Introducción:
La
ergonomía es el estudio de los sistemas que conforma el ser humano con su
entorno artificial, que en el contexto del presente trabajo denominaremos
sistemas producto/usuario.
El
producto al que aquí nos referimos es el dispositivo que tiene por función
distribuir o modificar la luz emitida por las lámparas, incluyendo implementos
de fijación, protección y elementos necesarios para el funcionamiento de las
mismas, habitualmente denominado luminaria.
Las
luminarias se clasifican de la siguiente manera:
Por
su función:
-
Alumbrado
-
Señalización
Por
el ámbito de desempeño:
-
Exteriores
-
Interiores
Por
la forma en que distribuyen el
flujo y la intensidad lumínica:
-
Directa
-
Indirecta
Por
el tipo de fuente:
-
De incandescencia
-
De descarga: vapor de mercurio, sodio y fluorescentes
La
importancia de diseñar ergonómicamente los sistemas de iluminación, reside en
que estos pueden alterar de manera substancial la percepción del espacio
habitable. La luz puede crear una determinada atmósfera, comunicar sensaciones
y suscitar la atención.
El
campo de alternativas es tan amplio como las posibilidades tecnológicas y las
necesidades humanas lo impongan.
El
diseñador que aborda la resolución de un problema de iluminación, sea este el
diseño de luminarias o su correcta aplicación, debe acotar el campo de
consideraciones para no divagar en un universo de infinitas soluciones o
propuestas, la mayoría de las cuales probablemente no se adecuen a los
resultados deseados. Por tal motivo, es importante sistematizar los elementos de
juicio y los criterios de selección que fundamentan las decisiones de diseño.
Se trata de uno de los rasgos distintivos del Diseño profesional.
Objetivo:
Desarrollar
criterios cualitativos para la evaluación de artefactos de iluminación, desde
el punto de vista del diseño y las modalidades de aplicación con fundamentos
ergonómicos.
1.
Factores de Vinculación Tecnológica:
Comprende
el conjunto de posibilidades y restricciones que la tecnología ofrece para la
concreción de soluciones a las diversas necesidades de iluminación.
1.1
Propiedades de Emisión
Espectro
de emisión de las fuentes:
Cada
fuente emite radiaciones en diversas frecuencias o longitudes de onda, que son
representadas por histogramas. A cada longitud de onda corresponde un color. Las
longitudes de onda comprendidas en el espectro visible van desde los 380 nm,
hasta los 780 nm. La altura de las barras del histograma cuantifica la
intensidad emitida en cada frecuencia. Algunas fuentes emiten un espectro
continuo donde todas las frecuencias son relevantes. Otras sólo emiten de
manera notoria en determinados colores o su espectro carece de alguno de ellos
(espectro discontinuo).
Intensidad:
Las
propiedades de emisión se cuantifican de diversas maneras, a los efectos de
establecer relaciones matemáticas que describan con precisión el
comportamiento de las fuentes lumínicas y las superficies iluminadas.
Para
cuantificar la intensidad de la luz emitida por una fuente, se emplea la unidad
denominada candela (cd), cuya principal ventaja es que, por definición, puede
establecerse con gran precisión de manera experimental: un centímetro cúbico
de platino incandescente (~2043 °K) emite luz a una intensidad de 60 cd. Pero
la candela representa sólo la intensidad de la luz emitida por unidad de ángulo
espacial (estereoradian), es decir, en una dirección del espacio
determinada.
En
la práctica, una mejor expresión de las propiedades de emisión de una fuente
la brinda el lumen (lm), que expresa el flujo lumínico o cantidad de luz que
emite la fuente hacia el espacio circundante, y es análogo al caudal en el
estudio de los líquidos.
Aunque
estas descripciones cuantitativas de las fuentes son importantes como parámetros
para su selección, es la capacidad para iluminar las superficies del entorno
circundante lo que presenta particular interés a los efectos de su utilización
práctica. El lux (lx) expresa el flujo luminoso que alcanza una superficie por
unidad de medida o intensidad de iluminación; por ejemplo, lx,[lm/m2].
