1 UNIDAD: CONCEPTOS GENERALES SISTEMAS DE ILUMINACIÓN

EQUIPO: 3

26 DE OCTUBRE DE 2015

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SECRETARÍA DE EDUCACIÓN PÚBLICA

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE VERACRUZ

INTEGRANTES:

Luis Alfredo fuentes guzmán

Ignacio Gómez pórtela

Víctor Abraham Guerrero Martínez

José Sosa Vargas

Renteral Hernández Uriel

Karina Sampedro García

SISTEMAS DE ILUMINACIÓN

ING. MIGUEL OTHON CORTES MORALES

GRUPO: 8Y5A

H. VERACRUZ, VER. 26 DE OCTUBRE DEL 2015

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ÍNDICE

Contenido ÍNDICE .................................................................................................................................................. 2

ÍNDICE DE FIGURAS ............................................................................................................................. 3

Capitulo1.- Espectro electromagnético y espectro cromático ............................................................ 4

ESPECTRO CROMÁTICO. ................................................................................................................ 11

ESCALA DE ROSS-POPE. ..................................................................................................................... 13

................................................................................................................................................... 14

Capitulo2.- Visión .............................................................................................................................. 15

ANATOMIA OCULAR. ..................................................................................................................... 17

RETINA O TÚNICA NEURAL. ........................................................................................................... 19

ASPECTO HISTOLÓGICO Y FISIOLÓGICO. ....................................................................................... 20

FISIOLOGÍA DEL SISTEMA VISUAL. ................................................................................................. 21

Capítulo 3.- Unidades de luminotecnia ............................................................................................. 25

LUMINANCIA ................................................................................................................................. 29

MAGNITUDES LUMINOSAS .......................................................................................................... 31

Eficacia Luminosa .......................................................................................................................... 32

Iluminancia .................................................................................................................................... 32

DESLUMBRAMIENTO ..................................................................................................................... 32

Capitulo4.- Representaciones graficas .............................................................................................. 36

Capítulo 5.- Mediciones fotométricas ............................................................................................... 42

MEDICIONES DE ILUMINANCIA Y DE LUMINANCIA ...................................................................... 44

Bibliografía .................................................................................................................................... 46

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ÍNDICE DE FIGURAS

Ilustración 1. Gráfica del espectro electromagnético. ........................................................................ 4

Ilustración 2. Ondas de radio. ............................................................................................................. 5

Ilustración 3. Microondas. ................................................................................................................... 6

Ilustración 4.Radiación infrarroja ........................................................................................................ 7

Ilustración 5. Radiación visible ............................................................................................................ 7

Ilustración 6.Índices de radiación UV. ................................................................................................. 8

Ilustración 7.Ejemplo de rayos X. ........................................................................................................ 9

Ilustración 8.Rayos gamma. .............................................................................................................. 10

Ilustración 9. Circulo cromático. ....................................................................................................... 12

Ilustración 10.Claves de Valores ....................................................................................................... 14

Ilustración 11. Claves Menores ......................................................................................................... 14

Ilustración 12. Escala de Ross-Pope .................................................................................................. 15

Ilustración 13.Partes del ojo. ............................................................................................................. 16

Ilustración 14.Conos y bastones del ojo. ........................................................................................... 16

Ilustración 15.Túnica vascular. .......................................................................................................... 18

Ilustración 16.Anatomía del ojo. ....................................................................................................... 21

Ilustración 17.Conexión con el cerebro. ........................................................................................... 23

Ilustración 18.Representación de la luz en forma de energía ........................................................... 25

Ilustración 19.Unidades de medida fundamental ............................................................................. 26

Ilustración 20.La luz como fuente de energía radiante..................................................................... 26

Ilustración 21.Representación de la sensación luminosa en diferentes direcciones........................ 27

Ilustración 22.Representación de la sensación luminosa en una sola dirección .............................. 28

Ilustración 23.Gráficos ilustrativos de los conceptos ........................................................................ 29

Ilustración 24.Descripción grafica de iluminancia y luminancia ....................................................... 29

Ilustración 25.Luminancia de una superficie ..................................................................................... 30

Ilustración 26.Deslumbramiento ....................................................................................................... 32

Ilustración 27.Descripción grafica del deslumbramiento ................................................................. 33

Ilustración 28.Ejemplo de deslumbramiento en oficina ................................................................... 34

Ilustración 29.Ejemplo de deslumbramiento reflejado y directo ..................................................... 35

Ilustración 30.Influencia de la luminaria en la forma del haz de luz ................................................. 36

Ilustración 31.Ejemplo de grafico intensidades luminosas ............................................................... 37

Ilustración 32.Curva de distribución ................................................................................................. 38

Ilustración 33.Matriz de intensidades luminosas .............................................................................. 38

Ilustración 34.Dirección de proyección ............................................................................................. 39

Ilustración 35.Proyección azimutal de Lambert. ............................................................................... 40

Ilustración 36.Curvas Isolux ............................................................................................................... 41

Ilustración 37.a) goniómetro para fotometría de interiores, b) fotómetro para pruebas HID (High

Intensity Discharge), c) la esfera de Ulbricht y d) el fotómetro de espejo. ...................................... 42

Ilustración 38.Grafica espectrales ..................................................................................................... 42

Ilustración 39.Esfera de Ulbricht ....................................................................................................... 43

Ilustración 40.Luxómetro .................................................................................................................. 44

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Capitulo1.- Espectro electromagnético y espectro cromático

Como podemos definir al espectro electromagnético esto inicia en la época de Maxwell

hasta nuestros días se ha producido un gran avance en los conocimientos relacionados con

las ondas electromagnéticas. De manera que en la actualidad sabemos que existen varios

tipos de estas ondas; las cuales, a pesar de ser todas de la misma naturaleza (constituidas

por los campos que oscilan en el tiempo y se propagan en el espacio). Presentan en

ocasiones características muy diferentes.

En general, los diversos tipos de ondas electromagnéticas difieren en el valor de sus frecuencias, y también por la forma en que se producen, como se describirá más adelante.

En seguida se representa a escala los diversos tipos de ondas electromagnéticas que se

conocen. Observaremos que según el valor de su frecuencia, reciben una denominación

especial: ondas de radio, ondas infrarrojas, rayos X, etc.

Es la distribución energética del conjunto de las ondas electromagnéticas. Referido a un

objeto se denomina espectro electromagnético o simplemente espectro a la radiación

electromagnética que emite (espectro de emisión) o absorbe (espectro de absorción) una

sustancia.

Ilustración 1. Gráfica del espectro electromagnético.

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ONDAS DE RADIO.

En el espectro vemos que las ondas electromagnéticas que presentan las frecuencias más

bajas hasta hz, es decir cien millones de vibraciones por segundos –son las ondas de radio.

Reciben esta denominación por ser las que emplean las estaciones de radiocomunicación o

radiodifusión para realizar sus transmisiones. En toda estación de radio existen circuitos

eléctricos especiales que provocan la oscilación de electrones en la antena emisora. Por

tanto tales electrones son acelerados en forma continua, y por ello, emiten las ondas de

radio que transportan los mensajes p programas de una estación.

Las ondas electromagnéticas que emplean las emisoras de televisión tienen las mismas

características que las radioondas, pero, sus frecuencias son más elevadas que las

normalmente utilizadas por las emisoras de radio.

MICROONDAS.

Al considerar las frecuencias más elevadas que las ondas de radio, se llega a las ondas1

denominadas microondas. Estas tienen frecuencias comprendidas entre los

Las microondas se emplean mucho en las telecomunicaciones, para transportar señales de

TV, o bien, transmisiones telefónicas. De hecho actualmente los sistemas radiotelefónicos

que existen en todo el mundo y que comunican a las ciudades entre sí, se enlazan mediante

microondas. Además, las transmisiones de TV “vía satélite” , de un país a otro, también se

llevan a cabo con el empleo de este tipo de ondas.

