de luz blanca a
través de un prisma obtuvo el efecto que se indica en la figura.
Figura 2.1. Descomposición de la luz blanca en el espectro del arco iris.
2.1.1 Clasificación de los colores según el diagrama cromático C.I.E.
La evaluación subjetiva de las superficies de los objetos, tal y como son
percibidas por el ojo, se interpretan en función de los atributos o cualidades del
color. Éstas son:
a) Claridad o esplendor: Radiación luminosa que recibimos según la iluminancia
que posea el objeto. Un objeto es más claro cuanto más se aleja su color del
negro en la escala de grises. Hace referencia a la intensidad.
b) Tono o matiz: Nombre común del color (rojo, amarillo, verde, etc.). Hace
referencia a la longitud de onda.
17
c) Pureza o saturación:
saturación: La proporción en que un color está mezclado con el
blanco. Hace referencia a la pureza espectral.
Para evitar la evaluación subjetiva del
del color existe el diagrama cromático en
forma de triángulo, aprobado por la C.I.E., que se emplea para tratar
cuantitativamente las fuentes de luz, las superficies coloreadas, las pinturas, los
filtros luminosos, etc.
Figura 2.2.
2. Diagrama cromático de la C.I.E.
2.1.2 Temperatura de color (TC)
En el diagrama cromático C.I.E. se ha dibujado la curva que representa el color
que emite el cuerpo negro en función de su temperatura. Se llama curva de
temperatura de color del cuerpo negro, TC.
18
La temperatura de color es una expresión que se utiliza para indicar el color de
una fuente de luz por comparación de ésta con el color del cuerpo negro, o sea del
“radiante perfecto teórico” (objeto cuya emisión de luz es debida únicamente a su
temperatura). Como cualquier otro cuerpo incandescente, el cuerpo negro cambia
de color a medida que aumenta su temperatura, adquiriendo al principio, el tono
de un rojo sin brillo, para luego alcanzar el rojo claro, el naranja, el amarillo y
finalmente el blanco, el blanco azulado y el azul.
El color, por ejemplo, de la llama de una vela, es similar al de un cuerpo negro
calentado a unos 1 800 K, y la llama se dice entonces, que tiene una “temperatura
de color” de 1 800 K. Las lámparas incandescentes tienen una temperatura de
color comprendida entre los 2 700 y 3 200 K, según el tipo, por lo que su punto de
color determinado por las correspondientes coordenadas queda situado
prácticamente sobre la curva del cuerpo negro. Esta temperatura no tiene relación
alguna con la del filamento incandescente.
Por lo tanto la temperatura de color no es en realidad una medida de temperatura.
Define sólo color y sólo puede ser aplicada a fuentes de luz que tengan una gran
semejanza de color con el cuerpo negro.
La equivalencia práctica entre apariencia de color y temperatura de color, se
establece convencionalmente según la Tabla.
Grupo de apariencia de color
Apariencia de color
Temperatura de color (K)
1
Cálida
Por debajo de 3 300
2
Intermedio
De 3 300 a 5 300
3
Frío
Por encima de 5 300
Tabla 2.1. Apariencia y color.
19
2.1.3 Índice de rendimiento de color (IRC)
El dato de temperatura de color se refiere únicamente al color de la luz, pero no a
su composición espectral que resulta decisiva para la reproducción de colores.
Así, dos fuentes de luz pueden tener un color muy parecido y poseer al mismo
tiempo unas propiedades de reproducción cromática muy diferentes.
Fuentes luminosas
Tc (K)
IRC
10 000 a 30 000
85 a 100 (grupo 1)
Cielo nublado
7 000
85 a 100 (grupo 1)
Luz solar día
6 000
85 a 100 (grupo 1)
6 000
3 000 a 5 000
Menos de 3 000
96 a 100 (grupo 1)
70 a 84 (grupo 2)
40 a 69 (grupo 3)
Lámpara descarga (Na)
2 900
Menos de 40
Lámpara incandescente
2 100 a 3 200
85 a 100 (grupo 1)
Lámpara fotográfica
3 400
85 a 100 (grupo 1)
Llama de vela o bujía
1 800
40 a 69 (grupo 3)
Cielo azul
Lámparas descarga (excepto Na)
Luz día (halogenuros)
Blanco neutral
Blanco cálido
Tabla 2.2. Índice de rendimiento de color
El índice de reproducción cromática (IRC), caracteriza la capacidad de
reproducción cromática de los objetos iluminados con una fuente de luz. El IRC
ofrece una indicación de la capacidad de la fuente de la luz para reproducir
colores normalizados, en comparación con la reproducción proporcionada por una
luz patrón de referencia.
Grupos de rendimiento de color en las lámparas. Para simplificar las
especificaciones de los índices de rendimiento en color de las lámparas que se
utilizan en iluminación, se han introducido grupos de rendimiento en color como
se indica en la siguiente tabla.
20
Grupo
rendimiento
en color
1A
1B
Rango de
rendimiento
en color
IRC ≥ 90
80 > IRC ≥ 60
3
60 > IRC ≥ 40
Ejemplos para usos
preferible
Ejemplos para usos
aceptable
Cálido
Intermedio
Frío
Igualaciones de color,
exploraciones clínicas
y galerías de arte.
Cálido
Intermedio
Casas, hoteles,
restaurantes, tiendas,
oficinas, escuelas,
hospitales.
Intermedio
Frío
Imprenta, industria de
pintura y textiles,
trabajo industrial.
Cálido
Intermedio
Frío
Trabajo industrial.
Oficinas, escuelas.
Industrias bastas
Trabajo industrial.
90 > IRC ≥ 80
2
4
Apariencia
de color
40 > IRC ≥ 20
Trabajos bastos,
trabajo industrial con
requerimiento de
rendimiento de color.
Tabla 2.3. Grupos de rendimiento en color
2.1.4 Efectos psíquicos de los colores y su armonía
Está comprobado que el color del medio ambiente produce en el observador
reacciones psíquicas o emocionales. Por ello, el emplear los colores de forma
adecuada es un tema del mayor interés para los psicólogos, arquitectos,
luminotécnicos y decoradores.
No se pueden establecer reglas fijas para la elección del color apropiado con el fin
de conseguir un efecto determinado, pues cada caso requiere ser tratado de una
forma particular. Sin embargo, existe una serie de experiencias en las que se ha
comprobado las sensaciones que producen en el individuo determinados colores.
21
Una de las primeras sensaciones es la de calor o frío, de aquí que se hable de
“colores cálidos” y “colores fríos”. Los colores cálidos son los que en el espectro
visible van desde el rojo al amarillo verdoso, y los fríos desde el verde al azul.
Un color será más cálido o más frío según sea su tendencia hacia el rojo o hacia el
azul, respectivamente. Los colores cálidos son dinámicos, excitantes y producen
una sensación de proximidad, mientras que los colores fríos calman y descansan,
produciendo una sensación de lejanía.
Asimismo, la claridad del color también tiene sus efectos psicológicos. Los
colores claros animan y dan sensación de ligereza, mientras que los colores
oscuros deprimen y producen sensación de pesadez.
Cuando se combinan dos o más colores y producen un efecto agradable, se dice
que armonizan. La armonía de colores se produce, pues, mediante la elección de
una combinación de colores que es agradable y hasta placentera para el
observador en una situación determinada.
De todo lo anterior, se deduce que el conocimiento de la curva de distribución
espectral de las fuentes de luz es imprescindible para conseguir el efecto
cromático deseado.
2.2
MAGNITUDES LUMINOSAS
2.2.1 Flujo luminoso (potencia luminosa)
La energía transformada por los manantiales luminosos no se puede aprovechar
totalmente para la producción de luz. Por ejemplo, una lámpara incandescente
consume una determinada energía eléctrica que transforma en energía radiante, de
22
la cual sólo una pequeña parte (alrededor del 10%) es percibida por el ojo humano
en forma de luz, mientras que el resto se pierde en calor.
El flujo luminoso que produce una fuente de luz es la cantidad total de luz emitida
o radiada, en un segundo, en todas las direcciones.
De una forma más precisa, se llama flujo luminoso de una fuente a la energía
radiada que recibe el ojo medio humano según su curva de sensibilidad y que
transforma en luz durante un segundo.
El flujo luminoso se representa por la letra griega Φ y su unidad es el lumen (lm).
Rendimiento luminoso (Eficacia luminosa). El rendimiento luminoso de una
fuente de luz, indica el flujo que emite la misma por cada unidad de potencia
eléctrica consumida para su obtención. Se representa por la letra griega e, siendo
su unidad el lumen/vatio (lm/W). La fórmula que expresa la eficacia luminosa es:
ε= Φ/P (lm/W)
Si se lograse fabricar una lámpara que transformara sin pérdidas toda la potencia
eléctrica consumida en luz a una longitud de onda de 555 nm, esta lámpara tendría
el mayor rendimiento posible, cuyo valor sería 683 lm/W.
2.2.2 Cantidad de luz (energía luminosa)
De forma análoga a la energía eléctrica que se determina por la potencia eléctrica
en la unidad de tiempo, la cantidad de luz o energía luminosa se determina por la
potencia luminosa o flujo luminoso emitido en la unidad de tiempo.
23
La cantidad de luz se representa por la letra Q,, y su unidad es el lumen por hora
(lm·h). La fórmula que expresa la cantidad de luz es:
Q = Φ · t (lm · h)
2.2.3 Intensidad luminosa
Esta magnitud se entiende únicamente referida a una determinada dirección y
contenida en un ángulo sólido w.
El estereorradián se define como el ángulo sólido que corresponde a un casquete
esférico cuya superficie es igual al cuadrado del radio de la esfera.
Figura 2.3. Ángulo solido.
La intensidad luminosa de una fuente de luz es igual al flujo emitido en una
dirección por unidad de ángulo sólido en esa dirección.
Su símbolo es I,, su unidad es la candela (cd), y la fórmula que la expresa:
Ι = Φ/ω (lm/sr)
La candela se define como la intensidad luminosa de una fuente puntual que emite
un flujo luminoso de un lumen en un ángulo sólido de un estereorradián (sr).
24
Según el S.I., también se define candela como la intensidad luminosa, en una
dirección dada, de una fuente que emite una radiación monocromática de
frecuencia 540·1012 Hz y cuya intensidad energética en dicha dirección es 1/683
vatios por estereorradián.
2.2.4 Iluminancia (nivel de iluminación)
La iluminancia o nivel de iluminación de una superficie es la relación entre el
flujo luminoso que recibe la superficie y su área. Se simboliza por la letra E, y su
unidad es el lux (lx).
La fórmula que expresa la iluminancia es:
E = Φ/S (lx = lm/m2)
Se deduce de la fórmula que cuanto mayor sea el flujo luminoso incidente sobre
una superficie, mayor será su iluminancia, y que, para un mismo flujo luminoso
incidente, la iluminancia será tanto mayor en la medida en que disminuya la
superficie.
Según el S.I., el lux se define como la iluminancia de una superficie que recibe un
flujo luminoso de un lumen, repartido sobre un metro cuadrado de superficie.
Medida del nivel de iluminación. La medida del nivel de iluminación se realiza
por medio de un aparato especial denominado luxómetro, que consiste en una
célula fotoeléctrica que, al incidir la luz sobre su superficie, genera una débil
corriente eléctrica que aumenta en función de la luz incidente.
Dicha corriente se mide con un miliamperímetro, de forma analógica o digital,
calibrado directamente en lux (figura 2.4).
25
Figura 2.4. Luxómetro.
2.2.5 Luminancia
Se llama Luminancia al efecto de luminosidad que produce una superficie en la
retina del ojo, tanto si procede de una fuente primaria que produce luz, como si
procede de una fuente secundaria o superficie que refleja luz.
La luminancia mide brillo de las fuentes luminosas primarias y de las fuentes que
constituyen los objetos iluminados. Este término ha sustituido a los conceptos de
brillo y densidad de iluminación, aunque como concepto nos interesa recordar que
el ojo no ve colores sino brillo, como atributo del color. La percepción de la luz es
realmente la percepción de diferencias de luminancias. Se puede decir, por lo
tanto, que el ojo ve diferencias de luminancias y no de iluminación (a igual
iluminación, diferentes objetos tienen luminancia distinta porque tienen distinto
poder de reflexión).