En condiciones ideales (fuente puntual), la intensidad de iluminación disminuye
con el cuadrado de la distancia a la fuente.
Este
parámetro puede medirse directamente con instrumentos electrónicos denominados
luxómetros, en el sitio iluminado y bajo condiciones tan diversas como lo
requiera el estudio luminotécnico.
Como
referencia, la intensidad de iluminación de la luz solar en un día claro es
del orden de los 100.000 lx; en la sombra, de 10.000 lx; y en una noche clara de
luna llena, de unos 3 lx. Un desempeño confortable en tareas visuales requiere
un mínimo de 300 lx.
Distribución:
Las
mediciones practicadas sobre las luminarias se traducen en la obtención de
curvas de distribución luminosa en distintos planos, con las que, a través de
cálculos, se puede determinar el comportamiento luminotécnico de las
luminarias.
1.2
Propiedades Ópticas
Coloración:
Más
allá de los colores emitidos por la fuente propiamente dicha, es posible
determinar el color de la luz que abandona la luminaria. Los filtros bloquean
ciertas frecuencias y permiten el paso de otras. Así por ejemplo, un filtro
rojo bloquea todas las frecuencias excepto la que corresponde al color rojo. La
frecuencia filtrada debe estar presente de manera relevante en el espectro
emitido por la fuente o el resultado deficiente.
Existen
filtros de material plástico flexible que ofrecen gran variedad de colores,
pero se deterioran con el calor por lo que requieren un uso breve y esporádico.
Los filtros de vidrio resisten el calor pero ofrecen una variedad de colores
limitada.
Algunas
fuentes poseen la cubierta de vidrio coloreada. También pueden lograrse efectos
de colores con reflectores dicroicos que tienen la propiedad de discriminar las
frecuencias, reflejando el espectro deseado y refractando el resto.
Difusión:
Para
difundir la luz que emana de la fuente, las luminarias apelan a las propiedades
de refracción y reflexión de los materiales y las formas que las
constituyen.
Un
artefacto efectúa una reflexión difusa, cuando devuelve gran parte de la luz
que recibe de la fuente, pero en forma uniforme hacia todas las direcciones del
espacio frente a la superficie iluminada. (Este es el caso, por ejemplo, de un zócalo
de chapa metálica pintada de blanco que soporta un tubo fluorescente).
Se
produce reflexión especular, cuando la luminaria cubre a la fuente con una
superficie pulida que reproduce más o menos fielmente su imagen (reflectores de
espejo, chapa de aluminio pulido, etc.).
Cuando
los materiales de la luminaria no son opacos, la luz que los atraviesa sufre un
efecto de refracción, que puede aprovecharse para dirigir el haz luminoso
variando el espesor (por ejemplo, lentes de Fresnel en proyectores de alta
potencia), o la transparencia del material (vidrio o material plástico opalino,
etc.).
1.3
Propiedades Estructurales
Protección
contra partículas sólidas:
Las
fuentes y sus reflectores, deben estar protegidos para que no ingresen partículas
sólidas en forma de polvo que disminuyan su eficiencia luminosa o afecten sus
propiedades eléctricas.
Estanqueidad:
La
capacidad de impedir el ingreso de líquidos, es indispensable en aquellas
luminarias que deban ser expuestas a la intemperie u operar sumergidas.
Resistencia
mecánica:
Refiere
a la resistencia que los materiales y/o resoluciones constructivas otorgan a los
artefactos de iluminación. Esta propiedad es necesaria para que la luminaria
conserve su integridad y la de la fuente ante impactos casuales o deliberados
(vandalismo).
Normalización:
Las
tres propiedades enunciadas anteriormente están normalizadas y se representan
por la sigla "IP" seguida de dos o tres cifras, la primera de las
cuales expresa los distintos grados de protección contra el contacto de cuerpos
sólidos externos, la segunda los grados de penetración de líquidos y la
tercera la protección contra impactos.
Equilibrio
térmico:
De
acuerdo al tipo de fuente empleada y el ambiente de operación, la temperatura
puede ser un factor extremadamente relevante, ya que condiciona la vida útil de
la fuente y la de los componentes de la luminaria.
