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Oct 13

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Introducción a la iluminación

En esta entrada vamos a tratar de hacer un breve repaso por las diferentes terminologías que utilizamos cuando hablamos de iluminación, para que tengamos los conceptos claros.

Es importante cuando trabajamos con nuevas medidas familiarizarnos e interiorizar las unidades que las rigen. Si hablamos de que un árbol mide 5 metros, todos tenemos clara la magnitud a la que nos referimos, esto es debido a que estamos familiarizados con la medida, y tenemos elementos comparativos para estimar el valor de dicho parámetro. Sin embargo si hablamos de que una luminaria da 2000 lúmenes, posiblemente nos encontremos perdidos, sin tener elementos comparativos suficientes para saber cuán grande es esta medida. Por ello es vital comprender e interiorizar este tipo de medidas.. Bien vamos a ello…

 

¿Qué es la luz? La luz es una forma de energía, y es parte del espectro electromagnético, siendo la luz visible, una pequeña parte del espectro que es la que los humanos podemos percibir. Dicho rango va entre 380-780nm.

 

Primeramente veamos las medias más importantes que rigen el espectro electromagnético:

 

RADIOMETRIA

 

Veremos ahora la tabla anterior respecto a la iluminación y las medidas más utilizadas:

 

FOTOMETRÍA

 

Existen una grandísima variedad de fuentes luminosas;  diferentes tecnologías, formas, colores, y usos… pero por lo general las podemos dividir en 2 partes,que conviene aclarar antes de nada para no llevar a equívocos; así pues llamaremos lámpara, a la fuente luminosa (la bombilla), y luminaria a todo el conjunto (elementos de sujeción, reflectores, estructura, etc..).

 

Vamos a ir observando todas estas medidas e ir viendo su importancia:

 

ILUMINANCIA

PCE174

Empecemos con una medida básica y muy utilizada; vamos a obtener  el flujo luminoso sobre una superficie. Obtendremos los “LUXES” que inciden en dicha superficie. Usaremos un Iluminancimetro (Luxómetro) (fig1) para realizar estas mediciones.

Esta medida nos es útil para obtener de manera objetiva e inequívoca el flujo en una superficie. Es ampliamente utilizada en  normativas de seguridad como ver si nuestra mesa de trabajo cumple con lo exigido por la ley para trabajar.  Sera importante especificar siempre la distancia entre el punto de luz y el punto de medición ya que la iluminancia medida proporcional a la distancia a la fuente luminosa.

 

Adjuntamos tabla de exigencias de iluminación:

Dibujo_3.jpg

 

Flujo luminoso de una lampara

Para medir el flujo luminoso necesitaremos una esfera integradora, dichas esferas concentran todo el flujo que genera la lámpara en todas las direcciones a un solo punto. Obtendremos así el la potencia total del flujo luminoso (lúmenes).

esfera integradora

 

En la siguiente tabla podemos ver una comparativa de diferentes tecnologías en las que se relaciona el flujo luminoso de las mismas respecto con su potencia.

 

Distribución del flujo

La distribución de este flujo en el espacio va a depender de morfología del reflector de nuestra luminaria, esto nos permite dirigir dicho flujo como deseemos. Para ello necesitaremos medir con un goniofotómetro su distribución, El aparato realiza un barrido por los diferentes ángulos obteniendo la intensidad luminosa de la luminaria, de forma que obtenemos un diagrama polar de su distribución. Normalmente medida en Cd/lm(Candelas/lúmenes). Estos diagramas suelen representarse en gráficas que nos ayudan a ver la distribución de la luminaria.

distribucion intensidad luminosa

Con este ensayo conocemos el comportamiento de nuestra luminaria con una bombilla concreta, Esto es de gran utilidad si queremos hacer estudios lumínicos de diferentes espacios. Todos estos datos se incluyen en un archivo fotométrico, (Los más usuales .ldt o .ies)  que mediante alguno de los software de simulación existentes podremos obtener incluso randerizados que nos den una idea visual de resultado de nuestras luminarias en un espacio concreto.

Si combinamos las medidas realizadas en la esfera de la lampara con las tomadas en el goniofotómetro de la luminaria obtendremos el rendimiento de dicha luminaria, dato de gran utilidad para el aprovechamiento lumínico.

EL COLOR

Una vez que tenemos parametrizadas las diferentes magnitudes relativas al flujo de las lámparas, vamos a detenernos ahora en otra característica muy importante en iluminación, “el color”. Si bien el color es una percepción humana,  y por tanto subjetiva, se han creado varios mecanismos para su cuantificación.

Normalmente se cuantifica el color de alguna de las siguientes formas;

Colorimetría triestímulo:

Se basa en  la combinación de los colores primarios (RGB) y son la base para los espacios de trabajo CIE (Comisión internacional de iluminación) Basados en los tres tipos de conos del ojo humano.

