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Miércoles, febrero 16 2011 01: 28

Tipos de Lámparas e Iluminación

Una lámpara es un convertidor de energía. Aunque puede realizar funciones secundarias, su finalidad principal es la transformación de la energía eléctrica en radiación electromagnética visible. Hay muchas maneras de crear luz. El método estándar para crear iluminación general es la conversión de energía eléctrica en luz.

tipos de luz

Incandescencia

Cuando los sólidos y los líquidos se calientan, emiten radiación visible a temperaturas superiores a 1,000 K; esto se conoce como incandescencia.

Tal calentamiento es la base de la generación de luz en las lámparas de filamento: una corriente eléctrica pasa a través de un delgado alambre de tungsteno, cuya temperatura se eleva a alrededor de 2,500 a 3,200 K, dependiendo del tipo de lámpara y su aplicación.

Este método tiene un límite, que se describe en la Ley de Planck para el rendimiento de un radiador de cuerpo negro, según el cual la distribución espectral de la energía radiada aumenta con la temperatura. Aproximadamente a 3,600 K y más, hay una marcada ganancia en la emisión de radiación visible, y la longitud de onda de máxima potencia se desplaza hacia la banda visible. Esta temperatura está cerca del punto de fusión del tungsteno, que se utiliza para el filamento, por lo que el límite de temperatura práctico es de alrededor de 2,700 K, por encima del cual la evaporación del filamento se vuelve excesiva. Un resultado de estos cambios espectrales es que una gran parte de la radiación emitida no se emite como luz sino como calor en la región infrarroja. Por lo tanto, las lámparas de filamento pueden ser dispositivos de calentamiento eficaces y se utilizan en lámparas diseñadas para el secado de impresiones, la preparación de alimentos y la cría de animales.

Descarga eléctrica

La descarga eléctrica es una técnica utilizada en las fuentes de luz modernas para el comercio y la industria debido a que la producción de luz es más eficiente. Algunos tipos de lámparas combinan la descarga eléctrica con la fotoluminiscencia.

Una corriente eléctrica que pasa a través de un gas excitará a los átomos y moléculas para que emitan radiación de un espectro que es característico de los elementos presentes. Se utilizan comúnmente dos metales, el sodio y el mercurio, porque sus características proporcionan radiaciones útiles dentro del espectro visible. Ninguno de los metales emite un espectro continuo y las lámparas de descarga tienen espectros selectivos. Su reproducción cromática nunca será idéntica a la de los espectros continuos. Las lámparas de descarga a menudo se clasifican como de alta o baja presión, aunque estos términos son solo relativos, y una lámpara de sodio de alta presión funciona por debajo de una atmósfera.

Tipos de luminiscencia

Fotoluminiscencia ocurre cuando la radiación es absorbida por un sólido y luego se vuelve a emitir a una longitud de onda diferente. Cuando la radiación reemitida está dentro del espectro visible, el proceso se denomina fluorescencia or fosforescencia.

Electroluminiscencia Ocurre cuando la luz es generada por una corriente eléctrica que pasa a través de ciertos sólidos, como los materiales de fósforo. Se utiliza para carteles autoiluminados y paneles de instrumentos, pero no ha demostrado ser una fuente de luz práctica para la iluminación de edificios o exteriores.

Evolución de las Lámparas Eléctricas

Aunque el progreso tecnológico ha permitido producir diferentes lámparas, los principales factores que han influido en su desarrollo han sido las fuerzas del mercado externo. Por ejemplo, la producción de lámparas de filamento en uso a principios de este siglo fue posible solo después de la disponibilidad de buenas bombas de vacío y el trefilado de alambre de tungsteno. Sin embargo, fue la generación y distribución de electricidad a gran escala para satisfacer la demanda de iluminación eléctrica lo que determinó el crecimiento del mercado. La iluminación eléctrica ofrecía muchas ventajas sobre la luz generada por gas o petróleo, como una luz constante que requiere un mantenimiento poco frecuente, así como la mayor seguridad de no tener llamas expuestas ni subproductos locales de la combustión.

Durante el período de recuperación posterior a la Segunda Guerra Mundial, el énfasis estuvo en la productividad. La lámpara tubular fluorescente se convirtió en la fuente de luz dominante porque hizo posible la iluminación de fábricas y oficinas sin sombras y comparativamente sin calor, permitiendo el máximo aprovechamiento del espacio. Los requisitos de salida de luz y vataje para una lámpara tubular fluorescente típica de 1,500 mm se dan en la tabla 1.

Tabla 1. Salida de luz mejorada y requisitos de vataje de algunas lámparas de tubo fluorescente típicas de 1,500 mm

Calificación (W)

Diámetro (mm)

relleno de gas

Salida de luz (lúmenes)

80

38

argón

4,800

65

38

argón

4,900

58

25

criptón

5,100

50

25

argón

5,100
(engranaje de alta frecuencia)

 

En la década de 1970, los precios del petróleo aumentaron y los costos de energía se convirtieron en una parte importante de los costos operativos. El mercado demandaba lámparas fluorescentes que produzcan la misma cantidad de luz con menor consumo eléctrico. El diseño de las lámparas se perfeccionó de varias formas. A medida que se acerca el final del siglo, existe una conciencia creciente de los problemas ambientales globales. Un mejor uso de las materias primas en declive, el reciclaje o la eliminación segura de productos y la continua preocupación por el consumo de energía (en particular, la energía generada a partir de combustibles fósiles) están afectando los diseños de lámparas actuales.

Criterio de desempeño

Los criterios de rendimiento varían según la aplicación. En general, no existe una jerarquía particular de importancia de estos criterios.

Salida de luz: El flujo luminoso de una lámpara determinará su idoneidad en relación con la escala de la instalación y la cantidad de iluminación requerida.

Aspecto del color y reproducción cromática: Se aplican escalas y valores numéricos independientes a la apariencia y reproducción cromática. Es importante recordar que las cifras solo brindan orientación y algunas son solo aproximaciones. Siempre que sea posible, las evaluaciones de idoneidad deben realizarse con lámparas reales y con los colores o materiales que correspondan a la situación.

Vida útil de la lámpara: La mayoría de las lámparas requerirán reemplazo varias veces durante la vida útil de la instalación de iluminación, y los diseñadores deben minimizar las molestias para los ocupantes de fallas y mantenimiento extraños. Las lámparas se utilizan en una amplia variedad de aplicaciones. La vida promedio anticipada es a menudo un compromiso entre el costo y el rendimiento. Por ejemplo, la lámpara de un proyector de diapositivas tendrá una vida útil de unos pocos cientos de horas porque la salida de luz máxima es importante para la calidad de la imagen. Por el contrario, algunas lámparas de alumbrado público pueden cambiarse cada dos años, lo que representa unas 8,000 horas de funcionamiento.

