Magnitudes luminosas fundamentales

Magnitudes luminosas fundamentales

 

Flujo luminoso: La energía radiante de una fuente de luz que produce una sensación luminosa se denomina flujo luminoso. La potencia eléctrica que consume una lampara no se restituye íntegramente como luz visible, una parte es energía térmica: aproximadamente un 70 % para una lampara incandescente. La parte de la potencia radiada se llama flujo energético y se mide en vatios (W) al igual que el consumo eléctrico. La potencia radiada por la lampara bajo la forma visible, es el flujo luminoso y se mide en lúmenes (lm).

Intensidad luminosa: Una fuente no emite radiación, por lo general, de la misma manera en todas las direcciones. Para describir el reparto del flujo luminoso se mide el flujo por unidad de ángulo sólido en cada dirección. El flujo luminoso (lm) por unidad de ángulo sólido (esteroradian, sr) en una dirección se llama intensidad luminosa en esta dirección y se mide en candelas (cd). 1 cd es igual a 1 lm/ 1 sr.

Iluminación: Es una magnitud que se refiere a la cantidad de iluminación y que suele constituir el punto de partida para el calculo de un sistema de iluminación. Se define como la luz emitida por una fuente que cae sobre una superficie. Esta magnitud mide el flujo luminoso (lm) recibido en una unidad de superficie (m2) y la unidad de medida es el lux . El aparato que mide la iluminancia es el luxómetro; que consiste en una célula fotoeléctrica que al incidir la luz sobre su superficie genera una corriente que se mide directamente en un miliamperimetro calibrado en lux.

Luminancia: Corresponde con el brillo de una parte de una fuente luminosa o con la luminosidad de una superficie. Se define como la intensidad luminosa (cd) emitida por unidad de superficie (m2) en la dirección de la mirada. Es una magnitud «visible» ya que el deslumbramiento es el resultado de la visión simultánea o sucesiva de zonas que tienen luminancias muy diferentes. Se expresa en cd/m2 y se mide con el luminancímetro.

Coeficiente reflexión: Cualquier superficie (mesa, pared,…) que recibe una luz devuelve parte de la misma. El coeficiente de reflexión (comprendido entre 0 y 1) es la proporción del flujo luminoso devuelto por la superficie. Es 0 para una superficie completamente negra e igual a 1 para un espejo ideal. El coeficiente de reflexión depende del color y del estado de la superficie. La luminancia de una superficie esta relacionada con la iluminación que la recibe y con su coeficiente de reflexión r por la formula:

L = E . r /π , siendo L en cd/m2 , E en lux , r adimensional y π = 3, 1416

Así por ejemplo con una iluminación de 500 lux, una hoja negra (r = 0,05 ) y una hoja blanca (r = 0,80) tendrán por luminancias 8 cd/m2 y 127 cd/m2 respectivamente.

Contraste: Es la diferencia relativa de la luminancia (del brillo) entre dos superficies contiguas. La percepción de un objeto depende principalmente del contraste de luminancia y/o del color entre el objeto y el fondo sobre el que destaca

C = L2-L1/L1

donde L1 y L2 representan la luminancia del fondo y del objeto respectivamente

El índice de reproducción cromático o rendimiento en color es una expresión que indica el efecto de una fuente de luz sobre el aspecto cromático de los objetos que ilumina. El índice tiene un valor máximo de 100 que resulta si la distribución espectral de la fuente a ensayar y de la lampara patrón son idénticas.

Factores que influyen en la visibilidad

Los principales factores que influyen en la visión y la percepción son:

  • El nivel de iluminación
  • La distribución de la iluminación
  • La distribución de la luminancia
  • El color de la luz

Niveles de iluminación

Son función de las exigencias visuales de la tarea, de la experiencia práctica y de la necesidad de una utilización optima de la energía con el menor costo. Los valores que se dan en el cuadro siguiente (extracto de la norma ISO 8995) constituyen los niveles recomendados en función del tipo de local, de tarea o de actividad.. Se adoptarán los valores más elevados cuando los factores de reflexión y los contrastes sean bajos, cuando la precisión tenga una gran importancia, y/o cuando lo exija la capacidad visual del trabajador.

CLASE DE LOCAL O TIPO DE TRABAJO ILUMINANCIA NOMINAL EN LUX
Industrias siderúrgicas

• Instalaciones de producción que no requieren intervención manual

• Instalaciones de producción que requieren intervenciones ocasionales

• Puestos de trabajo ocupados de manera permanente en las instalaciones de producción

• Plataformas de control de inspección

50 – 150

100 – 200

 

200 – 500

 

300 – 750

Talleres

• Mecánicos, maquinaria pesada

• Trabajo fino con material eléctrico

• Instrumentación, electrónica

300 -750

500 – 1000

1000 – 2000

Oficinas

• Oficinas de trabajos generales, dactilografía, salas de ordenadores

• Oficinas de trabajos generales de gran magnitud

• Oficinas de dibujo

• Salas de conferencia

400 – 750

500 – 1000

500 – 1000

300 – 750

Tabla 21-4: NIVELES DE ILUMINACIÓN

El Real Decreto 486/1997 sobre disposiciones mínimas de seguridad y salud en los lugares de trabajo citado en páginas anteriores fija niveles mínimos genéricos, que en determinadas circunstancias puede ser necesario duplicar.