Ilustración 2. Ondas de radio.

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APLICACIONES.

El horno de microondas es de uso muy generalizado actualmente para calentar y cocinar

alimentos. Esto se debe a que las microondas son absorbidas por moléculas de agua existentes en las sustancias.

La absorción de las microondas provoca aumento de agitación molecular lo cual causa,

entonces, elevación de temperatura del alimento. Los recipientes de vidrio, cerámica u otros

materiales, en los cuales se ponen los alimentos, no se calientas por las microondas porque

no las absorben (no contienen moléculas de agua).

RADIACIÓN INFRARROJA.

La siguiente región del espectro está constituida por las ondas infrarrojas, que son ondas electromagnéticas con frecuencias de aproximadamente Hz a Hz.La radiación infrarroja es

emitida por los átomos de los cuerpos calientes, los cuales se encuentran en una constante e intensa vibración. El calor que sentimos cuando estamos cerca de un metal candente se

debe en gran parte a los rayos infrarrojos que emite, y que son absorbidos por nuestro cuerpo. Este proceso de transmisión de calor se mencionó anteriormente y recibe el nombre

de Radiación térmica” o “calorífica”.

Ilustración 3. Microondas.

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Ilustración 5. Radiación visible

RADIACIÓN VISIBLE.

Las ondas electromagnéticas cuyas frecuencias están comprendidas entre Hz, Hz

constituyen una región del espectro electromagnético que tiene una importancia especial

para nosotros. Esta radiación es capaz de estimular la visión humana, pues se trata de ondas

luminosas 0 luz. Observemos que las radiaciones luminosas constituyen una región muy

estrecha del espectro electromagnético. Por tanto, nuestros ojos no son capaces de percibir

la mayor parte de las radiaciones que integran el espectro.

Las frecuencias menores de la radiación visible nos dan la sensación de color rojo. Al

aumentar las frecuencias de las ondas tendremos, sucesivamente, las correspondientes a los

colores naranja, amarillo, verde, azul, añil, y al final de la región visible, al color violeta.

Ahora es claro que la denominación “infrarroja” se debe a que las frecuencias de esta

radiación se localizan en una región situada inmediatamente antes de la frecuencia que

corresponde a la radiación roja.

Ilustración 4.Radiación infrarroja

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RADIACIÓN ULTRAVIOLETA.

Las ondas electromagnéticas con frecuencias inmediatamente superiores a las de la región

visible se denominan ondas ultravioletas. Esta denominación indica que las frecuencias de

estas ondas son superiores a las frecuencias de la radiación violeta. La radiación ultravioleta

alcanza frecuencias hasta de Hz

Los rayos ultravioletas son emitidos por átomos excitados, como por ejemplo, en las

lámparas de vapor de mercurio (y que acompañan a la emisión de luz). Esta radiación no es

visible, y puede hasta dañar los tejidos del ojo humano. Solo se pueden detectar mediante

otros procesos, como por ejemplo, la impresión de cierto tipo de placas fotográficas.

“la exposición frecuente o prolongada de la piel humana a las radiaciones ultravioleta

puede dar origen a ulceraciones cancerosas. La luz solar contiene una cantidad considerable

de esas radiaciones que son, en gran parte absorbidas por la capa de ozono (O3) de la

atmosfera terrestre. La destrucción de esta capa, que origina los agujeros, es causada por

una sustancia química (CFC), que contiene cloro utilizada principalmente en refrigeradores,

aparatos de aire acondicionado y aerosoles (Spray). El cloro de CFC es liberado cuando

este alcanza las capas altas de la atmosfera (por la radiación violeta misma), combinándose

entonces con el oxígeno de la molécula de Ozono, destruyéndola. Esta situación puede

hacer que el cáncer de piel se vuelva un grave problema para nosotros. Por otra parte, el

hecho que la radiación ultravioleta sea capaz de matar células vivas hace a esa radiación

útilpara combatir las bacterias. Los focos ultravioletas se utilizan para esterilizar hospitales,

cocinas o sistemas de aire acondicionado.

Ilustración 6.Índices de radiación UV.

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RAYOS X.

Este tipo de radiación está constituido por las ondas electromagnéticas de frecuencias superiores a las de la radiación ultravioleta. Los rayos X fueron descubiertos en 1895 por el físico alemán Wilhelm Röntgen , quien recibió el premio nobel de física en 1901 por este logro. La denominación “rayos X” fue utilizada por Röntgen porque desconocía la naturaleza de las radiaciones que acababa de descubrir.

Estas ondas pueden producirse en dispositivos especiales (tubos de rayos X). En estos tubos, la placa A, que se indica en la figura, emite un haz de electrones. Estas partículas son aceleradas por medio de un voltaje elevado existente entre A y el blanco u objetivo de tungsteno. Al llegar a este, los electrones son bruscamente detenidos, es decir, experimentan una fuerte desaceleración. Debido a ello, emiten ondas electromagnéticas de alta frecuencia, situadas en la región que corresponden a la denominación de rayos X

Röntgen hallo que los rayos X tienen la propiedad de atravesar, con cierta facilidad, sustancias de baja densidad (como los músculos de una persona), y de ser absorbidos por materiales de densidad elevada (como los huesos del cuerpo humano). Debido a esta propiedad, poco después de su descubrimiento, los rayos X comenzaron a ser ampliamente utilizados en medicina para obtener la radiografía de los huesos de la mano de una persona En la actualizad los rayos X tienen un campo muy amplio de aplicaciones, además de su empleo en la radiografía, pues se utilizan también en el tratamiento médico del cáncer., en la investigación de la estructura cristalina de los sólidos, en pruebas industriales, y en muchos otros campos de la ciencia y la tecnología.

Ilustración 7.Ejemplo de rayos X.

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RAYOS GAMMA.

Las ondas electromagnéticas que muestran las frecuencias más altas conocidas, son los rayos Gamma. Esta radiación es emitida por los núcleos atómicos de los elementos al desintegrarse. Estas sustancias, como quizás ya se sabe, se denominan elementos radiactivos Un núcleo atómico, al desintegrarse, emite tres tipos de radiaciones, que se denominan alfa,

beta y gama. Al hacer pasar estas radiaciones por un campo eléctrico, como muestra la

figura, se ve que separan.

Los rayos alfa se desvían hacia un lado (puesto que son partículas con carga positiva), los

rayos beta se desvían hacia lado opuesto (son partículas negativas), los rayos gamma no

sufren desviación alguna, pues no son partículas electrizadas, sino ondas electromagnéticas

de altísima frecuencia.

Los rayos gamma (al igual que los rayos X) pueden ocasionar daños irreparables a las

células animales. En la explosión de una bomba de energía nuclear (por ejemplo una bomba

atómica) se produce una colosal emisión de estas radiaciones, siendo esta una de las causas

del gran peligro para la humanidad. A los científicos y técnicos que trabajan en laboratorios

donde existen radiaciones gamma o X, se les obliga a utilizar sistemas especiales para

protegerse contra dosis excesivas de exposición a estas radiaciones.

Ilustración 8.Rayos gamma.

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ESPECTRO CROMÁTICO. Es la Gama de colores correspondiente a las distintas longitudes de onda de la luz visible (desde el rojo hasta el violeta).

Círculo cromático.

Como hemos visto el color tiene diferentes teorías, pero con ellas no puede manejar los colores en una aplicación práctica creativa. Para ello se ha desarrollado una sistematización con el objetivo de poder analizar y estudiar las mezclas pigmentarias y sus aplicaciones en el área de creación y diseño. Entendemos por círculo cromático a una ordenación convencional y sistemática del color, basado en los tres colores primarios: el rojo, el amarillo, el azul y los secundarios: el naranja, el verde, la violeta y los terciarios: amarillo naranja, amarillo verdoso, azul violeta, rojo violeta, y rojo naranja.

