Monografía - Luminotecnia

LUMINOTECNIA UTN FRC

Por: Gutiérrez D, Bruno L, Seguridad e Higiene Gallo P, Nepote E Supervisado por: Olivero, Luis Francisco

Luminotecnia desde un punto descriptivo para interiores. Córdoba, Argentina 6/06/2015

AGRADECIMIENTOS

Se agradece al Ing. Olivero Luis Francisco por los consejos y orientación al desarrollo de la presente monografía.

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ÍNDICE GENERAL

Introducción General…………………………………………………………………… pág. 3 Historia de evolución de las lámparas………………………………………………….. pág. 4 Fundamentos y conceptos de luminotecnia…………………………………………….. pág. 7 Luminotecnia…………………………………………………………………… pág. 7 Definiciones útiles en luminotecnia……………………………………………..pág. 9 Magnitudes fotométricas……………………………………………………….. pág. 11 Ley del cuadrado de las distancias………………………………………………pág. 14 Ley del coseno…………………………………………………………………...pág. 15 Curvas de distribución luminosa……………..………………………………….pág. 16 Curvas Isolux…………………………………...………………………………..pág. 17 Fuentes luminosas………………………………………………………………………..pág. 19 Lámparas Incandescentes……………………………………………………….. pág. 20 Lámparas Fluorescentes………………………………………………………… pág. 22 Lámparas Fluorescentes de bajo consumo…………………………...…………..pág. 23 Lámparas de vapor de Mercurio…………………………………………………pág. 25 Lámparas de Vapor de Sodio…………………………………………………….pág. 27 Lámparas de Inducción Magnética………………………………………………pág. 29 Lámparas LED…………………………………………………………………...pág. 30 Fisiología del ojo humano………………………………………………………………..pág. 33 El ojo humano como receptor de luz……………………………………………..pág. 33 Estructura del ojo humano………………………………………………………..pág. 33 Formación de las imágenes en el ojo……………………………………………..pág. 35 Factores que influyen en la percepción visual……………………………………pág. 36 1

Salud visual ocupacional…………………………………………………………pág. 39 Iluminación de interiores…………………………………………………………………pág. 45 Iluminación de emergencia……..………………………………………………...pág. 45 Factor de mantenimiento y coeficiente de utilización……………………………pág. 48 Instrumento de medición………………………………………………………… pág. 52 Metodología de medición……………………………………………………….. pág. 54 Carteles y colores………………………………………………………………………....pág. 56 El color……………………………………………………………………………pág. 56 Colores y señales de seguridad……………………………………………………pág. 58 Apéndice…………………………………………………………………………………..pág. 64 Apéndice A: Síntomas ametrópicos…..…………………………..……………….pág. 64 Apéndice B: Protocolo de medición de la iluminación en el Ambiente Laboral… pág. 67 Anexo……………………………………………………………………………………...pág. 71 Anexo 1: Hoja de datos diodo LED…………………………………………….....pág. 71 Anexo 2: Anexo IV de Decreto Reglamentario 351/79 de la Ley 19587……..…..pág. 74 Bibliografía…………………………………………………………………………………pág. 75

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INTRODUCCIÓN GENERAL La luz es la parte de la energía radiante evaluada visualmente, es decir, la energía que, al interactuar con alguna superficie, se refleja o se trasmite hacia el sistema visual y produce la respuesta de los fotoreceptores, dotando al ser humano del sentido de la visión. Una comprensión integral de la luz implica, además de una aproximación desde la física, la consideración de la respuesta del ser humano, tanto psicológica como fisiológica, ya que la iluminación tiene un propósito más amplio que el de asegurar que los objetos sean vistos. En este trabajo, se trató de reunir diversos temas, que van desde la parte legal, la influencia psicológica y en la persona de las falencias de los sistemas de iluminación, además de la parte física y los cálculos. En resumen, de tratará de buscar una buena solución en el diseño de un sistema de iluminación que asegure la eficiencia visual, confort visual y un medio ambiente apropiado a las personas que utilizarán ese espacio, así como consideraciones energéticas, condiciones térmicas, acústicas y visuales, ya que todas en conjunto conducirán a una mayor productividad en los usuarios de ese espacio.

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HISTORIA DE EVOLUCIÓN DE LAS LÁMPARAS Se describe brevemente a continuación la línea temporal evolutiva de las lámparas, desde las primeras formas fuentes luminosas artificiales, hasta las más modernas lámparas presentes en la actualidad. Las primeras formas de iluminación se dieron con las fogatas utilizadas para calentarse y protegerse de los animales salvajes. Las chispas que saltaban de estas fogatas se convirtieron en las primeras antorchas de larga duración, constituidas por astillas de madera resinosa atada y empapada en sebo o aceite para mejorar sus cualidades de combustión. Durante muchos milenios la antorcha continuo como una importante fuente de iluminación. Se desconoce el origen exacto de la lámpara de aceite, la primera lámpara auténtica, pero ya se empleaba de forma generalizada en Grecia en el siglo IV a.C. Las primeras lámparas de este tipo eran recipientes abiertos fabricados con piedra, arcilla, hueso o concha, en los que se quemaba sebo o aceite. Más tarde pasaron a ser depósitos de sebo o aceite parcialmente cerrados, con un pequeño orificio en el que se colocaba una mecha de lino o algodón. El combustible ascendía por la mecha por acción capilar y ardía en el extremo de la misma. Este tipo de lamparilla también se denomina candil. Algunas lámparas grandes griegas y romanas tenían numerosas mechas con el fin de brindar una luz más brillante. En la Europa septentrional la forma de lámpara más común era una vasija abierta de piedra llena de sebo, en la que se introducía una mecha. Sin embargo, los inuit (esquimales) aún emplean lámparas de ese tipo. En el siglo XVIII se produjo un gran avance en las lámparas cuando las mechas redondas fueron sustituidas por mechas planas, que proporcionaban una llama mayor. El químico suizo Aimé Argand inventó una lámpara que empleaba una mecha tubular encerrada entre dos cilindros metálicos, alimentada a petróleo. El cilindro interior se extendía hasta más abajo del depósito de combustible y proporcionaba un tiro interno. Argand también descubrió el principio del quinqué, en el que un tubo de vidrio mejora el tiro de la lámpara, permitiendo que arda con más brillo y no produzca humo, además de proteger la llama del viento. El tiro cilíndrico interior se adaptó después para utilizarlo en lámparas de gas inventadas por Clayton. Después de que se introdujera el gas del alumbrado a principios del siglo XIX este combustible empezó a usarse para la iluminación de las ciudades. Se empleaban tres tipos de lámpara de gas: el quemador de tipo Argand, los quemadores de abanico, en los que el gas salía de una rendija o de un par 11 de agujeros en el extremo del quemador y ardía formando una llama plana, y la lámpara de gas incandescente, en la que la llama de gas calentaba una redecilla o camisa muy fina de óxido de torio, hasta el rojo blanco. En los lugares a los que no llegaba el suministro de gas se seguían empleando quinqués de aceite. Hasta mediados del siglo XIX el principal combustible para esas lámparas era el aceite de ballena. La historia de las lámparas eléctricas tuvo comienzo en 1650 cuando Otto von Guerike de Alemania descubrió que la luz podía ser producida por excitación eléctrica. Encontró que cuando 4

un globo de sulfuro era rotado rápidamente y frotado, se producía una emanación luminosa. En 1706, Francis Hawsbee inventó la primera lámpara eléctrica al introducir sulfuro dentro de un globo de cristal al vacío. Después de rotarla a gran velocidad y frotarla, pudo reproducir el efecto observado por von Guerike. William Robert Grove en 1840, encontró que cuando unas tiras de platino y otros metales se calentaban hasta volverse incandescentes, producían luz por un cierto periodo de tiempo. En 1809, uso una batería de 2000 celdas para producir una llama de luz brillante, de forma arqueada. Es por este experimento que nació el término "lámpara de arco". La primera patente para una lámpara incandescente la obtuvo Frederick de Moleyns en 1841, Inglaterra. Aun cuando esta producía luz por el paso de electricidad entre sus filamentos, era de vida corta. Durante el resto del siglo XIX, muchos científicos se esforzaron para producir lámparas eléctricas. Finalmente, Thomas A. Edison produjo una lámpara incandescente con un filamento carbonizado que se podía comercializar. Aunque esta lámpara producía luz constante durante un periodo de dos días, continúo sus investigaciones con materiales alternos para la construcción de un filamento más duradero. Su primer sistema de iluminación incandescente la exhibió en su laboratorio en 21 de diciembre de 1879. Edison hizo su primera instalación comercial para el barco Columbia. Esta instalación con 115 lámparas fue operada sin problemas durante 15 años. En 1881, su primer proyecto comercial fue la iluminación de una fábrica de Nueva York. Este proyecto fue un gran éxito comercial y estableció a sus lámparas como viables. Durante los siguientes dos años se colocaron más de 150 instalaciones de alumbrado eléctrico y en 1882 se construyó la primera estación para generar electricidad en Nueva York. En ese mismo año, Inglaterra monto la primera exhibición de alumbrado eléctrico. Cuando la lámpara incandescente se introdujo como una luminaria pública, la gente expresaba temor de que pudiese ser dañina a la vista, particularmente durante su uso por largos períodos. En respuesta, el parlamento de Londres pasó legislación prohibiendo el uso de lámparas sin pantallas o reflectores. Uno de los primeros reflectores comerciales a base de cristal plateado fue desarrollado por el E. L. Haines e instalado en los escaparates comerciales de Chicago. Hubo numerosos esfuerzos por desarrollar lámparas más eficientes. Welsbach inventó la primera lámpara comercial con un filamento metálico, pero el osmio utilizado era un metal sumamente raro y caro. Su fabricación se interrumpió en 1907 cuando la aparición de la lámpara de tungsteno. En 1904, el norteamericano Willis R. Whitney produjo una lámpara con filamento de carbón metalizado, la cual resulto más eficiente que otras lámparas incandescentes previas. La preocupación científica de convertir eficientemente la energía eléctrica en luz, pareció ser 5

satisfecha con el descubrimiento del tungsteno para la fabricación de 12 filamentos. La lámpara con filamento de tungsteno representó un importante avance en la fabricación de lámparas incandescentes y rápidamente reemplazaron al uso de Tántalo y carbón en la fabricación de filamentos metálicos. La primera lámpara con filamento de tungsteno, qué se introdujo a los Estados Unidos en 1907, estaba hecha con tungsteno prensado. William D. Coolidge, en 1910, descubrió un proceso para producir filamentos de tungsteno "drawn" mejorando enormemente la estabilidad de este tipo de lámparas. En 1913, Irving Langmuir introdujo gases inertes dentro del cristal de la lámpara logrando retardar la evaporación del filamento y mejorar su eficiencia. Al principio se usó el nitrógeno puro para este uso, posteriormente otros gases tales el argón se mezclaron con el nitrógeno en proporciones variantes. El bajo costo de producción, la facilidad de mantenimiento y su flexibilidad dio a las lámparas incandescentes con gases tal importancia, que las otras lámparas incandescentes prácticamente desaparecieron. Durante los próximos años se crearon una gran variedad de lámparas con distintos tamaños y formas para usos comerciales, domésticos y otras funciones altamente especializadas. Remontándose nuevamente hacia el inicio de la era de iluminación eléctrica, Jean Picard en 1675 y Johann Bernoulli en 1700, fueron los primeros en estudiar las lámparas de descarga eléctrica y descubrieron que la luz puede ser producida al agitar el mercurio. En 1850 Heinrich Geissler, un físico Alemán, inventó el tubo Geissler, por medio del cual demostró la producción de luz por medio de una descarga eléctrica a través de gases nobles. John T. Way, demostró el primer arco de mercurio en 1860. Los tubos se usaron inicialmente solo para los experimentos. Utilizando los tubos Geissler, Daniel McFarlan Moore entre 1891 y 1904 introdujeron nitrógeno para producir una luz amarilla y bióxido de carbón para producir luz rosado-blanca, color que aproxima luz del día. Estas lámparas eran ideales para comparar colores. La primera instalación comercial con los tubos Moore, se hizo en un almacén de Newark, N.J., durante 1904. El tubo Moore era difícil de instalar, reparar, y mantener. Peter Moore Hewitt comercializó una lámpara de mercurio 1901, con una eficiencia que dos o tres veces mayor que la de la lámpara incandescente. Su limitación principal era que su luz carecía totalmente de rojo. La introducción de otros gases fracaso en la producción de un mejor balance del color, hasta Hewitt ideó una pantalla fluorescente que convertía parte de la luz verde, azul y amarilla en rojo, mejorando así el color de la luz. Peter Moore Hewitt coloco su primera instalación en las oficinas del New York Post en 1903. Debido a su luz uniforme y sin deslumbramiento, la lámpara fluorescente inmediatamente encontró aceptación en Norteamérica. La investigación del uso de gases nobles para le iluminación era continua. En 1910 Georges Claude, Francia estudio lámparas de descarga con varios gases tales como el contienen neón, argón, helio, criptón y xenón, resultando en las lámparas de neón. El uso de las lámparas de neón fue rápidamente aceptado para el diseño de anuncios, debido a su flexibilidad, 6

luminosidad y sus brillantes colores. Pero debido a su baja eficiencia y sus colores particulares nunca encontró aplicación en la iluminación general. En 1931, se desarrolló una lámpara de alta presión de sodio en Europa. A pesar de su alta eficiencia no resulto satisfactoria para el alumbrado de interiores debido al color amarillo de su luz. Su principal aplicación es el alumbrado público donde su color no se considera un factor crítico. A mediados del siglo XX las lámparas de sodio de alta presión aparecieron en las calles, carreteras, túneles y puentes de todo el mundo. El fenómeno fluorescente se había conocido durante mucho tiempo, pero las primeras lámparas fluorescentes se desarrollaron en Francia y Alemania en la década de los 30. En 1934 se desarrolló la lámpara fluorescente en los Estados Unidos. Esta ofrecía una fuente de bajo consumo de electricidad con una gran variedad de colores. La luz de las lámparas fluorescentes se debe a la fluorescencia de ciertos químicos que se excitan por la presencia de energía ultravioleta. La primer lámpara fluorescente era a base de un arco de mercurio de aproximadamente 15 watts dentro de un tubo de vidrio revestido con sales minerales fluorescentes (fosforescentes). La eficiencia y el color de la luz eran determinados por la presión de vapor y los químicos fosforescentes utilizados. Las lámparas fluorescentes se introdujeron comercialmente en 1938, y su rápida aceptación marcó un desarrollo importante en el campo de iluminación artificial. No fue hasta 1944 que las primeras instalaciones de alumbrado público con lámparas fluorescentes se hicieron. A partir de la segunda guerra mundial se han desarrollado nuevas lámparas y numerosas tecnologías que además de mejorar la eficiencia de la lámpara, permitió adecuarlas a las tareas del usuario y su aplicación. Entre los desarrollos de las lámparas fluorescentes, se incluyeron los balastros de alta frecuencia que eliminan el parpadeo de la luz, logrando su aceptación en ambientes domésticos.