Se señalan aspectos relacionados con la calidad de la iluminación natural y artificial: contrastes, deslumbramientos, etc.

Distribución de la iluminación

La iluminación general debe iluminar lo más uniformemente que sea posible. Los valores de uniformidad dependen de la relación existente entre la iluminancia mínima y la iluminancia media

U = uniformidad

Emin = iluminancia mínima U = Emin : E

E = iluminancia media

La uniformidad de la iluminación general del local, o en otros casos la parte del espacio en la que se realice una actividad particular debería respetar una relación de

1< Emin. / E < 1,5

Distribución de la luminancia

La distribución de luminancias dentro del campo de visión debe considerarse como un complemento de los niveles de iluminación y la distribución de iluminancia en el interior del local. Son de particular importancia para la distribución de luminancias los siguientes aspectos:

  • Valores de luminancia para paredes: 100 cd/m2. Para conseguir este valor los coeficientes de reflexión o reflectancias de las paredes han de ser de 0,5 a 0,8 para instalaciones de 500 lux y de 0,4 a 0,6 para instalaciones de 1000 lux. La luminancia de los techos depende directamente de la luminancia de la luminaria, se recomienda para techos un factor de reflexión de 0,7.
  • Distribución de la luminancia en la zona de trabajo. Para mejorar el rendimiento visual , la luminancia de los alrededores de la tarea visual debe ser, en lo posible, menor que la luminancia de la tarea misma, pero no inferior a 1/3 de su valor.
  • Ausencia de deslumbramiento. Se consigue mediante la instalación de luminarias de baja luminancia y sistemas de regulación en ventanas.

Color de la luz

Las calidades cromáticas de una lámpara se caracterizan por dos atributos diferentes:

  • Su apariencia de color, que puede estar dada por su temperatura de color
  • Su capacidad de rendimiento de color, que afecta al aspecto cromático de los objetos iluminados por la lampara

Fuentes de luz de igual apariencia de color pueden tener una composición espectral completamente distinta y, por consiguiente, presentar grandes diferencias de discriminación cromática. Por eso es imposible sacar ninguna conclusión en relación a las propiedades de rendimiento de color que tiene una lampara conociendo solo su apariencia de color. Así es posible que dos lamparas tengan el mismo índice de reproducción cromática y sus distribuciones espectrales sean distintas, de ahí que para determinar las propiedades cromáticas de una lampara sea necesario conocer los dos factores siguientes:

La temperatura de color es el factor que permite conocer la luz de una fuente luminosa. Se expresa en la escala Kelvin (+ 273 ° C) y corresponde al color que se alcanza calentando un cuerpo negro, (un radiador ideal que teóricamente radia toda la energía que recibe, cambiando de color al variar la temperatura absoluta). La radiación visible es función de la temperatura absoluta

Índice de reproducción cromática de una fuente luminosa (IRC), se refiere al aspecto cromático que presentan los cuerpos iluminados por esta en comparación con el que presentan bajo una luz de referencia, que puede ser el cuerpo negro o una luz día homologada.

El índice de reproducción cromática puede ser general (Rg) como promedio del desplazamiento para un conjunto de 8 colores de muestra o especifico (Re) para un solo color.

Las fuentes de luz blanca pueden subdividirse en tres grupo según su apariencia de

color.

Temperatura de color                                          Apariencia de color

blanco cálido (ww): < 3300° K                       Cálida (blanca rojiza)

blanco neutro (nw): 3300 – 5000 °K              Intermedia blanca)

luz día (tw) : > 5000 ° K                                   Fría ( blanca azulada)

Para que el alumbrado sea de buena calidad ha de existir una relación entre la temperatura de color de las fuentes de luz utilizadas y el nivel de iluminación de la instalación.

En el las tablas 21-5 y 21-6 se dan las impresiones obtenidas asociadas a diferentes niveles de iluminancia y colores de lamparas fluorescentes.

Iluminancia (lux) Apariencia del color de luz
cálida intermedia fría
< 500 agradable neutra fría
500-1000
1000-2000 estimulante agradable neutra
2000-3000
> 3000 no natural estimulante agradable

Tabla 21-5: COLOR DE LUZ APARENTE

EFECTO

COLOR

EFECTO

DISTANCIA

EFECTO

TEMPERATURA

EFECTO

PSICOLÓGICO

azul alejamiento frío tranquilizador
verde alejamiento muy frío muy tranquilizador
rojo proximidad calor excitante
naranja muy próximo muy caliente estimulante
amarillo proximidad muy caliente estimulante
pardo muy próximo neutral estimulante
violeta muy próximo frío agresivo/descora-

zonador

Tabla 21-6: DIFERENTES EFECTOS DEL COLOR

Tipos de lámparas

Tipos Eficacia max. de la lámpara

(lm/watio)