Además, la vida útil de la lámpara se ve afectada por las condiciones de funcionamiento y, por lo tanto, no existe una cifra simple que se aplique en todas las condiciones. Además, la vida útil efectiva de la lámpara puede estar determinada por diferentes modos de falla. La falla física, como la ruptura del filamento o de la lámpara, puede estar precedida por una reducción en la salida de luz o cambios en la apariencia del color. La vida útil de la lámpara se ve afectada por las condiciones ambientales externas, como la temperatura, la vibración, la frecuencia de arranque, las fluctuaciones de la tensión de alimentación, la orientación, etc.

Debe tenerse en cuenta que la vida media cotizada para un tipo de lámpara es el tiempo para el 50% de las fallas de un lote de lámparas de prueba. No es probable que esta definición de vida sea aplicable a muchas instalaciones comerciales o industriales; por lo tanto, la vida útil práctica de la lámpara suele ser menor que los valores publicados, que deben usarse solo como comparación.

Eficiencia: Como regla general, la eficiencia de un tipo dado de lámpara mejora a medida que aumenta la potencia nominal, porque la mayoría de las lámparas tienen alguna pérdida fija. Sin embargo, diferentes tipos de lámparas tienen una marcada variación en la eficiencia. Deben utilizarse lámparas de la máxima eficiencia, siempre que se cumplan también los criterios de tamaño, color y vida útil. El ahorro de energía no debe ser a expensas del confort visual o de la capacidad de desempeño de los ocupantes. Algunas eficacias típicas se dan en la tabla 2.

Tabla 2. Eficacias típicas de las lámparas

Eficacias de la lámpara

 

lámpara de filamento de 100 W

14 lúmenes/vatio

tubo fluorescente de 58 W

89 lúmenes/vatio

Sodio de alta presión de 400 W

125 lúmenes/vatio

131 W de sodio a baja presión

198 lúmenes/vatio

 

Tipos de lámparas principales

A lo largo de los años, se han desarrollado varios sistemas de nomenclatura mediante normas y registros nacionales e internacionales.

En 1993, la Comisión Electrotécnica Internacional (IEC) publicó un nuevo Sistema Internacional de Codificación de Lámparas (ILCOS) destinado a reemplazar los sistemas de codificación nacionales y regionales existentes. En la tabla 3 se proporciona una lista de algunos códigos de forma abreviada de ILCOS para varias lámparas.

Tabla 3. Sistema de codificación de forma abreviada del Sistema Internacional de Codificación de Lámparas (ILCOS) para algunos tipos de lámparas

Tipo (código)

Clasificaciones comunes (vatios)

reproducción de color

Temperatura de color (K)

Vida (horas)

Lámparas fluorescentes compactas (FS)

5-55

bueno

2,700-5,000

5,000-10,000

Lámparas de mercurio de alta presión (QE)

80-750

feria

3,300-3,800

20,000

Lámparas de sodio de alta presión (S-)

50-1,000

pobre a bueno

2,000-2,500

6,000-24,000

Lámparas incandescentes (I)

5-500

bueno

2,700

1,000-3,000

Lámparas de inducción (XF)

23-85

bueno

3,000-4,000

10,000-60,000

Lámparas de sodio de baja presión (LS)

26-180

color amarillo monocromático

1,800

16,000

Lámparas halógenas de tungsteno de bajo voltaje (HS)

12-100

bueno

3,000

2,000-5,000

Lámparas de halogenuros metálicos (M-)

35-2,000

bueno a excelente

3,000-5,000

6,000-20,000

Lámparas fluorescentes tubulares (FD)

4-100

regular a bueno

2,700-6,500

10,000-15,000

Lámparas halógenas de tungsteno (HS)

100-2,000

bueno

3,000

2,000-4,000

 

Lámparas incandescentes

Estas lámparas usan un filamento de tungsteno en un gas inerte o vacío con una envoltura de vidrio. El gas inerte suprime la evaporación del tungsteno y disminuye el ennegrecimiento de la envoltura. Hay una gran variedad de formas de lámparas, que son en gran parte decorativas en apariencia. La construcción de una lámpara típica del Servicio de iluminación general (GLS) se muestra en la figura 1.

Figura 1. Construcción de una lámpara GLS

LIG010F1

Las lámparas incandescentes también están disponibles en una amplia gama de colores y acabados. Los códigos ILCOS y algunas formas típicas incluyen las que se muestran en la tabla 4.

Tabla 4. Colores y formas comunes de lámparas incandescentes, con sus códigos ILCOS

Color/Forma

Code

Actualizar

/C

escarchado

/F

Blanco

/W

Red

/R

Azul

/B

Verde

/G

Amarillo

/Y

En forma de pera (GLS)

IA

Candle

IB

Cónico

IC

Globular

IG

Hongo

IM

 

Las lámparas incandescentes siguen siendo populares para la iluminación doméstica debido a su bajo costo y tamaño compacto. Sin embargo, para la iluminación comercial e industrial, la baja eficacia genera costos operativos muy altos, por lo que las lámparas de descarga son la elección normal. Una lámpara de 100 W tiene una eficacia típica de 14 lúmenes/vatio en comparación con los 96 lúmenes/vatio de una lámpara fluorescente de 36 W.

Las lámparas incandescentes son fáciles de atenuar mediante la reducción del voltaje de suministro y aún se usan donde la atenuación es una función de control deseada.

El filamento de tungsteno es una fuente de luz compacta, fácilmente enfocada por reflectores o lentes. Las lámparas incandescentes son útiles para la iluminación de pantallas donde se necesita control direccional.

Lámparas halógenas de tungsteno

Son similares a las lámparas incandescentes y producen luz de la misma manera a partir de un filamento de tungsteno. Sin embargo, el bulbo contiene gas halógeno (bromo o yodo) que es activo para controlar la evaporación del tungsteno. Ver figura 2.

Figura 2. El ciclo del halógeno

LIG010F2

Es fundamental para el ciclo del halógeno que la temperatura mínima de la pared del bulbo sea de 250 °C para garantizar que el haluro de tungsteno permanezca en estado gaseoso y no se condense en la pared del bulbo. Esta temperatura significa bombillas hechas de cuarzo en lugar de vidrio. Con el cuarzo es posible reducir el tamaño del bulbo.

