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LAU52

 LAU01 Fundamentos
AO Rama Asignaturas Optativas
LAU Rama Luminotecnia Arquitectónica y Urbana
LAU0 Rama Introducción
LAU01 Fundamentos
LAU02 Historia
LAU03 Evolución
LAU04 Normativa

 

La presente ficha se desarrolla a través de los apartados de CONSIDERACIONES PREVIAS, EL OJO HUMANO, LAS CURVAS FOTÓPICA Y ESCOTÓPICA, EL EFECTO PURKINJE, LOS LIMITES DEL CAMPO DE VISIÓN, LOS FACTORES DE LA VISIÓN, LAS UNIDADES DE MEDIDAS DE LAS MAGNITUDES LUMINOTÉCNICAS, INSTRUMENTOS DE MEDIDA, BIBLIOGRAFÍA y CUESTIONARIO


CONSIDERACIONES PREVIAS

El alumbrado de interiores se debe orientar a:

  • Alcanzar una aceptable eficacia visual.

  • Organizar ambientes con un buen confort visual.Fuente propia: Foto 1

  • Conseguir que la propuesta de alumbrado realizada sea económica.

En la primera foto (Foto 1), aparece Room26 un wine bar que se encuentra dentro del Hotel Taburiente de S/C. de Tenerife. La iluminación de este wine bar se resuelve utilizando sistemas generales, localizados y proyectados.

En todo escenario iluminado artificialmente se pueden distinguir:

  • Elementos de interés a iluminar (sobre el plano de trabajo).

  • Superficies del entorno (paredes, techos y planos con diferente inclinación).

  • Elementos con capacidad para producir deslumbramiento (puntos de luz, superficies reflectantes, etc.).

Con el objeto de asegurar un correcto alumbrado de los escenarios a iluminar hay que tener en cuenta indicadores como:

  • El nivel de iluminación.

  • La distribución de luminancias dentro del campo visual.

  • El deslumbramiento.

  • El modelado.

  • La reproducción del color.

  • El color de la luz emitida.

EL OJO HUMANO.

El ojo humano tiene un comportamiento similar al de una cámara fotográfica, ya que ambos dispositivos tienen elementos semejantes como Consultar: J.A. Taboada. Manual de Luminotecnia. OSRAM. Editorial Dossat. S.A. Madrid. 1983

  • Una lente para enfocar la imagen (cristalino).

  • Una película (retina).

  • Un obturador (párpado).

  • Un diafragma (iris).

El ojo humano tiene una gran capacidad de adaptación a ambientes lumínicos de diferente naturaleza, permitiéndonos obtener percepciones visuales en situaciones límite.Fuente propia: Foto 2

Las percepciones visuales se producen gracias a la intervención de unos receptores ubicados en la retina Consultar: Manual del Alumbrado Westinghouse. Editorial Dossat. S.A. Madrid. 1989.

  • Los conos, que nos permiten distinguir los detalles y el color de los objetos observados. Los conos se localizan en el centro de la retina (región fóvea).

  • Los bastones que nos permiten distinguir en ambientes escasamente iluminados, el movimiento y los contrastes de luminosidad a través de los que podemos percibir el contorno de objetos. Los bastones se localizan en la periferia de la región fóvea.

En la segunda foto (Foto 2), aparece el exterior de un ojo humano, parpado para obturar la luz, cristalino para realizar el enfoque de imágenes e iris, diafragma que permite regular el nivel de iluminación que va a recibir al retina en el interior del ojo. La adaptación de la apertura del iris a los diferentes niveles de iluminación, permite obtener una mejor visión.

En el punto de engarce del nervio óptico (nervio a través del cual las sensaciones producidas por la luz, son remitidas al cerebro), no existen ni bastones ni conos, por lo que en ese punto no tenemos visión.