Características Aplicaciones
Luz día (tw) 6000° K 85 IRC Gran variedad de colores de luz, Todo tipo de locales públicos y de trabajo
Fluorescentes

tubulares

Blanco neutro(nw) 4000° K 85 IRC 104 Permite altos niveles de alumbrado, Oficinas, salas de control
Blanco cálido (ww) 3000° K 85 IRC Económica Alumbrado doméstico
Lámparas

incandes­

centes

Incandes­

centes

normales

22 Fácil instalación y empleo, encendido instantáneo Alumbrado general, alumbrado localizado, realce (lamparas reflectoras)
Halógenas 27 Compactas, gran rendimiento luminoso, luz blanca, larga duración, Alumbrado de realce, alumbrado por proyectores (salas de control)
Mercurio a alta presión (HPL) 63 Larga duración, extremadamente larga duración, aceptable calidad de color Alumbrado de grandes espacios. Fabricas. Naves industriales Fundiciones. Canteras
Halogenuros

metálicos

(HPI)

95 Muy buena eficacia y excelente rendimiento en color Alumbrado interior industrial. Alumbrado publico. alumbrado por proyección
Lámparas de Sodio a alta 125 Muy buena eficacia, Alumbrado industrial.
descarga presión

(SON)

regular rendimiento de color, extremadamente larga duración Aparcamientos. Alumbrado publico
Sodio a baja

presión

(SOX)

200 Elevada eficacia, extremadamente larga duración, mala calidad de color, luz monocromática Gran variedad de aplicaciones donde la economía es mas importante que el color
Luz mezcla (ML) 28 Larga duración, buena calidad de color, fácil instalación, moderado rendimiento de color Sustitución directa para lamparas incandes­centes, tienen doble eficacia y una vida casi seis veces mayor

Tabla 21-7: TIPOS DE LÁMPARAS

 

Tareas visuales Color de luz necesaria
Examen de colores Color de luz: blanca, parecida a la natural p.e. fluorescentes (tw, nw)
Reconocimiento de una fisura, control de superficies Luz con mayor energía en las longitudes de onda del verde y amarillo, p.e. sodio alta presión
Visión de contrastes en un ambiente poco contrastado Luz con mayor energía en la longitud de onda del amarillo, p.e. sodio baja presión

Tabla 21-8: APLICACIONES EN FUNCIÓN DEL COLOR DE LUZ

SISTEMAS Con relación a la distribución luminosa de la luminaria Directo

Semidirecto

Directo-indirecto

Semi-indirecto

Indirecto

DE Con relación a la distribución luminosa General

General localizado

sobre el área a iluminar Suplementario
Con relación a la zona Interiores Salas de control Oficinas
ILUMINACIÓN a iluminar Naves industriales
Exteriores Vías

Puerto

Tabla 21-9: CLASIFICACIÓN DE SISTEMAS DE ILUMINACIÓN

ILUMINACIÓN DE OFICINAS

Este tipo de locales queda caracterizado por:

  • el tipo de tareas que allí se llevan a cabo (leer, escribir, teclear, observar pantallas de visualización)
  • los planos de trabajo son generalmente horizontales y a una altura entre 0,75 y 0,85 del suelo
  • la altura del techo esta entre 2,5 y 3 m

Aspectos generales en oficinas

Las exigencias visuales para el alumbrado de oficinas son las siguientes:

Iluminaciones: pequeñas oficinas: 400-750 lux sobre la tarea visual grandes oficinas: 500-1000 lux sobre la tarea visual La iluminancia general debe ser como mínimo del 50 % de la iluminancia en la tarea con un mínimo de 400 lux.

– Luminanciaspreferidas: . 50-150 cd/m2 para las paredes 100-200 cd/m2 para los techos 100-300 cd/m2 para el área de trabajo

– Evitar reflexiones por velo en la superficie de las mesas y en artículos brillantes

– Agradable apariencia de color y rendimiento en color (Ra > 85)

Con el fin de cumplir estos requisitos, estos locales se iluminan con luminarias montadas en el techo equipadas con lamparas fluorescentes. Para estar dentro de los limites estipulados en cuanto a deslumbramiento tales luminarias han de estar equipadas con rejillas, difusores opales o cubiertas prismáticas o elementos especulares

La distribución de luminancias en oficinas y cabinas de control deberá estar comprendida en los siguientes valores:

Luminancia cd/m2

Plano de trabajo principal 100-200
Resto del plano de trabajo 30-100
Periferia, ambiente 30-100

Tabla 21-10: DISTRIBUCIÓN DE LUMINANCIAS EN OFICINAS Y CABINAS DE CONTROL

Los valores que figuran en la tabla son traducibles en los términos de que la luminancia en los alrededores de la tarea visual (resto del plano de trabajo), debe ser en lo posible menor que la luminancia de la tarea misma pero no inferior a un tercio de su valor.