La
mayoría de las fuentes incandescentes operan a elevadas temperaturas y, salvo
raras excepciones, no irradian calor de manera selectiva; de modo que los
conductores eléctricos pueden deteriorarse si el diseño y la instalación no
son adecuados. Por otra parte, si el ambiente somete al artefacto a cambios
bruscos de temperatura, puede resultar la destrucción de algunos de sus
componentes.
Algunas
fuentes incandescentes están integradas a reflectores que dirigen la luz y el
calor en el mismo sentido, o permiten que el calor irradie en sentido opuesto al
de emisión de la luz (dicroicas). Las fuentes fluorescentes se ven afectadas en
su rendimiento por la temperatura ambiente. En contrapartida, irradian menor
temperatura que las incandescentes.
Relación
tecnología/costo:
La
eficiencia lumínica óptima requiere materiales y procesos de fabricación
costosos. En la práctica se recurre al uso de materiales alternativos que,
aunque más económicos, ofrecen un desempeño aceptable.
Así,
por ejemplo, un reflector de aluminio pulido puede, en ciertos casos,
sustituirse por otro de chapa de hierro esmaltada de blanco con pintura
horneable. Su eficiencia de reflexión no es la del aluminio pero el costo es
menor. Los estándares de calidad elevados, y el consiguiente aumento en los
costos, son ineludibles cuando los artefactos deben desempeñarse en condiciones
extremas.
2.
Factores de Vinculación Humana:
Abarca
el conjunto de consideraciones necesarias para adecuar los medios tecnológicos
de iluminación a las personas que interactúan con el ambiente iluminado o con
las luminarias propiamente dichas.
2.1
Propiedades de Percepción
Color:
Percibido:
El
espectro útil en luminotecnia es aquel comprendido en las longitudes de onda
visibles y está compuesto por siete colores (rojo, anaranjado, amarillo, verde,
azul, índigo y violeta). Estudios fisiológicos han determinado que el ojo
humano es más sensible a la luz verde-amarilla.
Ello
responde a que este órgano perceptivo se ha adaptado a lo largo de la evolución
humana a la luz solar que, si bien emite todos los colores del espectro,
concentra su mayor intensidad en estos colores.
Reproducción:
Cuando
las ondas luminosas caen sobre una superficie cualquiera, penetran en la
sustancia en una pequeñísima capa. En parte son absorbidas y en parte
rechazadas en todas direcciones, es decir, son difundidas. La sensación de
color es, precisamente por la porción del espectro que es devuelta o
difundida.
Tanto
la reproducción del color de los objetos que nos rodean como el emitido por la
fuente, inducen a determinadas respuestas psicológicas que dependen del
usuario, del momento y lugar de la escena.
Luminancia:
El
término luminancia fue adoptado para designar con precisión adecuada, ciertas
propiedades que en lenguaje coloquial se engloban bajo el término brillo,
incorporando consideraciones relativas a la posición del observador.
Para
un observador situado a una cierta distancia y ángulo de una superficie que
emite o refleja luz, es la relación entre la luz que abandona la superficie y
el área que ésta aparenta para el mismo.
Monotonía
vs. Contraste:
La
existencia de contrastes adecuados de colores y luminancias será necesaria para
asegurar la apreciación de los relieves sin recurrir a efectos de sombras
demasiado marcados (poco favorables para el confort visual) y evitar la sensación
de monotonía que influye, por ejemplo, negativamente en la eficiencia de
trabajo.
La
iluminación localizada, que deja las áreas circundantes en penumbra, obliga al
órgano de la visión a una acomodación constante cada vez que la vista sale de
la zona iluminada, provocando fatiga. La solución es considerar el nivel de
iluminación del ambiente en general.
Recíprocamente,
un ambiente carente de iluminación localizada puede resultar excesivamente
homogéneo para quienes se desenvuelven en él.
Deslumbramiento:
Es
el límite por encima del cual la luminancia de un objeto o de una fuente de luz
se vuelve molesta y reduce de manera más o menos persistente la capacidad de
percepción visual.
