Flujo luminoso física

• Aproximadamente, un 80 % de la información que percibimos por los sentidos, llega a través de la vista, ello convierte a este sentido en uno de los más importantes.

• Un buen sistema de iluminación debe asegurar, además de suficientes niveles de iluminación, el contraste adecuado entre los distintos aspectos visuales de la tarea, el control de los deslumbramientos, la reducción del riesgo de accidente y un cierto grado de confort visual en el que juega un papel muy importante la utilización de los colores.

• Nivel de iluminación

  
  : Es la cantidad de luz que se recibe por unidad de superficie, su unidad es el lux.

• Luminancia:

  
  Es la cantidad de luz devuelta por unidad de superficie en la dirección de la mirada. Su unidad es la candela por metro cuadrado (cd/m²).

• Contraste:

  
  Contraste subjetivo es la estimación de la diferencia de brillo entre dos partes del campo visual. Contraste objetivo es la relación de luminancias entre dos partes del campo visual

• Deslumbramiento

  
  : Es la incapacidad temporal de ver por insensibilización de la retina.

• Factor de reflexión:

  
  Es la relación entre el flujo luminoso reflejado por una superficie y el flujo luminoso incidente, (Fr/Fi).

• Sombras:

  
  Las sombras, resultado de las diferencias de iluminación de los objetos, contribuyen a la mejor percepción del relieve de los mismos, aunque grandes diferencias de iluminación pueden crear zonas en sombras en las que se dificulta la capacidad visual.

• Ambiente cromático:

  
  El color de la luz y los colores sólidos existentes facilitan el reconocimiento de cuanto nos rodea. El uso de los colores puede tener diversos fines: la informativa en la señalización; la clarificadora en la demarcación de diferentes zonas, por ejemplo las vías de circulación o las zonas de almacenamiento; la creadora de ambientes cromáticos confortables, mediante la combinación de colores y sus propiedades psicofísica.

• Estructura física del ojo

  
  El sistema visual humano está compuesto por el ojo y una porción del cerebro que procesa las señales neurológicas que provienen de este. Juntos, el ojo y el cerebro convierten la información óptica en una percepción de una escena visual. El ojo es la cámara del sistema visual humano. Este convierte la información visual en impulsos nerviosos usados por el cerebro.

• Los colores se pueden obtener haciendo una mezcla de los tres colores primarios, rojo, verde y azul, esta mezcla se denomina aditiva. Un ejemplo de la mezcla aditiva de estos tres colores es el siguiente:

• La visión fotópica o diurna:

  
  está regulada por los conos y los bastones de la retina y permite la percepción de las diferencias de luz y color. En este tipo de visión la máxima sensibilidad se produce para las longitudes de onda alrededor de 555 nm correspondiente al color amarillo-limón.

• La visión mesotópica o intermedia:

  
  llamada también de “compromiso”, es una visión entre la fotópica y la escotopica.

• La visión escotopica o nocturna:

  
  viene básicamente regulada por los bastones de la retina y posibilita la percepción de las diferencias de luminosidad pero no lo de los colores, ya que por debajo de determinados niveles de luz, los conos de la retina permanecen inactivos, y la máxima sensibilidad se desplaza hacia longitudes de ondas menores, desplazamiento hacia el color azul, con longitudes de onda alrededor de los 500 nm.

• La visión es un fenómeno muy amplio en el que intervienen gran cantidad de factores y que, aproximadamente, se suelen dividir en factores fisiológicos y factores sicofisiológicos.
• En el campo de la percepción visual, directamente relacionados con los factores sicofisiológicos, existen fenómenos muy complejos, algunos todavía no explicados como pueden ser la formación de colores, a partir de la rotación de segmentos grises sobre fondo blanco, u otros fenómenos que abarcan desde las ilusiones ópticas y paradojas visuales, hasta aspectos subliminales de la percepción.