Color primario: Son los colores básicos y puros, de los cuales derivan los demás

colores.

Color secundario: Es color que emana de la mezcla de dos colores primarios.

Color intermedio: Es la mezcla de un primario con un secundario adyacente. Predominandoel primario,ejemplo: la mezcla de amarillo primario más secundario naranja es igual a amarillo naranja o tambiénamarillo más verde = amarillo verdoso.

Los colores interrelacionados dentro del círculo cromático se denominaran:

Colores análogos: Son los colores semejantes que tienen una familiaridad o parentesco de un colorprimario base, ejemplo: rojo, rojo violeta, rojo naranja. Son los colores que están dentro del círculo cromático de uno a continuación del otro.

Color adyacente: Colores que se encuentran dispuestos en el círculo cromático en relación devecindad sin los intermedios, ejemplo: el color primario rojo y sus adyacentes naranja y violeta, esto se debe a la ubicación de los colores en el círculo cromático.

Colores complementarios: Colores que se encuentran contrarios dentro del círculo cromático,ejemplo: rojo su complementario es el verde, amarillo su complementario es violeta, azul su complementario es naranja.

La mezcla de colores complementarios saldrá una mezcla neutralizada que se denomina color quebrado. La mezcla es:

➢ Amarillo + violeta = ocre ➢ Rojo + verde = Siena

➢ Azul + naranja = sombra tostada.

Si observamos en centro de la intersección, dentro del círculo cromático saldrá el denominado color gris cinco, pero esto en realidad un conjunto de colores quebrados llamado la triada de las tierras.

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El aspecto psicológico del color dentro del círculo cromático de denominará: COLOR CÁLIDO: Se refiere a las radiaciones del espectro que presenta la máxima longitud de ondacercana al infrarrojo: rojo, naranja, amarillo, que producen una reacción subjetiva de temperatura. Representando a lado izquierdo en la escala de Ross-Pope.

COLOR FRÍO: Se sitian en longitud de onda mínima, próximas al ultravioleta dando una sensacióncontraria a los colores cálidos: verde, azul, violeta. Representando al lado derecho en la escala de Ross-Pope Son tres factores que vemos en el color: valor, saturación y croma.

VALOR: Es el grado de claridad u oscuridad del pigmento. Valor significa la cantidad de

luz que puedereflejar una superficie. Se presenta en una escala de valores que van del

blanco al negro en una gradación de nueve valores. Todos los colores se ubican en ambos

lados de escala. CROMA: Significa la diferencia entre el azul, rojo y amarillo y así sucesivamente todos

los colores.

SATURACIÓN: Se refiere a la pureza del color. Por ejemplo: si el rojo es puro su saturación es máximacuando contiene algún otro color o gris acromático su saturación esta neutralizada o reducida.

Ilustración 9. Circulo cromático.

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ESCALA DE ROSS-POPE.

Uno de los atributos del color, aquel que se refiere a la cantidad de luz que posee. Un color,

como el anaranjado, muy luminosos posee un valor ‘Alto’. Por el contrario un color, como

el violeta, muy oscuro posee un valor ‘Bajo’.Así podemos apreciar valores altos, medios y

bajos, tanto los colores cromáticos como acromáticos.

Escala de Valores

Para el estudio de los valores se utilizan esquemas geométricos que permiten poner los

valores en gradaciones, esto se llaman ‘Escalas de valores’.

Están compuestas por ‘celdas’ de igual tamaño y forma, dispuestas sucesivamente desde las

más claros a los más oscuro.Una de las escalas más utilizadas es la de Ross Pope, que tiene

nueve celdas. Pero nos podemos encontrar con otro tipo de escalas que superan el número

de celdas.

Utilizando la escala de Ross, tomamos como referencia los 9 tonos de grises que se

escalonan desde el negro al blanco y añadimos los primarios y secundarios, de manera que

sus distintos grados de claridad correspondan exactamente a los tonos de grises.

Comprobamos así que el amarillo puro corresponde al séptimo tono de gris; el rojo puro

corresponde al quinto, el azul al cuarto, el verde al quinto (misma luminosidad que el rojo),

el anaranjado al sexto y el violeta al segundo.

Podemos ver que un color como el amarillo, por su luminosidad, necesita pocos pasos

para aclararse y muchos para oscurecerse. Lo contrario pasa con el azul, que necesita

muchos pasos para aclararse y pocos para oscurecerse.

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Ilustración 10.Claves de Valores

Son selecciones combinadas, de tres valores, hechas a intervalos regulares. Toca los

sectores Altos, Medios y Bajos de la escala, de donde recibe su denominación y pueden ser

más o menos contrastantes, amplias o reducidas de acuerdo a como se relacionan sus

valores. Se ordenan a intervalos rítmicos con un valor predominante y dos subordinados.

Claves Mayores. Toma como índice los valores de máximo contraste en la escala. De

acuerdo a que valores predominen tendremos tres claves Mayores, a saber: Alta, Media y

Baja. En la Clave Mayor Alta predominan los valores claros (7, 9, 1).

En la Clave Mayor Media predomina el valor 5 de la escala de Ross Pope, al que se suma el

valor más claro 9 y el más oscuro 1. En la Clave Mayor Baja el predominio se encuentra en

el valor 2 al que se le suman el valor más claro 9 y el valor más oscuro 1.

Ilustración 11. Claves Menores

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Las relaciones se establecen en términos de menor diferencia, de forma tal que no hay gran

contraste, obteniéndose un efecto más ‘Armónico’ y apacible. También tenemos claves

Menores Alta, Mediana y Baja. En la Clave Menor Alta tenemos el valor más claro 9 que

está acompañado del valor 8 y 5 de la escala. En la Clave Menor Media es aquella en donde

el valor 5 se encuentra acompañado del valor 7 y 3. En la Clave Menor Baja se encuentra

el 5 pero acompañado de los valores 2 y 1.

Ilustración 12. Escala de Ross-Pope

Capitulo2.- Visión

Se llama visión a la capacidad de interpretar nuestro entorno gracias a los rayos de luz que

alcanzan el ojo. También se entiende por visión toda acción de ver. La visión o sentido de

la vista es una de las principales capacidades sensoriales del hombre y de muchos animales.

Existen diferentes tipos de métodos para el examen de la visión. El sentido de la vista o visión está asegurado por un órgano receptor, el ojo; una membrana,

la retina, estos reciben las impresiones luminosas y las transmite al cerebro por las vías

ópticas. El ojo es un órgano par situado en la cavidad orbitaria. Está protegido por los

parpados y por la secreción de la glándula lagrimal. Es movilizado por un grupo de

músculos extrínsecos comandados por los nervios motores del ojo. El ojo es, el observatorio avanzado del cerebro que comprende el bulbo del ojo y el nervio

óptico.

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Ilustración 13.Partes del ojo.

Los ojos son sensibles a ondas de radiación electromagnética de longitudes específicas.

Estas ondas se registran como la sensación de la luz. Cuando la luz penetra en el ojo, pasa a

través de la córnea, la pupila y el cristalino, y llega por último a la retina, donde la energía

electromagnética de la luz se convierte en impulsos nerviosos que pueden ser utilizados por el

cerebro. Los impulsos abandonan el ojo a través del nervio óptico. La región más sensible del

ojo en la visión normal diurna es una pequeña depresión de la retina llamada fóvea en el cual

se enfoca la luz que viene del centro del campo visual por campo visual entendemos aquello a

lo que mira el sujeto. Puesto que la lente simple convexa invierte la imagen, el campo visual

derecho es representado ala izquierda de la retina y el campo inferior representado en lo alto

de la retina. El ojo es un sistema óptico muy imperfecto. Las ondas de luz no solo tienen que pasar a

través de los humores y el cristalino, después penetrar la red de los vasos sanguíneos y

fibras nerviosas antes de que lleguen las células sensibles los bastones y los conos de la

retina donde la luz se convierte en impulsos nerviosos. A pesar de estas imperfecciones el

ojo funciona muy bien. La fóvea es capaz de percibir un cable telefónico a 400 m de

distancia. En buenas condiciones el ojo puede percibir un alambre cuyo grosor no cubre

más de 0,5 mm. El ojo es la puerta

de entrada por la

que ingresan los

estímulos

luminosos que se

transforman en

impulsos

eléctricos gracias

a unas células

Ilustración 14.Conos y bastones del ojo.