FUNDAMENTOS Y CONCEPTOS DE LUMINOTECNIA 7

Luminotecnia: La Luminotecnia es la ciencia que estudia las distintas formas de producción de luz, los medios de control de la misma, y sus distintas aplicaciones en ámbitos domésticos, industriales y artísticos. Como primer punto, para introducirse al estudio de la luminotecnia es necesario definir conceptualmente a la luz. La Física afirma que la luz tiene una naturaleza dual, es decir que es una onda y corpúsculo a la vez, aunque quizás no sea ni una cosa ni la otra, por lo que se puede estudiar a la luz como onda cuando se estudia su propagación y como cuantos de energía cuando se trata de intercambio energético. Este es un concepto genérico, sin embargo en luminotecnia se busca una definición de la luz más práctica, claro sin que presente oposición a los fundamentos físicos que la definen. De esta manera se define a la luz como una radiación producida por los cuerpos luminosos, capaz de impresionar retina del ojo humano. En Física se define a la Radiación, de carácter genérico, como la transmisión de la energía por medio de ondas electromagnéticas a través del espacio. Se presenta la ventaja de que no importa que tan complicada sea el tipo de radiación que se tenga, será posible considerarla, bajo ciertas condiciones, como un conjunto de radiaciones más simples gobernadas por expresiones matemáticas que incluyen senos o cosenos únicamente. Esto último permite definir los siguientes elementos: LONGITUD DE ONDAS, λ: Es la longitud que tiene la onda entre dos puntos que se encuentran en el mismo lugar relativo. PERIODO, T: Es el tiempo que tarda la onda en ocupar dos posiciones idénticas. FRECUENCIA, f: Es el número de períodos por segundo. El periodo y la frecuencia son magnitudes inversamente proporcionales. T =1/f

VELOCIDAD DE PROPAGACIÓN, v: es la velocidad con que se propaga la onda a través del espacio. La velocidad de propagación de la luz, como onda electromagnética se representa 8 universalmente mediante la letra c, y su valor en el vacío es de c=3∗10 [m/s ] . Es importante remarcar que las distintas radiaciones, ya sea de rayos x, rayos ultravioletas, radiaciones luminosas, y demás, todas presentan el mismo carácter electromagnético. Lo que permite diferenciar entre dos tipos de radiación es por medio de sus longitudes de onda y velocidades de propagación característica de cada una. En luminotecnia, se estudia particularmente las radiaciones luminosas. Estas radiaciones son aquellas que son captadas por el ojo humano produciendo la sensación de visibilidad o percepción del color. Donde cada tonalidad de color que existe depende de las distintas longitudes de onda que un cuerpo refleja. Sin embargo, el espectro de luz visible, sensible al ojo humano, ocupa sólo un 40% del espectro de radiación luminosa producida por el sol, extendiéndose desde 3500 Ȧ (color violeta) hasta 7600 Ȧ (color rojo). A su derecha se encuentra las radiaciones ultravioleta, representando un 54% del total del espectro, que si bien no son 8

sensibles al ojo humano son muy útiles para llevar a cabo reacciones químicas. A la izquierda del espectro de luz visible se encuentra con un 6% la radiación infrarroja, que también es invisible al ojo humano pero cuenta con importantes propiedades caloríficas, siendo este el principio fundamental de las lámparas incandescentes. En la Figura 1, se muestra el espectro electromagnético completo de radiación luminosa.

Figura 1 – Espectro electromagnético de radiación luminosa

Definiciones útiles en luminotecnia: A continuación se define de manera breve algunos conceptos físicos clave utilizados en luminotecnia, con sus unidades de medida correspondiente. RADIACIÓN: Es el fenómeno correspondiente a la emisión y transporte de energía sin medio material, bajo forma de ondas electromagnéticas o fotones. ONDAS ELECTROMAGNÉTICAS: Es la forma de la energía que se manifiesta como oscilación espacial de un campo magnético y eléctrico simultáneo. La misma se propaga con la velocidad de la luz (300.000 km/seg), y le corresponde una frecuencia y una longitud de onda. ENERGÍA RADIANTE: Es la energía emitida, transportada o recibida como radiación [joule] RADIACIÓN COMPLEJA: Es la radiación compuesta por emisiones de distinta frecuencia. Por ejemplo, la radiación de luz blanca compuesta por todas las longitudes de onda de los distintos colores. RADIACIÓN MONOCROMÁTICA: Es la radiación de una sola frecuencia. Por ejemplo la radiación del color rojo. ESPECTRO RADIANTE: Es la imagen producida por la dispersión de una radiación en sus componentes monocromáticos. También se denomina así a la composición de una radiación compleja. 9

ESPECTRO CONTINUO: Es el espectro que tiene radiaciones en todas las frecuencias comprendidas entre dos frecuencias consideradas. ESPECTROS DE LÍNEAS: Es el espectro producido por radiaciones monocromáticas de frecuencia distintas. CURVAS DE DISTRIBUCIÓN ESPECTRAL: Es la curva que representa la potencia de una radiación en función de la longitud de onda o de la frecuencia. FLUJO RADIANTE: Es la potencia emitida, transportada o recibida en forma de radiación Φ=

dQ [W ] dt

RENDIMIENTO DE RADIACIÓN DE UNA FUENTE: Es la relación entre el flujo radiante emitido y la potencia absorbida para producirlo. η=

Φ p

SENSIBILIDAD SUPERFICIAL DE RADIACIÓN: Es la relación entre el flujo radiante emitido en un elemento de superficie y dicha superficie elemental. E=

dΦ W [ ] dS m2

INTENSIDAD DE RADIACIÓN EN UNA DIRECCIÓN: Es la relación entre el flujo radiante emitido en un elemento de ángulo espacial y dicho ángulo elemental. I=

dΦ W [ ] dw sr

RADIANCIA EN UNA DIRECCIÓN: Es la relación entre la intensidad de radiación y la superficie aparente de emisión, vista en una dirección considerada. E=

dI ∗cos ⁡( α ) dS

FUENTE PRIMARIA: Es un generador de radiación electromagnética. Por ejemplo, el Sol. FUENTE SECUNDARIA: Es una superficie o cuerpo que refleja o transmite la radiación electromagnética incidente sin que se produzca incandescencia ni luminiscencia. INCANDESCENCIA: Es la radiación térmica que produce radiación luminosa. FUENTE LUMINOSA: Es el radiador que genera radiación luminosa. Las mismas pueden ser: 10

-

Fuente puntual: Sus dimensiones son despreciables respecto a la distancia al receptor. Fuente lineal: Tiene una sola dimensión de magnitud que no es despreciable respecto a la distancia al receptor Fuente superficial: Su superficie radiante presenta dimensiones que no son despreciables en comparación con la distancia al receptor.

CUERPO NEGRO: Es aquel que absorbe completamente todas las radiaciones que inciden sobre él, o bien es el que mayor potencia emite a una temperatura determinada. TEMPERATURA DEL COLOR: Es la temperatura absoluta, en Kelvin, del cuerpo negro, a la cual su color es igual a la radiación considerada. IRRADIACIÓN: Es la energía radiante recibida, por unidad de superficie. DENSIDAD DEL FLUJO IRRADIADO: Es la relación entre el flujo incidente sobre un elemento de superficie y la superficie misma.

Magnitudes Fotométricas: Básicamente son 4 las magnitudes de mayor interés en las fuentes emisoras de luz. A continuación de describe detalladamente cada una de ellas. Flujo Luminoso: Se define como la potencia lumínica total emitida en todas las direcciones por una fuente luminosa, a la que el ojo humano es sensible según su curva de sensibilidad, Figura 16. Se representa universalmente mediante la letra griega (phi), y su unidad de medida es el Lumen, lm. Si la fuente de iluminación es una lámpara, se presentan ciertos puntos de interés respecto al flujo luminoso. Primeramente, una parte del flujo total emitido es absorbido por el mismo aparato de iluminación, considerándose esta pérdida como una pérdida de naturaleza invisible. Existe un segundo tipo de pérdidas que depende de manera directa del tipo de generación de luz empleado por la lámpara, por radiación térmica o por descargas eléctricas. Estos dos tipos de pérdidas recién mencionados reducen el rendimiento o eficiencia lumínica de la lámpara. La eficiencia lumínica, Figura 2, se define como el cociente entre el flujo luminoso emitido por la lámpara, y la potencia total consumida por la misma.

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Figura 2 – Eficiencia Lumínica de una lámpara En segundo lugar, el flujo luminoso emitido por una lámpara no se distribuye uniformemente en todas direcciones, ya que disminuye si sobre ésta se depositan partículas de polvo y otras sustancias. A continuación, en las Tablas 1 y 2 se representan algunos valores comunes de flujo luminoso y eficiencia luminosa en distintos tipos de lámparas, véase Fuentes Luminosas.

Tabla 1 – Flujos luminosos de distintas lámparas

Tabla 2 – Eficiencia Luminosa de distintas lámparas

Intensidad luminosa: Es el flujo luminoso contenido en una dirección determinada por un ángulo solido expresado en estereorradianes, como se observa en la Figura 3. La intensidad luminosa se representa mediante el símbolo I, y su unidad de medida en el SI es el Candela, Cd. El instrumento utilizado para medir la intensidad luminosa de una lámpara es el fotogoniómetro, véase Instrumentos de medición. Sin embargo, como complemento de éste también se suele implementar las curvas fotométricas que representan gráficamente la distribución de la intensidad de luz emitida por una lámpara, dado que ésta no se distribuye de manera uniforme en el espacio debido a que la fuente no es puntiforme, y que por diseño propio se producen desviaciones e intercepciones de algunos rayos.

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Figura 3 – Intensidad luminosa En la Tabla 3, se mencionan algunos ejemplos de intensidad de luz para distintas lámparas. Tipos de lámparas

Intensidad luminosa en Cd

Lámpara para bicicleta (sin reflector) Lámpara para bicicleta (con reflector) Lámpara de incandescencia de 100 w Lámpara fluorescente de 40 w

1 250 110 320

Tabla 3 – Intensidad luminosa para distintas lámparas Luminancia: Es la intensidad luminosa emitida en una dirección determinada por una superficie luminosa o por una superficie iluminada que refleja luz. En otras palabras, expresa el efecto de la luminosidad o brillo que una superficie, como ser una lámpara o una mesa que refleja luz, produce sobre la retina del ojo humano. Cuando la luminancia L se debe a la reflexión de una superficie iluminada, ésta se define como el cociente entre la intensidad luminosa en una dirección dada y la superficie aparente proyectada, vista por el ojo humano sobre la superficie real iluminada. Entonces la unidad de cd medida de la luminancia es [ m2 ]. En la Tabla 4, se indican algunos valores de luminancia de fuentes luminosas típicas.

Fuentes Luminosas Luminancia en Lámpara fluorescente Lámpara incandescente Lámpara de arco El sol

cd m2

0,5 – 4 200 – 100 hasta 50000 150000

Tabla 4 – Niveles de Luminancia de distintas fuentes luminosas. 13

Iluminancia o Iluminación: Es la densidad flujo luminoso que incide sobre una superficie por unidad de superficie. Se representa mediante la letra E, y su unidad de medida es el lux. El lux, 2 se define como la iluminación de una superficie de 1 m cuando sobre ella incide un flujo luminoso de 1 lumen uniformemente repartido. El Instrumento empleado para medir la iluminancia de una lámpara, es el luxómetro. En adición, como dato relevante, se dice que de todas las unidades definidas es ésta la que resulta más implementada en luminotecnia. En la Tabla 5, se mencionan algunos valores a modo de ejemplo para niveles de iluminación.

Tabla 5 – Valores típicos de iluminación.

Ley inversa del cuadrado de las distancias: El nivel de iluminación es directamente proporcional a la intensidad de una fuente luminosa en una dirección determinada, e inversamente proporcional al cuadrado de la distancia a la que se encuentra la fuente respecto al plano considerado, véase Figura 4. E

I d2

Dónde: E I

= Nivel de iluminación, lux. = Intensidad luminosa de la fuente en la dirección considerada, cd.

d2

= Distancia de la fuente respecto al plano considerado, m.

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Figura 4 - Ley inversa del cuadrado de las distancias

Ley del coseno: 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, véase Figura 5. Ep 

I  cos   d2

Dónde:

Ep = Nivel de la iluminación puntual. I

= Intensidad luminosa de la fuente en la dirección considerada, cd.



= Ángulo formado por el plano de trabajo con el plano perpendicular a la dirección del flujo de luz.

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Figura 5 – Ley del coseno

Curvas de distribución luminosa: Las curvas de distribución luminosa o curvas fotométricas, muestran la distribución de las intensidades luminosas emitidas por una lámpara tipo estándar para un valor flujo luminoso normalizado de 1000 lúmenes, Figura 6. Para cualquier otro valor de flujo luminoso deberá normalizarse usando la fórmula: I real =Φ lampara

I grafico 1000

Figura 6 – Curvas Fotométricas A modo de ejemplo en la Figura 7, se presentan las curvas fotométricas para distintas fuente luminarias.

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Figura 7 – Curvas fotométricas de lámparas

Curvas Isolux: Son curvas que unen los puntos sobre una superficie que presentan los mismos niveles de iluminación. La mayoría de las empresas constructoras de lámparas y luminarias, proveen estas curvas normalizadas para un flujo luminoso de 1000 lúmenes a 1 metro de distancia. Del mismo modo que en las curvas fotométricas, ya sea que necesite corregirse el flujo o la distancia en metros, éstas pueden ser normalizadas mediante la siguiente fórmula. E=

E1Φ 1000 H

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FUENTES LUMINOSAS: De acuerdo a las NORMAS IRAM-AADL, “uno de los problemas que se presentan en cualquier aplicación práctica de iluminación es elegir adecuadamente la fuente de la luz que se va a utilizar”. Básicamente existen dos tipos de fuentes luminosas por excelencia, la fuente de luz natural y la artificial.

Fuente de iluminación natural: El Sol suministra la luz diurna y presenta indudables ventajas sobre la iluminación artificial, como ser: -

Permite definir perfectamente los colores, y en horas de máxima iluminación pueden existir valores de iluminación superiores a 100.000 lux. Más económica. Produce menos fatiga visual.

No obstante presenta el inconveniente de ser variable, dependiendo de la capa atmosférica, de los edificios, entre otros a lo largo de la jornada. Por lo que deberá completarse con la iluminación artificial.

Fuentes de iluminación artificial: Las fuentes de iluminación artificial o lámparas, se dividen en dos grandes grupos, basándose cada una en principios físicos tales como la incandescencia y la descarga o fotoluminiscencia. Sin embargo, actualmente existen otro tipo de fuentes de luz mucho más innovadoras que no tienen lugar dentro de esta clasificación, pues se trata de una emisión de luz de un material semiconductor, se trata de los diodos LED, y se hará una descripción más exhaustiva ya que todo apunta a que será la fuente luminosa del siglo XXI.

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LÁMPARAS INCANDESCENTES: Dentro de la familia de las lámparas incandescentes sobresalen dos grandes tipos, las lámparas incandescentes comunes y halógenas. Lámparas incandescentes comunes: Su principio de funcionamiento se basa en la circulación de una corriente eléctrica por un filamento metálico en determinadas condiciones ambientales, envuelto por una ampolla de vidrio, lo que lo lleva a la incandescencia, obteniéndose así una fuente luminosa. Dentro de este tipo de fuentes luminosas podemos hacer la siguiente clasificación: 1- Inclusión de gas halógeno en la ampolla: Se incorporan gases tales como yodo o boro y se consigue un ciclo de regeneración del tungsteno evaporado, que vuelve a depositarse en el filamento. Con ello es posible aumentar el rendimiento lumínico, prolongar la vida útil e impedir el ennegrecimiento de la lámpara. 2- Filamento tungsteno: El tungsteno es un material con elevado punto de fusión, con un proceso de evaporación lento y genera radiaciones luminosas calorimétricamente. En un principio fue uno de los tipos de lámparas más utilizadas pero en la actualidad están entrando en desuso. Presentan la ventaja de disponer de un amplio intervalo de potencias de consumo, yendo desde 15 a 300 W. 3- Filamento de tungsteno en atmósfera gaseosa: Se incorpora un gas inerte a la ampolla con el objeto de disminuir la evaporación del tungsteno, aumentando la temperatura del filamento y un mayor rendimiento lumínico, por ende un aumento notable de su vida útil. Los gases más utilizados son mezclas de argón con nitrógeno, de tal forma que la ampolla tiene una presión del orden de una atmósfera. Descripción constructiva: En la Figura 8, se representa cada uno de los componentes de la una lámpara incandescente.