• Pero son los llamados factores fisiológicos de la visión los que, quizá tengan más importancia en relación con la iluminación industrial. Principalmente son:

• La acomodación visual

  
  : implicada en la visión de cerca y de lejos, es la capacidad que tiene el ojo para enfocar los objetos a diferentes distancias, variando el espesor y, por tanto, la longitud focal, del cristalino por medio del músculo ciliar

• Para enfocar de cerca, el ojo pone en marcha un mecanismo de «acomodación», mediante el cual y por la acción del músculo ciliar, se varía el espesor del cristalino (una lente biconvexa en el interior del ojo), aumentando la potencia del mismo. Esto hace que la imagen de un punto cercano se forme en la retina pudiendo verla con nitidez.

• El tiempo necesario para realizar la acomodación visual varía sensiblemente con la edad de las personas entre otros factores.

• La adaptación visual:

  
  es el proceso por el cual el ojo se adapta a distintos niveles de luminosidad. En este proceso interviene el iris del ojo, que actúa similarmente al diafragma de una cámara fotográfica que regula la entrada de luz por el objetivo. Aunque lógicamente las variaciones de tamaño de la pupila no son las responsables únicas de la capacidad del ojo de adaptarse al espectro de luminosidades que el ojo es capaz de captar.

• El flujo luminoso (F):

  
  Se define el flujo luminoso como la potencia (W) emitida en forma de radiación luminosa a la que el ojo humano es sensible. Su símbolo es y su unidad es el lumen (lm). A la relación entre watts y lúMenes se le llama equivalente luminoso de la energía y equivale a:

• El rendimiento luminoso (h):

  
  como el cociente entre el flujo luminoso producido y la potencia eléctrica consumida, que viene con las carácterísticas de las lámparas (25 W, 60 W…). Mientras mayor sea mejor será la lámpara y menos gastará. La unidad es el lumen por watt (lm/W).

• La intensidad luminosa ( I )

  
  : 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).

• El deslumbramiento es una sensación molesta que se produce cuando la luminancia de un objeto es mucho mayor que la de su entorno. Es lo que ocurre cuando miramos directamente una bombilla o cuando vemos el reflejo del sol en el agua.

• Existen dos formas de deslumbramiento, el perturbador y el molesto.
  El primero consiste en la aparición de un velo luminoso que provoca una visión borrosa, sin nitidez y con poco contraste, que desaparece al cesar su causa; un ejemplo muy claro lo tenemos cuando conduciendo de noche se nos cruza un coche con las luces largas. El segundo consiste en una sensación molesta provocada porque la luz que llega a nuestros ojos es demasiado intensa produciendo fatiga visual. Esta es la principal causa de deslumbramiento en interiores.

• La elección de las luminarias está condicionada por la lámpara utilizada y el entorno de trabajo de esta. Hay muchos tipos de luminarias y sería difícil hacer una clasificación exhaustiva. La forma y tipo de las luminarias oscilará entre las más funcionales donde lo más importante es dirigir el haz de luz de forma eficiente como pasa en el alumbrado industrial a las más formales donde lo que prima es la función decorativa como ocurre en el alumbrado doméstico.

• La apariencia en color de las lámparas viene determinada por su temperatura de color correlacionada. Se definen tres grados de apariencia según la tonalidad de la luz: luz fría para las que tienen un tono blanco azulado, luz neutra para las que dan luz blanca y luz cálida para las que tienen un tono blanco rojizo.

• El rendimiento en color de las lámparas es un medida de la calidad de reproducción de los colores. Se mide con el Índice de Rendimiento del Color (IRC o Ra)
  que compara la reproducción de una muestra normalizada de colores iluminada con una lámpara con la misma muestra iluminada con una fuente de luz de referencia. Mientras más alto sea este valor mejor será la reproducción del color, aunque a costa de sacrificar la eficiencia y consumo energéticos.

• Cuando una lámpara se enciende, el flujo emitido puede llegar a los objetos de la sala directamente o indirectamente por reflexión en paredes y techo. La cantidad de luz que llega directa o indirectamente determina los diferentes sistemas de iluminación con sus ventajas e inconvenientes.