Depende
de la posición del objeto o de la fuente dentro del campo visual y de la
diferencia de luminancia entre la fuente perturbante y su fondo.
Las
luminancias relativas demasiado elevadas traen como resultado molestias de tipo
tanto fisiológicas (reducción de la capacidad de percepción) como psicológicas
(fatiga, estado nervioso, etc.).
Deslumbramiento
directo:
Proviene
de las luminarias con sus fuentes de luz expuestas a la vista y con ángulos de
elevación pequeños sobre la línea de visión del observador. Para evitarlo
deberá limitarse la luminancia de las fuentes a ciertos valores y direcciones
críticas, hacia y debajo de la línea horizontal de la visión.
Deslumbramiento
por reflexión:
Cuando
el valor de luminancia de los objetos que rodean al observador causan molestias
en sus órganos visuales, se produce el efecto velo, que reduce la eficiencia
visual por elevación del límite mínimo de contraste. Estas molestias visuales
no se deben confundir con las reflexiones necesarias para destacar el relieve de
los objetos.
2.2
Propiedades de Valoración
Morfología:
Hay
luminarias concebidas para mostrarse y otras para ocultarse.
Existen
en este aspecto tres tipos de acentuación estética: están las luminarias
utilitarias cuya morfología no excede en demasía al tamaño de la fuente y que
tienden a priorizar el aprovechamiento de la energía, resignando valores estéticos.
Por
otra parte existen luminarias decorativas que forman parte del ambiente en que
se encuentran y se integran estilísticamente a los demás elementos del
entorno, relegando a un segundo plano el óptimo desempeño de la fuente.
Esto
es importante teniendo en cuenta que los artefactos no siempre están encendidos
y que de día, la decoratividad pasa a ser su función principal. Por último se
encuentran las luminarias cuyo diseño integra de manera equilibrada los valores
estéticos y la efectividad funcional.
Semiótica:
De
la luminaria:
Habla
del producto como lenguaje. El producto es utilizado por el emisor como un
conjunto de códigos para transmitir determinados mensajes al destinatario. Es
en si, una señal que no sólo comunica las características del diseñador y
las de la empresa (entre otros mensajes), sino que quien lo adquiere se siente
identificado por el mismo y lo ostenta como símbolo de su personalidad.
De
la iluminación:
Cada
cultura atribuye diversas significaciones a las características de la luz en un
ambiente determinado. Así por ejemplo, la luz blanca típica de las fuentes
fluorescentes se asocia, en occidente, a la asepcia propia de los hospitales; o
la luz multicolor del Neón a los lugares de esparcimiento y comercio.
Impacto
emocional del color:
El
color es un estímulo que incide consciente o inconscientemente en los estados
emocionales de las personas. Aunque las preferencias personales respondan a los
condicionamientos culturales, existe una tendencia casi antropológica en las
respuestas observables, en correspondencia con el temperamento de los
individuos.
Los
colores denominados "tranquilos" del grupo verde-azul son calmantes,
ejercen un efecto sosegador sobre las personas nerviosas. En oposición, los
colores "llamativos" del grupo rojo-amarillo constituyen un estímulo
a aquellas personas predispuestas a la melancolía o a la apatía. Es
imprescindible considerar el espectro de emisión de las fuentes, para obtener
una eficaz reproducción de los colores que resulte en un ambiente en
correspondencia con el estado anímico deseado.
Calidad
visual:
Por
Calidad Visual se hace referencia a la intensidad de iluminación recomendada
para desempeñarse cómodamente en distintas situaciones o tareas.
La
intensidad debe ser tanto mayor cuanto más finos sean los detalles a tratar,
cuanto más contrastes se presenten en ellos, cuanto más rápidamente haya que
trabajar y cuanto más tiempo dure el trabajo. Los valores recomendados se
encuentran tabulados. Por ejemplo:
Puesto
de trabajo con pantalla de video 300 a 500 lx
Locales
comerciales medianos
General
500 lx
Vidrieras
1000 lx
Vivienda
Dormitorio
200 lx
Cocina
200 lx
Baño
100 lx
Consultorio
odontológico
General
400 lx
Iluminación
localizada de la cavidad
bucal 1500 lx
Con
el incremento de la edad, los ojos pierden paulatinamente la capacidad visual.