Figura 8 – Lámpara incandescente 19

1 Atmósfera gaseosa: Hasta los 40 w el filamento está en vacío, para potencia mayores la ampolla esta rellena de gases de características químicas neutras. 2 Filamentos. 3 Soporte para el filamento 4 Entradas de corriente 5 Vástago del vidrio. 6 Ampolla. 7 Casquillo: se une a la ampolla mediante una resina artificial. 8 Botón de vidrio. 9 Varilla de vidrio. 10 Tubo de evacuación.

Ventajas: -

No requiere de servicios auxiliares. Fácil instalación. Bajo costo inicial. Puede operar en cualquier tipo de tensión, corriente, potencia (15 a 1500 W). Pueden funcionar con caídas de tensión muy pronunciadas. Encienden y reencienden instantáneamente, por lo que son aptas para iluminación de emergencia o seguridad. El espectro luminoso es continuo y reproducen muy bien los colores. No producen efecto estroboscópico. Operan con un factor de potencia unitario. Pueden funcionar en cualquier posición, con excepción de las lámparas halógenas.

Lámparas incandescentes halógenas: Como se mencionó anteriormente, en las lámparas incandescentes, al aumentar la temperatura del filamento de tungsteno, se produce una evaporación progresiva de sus partículas, las cuales luego condensan sobre la superficie más fría del bulbo de vidrio, provocando un debilitamiento del filamento y un ennegrecimiento de la ampolla. Las lámparas halógenas tratan de minimizar este problema con el agregado en su interior, además de los gases de argón y nitrógeno, sustancias halógenas como cloro, bromo, flúor y yodo. Esta sustancias lo que producen es una combinación con el tungsteno evaporado, formando un compuesto volátil que en lugar de depositarse en la ampolla se difunde en la atmósfera de la lámpara. La molécula volátil alcanza al filamento a muy elevada temperatura, descomponiéndose nuevamente en la partícula de tungsteno que se deposita sobre el filamento y la sustancia halógena. Físicamente las lámparas halógenas son cilíndricas, alargadas y de pequeño diámetro, deben instalarse en forma horizontal ya que de otra manera la sustancia halógena puede acumularse en el extremo inferior de la ampolla. Estas lámparas tienen mayor rendimiento lumínico que las incandescentes comunes, variando entre 21 a 25 lm/W y también mayor vida útil, aproximadamente unas 2000 horas. 20

LÁMPARAS DE DESCARGA: Lámparas de descarga dentro de un gas: Su principio de funcionamiento se basa, en la circulación de corriente eléctrica por un gas bajo con ciertas condiciones de presión, librando una cantidad de energía lumínica capaz de excitar la sensibilidad del ojo humano. Sin embargo, debido al creciente avance tecnológico, se incluye dentro de esta categoría, las lámparas de inducción magnética, que si bien también emplean gas como medio de descarga, la técnica de producción de luz es un tanto distinta e innovadora al resto. Básicamente la clasificación de los distintos tipos de lámparas de descarga, se basa en el tipo de presión que presente el gas, de alta o baja presión y en el tipo de gas.

Lámparas fluorescentes: Son lámparas a descarga en vapor de mercurio a baja presión. La energía eléctrica se transforma, en gran parte en energía ultravioleta dentro del tubo, y en una proporción más pequeña en energía visible. El recubrimiento interno del tubo se realiza con polvos fluorescentes que transforman parte de esta energía ultravioleta en energía visible con diferentes tonalidades, de acuerdo a la composición del polvo utilizado. Los tubos fluorescentes disponen en ambos extremos, dos terminales emisoras de electrones llamados ánodo y cátodo. Además el tubo esta relleno con una cierta cantidad de argón a baja presión que facilita la formación del arco eléctrico entre los terminales. En adición a estas lámparas, para su operación y arranque se necesitan equipos auxiliares, tales como el balasto y arrancador. Puesto que las lámparas de descarga tienen la propiedad de disminuir su resistencia al paso de la corriente ante un aumento de temperatura. Existe un dispositivo eléctrico que se encarga de limitar esta corriente en exceso, se trata del balastro, que en sí es una reactancia inductiva. El balastro debe disponerse en serie con la lámpara de descarga. Por otro lado, el encendido del tubo se realiza por medio de un arrancador. Éste dispositivo consiste en dos electrodos, donde el bimetal está encerrado dentro de una ampolla de vidrio rellena de una mezcla de argón y helio, además se adiciona un capacitor en paralelo a los electrodos que permiten eliminar ondas de radio interferencias. Inicialmente los terminales del tubo y el arrancador están separados, al aplicarle tensión se produce una descarga eléctrica luminiscente de muy bajo valor de corriente, con lo cual aumenta la temperatura del gas relleno. Esto provoca que los dos electrodos se toquen quedando energizado el circuito constituido por el balasto y los electrodos del tubo los cuales comienzan a emitir electrones. Paralelamente a ellos, la descarga luminiscente se elimina, con lo que se enfría el gas provocando finalmente una separación de los electrodos bimetálicos. Esto provoca una interrupción brusca de la corriente y por lo tanto genera una fuerza electromotriz que se suma a la de la línea provocando el encendido inmediato del tubo, quedando el arrancador fuera de servicio hasta que se requiera encender nuevamente el tubo. Generalmente el conjunto lámpara21

balasto tiene un bajo factor de potencia, por lo cual se suele colocar un capacitor en paralelo con la red de alimentación.

Lámparas fluorenscentes de bajo consumo CFL: Las Lámparas Fluorescentes Compacta, por sus siglas en ingles CFL (Compact Fluorescent Lamp), son lámparas ahorradores de energía. Surgen como mejorada de las lámparas de tubos rectos fluorescentes. Este impulso vino de la mano del ingeniero Edward Hammer, que en 1976, ante la problemática de que las lámparas o tubos rectos fluorescentes conocidos eran por lo general voluminosos y pesados, desarrolló una lámpara fluorescente de reducido tamaño al doblar en forma de espiral aquel tubo largo. Ésta lámpara fluorescente presentaba el tamaño aproximado de una bombilla común, Figura 9, cuyas propiedades de iluminación eran muy similares a las de una lámpara incandescente, pero con un consumo mucho menor y una reducida disipación de calor hacia el medio ambiente.

Figura 9 – Lámparas de bajo consumo de 9 y 11 Watt Debido a la tecnología limitada de aquella época, su producción quedó inconclusa. No es hasta, unos años más tarde que nuevos fabricantes apostaron por estas lámparas innovadoras, pero con un precio de venta elevado. Sin embargo, debido a los grandes pedidos realizados por parte del gobierno norteamericano a los fabricantes, y tras la notable aceptación por estas nuevas lámparas ahorradoras de energía dentro de los amplios círculos económicos y de la población, fueron motivos más que suficientes para que los fabricantes hicieran las inversiones necesarias y comenzaran una producción masiva, teniendo como consecuencia una precio de venta mucho más barato al público. Descripción constructiva: En la Figura 10, se presenta cada uno de los componentes de una lámpara CFL.

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Figura 10 – Componentes de lámpara CFL Tubo fluorescente: Tiene 6 mm de diámetro aproximadamente, y presenta una forma de U invertida, cuya longitud depende de la potencia en Watt que tenga la lámpara. En cualquier lámpara CFL existen dos filamentos de tungsteno o wolframio ubicados en los extremos libres del tubo con el propósito de calentar los gases inertes, como el neón (Ne), el kriptón (Kr) o el argón (Ar), mezclados con vapor de mercurio (Hg) en su interior. Las paredes se encuentran recubiertas por dentro con una fina capa de fósforo. Balasto electrónico: Se halla encerrado en la base que separa la rosca del tubo de la lámpara, y suministra niveles necesarios de tensión o voltaje que permiten encender el tubo de la lámpara y regular la intensidad de corriente que circula por dentro del propio tubo después del encendido. Estructuralmente, se compone de un circuito rectificador de diodos de onda completa y un oscilador, éste último se encarga de elevar la frecuencia de la corriente de trabajo de la lámpara a niveles de 20 000 y 60 000 Hertz aproximadamente. Base o casquillo: Se compone de un receptáculo de material plástico, en cuyo interior hueco se aloja el balasto electrónico. Unido a la base se encuentra un casquillo con rosca normal E-27, conocida también como rosca Edison. Se puede encontrar también lámparas CFL con rosca E-14 de menor diámetro, conocida como rosca candelabro. Existen variantes con otros tipos de conectores, de presión por ejemplo, en lugar de casquillos con rosca, que funcionan con un balasto electrónico externo. Características: -

Presentan compatibilidad con los portalámparas, zócalos o sockets de las lámparas incandescentes de uso común. Presenta tonalidades luz de día (daylight) y luz fría (cool light), que no distorsiona la percepción de los colores. Encendido inmediato tan pronto se acciona el interruptor, pero con una luz débil por breves instantes antes que alcancen su máxima intensidad de iluminación. Precio de venta al público un poco mayor que el de una lámpara incandescente de igual potencia, pero esto se compensa con el ahorro de energía eléctrica y por un tiempo de vida útil más prolongado.

Ventajas de las lámparas CFL frente a las incandescentes: Resulta interesante establecer una comparación entre los dos tipos de lámparas más empleadas a nivel mundial. 23

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Ahorro en el consumo eléctrico. Consumen sólo la 1/5 parte de la energía eléctrica que requiere una lámpara incandescente para alcanzar el mismo nivel de iluminación. En otras palabras, consumen un 80% menos para igual eficacia en lúmenes por watt de consumo (lm/W). Tiempo de vida útil aproximado entre 8000 y 10000 horas, en comparación con las 1000 horas que ofrecen las lámparas incandescentes. No requieren inversión en mantenimiento. Generan 80% menos calor que las incandescentes, siendo prácticamente nulo el riesgo de provocar incendios por calentamiento, si es que por cualquier motivo llegaran a encontrarse muy cerca de materiales combustibles. Ocupan prácticamente el mismo espacio que una lámpara incandescente. Tienen un flujo luminoso mucho mayor en lúmenes por watt (lm/W) comparadas con una lámpara incandescente de igual potencia. Presentan diferentes formas, bases, tamaños, potencias y tonalidades de blanco.

Lámparas de Vapor de Mercurio: Estas lámparas constan de un tubo de cuarzo en el que se produce la descarga eléctrica, Figura 11. Interiormente, este tubo contiene una pequeña cantidad de mercurio y un gas inerte de relleno (argón), para facilitar su arranque. Exteriormente consta de dos electrodos principales, uno en cada extremo entre los cuales opera el arco eléctrico y un electrodo auxiliar próximo a uno principal que contribuye con el arranque.

Figura 11 – Lámpara de Vapor de Mercurio Este tipo de lámparas operan a alta presión, una vez que encienden eléctricamente el mercurio comienza a evaporarse lentamente hasta alcanzar el valor final del flujo luminoso y sus valores eléctricos nominales. Este proceso de encendido lleva normalmente unos 4 minutos. Cuando se apaga la lámpara, la presión interna es muy alta por lo que la tensión de la red es insuficiente para lograr su reencendido, por lo cual debe esperarse su enfriamiento para encenderlas nuevamente. Esto último excluye el uso de estas lámparas para iluminar lugares donde sea necesario encender y apagar con cierta frecuencia. Dentro de las lámparas de vapor de mercurio de alta presión, se distinguen cuatro tipos de lámparas derivadas distintas: 24

- lámparas de mercurio claras - lámparas de color corregido - lámparas mezcladoras - lámparas de mercurio halogenadas

Lámparas de mercurio claras: Estas lámparas tienen el tubo recubierto por una ampolla de color transparente o esmerilado, sin ningún revestimiento. La luz que emite tiene un color azulado, esto permite destacar los objetos de ese color, empalideciendo los de color rojo. Ventajas y aplicaciones: -

Tienen una vida de útil promedio de 16000 horas. Rendimiento luminoso de 40 a 50lm/W. Presentan distintos niveles de potencia, desde 250W hasta 1000W. Sus principales aplicaciones son en alumbrados de playas de estacionamiento, áreas de maniobras, depósitos, alumbrado urbano, etc.

Lámparas de color corregido: A diferencia de las lámparas de mercurio claras, en éstas el tubo se encuentra rodeado por una ampolla ovoidal con un recubrimiento interior fluorescente. Éste recubrimiento tiene la finalidad de transformar gran parte de la radiación ultravioleta en luz visible, mejorando el rendimiento luminoso y la reproducción de colores. Ventajas y aplicaciones: -

Vida útil promedio de 16000 horas. Amplio rango de potencias disponible, desde 50W hasta 2000W. Se aplican en casi todos los terrenos de alumbrado, como por ejemplo industrias, comercio y oficinas con techos elevados, alumbrado público, etc.

Lámparas mezcladoras: Como su nombre lo indica, estas lámparas surgen como una mezcla de las lámparas de vapor de mercurio de alta presión de color corregido y de las lámparas incandescentes. Constan de un pequeño tubo de cuarzo con vapor de mercurio y otros gases en su interior. Se conecta en serie con el tubo un filamento de tungsteno, que hace las veces de limitador de corriente (balastro), esto es, no emplea un equipo auxiliar. La emisión de luz, como es de esperarse será una mezcla, en partes iguales, de luz de mercurio y luz incandescente. Ventajas y aplicaciones: -

Vida útil promedio de 6000 horas. Emite una luz más blanca, con un mayor flujo luminoso. Presentan un factor de potencia prácticamente igual a la unidad. 25

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Rango de potencias disponible, desde 160W hasta 500W. Puesto que no requiere de un equipo auxiliar, siendo su reemplazo directo, las hace muy utilizadas en algunos talleres de tamaño medio, alumbrado público, etc.

Lámparas Halogenadas: Estas lámparas constan con un tubo de descarga de cuarzo, cuyo interior, además de vapor de mercurio, se encuentran distintos tipos de halógenos que dotan de ciertas características de emisión a la lámpara. A continuación se describirá tres grupos de mezclas de halógenos que acompañan al vapor de mercurio. -

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Compuestos halógenos de sodio, talio e indio. Estos halógenos permiten conseguir un rendimiento luminoso más elevado y mejores propiedades de reproducción cromática. Aquí, el mercurio actúa como regulador de la tensión de arco y del color, quedando el papel de generación de luz para los halógenos, los cuales emiten luz blanca de excelentes propiedades cromáticas, con una eficiencia luminosa superior a las otras lámparas. Compuestos con ioduros de tierras raras, especialmente escandio, disprosio, tulio y holmio. Compuestos con ioduro de estaño y cloruro de estaño.