La luminancia de una superficie iluminada es el cociente entre la intensidad
luminosa de una fuente de luz, en una dirección, y la superficie de la fuente
proyectada según dicha dirección.
26
El área proyectada es la vista por el observador en la dirección de observación. Se
calcula multiplicando la superficie real iluminada por el coseno del ángulo que
forma su normal y la dirección de la intensidad luminosa.
Se representa por la letra L, siendo su unidad la candela/m2 llamada “nit” (nt). La
fórmula que la expresa es la siguiente:
L=I/(S.cosβ)
Donde: S · cos β = Superficie aparente.
La luminancia es independiente de la distancia de observación.
Figura 2.5. Luminancia de una superficie.
Medida de la luminancia.
luminancia La medida de la luminancia se realiza por medio de un
aparato especial llamado luminancímetro o nitómetro. Se basa en dos sistemas
ópticos, uno de dirección y otro de medición.
El de dirección se orienta de forma que la imagen coincida con el punto a medir,
la luz que llega una vez orientado se ve convertida en corriente eléctrica y
recogida en lectura analógica o digital, siendo los valores medidos en cd/m2.
27
Figura 2.6. Luminancímetro o nitómetro.
2.3
PRINCIPIOS FUNDAMENTALES DE ALUMBRADO
2.3.1 Ley de la inversa del cuadrado de la distancia
Se ha comprobado que las iluminancias producidas por las fuentes de luz
disminuyen inversamente con el cuadrado de la distancia desde el plano a
iluminar a la fuente. Se expresa por la fórmula siguiente:
E=I/d2 (lx)
donde Ε es el nivel de iluminación en lux (lx), Ι es la intensidad de la fuente en
candelas (cd), y d es la distancia de la fuente de luz al plano receptor
perpendicular.
De esta forma podemos establecer la relación de iluminancias Ε1 y Ε2 que hay
entre dos planos separados una distancia d y D de la fuente de luz
respectivamente:
Ε1 · d2 = Ε2 · D2
Ε1 /Ε2 = D2/d2
Esta ley se cumple cuando se trata de una fuente puntual de superficies
perpendiculares a la dirección del flujo luminoso. Sin embargo, se puede suponer
que la ley es lo suficientemente exacta cuando la distancia a la que se toma la
28
medición es, por lo menos,
menos, cinco veces la máxima dimensión de la luminaria (la
distancia es grande con relación al tamaño de la zona fuente de luz).
Figura 2.7. Distribución del flujo luminoso sobre distintas superficies.
2.3.2 Ley del coseno
En el caso anterior la superficie estaba situada perpendicularmente a la dirección
de los rayos luminosos, pero cuando forma con ésta un determinado ángulo a, la
fórmula de la ley de la inversa del cuadrado de la distancia hay que multiplicarla
por el coseno
no del ángulo correspondiente cuya expresión constituye la llamada ley
del coseno, que se expresa como:
Ε =Ι· cos α/d2 (lx)
“La iluminancia en un punto cualquiera de una superficie es proporcional al
coseno del ángulo de incidencia de los rayos luminosos en el punto iluminado”.
Si se representan dos fuentes de luz F y F´ con igual intensidad luminosa (I) y a la
misma distancia (d) del punto P a la fuente F con un ángulo de incidencia a igual a
cero, corresponde un cos0 = 1, y produce una iluminación en el punto P de valor:
29
Εp =Ι· cos 0/d2= Ι· 1/d2
Ep =Ι/d2
Figura 2.8. Iluminancia en un punto desde dos fuentes de luz con diferente ángulo
de incidencia.
De la misma forma el F´ con un ángulo α = 60°, al que corresponde el cos 60° =
0.5, producirá en el mismo punto una iluminación de valor:
Ε’p =Ι· cos 60°/d2= Ι· 0.5/d2 lux
E’p =Ι/(2d2) lux
2.3.3 Iluminación normal, horizontal, vertical y en planos inclinados
En la figura la fuente F ilumina tres planos situados en posiciones normal,
horizontal y vertical respecto al mismo. Cada uno de ellos tendrá una iluminancia
llamada: EN = Iluminancia normal; EH = Iluminancia horizontal; EV = Iluminancia
vertical. Vamos a determinar la iluminancia normal, horizontal y vertical para
p
el
punto M de la figura.
30
Figura 2.9. Iluminancia normal, horizontal y vertical.
Iluminación normal.
normal Aplicamos la ley de la inversa del cuadrado de la distancia:
EN=Iα/d2 (lux) donde Iα es la intensidad luminosa bajo el ángulo a. Prácticamente,
sólo se considera la iluminancia normal de un punto en el caso que éste se
encuentre situado en la vertical de la fuente sobre el plano horizontal (punto M1),
por lo que la fórmula
mula anterior se convierte
con
en:
EN=Iα/h2 (lux)
y también cuando está situado en línea recta con la fuente sobre el plano vertical
(punto M2), siendo la iluminancia:
EN=Iα/a2 (lux)
Iluminación horizontal.
horizontal Si aplicamos directamente la ley del coseno, tenemos
que:
EH = EN . Cosα = Iα. cosα/d2 (lx)
31
Esta expresión la podemos expresar en relación con la altura h que existe entre la
fuente F y el punto M (d = h / cosα):
ΕH = Ια·cos3α/d2 (lx)
Iluminación vertical. En este caso también aplicamos directamente la ley del
coseno, y obtenemos que:
ΕV = ΕN · cos β (lx)
Entre los ángulos α y β existe una relación sencilla, ya que ambos pertenecen a un
triángulo rectángulo.
α + β + 90° = 180° ⇒ β = 90° - α
Aplicando relaciones trigonométricas:
cosβ = cos(90° - α) = cos90° · cosα + sen90° · senα
Por lo tanto, cosβ = senα. Sustituimos este valor en la expresión y obtenemos que:
ΕV = ΕN · sen α (lx) ⇒ ΕV =Iα.senα/d2
Podemos expresar la ecuación en función de la altura h que existe entre la fuente F
y el punto M.
ΕV = Iα.cos2α · sen α /h2 (lx)
Iluminación en planos inclinados. El plano vertical puede cambiar a través de un
ángulo como el que aparece en la figura. Dicho ángulo es el que forma el plano
vertical que contiene al punto P con el plano de incidencia de la luz.
Teniendo esto en cuenta, la expresión anterior se transforma en:
32
ΕPI = Iα.cos2α · sen α · cos γ/h2 (lx)
h es la altura vertical de la fuente de luz sobre el plano horizontal que contiene al
punto P.
Figura 2.10. Iluminancia en el punto P.
2.3.4 Relaciones de iluminancia Vertical / Horizontal
Se han propuesto diferentes conceptos para describir la luz que proviene de otras
direcciones que la vertical. Éstos se deben considerar como parámetros de confort
junto con otros como el nivel de iluminación (iluminancia).
La experiencia obtenida de las instalaciones de alto nivel de iluminación con un
buen control del deslumbramiento, indica que la relación entre la iluminancia
vertical (EV) y la iluminancia horizontal (EH) para un buen modelado no debe ser
inferior a 0.25
25 en las principales direcciones de la visión.
E
0.25
E
2.4
LÁMPARAS
La luz se compone de radiaciones electromagnéticas en forma de ondas, que
pueden producirse de forma muy variada según las causas que la provoquen. Si la
33
causa se debe exclusivamente a la temperatura del cuerpo radiante, el fenómeno se
llama termorradiación, en todos los demás casos luminiscencia.
Termorradiación. Se conoce con esta denominación la radiación (calor y luz)
emitida por un cuerpo caliente. La energía de esta radiación depende única y
exclusivamente de la capacidad calorífica del cuerpo radiante. La luz que se
obtiene va siempre acompañada de una cuantiosa radiación térmica que, por lo
general, constituye una fuente de pérdida de energía cuando de lo que se trata es
de producir luz.
Luminiscencia. Con este nombre se conocen aquellos fenómenos luminosos cuya
causa no obedece exclusivamente a la temperatura de la sustancia luminiscente.
Dichos fenómenos se caracterizan porque sólo ciertas partículas de los átomos de
la materia, los electrones, son incitados a producir radiaciones electromagnéticas.
2.4.1 Lámparas incandescentes
Lámpara incandescente normal:
La lámpara incandescente produce luz por medio del calentamiento eléctrico de
un alambre (el filamento) a una temperatura alta que la radiación se emite en el
campo visible del espectro. Son las más antiguas fuentes de luz conocidas con las
que se obtiene la mejor reproducción de los colores, con una luz muy cercana a la
luz natural del sol. Su desventaja es la corta vida de funcionamiento, baja eficacia
luminosa (ya que el 90% de la energía se pierde en forma de calor) y depreciación
luminosa con respecto al tiempo. La ventaja es que tienen un coste de adquisición
bajo y su instalación resulta simple, al no necesitar de equipos auxiliares.
34
Figura 2.11. Lámpara incandescente.
•
Apariencia de color: blanco cálido
•
Temperatura de color: 2 600 K
•
Reproducción de color: Ra 100
•
Vida útil: 1 000 h
Lámpara incandescente halógena de Tungsteno:
Las lámparas incandescentes halógenas de tungsteno, tienen un funcionamiento
similar al de las lámparas incandescentes normales, con la salvedad de que el
halógeno incorporado en la ampolla ayuda a conservar el filamento. Aumenta así
la vida útil de la lámpara, mejora su eficiencia luminosa, reduce tamaño, mayor
temperatura de color y poca o ninguna depreciación luminosa en el tiempo,
manteniendo una reproducción del color excelente.
Figura 2.12.
2.12 Lámpara incandescente halógena de tungsteno.
tungsteno
•
Apariencia de color: blanco
•
Temperatura de color: 29 000 K
35
•
Reproducción de color: Ra 100
•
Vida útil: 2 000 – 5 000 h
2.4.2 Lámparas de descarga
Lámpara de sodio de baja presión:
Existe una gran similitud entre el trabajo de una lámpara de sodio de baja presión
y una lámpara de mercurio de baja presión. Sin embargo, mientras que en la
última, la luz se produce al convertir la radiación ultravioleta de la descarga del
mercurio en radiación
diación visible, utilizando un polvo fluorescente en la superficie
interna; la radiación visible de la lámpara de sodio de baja presión se produce por
la descarga de sodio. La lámpara producirá un luz de color amarillo, ya que en
casi la totalidad de su espectro
espectro predominan las frecuencias cerca del amarillo. La
reproducción de color será la menos valorada de todos los tipos de luminaria, Pero
sin embargo es la lámpara de mayor eficiencia
eficiencia luminosa y larga vida.
Figura 2.13.
2.13 Lámpara de sodio de baja presión.
•
Apariencia de color: amarillo
•
Temperatura de color: 1 800 K
•
Reproducción de color: no aplicable
•
Vida útil: 14 000 h
36
Lámpara de sodio de Alta Presión:
La diferencia de presiones del sodio en el tubo de descarga es la principal y más
sustancial variación con respecto a las lámparas anteriores. El exceso de sodio en
el tubo de descarga, para dar condiciones de vapor saturado además de un exceso
de mercurio y Xenón, hacen que tanto la temperatura de color como la
reproducción del mismo mejoren notablemente con las anteriores, aunque se
mantienen ventajas de las lámparas de sodio baja presión como son la eficacia
energética elevada y su larga vida.
Figura 2.14. Lámpara de sodio de alta presión.
•
Apariencia de color: blanco amarillo
•
Temperatura de color: 2 000 – 2 500 K
•
Reproducción de color: Ra 25 - Ra 80
•
Vida útil: 16 000 h
Lámpara de mercurio de Baja Presión:
Recordemos que estas lámparas son de descarga de mercurio de baja presión, en
la cual la luz se produce predominantemente mediante polvos fluorescentes
37
activados por la energía ultravioleta de la descarga. Tienen mayor eficacia
luminosa que las lámparas incandescentes
incandescentes normales y muy bajo consumo
energético. Son lámparas más costosas de adquisición y de instalación, pero se
compensa por su larga vida de funcionamiento. La reproducción del color es su
punto débil, aunque en los últimos años se están consiguiendo
consiguiendo niveles aceptables.