El ojo humano no muestra idéntica sensibilidad para señales luminosas de la misma magnitud o cantidad de energía pero de diferente longitud de onda  Consultar: Manual del Alumbrado Westinghouse. Editorial Dossat. S.A. Madrid. 1989

En la tercera foto (Foto 3), aparece la mácula de un ojo humano. A la zona rehundida se le da el nombre de fóvea. En la mácula se concentran los conos. En la periferia exterior de la mácula se encuentran  los bastones. La mácula permite tener visión fina de los objetos, poder leer y reconocer a personas y objetos, etc. Para ver bien con la mácula se precisan niveles muy altos de iluminación (500 Lux es un nivel adecuado para ver aceptablemente bien con la mácula para todas las edades). A partir de los 50 años, la mácula comienza a deteriorarse considerablemente, exigiéndose  mayores niveles de iluminación.

Al respecto hay que señalar que la luz es una manifestación de energía radiante electromagnética que afecta al órgano de la visión de manera diferente en función de la longitud de onda que tenga cada radiación Consultar: J.A. Taboada. Manual de Luminotecnia. OSRAM. Editorial Dossat. S.A. Madrid. 1983 .

La máxima sensibilidad del ojo humano se corresponde con una seña luminosa que tiene una longitud de onda aproximada de 5.550 Angstrom.

La sensibilidad del ojo para señales lumínicas extremas (ultravioletas e infrarrojos) se reduce a 0.

Fuente: J. A. Taboada. Imagen 1LAS CURVAS FOTOPICA Y ESCOTOPICA. EL EFECTO PURKINJE

En función de los niveles de iluminación, la visión se sustenta en los conos o en los bastones Consultar: R.G. Weigel. Luminotecnia, sus principios y aplicaciones. Editorial Gustavo Gili. S.A. Barcelona. 1973. Cuando los niveles de iluminación son adecuadamente elevados, es posible distinguir colores y son los conos los sensores que intervienen en la visión. La curva de sensibilidad que se obtiene en estas circunstancias es la "curva fotópica" Consultar: Manual del Alumbrado Westinghouse. Editorial Dossat. S.A. Madrid. 1989.

En la primera imagen (Imagen 1), aparece el efecto Purkinje

Cuando los niveles de iluminación son escasos, no podemos distinguir los colores pero gracias a los bastones, nos es posible tener alguna sensación lumínica. La curva de sensibilidad para estas situaciones es la "curva escotópica". Esta curva tiene un máximo de sensibilidad para señales luminosas con longitudes de onda de 5.070 Angstrom. En la penumbra, por lo tanto, dejamos de percibir una cierta gama de infrarrojos para incrementar la percepción en las gamas de los ultravioletas.

El desplazamiento de la máxima sensibilidad hacia los ultravioletas se conoce con el nombre de efecto Purkinje.

Fuente propia: Foto 4

LOS LIMITES DEL CAMPO DE VISIÓN

El campo visual humano abarca unos 180º en el plano horizontal y unos 130º en el plano vertical, unos 60º por encima de la horizontal y unos 70º por debajo Consultar: Manual del Alumbrado Westinghouse. Editorial Dossat. S.A. Madrid. 1989.

Fuera de los límites de este campo visual y en un entorno de unos 30º, tenemos cierta capacidad de visión para detectar los contrastes y el movimiento de los objetos.

En la cuarta foto (Foto 4), aparece una de las despendencias de Room26, wine bar que se encuentra dentro del Hotel Taburiente de S/C. de Tenerife. La iluminación indirecta buscando un baño de luz de paredes y techo juega con el efecto Purkinje.

LOS FACTORES DE LA VISIÓN

La visión se produce con la intervención asociada a los objetos observados, de los siguientes factores Consultar: J.A. Taboada. Manual de Luminotecnia. OSRAM. Editorial Dossat. S.A. Madrid. 1983:

  • Tamaño del objeto (dimensiones).

  • Luminancia del objeto que está asociada a la intensidad de la luz que incide sobre el mismo (iluminación).

  • Los contrastes de luminancia entre objetos y entorno (contraste).Fuente: J. A. Taboada. Imagen 2

  • Tiempo disponible de observación. Para las observaciones rápidas se precisa escenarios muy iluminados (velocidad).

  • Entorno cromático (cromatismo).

  • Magnitud del Flujo luminoso producido por los puntos de luz o reflejado en ciertas superficies especulares (deslumbramiento).