Las lámparas de mercurio halogenadas requieren de un dispositivo electrónico para su encendido, llamado ignitor. Este se encarga de producir una elevada tensión transitoria de arranque que oscila entre los 1,5 kV a 5 kV, según los modelos y potencia. Durante el proceso de encendido el arco se forma inicialmente en el mercurio, a medida que aumenta la temperatura del arco se van vaporizando los compuestos halógenos, que comienzan a actuar como emisores de luz. El proceso de encendido dura aproximadamente 3 minutos y para producir un reencendido hay que esperar que se enfríe.

Lámparas de Vapor de Sodio: De acuerdo a las características constructivas y tecnológicas empleadas, este tipo de lámparas se clasifican en dos grupos importantes, las lámparas de baja presión y las de alta presión. Como punto en común a estos dos tipos de lámparas de vapor de sodio, es que ambos presentan un espectro luminoso característico donde los colores amarillo-naranja son los más resaltantes. Lámparas de Vapor de Sodio de Baja Presión: Emite una radiación visible monocromática de color amarillo, cuya longitud de onda es de 5890Ȧ. Puesto que la curva de sensibilidad del ojo humano, acusa que la sensibilidad máxima tiene lugar en el amarillo verdoso, Figura 16. Es posible afirmar entonces que la eficacia de estas lámparas es muy elevada, entre 160 y 180 lm/W. La vida media de estas lámparas, comercialmente conocidas bajo el nombre de SOX, es muy elevada, alrededor de unas 15000 horas y la depreciación de flujo luminoso que sufren a lo 26

largo de su vida es muy baja, por lo tanto esto indica que su vida útil es de entre 6000 y 8000 horas aproximadamente. Esto sumado a su alta eficiencia y las ventajas visuales que ofrece, la hacen muy adecuada para usos de alumbrado público, Figura 12, aunque también se utilizan con fines decorativos. El fin de su vida útil, se ve marcado por el agotamiento de la sustancia emisora de electrones, tal y como ocurre en las lámparas de descarga explicadas anteriormente. Sin embargo, también esto se puede producir por el deterioro del tubo de descarga o de la ampolla exterior.

Figura 12 – Lámparas de vapor de sodio de baja presión Constructivamente, estas lámparas presentan un tubo de descarga en forma de U para disminuir las pérdidas por calor y reducir el tamaño de la lámpara. Está fabricado con un vidrio especial resistente al ataque químico del sodio, pues éste es un material muy corrosivo. Cuenta además, con unas pequeñas hendiduras que facilitan la concentración del gas y permite que se vaporice a la menor temperatura posible. El tubo está encerrado en una ampolla al vacío, con el objeto de aumentar el aislamiento térmico. De esta manera se ayuda a mantener la elevada temperatura de funcionamiento necesaria en la pared del tubo (270 °C). El tiempo de arranque de una lámpara de este tipo, ronda aproximadamente en diez minutos. En ese lapso de tiempo, desde que se inicia la descarga, ocurre una mezcla de gases inertes (neón y argón) hasta que se vaporiza todo el sodio y comienza a emitir luz. Visualmente esto se traduce a pasar de una luz roja, propia del neón, a la amarilla característica del sodio, (se procede de esta manera para reducir la tensión de encendido). Por último para la operación de estas lámparas, se necesita un equipo auxiliar constituido por un transformador que suministra la tensión elevada en el arranque, para luego alimentar con la tensión y corriente nominal. También se puede instalar para su utilización balastos e ignitores electrónicos.

Lámparas de Vapor de Sodio de Alta Presión: A diferencia de las lámparas de sodio de baja presión, éstas mejoran el tono de luz y la reproducción de colores, puesto que producen un color de luz blanco dorado que permite distinguir nítidamente todos los colores de la radiación visible, presentando así un espectro continuo. 27

Constructivamente estas lámparas de alto rendimiento luminoso, comercialmente conocido como SON, constan de un tubo de descarga construido de material cerámico, alúmina policristalina sintetizada, transparente a la luz de sodio, donde éste último se mantiene en posición mediante un sistema de muelles e hilos de soporte. En su interior, se encuentra una amalgama sodio-mercurio (20% sodio), que se vaporiza parcialmente cuando la lámpara alcanza su temperatura de trabajo. Para facilitar el arranque, dentro del tubo, se coloca una cierta cantidad de Xenón. La ampolla exterior está rellena de un gas inerte o vacío, en su superficie interna, cerca de la base, tiene una sustancia llamada getter, cuya función es captar los gases liberados por los diversos componentes de la lámpara. Ésta ampolla, puede tener una forma ovoidal o tubular. El primero consta de una superficie clara o con un recubrimiento interior blanco difusor, mientras que las tubulares son transparentes y de vidrio duro. Los niveles de tensión de arranque son del orden de 2,8 a 5 KV. Si se encuentran en estado frío o inicial, su tiempo de encendido es de 3 a 4 minutos, mientras que el encendido en caliente requiere solamente 1 minuto. De manera muy similar a las lámparas de sodio de baja presión, para su arranque requieren de un equipo auxiliar, constituido por un ignitor (en algunos casos se halla incorporado dentro de la propia lámpara), un balasto y un capacitor para corregir el factor de potencia. Las aplicaciones de este tipo de lámparas son varias, pues pueden ser usadas tanto en iluminación de interiores como de exteriores. Algunos ejemplos son, iluminación de naves industriales, alumbrado público o iluminación decorativa.

Lámparas de inducción magnética: Son lámparas innovadoras de descarga constituidas por una bobina de inducción magnética y una antena acopladora. En la Figura 13, se muestra de manera clara cada uno de los componentes de ésta lámpara.

Figura 13 – Lámpara de Inducción Magnética Específicamente su funcionamiento se basa en la descarga producida en la bobina de inducción, tras aplicar un generador de alta frecuencia. El ensamble de vidrio circundante contiene un material electrón-ion plasma y está rellenado con un gas inerte. La porción interior 28

del vidrio está recubierta con un recubrimiento de fósforo (similar al usado en las lámparas fluorescentes). La antena transmite la energía generada por el primario de la bobina al gas encubado dentro de la lámpara, generando una radiación ultravioleta, la cual es transformada en luz visible por medio del recubrimiento de fósforo en la superficie de vidrio.

Ventajas: A continuación se enumeran algunas características y ventajas de las lámparas de inducción magnética. -

Elimina los parpadeos. Encendido de la lámpara inmediato, produciendo todo su flujo luminoso desde el primer instante. No utiliza balasto, pues cuenta con un generador de frecuencia. No necesita mantenimiento, ni cambios de foco. No se ve afectada por las vibraciones dado que no cuenta con filamento. Poca pérdida de energía, ahorrando un 70% de consumo energético. Tiene 100.000 horas de vida útil. Factor de potencia de 95%. Bajos niveles de emisión de luz Ultravioleta e Infrarroja, menor al 0,4%. Genera poco calor, pues su máxima temperatura es de 110°C. Al general poco calor y consumir poca energía contribuye al no calentamiento global, disminuyendo la producción del dióxido de carbono.

LED: Un Diodo Emisor de Luz LED, por sus siglas en inglés, (Light-Emitting Diode), es un dispositivo electrónico semiconductor que emite luz. Estos diodos tienen una estructura, simple, pequeña y sólida. En la Figura 14, puede visualizarse cada uno de los componentes internos de un LED.

Figura 14 – Componentes de diodo LED Diodo: Es un microchip incrustado en un circuito eléctrico, que hace las veces de filamento en las lámparas incandescentes. Consistente en 2 capas de semiconductores dopados, portadores mayoritarios y minoritarios, que emiten luz únicamente al polarizarse de manera correcta.

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Electrodos: Presenta dos electrodos, con el nombre de cátodo K (-) y ánodo A (+). Debe respetarse esta nomenclatura y signos, pues designa la polarización directa con la que el diodo emitirá luz. Lente EPOXY: Este lente protege al diodo y determina el brillo de la luz.

Principio de funcionamiento: Su funcionamiento se basa exclusivamente en los materiales semiconductores, cuya característica principal es que permite la circulación de la corriente en una determinada dirección y no en otra. Cuando un electrón, que se encuentra inicialmente en la banda de conducción, cae a la banda de valencia pierde energía. Esta energía en perdida puede manifestarse en forma de un fotón desprendido, con una amplitud, dirección y fase aleatoria. Esta acción depende intrínsecamente del tipo de material semiconductor que se empleé. Cuando un diodo semiconductor se polariza directamente, los huecos de la zona P se mueven hacia la zona N y los electrones de la zona N hacia la zona P, es decir se produce un desplazamiento de portadores de carga entre las capas semiconductores, este movimiento de cargas constituye la corriente que circula por el diodo. Así los electrones pueden recombinarse con los huecos en el dispositivo, liberando energía en forma de fotones, denominándose a este efecto como electroluminiscencia, y el color de luz emitido dependerá de la energía del fotón desprendido del semiconductor. El dispositivo semiconductor está comúnmente encapsulado en una cubierta de resina EPOXI, un plástico con mayor resistencia que el vidrio que usualmente se emplean en las lámparas incandescentes. Si bien, éste plástico tiene diferentes colores, debe quedar claro que se trata de una fachada pues ello no influye ni define el color de luz emitida. Los diodos LED tienen un patrón de intensidad luminosa bastante complejo, debido a que está compuesto por diferentes partes. Es por ello que los fabricantes de LED’s, como todos los demás dispositivos electrónicos, documentan estas características junto con otras especificaciones técnicas en su correspondiente hojas de datos, Véase Anexo I. Conocer la hoja de datos de un LED, es sumamente importante, de hecho es la primera acción a realizar al momento de querer implementarlos para alguna aplicación específica. Sin embargo, puede darse una idea de los valores de tensión y corriente que los polarizan. Los niveles de tensión van desde 1,8V hasta 3,8V aproximadamente, y están íntimamente relacionados con el material de fabricación y el color de la luz emitido. Mientras que los valores típicos de corriente están comprendidos entre los 10 y los 40mA. En la Tabla 6 se muestran los distintos materiales empleados para su fabricación y los colores de luz que emiten.

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Tabla 6 – Materiales de fabricación y colores de luz emitidos por un LED. En general, los LED´s suelen tener mejor eficiencia cuanto menor es la corriente que circula por ellos, esto quiere decir, que para su óptima operación, se buscará siempre un compromiso entre la intensidad luminosa que producen y su eficiencia. Evolución de los LED’s: En 1960 se creó el primer diodo LED de color rojo, aparecieron después el de color verde y en 1990 el de color azul. La combinación de estos colores permitía obtener una luz blanca. Sus aplicaciones se limitaban a las señalizaciones únicamente, dado que presentaban bajos niveles de iluminación. Sin embargo, a fines de la década de 1990, tras el creciente avance en las diferentes tecnologías de electrónica, ha sido posible expandir sus fronteras dentro del campo de aplicaciones de iluminación. Actualmente formamos parte de la era de los LED´s de alta luminosidad o SMD. Éstos proporcionan un mayor flujo luminoso, con intensidades lumínicas entre 5 y 20 veces mayores. Poseen colores intensos sin necesidad del uso de filtros, permitiendo desde el color blanco ajustable, producir digitalmente cualquier color. Las numerosas ventajas del LED de alta luminosidad como fuente de iluminación, hacen que progresivamente vayan sustituyendo cualquier otra tecnología convencional para generar luz, como las lámparas incandescentes, fluorescentes o descarga, consiguiendo diseños de nuevos productos y aplicaciones para iluminación nunca antes posibles. A continuación en la Figura 15, se muestra una línea temporal que marca el notable avance en la tecnología de los diodos LED’s.

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Figura 15 – Evolución del LED. Ventajas: -

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Pequeño tamaño: Un LED puede ser sumamente pequeño y proporcionar un haz de luz de altas prestaciones lumínicas. Bajo consumo de electricidad: Están diseñados para funcionar con niveles bajos los niveles de corriente y tensión, (0.02-0.03A y 2-3.6V), lo que significa que no necesita consumir más de 0.1W para funcionar. Larga vida útil: Con funcionamiento a una tensión nominal, la corriente y el ambiente adecuados, los LED tienen una larga vida aproximadamente 100,000 horas. Alta eficacia: Puesto que convierte casi toda la energía consumida en luz, presenta un alto nivel de eficacia luminosa y baja dispersión de calor. Uno de los mejores LED en el mercado actual emite 321m/w, que es casi dos veces tan eficiente como una bombilla de filamento de tungsteno equivalente. Protección de medio ambiente: Están fabricados con materiales no tóxicos a diferencia de las lámparas fluorescentes, que usan mercurio. Mantenimiento reducido: Las lámparas de LED tienen al menos 10 veces mayor tiempo de vida útil que una luz convencional, por lo que se reduce costos de mantenimiento. Sin embargo, muchas de las críticas aplicaciones de iluminación como salidas de emergencia, e iluminación para seguridad requieren un mantenimiento periódico para corroborar su correcto funcionamiento o reemplazo con los LED´s se ahorra este mantenimiento. Flexibilidad de diseño: Debido a su pequeño tamaño, permite diferentes y variados diseños de lámparas de iluminación. Colores más vivos sin el uso de filtros: No requieren del uso de filtros para crear múltiples colores. A diferencia de las lámparas incandescentes, que para un color especifico debe agregarse un filtro que permite solo el paso del color deseado. Color instantáneo: Luz instantánea sin parpadeos y sin la necesidad de un precalentamiento. Mejor Radiación: Los LED´s solo generan iluminación sensible al ojo humano, sin producir radiación ultravioletas o infrarroja Bajo Voltaje de operación: A diferencia de la luz convencional los LED’s utilizan un bajo voltaje de operación evitando la necesidad de requerimientos regulatorios.

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Aplicaciones: Hoy en día, gracias a su diseño compacto, los LED´s se incorporan en más del 90% de todas las distintas tecnologías de iluminación. Algunos ejemplos son: en casas, oficinas, industrias, edificios, conciertos, discotecas, hoteles, semáforos, señalamientos viales, universidades, en linternas de mano, para crear pantallas electrónicas de LED, tanto informativas como publicitarias, y para cuestiones arquitectónicas especiales o de arte culturales. Los LED’s presentan la ventaja de encenderse muy rápido, aproximadamente en dos segundos, en comparación de las lámparas incandescentes. La excelente variedad de colores que producen ha permitido el desarrollo de nuevas pantallas electrónicas de textos monocromáticos, bicolores, tricolores y RGB (pantallas a todo color) con la habilidad de reproducción de vídeo para fines publicitarios, informativos o tipo indicadores. Los LED´s infrarrojos, se usan en unidades inalámbricas tales como el control remoto de muchos productos comerciales incluyendo televisores, cámaras de monitoreo, reproductores de DVD, entre otras aplicaciones domésticas.

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FISIOLOGÍA DEL OJO HUMANO Comprender el proceso de formación de imágenes en el ojo, su percepción, la sensibilidad del mismo frente al estímulo de distintos colores es un tema sumamente interesante que debe tratarse, para comprender las limitaciones y capacidades del ser humano ante la iluminación. Es por ello que en esta sección se describirá de manera simple y directa la fisiología del ojo humano y su respuesta a la radiación luminosa.

El ojo humano como receptor de luz El ojo es el órgano fisiológico del sentido de la vista. Para que se realice el proceso de la iluminación, como acción y efecto de iluminar y ver, se requieren incondicionalmente tres agentes: 1. La fuente productora de luz o radiación luminosa. 2. Un objeto a iluminar, para que sea visible. 3. El ojo, que recibe la energía luminosa y la transforma en imágenes que son enviadas al cerebro para su interpretación. El ojo no es igualmente sensible a la energía de todas las longitudes de onda o colores. En la Figura 16 se representa la curva de sensibilidad del ojo humano a las radiaciones monocromáticas de longitud de onda, que se extiende desde 3800Ȧ, hasta 7600Ȧ.