Caracterizadas también por una tonalidad fría en el color de la luz emitida.
Figura 2.15.
2.
Lámpara de mercurio de baja presión.
presión
•
Apariencia de color: diferentes blancos
•
Temperatura de color: 2 600 – 6 500 K
•
Reproducción de color: Ra 50 - Ra 95
•
Vida útil: 10 000 h
Lámparas de mercurio de Alta presión:
En estas lámparas la descarga se produce en un tubo de descarga que contiene una
pequeña cantidad de mercurio y un relleno de gas inerte para asistir al encendido.
Una parte de la radiación de la descarga ocurre en la región visible del espectro
como luz, pero una parte también se emite en la región ultravioleta. Cubriendo la
superficie interior de la ampolla exterior, con un polvo fluorescente que convierte
38
esta radiación ultravioleta en radiación visible, la lámpara ofrecerá mayor
iluminación que una versión
versión similar sin dicha capa. Aumentará así la eficacia
lumínica y mejorara la calidad de color de la fuente, como la reproducción del
color.
Figura 2.16.
2.
Lámpara de mercurio de alta presión..
•
Apariencia de color: blanco
•
Temperatura de color: 4000 K
•
Reproducción de color: ra 45
•
Vida útil: 16 000 h
Lámparas Mezcladoras:
La lámpara mezcladora deriva de la lámpara convencional de mercurio de alta
presión. La diferencia principal entre estas dos es que, la última depende de un
balasto externo para estabilizar
estabilizar la corriente de la lámpara, y la lámpara
mezcladora posee un balasto incorporado en forma de filamento de tungsteno
conectado en serie con el tubo de descarga. La luz de descarga del mercurio y
aquella del filamento caldeado se combinan, o se mezclan,
mezclan, para lograr una
lámpara con características operativas totalmente diferentes a aquellas que poseen
39
tanto una lámpara de mercurio puro como una incandescente. La principal ventaja
es que concentra las ventajas de ambos tipos.
Figura 2.17. Lámpara mezcladora.
•
Apariencia de color: blanco
•
Temperatura de color: 3 600 K
•
Reproducción de color: Ra 60
•
Vida útil: 6 000 h
Lámpara de Halogenuros Metálicos:
Las lámparas de mercurio halogenado son de construcción similar a las de
mercurio de alta presión. La diferencia principal entre estos dos tipos, es que el
tubo de descarga de la primera, contiene una cantidad de haluros metálicos
además del mercurio. Estos haluros son en parte vaporizados cuando la lámpara
alcanza su temperatura normal operativa, El vapor de haluros se disocia luego
dentro de la zona central caliente del arco en halógeno y en metal, con el metal
vaporizado irradia su espectro apropiado. Hasta hace poco estas lámparas han
tenido
nido una mala reputación, al tener un color inestable, precios elevados y poca
vida. Hoy han mejorado aumentando su eficacia lumínica y mejorando el índice
de reproducción del color, punto débil en el resto de lámparas de descarga.
40
Figura 2.18.
2.
Lámpara de halogenuros metálicos.
•
Apariencia de color: blanco frio
•
Temperatura de color: 4 800 – 6 500 K
•
Reproducción de color: Ra 65 - Ra 95
•
Vida útil: 9 000 h
2.4.3 Lámparas de inducción electromagnética
La lámpara de inducción, introduce un concepto nuevo en la generación de la luz.
Basada en el principio de descarga de gas a baja presión, la principal característica
del sistema de la lámpara nuevo, es que prescinde de la necesidad de los
electrodos de originar la ionización. En cambio utiliza una antena interna,
interna cuya
potencia proviene de un generador externo de alta frecuencia para crear un campo
electromagnético dentro del recipiente de descarga, y esto es lo que induce la
corriente eléctrica en el gas a originar su ionización. La ventaja principal que
ofrece este
ste avance es el enorme aumento en la vida útil de la lámpara.
Figura 2.19.
2.
Lámpara de inducción electromagnética.
electromagnética
41
•
Apariencia de color: diferentes blancos
•
Temperatura de color: 2 700 – 4 000 K
•
Reproducción de color: Ra 80
•
Vida útil: 60 000 h
2.4
LÁMPARAS CONTAMINANTES
Sabemos que la luz artificial está conformada de diferentes tipos de luz. Los
distintos tipos de lámparas (fluorescentes, incandescentes, de vapor de mercurio,
de vapor de sodio, entre otras) no emiten el mismo tipo de luz ni presentan el
mismo consumo de energía. Incluso algunas de ellas emiten tipos de luz que no
son apreciables por el ojo humano o consumen hasta cuatro veces más que otras.
Las lámparas de vapor sodio son las preferidas por los investigadores astrónomos
que buscan reducir la contaminación lumínica, debido a que son menos
contaminantes para las observaciones, por la parte mínima de afectación del
espectro, y presentan un menor consumo de energía. Así también, es importante
notar que dentro de la lámpara contaminante se localiza la luminaria. Si se tiene
un buen diseño de luminaria, se disminuirá la cantidad de contaminación lumínica
que emite la respectiva lámpara.
Figura 2.20. Luminarias ofrecidas a la venta por “Starry night Lights” y aprobadas
por la IDA como no contaminantes.
42
Se consideran lámparas contaminantes, aquellos que afectan en cierta medida el
área que interesa para ésta investigación, En el caso de contaminación lumínica,
se toman en cuenta como lámparas contaminantes, las calles bien y mal
iluminadas, luminarias cercanas, lámparas puntuales de contaminación (parkings,
negocios nocturnos, urbanizaciones), poblaciones. Es decir, toda aquella luz
artificial que éste ejerciendo una influencia en la zona de estudio, tanto privada
como pública.
Asimismo, dependiendo de la zona estudiada será la lámpara contaminante,
añadiendo que existen recomendaciones por la CIE de niveles máximos de
iluminación por zonas.
Parámetro
Luminotécnico
E1
E2
E3
E4
De
06:00 a
22:00
horas
2
5
10
25
De
22:00 a
06:00
horas
0*
1
2
5
Condición de aplicación
Iluminancia en
un plano
vertical (EV)
Lux
Aplicable a los planos
verticales de los límites de la
propiedad privada a la altura
donde pueda haber una
potencial afección del edificio
(ventanas).
Los valores dados
corresponden a la componente
directa de la iluminación.
Intensidad
luminosa
emitida por las
luminarias (I)
en candelas
(cd)
Los límites se aplican a cada
luminaria en las direcciones
donde pueden existir
problemas de brillo en el
campo de visión de los
ciudadanos de manera más o
menos constante.
De
06:00 a
22:00
horas
De
22:00 a
06:00
horas
2500 7500 10000 25000
cd
cd
cd
cd
0*
cd
500
cd
1000
cd
2500
cd
Tabla 2.4. Máximos valores permisibles de luminancia en plano vertical y de
intensidad luminosa emitida por luminarias, recomendaciones de la CIE.
43
Partiendo de lo anterior, las zonas peatonales requieren de igual forma tener su
estandarización, puesto que son lámparas contaminantes. Por lo tanto:
EH media
EH mín
ESC mín
P1
20-25
7.5-10
7.5-10
P2
10-15
4-5
4-5
P3
7.5-8
1.5-2
3
P4
5
1-2
1-2
Tabla 2.5. Recomendaciones realizadas por la CIE para iluminancias en zonas
peatonales.
P1
•
•
•
Calzada de alto prestigio
Centros municipales o urbanos con tráfico motorizado
Calles comerciales con tráfico motorizado
P2
•
•
•
•
Uso nocturno intenso por peatones o ciclistas
Centros municipales o urbanos totalmente peatonales
Calles comerciales totalmente peatonales
Centro de pueblos con tráfico motorizado
•
•
•
Uso nocturno moderado por peatones o ciclistas
Centro de pueblos totalmente peatonales
Zonas residenciales de alta utilización (zona de reunión, parques infantiles, Etc.)
EH mín ≥ 4 lux
•
Uso nocturno menor por peatones o ciclistas únicamente asociados con
propiedades adyacentes
Zonas residenciales de media utilización
Calles residenciales con predominio de uso peatonal
Zonas industriales con predominio de uso peatonal
P3
P4
•
•
•
Tabla 2.6. Descripción de tipos de zonas peatonales.
Concluyendo recordemos que para realizar un efectivo conteo de la
contaminación lumínica, es necesario analizar cada lámpara contaminante por
separado y no estandarizarlo (como es realizado en algunos modelos que toman
un patrón de lúmenes per cápita).
CAPÍTULO III
ASPECTOS QUE INTERVIENEN EN LA CONTAMINACIÓN LUMÍNICA
3.1
INTRODUCCIÓN
A menudo la detectamos como el brillo artificial del cielo nocturno, este brillo se
debe a la mala calidad y orientación del alumbrado exterior, tanto público como
privado. Es luz que no se aprovecha para iluminar el suelo, las calles y allí donde
hacemos vida pues la enviamos por sobre el horizonte y las nubes.
Como resultado, la oscuridad natural de la noche disminuye y desaparece
progresivamente la luz de las estrellas y los demás astros.
Las neblinas y el cielo enturbiado potencian el efecto hasta el extremo de crear
una capa de color gris o naranja que adopta la forma de una nube luminosa sobre
las ciudades. La abundancia de partículas en suspensión aumenta la dispersión de
la luz, de modo que, cuanto más contaminado está el aire de la ciudad, más
intenso es el fenómeno. Si la luz dispersada proviene de luminarias con un ancho
espectro de emisión, el efecto es mucho peor porque las radiaciones luminosas de
los astros que tengan idéntica longitud de onda ya no pueden ser captadas por los
45
aparatos de observación y alteran de forma significativa el equilibrio tomadepredador de los animales de vida nocturna.
3.2
ILUMINACIÓN NATURAL NOCTURNA
Otro factor que interviene en la búsqueda del grado de contaminación lumínica, es
la iluminación natural que hay en ambiente nocturno, proveniente de los astros y
de la luna. Indiscutiblemente, las especies que pertenecen a la biodiversidad están
adaptadas a éste nivel de iluminación; mismo que ha existido desde hace millones
de años y que no ha sufrido variaciones considerables –Salvo excepciones de las
fases lunares, luz zodiacal y localización de observación-.
Se le llama iluminación natural nocturna, a la que existe en ausencia de toda luz
artificial. Según el manual de contaminación lumínica (Narisada, Schreuder,
2004), el estándar de la iluminación natural nocturna se puede tomar como 21.6
Mag/Arc-seg2 lo que corresponde a 3.52 x 10-4 Cd/m2. Así también, la luz de la
luna llena es un factor que influye principalmente a las observaciones
astronómicas y que es necesario calcularlo.
3.3
EVALUACIÓN DEL PROBLEMA
A efectos prácticos es conveniente acotar el ámbito de actuación del asunto de la
CL en función de su magnitud o cobertura geográfica. En este sentido podemos
clasificar que las diferentes actuaciones van a tener incidencia a nivel de:
Alumbrado urbano (cascos urbanos de ciudades): ciudades y núcleos de población
grandes o muy grandes. En este apartado se contempla el alumbrado de calles y
viales de uso para vehículos, peatonales, plazas, parques, urbanizaciones de
46
viviendas localizadas en el núcleo urbano, etc. Las competencias de actuación son
a nivel de Municipalidades y comunidades.
Alumbrado de cascos urbanos de pueblos: núcleos de medio o bajo poblamiento.
Problemas y situaciones similares al apartado anterior pero de menor impacto.
Competencias de municipalidades y corporaciones locales, así como de
diputaciones provinciales.
Alumbrado de zonas residenciales: urbanizaciones y núcleos de población no
urbanos. Aunque por afiliación estarán insertos en algún municipio principal, sus
características (lejanía de núcleos urbanos, baja densidad de población etc.) les
confiere unas características especiales. Principalmente presentaran incidencia el
alumbrado peatonal y el correspondiente a la iluminación de accesos a las
viviendas. Su competencia es de las municipalidades a los que pertenecen y en
menos medida a las comunidades y asociaciones de vecinos de existir.