La mayoría de las lámparas halógenas de tungsteno tienen una vida útil más larga que las equivalentes incandescentes y el filamento está a una temperatura más alta, lo que genera más luz y un color más blanco.

Las lámparas halógenas de tungsteno se han vuelto populares donde el tamaño pequeño y el alto rendimiento son los requisitos principales. Los ejemplos típicos son la iluminación de escenarios, incluidos cine y televisión, donde el control direccional y la atenuación son requisitos comunes.

Lámparas halógenas de tungsteno de bajo voltaje

Estos fueron diseñados originalmente para proyectores de diapositivas y películas. A 12 V, el filamento para el mismo vataje que 230 V se vuelve más pequeño y más grueso. Esto se puede enfocar de manera más eficiente y la masa de filamento más grande permite una temperatura de funcionamiento más alta, lo que aumenta la salida de luz. El filamento grueso es más robusto. Estos beneficios se consideraron útiles para el mercado de pantallas comerciales y, aunque es necesario tener un transformador reductor, estas lámparas ahora dominan la iluminación de escaparates. Ver figura 3.

Figura 3. Lámpara reflectora dicroica de bajo voltaje

LIG010F3

Aunque los usuarios de proyectores de películas quieren la mayor cantidad de luz posible, demasiado calor daña el medio de transparencia. Se ha desarrollado un tipo especial de reflector, que refleja solo la radiación visible, permitiendo que la radiación infrarroja (calor) pase a través de la parte posterior de la lámpara. Esta característica ahora forma parte de muchas lámparas reflectoras de bajo voltaje para iluminación de pantallas y equipos de proyección.

 

 

 

Sensibilidad de voltaje: Todas las lámparas de incandescencia son sensibles a la variación de voltaje, y la salida de luz y la vida útil se ven afectadas. El movimiento para “armonizar” la tensión de alimentación en toda Europa a 230 V se está logrando ampliando las tolerancias a las que pueden operar las autoridades generadoras. El movimiento es hacia el ±10 %, que es un rango de voltaje de 207 a 253 V. Las lámparas halógenas de tungsteno e incandescentes no pueden funcionar con sensatez en este rango, por lo que será necesario hacer coincidir el voltaje de suministro real con las clasificaciones de las lámparas. Ver figura 4.

Figura 4. Lámparas de incandescencia GLS y tensión de alimentación

LIG010F4

Las lámparas de descarga también se verán afectadas por esta amplia variación de voltaje, por lo que la especificación correcta del equipo de control se vuelve importante.

 

 

 

 

 

 

 

Lámparas fluorescentes tubulares

Estas son lámparas de mercurio de baja presión y están disponibles en versiones de "cátodo caliente" y "cátodo frío". El primero es el tubo fluorescente convencional para oficinas y fábricas; “cátodo caliente” se relaciona con el encendido de la lámpara precalentando los electrodos para crear suficiente ionización del gas y vapor de mercurio para establecer la descarga.

Las lámparas de cátodo frío se utilizan principalmente para señalización y publicidad. Ver figura 5.

Figura 5. Principio de la lámpara fluorescente

LIG010F5

Las lámparas fluorescentes requieren equipo de control externo para arrancar y controlar la corriente de la lámpara. Además de la pequeña cantidad de vapor de mercurio, hay un gas de partida (argón o criptón).

La baja presión del mercurio genera una descarga de luz azul pálido. La mayor parte de la radiación está en la región ultravioleta a 254 nm, una frecuencia de radiación característica del mercurio. Dentro de la pared del tubo hay una fina capa de fósforo que absorbe los rayos UV e irradia la energía como luz visible. La calidad del color de la luz está determinada por el revestimiento de fósforo. Hay disponible una gama de fósforos con apariencia de color y reproducción cromática variables.

Durante la década de 1950, los fósforos disponibles ofrecían una opción de eficacia razonable (60 lúmenes/vatio) con luz deficiente en rojos y azules, o una reproducción cromática mejorada de fósforos "de lujo" de menor eficiencia (40 lúmenes/vatio).

En la década de 1970 se habían desarrollado nuevos fósforos de banda estrecha. Estos irradiaban luz roja, azul y verde por separado pero, combinados, producían luz blanca. El ajuste de las proporciones dio una gama de apariencias de color diferentes, todas con una reproducción cromática excelente similar. Estos trifósforos son más eficientes que los tipos anteriores y representan la mejor solución de iluminación económica, aunque las lámparas son más caras. La eficacia mejorada reduce los costos de operación e instalación.

El principio trifósforo se ha ampliado con lámparas multifósforo en las que es necesaria una reproducción cromática crítica, como en las galerías de arte y la combinación de colores industriales.

Los modernos fósforos de banda estrecha son más duraderos, tienen un mejor mantenimiento de la luz y aumentan la vida útil de la lámpara.

Lámparas fluorescentes compactas

El tubo fluorescente no es un reemplazo práctico para la lámpara incandescente debido a su forma lineal. Los tubos pequeños y de diámetro estrecho se pueden configurar con aproximadamente el mismo tamaño que la lámpara incandescente, pero esto impone una carga eléctrica mucho mayor en el material de fósforo. El uso de trifósforos es esencial para lograr una vida útil aceptable de la lámpara. Ver figura 6.

Figura 6. Fluorescente compacto de cuatro patas

LIG010F6

Todas las lámparas fluorescentes compactas utilizan trifósforos, por lo que, cuando se utilizan junto con lámparas fluorescentes lineales, estas últimas también deben ser trifósforos para garantizar la consistencia del color.

Algunas lámparas compactas incluyen el equipo de control operativo para formar dispositivos de adaptación para lámparas incandescentes. La gama está aumentando y permite actualizar fácilmente las instalaciones existentes a una iluminación más eficiente desde el punto de vista energético. Estas unidades integrales no son adecuadas para atenuar donde formaba parte de los controles originales.

 

 

 

 

Equipo de control electrónico de alta frecuencia: Si la frecuencia de suministro normal de 50 o 60 Hz se aumenta a 30 kHz, hay una ganancia del 10 % en la eficacia de los tubos fluorescentes. Los circuitos electrónicos pueden operar lámparas individuales a tales frecuencias. El circuito electrónico está diseñado para proporcionar la misma salida de luz que el equipo de control bobinado, con una potencia de lámpara reducida. Esto ofrece compatibilidad del paquete de lúmenes con la ventaja de que la carga reducida de la lámpara aumentará significativamente la vida útil de la lámpara. El equipo de control electrónico es capaz de operar en un rango de voltajes de suministro.