Figura 16 – Curva de sensibilidad del ojo humano La curva de la Figura 16 pone de manifiesto que la sensibilidad máxima tiene lugar en el amarillo verdoso (5500Ȧ), mientras que la sensibilidad en los extremos violeta, azul (3800 4500Ȧ) y rojo (6500 - 7600Ȧ) es muy baja. Es evidente que fuera de este espectro el ojo es ciego y no percibe nada.

Estructura del ojo humano En la Figura 17, se representa la estructura genérica del ojo humano.

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Figura 17 – Estructura del ojo humano - CORNEA: Es una membrana situada en la parte anterior del ojo, al cual lo protege, junto con los párpados, pestañas, etc. - ESCLERÓTICA: Es la prolongación de la córnea hacia la parte interior del ojo, que cierra el globo ocular. - IRIS: Se encuentra detrás de la córnea y es la encargada de graduar automáticamente la entrada de luz al ojo. - PUPILA: Es la perforación interior del iris por la cual penetra la luz al interior del ojo. - CRISTALINO: Se encuentra detrás del iris, es una membrana transparente, cuyo objetivo es enfocar los rayos luminosos sobre la retina. - RETINA: Es una delgadísima membrana, sobre ella se forman las imágenes luminosas. - MÚSCULOS CILIARES: Son los encargados de variar la curvatura del cristalino, de manera de poder adaptar la visión para diferentes distancias. - COROIDES: Es la prolongación del cristalino en la parte interior del ojo, destinada a mantener la parte más sensible a la luz, la retina. - NERVIO ÓPTICO: Son los encargados de trasmitir al cerebro las imágenes impresionadas en la retina, en el cerebro es donde tiene lugar la verdadera percepción luminosa. - HUMOR ACUOSO: Es un líquido transparente, contenido en la cámara anterior, comprendido entre la córnea y el iris. - HUMOR VITRIO: Es un líquido de aspecto gelatinoso, contenido en la cámara posterior, comprendido entre el cristalino y la retina. Si bien las imágenes se forman en los ojos, pero es el cerebro que se encarga de interpretarlas. El nervio óptico conduce hasta el globo del ojo un gran número de pequeñas fibras nerviosas, que al llegar a la retina se extienden sobre su superficie exterior. Las terminaciones de estas fibras nerviosas son células nerviosas de dos tipos especiales: -BASTONCILLOS, de forma cilíndrica -CONOS, de forma cónica 35

En toda la retina existen aproximadamente 130 millones de bastoncillos y unos 8 millones de conos, es decir una distribución de aproximadamente 100 bastoncillos y 8 conos por fibra nerviosa. Esta distribución es bastante irregular, puesto que en el borde exterior de la retina predominan los bastoncillos y casi no hay conos. En el punto de entrada del nervio óptico no existen ni conos ni bastoncillos, lo que lo hacen insensibles a las impresiones luminosas, es por esto que se le concede el nombre de punto ciego. Por último, en el centro de la retina existe una región llamada mancha amarilla, debido a su color, donde se concentra una gran cantidad de conos (aproximadamente 4000 conos), y ningún bastoncillo. Tanto lo bastoncillos como los conos son los órganos sensibles a los estímulos luminosos, y en ellos es donde se transforma la energía luminosa en energía nerviosa que se conduce al cerebro por el nervio óptico. Cada uno de estos elementos tiene su función bien determinada, las cuales se detalla a continuación: -BASTONCILLOS: Órgano muy sensible a la energía luminosa y casi insensible al color. Con los bastoncillos puede distinguirse la mayor o menor claridad con la que están iluminados los objetos. -CONOS: Órgano muy sensible al color y prácticamente insensibles a la energía luminosa. Con los conos puede apreciarse el color de cada objeto. Entonces, en base a lo definido se puede decir, que en la visión a la luz del día o visión fotópica intervienen bastoncillos y conos, mientras que en la visión nocturna o visión escotópica intervienen los bastoncillos casi exclusivamente, razón por la cual de noche vemos los objetos de color gris.

Formación de imágenes en el ojo La percepción visual tiene lugar cuando, de los objetos iluminados o con luz propia parten rayos luminosos que atraviesan la córnea y llegan al interior del ojo. El iris refleja una parte de estos rayos, dándole un color característico propio. Por otra parte, los rayos que ingresan por la pupila pasan al cristalino donde se refractan y se dirigen hacia la retina, Figura 18. Allí, la imagen formada es pequeña e invertida, que posteriormente se transformará en una señal nerviosa, y a través del nervio óptico pasará al cerebro, encargándose de interpretar y procesar los datos recibidos.

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Figura 18 – Formación de imagen en el ojo

Factores que influyen en la percepción visual Durante el proceso de percepción visual, se destacan importantes factores, los cuales se describen detalladamente a continuación. Acomodación: Es la capacidad que tiene el ojo humano para acomodarse de manera automática a las diversas distancias en la que se encuentran los objetos. De este modo, la imagen que recibe la retina siempre estará bien enfocada, debido a la actuación de los nervios ciliares sobre el cristalino, forzándolo a hacerse más o menos convexo según sea la distancia a la que se encuentra el objeto enfocado. Adaptación: Es la capacidad del ojo humano para ajustarse automáticamente a los distintos niveles de iluminación. Dicho de otra manera, el ojo regula la intensidad de las sensaciones luminosas sobre la retina permitiendo que la imagen formada siempre tenga nitidez. De esta manera, se explica que cuando el ojo se encuentra sometido a una luz intensa la pupila se contrae, reduciendo el paso de los rayos al interior del ojo. Contrariamente cuando la intensidad luminosa es débil la pupila se dilata tratando de captar la mayor cantidad de luz. Las propiedades de acomodación y de adaptación se realizan simultáneamente permitiendo una visión clara de lo objetos que nos rodean. Tiempo de adaptación: La completa adaptación del ojo del paso de la visión fotópica a la escotópica es lenta, aproximadamente de 30 minutos, mientras que la adaptación en sentido contrario es mucho más rápida. Debe tenerse en cuenta que el ojo puede ver pequeños detalles, con bajos niveles de iluminación si se le da tiempo suficiente. Campo visual:

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Es la porción del espacio que el ojo es capaz de ver. El examen del campo visual permite determinar sus límites para cada ojo, acusando como niveles normales, un ángulo de 180° en el plano horizontal y 130° en el plano vertical, 60° por encima de la vertical y 70° por debajo. Sin embargo, debido a diferentes enfermedades oftalmológicas o cerebrales pueden ocasionar disminución en su amplitud. Agudeza visual: Es la capacidad que tiene el ojo para distinguir detalles minuciosos de los objetos. Lejos de definir técnicamente la agudeza visual, nos limitaremos a decir que el nivel normal del mismo es la unidad. Si bien es cierto que en algunas personas jóvenes la agudeza visual es superior a la unidad, pero es inevitable su disminución, a niveles inferiores a 1, a medida que aumenta la edad. Esta disminución de la agudeza visual se debe a que el cristalino pierde su elasticidad y cada vez le resulta más difícil enfocar la imagen bien definida sobre la retina, sobre todo a cortas distancias. Existen otros factores que afectan de manera directa a la agudeza visual. A continuación se listan algunos de ellos: -

La presencia o ausencia de factores perturbadores tales como el deslumbramiento o fuertes contrastes de color en el fondo. El contraste entre el objeto percibido y el fondo. Un objeto se reconoce más fácilmente cuando más intenso es el contraste con el fondo. Las condiciones de luminancia en el campo visual. Cuanto mayor sea la luminancia a la cual está adaptado el ojo, mayor será la agudeza visual.

Percepción de la profundidad: El ojo, percibe la profundidad por medio de 10 señales visuales. Cuatro de las señales están dentro del campo fisiológico y seis en el psicológico. Señales fisiológicas: -

Acomodación: Es el ajuste de la longitud focal de la lente. Convergencia: Es el ángulo formado por los dos ejes visuales. Disparidad binocular: Es la disparidad generada entre las imágenes del mismo objeto proyectado sobre las retinas. De la percepción de profundidad, ésta señal es la más importante a distancias medias de visión. Paralaje del movimiento: Es el resultado del cambio de la posición de un objeto en el espacio, debido tanto al movimiento del objeto, como al movimiento del punto de vista del observador. Es por ello que los objetos distantes parecerán lentos en comparación con los cercanos, incluso cuando los dos se estén moviendo a la misma velocidad.

Señales psicológicas: 38

Estas señales son aprendidas y adquiridas mediante la experiencia cotidiana. Cuando actúan de manera conjunta, éstas realizan grandemente la percepción de profundidad. -

Tamaño retiniano de la imagen: Es más grande la imagen del objeto más cercano. Perspectiva linear: Es la reducción gradual del tamaño de la imagen a medida que la distancia al objeto aumenta. Perspectiva aérea: Es la nubosidad de los objetos distantes. Traslape: Es el efecto, donde los contornos continuos aparecen más cercanos al observador. Sombreado: Es la percepción de convexidad o concavidad, generada por la ubicación de una fuente de iluminación por encima del objeto. Gradiente de textura: Es una clase de perspectiva linear, que describe niveles de rugosidad de un material uniforme como si se alejara con el aumento de la distancia.

Sensibilidad diferencial o contraste: El ojo humano a pesar de su perfección en su funcionamiento es incapaz de poder apreciar el valor de la iluminación de dos fuentes luminosas distintas. Por el contrario, percibe con bastante exactitud si dos superficies contiguas están o no igualmente iluminadas, es decir que el ojo puede distinguir la diferencia de iluminación solamente por contraste. Brillo: Se denomina brillo, al efecto de la iluminación sobre el ojo. Puesto que el ojo humano sólo percibe las diferencias de iluminación entre los objetos circundantes, se puede afirmar que la percepción de la luz es en realidad la percepción de las diferencias de luminancias. Existen dos tipos de brillos: Brillo directo o el provocado por una fuente luminosa. Brillo reflejado o el percibido al incidir el flujo luminoso sobre una superficie brillante. El brillo es directamente proporcional a la intensidad luminosa de una fuente e inversamente proporcional a la superficie de la misma, esto es así para cualquiera de los dos tipos de brillos. Es por esta razón que una fuente luminosa de intensidad luminosa débil pero de poca superficie emisora puede resultar más brillante que una de gran intensidad luminosa pero de gran superficie emisora. Por ejemplo, una lámpara incandescente de 100W es mucho más brillante si es de vidrio transparente, que si la misma está provista de vidrio mateado. Esto es debido a que en el primer caso la superficie emisora es el filamento de la lámpara y en el segundo caso lo es toda la superficie vidriada. Deslumbramiento: El deslumbramiento o resplandor está íntimamente ligado con el brillo, pero no depende intrínsecamente de él, sino más bien de la gran diferencia de brillos de los objetos iluminados 39

presentes en el campo de visión. Así por ejemplo, si en una habitación completamente oscura, la luz directa de una lámpara incandescente de 40W produce deslumbramiento, mientras que la misma lámpara en una habitación ahora iluminada no produce este efecto.

Percepción de formas plásticas: Se llama así a la percepción de los objetos en tercera dimensión. Para ello, es necesario la presencia de sombras o zona de menor iluminación, por lo que estos contrastes de brillos existentes entre las zonas de sombra y luz refleja crean variaciones en las formas en los objetos se hacen visibles. Percepción del color: Este tema se desarrolla detalladamente en la sección Carteles y Colores.

Salud visual ocupacional Es la ciencia encargada de mantener el bienestar de los trabajadores al tener en cuenta sus condiciones visuales y las del ambiente donde se desempeña. Comprende cuatro áreas de suma importancia: visión en el trabajo, higiene visual, seguridad visual y ergonomía visual. Visión en el trabajo: Se centra en el control y seguimiento de la salud visual del trabajador. Establece que todas las personas deberían evaluarse obligatoriamente antes de ingresar a un cargo laboral, así como durante y después de éste, pues sería la única forma de saber si éste se mantiene sano. Al mismo tiempo, es la mejor manera de ayudar a la empresa, al ofrecer un informe sobre las capacidades visuales del nuevo trabajador y su relación con la labor a desarrollar. Por ejemplo, un contador que desempeña una permanente labor en visión próxima y posiblemente frente a una pantalla de computador, deberá contar con óptimos niveles de acomodación y convergencia, así como una adecuada corrección óptica; de lo contrario, a pesar de tener una buena actitud hacia el trabajo, rendirá poco y quizá la calidad de su desempeño disminuya, en la medida que visualmente su sistema no responde a las exigencias visuales. La visión en el trabajo intenta prevenir, proteger y mantener la salud del trabajador, al mismo tiempo que busca mejorar el desempeño laboral. Para lograrlo se basa en evaluaciones visuales pre-ocupacionales, ocupacionales y post-ocupacionales. Historia clínica ocupacional: Aunque se realizan algunas pruebas de rutina, es importante que la historia clínica se enfoque en la actividad laboral. Debe tener en cuenta factores como la distancia y la posición del trabajo, el tamaño del elemento usado, la dirección de la mirada, el tiempo que gasta en realizar la tarea, así como el que dedica a diario a la labor. Debe recordarse 40

que algunas actividades exigen una buena percepción cromática (armonicidad entre los colores del lugar de trabajo y la tarea a llevarse a cabo) y un buen campo visual. Por ejemplo, en el caso del contador, se necesita una historia clínica con énfasis en la amplitud y facilidad de acomodación, reservas de convergencia y divergencia, binocularidad y estereopsis, que permitirán predecir su desempeño y establecer un plan de trabajo para mejorar la visión en caso de que fuera necesario. Evaluaciones pre-ocupacionales: Se realizan antes del ingreso del trabajador a la empresa, con el objeto de colocar al hombre apropiado en el puesto adecuado. Con frecuencia, el profesional de la salud visual debe condicionar el ingreso de la persona al uso de alguna ayuda visual, tratamiento, mejoría del sitio de trabajo o sencillamente no aceptar al trabajador. Es una evaluación preventiva que registra las condiciones visuales con las cuales ingresa el sujeto. Evaluaciones ocupacionales: Se realizan durante las jornadas laborales idealmente en el sitio de trabajo y determinan la influencia que tiene la labor sobre la salud visual del individuo. Su objetivo es mantener su salud y ayudarle en el desempeño visual de sus labores, por lo que deben ser periódicas. Es importante tener en cuenta el tiempo de exposición al trabajo. Evaluaciones post-ocupacionales: Se hacen en el momento de retiro del trabajador a fin de determinar la influencia de la labor sobre su sistema visual. Es importante comparar su historia de ingreso con la de egreso y obtener conclusiones acerca de la influencia de la labor. Es una evaluación estadística cuya información será útil para estudiar otras personas que realizan la misma actividad. Ayudas visuales: Se necesitan elementos que se ajusten a las condiciones de trabajo. Una misma persona, por ejemplo, podría necesitar lentes resistentes a los golpes, con una eficiente protección UV para los excesos de luz natural, si trabaja en el exterior y si su actividad tiene algún grado de riesgo. Si el individuo trabaja en el interior, seguramente usando una computadora, requerirá una buena corrección refractiva con un lente de excelente calidad óptica, lo que justifica un tratamiento antirrayas y antirreflejo, que le genere comodidad.