Alumbrado de vías: carreteras y caminos principalmente de uso vial. El correcto
alumbrado de estas es de vital importancia para la seguridad vial. Son
competencia de las administraciones estatales y autonómicas, aunque el caso de
caminos y accesos pueden ser competencia de municipalidades.
Alumbrado especial: fachadas, iluminación ornamental, monumentos, etc.
Aunque por lo general pertenecerán a núcleos urbanos, requieren un tratamiento
especial. Generalmente son competencia de municipalidades.
Alumbrado privado: alumbrado interior de las viviendas, así como el de terrazas y
jardines particulares. El alumbrado interior es el que menos incidencia tiene en la
47
parte visible de la contaminación luminosa, no así en su incidencia el aspecto
derivado del exceso de consumo. Su responsabilidad es exclusivamente ciudadana
y quizás por regulación municipal en el apartado de alumbrado de terrazas, patios
y jardines privados.
3.4
CONSECUENCIAS DE LA CONTAMINACIÓN LUMÍNICA
La CL tiene graves implicaciones en diferentes aspectos.
3.4.1 Medioambientales
El impacto sobre el medio ambiente directa e indirectamente, es con diferencia, la
principal consecuencia de la CL.
Alto consumo energético: abuso de los recursos naturales y emisiones de
elementos contaminantes a la atmósfera como CO2 y otros, así como la
generación de residuos (en muchos casos nucleares) provenientes de centrales
productoras de electricidad (para iluminar nubes). Las lámparas de mercurio,
cadmio y otros metales pesados generan residuos altamente tóxicos y de difícil
reciclaje.
Alteración de los hábitat naturales: alteración del ecosistema nocturno y en las
cadenas tróficas. Agresión a aves, murciélagos, peces, insectos, anfibios, y otros
animales que ven alteradas sus costumbres y hábitos nocturnos. En este sentido,
las emisiones de luz ultravioleta de luminarias inadecuadas (invisibles para el ojo
humano) hace que muchos insectos, algunos animales y diversas plantas, que si
poseen sensibilidad a este rango espectral, sean alterados de forma significativa en
sus ciclos vitales.
48
3.4.2 Económicas
Alto costo de la factura energética pública y privada. Tan solo en Alemania la
energía desaprovechada en 1998 era el equivalente de la producción total de una
central nuclear de media potencia. En Cataluña se malgastan anualmente unos 18
millones de euros en concepto de iluminación inadecuada. El consumo energético
destinado a alumbrado público representa, a escala municipal, aproximadamente
el 50% del total, es evidente que una reducción de este apartado puede representar
un ahorro económico importante.
3.4.3 En el ámbito de la seguridad
Uno de los objetivos principales del control de la contaminación lumínica es la
mejora de la calidad de la iluminación ambiental. En este apartado se pueden citar
como consecuencias principales:
La disminución de la seguridad vial: por inadecuada iluminación puede provocar
accidentes de tráfico. El paso de zonas deficientemente iluminadas a otras más
iluminadas provoca deslumbramientos y pérdida momentánea del control de la
conducción. Otro factor importante es la calidad de la iluminación en función de
la percepción de los movimientos y maniobras de otros vehículos.
Deslumbramiento peatonal: por excesiva e inadecuada iluminación que provoca a
veces cortinas de luz que deterioran nuestra capacidad de percepción y visión del
entorno exponiéndonos a accidentes evitables con iluminaciones homogéneas y
dentro de unos niveles lumínicos que no provoquen el deslumbramiento
momentáneo.
49
Dificultar el tráfico aéreo y marítimo: Muchas de las actividades relacionadas con
el tráfico naval y aéreo dependen de la señalización nocturna para la realización
de diferentes maniobras. Una excesiva iluminación de las cercanías de puertos y
aeropuertos pone en peligro el correcto funcionamiento de esta señalización
imprescindible para el correcto funcionamiento de sus actividades.
3.4.4 Sociales y culturales
A nivel social el exceso y la mala calidad de la iluminación tiene consecuencias
importantes y que no han de ser obviadas.
Perdida de la oscuridad de la noche: modificación (desaparición) del paisaje
natural nocturno. Hay que preservar la oscuridad de la noche de acuerdo a la
declaración universal de los derechos de las generaciones futuras de la UNESCO.
Intromisión lumínica: por luz indeseada del exterior que entra en nuestras casas
por luminarias inadecuadas o por carteles y anuncios publicitarios. Las
consecuencias de esta intrusión en la privacidad pueden tienen importantes
consecuencias de carácter psicológico.
Imposibilitar la observación e investigación astronómica de observatorios y
amateur: Las actuales condiciones de contaminación lumínica tienen gran
incidencia en los programas de investigación astrofísica y en la planificación de
los emplazamientos de los observatorios astronómicos. Cada día es más difícil
encontrar santuarios geográficos libres de la influencia de la luminosidad de las
grandes ciudades y zonas “desarrolladas”. Es más, muchos de los grandes
50
observatorios de décadas pasadas están en serio peligro por el aumento de la
polución luminosa de las poblaciones cercanas a ellos.
De seguir así las cosas, la investigación astronómica realizada desde la superficie
terrestre va a ser prácticamente imposible, quedando como única opción las
costosas observaciones espaciales realizadas desde fuera de la atmósfera terrestre.
Esto no beneficia a nadie, y menos al desarrollo de pequeños países que no
pueden costear los costosos programas de investigación que ello implicaría. La
contaminación lumínica pone en serio peligro el desarrollo de nuestro
conocimiento del Universo.
3.5
TIPOS DE CONTAMINACIÓN LUMÍNICA
La CL se manifiesta de muy diferentes maneras que pueden ser agrupadas en las
siguientes cuatro categorías:
Por luz intrusa: Cuando una instalación de alumbrado emite luz en direcciones
que exceden el área donde es necesaria, es habitual que invada zonas colindantes.
Este es un fenómeno muy típico de las zonas urbanas, donde es común la
intrusión lumínica dentro de viviendas privadas, modificando el entorno
doméstico y provocando trastornos en las actividades humanas.
Figura 3.1. Ejemplos de luz intrusa
51
Por difusión hacia el firmamento: Se debe a la difusión de la luz por parte de las
moléculas de aire y de polvo en suspensión. Eso produce que parte del haz de luz
sea desviado de su dirección original y acabe siendo dispersado en todas
direcciones, en particular hacia el cielo. Esta es una forma de contaminación
lumínica especialmente evidente en noches cubiertas en las que las nubes
resplandecen con intensidad por encima de las zonas urbanas.
Figura 3.2. Ejemplos de la difusión de la luz hacia el firmamento
Por deslumbramiento: Se produce cuando los usuarios de la vía pública
encuentran su visibilidad dificultada o imposibilitada por el efecto de la luz
emitida por instalaciones de alumbrado artificial de fincas vecinas. Es una
manifestación de la contaminación lumínica especialmente peligrosa para el
tráfico rodado, siendo causa de un número importante de accidentes.
Figura 3.3. Ejemplos de deslumbramiento de la luz.
52
Por sobreconsumo: Se produce cuando la emisión artificial de luz implica un
consumo energético excesivo debido a la intensidad, el horario de funcionamiento
y/o su distribución espectral.
Figura 3.4. Ejemplos de sobreconsumo.
3.6
FORMAS DE EMISIÓN DE LUZ ARTIFICIAL HACIA EL CIELO
Existen tres formas básicas de emisión de luz artificial hacia el cielo.
3.6.1 Directa
Es el más perjudicial. Se produce principalmente por focos o proyectores para el
alumbrado de grandes áreas públicas, dependencias deportivas, puertos,
aeropuertos, fachadas de edificios, etc. Estos focos tienen una inclinación superior
a los 20º, por ello parte del flujo de la lámpara es enviado directamente sobre el
horizonte, desperdiciando energía luminosa. Estos casos son especialmente graves
pues en general utilizan lámparas de gran potencia. (400 W - 2000 W) con una
elevado flujo luminoso, de forma que un proyector puede impactar más que una
población iluminada de 1 000 habitantes. Otras instalaciones muy contaminantes
de forma directa son los alumbrados decorativos u ornamentales como son los
globos y faroles con la lámpara en el centro del farol, en ellos el flujo de luz de la
luminaria sale en todas las direcciones, especialmente sobre el horizonte.
53
El impacto Directo puede eliminarse totalmente dirigiendo la luz sólo allí donde
se necesite. En los casos de alumbrados de fachadas o monumentos, donde es
difícil evitar que parte del flujo salga fuera de la zona a iluminar, deberían ser
apagados a media noche o en las horas que no hay ciudadanos en la calle para
observarlos. Los letreros luminosos deberían apagarse siguiendo idénticos
criterios y en todo caso evitar que su luz se proyecte hacia el horizonte.
La eliminación del impacto Directo puede suponer un aumento de un 25% en los
niveles de iluminación a igualdad de luminarias, por lo que se puede reducir el
número de estas o el consumo de las lámparas para obtener los mismos niveles
anteriores con menos energía.
3.6.2 Por reflexión
Suele tener un impacto inferior a 10 veces el impacto Directo. La diferencia
principal con el Directo es que tiene un bajo brillo (millares de veces inferior).
Su impacto es importante en grandes instalaciones. Es difícil evitar totalmente,
pero su impacto puede reducirse eliminando excesos en los niveles de iluminación
y/ó reduciendo estos a altas horas de la noche. También puede disminuirse
reduciendo los índices de reflexión de las superficies iluminadas, por ejemplo
utilizando colores oscuros.
3.6.3 Por refracción
La refracción suele tener un impacto muy despreciable con respecto a las otras dos
y su influencia depende del tamaño y cantidad de partículas del aire entre la fuente
54
de luz y la zona iluminada. Disminuye con la distancia entre la fuente y la zona
iluminada.
3.5
CONTROL Y UTILIZACIÓN DE LÁMPARAS Y LUMINARIAS
El control y utilización de las luminarias o lámparas adecuadas es muy importante
para el control y atenuación del efecto de la contaminación lumínica, pues no
todos los tipos de lámparas impactan de igual forma.
Fluorescente
Vapor de mercurio
Incandescente
Vapor de mercurio con halogenuros
metálicos
Zona no
útil,
muy
contaminante
astronomicamente.
Zona útil
para
la
iluminacion.
Zona
útil
para
iluminacion
Vapor de sodio alta presión
no
la
Vapor de sodio baja presión
Figura 3.5. Emisión espectral de las diferentes lámparas.
En general cuanto mayor sea el espectro donde emiten mayor es su impacto
contaminante. De igual forma hay que evitar que emitan en longitudes de onda
fuera del visual, es decir, donde es sensible el ojo humano, las emisiones en el
ultravioleta, aparte de ser inútiles para la iluminación, son radiaciones de gran
energía y su alcance es considerable por lo que su impacto contaminante es muy
55
superior a otra que radie en el visible y con un flujo equivalente. En la figura 3. Se
tiene la emisión espectral de las diferentes lámparas.
En función de su uso ser pueden ser clasificadas en:
De uso vial: las más comunes en las ciudades.
De uso peatonal: se encuentran en vías compartidas por vehículos y peatones.
De uso ornamental y deportivo: se deben dirigir de arriba hacia abajo y debe
evitarse su utilización con posterioridad a la media noche.
Por su impacto contaminante en función de su espectro se clasifican en:
Poco contaminantes
Lámparas de vapor de sodio a baja presión: emite prácticamente sólo en una
estrecha zona del espectro, dejando limpio el resto. Su luz es amarillenta y
monocromática. Es recomendable para alumbrados de seguridad y carreteras fuera
de núcleos urbanos. Son las más eficientes del mercado y carece de residuos
tóxicos y peligrosos.
Lámparas de vapor de sodio a alta presión: emiten sólo dentro del espectro visible.
Su luz es amarillenta con rendimientos de color entre 20% y 80%, dependiendo
del modelo. Es recomendable para todo tipo de alumbrado exterior. Son las más
eficientes del mercado después de las de baja presión.