  • Sombreado de los objetos (volumetrías).

En la segunda imagen (Imagen 2), aparece una representación de radianes.

LAS UNIDADES DE MEDIDAS DE LAS MAGNITUDES LUMINOTÉCNICAS.

Las magnitudes luminotécnicas son las siguientes Consultar: J.A. Taboada. Manual de Luminotecnia. OSRAM. Editorial Dossat. S.A. Madrid. 1983:

  • Intensidad luminosa.Fuente: J. A. Taboada. Imagen 3

  • Cantidad de luz.

  • Rendimiento luminoso.

  • Flujo luminoso.

  • Iluminancia.

  • Luminancia.

En la tercera imagen (Imagen 3), aparece una representación de estereorradianes.

La intensidad luminosa es una magnitud referida únicamente a una determinada dirección y contenida en un ángulo sólido w (omega minúscula)Consultar: J. A. Taboada. Manuel de Luminotecnia. 4º Edición. OSRAM. Editorial Dossat. S. A. Madrid. 1983..

Del mismo modo que a una magnitud de superficie le puede corresponder un ángulo plano que se mide en radianes, a una magnitud de volumen le puede corresponder un ángulo sólido que se mide en estereorradianes.

El radian se define como el ángulo plano que corresponde a un arco de circunferencia de longitud igual al radio.

El estereorradián se define como el ángulo sólido que corresponde a un casquéate esférico cuya superficie es igual al cuadrado del radio de la esfera.

La intensidad luminosa es la densidad de luz que se encuentra dentro de un ángulo sólido que tiende a reducirse con una determinada dirección.

La intensidad luminosa se mide en candelas (Cd).

Una vela normal del cera, tiene en el plano horizontal a la llama, una intensidad luminosa aproximada de 1 candela.

Una candela  es la intensidad luminosa de una fuente puntual de luz que emite un flujo luminoso de un lumen en un ángulo sólido de un estereorradián.

La fórmula que expresa la intensidad luminosa es la siguiente:

Donde:

I = Intensidad luminosa dada en Candelas (Cd).

F = Flujo luminoso dado en Lúmenes (Lm).

= Ángulo sólido dado en estereorradianes (SR).

Fuente: J. A. Taboada. Imagen 5Fuente: J. A. Taboada. Imagen 4El conjunto de toda la intensidad luminosa de una fuente de luz distribuido en todas las direcciones da lugar a una distribución luminosa.

Para medir una distribución luminosa se utiliza un eje vertical que pasa por el punto de luz y los vectores de la intensidad luminosa que se pueden orientar en las infinitas direcciones del espacio.

En la cuarta y quinta imagen (Imágenes 4 y 5), aparece la representación de un sólido fotométrico y una curva fotométrica.

La representación aludida constituye un "sólido fotométrico".

Si se hace pasar un plano por el eje señalado, se obtiene por intersección con el "sólido fotométrico" una curva de sección que se denomina "curva de distribución luminosa" o "curva fotométrica".

Mediante la curva fotométrica de una fuente de luz es posible determinar con precisión el valor de la intensidad luminosa en cualquier dirección del plano. Estos valores de la intensidad son necesarios para efectuar cálculos de iluminación.

Las curvas fotométricas se dan referidas a un flujo luminoso de 1.000 lúmenes.

Cuando la fuente de luz emite flujos luminosos superiores a los 1.000 lúmenes, el valor de la intensidad se determina mediante una simple relación matemática.

Para una lámpara de vapor de mercurio de alta presión que emita un flujo luminoso de 22.000 lúmenes, los valores de la intensidad luminosa obtenidos de su curva fotométrica deben ser multiplicados por 22, para obtener su auténtico valor. Fuente: J. A. Taboada. Imagen 6

Fuente: J. A. Taboada. Imagen 7La cantidad de luz es el flujo luminoso que emite una fuente de luz por unidad de tiempo.

La cantidad de luz se expresa en lúmenes/hora (Lm/h).

El flujo luminoso es la cantidad de energía electromagnética radiante producida por una fuente de luz que puede ser percibida por el ojo.