Higiene visual: Una persona puede tener las mejores condiciones visuales y oculares, pero si el medio ambiente visual en el que labora no es favorable, se comportará como cualquier otro que tenga problemas visuales, por lo que su desempeño en el trabajo se verá afectado y se pondrá en riesgo su salud visual. Entonces, es necesario, evaluar y controlar factores como: iluminación, color, temperatura y contaminación. Iluminación: La iluminación es tan importante que tiene influencia hasta en el estado anímico de las personas y puede generar problemas de incomodidad. Su principal objetivo es proporcionar condiciones ideales para el desempeño de tareas visuales. Debe ofrecer facilidad, 41

comodidad y evitar tanto el esfuerzo como la fatiga. Puede influenciar grandemente el rendimiento laboral y su calidad, es decir, una iluminación adecuada es importante para la producción de un buen trabajo en el tiempo mínimo. Luz natural: Es ideal para desarrollar una labor siempre y cuando ésta no brille, ni incida directamente sobre los ojos. Su gran inconveniente es la radiación ultravioleta y las diferencias en intensidades de iluminación. La exposición continua a la radiación solar puede provocar desde conjuntivitis y queratitis simples, problemas en el iris o en el núcleo del cristalino, hasta afecciones del vítreo, retina y coroides. De allí la importancia de tomar medidas preventivas en labores que exponen a la persona continuamente a la luz solar. Luz artificial: Puede ser directa o indirecta y existen varios tipos: -

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Incandescente o amarilla: Tiene un campo de acción reducido, genera calor, puede cambiar la tonalidad de los colores y si el espacio es muy amplio se requiere de varios focos para lograr los niveles lumínicos adecuados. Por lo tanto la fatiga visual del trabajador puede aparecer rápidamente con esta iluminación. Es utilizada con frecuencia en la iluminación focal o indirecta a pesar de producir calor. Por otro lado las lámparas halogenadas producen una iluminación más blanca, intensa y brillante que las incandescentes comunes lo que destaca los objetos y colores, son adecuadas para realizar tareas que requieran buen nivel de iluminación. Tienen el inconveniente de que generan conos de iluminación y por tanto sombras. Fluorescente o fría: Irradian un alto porcentaje de luz ultravioleta, por lo tanto se recomienda separarla del trabajador como mínimo un 1 metro. Tienen un porcentaje de luz azul que con frecuencia produce fatiga. Es muy utilizada en oficinas, presenta un campo amplio de iluminación y uniformidad si la lámpara cuenta con 2 ó 3 tubos como mínimo. Para lograr máxima eficiencia es importante que esté protegida con rejillas que ayudan a difundir la luz y a proteger al trabajador de deslumbramiento. Es importante mantener este tipo de rejillas completamente limpias para obtener la intensidad lumínica programada. Esta iluminación favorece el rendimiento del color y ofrece un buen campo de acción. Tiene el inconveniente de presentar centelleo después de algunos meses de uso, lo que provoca un efecto estroboscópico, nocivo para el desarrollo de la labor. Combinación de luz incandescente y fluorescente: esta combinación produce una iluminación similar a la natural, lo cual es ideal. Para su uso se debe tener en cuenta el nivel de iluminación adecuado para cada trabajo, teniendo en cuenta la reflexión del plano de fondo o paredes. Así por ejemplo, se recomienda el empleo de iluminación difusa en el techo para tareas que no sean de precisión y el uso de iluminación difusa combinada con iluminación focal para trabajos finos y de precisión. La iluminación focal debe estar proyectada por encima de la cabeza del trabajador, de forma que no cause sombra, no muy cercana al plano de trabajo y se recomienda que no sea mayor cinco veces al nivel que tenga el alumbrado general. Así mismo, la ubicación de la fuente luminosa debe proporcionar una iluminación razonablemente uniforme sobre el área total. Es recomendable que las superficies transparentes y reflectantes de la luz se 42

conserven limpias para evitar una absorción excesiva que bajaría el nivel luminoso. La luz utilizada en un local interior debe incidir sobre el plano de trabajo sin producir sombras. Cambios oculares a la iluminación: Cuando el ojo tiene que adaptarse a la luz se presentan cambios en el tamaño de la pupila, en el nivel de actividad del sistema neural, en los elementos celulares del sistema visual y en las concentraciones estables de pigmentos fotosensibles de la retina. Por lo tanto, el trabajo de una persona en condiciones de baja iluminación será lento, de baja calidad y podrá reportar síntomas ametrópicos (Miopía, Hipermetropía, Astigmatismo y Presbicia), Véase Apéndice A. Así por ejemplo, suponiendo un emétrope con buenas condiciones oculares, con iluminación deficiente, tendrá una reducción del 35% en su agudeza visual (AV). Por el contrario, frente a altas luminosidades se presenta una sobre-estimulación retinal que la deslumbra y reduce la calidad visual. Por esta razón, cada vez cobran más importancia los lentes fotosensibles, pues se ajustan a las condiciones de luz del medio ambiente, al generar comodidad, protección y mantener las condiciones visuales ideales. Color: El color es algo mucho más fácil y rápido de distinguir que cualquier otro aspecto y es una gran ayuda para el profesional de la visión en el desarrollo de un programa de salud visual ocupacional. La iluminación natural o la fluorescente favorecen bastante la realidad y el rendimiento del color. Cada color tiene un porcentaje de reflexión, pero el objetivo no es siempre usar el color de mayor reflexión, sino que debe escogerse de acuerdo a la cantidad de iluminación. Si ésta es buena es mejor elegir un color de baja reflexión, de tal forma que no cause excesos de luz, destellos e incomodidad. Lo contrario se debe pensar cuando la iluminación del sitio es insuficiente. Además, como se verá más adelante, los colores producen diversas reacciones psicológicas. Se utilizan en seguridad industrial y son de gran ayuda para la señalización. Son efectivos para disminuir el resplandor molesto para los ojos a favor de la difusión de la luz, proporcionar descanso visual a los trabajadores sometidos a actividades que requieren alto grado de atención visual, dar visibilidad a las áreas de peligro y crear ambientes cómodos. Temperatura: Por lo general, en los sitios en los que se mantiene una alta temperatura, el trabajador está predispuesto a enfermarse y a incapacitarse más por lo que hay mayor rotación del personal. A nivel ocular, la exposición prolongada al calor produce evaporación de la película lagrimal, las enzimas que tienen capacidad bactericida disminuyen y el ojo queda expuesto a la invasión bacteriana, especialmente en el epitelio corneal. El trabajador presentará una continua irritación caracterizada por ojo rojo, ardor y exceso de parpadeo. Se da inicio a conjuntivitis irritativa que provoca hipertrofia conjuntival y como mecanismo de defensa, pueden aparecer pingueculas, pterigios o conjuntivitis crónicas.

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Ante el exceso de calor el cuerpo aumenta la frecuencia de latidos del corazón y así dilata capilares para aumentar la capacidad de enfriamiento. Son muy pocos los protectores existentes contra el calor. Por tanto, son muy importantes los controles periódicos, la rotación de personal y el uso permanente de protectores visuales. Contaminación: La contaminación es tan común en el medio latinoamericano, que en algunos trabajos resulta muy difícil prevenirla. Los principales agentes de riesgo para los ojos son el dióxido y monóxido de carbono, así como el monóxido de nitrógeno, que son los gases de combustión de los vehículos. La evaluación de la contaminación está directamente relacionada con el oficio. Puede ser producida, por vapores, gases o humos. El daño para el ojo es diverso y puede ser grande, incluyendo desde queratoconjuntivitis irritativa, alergias, formación de pingueculas y pterigios, quemaduras, perforaciones, fibrosis cicatrizal, intoxicación sistémica y atrofia óptica, entre otras. El cuidado apunta primeramente a evitar el agente contaminante y como último recurso proteger el trabajador como se observará en la seguridad industrial.

Seguridad visual: Su objetivo se centra en detectar, controlar y prevenir factores de riesgos generales y específicos existentes en los lugares de trabajo que contribuyan a los accidentes.

Ergonomía visual: Evalúa la postura corporal del trabajador en su labor y la influencia que tiene su estado visual y el medio ambiente visual sobre ésta. Es bien conocida la posición adquirida por el miope no corregido o por el présbita; pero también la pueden asumir las personas con insuficiencia de convergencia y acomodación. De tal forma que utiliza todos los medios necesarios para colaborar visualmente en el trabajo postural cómodo.

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ILUMINACIÓN EN INTERIORES

Iluminación de emergencia La iluminación de emergencia tiene la función de producir una iluminación que se haga efectiva en el instante y lugar necesario, cuando se produce un inconveniente en la instalación general de alumbrado artificial. La Ley nacional de higiene y seguridad en el trabajo Decreto 351-79 dice: "En todo establecimiento donde se realicen tareas en horarios nocturnos o que cuenten con lugares de trabajo que no reciben luz natural en horarios diurnos deberá instalarse un sistema de emergencia”. Este sistema suministrara una iluminación no inferior a 40 lux a 0,80 m del nivel del suelo y se pondrá en servicio en el momento de corte de energía eléctrica, facilitando la evacuación del personal en caso necesario e iluminando los lugares de riesgo. Existiendo casos especiales como sala de cirugía en donde la iluminación de emergencia deberá asegurar niveles mínimos de 300 lux en el lugar específico donde se está realizando la operación. En todos los caso la iluminación de emergencia deberá asegurar un mantenimiento de los niveles de iluminación durante un tiempo determinado, el cual generalmente no es inferior a 2 horas, que es el tiempo que se considera necesario para evacuar el edificio. El alumbrado de emergencia deberá tener un retardo de encendido a partir del cese de la iluminación general que no deberá exceder de los 15 segundos, pero existen lugares que estos tiempos deberán ser de 0,5 segundos debido al alto riesgo del trabajo. Se distinguen tres tipos de iluminación: Alumbrado de seguridad para vías de escape Este debe iluminar los caminos de salida durante el tiempo necesario, permitiendo la evacuación sin peligro del local o instalación. La tarea visual de este alumbrado consiste en el reconocimiento seguro de los señalamientos de los caminos de salvataje (escaleras, letreros de peligro, etc.). Al estar cortada la iluminación principal, la adaptación en este caso se deberá provocar por la iluminación del piso y de las paredes. El tiempo de encendido del alumbrado de emergencia deberá ser como mínimo de 1 hora. El tiempo de encendido del alumbrado de emergencia, una vez producido el corte no deberá ser mayor a los 15seg. Para evitar cualquier tipo de daño se recomienda respetar los valores de la Tabla 7.

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Tabla 7 - Valores de iluminación máxima Alumbrado de seguridad para puestos de trabajo con peligros especiales Debe permitir la terminación sin peligro de tareas indispensables y el abandono del lugar de trabajo. Alumbrado de reemplazo Es una iluminación de emergencia, para la continuación del servicio durante un tiempo limitado, tomando a su cargo las funciones del alumbrado general artificial.

Equipamiento para alumbrado de emergencia Este equipamiento puede ser de dos tipos, centrales o autónomos, cada uno de ellos pueden a su vez prestar las siguientes formas de servicio: -

Iluminación no permanente: Las luminarias se encienden al producirse el corte de energía.

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Iluminación permanente: Las luminarias de emergencia están encendidas todo el tiempo. Estas a su vez se dividen en otros dos tipos: Permanente con conmutación: Las lámparas reciben energía de la fuente normal mientras está esté disponible, cuando falle esta la lámpara recibe alimentación del acumulador o batería. ˆ Permanente flotante: La lámpara está conectada siempre a las baterías, la que a su vez recibe energía de la fuente normal, mediante un circuito de carga.

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Sistemas centrales: Comprende una batería central constituida por acumuladores exentos de mantenimiento, o baterías del tipo estacionario de electrolito alojadas en un gabinete adecuado para alimentar las luminarias en los distintos lugares del edificio. El sistema posee sensores que permiten la conexión cuando se produce el corte de energía y su posterior desconexión al retornar esta, conectando a su vez las baterías a un cargador. El sistema central puede funcionar tanto permanente como no permanente. Este sistema se puede utilizar con lámparas 46

incandescentes (15 a 40 W) o por tubos fluorescentes con balastos electrónicos de arranque rápido. Siendo la tendencia de la tensión a utilizar mayor a la normal (48 a 110 V). Sistemas autónomos: En este caso cada luminaria contiene en su interior o adosada a ella el acumulador exento de mantenimiento, su propio cargador y detector. Se los puede utilizar en servicio permanente como no permanente, y se utilizan tanto lámparas incandescentes como fluorescentes. En general se utilizan los dos sistemas de iluminación por separado o en forma conjunta según las necesidades. El sistema central generalmente necesita un cableado especial y un frecuente mantenimiento, pero su instalación es más económica y sus acumuladores de mayor duración. El sistema autónomo es más seguro ya que cada lugar donde está colocado tiene su propia alimentación y en caso de fallar alguno solo deja sin iluminación a ese sector.

Bases para el proyecto de alumbrado de emergencia El proyecto de alumbrado de escape depende especialmente de la configuración del edificio y de los usos y costumbre de la gente que lo frecuenta o trabaja en el. Si el establecimiento o parte de el es visitado por personas que no lo conocen, se debe prestar especial atención a la señalización y alumbrado de emergencia en esos sectores. La secuencia de proyecto debe considerar: Plan de evacuación: Sobre el plano del edificio se deben trazar las líneas centrales de todas las rutas de escape hasta llegar a la salida. Esta es la parte más delicada e importante en todo proyecto. En esta fase, se debe decidir por donde y en que secuencia se debe realizar la evacuación ante un siniestro. Existen casos donde este plan debe ser realizado por especialistas, posteriormente se debe indicar sobre el plano las líneas de salida de los recintos u oficinas hacia la ruta de escape. Señalización: Luego de estudiado el plan de evacuación, se debe señalizar la salida o salidas de emergencia de tal forma que quede bien claro para todas las personas cual es la ruta de escape. En los lugares donde la señal debe ser visible a distancia o en recintos con alta densidad de público, se deben instalar señalizadores con su propia fuente de luz. Para completar esta señalización o guiar a las personas por pasillos, se pueden colocar placas con la leyenda correspondiente, iluminadas indirectamente por otra luminaria de emergencia; el concepto es colocar indicadores de salida bien visibles para orientar a las personas en los pasillos, entrada de escalera, puertas y desvíos hacia la ruta correcta. Iluminación: Luego de la señalización, se debe iluminar la zona central de la ruta de escape, con un nivel mínimo de 1 lux y una relación de uniformidad máxima de 40:1 a nivel de piso. Para ello es necesario considerar primero, los lugares críticos en donde ubicar la luminaria. 47

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Próxima a todas las intersecciones Próxima a cualquier cambio del nivel del suelo Encima de las puertas de salida En el exterior del edificio, próximas a la salidas de emergencia Cercana a los cambios de dirección En las escaleras

Factor de mantenimiento y coeficiente de utilización Una instalación de alumbrado no mantiene indefinidamente las características luminosas iniciales. Ello se debe a dos factores, principalmente: -

A la perdida de flujo luminoso de las lámparas, motivada tanto por el envejecimiento natural como por el polvo y suciedad que se deposita en ellas. A la perdida de reflexión del reflector o de transmisión del difusor o refractor, motivada asimismo por la suciedad.