No existe un estándar común para los dispositivos de control electrónico y el rendimiento de las lámparas puede diferir de la información publicada por los fabricantes de lámparas.

El uso de equipos electrónicos de alta frecuencia elimina el problema normal del parpadeo, al que algunos ocupantes pueden ser sensibles.

Lámparas de inducción

Recientemente han aparecido en el mercado lámparas que utilizan el principio de inducción. Son lámparas de mercurio de baja presión con recubrimiento tri-fósforo y como productores de luz son similares a las lámparas fluorescentes. La energía se transfiere a la lámpara mediante radiación de alta frecuencia, aproximadamente a 2.5 MHz desde una antena situada en el centro de la lámpara. No hay conexión física entre la bombilla de la lámpara y la bobina. Sin electrodos u otras conexiones de cables, la construcción del recipiente de descarga es más simple y duradera. La vida útil de la lámpara está determinada principalmente por la confiabilidad de los componentes electrónicos y el mantenimiento de la luz del recubrimiento de fósforo.

Lámparas de mercurio de alta presión

Las descargas de alta presión son más compactas y tienen mayores cargas eléctricas; por lo tanto, requieren tubos de arco de cuarzo para soportar la presión y la temperatura. El tubo de arco está contenido en una envoltura exterior de vidrio con una atmósfera de nitrógeno o argón-nitrógeno para reducir la oxidación y la formación de arcos. La bombilla filtra eficazmente la radiación ultravioleta del tubo de arco. Ver figura 7.

Figura 7. Construcción de lámpara de mercurio

LIG010F7

A alta presión, la descarga de mercurio es principalmente radiación azul y verde. Para mejorar el color, una capa de fósforo de la bombilla exterior añade luz roja. Hay versiones de lujo con un mayor contenido de rojo, lo que proporciona una mayor salida de luz y una mejor reproducción del color.

Todas las lámparas de descarga de alta presión tardan en alcanzar su máxima potencia. La descarga inicial se realiza a través del relleno de gas conductor y el metal se evapora a medida que aumenta la temperatura de la lámpara.

A la presión estable, la lámpara no se reiniciará inmediatamente sin un equipo de control especial. Hay un retraso mientras la lámpara se enfría lo suficiente y la presión se reduce, de modo que el voltaje de suministro normal o el circuito de encendido es adecuado para restablecer el arco.

Las lámparas de descarga tienen una característica de resistencia negativa, por lo que el equipo de control externo es necesario para controlar la corriente. Hay pérdidas debido a estos componentes del equipo de control, por lo que el usuario debe considerar los vatios totales al considerar los costos operativos y la instalación eléctrica. Hay una excepción para las lámparas de mercurio de alta presión, y un tipo contiene un filamento de tungsteno que actúa como dispositivo limitador de corriente y agrega colores cálidos a la descarga azul/verde. Esto permite la sustitución directa de las lámparas incandescentes.

Aunque las lámparas de mercurio tienen una vida larga de unas 20,000 horas, la salida de luz caerá a alrededor del 55% de la salida inicial al final de este período y, por lo tanto, la vida económica puede ser más corta.

Lámparas de halogenuros metálicos

El color y la salida de luz de las lámparas de descarga de mercurio se pueden mejorar agregando diferentes metales al arco de mercurio. Para cada lámpara la dosis es pequeña y para una aplicación precisa es más conveniente manipular los metales en forma de polvo como haluros. Este se descompone a medida que la lámpara se calienta y libera el metal.

Una lámpara de halogenuros metálicos puede utilizar varios metales diferentes, cada uno de los cuales emite un color característico específico. Éstas incluyen:

  • disprosio—azul verdoso ancho
  • indio—azul angosto
  • litio—rojo estrecho
  • escandio—azul verdoso ancho
  • sodio—amarillo angosto
  • talio—verde angosto
  • lata: ancha de color rojo anaranjado

 

No existe una mezcla estándar de metales, por lo que las lámparas de halogenuros metálicos de diferentes fabricantes pueden no ser compatibles en apariencia o rendimiento operativo. Para lámparas con potencias nominales más bajas, de 35 a 150 W, existe una mayor compatibilidad física y eléctrica con un estándar común.

Las lámparas de halogenuros metálicos requieren equipo de control, pero la falta de compatibilidad significa que es necesario hacer coincidir cada combinación de lámpara y equipo para garantizar las condiciones de arranque y funcionamiento correctas.

Lámparas de sodio de baja presión

El tubo de arco es similar en tamaño al tubo fluorescente pero está hecho de una capa de vidrio especial con un revestimiento interior resistente al sodio. El tubo de arco tiene forma de "U" estrecha y está contenido en una camisa de vacío exterior para garantizar la estabilidad térmica. Durante el arranque, las lámparas tienen un fuerte brillo rojo debido al relleno de gas neón.

La radiación característica del vapor de sodio a baja presión es un amarillo monocromático. Esto está cerca de la sensibilidad máxima del ojo humano, y las lámparas de sodio de baja presión son las lámparas más eficientes disponibles con casi 200 lúmenes/vatio. Sin embargo, las aplicaciones se limitan a lugares donde la discriminación del color no tiene importancia visual, como carreteras principales y pasos subterráneos, y calles residenciales.

En muchas situaciones, estas lámparas están siendo reemplazadas por lámparas de sodio de alta presión. Su tamaño más pequeño ofrece un mejor control óptico, particularmente para la iluminación de carreteras donde existe una creciente preocupación por el brillo excesivo del cielo.

Lámparas de sodio de alta presión

Estas lámparas son similares a las lámparas de mercurio de alta presión, pero ofrecen una mejor eficacia (más de 100 lúmenes/vatio) y un excelente mantenimiento de la luz. La naturaleza reactiva del sodio requiere que el tubo de arco se fabrique con alúmina policristalina translúcida, ya que el vidrio o el cuarzo no son adecuados. El bulbo de vidrio exterior contiene un vacío para evitar la formación de arcos y la oxidación. No hay radiación ultravioleta de la descarga de sodio, por lo que los recubrimientos de fósforo no tienen ningún valor. Algunas bombillas están esmeriladas o recubiertas para difundir la fuente de luz. Ver figura 8.