Medianamente contaminantes
Lámparas incandescentes: No emiten en el ultravioleta pero si en el infrarrojo
cercano. Su espectro es continuo. Su luz es amarillenta con un rendimiento de
56
color del 100%. No es recomendable para alumbrado exterior, excepto para
iluminar detalles ornamentales. Son las más ineficaces del mercado.
Lámparas incandescentes halógenas: Son iguales que las incandescentes, pero son
peligrosas sin difusor de cristal por emitir en el ultravioleta duro. Son algo más
eficaces que las incandescentes.
Lámparas fluorescentes en tubos y compactas: Emiten en el Ultravioleta. Su luz es
blanca con rendimientos cromáticos entre el 40% y el 90%. Es recomendable para
alumbrados peatonales y de jardines. Tienen una alta eficiencia.
Muy contaminantes
Lámparas de vapor de mercurio a alta presión: Tienen una elevada emisión en el
ultravioleta. Su luz es blanca con rendimientos de color inferiores al 60%. Es
recomendable para zonas peatonales y de jardines. Son las menos eficientes del
mercado en lámparas de descarga.
Lámparas de halogenuros metálicos: Tienen una fortísima emisión en el
ultravioleta. Su luz es blanca azulada con rendimientos de color entre el 60% y el
90%. Es recomendable para eventos deportivos importantes y grandes zonas
donde se requiera un elevado rendimiento cromático. Son muy eficaces, parecidas
al sodio de alta presión, pero de corta vida.
Proyectores: apantallamiento
•
Evitar los proyectores simétricos: en caso de no ser posible hay que utilizar
rejillas que eviten la emisión de luz hacia el horizonte, impidiendo así
deslumbramientos de los usuarios.
57
•
Los adecuados son los proyectores asimétricos que proporcionan un 25% de
los niveles luminotécnicos y de la uniformidad respecto de los simétricos, ya
quee emiten su luz hacia el suelo.
Incorrecto
Correcto
Figura 3.6. Tipos de apantallamientos.
Figura 3.7.
3.7. Normas básicas de utilización del alumbrado.
alumbrado
CAPITULO IV
IMPACTOS Y EFECTOS DE LA CONTAMINACIÓN LUMÍNICA
4.1
IMPACTO SOBRE LA BIODIVERSIDAD
La mayoría de los animales, al contrario de lo que nos pueda parecer, son de
hábitos nocturnos. Esto significa que buena parte de sus actividades (campeo,
búsqueda de alimentos, desplazamientos migratorios, apareamiento, oviposición,
etc.) se desarrollan entre la puesta de sol y el amanecer. Una de las excepciones
más notables a esta regla es el ser humano, que se ha adaptado evolutivamente a
tener un ciclo circadiano opuesto, desarrollando su actividad en horas diurnas y
dejando las horas nocturnas para el descanso.
4.1.1 Biodiversidad y contaminación lumínica
El ser humano ha desarrollado en los últimos decenios todo tipo de sistemas de
alumbrado que le permiten iluminar sus horas de oscuridad, y cuando esto sucede
en zonas exteriores y especialmente fuera de los núcleos urbanos, pueden aparecer
una serie de interferencias con el resto de las especies. La tendencia del ser
humano a utilizar fuentes artificiales de iluminación es creciente (incluso, en
59
algunos casos, alarmante) en parte debido a la facilidad de acceso a la tecnología y
sobre todo a los recursos energéticos.
Se utiliza el término «interferencia » para señalar que el alumbrado exterior altera
de manera más o menos significativa la actividad de ciertas especies
eminentemente nocturnas, sin llegar a provocar en la mayoría de los casos una
«aniquilación» directa de las poblaciones afectadas.
En los últimos años, la literatura científica ha identificado numerosos grupos
zoológicos afectados por la contaminación lumínica, así como diversas formas de
impactos sobre la biodiversidad que erosionan las poblaciones de muchas
especies. En efecto, se han recogido las consecuencias ecológicas del alumbrado
exterior sobre mamíferos voladores y terrestres, aves, anfibios, reptiles, peces,
zooplancton, etc., en definitiva, todos los grupos zoológicos existentes. Pero
quizás uno de los grupos más significativos, tanto por su importante contribución
a la biodiversidad en cifras absolutas como su posición en la cadena trófica, es el
de los insectos.
En este grupo zoológico, el alumbrado exterior provoca un comportamiento de
hiperestímulo que se conoce como «vuelo a la luz». La base de este
comportamiento es difícil de entender porque los cálculos y circuitos que se usan
para el control del vuelo están pobremente estudiados. El vuelo a la luz se traduce
en tres grandes impactos: un efecto de cautividad (el insecto se siente atraído por
la luz, muere extenuado, quemado o depredado por lo general), el efecto barrera
(las fuentes de luz actúan como barreras migratorias o de dispersión) o el llamado
efecto aspirador (los insectos son «extraídos» de sus hábitats naturales).
60
En cuanto a los efectos sobre la fisiología de los insectos atrapados, se han
descrito todo tipo de alteraciones, con consecuencias permanentes o de carácter
temporal, sobre la visión, la navegación, la oviposición y el apareamiento de los
insectos.
4.1.2 De
los
conocimientos
teóricos
a
la
gestión
del
problema
medioambiental
Los insectos son el grupo zoológico más numeroso en prácticamente todos los
ecosistemas terrestres. Además suponen el alimento base para el resto de la
cadena trófica y cumplen funciones vitales como la polinización de las plantas.
A pesar del creciente conocimiento de las consecuencias de la contaminación
lumínica sobre los insectos, aún estamos en una fase muy preliminar en lo que se
refiere a su regulación. Como sucede con la mayoría de los nuevos problemas
medioambientales, científicos y gestores deben dar algunos pasos que
desembocan en una regulación normativa y que en el mejor de los casos
mantienen el problema bajo unos mínimos aceptables: en primer lugar se ha de
conocer el problema, se debe analizar y cuantificar; posteriormente se desarrollan
métodos de medición precisos al tiempo que se deciden los niveles susceptibles de
ser considerados problemáticos o aceptables; y finalmente se incorporan al
ordenamiento jurídico dichos niveles, protocolos de medición estandarizados así
como medidas de actuación en caso de detectarse el problema en un territorio.
En el caso de los insectos, tenemos ya un buen conocimiento de las consecuencias
ecológicas que produce la contaminación lumínica sobre individuos e incluso
61
poblaciones, pero aún estamos trabajando en la estandarización de la medición e
incluso en los niveles de contaminación que podemos considerar aceptables. Por
si fuera poco, medir luz es mucho más fácil que medir su impacto sobre los
insectos, ya que el grado de contaminación de un territorio desde el punto de vista
entomológico es además una variable única para cada territorio analizado ya que
depende en gran medida de la composición faunística del territorio, que a su vez
depende de los tipos de hábitats presentes, de la fragmentación de los hábitats, de
la topografía local, del clima, de la riqueza faunística local, etc. Por decirlo de
algún modo: conocemos el origen del problema, las consecuencias sobre la fauna,
pero nos falta mucho camino por andar para medir en el día a día el impacto real
que supone el problema sobre las mediciones. Algo tan sencillo y tan complejo
como responder a la pregunta que los profesionales de la gestión del territorio nos
harían: ¿Qué impacto tiene esta luminaria sobre los insectos de esta zona?.
En este sentido, el proyecto LIFE desarrollado en el parque natural de l'Albufera
de Valencia entre los años 2004 y 2006, supuso un importante paso para avanzar
en esta y otras preguntas. Durante el desarrollo del proyecto se realizaron
mediciones de la interferencia de diferentes fuentes de luz sobre los insectos
nocturnos. Se consideró que la variable biomasa (peso de insectos afectados por
las fuentes de iluminación) era una variable acertada en términos ecológicos y
además un parámetro más fácil de medir que la riqueza de especies (que implica
saber determinar cada uno de los insectos afectados) o la cantidad de ejemplares
de cada especie/grupo (un parámetro muy variable en función del tipo de hábitat),
por lo que se daban unos pasos a la estandarización de las medidas.
62
Los resultados de los ensayos corroboraron parte de los datos disponibles. La
iluminación basada en vapores de mercurio de alta presión demostraba un efecto
muy pernicioso con diferencia. El tungsteno, las lámparas fluorescentes y el sodio
de alta presión también ejercen un efecto negativo pero bastante menos pernicioso
que en el caso del mercurio. Finalmente, halógenas y sodio de baja presión
demostraron efectos bajos sobre los insectos. Esto
sto se explica por la presencia en
las fuentes de iluminación más perjudiciales de longitudes de onda que emiten en
el ultravioleta A y B. Los resultados están en la línea de los obtenidos
previamente por otros investigadores, con un ratio medio sodio alta
presión/mercurio alta presión de 0,21.
Figura 4.1. Comparación entre la biomasa interferida para lámparas de vapores de
mercurio de alta presión, sodio de alta presión y halógenas. En el eje vertical la
biomasa se expresa en centigramos, las barras del eje horizontal son replicas
experimentales realizadas en condiciones comparables. El coeficiente medio sodio
alta presión/mercurio alta presión es de 0,21.
0,21
Sin embargo, el método experimental utilizado no está exento de limitaciones. Por
ejemplo, en nuestroo caso el ensayo se centró en analizar el impacto de cada fuente
63
de iluminación, sin entrar a valorar el efecto de los diferentes diseños de
luminarias y su capacidad atractiva. No obstante, el diseño experimental con
paneles adhesivos ha servido para seguir investigando en métodos similares
adaptables a luminarias.
Pero el paso más importante dado por ECOLIGHT para la protección lumínica del
parque natural de l'Albufera fue su empeño en incorporar a la gestión del
alumbrado exterior la variable de la biodiversidad. La Ordenanza Municipal para
la Protección Lumínica del Parque Natural de l'Albufera (2007) es un texto
vigente que regula las características del alumbrado exterior en el espacio natural
para asegurar una buena iluminación al tiempo que garantiza un ambiente
adecuado para el desarrollo de la vida silvestre.
4.1.3 Perspectivas de futuro
La ordenanza de l'Albufera fue sólo un paso preliminar para regular el origen del
problema, el alumbrado exterior. Por ello, buena parte de las regulaciones en el
texto normativo se concentran en el alumbrado (altura de báculos, tipos de luz,
potencias, zonificación en el espacio natural, limitaciones en el Flujo Hemisférico
Superior, etc.). El verdadero aspecto ambiental del texto, y esto es lo que quizás
marque más diferencias con el resto de normativas existentes, está en la
incorporación de parámetros y acciones correctivas relacionadas con la
biodiversidad. Y es que el texto recoge la posibilidad de incorporar nuevas
regulaciones en función del impacto sobre la biodiversidad detectado. Para ello, la
normativa contempla el desarrollo de una herramienta metodológica que permite
un eficaz seguimiento ambiental del cumplimiento de la ordenanza. Dicha
64
herramienta se utilizará para establecer una vigilancia ambiental y utilizará al
menos la fauna invertebrada como grupo bioindicador (pudiendo incorporar
cualquier otro grupo zoológico) y sobre todo deberá ser capaz de determinar las
posibles afecciones debidas a la fuente de luz y a la tipología de la luminaria.
Una vez desarrollada la herramienta y puesto en marcha un plan de vigilancia,
también se contempla la posibilidad de decretar situaciones de emergencia
ambiental provocadas por la contaminación lumínica si se observan episodios de
mortandad, atracción masiva, alteración de algún ecosistema o cualquier otro
episodio descrito o aún no descrito por la comunidad científica, pero directamente
causado por el alumbrado, ante los cuales el servicio competente deberá tomar
medidas para su corrección.
Nuestro grupo de investigación ha aportado datos de gran interés en lo que se
refiere a la estandarización y simplificación de las mediciones de biomasa
interferida de una manera relativamente sencilla y rápida a través de técnicas de
análisis de imagen. Es un avance significativo para lograr una herramienta sencilla
y ágil que permita trabajar con impactos reales y concretos luminaria a luminaria.