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La experiencia acumulada a lo largo de los años, hace posible situar el factor de mantenimiento, fm dentro de límites comprendidos entre el 90% y el 50%. Respecto al coeficiente de utilización, Cu se define como el cociente entre el flujo luminoso que llega al plano de trabajo (flujo útil) y el flujo total emitido por las lámparas instaladas CU =

ΦU ΦL

Este coeficiente depende de diversas variables tales como la eficacia de las luminarias, la reflectancia de las paredes, y las dimensiones del local.

Método del factor de utilización El método del factor de utilización sirve para determinar la iluminancia media sobre una superficie denominada el plano de trabajo y se define como Eimed =

N φl C U la

Dónde: Eimed: Luminancia media sobre el plano de trabajo en lux. 48

N: Número de columnas instaladas. φl: Flujo de lámparas por luminaria en lúmenes. Cu: Factor de utilización de la instalación. l: Longitud del local en metros. a: Ancho del local. Para posibilitar la aplicación del método, los fabricantes de luminarias deben suministrar los datos del factor de utilización de sus productos. Normalmente esta información se presenta en tablas donde utiliza un índice de local (k) para caracterizar la geometría del espacio y se toma como parámetros las reflectancias de las superficies del local. Se encuentran tabulados y lo suministran los fabricantes.

Índice del local K Se calcula en base a la Figura 19 y según la Tabla 8.

Figura 19 – Determinación del factor K

Tabla 8 – Índice del local según el sistema de iluminación

Coeficiente de reflexión del techo, paredes y suelo A continuación, en las Tablas 9, 10 y 11, se presentan los coeficientes de reflexión del techo, de las paredes, y del suelo. 49

Tabla 9 – Coeficiente de reflexión en el techo

Tabla 10 – Coeficiente de reflexión en las paredes

Tabla 11 – Coeficiente de reflexión en el suelo

Método de la potencia específica Este procedimiento se deriva del método anterior y se emplea mayormente para evaluar la eficiencia energética de instalaciones de alumbrado como herramienta de cálculo de iluminación. La potencia específica (Pe) de una instalación de alumbrado se define como la potencia de lámparas por metro cuadrado, necesaria para obtener un nivel de iluminancia media de 100 lux. Solo sirve para realizar determinaciones aproximadas. Emin =

N 100 PL df la Pe

Dónde: Eimed: Luminancia media sobre el plano de trabajo en lux. PL: Potencia de lámparas en watts. N: Número de luminarias instaladas l: Longitud del local en metros 50

a: Ancho del local d:Factor de depreciación de la instalación f:Factor de corrección según la geometría del local

Método del cálculo de la iluminación puntual En muchos proyectos se requiere establecer la iluminancia en puntos determinados en lugar del valor promedio sobre una superficie. En estos casos se aplica el método de cálculo conocido como punto por punto. La aplicación manual de este método es prácticamente posible solo si la cantidad de puntos y luminarias es pequeña, de otra manera, se debe recurrir al empleo de programas especializados para cálculos de iluminación por computadoras.

Diseño eléctrico Al diseñar la instalación eléctrica hay que tener en cuenta el voltaje de la línea de alimentación y su variabilidad, especialmente si se prevé utilizar lámparas de descarga ya que puede haber problemas de encendido o estabilidad del funcionamiento. Esta información, que forma parte de los datos a reunir en la etapa de análisis del proyecto se puede obtener de la empresa que suministra la energía, del responsable de la obra eléctrica o, a veces, del propietario; aunque siempre es recomendable controlar mediante mediciones tomadas en distintos momentos del periodo de utilización del sistema de iluminación.

Diseño geométrico y sistemas de montaje Una vez que se ha determinado la cantidad de luminarias a instalar hay que proceder al diseño geométrico y de los sistemas de montaje. En los sistemas de iluminación general, las luminarias se distribuyen uniformemente en la planta como indica la Figura 20.

Figura 20 – Distribución de las luminarias 51

Para la iluminación localizada, los artefactos se disponen en los sectores donde se necesitan mayores niveles de iluminación o que interesen destacar, por ejemplo, áreas de trabajo, accesos o zonas con riesgo de accidentes. La iluminación del resto de ambiente se realiza con la luz dispersada del sistema localizado o, a veces, con un alumbrado general de menor potencia. Otra cuestión importante a considerar en el diseño geométrico, es el impacto visual que provoca la presencia de sistema de luminarias ya que puede afectar la estética del espacio. Hay que tener en cuenta ciertas reglas que gobiernan los mecanismos de la percepción e interpretación de imágenes.

Aspectos a considerar del sistema de iluminación -

Realizar el mantenimiento preventivo y correctivo del sistema de iluminación. Seguir un programa de limpieza y recambio de luminarias quemadas. Verificar que la distribución y orientación de las luminarias sea la adecuada. Verificar en forma periódica el buen funcionamiento del sistema de iluminación de emergencia. Evitar el deslumbramiento directo o reflejado. Controlar si existe dificultad en la percepción visual. Observar que las sombras y los contrastes sean los adecuados. Los colores a emplearse deben ser los adecuados para la identificación de objetos.

Instrumento de medición La medición de la intensidad luminosa se hace mediante un luxómetro, el cual permite medir simple y rápidamente la iluminancia real y no subjetiva de un ambiente. El luxómetro moderno funciona según el principio de una célula fotovoltaica; un circuito integrado recibe una cierta cantidad de luz y la transforma en una señal eléctrica. Esta señal es visible por el desplazamiento de una aguja, el encendido de diodo o la fijación de una cifra. Un filtro de corrección de espectro permite evitar que las diferencias de espectro falseen la medida (la luz amarilla es más eficaz que la azul, por ejemplo, para producir un electrón a partir de la energía de un paquete de fotones). Los luxómetros pueden tener varias escalas para adaptarse a las luminosidades débiles o las fuertes. La Figura 21 muestra un luxómetro de interiores.

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Figura 21 – Luxómetro de interiores Sin embargo debe tenerse en cuenta ciertos factores al momento de la medición: -

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El luxómetro debe estar correctamente calibrado. El instrumento debe ubicarse de modo que registre la iluminancia que interesa medir. Ésta puede ser horizontal (por ej. para determinar el nivel de iluminancia media en un ambiente) o estar sobre una superficie inclinada (un tablero de dibujo). La medición se debe efectuar en la peor condición o en una condición típica de trabajo. Se debe medir la iluminación general y por cada puesto de trabajo o por un puesto tipo. Planificar las mediciones según los turnos de trabajo que existan en el establecimiento. Debe tenerse siempre presente cuál es el plano de referencia del instrumento, el que suele marcarse directamente sobre la fotocelda o se indica en su manual. Se debe tener especial cuidado en excluir de la medición aquellas fuentes de luz que no sean de la instalación. Asimismo, deben evitarse sombras sobre el sensor del luxómetro. En el caso de instalaciones con lámparas de descarga, es importante que éstas se enciendan al menos veinte minutos antes de realizar la medición, para permitir una correcta estabilización. Suele ser importante registrar el valor de la tensión de alimentación de las lámparas.

Diseño por software Hay diferentes software´s que ayudan a que el cálculo de la luminaria sea adecuado, entre ellos se destacan: DIALux: Totalmente gratuito con una base de datos de luminarias que incluyen a las más importantes a nivel mundial, disponible en varios idiomas. Litestar 4D: Es el sistema para la elaboración de proyectos luminotécnicos para el estudio de ambientes internos y externos (áreas genéricas, áreas deportivas, viales, túneles y para la gestión de la documentación fotométrica y comercial, para hacer el trabajo de los profesionales del sector sencillo y eficaz. 53

Relux Profesional: Cuenta con los datos de luminarias de 73 fabricantes internacionales, además posee simulación de luz artificial y natural para espacios interiores y exteriores.

Metodologías de medición: El artículo 1º de la Ley de Higiene y Seguridad en el trabajo (Ley Nº 19.587) estipula las condiciones de los ambientes de trabajo para todo el territorio de la República Argentina. En el decreto que la reglamenta, y en forma de anexos los distintos factores ambientales están considerados y normados en sus índices descriptores. En cada uno de ellos se encuentran tabulados valores mínimos y recomendados para las distintas tareas a realizar, pero no están indicadas las condiciones en las que deben realizarse los relevamientos de verificación en los espacios de trabajo para su cumplimiento. El 25 de enero de 2012, por Resolución 84/2012, la SRT se Aprobó el Protocolo para la Medición de la Iluminación en el Ambiente Laboral, véase Apéndice B. Artículo 1º: Será de uso obligatorio para todos aquellos que deban medir el nivel de iluminación conforme con las previsiones de la Ley N º 19.587 de Higiene y Seguridad en el Trabajo y normas reglamentarias.

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CARTELES Y COLORES La luz es el agente fundamental que produce la sensación visual, sin ella no son visibles los cuerpos, ni pueden ser apreciadas sus cualidades tonales de modelado, color, volumen, ni tampoco la percepción de la profundidad.

El color El color es una interpretación subjetiva psicofisiológica del espectro electromagnético visible. Las sensaciones luminosas o imágenes que se producen en la retina, son enviadas al cerebro donde son interpretadas como un conjunto de sensaciones monocromáticas componentes que constituyen el color de la luz. Puesto que el sentido de la vista no analiza individualmente cada radiación o sensación cromática, es que a cada radiación le corresponde una denominación de color. En adición, todos los objetos tienen las propiedades ópticas de reflejar, refractar o absorber los colores de la luz que reciben, como consecuencia de ello el conjunto de sensaciones monocromáticas aditivas que nuestro cerebro interpreta como color de un objeto depende de la composición espectral de la luz con que se ilumina y de las propiedades ópticas que posea para reflejarla, refractarla o absorberla. Cualidad del color: Son tres las características cualitativas que distinguen a los diversos colores: -

Tono: Se corresponde con el concepto físico de longitud de onda. Por ejemplo, cuando se dice color amarillo en realidad nos referimos al tono del color que tiene una longitud de onda de 570nm. El ojo humano percibe muy bien el tono del color pero no la causa que lo produce.

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Intensidad: Representa el grado de percepción del ojo humano frente a un determinado color sin tener en cuenta el tono cromático, por lo que es una cualidad subjetiva. Pero es fácil comprender que el color blanco es el más intenso que los otros y que el negro es el menos intenso. 55

-

Saturación: Depende de la cantidad de blanco que contiene un color. Se dice que un color es saturado cuando no contiene blanco, pero con un agregado progresivo de éste se conseguirán distintos matices de un mismo color, que se irá debilitando gradualmente sin perder su calidad en cuanto a color.

Temperatura del color: La temperatura de color es una medida que se específica en las lámparas y se refiere a la apariencia o tonalidad de la luz que emite la fuente luminosa. La forma en que vemos cierto ambiente depende de la tonalidad de luz de la lámpara y es crucial para establecer una atmósfera de confort o frescura. Naturalmente se dice que dos fuentes luminosas que tengan la misma temperatura de color producirán la misma impresión de color en nuestros ojos. Las fuentes de luz que se perciben como blancas y brillantes o azuladas tienen una temperatura de color superior a 3600°K y la luz se denomina luz fría, se usan en aplicaciones industriales, oficinas, hospitales, etc. Las fuentes de luz que se perciben como rojizas o amarillentas tienen una temperatura de color debajo de 3400°K y se denominan luz cálida, se usan en lugares donde se requiera un ambiente de hospitalidad y confort por ejemplo, tiendas de ropa, hogar, restaurantes, etc. Mientras, que las fuentes de luz con temperatura de color de 3500°K se consideran neutras y comúnmente son usadas en lugares de trabajo, incluyendo oficinas, salas de conferencias, bibliotecas, escuelas.

Índice de rendimiento de color (CRi) Es la capacidad que tiene una lámpara para reproducir los colores de los objetos, y es un factor muy importante a considerar en cualquier aplicación de iluminación. Este índice tiene un valor acotado en una escala de 0 a 100. La luz de una lámpara incandescente tiene un CRi de 100. Es importante tener en cuenta que los objetos y personas iluminados con una luz de alto CRi se ven más naturales.

Influencia psicológica del color El color del lugar de trabajo influye de manera notablemente en el estado anímico de la persona. Mediante estudios realizados se probó que los colores cálidos (rojo al amarillo verdoso del espectro visible) son dinámicos, excitantes y producen una sensación de proximidad, mientras que los colores fríos (verde al azul) calman y descansan, produciendo una sensación de lejanía. Asimismo los colores claros animan y dan una sensación de ligereza, mientras que los colores oscuros deprimen y producen una sensación de pesadez. Esto marca otro punto de verificación en la influencia psicológica y fisiológica que ejercen los colores de los 56

parámetros de las zonas de trabajo sobre los operarios. Así por ejemplo un ambiente de trabajo sometido a una temperatura ambiente elevada, convendría pintar las paredes de un color refrescante. En la Tabla 12, se resumen los efectos psicológicos de diversos colores. COLORES Azul verdoso Amarillo Rojo Anaranjado Azul Gris Violeta

EFECTO PSICOLÓGICO Sedante Estimulante Excitante Refrescante Neutro Deprimente

Tabla 12 – Efecto Psicológico de los colores

Colores y señales de seguridad Tanto en iluminación como en colores de seguridad se trabaja bajo el Decreto Reglamentario 351/79 de la Ley de Higiene y Seguridad en el Trabajo. Donde se puede observar que en el Capítulo 12 - Iluminación y Color, articulo 71 al 84 se indican las características de una iluminación adecuada y los colores de seguridad. En el mismo Decreto, se encuentra el Anexo IV que contiene explícitamente la tabla de intensidad media de iluminación para diversas clases de tarea visual, Véase Anexo 2. Los colores de seguridad también se especifican en la norma IRAM N°10005; 2507 e IRAM DEF D 10-54 y son estas últimas con las que se trabajará en esta sección. La función de los colores y las señales de seguridad es atraer la atención sobre lugares, objetos o situaciones que puedan provocar accidentes u originar riesgos a la salud, así como indicar la ubicación de dispositivos o equipos que tengan importancia desde el punto de vista de la seguridad. La normalización de señales y colores de seguridad sirve para evitar, en la medida de lo posible, el uso de palabras en la señalización de seguridad. Esto es necesario, debido al comercio internacional así como a la aparición de nuevos grupos de trabajo que no tienen un lenguaje en común o que se trasladan de un establecimiento a otro. Por tal motivo en Argentina se utiliza la norma IRAM 10005- Parte 1, cuyo objeto fundamental es establecer los colores de seguridad y las formas, y colores de las señales de seguridad a emplear para identificar lugares, objetos, o situaciones que puedan provocar accidentes u originar riesgos a la salud.

Definiciones generales

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Color de seguridad: A los fines de la seguridad el color de características específicas al que se le asigna un significado definido. Símbolo de seguridad: Representación gráfica que se utiliza en las señales de seguridad. Señal de seguridad: Aquella que, mediante la combinación de una forma geométrica, de un color y de un símbolo, da una indicación concreta relacionada con la seguridad. La señal de seguridad puede incluir un texto (palabras, letras o cifras) destinado a aclarar sus significado y alcance. Señal suplementaria: Aquella que tiene solamente un texto, destinado a completar, si fuese necesario, la información suministrada por una señal de seguridad.

Aplicación de los colores La aplicación de los colores de seguridad se hace directamente sobre los objetos, partes de edificios, elementos de máquinas, equipos o dispositivos, los colores aplicables son los siguientes: Rojo El color rojo denota parada o prohibición e identifica además los elementos contra incendio. Se usa para indicar dispositivos de parada de emergencia o dispositivos relacionados con la seguridad cuyo uso está prohibido en circunstancias normales, por ejemplo: -

Botones de alarma. Botones, pulsador o palancas de parada de emergencia. Botones o palanca que accionen sistema de seguridad contra incendio (rociadores, inyección de gas extintor, etc.).