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especializadas de la retina que son los conos y los bastones.

El nervio óptico transmite los impulsos eléctricos generados en la retina al cerebro, donde

son procesados en la corteza visual. En el cerebro tiene lugar el complicado proceso de la percepción visual gracias al cual

somos capaces de percibir la forma de los objetos, identificar distancias y detectar los

colores y el movimiento. La lesión de una de las estructuras del sistema visual puede causar ceguera aunque el resto

no presente ninguna alteración. En la ceguera cortical ocasionada por una lesión en la

región occipital del cerebro, se produce pérdida completa de visión aunque el ojo y el

nervio óptico no presentan ninguna anomalía.

ANATOMIA OCULAR.

Capas de la pared del ojo.

El ojo es el órgano encargado de la recepción de los estímulos visuales, cuenta con una

arquitectura altamente especializada producto de millones de años de evolución. El globo ocular posee tres envolturas, que van de afuera hacia adentro son:

TÚNICA FIBROSA EXTERNA.

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Se compone de dos regiones la esclerótica y la córnea. Esclerótica: Es blanca y opaca, con fibras colágenas tipo I entremezcladas con fibras

elásticas; a vascular, que brinda protección y estabilidad a las estructuras internas. Cubre la

mayor parte del globo ocular, excepto en una pequeña región anterior. Córnea: Es una prolongación anterior transparente, avascular pero muy inervada de la

esclerótica, que abulta hacia delante del ojo. Es ligeramente más gruesa que la esclerótica.

TÚNICA VASCULAR MEDIA (ÚVEA).

Está conformada por tres regiones, la coroides, el cuerpo ciliar y el iris. Coroides: Es la porción posterior Pigmentada de la túnica vascular media, la cual se une a

la esclerótica laxamente y se separa del cristalino mediante la membrana de Bruch. Cuerpo ciliar: Es una prolongación cuneiforme, que se proyecta hacia el cristalino y se

ubica en la luz del ojo entre el iris (anterior) y el humor vitreo (posterior). Iris: Es la extensión anterior pigmentada de la coroides, cuya función es regular la entrada

de luz al ojo mediante la contracción o distensión de la pupila.

Ilustración 15.Túnica vascular.

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RETINA O TÚNICA NEURAL.

Se compone de 10 capas, que desde el exterior al interior del globo se denominan:

Epitelio pigmentado.

Capa de conos y bastones (receptora).

Membrana limitante externa.

Capa nuclear externa.

Capa plexiforme externa.

Capa nuclear interna.

Capa plexiforme interna.

Capa de células ganglionares.

Capa de fibras del nervio óptico.

Membrana limitante interna.

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ASPECTO HISTOLÓGICO Y FISIOLÓGICO.

RETINA.

Como ya se mencionó la retina posee 10 capas, la luz debe atravesar casi todas estas capas

para llegar hasta donde se ubican los conos y los bastones, que son las células

especializadas en la recepción de los estímulos visuales, y la transformación de estas

señales en impulsos nerviosos que llegaran a construir imágenes, formas, colores, tonos, y

movimientos en el cerebro. Además de conos y bastones la retina posee una compleja red deneuronas, los conos y

bastones próximos a la coroides establecen sinapsis con las células bipolares y estas con las

ganglionares, cuyos axones convergen y salen del ojo para conformar el nervio óptico.

Otras neuronas llamada células horizontales conectan células receptoras entre sí, mientras

que otro grupo de células, las amacrinas, son interneuronas cuyos núcleos se ubican en la

capa nuclear interna y lanzan sus prolongaciones hacia la capa plexiforme interna. El nervio óptico sale del globo ocular cerca del punto más posterior del ojo junto con los

vasos retinianos, en un punto conocido comopapila óptica, en donde no existen receptores

visuales, por lo que constituye un punto ciego.Por el contrario también existe un punto con

mayor agudeza visual localizado cerca del polo posterior del ojo, denominada mácula lútea,

de aspecto amarillento, y en la cual se encuentra la fóvea central, que es una pequeña

porción de la retina carente de bastones pero con mayor densidad de conos. Al fijar la atención visual en un objeto determinado, la luz del objeto se hace incidir sobre

la fóvea que es lugar de la retina con máxima sensibilidad. También la retina proviene de la

expansión del nervio óptico y es la membrana sensible del ojo. CÉLULAS RECEPTORAS.

Las células receptoras son los conos y los bastones. Los conos se relacionan con la visión

en colores, la visión diurna, y los bastones con la visión nocturna. Existen más de 100

millones de bastones en el ojo humano, y cerca de 4 millones de conos. Cada bastón se divide en un segmento externo y uno interno, el que a su vez posee una

región nuclear y una región sináptica. En el segmento externo se encuentran unos discos que contienen compuestos fotosensibles

en sus membranas, que responden a la luz provocando una serie de reacciones que inician

potenciales de acción.

COMPUESTOS FOTOSENSIBLES.

Los compuestos fotosensibles en la mayoría de los animales así como en los humanos se

componen de una proteína llamada opsina, y retineno-1 que es un aldehído de la Vitamina

A1.La Rodopsina es el pigmanto fotosensible de los bastones, cuya opsina se llama

escotopsina.

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La rodopsina capta luz con una sensibilidad máxima en los 505 nm de longitud de onda,

esta luz incidente hace que la rodopsina cambie su conformación estructural, produciendo

una cascada de reacciones que amplifican la señal, y crean un potencial de acción que se

desplazará a través de las fibras nerviosas, y que el cerebro interpretará como luz. En los humanos hay tres tipos de conos, que responden con mayor intensidad a la luz con

longitudes de onda de 440, 535 y 565 nm . Los tres tipos de conos poseen retineno-1, y una

opsina que posee una estructura característica en cada tipo de cono. Luego mediante un

proceso similar al de los bastones los impulsos nerviosos provenientes de la estimulación

de estos receptores, llegan a la corteza visual, donde son interpretados como una amplia

gama de colores y tonalidades, formas y movimiento.

FISIOLOGÍA DEL SISTEMA VISUAL.

Los rayos paralelos de luz llegan al ojo ópticamente normal (emétrope), son enfocados

sobre la retina mientras dura esta relajación los rayos de los objetos más cercanos al

observador son enfocados detrás de la retina y en consecuencia, los objetos aparecen

borrosos. El problema de enfocar a los rayos divergentes que provienen de objetos situados

más cerca de seis metros sobre la retina, puede resolverse aumentando la distancia entre el

cristalino y la retina o aumentando la curvatura o poder refringente del cristalino.

Ilustración 16.Anatomía del ojo.

22

Al mecanismo por el cual aumenta la curvatura del cristalino se llama acomodación. En

reposo, la lente del cristalino es mantenida tensa por ligamentos del cristalino, porque

debido a él tiene considerable elasticidad, puede ser obligado a tomar una forma aplanada.

Cuando la mirada se dirige a un objeto cercano, el músculo ciliar se contrae, lo cual

determina que la distancia entre los bordes del cuerpo ciliar decrezcan y se relaje el

ligamento del cristalino permitiendo que este tome una forma más convexa. Cuando estas

fibras se contraen, ellas empujan al cuerpo ciliar completo hacia delante y hacia dentro.