En la sexta y sétima imagen (Imágenes 6 y 7), aparecen las representaciones de curvas fotométricas de diferentes tipos de lámparas.

El flujo luminoso tiene como unidad el lumen (lm).

El lumen es el flujo luminoso de la radiación monocromática de frecuencia f =  540 x 1012 Hertz  y una emisión de energía de 1/683 vatios.

Una emisión de un vatio de energía radiante de longitud de onda 555 nm equivale aproximadamente a 683 lúmenes.

Un lumen es el flujo luminoso que incide sobre 1 m2 de una determinada superficie, en la cual, la totalidad de todos su puntos se encuentran situados a la distancia de 1m de la fuente puntual que emite luz con una intensidad de 1 Cd., en todas las direcciones del espacio.Fuente:  DIALux. Imagen 8

La superficie mencionada es, por supuesto, una sección de 1 m2 de una esfera de 1 m de radio cuyo centro geométrico coincide en su ubicación con la localización espacial del, también ya mencionado, punto de luz.

En la octava  imagen (Imagen 8), aparece la representación de falso color del Dialux.

Un lumen es, por lo expuesto, el flujo luminoso emitido en un ángulo sólido unidad por una fuente de luz puntual y uniforme que emite con una intensidad de una candela.

El rendimiento luminoso de una fuente de luz, es el flujo luminoso producido por cada unidad de potencia eléctrica consumida.

El rendimiento luminoso se mide en (Lm/w).Fuente: Lluminaria Philips. DIALux 4.2. Imagen 9Representación de curva fotométrica de luminaria de Philips. DIALux 4.2

La iluminancia es la densidad de flujo luminoso que puede tener una superficie determinada.

En la novena imagen (Imagen 9), aparece la representación de un sólido fotométrico en el Dialux.

La iluminancia sobre una superficie es la relación entre el flujo luminoso que recibe la superficie y su extensiónConsultar: J.A. Taboada. Manual de Luminotecnia. OSRAM. Editorial Dossat. S.A. Madrid. 1983.

La Iluminancia se representa generalmente por la letra E.

La expresión matemática que se utiliza para la iluminancia es la siguiente:

Donde:

E = Iluminancia dada en Lux.

F = Flujo luminoso dado en Lúmenes (Lm).

S = Superficie dada en m2

Cuanto mayor es el flujo luminoso que incide en una superficie mayor es su iluminancia, para un mismo valor del flujo luminoso, cuanto menor es la superficie mayor será el valor de la iluminancia.

La iluminancia se mide en lux.

Fuente: J. A. Taboada. Imagen 10Fuente: Dialux. Imagen 10El lux se define como la iluminación de un m por una fuente de luz que emite un flujo luminoso de 1 lumen.

En la décima imagen (Imagen 10), aparece la relación de unidades de medición luminotécnica y el modo en que el Dialux presenta los valores de la iluminancia en lux sobre plano de trabajo.

La iluminancia es un indicador que se utiliza para determinar el nivel de iluminación que existe sobre el plano de trabajo, o sobre una calzada de una vía pública.

Un lux es el flujo luminoso de un lumen uniformemente distribuido en un m2 de una superficie situada a un m de distancia de un punto de luz que emite en la perpendicular con una intensidad de una candela.

La luminancia, es la intensidad luminosa que refleja una superficie en una determinada dirección para una determinada unidad de área que se proyecta sobre el plano perpendicular a la dirección de observación de dicha superficie.

La luminancia es una magnitud vectorial que se da en candelas / m2 (Stilb) o en Lambert  (F/cm2).

El valor de la luminancia para una misma superficie varia en función de la posición que ocupe el observador.

En la undécima imagen (Imagen 11), aparece el modo en que el Dialux ofrece información sobre los niveles de iluminación en techo, pareces y suelo.

Fuente: Dialux. Imagen 11Donde:

L = Luminancia dada en cd / m2

I = Intensidad luminosa dada en cd.

S x cos a = Superficie aparente en m2

S = Superficie real en m2

Fuente: J. A. Taboada. Imagen 12Fuente: J. A. Taboada. Imagen 12La luminancia es máxima cuando el ojo se encuentra en la perpendicular a la superficie luminosa al ser a = 0 y cos a = 1, la superficie aparente es igual a la superficie real.