Para ello el tamaño de los paneles adhesivos que se utilizan para medir la
interferencia se reducirá de tamaño y la medición de esta interferencia podrá
automatizarse a través de sencillos escaneos y procesos analíticos de imagen.
Volviendo a las fases a las que se somete un problema medioambiental de cara a
su regulación, será el momento entonces de decidir los niveles de interferencia
susceptibles de ser considerados problemáticos. Ahora seremos capaces de
responder a la pregunta de «cuánto contamina ambientalmente esta luminaria
65
concreta» pero habrá que tomar una serie de decisiones igual de importantes. Por
ejemplo, ¿qué grado de interferencia estamos dispuestos a tolerar?, ¿vamos a
tolerar el mismo grado de interferencia en diferentes hábitats o vamos a tomar esta
decisión en función de la rareza de las especies afectadas?, ¿habrá momentos del
año en los que no podamos tolerar interferencia alguna?. Y, una vez obtenidas esta
respuesta, será cuando podremos retroalimentar la normativa.
Sólo así tendremos el problema de la contaminación lumínica completamente
acotado para el futuro. En definitiva, y como ya hemos apuntado, un problema
ambiental no cuantificado y fuera del ordenamiento jurídico es, a efectos
prácticos, un problema que no existe.
4.2
EFECTOS SOBRE LA SALUD HUMANA
Desde que la vida se originó en nuestro planeta, se desarrolló un entorno rítmico
predecible. Así, cada forma de vida evolucionó para garantizar la coordinación
temporal con su entorno cíclico, una tarea realizada gracias a la presencia de un
sistema circadiano. Estos ritmos circadianos son aquellas variables de nuestro
organismo que oscilan con un periodo cercano (circa) a las 24 horas (diem).
4.2.1 Luz y oscuridad como sincronizadores del sistema circadiano
El sistema circadiano de los mamíferos se compone de una red de estructuras,
organizada jerárquicamente, responsable de la generación y sincronización de los
ritmos circadianos con el medio ambiente.
Esta red de estructuras está integrada por un marcapasos central, situado en el
núcleo supraquiasmático (NSQ) del hipotálamo, y varios osciladores periféricos.
66
El NSQ transmite señales temporales rítmicas
rítmicas a todos los órganos y tejidos a
través de mediadores humorales (entre los cuales la hormona melatonina juega un
papel principal) y del sistema nervioso autónomo. Entre todas las señales
ambientales, la alternancia de luz/oscuridad cada 24 horas es el sincronizador más
importante del NSQ. En condiciones naturales, el NSQ se reajusta todos los días
gracias a la señal luminosa que le llega a través de una vía no visual que se inicia
en un subgrupo de células ganglionares de la retina que poseen un fotopigmento,
fotopigme
la melanopsina, que es particularmente sensible a la luz azul.
La insuficiente exposición a luz diurna y/o la excesiva exposición a luz brillante
por la noche perjudican el funcionamiento del NSQ, afectando a los ritmos de
cortisol y melatonina, dos de
de las señales humorales más importantes que
transmiten la señal luminosa a los tejidos periféricos.
Figura4.2. Estructura del sistema circadiano en los mamíferos. Modificado de
Garaulet M & Madrid JA. 2009
67
En las sociedades modernas se están implantando jornadas de trabajo continuadas
de 24 horas, hecho que se traduce en un aumento de la proporción de población
que participa habitualmente en trabajo por turnos y que, en consecuencia, sufre
disfunción circadiana o cronodisrupción; es decir, pérdida del orden temporal
interno: los ritmos fisiológicos dejan de estar coordinados entre sí.
4.2.2 La melatonina, la hormona de la noche
Una de las salidas del NSQ mejor conocidas es la vía multisináptica que alcanza
la glándula pineal, responsable de la síntesis de melatonina, hormona que difunde
el mensaje temporal del NSQ al resto del organismo. Su síntesis está sometida a
una doble regulación: por un lado a la estimulación noradrenérgica (es decir, del
neurotransmisor adrenalina), por parte del NSQ que tiene lugar durante la noche;
y, por otro, a la acción directa inhibidora de la luz. Así, la producción de esta
hormona muestra un marcado ritmo circadiano, con valores bajos durante el día y
elevados durante la noche, con independencia del carácter nocturno o diurno de
los organismos, lo que ha llevado a que se la conozca como la «oscuridad
química».
La gran estabilidad de su ciclo y el hecho de que su producción coincida con la
oscuridad ha permitido que la melatonina sea utilizada por los organismos como
un reloj diario, que les informa de la llegada de la noche, y también como un
calendario que les informa del momento del año preciso en el que se encuentran.
Esto último se consigue gracias a que la duración de la producción de melatonina
está directamente relacionada con la duración de la noche y, por lo tanto, a medida
que se extiende el periodo de oscuridad se prolonga el tiempo en el que la
68
secreción de melatonina permanece elevada. De igual forma, un acortamiento de
la fase de oscuridad supone una disminución progresiva del tiempo que los niveles
de esta hormona permanecen elevados. En las sociedades modernas, el ciclo
natural de luz/oscuridad se ha alterado por el abuso de la luz artificial durante la
noche. Una de las consecuencias fisiológicas directas de la exposición a luz
nocturna es la supresión de la síntesis de melatonina.
La reducción en los niveles de melatonina se produce tanto por la prolongación de
la luz al periodo de oscuridad natural como por exposiciones breves a la luz
durante la noche. El grado de supresión vendrá definido por el momento en que
tenga lugar la exposición, la duración de la misma y las características de la luz
(luminosidad y longitud de onda). Las longitudes de onda que producen mayor
inhibición son las que se encuentran en el rango de los 460-480 nm (luz azul).
Además, el posible restablecimiento de la síntesis elevada de melatonina tras una
breve exposición a la luz durante la noche parece depender del momento de la
fase de oscuridad en el que se produce la exposición.
Si la exposición a la luz se produce en la primera mitad de la noche, los niveles de
melatonina nocturnos pueden restablecerse (en una hora tras el pulso de luz). Por
el contrario, si el pulso de luz se produce en la segunda mitad del periodo de
oscuridad, no se restablece la elevación de los niveles de melatonina.
La intensidad también influye: en humanos, la exposición a un pulso de luz
brillante de 30 minutos de duración en mitad de la fase de oscuridad conduce a
una reducción del 70% de la secreción de melatonina.
69
Así, la exposición inadecuada a la luz durante el día y la noche contribuye a la
pérdida del orden temporal interno o cronodisrupción.
4.2.3 Disfunción circadiana (cronodisrupción)
Existe un «precio a pagar» fisiológico por la alteración persistente del ciclo
circadiano. Así por ejemplo, desplazamientos semanales de 12 horas en el ciclo de
luz/oscuridad reducen significativamente la esperanza de vida media de hámsteres
aquejados de miocardiopatía, lo que sugiere que la alteración de los ritmos
circadianos podría incrementar aún más el desarrollo de patologías previas.
Figura 4.3. Gráfica que representa el patrón de iluminación circadiano que recibe
una población de ancianos. La línea roja indica el fotoperiodo natural. Podemos
comprobar cómo falta exposición a luz brillante durante el día y, en cambio, se
mantienen niveles elevados de iluminación durante la noche
En humanos, desplazar los hábitos personales hacía el modo de vida nocturna, por
ocio o trabajo, se asocia a una disminución paralela en el tiempo dedicado a
dormir, que ha pasado de 9 horas a principios del siglo XX a 7 horas cien años
más tarde. Se estima que entre el 20-25% de la población trabaja en turnos y la
70
proporción va en aumento. Estudios epidemiológicos muestran una relación
estadísticamente significativa entre la cronodisrupción y el aumento en la
incidencia del síndrome metabólico, de las enfermedades cardiovasculares,
deterioro cognitivo, trastornos afectivos y envejecimiento acelerado.
Es más, cada vez existen más evidencias en la literatura científica que vinculan la
exposición a luz por la noche (light at night o LAN) con un aumento del riesgo de
padecer determinados tipos de cáncer como el de mama, próstata y colorrectal.
Figura 4.4. Niveles de iluminación correspondientes a jóvenes de un determinada
Región. Se observa cómo, de nuevo, se pasa muchas horas con baja iluminación
ambiental durante el día (menos de 10 luxes) y casi 30 minutos con altos niveles
de iluminación durante la noche (más de 1 000 luxes).
Si bien los estudios epidemiológicos son por el momento asociativos y no indican
causalidad, recientemente la Agencia Internacional para la Investigación sobre el
Cáncer ha concluido que el trabajo a turnos que implique disrupción circadiana es,
probablemente, carcinogénico en humanos. Esta misma agencia, en una nota de
71
prensa, reivindica la «necesidad de más estudios para evaluar los posibles riesgos
potenciales de la luz nocturna en otros tipos de cáncer».
4.2.4 Visión Fotópica, Mesópica y Escotópica.
La figura ilustra de forma simple las curvas de sensibilidad del ojo humano en las
regiones límite: escotópica y fotópica. La región mesópica se localiza entre las
dos. La sensibilidad en esta región depende de los niveles de luminancia
existentes. Mientras que para los niveles de luminancia más bajos ésta se
aproxima a la región escotópica, para niveles de luminancia más elevados se
aproxima a la región fotópica.
Figura 4.5. Curvas de sensibilidad del ojo humano en las regiones límite,
límite
escotópica y fotópica.
CAPITULO V
MEDIDAS CORRECTIVAS
La contaminación lumínica es un problema creciente que amenaza instalaciones
astronómicas, hábitats ecológicamente delicados, toda la fauna, nuestra energía así
como nuestro patrimonio a la humanidad. La contaminación lumínica es luz
artificial inadecuada y en exceso. Los cuatro componentes de la contaminación
lumínica suelen combinarse y encimarse:
•
Resplandor del cielo urbano. El brillo del cielo nocturno sobre áreas
inhabitadas
•
Luz excedente. La luz que cae donde no se requiere o necesita
•
Vislumbre. Brillo en exceso que provoca molestias visuales. Los altos niveles
de brillo pueden disminuir la visibilidad.
•
Confusión. El brillo, confusión y la agrupación excesiva de fuentes de luz,
comúnmente se encuentran en áreas urbanas sobre iluminadas. El exceso de
iluminación contribuye al resplandor del cielo urbano, excedente y al
deslumbramiento. Dejar las luces encendidas en edificios desocupados, la
73
iluminación de la vía pública dirigiéndose hacia el cielo o las lámparas que no
están protegidas produce resplandor al cielo.
5.1
SALUD
5.1.1 La visión y la luz azul
La luz del día se compone por todo un espectro de color. Los diferentes tipos de
luz visible considerada como color tienen diferente longitud de onda que varía
desde violeta hasta rojo. La luz azul tiene la longitud de onda más corta y por lo
tanto se “dispersa” más fácilmente en la atmosfera. El cielo y los océanos parecen
de color azul porque la luz azul se refracta más fácilmente. La luz azul
especialmente por la noche puede causar más tensión ocular y fatiga que otros
tipos de luz y puede causar halos alrededor de los objetos, porque la longitud de
onda corta hace que sea más difícil para el ojo enfocar. Al igual que la luz azul se
dispersa en la atmosfera también se dispersa en nuestros ojos, perjudicando
nuestra visión nocturna.
Al envejecer, los ojos se hacen especialmente vulnerables a la fatiga visual y la
pérdida de la visión en la noche. Con la edad, nos sometemos a un proceso natural
que reduce nuestra capacidad visual.
Problemas de contraste, brillo, la uniformidad de la iluminación y el tipo de luz
que se utiliza son factores que ayudan a determinar que tan bien vemos. Las
decisiones inteligentes sobre la iluminación ayudan a preservar la visión y
promover la salud del ojo en general.