Este movimiento hace que los bordes del cuerpo ciliar se acercan. (Ganong, 1966) El

cambio en curvatura del cristalino durante la acomodación afecta principalmente a su

superficie anterior.

En primer lugar, se refleja una imagen derecha pequeña desde la córnea; luego se refleja

una imagen grande, derecha de la superficie anterior del cristalino y por último se refleja

una imagen invertida, pequeña, desde la superficie posterior del mismo. (Ganong, 1966).

VIA NEURAL DE LA VISTA.

EL OJO Y SUS CONEXIONES CON EL CEREBRO.

La luz ingresa al ojo por un orificio que se encuentra en el centro del iris y que se llama

pupila, la enfoca el lente (ajustable) y la córnea (no ajustable) y se proyecta en la retina, la

superficie posterior del ojo, la cual está cubierta por receptores visuales. (Kalat, 2011) Ruta en el interior de la retina Los mensajes de la retina van de los receptores, que se encuentran en el fondo del ojo, a las

células bipolares que están más cerca del centro. Las células bipolares envían su mensaje a

las células ganglionares. Los axones de estas se unen y regresan al cerebro. Otras células,

llamadas amacrinas, reciben la información proveniente de las bipolares y la envían a otras

células bipolares, amacrinas y ganglionares. (Kalat, 2011) Diversas clases de células

amacrinas refinan los mensajes que van a las ganglionares, lo cual les permite responder

específicamente a las formas, movimientos y otras características visuales. (Kalat, 2011)

CONEXIONES ENTRE LOS OJOS Y EL ENCÉFALO.

Los axones de las células ganglionares de la retina llevan información al resto del encéfalo.

Ascienden a través del nervio óptico y alcanzan el núcleo geniculado lateral dorsal del

tálamo. Este núcleo está formado por seis capas de neuronas y cada una de ellas recibe

estímulos solamente desde uno de los ojos.

Las neuronas del núcleo geniculado lateral dorsal envían sus axones mediante las llamadas

raciaciones ópticas hasta la corteza visual primaria. Los nervios ópticos convergen hacia la

23

Ilustración 17.Conexión con el cerebro.

base del cerebro, donde se unen en una estructura con forma de X, el quiasma óptico. En

este, los axones se cruzan y finalizan en el núcleo geniculado lateral dorsal del lado

contrario del cerebro. De este modo, como los axones de la mitad nasal de la retina cruzan

al otro lado, cada hemisferio recibe información desde la mitad contralateral (opuesto) de la

escena visual. (Carlson, 2006) Las células ganglionares de la retina codifican información acerca de las cantidades

relativas de luz que inciden en el centro y la periferia de sus campos receptores. La corteza

estriada ejecuta un procesamiento adicional a esta información que es transmitida, a su vez,

a la corteza de asociación. (Carlson, 2006) La corteza estriada consta de seis capas principales, dispuestas en bandas paralelas a la

superficie de la corteza. (Carlson, 2006) La información desde las capas parvocelulares y magnocelulares del núcleo geniculado

dorsal entran a la capa intermedia de la corteza estriada, ahí la información se reenvía a las

capas superiores donde es analizada por circuitos neuronales. (Carlson, 2006) Aproximadamente el 25 por ciento de la superficie de la corteza estriada se dedica al

análisis de la información procedente de la fóvea, que representa una parte pequeña del

campo visual. (Carlson, 2006) Los circuitos neuronales de la corteza visual combinan información de diferentes

procedencias y de esta forma es como se detectan características más amplias que las que

corresponderían al campo receptor de una única célula ganglionar. (Carlson, 2006).

24

VÍAS NERVIOSAS.

El nervio óptico se forma por la reunión de los axones de las células ganglionares. El nervio

óptico sale cerca del polo posterior del ojo y se dirige hacia atrás y medialmente, para

unirse en una estructura denominada quiasma óptico, en donde las fibras provenientes de

las hemirretinas externas se mantienen en las cintillas ópticas correspondientes a su mismo

lado, mientras que las fibras de las hemirretinas nasales, cruzan a la cintilla óptica del lado

opuesto. Luego las cintillas ópticas se dirigen a los cuerpos geniculados laterales

(localizados en la cara posterior del tálamo), y se reúnen nuevamente en el haz

geniculocalcarino, que se dirige hacia el lóbulo occipital de la corteza cerebral, para

distribuirse en la región que rodea la cisura calcarina, correspondiente a las áreas

deBrodmann,17, 18 y 19, área visual primaria y asociativas respectivamente.

25

Capítulo 3.- Unidades de luminotecnia

La luz es una forma de energía y como tal, debería medirse en el Sistema Internacional de

medidas, no obstante dado que no toda la luz emitida por una fuente produce sensación

luminosa ni toda la energía que consume se convierte en luz, para cuantificar la radiación a

la que es sensible el ojo humano es necesario definir nuevas magnitudes y sus unidades de

medida.

La energía transformada por los manantiales luminosos no se puede aprovechar totalmente

para la producción de luz. Por ejemplo, una lámpara incandescente consume una

determinada energía eléctrica que transforma en energía radiante, de la cual sólo una

pequeña parte (alrededor del 10%) es percibida por el ojo humano en forma de luz,

mientras que el resto se pierde en calor.

GENERALIDADES

En la técnica de la iluminación intervienen dos elementos básicos: la fuente productora de

luz y el objeto que se va a iluminar.Las magnitudes y unidades de medida fundamentales,

empleadas para valorar y comparar las cualidades y los efectos de las fuentes de luz son las

siguientes.

-Flujo luminoso

-Intensidad Luminosa

-Iluminancia

-Luminancia

-Rendimiento luminoso o eficiencia luminosa

Ilustración 18.Representación de la luz en forma de energía

26

Ilustración 19.Unidades de medida fundamental

LA LUZ

La luz es Aquella parte de la energía radiante que al incidir sobre el ojo humano nos

permite la sensación de la visión

Es decir la luz es una radiación y como todas las radiaciones tienes las siguientes

características.

1.- se transmiten en forma de onda. Por lo tanto tienen todas las características de las ondas como: longitud de onda: distancia que recorre la radiación entre el inicio y el final de la onda radiada 2.- periodo: tiempo en que tarda la onda en realizar un ciclo completo 3.- frecuencia: número de ciclos por segundo 4.- no requiere de un medio material para su transmisión 5.- se transmiten en todas direcciones

Ilustración 20.La luz como fuente de energía radiante

27

FLUJO LUMINOSO

El flujo luminoso es la energía radiante de una fuente de luz que produce una sensación

luminosa en diferentes direcciones y que es percibida por el ojo humano en una unidad de

tiempo.

El flujo luminoso se representa por la letra griega (ᶲ) siendo su unidad el lumen.

LUMEN

La cantidad de luz que incide sobre una superficie de un metro cuadrado, la totalidad de

cuyos puntos de encuentran a una distancia de un metro de una fuente puntual teórica que

tenga una intensidad luminosa de una candela en todas direcciones.

Ilustración 21.Representación de la sensación luminosa en diferentes direcciones

CANTIDAD DE LUZ

De forma análoga a la energía eléctrica que se determina por la potencia eléctrica en la

unidad de tiempo, la cantidad de luz o energía luminosa se determina por la potencia

luminosa o flujo luminoso emitido en la unidad de tiempo.

La cantidad de luz se representa por la letra Q, y su unidad es el lumen por hora (lm · h). La

fórmula que expresa la cantidad de luz es:

Q = ᶲ · t (lm · h)

28

INTENSIDAD LUMINOSA

Cantidad de flujo luminoso emitido por cada uno de los rayos que la fuente emite en una

determinada dirección por unidad de ángulo sólido.

