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Foto: ThinkStock
Lúmenes pupila:
incidencia en el diseño de iluminación 44
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Hasta ahora, la visión fotópica era la protagonista en los instrumentos de medición de iluminación, los cuales tenían solo en consideración la sensibilidad de los conos del ojo. Con la relevancia que ha cobrado la visión escotópica, basada en la percepción de los bastones, los métodos de medición tradicionales quedaron en entredicho y un nuevo factor de decisión llegó a engrosar la lista de argumentos de diseñadores y técnicos.
A
unque para muchos diseñadores sea un tema que apenas despega, los lúmenes pupila son una realidad constatada por la ciencia, la industria y el mercado de la iluminación desde hace ya varios años. En la academia hicieron su aparición en el Lawrence Berkley Laboratory, donde se desarrolló el concepto de lúmenes escotópicos y la relación S/P (para convertir lúmenes tradicionales en lúmenes pupila). En cuanto a estándares internacionales, organismos dedicados a regular el diseño y medición de la iluminación –como la IESNA (Illuminating Engineering Society of North America) y la CIE (International Commission on Illumination)– ya los consignaron en sus publicaciones: mientras el primero reconoce su efecto, pero no dicta ninguna obligatoriedad para su uso, el segundo lo incluye en sus consideraciones sobre visión metópica. Así mismo, la gran mayoría de fabricantes consignan en la ficha técnica de sus luminarias la eficiencia en lúmenes pupila.
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Para entender en qué consisten, y así determinar su papel en el momento de diseñar la iluminación de cualquier proyecto arquitectónico, se hace necesario repasar algunos principios de medición de la iluminación y otros fundamentos sobre el sustrato biológico de la visión.
por su incapacidad de percibir el color, lo cierto es que responden a los cianes y verdes. De hecho, su pico corresponde a los 510 nm y son mucho más sensibles que los conos, de allí que se utilicen en mayor medida ante condiciones pobres de iluminación (visión escotópica).
¿Cómo vemos?
¿Cómo medimos la iluminación?
El ojo humano posee dos células fotosensibles: • Los conos: tienen la capacidad de distinguir los colores y hay tres tipos de ellos: uno para las longitudes de onda que corresponden a los azules, otro para los verdes y un último para los rojos. Se ubican en el centro del ojo y pueden sumar unos 6,5 millones de unidades. Estas células fotosensibles se involucran en la llamada visión fotópica; es decir, responden mejor en condiciones apropiadas de iluminación. Su pico de sensibilidad se alcanza a los 550 nm. • Los bastones: se encuentran en la periferia del ojo y alcanzan cifras de hasta 120 millones de unidades. Aunque se dice generalmente que “ven” a blanco y negro
En todo proyecto de iluminación se busca eficiencia: elegir la lámpara adecuada que garantice confort visual, seguridad
Los lúmenes fotópicos se basan en las células fotosensibles conocidas como conos, que no ocupan más del 0,02 % del campo total de visión humana.
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y consuma la menor cantidad de energía posible. Para ello, los diseñadores manejan conceptos como flujo luminoso, iluminancia y luminacia: el primero es la cantidad de luz producida por una fuente y se mide en lúmenes (o lúmenes fotópicos), el segundo corresponde a la cantidad de esa luz que incide sobre una superficie, de allí que se mida en lúmenes por m2, y el tercero –que suele relacionarse con la calidad de “brillo”–, se refiere a la cantidad de luz reflejada por una superficie (se mide en candelas por m2).
Hacia la visión mesópica
Ahora bien, el ojo humano percibe la luminancia, sin reparar en el flujo luminoso o la iluminancia. Por ello, en la etapa de planeación de un proyecto de iluminación es necesario y determinante ir más allá de los lúmenes: “Con la significativa inconsecuencia entre los lúmenes fotópicos y la percepción en general, nosotros ya no basamos nuestras recomendaciones de iluminación solo en lúmenes fotópicos”, afirmaban en abril de 1999 Stan Walerczyk y Brooks Sheifer desde las páginas de la revista insignia de la IESNA, LD+A.
“Convertir los lúmenes normales en lúmenes pupila depende del espectro de la fuente de luz. Para las lámparas de inducción, en algunos casos el fabricante sugiere multiplicar por 1,7 los lúmenes fotópicos; pero no sucede lo mismo con el sodio, cuyo factor de conversión oscila en los 0,6 –añade Feria–. En vez de usar una luz monocromática como el sodio (en el espectro de los 555 nm), puede buscarse una luz de espectro más amplio, corrido a los 510 nm, para así aprovechar la sensibilidad de los bastones y lograr una mayor eficiencia en iluminación”.