Figura 8. Construcción de lámpara de sodio de alta presión

LIG010F8

A medida que aumenta la presión de sodio, la radiación se convierte en una banda ancha alrededor del pico amarillo y la apariencia es de color blanco dorado. Sin embargo, a medida que aumenta la presión, la eficiencia disminuye. Actualmente hay tres tipos separados de lámparas de sodio de alta presión disponibles, como se muestra en la tabla 5.

Tabla 5. Tipos de lámpara de sodio de alta presión

Tipo de lámpara (código)

Color (K)

Eficacia (lúmenes/vatio)

Vida (horas)

Estándar

2,000

110

24,000

Impresión Deluxe

2,200

80

14,000

Blanco (HIJO)

2,500

50

 

 

Por lo general, las lámparas estándar se usan para iluminación exterior, las lámparas de lujo para interiores industriales y White SON para aplicaciones comerciales/de exhibición.

Atenuación de lámparas de descarga

Las lámparas de alta presión no pueden atenuarse satisfactoriamente, ya que al cambiar la potencia de la lámpara cambia la presión y, por lo tanto, las características fundamentales de la lámpara.

Las lámparas fluorescentes se pueden atenuar utilizando suministros de alta frecuencia generados típicamente dentro del equipo de control electrónico. La apariencia del color permanece muy constante. Además, la salida de luz es aproximadamente proporcional a la potencia de la lámpara, con el consiguiente ahorro de energía eléctrica cuando se reduce la salida de luz. Al integrar la salida de luz de la lámpara con el nivel predominante de luz natural, se puede proporcionar un nivel casi constante de iluminancia en un interior.

 

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Miércoles, febrero 16 2011 23: 43

Condiciones Requeridas para el Confort Visual

El ser humano posee una extraordinaria capacidad de adaptación a su entorno ya su entorno inmediato. De todos los tipos de energía que los humanos pueden utilizar, la luz es la más importante. La luz es un elemento clave en nuestra capacidad de ver, y es necesario apreciar la forma, el color y la perspectiva de los objetos que nos rodean en nuestra vida cotidiana. La mayor parte de la información que obtenemos a través de nuestros sentidos la obtenemos a través de la vista, cerca del 80%. Muy a menudo, y porque estamos tan acostumbrados a tenerlo disponible, lo damos por hecho. No debemos dejar de tener en cuenta, sin embargo, que aspectos del bienestar humano, como nuestro estado de ánimo o nuestro nivel de fatiga, se ven afectados por la iluminación y el color de las cosas que nos rodean. Desde el punto de vista de la seguridad en el trabajo, la capacidad visual y el confort visual son extraordinariamente importantes. Esto se debe a que muchos accidentes se deben, entre otras razones, a deficiencias de iluminación o errores que comete el trabajador porque le cuesta identificar los objetos o los riesgos asociados a las máquinas, medios de transporte, contenedores peligrosos, etc.

Los trastornos visuales asociados a deficiencias en el sistema de iluminación son comunes en el lugar de trabajo. Debido a la capacidad de la vista para adaptarse a situaciones de iluminación deficiente, en ocasiones estos aspectos no se consideran con la seriedad que deberían.

El correcto diseño de un sistema de iluminación debe ofrecer las condiciones óptimas para el confort visual. Para la consecución de este objetivo debe establecerse una primera línea de colaboración entre arquitectos, luminotécnicos y los responsables de la higiene en la obra. Esta colaboración debe preceder al inicio del proyecto, para evitar errores que serían difíciles de corregir una vez finalizado el proyecto. Entre los aspectos más importantes que se deben tener en cuenta están el tipo de lámpara que se utilizará y el sistema de iluminación que se instalará, la distribución de luminancia, las eficiencias de iluminación y la composición espectral de la luz.

El hecho de que la luz y el color afecten la productividad y el bienestar psicofisiológico del trabajador debe incentivar las iniciativas de luminotécnicos, fisiólogos y ergonomistas, para estudiar y determinar las condiciones más favorables de luz y color en cada puesto de trabajo. La combinación de iluminación, el contraste de luminancias, el color de la luz, la reproducción del color o la selección de colores son los elementos que determinan el clima de color y el confort visual.

Factores que determinan el confort visual

Los requisitos previos que debe cumplir un sistema de iluminación para brindar las condiciones necesarias para el confort visual son los siguientes:

  • iluminación uniforme
  • luminancia óptima
  • sin deslumbramiento
  • condiciones de contraste adecuadas
  • colores correctos
  • ausencia de efecto estroboscópico o luz intermitente.

 

Es importante considerar la luz en el lugar de trabajo no solo por criterios cuantitativos, sino también por criterios cualitativos. El primer paso es estudiar el puesto de trabajo, la precisión requerida de las tareas realizadas, la cantidad de trabajo, la movilidad del trabajador, etc. La luz debe incluir componentes tanto de radiación difusa como directa. El resultado de la combinación producirá sombras de mayor o menor intensidad que permitirán al trabajador percibir la forma y posición de los objetos en el puesto de trabajo. Deben eliminarse los molestos reflejos, que dificultan la percepción de los detalles, así como los deslumbramientos excesivos o las sombras profundas.

El mantenimiento periódico de la instalación de iluminación es muy importante. El objetivo es evitar el envejecimiento de las lámparas y la acumulación de polvo sobre las luminarias que se traducirá en una pérdida constante de luz. Por esta razón, es importante seleccionar lámparas y sistemas que sean fáciles de mantener. Una bombilla incandescente mantiene su eficiencia hasta los momentos previos a fallar, pero no ocurre lo mismo con los tubos fluorescentes, que pueden llegar a bajar su rendimiento hasta un 75% después de mil horas de uso.

Niveles de iluminación

Cada actividad requiere un nivel específico de iluminación en el área donde se desarrolla la actividad. En general, cuanto mayor sea la dificultad para la percepción visual, mayor será también el nivel medio de iluminación. Existen pautas para niveles mínimos de iluminación asociados con diferentes tareas en varias publicaciones. En concreto, los enumerados en la figura 1 han sido extraídos de la normativa europea CENTC 169, y se basan más en la experiencia que en el conocimiento científico.

Figura 1. Niveles de iluminación en función de las tareas realizadas

LIG021T1

El nivel de iluminación se mide con un luxómetro que convierte la energía luminosa en una señal eléctrica, que luego se amplifica y ofrece una fácil lectura en una escala calibrada de lux. Al seleccionar un cierto nivel de iluminación para una estación de trabajo en particular, se deben estudiar los siguientes puntos:

  • la naturaleza del trabajo
  • reflectancia del objeto y del entorno inmediato
  • diferencias con la luz natural y la necesidad de iluminación diurna
  • la edad del trabajador.