La intensidad luminosa de una fuente de luz es igual al flujo emitido en una dirección por

unidad de ángulo sólido en esa dirección. Su símbolo es I, su unidad es la candela (Cd), y la

fórmula que la expresa: Ι = (lm/sr)

La candela se define como la intensidad luminosa de una fuente puntual que emite un flujo

luminoso de un lumen en un ángulo sólido de un estereorradián (sr)

El Flujo Luminoso caracteriza la cantidad de luz total emitida por una fuente luminosa en

todas direcciones. Sin embargo, para aplicaciones prácticas muchas veces es necesario

cuantificar el flujo luminoso emitido en una dada dirección, para lo cual se define la

Intensidad Luminosa (I) Como el flujo emitido por unidad de ángulo sólido en una

dirección especificada.

La misma deriva de la magnitud radiométrica denominada Intensidad de Radiación. La

unidad de medida de la intensidad luminosa es la candela, que es equivalente a un

lumen/estereorradián. Esta magnitud fotométrica se usa para describir la distribución de luz

proveniente de una fuente o una luminaria.

El modo en cómo se distribuye la intensidad luminosa, de una lámpara o una luminaria, se

indica mediante gráficas de isocandelas, es decir curvas de igual valor de intensidad. Estos

diagramas, representados en coordenadas polares o cartesianas, permiten elegir una

luminaria de acuerdo a las funciones para las cuales se utilizará.

a) Flujo luminoso

b) Intensidad luminosa

c) Iluminancia

d) Luminancia

Ilustración 22.Representación de la sensación luminosa en una sola dirección

29

Si una lámpara fluorescente compacta con balasto convencional de 7W que emite 400lm

fuera una fuente puntual, iluminando por igual en todas las direcciones, su intensidad sería

400lm/ (4π sr), es decir 33 candelas, ya que el flujo luminoso total se divide por el ángulo

sólido total subtendido por una esfera, 4π estereorradián.

LUMINANCIA

Iluminancia: Cuanta cantidad de flujo luminoso incide sobre una superficie en un área

determinada; esto es cuanta luz llega de una fuente de luz a un área

Luminancia: Se define como la cantidad de luz procedente de un objeto iluminado que el

ojo humano percibe; esto quiere decir cuanta luz refleja un objeto iluminado hacia nuestra

vista.

Ilustración 24.Descripción grafica de iluminancia y luminancia

Ilustración 23.Gráficos ilustrativos de los conceptos

30

La luminancia se representa por la letra “L”, siendo su unidad de medida la 𝐶𝑎𝑛𝑑𝑒𝑙𝑎

𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜2 llamado (NIT),

con un submúltiplo la 𝐶𝑎𝑛𝑑𝑒𝑙𝑎

𝑐𝑒𝑛𝑡𝑖𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜2 llamado (STILB), empleada para fuentes con elevadas

luminancias.

Ilustración 25.Luminancia de una superficie

La fórmula que la expresa es la siguiente:

𝑳 =𝑰

𝑺. 𝐜𝐨𝐬 𝜷

Donde:

𝑆. cos 𝛽 =Superficie aparente

I=Intensidad luminosa

MEDIDA DE LA LUMINANCIA:

La medida de la luminancia se realiza por medio de un aparato especial llamado

luminancimetro o nitrómetro, este aparato consta de dos sistemas ópticos, uno de dirección

y otro de medición.

El sistema de dirección: Se orienta de forma que la imagen coincida con el punto a medir,

la luz que llega una vez orientado, se convierte en corriente eléctrica y se corrige en lectura

analógica o digital, siendo valores en cd/m2.

31

MAGNITUDES LUMINOSAS

Coeficiente de utilización (CU): Es una medida de la eficiencia de una luminaria en la

transferencia de energía lumínica al plano de trabajo en un área determinada. El CU mide la

luz aprovechada en el plano deseado como un porcentaje de la luz total emitida por el foco

emisor.

Reflectancia: Es la media de una superficie, representa la capacidad de esa superficie para

reflejar la luz que proviene desde las luminarias instaladas

Absorbancia:

Fracción de la radiación

incidente sobre un cuerpo

que es absorbida por el mismo.

La transmitancia o transmitencia es una magnitud que expresa la cantidad de energía que

atraviesa un cuerpo en la unidad de tiempo (potencia)

32

Eficacia Luminosa

Para poder comprobar el flujo luminoso producido por los diferentes tipos de lámparas

existentes se hace uso del concepto de la eficacia luminosa que se define como el flujo

luminoso por unidad de potencia eléctrica de una lámpara

Iluminancia

Es simplemente la expresión que nos indica que tan bien o mal esta iluminada una

superficie y esta definida por la cantidad de flujo luminoso que incide sobre una superficie

.A esto se le llama ILUMINANCIA

E=Iluminacion

φ=Flujo luminoso que incide en la superficie

A=Superficie a iluminar

Si

A=Metros cuadrados

Φ=Lumenes

Entonces

DESLUMBRAMIENTO

El deslumbramiento es un fenómeno de la visión que produce molestia o disminución en la

capacidad para distinguir objetos, o ambas cosas a la vez, debido a una inadecuada

distribución o escalonamiento de luminancias, o como consecuencia de contrastes

excesivos en el espacio o en el tiempo.

Ilustración 26.Deslumbramiento

33

Otro de los factores importantes del entorno que puede perturbar la percepción y el

rendimiento visual es el deslumbramiento. Vamos a profundizar sobre el fenómeno del

deslumbramiento.

En general, se puede producir deslumbramiento cuando:

a) La luminancia de los objetos del entorno (principalmente luminarias y ventanas) es

excesiva en relación con la luminancia general existente en el entorno

(deslumbramiento directo)

b) Cuando las fuentes de luz se reflejan en superficies pulidas (deslumbramiento por

reflejos).

Ahora bien, en cualquiera de los dos casos, el deslumbramiento puede revestir dos formas

distintas, aunque habitualmente se presentan juntas:

El deslumbramiento perturbador.- cuyo efecto es reducir la percepción del contraste y, por

tanto, el rendimiento visual (sin que ello provoque necesariamente incomodidad).

El deslumbramiento molesto.- cuyo efecto es producir una situación de incomodidad visual

(sin que ello reduzca necesariamente la percepción de contrastes).

1. El deslumbramiento perturbador

Tiene lugar habitualmente cuando una fuente de alta luminancia se percibe en las

proximidades de la línea de visión. (pequeñas fuentes de muy alta luminancia o fuentes

extensas de relativamente alta luminancia).

Existen dos efectos que causan este tipo de deslumbramiento: el efecto de adaptación y el

efecto de velo.

Ilustración 27.Descripción grafica del deslumbramiento

34

2. El deslumbramiento molesto

El deslumbramiento molesto de experimenta como una sensación de incomodidad que

tiende a ir aumentando con el tiempo y causa fatiga visual. En los locales de oficina el

deslumbramiento molesto resulta mas habitual que el perturbador. Este tipo de

deslumbramiento es producido por fuentes luminosas situadas dentro del campo visual.

El grado de deslumbramiento molesto depende de los siguientes parámetros:

Luminancia de las fuentes

Su tamaño aparente (Angulo solido ω subtendido)

Número de fuentes en el campo visual

Distancia angular Ө de cada fuente al eje visual

Luminancia L de fondo (que determina la luminancia de adaptación

LA SITUACION DE LA FUENTE DE LUZ

Cuanto más lejos se encuentre la fuente en la línea de visión, menor deslumbramiento a

medida que la fuente queda más por encima del ángulo visual.

La situación de las lámparas en la figura, perpendicularmente a la dirección de la mirada

del observador, favorece el deslumbramiento.

Debe evitarse el deslumbramiento reflejado situando las fuentes luminosas fuera de la zona

ofensiva indicada como se muestra en la figura 1.Cuando es correcto que las luz incida

lateralmente como en la figura 2.