• La iluminación directa se produce cuando todo el flujo de las lámparas va dirigido hacia el suelo. Es el sistema más económico de iluminación y el que ofrece mayor rendimiento luminoso. Por contra, el riesgo de deslumbramiento directo es muy alto y produce sombras duras poco agradables para la vista. Se consigue utilizando luminarias directas.

• En la iluminación semidirecta la mayor parte del flujo luminoso se dirige hacia el suelo y el resto es reflejada en techo y paredes. En este caso, las sombras son más suaves y el deslumbramiento menor que el anterior. Sólo es recomendable para techos que no sean muy altos y sin claraboyas puesto que la luz dirigida hacia el techo se perdería por ellas.

• Si el flujo se reparte al cincuenta por ciento entre procedencia directa e indirecta hablamos de iluminación difusa.
  El riesgo de deslumbramiento es bajo y no hay sombras, lo que le da un aspecto monótono a la sala y sin relieve a los objetos iluminados. Para evitar las pérdidas por absorción de la luz en techo y paredes es recomendable pintarlas con colores claros o mejor blancos.

• Por último tenemos el caso de la iluminación indirecta cuando casi toda la luz va al techo. Es la más parecida a la luz natural pero es una solución muy cara puesto que las pérdidas por absorción son muy elevadas. Por ello es imprescindible usar pinturas de colores blancos con reflectancias elevadas.

• Los métodos de alumbrado nos indican cómo se reparte la luz en las zonas iluminadas. Según el grado de uniformidad deseado, distinguiremos tres casos: alumbrado general, alumbrado general localizado y alumbrado localizado.
  

• Los niveles de iluminación recomendados para un local dependen de las actividades que se vayan a realizar en él. En general podemos distinguir entre tareas con requerimientos luminosos mínimos, normales o exigentes.

• El paso del tiempo provoca sobre las instalaciones de alumbrado una disminución progresiva en los niveles de iluminancia. Las causas de este problema se manifiestan de dos maneras. Por un lado tenemos el ensuciamiento de lámparas, luminarias y superficies donde se va depositando el polvo. Y por otro tenemos la depreciación del flujo de las lámparas.

• El cálculo de los niveles de iluminación de una instalación de alumbrado de interiores es bastante sencillo. A menudo nos bastará con obtener el valor medio del alumbrado general usando el método de los lúMenes.
  Para los casos en que requiramos una mayor precisión o necesitemos conocer los valores de las iluminancias en algunos puntos concretos como pasa en el alumbrado general localizado o el alumbrado localizado recurriremos al método del punto por punto.
  

• Método de los lúMenes

• Método de los lúMenes

• Datos de entrada

• Dimensiones del local y la altura del plano de trabajo (la altura del suelo a la superficie de la mesa de trabajo), normalmente de 0.85 m.

• Datos de entrada

• Datos de entrada

Calcular el índice del local (k)
a partir de la geometría de este. En el caso del método europeo se calcula como:

• Donde k es un número comprendido entre 1 y 10. A pesar de que se pueden obtener valores mayores de 10 con la fórmula, no se consideran pues la diferencia entre usar diez o un número mayor en los cálculos es despreciable.

• Determinar los coeficientes de reflexión de techo, paredes y suelo. Estos valores se encuentran normalmente tabulados para los diferentes tipos de materiales, superficies y acabado. Si no disponemos de ellos, podemos tomarlos de la siguiente tabla.

• Determinar el factor de utilización ( ,CU) a partir del índice del local y los factores de reflexión. Estos valores se encuentran tabulados y los suministran los fabricantes. En las tablas encontramos para cada tipo de luminaria los factores de iluminación en función de los coeficientes de reflexión y el índice del local. Si no se pueden obtener los factores por lectura directa será necesario interpolar.

• Determinar el factor de mantenimiento (f_m) o conservación de la instalación. Este coeficiente dependerá del grado de suciedad ambiental y de la frecuencia de la limpieza del local. Para una limpieza periódica anual podemos tomar los siguientes valores:

• Cálculo del flujo luminoso total necesario. Para ello aplicaremos la fórmula

• Cálculo del número de luminarias.

• Emplazamiento de las luminarias

• Emplazamiento de las luminarias