 

Unidades y magnitudes de iluminación.

Varias magnitudes se utilizan comúnmente en el campo de la iluminación. Los básicos son:

Flujo luminoso: Energía luminosa emitida por unidad de tiempo por una fuente de luz. Unidad: lumen (lm).

Intensidad luminosa: Flujo luminoso emitido en una dirección dada por una luz que no está igualmente distribuida. Unidad: candela (cd).

Nivel de iluminación: Nivel de iluminación de una superficie de un metro cuadrado cuando recibe un flujo luminoso de un lumen. Unidad: lux = lm/m2.

Luminancia o brillo fotométrico: Se define para una superficie en una determinada dirección, y es la relación entre la intensidad luminosa y la superficie vista por un observador situado en la misma dirección (superficie aparente). Unidad: cd/mXNUMX2.

Contraste: Diferencia de luminancia entre un objeto y su entorno o entre diferentes partes de un objeto.

reflectancia: Proporción de luz que es reflejada por una superficie. Es una cantidad adimensional. Su valor oscila entre 0 y 1.

Factores que afectan la visibilidad de los objetos

El grado de seguridad con el que se ejecuta una tarea depende, en gran parte, de la calidad de la iluminación y de las capacidades visuales. La visibilidad de un objeto se puede alterar de muchas maneras. Uno de los más importantes es el contraste de luminancias debido a los factores de reflexión, a las sombras, oa los colores del propio objeto, y a los factores de reflexión del color. Lo que realmente percibe el ojo son las diferencias de luminancia entre un objeto y su entorno, o entre distintas partes de un mismo objeto. La Tabla 1 enumera los contrastes entre los colores en orden descendente.

La luminancia de un objeto, de su entorno y del área de trabajo influyen en la facilidad con la que se ve un objeto. Por lo tanto, es de vital importancia que se analice cuidadosamente el área donde se realiza la tarea visual y sus alrededores.

Tabla 1. Contrastes de color

Contrastes de color en orden descendente

color del objeto

color del fondo

Negro

Amarillo

Verde

Blanco

Red

Blanco

Azul

Blanco

Blanco

Azul

Negro

Blanco

Amarillo

Negro

Blanco

Red

Blanco

Verde

Blanco

Negro

 

El tamaño del objeto a observar, que puede ser adecuado o no según la distancia y el ángulo de visión del observador, es otro factor. Estos dos últimos factores condicionan la disposición del puesto de trabajo, clasificando distintas zonas según su facilidad de visión. Podemos establecer cinco zonas en el área de trabajo (ver figura 2).

Figura 2. Distribución de zonas visuales en el puesto de trabajo

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Otro factor es el marco de tiempo durante el cual se produce la visión. El tiempo de exposición será mayor o menor dependiendo de si el objeto y el observador están estáticos, o si uno o ambos están en movimiento. La capacidad de adaptación del ojo para ajustarse automáticamente a las diferentes iluminaciones de los objetos también puede tener una influencia considerable en la visibilidad.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Distribucion de luz; destello

Los factores clave en las condiciones que afectan la visión son la distribución de la luz y el contraste de luminancias. En cuanto a la distribución de la luz, es preferible una buena iluminación general a una iluminación localizada para evitar el deslumbramiento. Por este motivo, los accesorios eléctricos deben distribuirse lo más uniformemente posible para evitar diferencias de intensidad luminosa. El desplazamiento constante a través de zonas que no están uniformemente iluminadas provoca fatiga ocular y, con el tiempo, esto puede conducir a una reducción de la producción visual.

El deslumbramiento se produce cuando una fuente brillante de luz está presente en el campo visual; el resultado es una disminución en la capacidad de distinguir objetos. Los trabajadores que sufren los efectos del deslumbramiento de forma constante y sucesiva pueden sufrir fatiga visual así como trastornos funcionales, aunque en muchos casos no sean conscientes de ello.

El deslumbramiento puede ser directo cuando su origen son fuentes de luz brillante directamente en la línea de visión, o por reflexión cuando la luz se refleja en superficies con alta reflectancia. Los factores que intervienen en el deslumbramiento son:

  1. Luminancia de la fuente de luz.: La luminancia máxima tolerable por observación directa es de 7,500 cd/m2. La Figura 3 muestra algunos de los valores aproximados de luminancia para varias fuentes de luz.
  2. Ubicación de la fuente de luz.: Este tipo de deslumbramiento ocurre cuando la fuente de luz está dentro de un ángulo de 45 grados de la línea de visión del observador y se minimizará en la medida en que la fuente de luz se coloque más allá de ese ángulo. Las formas y métodos para evitar el deslumbramiento directo y reflexivo se pueden ver en las siguientes figuras (ver figura 4).

 

Figura 3. Valores aproximados de luminancia

LIG021T3

Figura 4. Factores que afectan el deslumbramiento

LIG021F2

En general, hay más deslumbramiento cuando las fuentes de luz se montan en elevaciones más bajas o cuando se instalan en habitaciones grandes, porque las fuentes de luz en habitaciones grandes o las fuentes de luz que son demasiado bajas pueden caer fácilmente dentro del ángulo de visión que produce deslumbramiento.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Distribución de luminancia entre diferentes objetos y superficies: Cuanto mayores sean las diferencias de luminancia entre los objetos dentro del campo de visión, mayor será el deslumbramiento creado y mayor será el deterioro en la capacidad de ver debido a los efectos sobre los procesos adaptativos de la vista. Las disparidades de luminancia máximas recomendadas son:

  • tarea visual—superficie de trabajo: 3:1
  • tarea visual—entorno: 10:1

 

4. Marco de tiempo de la exposición: Incluso las fuentes de luz con poca luminancia pueden causar deslumbramiento si la duración de la exposición se prolonga demasiado.

Evitar el deslumbramiento es una propuesta relativamente simple y se puede lograr de diferentes maneras. Una forma, por ejemplo, es colocando rejillas debajo de las fuentes de iluminación, o utilizando difusores envolventes o reflectores parabólicos que puedan dirigir la luz correctamente, o instalando las fuentes de luz de tal manera que no interfieran con el ángulo de iluminación. visión. A la hora de diseñar el lugar de trabajo, la correcta distribución de la luminancia es tan importante como la propia iluminación, pero también es importante tener en cuenta que una distribución de la luminancia demasiado uniforme dificulta la percepción tridimensional y espacial de los objetos.