Ilustración 28.Ejemplo de deslumbramiento en oficina

35

Figura 1 Figura 2

Ilustración 29.Ejemplo de deslumbramiento reflejado y directo

36

Capitulo4.- Representaciones graficas

Representaciones graficas

Cuando se habla en fotometría de magnitudes y unidades de media se definen una serie de

términos y leyes que describen el comportamiento de la luz y sirven como herramientas de

cálculo. Pero no hemos de olvidar que las hipótesis utilizadas para definirlos son muy

restrictivas (fuente puntual, distribución del flujo esférica y homogénea, etc.). Aunque esto

no invalida los resultados y conclusiones obtenidas, nos obliga a buscar nuevas

herramientas de trabajo, que describan mejor la realidad, como son las tablas, gráficos o

programas informáticos. De todos los inconvenientes planteados, el más grave se encuentra

en la forma de la distribución del flujo luminoso que depende de las características de

las lámparas y luminarias empleadas.

Ilustración 30.Influencia de la luminaria en la forma del haz de luz

A menudo no le daremos mucha importancia a este tema, como pasa en la iluminación de

interiores, pero será fundamental si queremos optimizar la instalación o en temas como la

iluminación de calles, decorativa, de industrias o de instalaciones deportivas.

A continuación veremos los gráficos más habituales en luminotecnia:

Diagrama polar o curva de distribución luminosa.

Diagramas isocandela.

Alumbrado por proyección.

Alumbrado público. Proyección azimutal de Lambert.

Curvas isolux.

37

DIAGRAMA POLAR O CURVAS DE DISTRIBUCIÓN LUMINOSA

En estos gráficos la intensidad luminosa se representa mediante un sistema de tres

coordenadas (I,C, ). La primera de ellas I representa el valor numérico de la intensidad

luminosa en candelas e indica la longitud del vector mientras las otras señalan la dirección.

El ángulo C nos dice en qué plano vertical estamos y mide la inclinación respecto al eje

vertical de la luminaria. En este último, 0º señala la vertical hacia abajo, 90º la horizontal y

180º la vertical hacia arriba. Los valores de C utilizados en las gráficas no se suelen

indicar salvo para el alumbrado público. En este caso, los ángulos entre 0º y 180º quedan en

el lado de la calzada y los comprendidos entre 180º y 360º en la acera; 90º y 270º son

perpendiculares al bordillo y caen respectivamente en la calzada y en la acera.

Ilustración 31.Ejemplo de grafico intensidades luminosas

Con un sistema de tres coordenadas es fácil pensar que más que una representación plana

tendríamos una tridimensional. De hecho, esto es así y si representamos en el espacio todos

los vectores de la intensidad luminosa en sus respectivas direcciones y uniéramos después

sus extremos, obtendríamos un cuerpo llamado sólido fotométrico. Pero como trabajar en

tres dimensiones es muy incómodo, se corta el sólido con planos verticales para diferentes

valores de C (suelen ser uno, dos, tres o más dependiendo de las simetrías de la figura) y se

reduce a la representación plana de las curvas más características.

En la curva de distribución luminosa, los radios representan el ángulo y las

circunferencias concéntricas el valor de la intensidad en candelas. De todos los planos

verticales posibles identificados por el ángulo C, solo se suelen representar los planos

verticales correspondientes a los planos de simetría y los transversales a estos (C = 0º y C =

90º) y aquel en que la lámpara tiene su máximo de intensidad. Para evitar tener que hacer

un gráfico para cada lámpara cuando solo varía la potencia de esta, los gráficos se

normalizan para una lámpara de referencia de 1000 lm. Para conocer los valores reales de

las intensidades bastará con multiplicar el flujo luminoso real de la lámpara por la lectura

en el gráfico y dividirlo por 1000 lm.

38

𝐼 𝑅𝐸𝐴𝐿 = ф𝐿𝐴𝑀𝑃𝐴𝑅𝐴𝑖 𝑔𝑟𝑎𝑓𝑖𝑐𝑜

1000

MATRIZ DE INTENSIDADES LUMINOSAS

También es posible encontrar estos datos en unas tablas llamadas matriz de intensidades

luminosas donde para cada pareja de valores de C y obtenemos un valor de I

normalizado para una lámpara de flujo de 1000 lm.

Ilustración 33.Matriz de intensidades luminosas

DIAGRAMAS ISOCANDELA

A pesar de que las curvas de distribución luminosa son herramientas muy útiles y prácticas,

presentan el gran inconveniente de que sólo nos dan información de lo que ocurre en unos

pocos planos meridionales (para algunos valores de C) y no sabemos a ciencia cierta qué

pasa en el resto. Para evitar estos inconvenientes y conjugar una representación plana con

información sobre la intensidad en cualquier dirección se definen las curvas isocandela.

Ilustración 32.Curva de distribución

39

En los diagramas isocandelas se representan en un plano, mediante curvas de nivel, los

puntos de igual valor de la intensidad luminosa. Cada punto indica una dirección del

espacio definida por dos coordenadas angulares. Según cómo se escojan estos ángulos,

distinguiremos dos casos:

Proyectores para alumbrado por proyección.

Luminarias para alumbrado público. Proyección azimutal de Lambert.

En los proyectores se utiliza un sistema de coordenadas rectangulares con ángulos en lugar

de las típicas x e y. Para situar una dirección se utiliza un sistema de meridianos y paralelos

similar al que se usa con la Tierra. El paralelo 0º se hace coincidir con el plano horizontal

que contiene la dirección del haz de luz y el meridiano 0º con el plano perpendicular a este.

Cualquier dirección, queda pues, definida por sus dos coordenadas angulares. Conocidas

estas, se sitúan los puntos sobre el gráfico y se unen aquellos con igual valor de intensidad

luminosa formando las líneas isocandelas.

Ilustración 34.Dirección de proyección

En las luminarias para alumbrado público, para definir una dirección, se utilizan los

ángulos C y usados en los diagramas polares. Se supone la luminaria situada dentro de

una esfera y sobre ella se dibujan las líneas isocandelas. Los puntos de las curvas se

obtienen por intersección de los vectores de intensidad luminosa con la superficie de esta.

Para la representación plana de la superficie se recurre a la proyección azimutal de

Lambert.

40

Ilustración 35.Proyección azimutal de Lambert.

En estos gráficos, los meridianos representan el ángulo C, los paralelos y las

intensidades, líneas rojas, se reflejan en tanto por ciento de la intensidad máxima. Como en

este tipo de proyecciones las superficies son proporcionales a las originales, el flujo

luminoso se calcula como el producto del área en el diagrama (en estereorradianes) por la

intensidad luminosa en esta área.

Además de intensidades y flujos, este diagrama informa sobre el alcance y la dispersión de

la luminaria. El alcance da una idea de la distancia longitudinal máxima que alcanza el haz

de luz en la calzada mientras que la dispersión se refiere a la distancia transversal.

CURVAS ISOLUX

Las curvas vistas en los apartados anteriores (diagramas polares e isocandelas) se obtienen

a partir de características de la fuente luminosa, flujo o intensidad luminosa, y dan

información sobre la forma y magnitud de la emisión luminosa de esta. Por contra, las

curvas isolux hacen referencia a las iluminancias, flujo luminoso recibido por una

superficie, datos que se obtienen experimentalmente o por cálculo a partir de la matriz de

intensidades usando la fórmula:

𝐸𝐻=

𝐼 (𝑐, 𝑦)

𝐻2 (𝐶𝑂𝑆3𝑌)

Estos gráficos son muy útiles porque dan información sobre la cantidad de luz recibida en

cada punto de la superficie de trabajo y son utilizadas especialmente en el alumbrado

público donde de un vistazo nos podemos hacer una idea de cómo iluminan las farolas la

calle.

41

Lo más habitual es expresar las curvas isolux en valores absolutos definidos para una

lámpara de 1000 lm y una altura de montaje de 1 m.