Temperatura de color:

grados-kelvin-color-luz-tonos-de-luz

 

La temperatura de color;  Es una medida relativa que consiste en comparar el color del espectro con la luz que emitiría un cuerpo negro a una determinada temperatura. La medida se dará normalmente en grados Kelvin.

En el siguiente gráfico podemos observar la relación entre color y temperatura.

Temperatura de color

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Espectroradiometría:

 

Cada fuente luminosa emite una longitud de onda determinada, que podemos visualizar dentro del espectro visible. Obtenemos con esta medida una gráfica en la que podemos observar la intensidad de la onda en cada punto del espectro, de esta forma obtenemos datos que podemos manejar dándonos información más precisa del color de una fuente de luz.El espectro nos da valor en W/m2 (también se puede representar porcentualmente) a lo largo del rango (en nanómetros).

espectrómetro

espectro ejempo

 

 

 

 

 

 

 

 

Reproducción de Color

Otra característica relacionada con el color de gran importancia es la reproducción de color.

El CRI o índice de reproducción cromática, se puede definir como la capacidad que tiene una fuente luminosa  para reproducir los colores de los objetos en comparación con la luz natural.  Dicha referencia nos vendrá dada en % (luz natural=100%).

En la siguiente tabla podemos observar diferentes  rangos de IRC por tipología de lampara.

rango reproduccion cromática

 

LED 80-95
Lámpara incandescente 100
Lámpara halógena 100
Lámpara fluorescente compacta 15-85
Lámpara de haluro metálico 65-93
Lámpara de inducción 79
Sodio Alta Presión 0-70

 

 

 

 

 

 

ILUMINACIÓN PARA HORTICULTURA:

Vamos a hablar ahora de la iluminación relacionada con el desarrollo de las plantas.

La radiación afecta a las plantas en diferentes procesos de la misma, así que trabajando en longitudes de onda concretos favorecemos dichos procesos. Todos los conceptos estudiados en iluminación son de vital importancia, cuando trabajamos con iluminación para plantas.

Al igual que pasa con el espectro visible, las plantas solo “trabajan” bajo un espectro concreto; este rango es lo que llamamos “PAR” (Radiación fotosintéticamente Activa), y se es la radiación aprovechable para la realización de la fotosíntesis este rango se encuentra entre los 300 y 800nm.

En general todo el espectro visible es capaz de promover la fotosíntesis pero  las regiones de 400 a 500  y de 600 a 700 son las más eficaces. En el caso de la radicación solar produce dos tipos de procesos principales; los procesos energéticos (fotosíntesis) y los procesos morfogénicos.

          < 380nm (ultravioleta). Efectos germicidas.

          380-510 nm (violeta, azul, verde) Es la zona más energética, de intensos efectos formativos. De fuerte absorción por la clorofila.

510-620 nm (naranja, amarillo/verde): De débil actividad fotosintética.

620-700 nm  (rojo): es una de las bandas de mayor absorción de la clorofila.

El número de partículas que indicen en una planta se da en µmoles(1µmol=1Einstein= 6.0222 x 1023   fotones. el numero de  Avogadro).

Para calcular la densidad  de fotones fotosintéticamente activos  usamos el PPFD (Photosynthetic Photon Flux Density). Es el número de fotones que inciden cada por metro cuadrado cada segundo; normalmente medidas en µmoles*m-2*s-1.

La información del PAR es mucho más interesante cuando hablamos de iluminación para horticultura que otro tipo de medida como los luxes. Cada planta tiene unas exigencias u otras en cuanto a iluminación por ello deberemos conocer el tipo de cultivo deseado y la fase en la que queremos trabajar para dimensionar adecuadamente la iluminación.

Así pues sabemos que a mayor radiación recibida por la planta, afectara positivamente a la planta, fomentando el desarrollo fotosintético, si bien existe un puto máximo que depende de cada cultivo, por encima del cual la actividad fotosintética no se incrementa.

En las gráficas inferiores podemos observar como algunas lamparas  como la fluorescencia o el halogenuro metálico parecen que están más orientadas al crecimiento de las plantas, y otras como el Vapor de sodio están más orientadas a las fases de floración/fructificación, o como el caso de iluminación led, que se puede variar  el color de emisión led permitiendo adecuarse  a los rangos del espectro deseados.

 

espectrometrias LAMPARAS

Además de medir el PAR de forma instantánea (por segundo), Otro dato muy utilizado en horticultura es el PAR diario. La luz integrada diaria “DLI” es la suma del PAR a lo largo de 24horas. Esta medida esta relacionada con el fotoperiodo de las plantas, es decir los ciclos de luz y ausencia de luz, Un ciclo ajustado a sus necesidades favorecerá el crecimiento óptimo del cultivo.

 

En futuras entradas seguiremos trabajando con estas medidas para ir viendo su aplicación práctica.

 

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