En términos generales, se admite que una persona de 60 años necesita el doble
de la intensidad de iluminación que una de 20.
Enfoque
de la atención:
El
balance entre la iluminación general y la localizada, no está determinado únicamente
por el contraste óptimo para la percepción o el logro de la intensidad
standard para la calidad visual requerida.
La
luz es probablemente el medio más efectivo para dirigir la atención del
observador, no sólo en la forma de señales luminosas (semáforos, luces
testigo, carteles luminosos, etc.), sino también mediante los efectos de
iluminación aplicables sobre los objetos o circunstancias que se pretende
resaltar; aspecto que -en este contexto- nos interesa en particular.
La
luz es un estímulo que condiciona la conducta del sujeto que la percibe, siendo
su incidencia tanto más importante cuanto mayor es su intensidad; pero la
permanencia de la atención así lograda dependerá del grado en que el efecto
llamativo supere los límites del confort visual.
Así,
por ejemplo, es posible atraer la atención de observadores distantes sobre una
vidriera comercial incrementando la intensidad de la iluminación localizada
sobre la mercadería exhibida; pero a corta distancia puede causar fatiga visual
y desvirtuar la percepción de los detalles y colores, con la consiguiente
reacción adversa del potencial cliente. Además de la intensidad, el color de
la luz aplicada es un medio efectivo para llamar la atención. Un ejemplo típico
es el empleo de luz predominantemente roja en las heladeras para exhibición de
carne.
Mercado:
Como
en cualquier producto los mercados son los que definen, en gran parte, su
diversidad. Éstos están regidos por las necesidades de los usuarios, pero es
posible, a través de la difusión de nuevas tendencias de consumo, crear nuevas
necesidades que amplíen la variedad de productos. Esto significa que deben
asimilarse continuamente las tendencias globales, para adaptarse o incluso
anticiparse a los incesantes cambios de mercado.
2.3
Propiedades de Manipulación
Direccionalidad:
Una
solución a los problemas de deslumbramiento que da al usuario la posibilidad de
apuntar la luz hacia el objeto o lugar deseado, en general a través de
movimientos de rotación en las luminarias.
Podemos
definir a ésta característica de ciertas luminarias como sensitiva, ya que el
usuario orienta el artefacto de acuerdo a su sensibilidad. Además de evitar el
deslumbramiento, la direccionalidad de la luminaria influye sobre los caracteres
arquitectónicos del espacio en que habita el usuario. De esta manera, la lámpara
de pié puede apuntarse hacia un cielorraso blanco, generando una agradable atmósfera
de luz difusa; o bien concentrarla en la zona de trabajo.
También
se pueden ubicar las luminarias de modo que no iluminen algunas de las paredes
circundantes, de forma tal que se pierde la noción de las dimensiones del
espacio habitado y se crea una sensación puramente psicológica de espacio
abierto.
Seguridad
eléctrica:
Por
regla general, como cualquier artefacto eléctrico, las luminarias presentan
alguna parte de su estructura aislada de los conductores que alimentan a la
fuente de luz. Debe ser así, ya que la mayoría de los artefactos están en
alguna medida al alcance del contacto físico con las personas, en su lugar de
operación.
Esto
es evidente en el caso de las lámparas de escritorio orientables, ya que su
propósito impone una manipulación frecuente; pero es importante aún en los
casos que operan desde una posición fija en los techos o las paredes, para
minimizar riesgos de electrocución a manipuladores incautos en tareas de
instalación o mantenimiento.
El
riesgo se ha visto reducido en gran medida con el empleo de fuentes que
requieren bajo voltaje, pero también en estos casos una parte de la instalación
contiene componentes tales como transformadores que operan a voltajes
peligrosos. El empleo en la fabricación de luminarias de materiales no
conductores de la electricidad, también contribuye a la seguridad contra la
electrocución.