Ilustración 36.Curvas Isolux

Los valores reales se obtienen a partir de las curvas usando la expresión:

𝐸ℎ𝑅𝐸𝐴𝐿 = 𝐸𝑐𝑢𝑟𝑣𝑎

ф𝐿𝑟𝑒𝑎𝑙

1000(

12

𝐻2)

También puede expresarse en valores relativos a la iluminancia máxima (100%) para cada

altura de montaje. Los valores reales de la iluminancia se calculan entonces como:

Ereal = Ecurva · E máx

42

Capítulo 5.- Mediciones fotométricas

MEDICIONES FOTOMETRICAS

Un fotómetro es un instrumento para la medición de energía radiante en el espectro visible.

De acuerdo a, estos sirven para medir la luz visible y son denominados fotómetros físicos,

por ejemplo Estos tipos de fotómetros pueden observarse en las siguientes Figuras

Ilustración 37.a) goniómetro para fotometría de interiores, b) fotómetro para pruebas HID (High Intensity Discharge), c) la esfera de Ulbricht y d) el fotómetro de espejo.

La fotometría La fotometría es la ciencia encargada de estudiar la capacidad que tiene la

radiación electromagnética de estimular el sistema visual y la respuesta espectral del ojo

humano (sensibilidad). Esta sensibilidad espectral se caracteriza por una magnitud llamada

respuesta relativa V (λ), cuya dependencia espectral (en longitud de onda) cambia según las

condiciones de luminosidad. Por ejemplo, en condiciones de alta luminosidad (niveles

superiores a 5 x 10−2 lux), se produce una curva espectral denomina respuesta fotópica,

ésta se determina por la respuesta de las células tipo conos de la retina del ojo y es una

curva cuyo máximo se encuentra a 555 nm.

El segundo caso es cuando existen condiciones de baja luminosidad (niveles abajo de 5 x

10−2 lux), en este caso se produce una curva espectral de respuesta escotópica que está

determinada por la respuesta de las células tipo bastones de la retina y es una curva cuyo

máximo se encuentra a 505 nm. La Figura muestra los anteriores tipos de respuestas

espectrales.

Ilustración 38.Grafica espectrales

43

Medida del flujo luminoso La medida del flujo luminoso se realiza en un laboratorio por

medio de un foto elemento ajustado según la curva de sensibilidad fotópica del ojo a las

radiaciones monocromáticas, este fotoelemento es incorporado a una esfera hueca llamada

Esfera de Ulbricht , y en cuyo interior se coloca la fuente a medir. Los fabricantes expresan

el flujo de las lámparas en lúmenes para la potencia nominal

Ilustración 39.Esfera de Ulbricht

¿Qué es la esfera integradora de Ulbricht?

La esfera integradora es un elemento empleado en la óptica para sumar todo el flujo

radiante reflejado o radiado por una muestra sin importar la dirección hacia donde refleja o

radía. Las esferas pueden tener pocos centímetros de diámetro, cuando se les utiliza para

medir el factor de reflectancia de una muestra o cuando se le emplea para medir el flujo

luminoso de lámparas u artefactos de iluminación

¿Por qué "refleja" o "radía”?

La respuesta es porque la esfera integradora es usada tanto para medir el factor de

reflectancia de una muestra como el flujo luminoso de una lámpara. El principio en que se

basa es que después de la enésima reflexión en sus paredes interiores, si las mismas están

recubiertas de un material altamente difusor, el flujo radiante reflejado (o la luz reflejada),

se uniformiza, por lo que es correcto medir el flujo luminoso que llega a una área pequeña y

multiplicarlo proporcionalmente al área total de la esfera, para obtener así el flujo total que

emite o refleja la lámpara

¿Cómo está conformada la esfera de Ulbricht?

La Esfera de Ulbricht está cubierta en su interior de una capa de pintura blanca mate

(difusora) y espectralmente no selectiva, cuya característica es presentar una reflexión lo

más uniforme posible a las diferentes longitudes de onda percibidas por el ojo humano, sus

dimensiones van de 1 metro, 1.5 metros o hasta 2 metros de diámetro aproximadamente.

En su centro geométrico de la esfera se sitúa la lámpara cuyo flujo se desea determinar y

sobre la superficie se monta el elemento de medición que generalmente es un Luxímetro,

44

que mide la Iluminancia (la cantidad de flujo luminoso que incide en una determina

superficie, dividida por el valor en metros cuadrados de ésta). La iluminancia o iluminación

es expresada con la letra E y su unidad de medida puede ser lúmenes por metros cuadrados

o lux (lx).

MEDICIONES DE ILUMINANCIA Y DE LUMINANCIA

Las magnitudes que habitualmente han de ser objeto de medición en la evaluación y

acondicionamiento ergonómico de la iluminación en los puestos de trabajo son: el nivel de

iluminación (iluminancia) y el brillo fotométrico (luminancia).

MEDIDA DE LOS NIVELES DE ILUMINACIÓN

Para la medida de los niveles de iluminación se debe emplear un luxómetro con las

siguientes características:

Equipado con una célula fotosensible con corrección de coseno. Esto es necesario para

evitar los errores debidos al ángulo de incidencia de la luz sobre dicha célula. Corregido en

su respuesta espectral con arreglo al llamado "observador de referencia CIE [v(lt) ]”.

El luxómetro debe ser objeto de calibraciones periódicas y los correspondientes registros

deben ser consultados por el técnico encargado de realizar las mediciones

Ilustración 40.Luxómetro

PROCEDIMIENTO DE MEDIDA

En la medida de niveles de iluminación es necesario adoptar las siguientes precauciones:

Las mediciones deben ser efectuadas en las posiciones donde están situados los elementos

de la tarea visual.

La célula fotosensible del luxómetro debe situarse en el plano de trabajo con su misma

inclinación.

Las mediciones deben ser realizadas con el trabajador en su posición habitual de

trabajo.

45

Durante la medición el técnico no debe perturbar las condiciones de ejecución de la

tarea ni interferir la luz que llega a la zona de trabajo.

Cuando el área donde se realiza la tarea es pequeña, puede bastar con una sola medición en

el centro de la superficie. Para obtener mediciones detalladas en un área de trabajo extensa

se puede dividir la superficie en una cuadrícula para localizar las diferentes mediciones.

El resultado de la medición debe ir acompañado del grado de incertidumbre, por ejemplo:

350 5 lux. Para determinar el grado de incertidumbre del resultado de la medida es

necesario conocer el grado de exactitud del equipo y, en su caso, su curva de calibración.

MEDIDA DE LAS LUMINANCIAS

Para efectuar la medida de las luminancias se puede emplear un luminancímetro con las

siguientes características:

Corregido en su respuesta espectral con arreglo al llamado "observador de referencia CIE

[v(lt) ]”.

Para la mayoría de las aplicaciones es suficiente que el equipo tenga un ángulo de apertura

de un grado. Para efectuar mediciones en detalles muy finos de la tarea visual se requeriría

un ángulo de apertura más reducido, pero esto suele encarecer mucho el equipo.

El luminancímetro debe ser objeto de calibraciones periódicas y los correspondientes

registros deben ser consultados por el técnico encargado de realizar las mediciones.

PROCEDIMIENTO DE MEDIDA

Las medidas de luminancia deben ser efectuadas en las condiciones reales de trabajo.

En los locales de trabajo con ventanas, utilizados de día y de noche, se debe medir en las

dos situaciones.

El luminancímetro debe estar situado a la altura de los ojos del trabajador y enfocarse hacia

las fuentes de luz, los reflejos o las superficies cuya luminancia se quiere medir.

En la mayoría de los casos, la distribución de luminancias en el lugar de trabajo está

determinada principalmente por las siguientes superficies: tarea visual, entorno inmediato a

la tarea, plano general del fondo de la tarea, planos verticales frente al observador, techos,

luminarias y ventanas.

- El resultado de la medición debe ir acompañado de su grado de incertidumbre, por ejemplo:

540 5 cd/m2.

46

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