74
5.1.2 El deslumbramiento en los ojos
Los puntos de luz brillante de la iluminación vial mal diseñada pueden producir
una condición conocida como “discapacidad de resplandor”. La discapacidad de
resplandor puede ser tan intensa que puede causar que nuestros ojos se aparten del
velo de luz que se dispersa por nuestra retina. Este velo reduce:
•
Sensibilidad al contraste
•
Percepción de los colores
•
La capacidad de ver los contrastes
Esta condición puede temporalmente ensombrecer todo menos la fuente de luz, en
una invisibilidad virtual. Los conductores de edad avanzada son especialmente
vulnerables a la discapacidad de resplandor, ya que al envejecer los ojos pierden
la capacidad de adaptarse rápidamente a los cambios en los niveles de
iluminación. La iluminación de las calles y carreteras que está totalmente
protegida reduce este riesgo y conducir es más agradable y seguro por la difusión
de la luz de una manera uniforme.
5.1.3 Los ritmos circadianos
El ciclo de 24 horas día/noche, conocido como reloj circadiano, afecta los
procesos fisiológicos en casi todos los organismos. Estos procesos incluyen los
patrones de las ondas del cerebro, la producción de hormonas (melatonina),
regulación de las células y otras actividades biológicas. La alteración de estos
75
ritmos puede resultar en insomnio, depresión, cáncer y enfermedades
cardiovasculares (2).
5.1.4 ¿Qué es la melatonina?
La melatonina es una hormona natural que se libera por la noche y se inhibe por la
luz. Sirve en muchas funciones del cuerpo humano principalmente regula los
ciclos diarios de nuestras actividades sistemáticas. La reducción o eliminación de
la luz en la noche puede ayudar a mantener una cantidad suficiente de melatonina.
Mientras que cualquier tipo de luz puede interferir con la producción de
melatonina, el fragmento azul del espectro de luz de onda corta es la más potente
para la supresión de la melatonina en el ser humano.
5.1.5 Trastornos del sueño
La exposición a la iluminación artificial prolongado las horas del día por el
mundo moderno puede llevar a la desincronización de nuestros ritmos internos.
De acuerdo con la Institución Nacional de la Salud de EE. UU. (NIH por sus
siglas en inglés), cuando nuestro reloj interno cambia afecta nuestra capacidad de
dormir y despertar a las horas correspondientes y conduce a una disminución de
las habilidades cognitivas y motoras.
Una buena noche de sueño ayudará a reducir:
•
El aumento de peso
•
Estrés
•
Depresión
2
Chepesiuk, Ron. “Falta de Oscuridad: Los efectos en la salud de la contaminación lumínica,” Perspectivas de la Salud
Ambiental. Volumen 117, Número 1, Enero del 2009
76
•
Aparición de la diabetes
Los organismos de la Salud creen que las personas funcionan mejor cuando
duermen por la noche y funcionan en el día. Si la luz de afuera entra por su
ventana y le interrumpe el sueño, se recomienda que bloquee la luz o solicite que
la iluminación sea protegida para el beneficio de todos.
5.1.6 Nuevas investigaciones
La comunidad científica está estudiando el alcance y la complejidad de los
trastornos circadianos y el papel de la supresión de la melatonina por el exceso de
luz artificial por la noche.
Los científicos han encontrado una conexión indiscutible entre las suficientes
horas de sueño y la buena salud. Por otra parte se reconoce la importancia de la
exposición a la luz natural durante el día y a la oscuridad de la noche para
mantener una rutina en el ritmo circadiano. La Organización Mundial de la Salud
ahora relaciona a “los trabajos de turno por la noche que implican la interrupción
circadiana” como un probable carcinógeno (3).
El 15 de Junio del 2009, la Asociación Médica Estadounidense, aprobó
resoluciones que aprueban y apoyan la reducción de la contaminación lumínica y
el deslumbramiento y aboga por el uso de iluminación protegida para el exterior
que sea de uso de energía eficiente. Las investigaciones siguen en curso para
probar la conexión entre la oscuridad natural y la salud de los humanos.
3
Straif, K, et al. Lancet Oncol. Vol. 8, Is. 12 pp. 1065 – 1066, 2007.
77
5.1.7 Medidas correctivas
Las soluciones a estos problemas son:
•
Proteger y bajar la potencia de la iluminación de la vía pública: propietarios de
viviendas, negocios y ciudades.
•
Utilice solo la iluminación que necesite para realizar el trabajo.
•
Utilice temporizadores, atenuadores y sensores para mantener a oscuras las
áreas desocupadas. Apague las luces cuando le sea posible.
•
Mantenga su dormitorio tan oscuro como le sea posible mediante el uso de
cortinas opacas al dormir.
Una lámpara que está protegida utiliza menos vatios y ahorra dinero, reduce el uso
de energía y disminuye el impacto ecológico. Trabaje con sus vecinos y el
gobierno local para mantener la iluminación hacia el suelo y el cielo al natural.
Esta es una situación beneficiosa para todos. Usted ahorra dinero al mismo tiempo
que conserva un recurso natural valioso.
5.2
FAUNA
5.2.1 Reloj biológico y Ritmo circadiano
Los animales y las plantas viven por un ritmo que es acorde a nuestro ciclo
planetario de 24 horas. Este es un rasgo heredado que se transmite a través de los
genes de una especie. Los seres humanos pueden notar un cambio un su ritmo
circadiano cuando viajan en avión por ciertas zonas de horario, que se caracteriza
por somnolencia, letargo o una sensación general que le falta “algo”.
78
La fauna y los peces experimentan esta misma desorientación del tiempo cuando
hay mucha luz artificial en la noche. El comportamiento de apareamiento,
migración, sueño y búsqueda de comida se determinan por la duración de la
noche. La contaminación lumínica desestabiliza negativamente este antiguo
patrón. Vea la parte de adentro para los detalles acerca de los efectos negativos de
la contaminación lumínica un nuestro medio ambiente y la fauna.
5.2.2 Mamíferos
Las luces brillosas de las ciudades y pueblos causan que los mamíferos nocturnos
a través del mundo experimenten una pérdida en su ecosistema nocturno. Algunos
ejemplos de estos mamíferos que se perjudican son los murciélagos, mapaches,
coyotes, ciervos y alces. Estas especies pueden experimentar:
•
Una disminución en la reproducción conllevando a una reducción en la
población.
•
Dificultad para buscar alimento a causa del exceso de luz.
•
Exposición a los predadores que de lo contrario no podrían verlos.
•
Aumento en la mortalidad debido al impedimento de su visión nocturna.
5.2.3 Aves
Muchas especies de aves migran o cazan en la noche. Su dependencia a la
oscuridad las hace extremadamente vulnerables a las luces brillosas en áreas que
por naturaleza son oscuras. Las fuentes de luz pueden atraer a las aves y dejarlas
sujetas al resplandor. Esta confusión causa una variedad de efectos negativos,
tales como:
79
•
100 millones de aves mueren al año en América del Norte por impactos con
edificios o torres iluminadas
•
Por no querer volar nuevamente en la oscuridad; continúan volando en el
resplandor de la luz hasta que están exhaustas, caen o son presas
•
Las luces artificiales también pueden causar que las aves que están migrando
se desvíen del camino y nunca lleguen a su destino natural
•
Se sabe que las aves marinas han chocado con los faros, turbinas de viento y
plataformas de perforación en el mar
5.2.4 Anfibios
La neblina por el resplandor del cielo se extiende más allá de las orillas de una
cuidad, impactando el medio ambiente por millas, incluyendo los pantanos, el
hábitat natural de los anfibios. Que provoca que los anfibios y otras criaturas de
las zonas pantanosas, se confundan o desorienten, causando:
•
Una disminución en la reproducción que resulta en una reducción en la
población
•
Disminución en la búsqueda de alimento y un peso corporal más bajo
•
Confusión en sus instintos naturales que los protegen contra sus depredadores
y los elementos naturales
5.2.5 Reptiles
Los reptiles son los más afectados por la contaminación lumínica. Por ejemplo a
las tortugas marinas hembras les gusta hacer sus nidos en playas oscuras y
remotas. Las luces costeras interfieren con su habilidad para encontrar un lugar
80
seguro donde anidar sus huevos. Las crías de las tortugas marinas se arrastran
instintivamente hacia la seguridad relativa del mar por el reflejo de la luna y las
estrellas. Por siglos, este reflejo era el punto de luz más brilloso en la playa. Las
luces artificiales pueden confundir a las crías y causar que se arrastren lejos del
mar hacia caminos o comunidades. Si ellas no encuentran su camino de regreso al
mar, podrían agotarse mortalmente o deshidratarse. Los reptiles nocturnos
también pueden desorientarse por las luces artificiales que invaden sus hogares y
experimentar un cambio en su conducta natural. Estas conductas pueden incluir:
•
Problemas de apetito ocasionando una disminución de peso
•
Disminución del apareamiento que puede resultar en una reducción de la
población
•
Aumento de la vulnerabilidad a los depredadores naturales y los poco usuales
como los automóviles y seres humanos
5.2.6 Insectos
A las polillas y otros insectos les atrae las luces artificiales y pueden quedarse
cerca de esa luz toda la noche. Esta actividad alrededor de la luz:
•
Gasta demasiada energía e interfiere con el apareamiento y migración, que
causa una reducción en la población
•
Les hace ser presa fácil para murciélagos y otros depredadores nocturnos,
reduciendo aún más su población
•
Impacta a todas las especies que dependen de los insectos para su
alimentación o polinización
81
5.2.7 Medidas correctivas
Se considera que las soluciones a estos problemas son:
•
Proteja la iluminación del exterior de su hogar
•
Solamente utilice la luz cuando la necesite
•
Utilice temporizadores y atenuadores
•
Utilice solo la suficiente luz para terminar el trabajo
•
Utilice luz de longitud de onda larga con un matiz rojo o amarillo para
minimizar el impacto
Una lámpara con protección utiliza menos vatios y le ahorra dinero. Trabaje con
sus vecinos y el gobierno local para mantener los cielos oscuros. Esta es una
situación
beneficiosa
para
todos.
Usted
ahorra
dinero
mientras
que
simultáneamente reduce el impacto de la luz artificial en la noche.
5.3
LA ENERGÍA
5.3.1 ¿Qué es malgastar?
Un ejemplo de malgastar energía es un edificio con la mayoría de las luces
encendidas, aunque las oficinas están vacías. Este tipo de iluminación contribuye
al resplandor del cielo de la cuidad y al despilfarro de energía. Simpatizar con la
oscuridad del cielo no significa no tener iluminación, es usar la iluminación
necesaria para una tarea en particular de manera más eficiente posible.
5.3.2 ¿Qué se debe hacer?
Los empresas dedicadas al alumbrado conscientes de este problema deben estar
buscando nuevas maneras de ahorrar dinero y mantener los cielos lo más natural
82
posible. Las lámparas que favorecen al cielo oscuro tienen un precio similar a las
lámparas tradicionales o el costo se recupera a través del ahorro de energía. Las
lámparas con protección generalmente utilizan un foco de menos vatios porque
toda la luz de la lámpara apunta hacia abajo que es donde se necesita.
La cuidad de Calgary en Alberta, Canadá cambió las lámparas de las calles y
avenidas por lámparas protegidas para ahorrar dinero en el consumo de
electricidad. Por el reacondicionamiento de las luces de las calles y avenidas con
lámparas de lente plano, Calgary ahorrará por la reducción en el consumo de
energía aproximadamente $ 1.7 millones de dólares al año.
Muchas ciudades están utilizando la nueva tecnología de iluminación de estado
sólido o diodo emisor de luz (LED por sus siglas en inglés) y energía solar. Estas
son alternativas magnificas en términos de ahorro en costos de energía.
Para que una lámpara LED o solar sea realmente eficaz y no emita resplandor,
reflejo o intromisión de luz debe de apuntar hacia abajo y estar completamente
protegida para no emitir luz más arriba de un ángulo de 90 grados. Una lámpara
en forma de globo conocida como “una bomba de reflejo” todavía será una
“bomba de reflejo” aunque tenga una lámpara LED o lámpara solar.