La llamada visión mesópica ocurre cuando se traslapa la visión escotópica y la fotópica; es decir, cuando se emplean conos y bastones para percibir –como sucede realmente–. “Se dice que los bastones no ven el color, pero en mi opinión estos son como unos cuartos conos, pues llenan un vacío en la percepción del espectro; los bastones complementan la percepción del color en el espectro de los cianes”, sostiene el arquitecto y diseñador de iluminación Fabio Feria, de Colombia LEDs.
conversión a lúmenes pupila Fuente de luz
Vatios
Lúmenes
Lúmenes/ Vatios (lúmenes fotópicos)
Relación S/P (factor de corrección)
Lúmenes pupila
Lúmenes pupila/ Vatio
Sodio de baja presión
250
325.000
130
0,2
9.250
37
Sodio de alta presión
365
37.000
101
0,62
25.530
70
Metal Halide
455
36.000
79
1,49
48.960
108
T8 Fluorescente (3.000 K)
36
2.800
78
1,13
3.080
85
LED
15
1.500
100
1,9
2.575
165
* Tabla tomada de www.myledlightingguide.com/Article.aspx?ArticleID=34
Los bastones, fuera de ser superiores en número que los conos, tienen su punto más alto de sensibilidad en los 510 nm, lo cual les permite responder mejor en situaciones de baja iluminación.
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Fotos: cortesía Arq. Fabio Feria, Colombia LEDs Ltda.
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Caso de estudio: Terminal de Transportes de Bogotá Se le encargó a la compañía Colombia LEDs iluminar las áreas de parqueo de la Terminal de Transportes de Bogotá, aquejadas hasta entonces por temas de seguridad (atracos dentro de las instalaciones y robos a vehículos). Para dar solución, el equipo de diseño decidió reemplazar las seis luminarias de sodio existentes (cada una de 1.000 W) ubicadas en siete mástiles de 22 a 25 m de altura, por ocho de inducción de 300 W c/u. Además de lograrse una reducción de consumo de un 40 % por mástil, en lugares donde el luxómetro marcaba anteriormente 10, se alcanzaron 42 luxes una vez culminado el proyecto. Además, dado que la luz era blanca, se mejoró sustancialmente la recepción de las cámaras de video del sistema de seguridad. “La luz mejoró en un cien por ciento, pero la percepción de seguridad en un 200 %. Basta con ver las fotos del antes y el después”, concluyó Fabio Feria.
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Los instrumentos tradicionales de medición de la luz no tienen en cuenta la respuesta de los bastones, solo los lúmenes fotópicos. Sin embargo, aunque costosos, ya existen fluxómetros para medir lúmenes pupila.
El ojo humano es más sensible en el espectro de los 510 a los 550 nm, por lo que debería optarse por luminarias de mayor eficiencia en este rango del espectro, como las LED. Uso de iluminación LED en espacios públicos y vías Como queda demostrado, la tecnología LED, por tener una amplia gama de longitudes de onda, es la de mayor eficiencia en lúmenes pupila por vatio; de hecho, el pico de este se corresponde con el de mayor sensibilidad de los bastones. En ciertas situaciones, como sucede en horas de la noche en vías y espacios públicos, las luminarias LED están desplazando a otras fuentes de luz: “Cuando iluminamos una vía con sodio estamos iluminando para los conos, sin tener en cuenta los bastones, los cuales por definición responden mejor ante condiciones de baja iluminación (visión esotópica)”, agrega Feria. Los bastones puede que no perciban en detalle o reconozcan colores, pero son excelentes para detectar el movimiento, una gran ventaja a la hora de conducir.
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Aun cuando se puede demostrar una mayor eficiencia de este tipo de iluminación, lo que redunda en seguridad vial y menos consumo energético (sostenibilidad), existen detractores de la iluminación vial con LED. Algunos ecologistas están en contra de la luz blanca porque su longitud de onda es mayor, como su impacto en el medioambiente y en algunas especies animales.
FUENTES 1. Arq. Fabio Feria, especialista en diseño de iluminación y parte del equipo de Colombia LEDs Ltda. 2. Artículo Pupil Lumens and their impact on the choice of lighting, en www. myledlightingguide.com/Article. aspx?ArticleID=34. 3. Walerczyk, Stan y Sheifer, Brooks, Essay by invitation, LD+A Magazine, Vol. 29 No.4, pág. 5, abril de 1999.
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