Sin
embargo, algunos sistemas de iluminación combinan el empleo de luminarias
modulares con una estructura de sujeción, cuya versatilidad radica en que las
luminarias pueden instalarse en cualquier punto de la misma y desarrollar múltiples
variantes con gran facilidad. Para ello, es la estructura misma la que está
electrificada –por lo general con 12 volts- y los elementos conductores se
hallan expuestos.
Seguridad
térmica:
No
existen fuentes de luz eléctrica que no transformen parte de la energía que se
les suministra en calor. Las emisiones en la parte infrarroja del espectro se
propagan en el espacio que circunda la fuente y elevan la temperatura del
artefacto que la sostiene y la de los cuerpos que se encuentren a una cierta
distancia.
Por
tal motivo, más allá de las consideraciones que hacen a la operatividad y
supervivencia de la luminaria y la fuente, es importante tener en cuenta, al
momento de diseñar o elegir un artefacto, la manera en que este distribuye y
disipa la temperatura si se requiere que sea manipulado mientras está en
funcionamiento o si se lo va a emplazar a corta distancia de materiales que se
vean alterados por la elevación de la temperatura. Las fuentes con reflector
dicroico son ideales para este tipo de situaciones.
Las
fuentes fluorescentes operan a temperaturas que no representan un riesgo para la
manipulación, pero el factor se torna relevante en el caso de las lámparas
incandescentes.
Practicidad:
En
el diseño de las luminarias debe preverse la facilidad de instalación, la
simplicidad de mantenimiento y la posibilidad de acceder a la fuente de manera
sencilla; funciones que si bien son secundarias y se realizan esporádicamente,
forman parte de la relación producto/usuario.
Las
buenas terminaciones y sistemas de acoplamiento simples de las partes
componentes, son soluciones que hacen a la practicidad del producto.
Conclusión:
En
un lapso de cien años, la energía eléctrica se ha convertido sin lugar a
dudas en la base de los sistemas de iluminación artificial.
Desde
la lámpara incandescente hasta la luz Láser, la Electrotecnia y sus métodos
de cuantificación y cálculo han sido, y continuarán siendo, la base del
progreso en este campo.
Esto
ha contribuido al empleo de procedimientos afines en los estudios luminotécnicos.
Pero, como se ha podido apreciar en este estudio, cuando se trata de objetos de
uso práctico como lo son los artefactos de iluminación, los medios tecnológicos
constituyen sólo la mitad de los factores a considerar; la otra mitad se
vincula a las necesidades y aspiraciones de las personas que harán uso de
dichas ventajas tecnológicas.
Es
en este último campo donde la evaluación cualitativa resulta efectiva, ya que
considerar a la persona humana implica factores emocionales y condicionamientos
culturales cuya cuantificación resulta –al menos en el estado actual del
conocimiento- poco apropiada cuando no totalmente imposible.
El
estudio ergonómico de la iluminación se nutre de las mediciones precisas que
aporta la antropometría, la fotometría y la fisiología de la visión; pero la
planificación y el diseño de sistemas de iluminación ergonómicamente óptimos,
debe abordar, tanto como sea posible, al ser humano en su totalidad.
La
ergonomía de producto, entendida como el estudio de la relación que los
objetos de uso práctico establecen con sus destinatarios humanos, es un campo
en el cual la base teórico/práctica del Diseño Industrial resulta
particularmente efectiva y útil. Análisis similares al demostrado aquí para
los sistemas de iluminación, pueden realizarse para cualquier artefacto
producido por medios industriales.
Sobre
los autores:
Esteban
Palacios Diseñador Industrial.
Tel:(0221) 482-7472. Mail esteban_palacios@hotmail.com
Gustavo
Marincoff Diseñador Industrial.
Tel:(0221) 421-9588.
Los
autores de este trabajo se graduaron ambos en la Facultad de Bellas Artes de la
Universidad Nacional de La Plata, Buenos Aires, Argentina y realizaron el mismo
para exponer en la Jornada de Ergonomía del Producto auspiciada por la Asociación
REFA de Argentina, realizada en 1997.
Palacios
E, Marincoff G. Iluminación y confort visual: Un abordaje ergonómico. Odontología
Ejercicio Profesional 2003;4(1): http://www.odontomarketing.com
(10.01.2003)