5.3.3 Impacto ecológico
En el Perú en el año 2009 se ha emitido 8.4 millones de toneladas de CO2 por la
generación de energía eléctrica de diversas formas (4), si sabemos que el 30 % de
esta cantidad de CO2 corresponde al alumbrado, y que, el 25 % de esta cantidad
4
CO2 EMISSIONS FROM FUEL COMBUSTION Highlights (2011 Edition) – Pag. 69
83
de CO2 corresponde al gasto por contaminación lumínica, entonces 630 mil
toneladas de CO2 son emitidos en el Perú cada año por generar energía eléctrica
para iluminación que se desperdicia en contaminación lumínica. Esta cantidad de
CO2 afecta a la ecología y contribuye al efecto invernadero
5.3.4 Medidas correctivas
Las soluciones a estos problemas deben ser:
•
Proteger y reducir la potencia de la iluminación de la vía pública: propietarios
de viviendas, negocios y ciudades.
•
Utilice la iluminación necesaria para realizar el trabajo.
•
Utilice temporizadores, atenuadores y sensores para mantener a oscuras las
áreas desocupadas. Apague las luces cuando le sea posible.
Una lámpara protegida utiliza menos vatios y ahorra dinero, reduce el uso de
energía y disminuye el impacto ecológico. Trabaje con sus vecinos y la empresa
eléctrica para mantener la iluminación hacia el suelo y el cielo al natural. Esta es
una situación beneficiosa para todos. Usted ahorra dinero al mismo tiempo que
conserva un recurso natural valioso.
5.4
SEGURIDAD
5.4.1 Planifique dejar por fuera la delincuencia
La Prevención de la Delincuencia Mediante el Diseño Ambiental (CPTED por sus
siglas en inglés) es una propuesta multidisciplinaria de prevención del delito
originalmente acreditada al criminólogo C. Ray Jeffrey en 1971.Desde entonces
arquitectos de renombre, criminólogos, sicólogos planificadores y las agencias del
84
orden público han utilizado las ideas de CPTED, incorporando la biología y la
sicología para crear una estrategia coherente de prevención de delitos. Timothy
Crowe, autor de Prevención del delito mediante el diseño ambiental, 2da edición,
define CPTED como la teoría que “el buen diseño y la utilización eficaz del
entorno construido puede conducir a una reducción en la incidencia y temor a la
delincuencia y a una mejor calidad de vida”.
5.4.2 “Más brillante” no significa “más seguro”
Iluminación por el beneficio de la iluminación no significa seguridad. Las luces
brillosas y deslumbrantes que iluminan ciertos lugares y eventos nocturnos
pueden disminuir el ámbito, ¿pero sabía usted que también puede disminuir la
seguridad?.
La iluminación demasiado brillante crea un contraste marcado entre la luz y la
oscuridad, haciendo que los lugares fuera del área de iluminación sean casi
imposibles de ver. La mala iluminación puede incluso atraer delincuentes por
crear sombras donde pueden ocultarse.
5.4.3 Lo ideal es una buena visibilidad
A muchas personas les gusta ver el cielo por la noche, pero sin poner en riesgo su
seguridad. En estudios realizados incluyendo uno por el Instituto Nacional de
Justicia en 1997, indican que no existe relación concluyente entre la iluminación
nocturna y el delito. La mayoría de los delitos contra la propiedad se cometen
durante el día o dentro de edificios iluminados. Para un ambiente nocturno
verdaderamente seguro, la clave está en proteger las lámparas de las carreteras,
85
estacionamientos, residencias, negocios y jardines, aumentando nuestra visibilidad
y disminuyendo las distracciones, tales como el deslumbramiento.
La iluminación inteligente que dirija la luz hacia donde sea más útil puede
ayudarlo a alcanzar un balance entre seguridad y la luz principal. “Cielo oscuro”
no significa suelo oscuro, así usted no tiene que escoger entre seguridad y cielo
nocturno natural.
5.4.4 Vea por dónde maneja
Las luces que causan confusión o distracción visual pueden ser mortales mientras
se está conduciendo. Las luces que están erráticamente espaciadas en el camino
disminuyen la capacidad de ver al peatón u otra obstrucción en el camino. Las
luces de la calle con una fuente notable de luminiscencia o deslumbramiento
causan distracción en lugar de orientación al conductor.
Las señales iluminadas y luces intermitentes de los establecimientos comerciales
presentan otro desafío a la concentración. Muchas ciudades han promulgado leyes
restringiendo o limitando el uso de dichos dispositivos para mejorar la seguridad
vial.
5.4.5 Vea por dónde camina
Los niveles de iluminación moderados en callejones, escaleras, estacionamientos,
y otras zonas peatonales ayudan a las personas a ver el camino y ver detalles
acerca de donde están. Pero en realidad demasiada luz por la noche puede atraer al
delito. Los estudios demuestran una disminución en el vandalismo y el grafiti, en
las escuelas que aprobaron luces cronometradas y que se activan con el
86
movimiento. Las luces encendidas permanentemente pueden permitir a los
delincuentes ver lo que están haciendo y proporcionar un escaparate para vándalos
y artistas del grafiti de mostrar sus “trabajos”. Dejar luces encendidas del
anochecer hasta el amanecer no muestra ninguna alerta de actividad. Instalar
sensores de movimiento o apagar las luces y forzar a un intruso a utilizar una
linterna llama más la atención, esta medida está surgiendo como una forma más
eficaz de impedir daños a la propiedad.
5.4.6 Medidas correctivas
Ponga luz donde se necesita, durante el lapso de tiempo que se va a utilizar, y a
los niveles que permita la visibilidad.
•
Para reducir el deslumbramiento y las sombras proteja las lámparas. El sensor
de movimiento nos “alerta” de actividad a deshoras.
•
Los atenuadores proporcionan la iluminación necesaria para realizar el trabajo
nocturno sin el costo extra.
•
Apague las luces cuando no se necesiten. Poca luz o no luz puede ayudar a
reducir el riesgo de sufrir daños a la propiedad por la noche.
La iluminación eficaz ayuda a que las personas estén seguras, no solamente a
sentirse seguras, es una situación beneficiosa para todos. Usted puede crear un
entorno más seguro mientras mantiene la noche al natural.
CONCLUSIONES
1. Desde hace unos años hemos comenzado a percibir que la nitidez del cielo
tiene también una influencia decisiva en la conservación de la biodiversidad y
en los ecosistemas naturales. Solemos olvidarnos de que más de la mitad de
los seres vivos son nocturnos, por lo que la pérdida de la calidad del cielo
nocturno repercutirá progresivamente y de forma impredecible en el equilibrio
de la biosfera.
2. El derecho a la observación de las estrellas y a un cielo limpio representa algo
que va más allá del hecho de garantizar el desarrollo de la ciencia o el disfrute
de las personas, ya que implica también un compromiso con la conservación
del medio ambiente y la posibilidad de disponer de los beneficios
tecnológicos, económicos y culturales que proporciona de forma continua. Es
también, al fin y al cabo, un compromiso con las generaciones futuras.
3. Más allá del indudable valor científico, educativo y cultural que representa la
astronomía y la capacidad de acceder a la luz de las estrellas, hemos de
reconocer que su incidencia y los beneficios que reportan en la actualidad no
son, por lo general, suficientemente conocidos o valorados. Muchos de los
grandes avances en el desarrollo de las comunicaciones, de los sistemas de
navegación e, incluso, en las tecnologías médicas avanzadas de proyección de
imágenes, han de ser atribuidos al desarrollo de la moderna astronomía.
4. Para mantener una buena salud es necesario que el sistema circadiano
funcione correctamente. La luz es el principal sincronizador del sistema
88
circadiano y, por tanto, es importante que el día sea día y la noche sea noche,
lo que implica exponerse a luz brillante (que no tomar el sol) durante el día y
hacer un uso adecuado de la iluminación en el interior de los edificios,
teniendo en cuenta tanto la intensidad como su espectro. En cuanto a la
iluminación nocturna en exteriores habría que recomendar aquellas lámparas
en cuyo espectro se encuentre reducida la banda del azul, siendo las más
apropiadas las lámparas de sodio a baja presión y LED que, además, presentan
una alta eficiencia energética.
5. Por otro lado, se hace imprescindible desarrollar una normativa para evitar la
intrusión del alumbrado público en el ámbito privado, regulando una distancia
mínima de las luminarias a las ventanas o puertas de los edificios. Hay que
recordar que un buen alumbrado público se caracterizará por iluminar
estrictamente las zonas en las que la luz sea necesaria, sin que esta sea emitida
hacia zonas que no la requieran.
6. Con las evidencias científicas existentes, y aplicando el principio de
precaución, tenemos la obligación de trabajar en el desarrollo de nuevas
tecnologías de iluminación cronosaludables que salvaguarden nuestro reloj y
no interfieran con los ritmos circadianos normales de los animales y las
plantas.
7. Además vale la pena subrayar lo siguiente: el resplandor artificial del cielo
nocturno se produce incluso en ausencia de aerosoles (de origen natural o
artificial); el esparcimiento de Rayleigh garantiza que siempre habrá
contaminación lumínica incluso en una atmósfera limpia y seca; no es posible
89
filtrar la luz de fondo y sustraerla en la toma de imágenes directas, con
independencia de su composición espectral y, cuando se usa luz
monocromática (en la práctica, solo sodio a baja presión) se puede salvar la
información espectral, pero cualquier lámpara que no sea monocromática
afecta regiones muy amplias del espectro, y aún más las lámparas de espectro
continuo (como los LED blancos).
RECOMENDACIONES
De lo tratado en este trabajo se desprenden algunos principios básicos que, en
caso de tenerse en cuenta en las instalaciones de alumbrado, pueden contribuir a
reducir la contaminación lumínica y sus efectos perjudiciales.
1. Hay que evitar la emisión directa de luz hacia la atmósfera.
2. La luz reflejada en pavimentos y fachadas también se esparce en la atmósfera.
Esta componente solo se puede limitar ajustando los niveles de alumbrado a lo
razonable, iluminando solo aquello que realmente sea necesario y haciéndolo
en los horarios en los que de verdad tenga sentido.
3. La luz amarilla y anaranjada contamina menos porque se esparce mucho
menos que la azul. La luz blanca (por su contenido en luz azul) es un recurso
que debe administrarse con mesura. La luz de sodio a alta presión es preferible
a otras no por ser de sodio, sino por ser amarillenta.
4. Impedir que la luz se emita por encima de la horizontal y dirigirla sólo allí
donde es necesaria. Emplear luminarias apantalladas en las que la lámpara esté
instalada en posición horizontal y el flujo luminoso se dirija únicamente hacia
abajo.
5. Instalar lámparas de espectro poco contaminante y bajo consumo,
preferentemente de vapor de sodio de baja o alta presión, con una potencia
adecuada al uso.
91
6. No iluminar más que las áreas que necesiten ser iluminadas, de modo que la
luz no escape fuera de estas zonas y hacerlo exclusivamente de arriba hacia
abajo.
7. Ajustar los niveles de iluminación en el suelo a los recomendados por la
Comisión Internacional de la Iluminación.
8. Regular el apagado de iluminaciones ornamentales y publicitarias,
remodelándolas cuando ello sea posible.
9. Prohibir los cañones de luz o láser, y cualquier proyector que dirija la luz
hacia el cielo.
10. Reducir el consumo en horas de menor actividad, de madrugada, mediante el
empleo de reductores de flujo en la red pública o el apagado selectivo de
luminarias. Apagar totalmente las luminarias que no sean necesarias.
REFERENCIA BIBLIOGRÁFICA
1. Capo Martí, Miguel Andrés. Principios de Ecotoxicología. Editorial Tebar,
2007.
2. Fundación para el desarrollo de la ciencia y tecnología (Alicante).
Contaminación Lumínica. Editor: Fundación para el desarrollo de la ciencia y
tecnología del Colegio Oficial de Ingenieros Técnicos Industriales de
Alicante, 2007.
3. Blanco Prado, José Ramón. Contaminación Lumínica. Editor: Universidad de
León, 2002.
4. Lopez Aguilar, Inocencio. Ecología. Ediciones Umbral, 2006.
5. Indalux. Luminotecnia. 2002.
Páginas Web:
6. Asociación contra la Contaminación Lumínica-CELFOSC www.celfosc.org
7. International Dark-Sky Association www.darksky.org
8. IAC-Instituto Astrofísico de Canarias www.iac.es