En la duodécima imagen (Imagen 12), aparece el modo en que se determina la luminancia de los objetos.

La luminancia puede ser:

  • Directa, cuando la luz procede de la fuente de luz.

  • Indirecta, cuando la luz es reflejada por una superficie.

La luminancia produce sensación de claridad, cuando la luz es reflejada por los cuerpos. La luz en si misma no es visible, solo se percibe cuando se refleja sobre las superficies de los objetos.

La mayor o menor claridad que tienen los objetos iluminados de un entorno depende de su luminancia. Entre un objeto y su entorno, la distinción visual se produce por la diferencia en los valores de la luminancia que tiene el entorno con respecto al objeto.

La percepción de la luz es la percepción de las diferencias de los niveles de luminancias entre objetos y fondos. El ojo solo percibe la diferencia de valores de luminancia, no percibe la luz.

En la gestión del brillo, los valores de la luminancia tienen una gran importancia.

INSTRUMENTOS DE MEDIDA

Las mediciones de los niveles de iluminación se realizan con luxómetros.

Fuente propia: Foto 5

Los luxómetros son aparatos integrados por células fotosensibles que convierten las señales de luz que inciden en una superficie en un flujo de electrones que son cuyo tránsito por un circuito es medido por un Amperímetro incorporado al aparato para dar la pertinente medición en lux.

En la quinta foto (Foto 5), aparece el escenario de Room26, wine bar que se encuentra dentro del Hotel Taburiente de S/C. de Tenerife. La iluminación directa a plano de trabajo para producir 500 lux y la indirecta a pared para producir un tenue baño de luz y el adecuado contraste se combinan para generar un confortable ambiente.

BIBLIOGRAFÍA.

  • J. A. Taboada. Manuel de Luminotecnia. 4º Edición. OSRAM. Editorial Dossat. S. A. Madrid. 1983.

CUESTIONARIO.

A continuación se realiza una reseña de preguntas de Test del Primer Parcial de LAU52.

Con un * entre paréntesis se señala cual es la respuesta correcta.

1.- El flujo luminoso es la densidad de luz que se encuentra dentro de un ángulo sólido que tiende a reducirse con una determinada dirección. La intensidad luminosa se mide en candelas (Cd). Una vela norma del cera, tiene en el plano horizontal a la llama, una intensidad luminosa aproximada de 1 candela. Todas estas afirmaciones son:

  1. Ciertas.

  2. No son ciertas (*)

2.- El rendimiento luminoso de una fuente de luz, es el flujo luminoso producido por cada unidad de potencia eléctrica consumida.

  1. El rendimiento luminoso se mide en (Lm/w)(*)

  2. El rendimiento luminoso se mide en (Cd/w)

3.- La iluminancia es la densidad de flujo luminoso que puede tener una superficie determinada. La iluminancia se mide en lux. Un lux es el flujo luminoso de un lumen uniformemente distribuido en un m2 de una superficie situada a un m de distancia de un punto de luz que emite en la perpendicular con una intensidad de una candela. Todas estas afirmaciones son:

  1. Ciertas.(*)

  2. No son ciertas.

4.- La luminancia, es la intensidad luminosa que refleja una superficie en una determinada dirección para una determinada unidad de área que se proyecta sobre el plano perpendicular a la dirección de observación de dicha superficie.La luminancia es una magnitud vectorial que se da en candelas/cm2 (Stilb) o en Lambert (F/cm2). El valor de la luminancia para una misma superficie varia en función de la posición que ocupe el observador. Todas estas afirmaciones son:

  1. Ciertas (*)

  2. No son ciertas.

5.- Los luxómetros son aparatos integrados por células fotosensibles que convierten las señales de luz que inciden en una superficie en un flujo de electrones que son cuyo tránsito por un circuito es medido por un Amperímetro incorporado al aparato para dar la pertinente medición en:

  1. Lux (*)

  2. Cd

  3. Lm/w

  4. Cd/w

 


Actualizado 09/10/12

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