Sistemas de iluminación

El interés por la iluminación natural ha aumentado recientemente. Esto se debe menos a la calidad de la iluminación que ofrece que al bienestar que proporciona. Pero como el nivel de iluminación de fuentes naturales no es uniforme, se requiere un sistema de iluminación artificial.

Los sistemas de iluminación más comunes utilizados son los siguientes:

Iluminación uniforme general

En este sistema, las fuentes de luz se distribuyen uniformemente sin tener en cuenta la ubicación de las estaciones de trabajo. El nivel de iluminación promedio debe ser igual al nivel de iluminación requerido para la tarea que se llevará a cabo. Estos sistemas se utilizan principalmente en lugares de trabajo donde los puestos de trabajo no son fijos.

Debe cumplir con tres características fundamentales: La primera es estar equipada con dispositivos antideslumbrantes (rejillas, difusores, reflectores, etc.). La segunda es que debe distribuir una fracción de la luz hacia el techo y la parte superior de las paredes. Y la tercera es que las fuentes de luz deben instalarse lo más alto posible, para minimizar el deslumbramiento y conseguir una iluminación lo más homogénea posible. (Ver figura 5)

Figura 5. Sistemas de iluminación

LIG021F3

Este sistema trata de reforzar el esquema de iluminación general colocando lámparas cerca de las superficies de trabajo. Estos tipos de lámparas a menudo producen deslumbramiento, y los reflectores deben colocarse de tal manera que bloqueen la fuente de luz de la vista directa del trabajador. Se recomienda el uso de iluminación localizada para aquellas aplicaciones donde las demandas visuales son muy críticas, como niveles de iluminación de 1,000 lux o más. Generalmente, la capacidad visual se deteriora con la edad del trabajador, por lo que es necesario aumentar el nivel de iluminación general o secundarlo con iluminación localizada. Este fenómeno se puede apreciar claramente en la figura 6.

Figura 6. Pérdida de agudeza visual con la edad

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Iluminación general localizada

Este tipo de iluminación consiste en fuentes de techo distribuidas teniendo en cuenta dos cosas: las características de iluminación del equipo y las necesidades de iluminación de cada estación de trabajo. Este tipo de iluminación está indicado para aquellos espacios o áreas de trabajo que requerirán un alto nivel de iluminación, y requiere conocer la ubicación futura de cada puesto de trabajo antes de la etapa de diseño.

Color: conceptos básicos

Seleccionar un color adecuado para un lugar de trabajo contribuye en gran medida a la eficiencia, seguridad y bienestar general de los empleados. Del mismo modo, el acabado de las superficies y de los equipos que se encuentran en el ambiente de trabajo contribuye a crear condiciones visuales agradables y un ambiente de trabajo agradable.

La luz ordinaria está formada por radiaciones electromagnéticas de diferentes longitudes de onda que corresponden a cada una de las bandas del espectro visible. Mezclando luz roja, amarilla y azul podemos obtener la mayoría de los colores visibles, incluido el blanco. Nuestra percepción del color de un objeto depende del color de la luz con la que se ilumina y de la forma en que el propio objeto refleja la luz.

Las lámparas se pueden clasificar en tres categorías según el aspecto de la luz que emiten:

  • color de aspecto cálido: una luz blanca rojiza recomendada para uso residencial
  • color de aspecto intermedio: una luz blanca recomendada para lugares de trabajo
  • color de apariencia fría: una luz blanca azulada recomendada para trabajos que requieren un alto nivel de iluminación o para climas cálidos.

 

Los colores también pueden clasificarse en cálidos o fríos según su tonalidad (ver figura 7).

Figura 7. Tonalidad de colores "cálidos" y "fríos"

LIG021F5

Contraste y temperatura de diferentes colores.

Los contrastes de color están influenciados por el color de la luz seleccionada, por lo que la calidad de la iluminación dependerá del color de la luz elegida para una aplicación. La selección del color de luz a utilizar debe hacerse en base a la tarea que se realizará bajo ella. Si el color es cercano al blanco, la reproducción del color y la difusión de la luz serán mejores. Cuanta más luz se acerque al extremo rojo del espectro, peor será la reproducción del color, pero el ambiente será más cálido y acogedor.

La apariencia del color de la iluminación depende no solo del color de la luz, sino también del nivel de intensidad luminosa. Una temperatura de color está asociada con las diferentes formas de iluminación. De esta temperatura de color depende la sensación de satisfacción con la iluminación de un determinado ambiente. Así, por ejemplo, una bombilla de luz de filamento incandescente de 100 W tiene una temperatura de color de 2,800 K, un tubo fluorescente tiene una temperatura de color de 4,000 K y un cielo nublado tiene una temperatura de color de 10,000 K.

Kruithof definió, a través de observaciones empíricas, un diagrama de bienestar para diferentes niveles de iluminación y temperaturas de color en un ambiente dado (ver figura 8). De esta forma, demostró que es posible sentirse cómodo en determinados ambientes con niveles bajos de iluminación si la temperatura de color también es baja, si el nivel de iluminación es una vela, por ejemplo, con una temperatura de color de 1,750 K.

Figura 8. Diagrama de confort en función de la iluminación y temperatura de color

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Los colores de las lámparas eléctricas se pueden subdividir en tres grupos relacionados con sus temperaturas de color:

  • blanco luz del día: alrededor de 6,000 K
  • blanco neutro: alrededor de 4,000 K
  • blanco cálido: alrededor de 3,000 K

 

Combinación y selección de colores.

La selección de colores es muy relevante cuando la consideramos junto con aquellas funciones donde es importante identificar los objetos que se deben manipular. También es relevante a la hora de delimitar vías de comunicación y en aquellas tareas que requieran un marcado contraste.

La selección de la tonalidad no es una cuestión tan importante como la selección de las cualidades reflectantes adecuadas de una superficie. Hay varias recomendaciones que se aplican a este aspecto de las superficies de trabajo:

Techos: La superficie de un techo debe ser lo más blanca posible (con un factor de reflexión del 75 %), porque la luz se reflejará de forma difusa, disipando la oscuridad y reduciendo el deslumbramiento de otras superficies. Esto supondrá también un ahorro en iluminación artificial.

Paredes y pisos: Las superficies de las paredes a la altura de los ojos pueden producir deslumbramiento. Los colores pálidos con factores reflectantes de 50 a 75% tienden a ser adecuados para paredes. Si bien las pinturas brillantes tienden a durar más que los colores mate, son más reflectantes. Por lo tanto, las paredes deben tener un acabado mate o semibrillante.