También se usa para señalar la ubicación de equipos contra incendio como por ejemplo: -

Matafuegos. Baldes o recipientes para arena o polvo extintor. Nichos, hidrantes o soportes de mangas. Cajas de frazadas.

Amarillo Se usará solo o combinado con bandas de color negro, de igual ancho, inclinadas 45º respecto de la horizontal para indicar precaución o advertir sobre riesgos en: -

Partes de máquinas que puedan golpear, cortar, electrocutar o dañar de cualquier otro modo; además se usará para enfatizar dichos riesgos en caso de quitarse las protecciones o tapas y también para indicar los límites de carrera de partes móviles. 58

-

Interior o bordes de puertas o tapas que deben permanecer habitualmente cerradas, por ejemplo de: tapas de cajas de llaves, fusibles o conexiones eléctricas, contacto del marco de las puertas cerradas (puerta de la caja de escalera y de la antecámara del ascensor contra incendio), de tapas de piso o de inspección. Desniveles que puedan originar caídas, por ejemplo: primer y último tramo de escalera, bordes de plataformas, fosas, etc. Barreras o vallas, barandas, pilares, postes, partes salientes de instalaciones o artefacto que se prolonguen dentro de las áreas de pasajes normales y que puedan ser chocados o golpeados. Partes salientes de equipos de construcciones o movimiento de materiales (paragolpes, plumas), de topadoras, tractores, grúas, zorras autoelevadores, etc.).

-

Verde

El color verde denota condición segura. Se usa en elementos de seguridad general, excepto incendio, por ejemplo en: -

Puertas de acceso a salas de primeros auxilios. Puertas o salidas de emergencia. Botiquines. Armarios con elementos de seguridad. Armarios con elementos de protección personal. Camillas. Duchas de seguridad. Lavaojos, etc.

Azul El color azul denota obligación. Se aplica sobre aquellas partes de artefactos cuya remoción o accionamiento implique la obligación de proceder con precaución, por ejemplo: -

Tapas de tableros eléctricos. Tapas de cajas de engranajes. Cajas de comando de aparejos y máquinas. Utilización de equipos de protección personal, etc.

En la tabla 13, se presentan los colores de seguridad y colores de contraste, según la NORMA IRAM 10005. Color de Segurida d Rojo

Significado Pararse Prohibición Elementos contra incendio

Aplicación Señales de detención. Dispositivos de parada de emergencia Señales de prohibición

Formato y color de la señal

Color del símbol

Corona circular con una barra transversal superpuesta al símbolo

Negr o

Color de contrast Blanco

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Amarillo

Precaución

Advertencia

Verde

Condición segura Señal informativa Obligatoriedad

Azul

Indicación de riesgos ( incendio, explosión, radiación ionizante) Indicación de desniveles, pasos bajos, obstáculos, etc. Indicación de rutas de escape. Salida de emergencia. Estación de rescate o de Primeros Auxilios, etc. Obligatoriedad de usar equipos de protección personal

Triángulo de contorno negro Banda de amarillo combinado con bandas de color negro Cuadrado o rectángulo sin contorno

Círculo de color azul sin contorno

Negr o

Amarill o

Blanc o

Verde

Blanc o

Azul

Tabla 13 – Colores de seguridad según norma IRAM 10005, Parte 1. Forma geométrica de las señales de seguridad Señales de prohibición

La forma de las señales de prohibición es la indicada en la Figura 22. El color del fondo debe ser blanco. La corona circular y la barra transversal rojas. El símbolo de seguridad debe ser negro, estar ubicado en el centro y no se puede superponer a la barra transversal. El color rojo debe cubrir, como mínimo, el 35 % del área de la señal.

Figura 22 – Señales de prohibición Señales de advertencia La forma de las señales de advertencia es la indicada en la Figura 23. El color del fondo debe ser amarillo. La banda triangular debe ser negra. El símbolo de seguridad debe ser negro y 60

estar ubicado en el centro. El color amarillo debe cubrir como mínimo el 50 % del área de la señal.

Figura 23 – Señales de advertencia Señales de obligatoriedad La forma de las señales de obligatoriedad es la indicada en la figura 24. El color de fondo debe ser azul. El símbolo de seguridad debe ser blanco y estar ubicado en el centro. El color azul debe cubrir, como mínimo, el 50 % del área de la señal.

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Figura 24 – Señales de obligatoriedad Señales informativas Se utilizan en equipos de seguridad en general, rutas de escape, etc. La forma de las señales informativas deben ser cuadradas o rectangulares, según convenga a la ubicación del símbolo de seguridad o el texto, Figura 25. El símbolo de seguridad debe ser blanco. El color del fondo debe ser verde. El color verde debe cubrir como mínimo, el 50 % del área de la señal.

Figura 25 – Señales informativas

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Sistema de Seguridad para la identificación de las cañerías La norma IRAM 2507 N10 define los códigos de colores a utilizar en las industrias. Esta norma establece el sistema de seguridad para la identificación, por medio de colores y leyendas, de los fluidos conducidos por las cañerías, en lugares terrestres de trabajo, Tabla 14. PRODUCTO Elementos para la lucha contra el fuego Vapor de Agua Combustible (líquidos y gases) Aire Acondicionado Electricidad Agua fría Agua caliente Vacío

COLOR FUNDAMENTAL Rojo Naranja Amarillo Azul Negro Verde Verde con franjas naranja Castaño

Tabla 14 – Colores de seguridad en cañerías Las cañerías de gran diámetro puede reemplazarse el pintado total por el pintado de franjas del color establecido en la tabla.

Para productos terminados o en proceso de fabricación Productos inofensivos: Las cañerías destinadas a conducir productos terminados o en proceso de fabricación que sean inofensivos para la seguridad personal se identificaran pintándolos de color gris en toda su longitud. Productos peligrosos: Las cañerías destinadas a conducir productos terminados en proceso de fabricación que sean peligrosos para la seguridad personal, se identificaran en la siguiente forma: -

Color fundamental: Se pintara de color gris en toda su longitud. Color secundario: Se pintaran sobre el color fundamental, franjas de color naranja.

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APÉNDICE Apéndice A: Síntomas amétropes En base al proceso de percepción visual, descripta anteriormente, puede deducirse que las partes más importantes del ojo humano son dos, la córnea y el cristalino, ya que es precisamente a través de ellos donde se inicia el proceso visual. Por tanto cuando alguno de estos falla, o existe alguna imperfección en su forma, se presenta un problema visual. Los ojos que presentan un defecto visual se conocen como amétropes, en ellos los defectos visuales que se presentan son la Miopía, la Hipermetropía y el Astigmatismo. MIOPÍA: La miopía es un problema de refracción, en el que el ojo ve mejor de cerca que de lejos. Figura 26. Este defecto tiene una enorme predisposición hereditaria, es decir se padece porque familiares, incluso en segunda y tercera generación la padecieron.

Figura 26 – Miopía y su lente de corrección La miopía puede corregirse con lentes de contacto o de armazón divergentes. En miopías fuertes es más recomendable usar lentes de contacto, ya que éstos dan una visión más eficiente que los lentes de armazón. También es posible corregirla mediante la técnica Láser. Es recomendable cambiar de lentes cada año, ya que los ojos por lo común padecen con el tiempo de pequeños cambios fisiológicos, o de enfermedades que no presentan síntomas.

HIPERMETROPÍA: La hipermetropía es un error refractivo en el que la persona ve mejor de lejos que de cerca, Figura 27.

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Figura 27 – Hipermetropía y su lente de corrección Al igual que la miopía, la hipermetropía es de carácter hereditario. Puede corregirse con lentes de armazón o de contacto, en ese caso estos deberán ser convergentes. También puede corregirse con Técnica Láser. De preferencia, deberá cambiarse de lentes cada año, ya que los ojos por lo común padecen con el tiempo de pequeños cambios fisiológicos.

ASTIGMATISMO: El astigmatismo es un error refractivo que hace que todo se vea deformado o fuera de foco, tanto en visión cercana como en visión lejana. En el ojo astígmata la córnea no es esférica, sino más bien tiene forma de elipse, esto provoca que las imágenes no converjan en un foco único como en el ojo normal, sino que son enfocadas en distintos puntos, lo que conlleva a una visión borrosa, Figura 28.

Figura 28 – Astigmatismo El astigmatismo, puede ser congénito o hereditario. Puede corregirse usando lentes de contacto duros, permeables al oxígeno, o suaves teóricos, que harán la función de una córnea artificial. En algunos casos es mejor el uso de lentes de armazón. También puede corregirse mediante la Técnica Láser. El Astigmatismo puede combinarse tanto con la Miopía como con la Hipermetropía. En el primer caso se da lugar a un Astigmatismo Miópico, en que cual el ojo además de ver desenfocado de lejos, las imágenes tanto cercanas como lejanas se perciben deformes. En el 66

segundo se da lugar al Astigmatismo Hipermetrópico, donde el ojo además de ver desenfocado de cerca, las imágenes tanto cercanas como lejanas se perciben deformes.

PRESBICIA O VISTA CANSADA: La presbicia es una alteración fisiológica, que se conoce también bajo el nombre de vista cansada, Figura 29. Es básicamente el endurecimiento del cristalino, el cual al perder su elasticidad no permite enfocar los objetos cercanos, principalmente letras pequeñas, obteniéndose una vista borrosa.

Figura 29 – Presbicia o vista cansada El principal factor que afecta a la presbicia, es la edad. Esta alteración fisiológica suele aparecer más o menos a los 40 años, aunque puede ser más repentino si es que el ojo se fuerza a visualizar objetos donde el nivel de luminosidad es muy bajo. La presbicia puede corregirse con lentes monofocales (graduación únicamente para visión cercana), bifocales (para visión de cerca y de lejos en uno mismo, con línea divisoria) o lentes multifocales progresivos (el cual permite una visión a todas las distancias, sin que se note ninguna línea divisoria).

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Apéndice B: Protocolo para la medición de la iluminación en el ambiente laboral Metodología para la medición La Resolución 84/2012 expresa que para la mejora real y constante de la situación de los trabajadores, es imprescindible que se cuente con mediciones confiables, claras y de fácil interpretación, lo que hace necesaria la implementación de un protocolo estandarizado de medición de iluminación. Esto permite que cuando los valores de medición no cumplen con la normativa, se realicen recomendaciones al tiempo que se desarrolle un plan de acción para lograr adecuar el ambiente de trabajo. El protocolo recomendado por la SRT, se encuentra en su página web, es acompañado por una guía práctica que inicia con información teórica básica sobre luz, visión y fotometría. Respecto a los aspectos metodológicos, la técnica de relevamiento se fundamenta en una cuadrícula de puntos de medición que cubre toda la zona analizada. Se incluye un método de cálculo para estimar la cantidad de puntos de medición en base a las dimensiones geométricas del local. Se mide la iluminancia horizontal existente en el centro de cada área a la altura de 0.8 metros sobre el nivel del suelo. Esta altura recomendada corresponde a la altura estándar de plano de trabajo horizontal en oficinas. Posteriormente se calcula un valor promedio de las iluminancias del grillado que es comparado para cada sector con el valor de referencia dado por el Decreto 351/79 según el tipo de edificio, local y tarea visual. El promedio es una medida de tendencia central que puede enmascarar puntos de medición (puestos de trabajo) con iluminancias horizontales por debajo del valor recomendado, pero que al promediarse con iluminancias superiores a dicho valor, pueden resultar en promedios aceptables pero con sectores que no verifican la legislación vigente. El cálculo de la uniformidad de la iluminación complementa al análisis de la iluminancia media, y ayuda a detectar situaciones donde el promedio enmascara iluminancias horizontales por debajo del valor aceptable. En el análisis de iluminancias, ambos datos en su conjunto permitirán realizar intervenciones correctivas basadas en una comprensión global de la problemática de la iluminancia horizontal. Este parámetro fotométrico tiene directa relación con el rendimiento visual de los trabajadores cuando realizan su actividad en un plano horizontal. Cabe destacar que existen numerosas tareas donde la tarea visual no se encuentra en dicho plano, como por ejemplo en el trabajo con computadoras, donde es vertical. Estos aspectos aun no son contemplados por la reglamentación vigente. En el instructivo para completar el protocolo, se solicita que se indiquen los horarios o turnos de trabajo, para que la medición sea representativa. Si bien esto permite contextualizar los valores indicados por la Norma IRAM, es insuficiente pues no da recomendaciones de horarios para que las mediciones puedan reflejar el dinamismo de la iluminación natural del sitio en relación a los horarios de trabajo. Tampoco se considera el efecto de las orientaciones de los accesos de luz natural en los espacios de trabajo a medir. Este vacío puede llevar a mediciones que no reflejen las situaciones críticas para la salud 68

y el bienestar de los trabajadores y para la prevención de accidentes de trabajo (situaciones de deslumbramiento sobre tareas en determinados períodos de tiempo, o falta de iluminación de modelado). Otro aspecto relevante, es que se solicita que se adjunte copia del certificado de calibración del instrumental de medición. Con respecto al instrumental (luxómetro) no se hace referencia del rango de medición requerido, si bien se deben realizar mediciones en los espacios de trabajo (generalmente interiores) muchos de éstos se encuentran iluminados con luz solar, y los rangos de medición de los luxómetros de uso general son hasta 20.000 lux. En algunos casos estos valores son excedidos, constituyendo un factor de riesgo para los trabajadores aun cuando estas altas iluminancias estén presentes en su campo visual en períodos cortos. Los aspectos de la luz artificial son indicados en la ficha de relevamiento por tipo de fuente y ubicación. No hay relevamiento de apantallamiento para evitar deslumbramientos con fuente de luz artificial. Otro dato a obtener requerido por el decreto 351/79 es la relación entre iluminación localizada e iluminación general mínima (IRAM AADL J 20-06) para evitar problemas de adaptación visual. La planilla modelo sugerida por la SRT no posee un ítem que permita vericar esta relación de manera sistemática.

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ANEXO: Anexo 1: Hoja de Datos de Diodo Emisor de Luz, LED

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Anexo 2: Anexo IV de Decreto Reglamentario 351/79 de la Ley 19587

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BIBLIOGRAFÍA: http://www.tuveras.com/luminotecnia/luminotecnia.htm http://www.elprisma.com/apuntes/ingenieria_electrica_y_electronica/luminotecniailuminacion/ http://www.profesores.frc.utn.edu.ar/industrial/InstalacionesIndustriales/Art_Interes/ConBasLum .pdf http://www.luminotecniaweb.com.ar/ http://www.aiu.edu/applications/DocumentLibraryManager/upload/Lighting.pdf http://www.csanpablo.com.ar/apuntes_archivos/fisica_archivos/optica_4.PDF http://www.erco.com/download/data/30_media/25_guide_pdf/130_es/es_erco_guide_6_lighting_ technology.pdf http://garaje.ya.com/migotera/luminotecnia.htm http://www.arqhys.com/contenidos/luminotecnia-historia.html http://www.iar.unicamp.br/lab/luz/ld/Arquitetural/manuais/manual_de_luminotecnia_carlos_laszl o.pdf http://www.mcgraw-hill.es/bcv/guide/capitulo/8448171721.pdf http://www.alipso.com/monografias/tecnilum/ http://www.redseguros.com/

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