Los pisos deben tener un acabado en colores ligeramente más oscuros que las paredes y los techos para evitar el deslumbramiento. El factor reflectante de los suelos debe estar entre el 20 y el 25%.

Equipo: Las superficies de trabajo, maquinaria y mesas deben tener factores de reflexión de entre 20 y 40%. El equipo debe tener un acabado duradero de color puro (marrones claros o grises) y el material no debe ser brillante.

El uso adecuado de los colores en el ambiente de trabajo facilita el bienestar, aumenta la productividad y puede tener un impacto positivo en la calidad. También puede contribuir a una mejor organización y prevención de accidentes.

Existe la creencia generalizada de que blanquear las paredes y los techos y proporcionar niveles adecuados de iluminación es todo lo que se puede hacer en lo que respecta al confort visual de los empleados. Pero estos factores de confort se pueden mejorar combinando el blanco con otros colores, evitando así el cansancio y el aburrimiento que caracterizan los ambientes monocromáticos. Los colores también tienen un efecto en el nivel de estimulación de una persona; los colores cálidos tienden a activar y relajar, mientras que los colores fríos se utilizan para inducir al individuo a liberar o liberar su energía.

El color de la luz, su distribución y los colores utilizados en un espacio determinado son, entre otros, factores clave que influyen en las sensaciones que siente una persona. Dada la gran cantidad de colores y factores de confort que existen, es imposible establecer pautas precisas, sobre todo teniendo en cuenta que todos estos factores deben combinarse de acuerdo con las características y los requisitos de un determinado puesto de trabajo. Sin embargo, se pueden enumerar una serie de reglas prácticas básicas y generales que pueden ayudar a crear un entorno habitable:

  • Los colores vivos producen sensaciones confortables, estimulantes y serenas, mientras que los colores oscuros tienden a tener un efecto deprimente.
  • Las fuentes de luz de colores cálidos ayudan a reproducir bien los colores cálidos. Los objetos de colores cálidos son más agradables a la vista con luz cálida que con luz fría.
  • Los colores claros y apagados (como los pasteles) son muy apropiados como colores de fondo, mientras que los objetos deben tener colores ricos y saturados.
  • Los colores cálidos excitan el sistema nervioso y dan la sensación de que la temperatura sube.
  • Los colores fríos son preferibles para los objetos. Tienen un efecto calmante y se pueden utilizar para producir el efecto de curvatura. Los colores fríos ayudan a crear la sensación de que baja la temperatura.
  • La sensación de color de un objeto depende del color de fondo y del efecto de la fuente de luz sobre su superficie.
  • Los ambientes que son físicamente fríos o calientes pueden atenuarse utilizando iluminación cálida o fría, respectivamente.
  • La intensidad de un color será inversamente proporcional a la parte del campo visual normal que ocupa.
  • La apariencia espacial de una habitación puede verse influenciada por el color. Una habitación parecerá tener un techo más bajo si sus paredes están pintadas de un color brillante y el piso y el techo son más oscuros, y parecerá tener un techo más alto si las paredes son más oscuras y el techo es claro.

 

Identificar objetos a través del color.

La selección de colores puede influir en la eficacia de los sistemas de iluminación al influir en la fracción de luz que se refleja. Pero el color también juega un papel fundamental a la hora de identificar objetos. Podemos utilizar colores brillantes y llamativos o contrastes cromáticos para resaltar situaciones u objetos que requieran una atención especial. La Tabla 2 enumera algunos de los factores de reflexión para diferentes colores y materiales.

Tabla 2. Factores de reflexión de diferentes colores y materiales iluminados con luz blanca

Color/material

Factor de reflexión (%)

Blanco

100

White paper

80-85

Marfil, amarillo lima

70-75

Amarillo vivo, ocre claro, verde claro, azul pastel, rosa claro, crema

60-65

Verde lima, gris pálido, rosa, naranja, gris azulado

50-55

Madera rubia, cielo azul

40-45

Roble, hormigón seco

30-35

Rojo intenso, verde hoja, verde oliva, verde prado

20-25

azul oscuro, morado

10-15

Negro

0

 

En cualquier caso, la identificación por color debe emplearse solo cuando sea realmente necesario, ya que la identificación por color funcionará correctamente solo si no hay demasiados objetos que estén resaltados por color. Las siguientes son algunas recomendaciones para identificar diferentes elementos por color:

  • Equipos de seguridad y contra incendios.: Es aconsejable identificar este equipo colocando un gráfico reconocible en la pared más cercana para poder localizarlo rápidamente.
  • Maquinaria: La coloración de los dispositivos de parada o emergencia con colores brillantes en toda la maquinaria es fundamental. También es recomendable marcar con color las áreas que necesitan lubricación o mantenimiento periódico, lo que puede agregar facilidad y funcionalidad a estos procedimientos.
  • Tubos y tuberías: Si son importantes o llevan sustancias peligrosas el mejor consejo es colorearlos por completo. En algunos casos puede ser suficiente colorear solo una línea a lo largo de su longitud.
  • Escaleras: Para facilitar el descenso, es preferible una banda para cada paso a varias.
  • Riesgos: El color debe usarse para identificar un riesgo solo cuando el riesgo no se puede eliminar. La identificación será mucho más efectiva si se realiza según un código de colores predeterminado.

 

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Jueves, febrero 17 2011 00: 15

Condiciones generales de iluminación

La iluminación se proporciona dentro de los interiores para satisfacer los siguientes requisitos:

  • para ayudar a proporcionar un entorno de trabajo seguro
  • para ayudar en la realización de tareas visuales
  • desarrollar un entorno visual apropiado.

 

La provisión de un entorno de trabajo seguro debe estar en la parte superior de la lista de prioridades y, en general, la seguridad aumenta al hacer que los peligros sean claramente visibles. El orden de prioridad de los otros dos requisitos dependerá en gran medida del uso que se le dé al interior. El desempeño de las tareas se puede mejorar asegurándose de que los detalles de la tarea sean más fáciles de ver, mientras que los entornos visuales apropiados se desarrollan variando el énfasis de iluminación dado a los objetos y superficies dentro de un interior.

Nuestra sensación general de bienestar, incluida la moral y la fatiga, está influenciada por la luz y el color. Bajo niveles de iluminación bajos, los objetos tendrían poco o ningún color o forma y habría una pérdida de perspectiva. Por el contrario, un exceso de luz puede ser tan indeseable como muy poca luz.

En general, la gente prefiere una habitación con luz natural a una habitación sin ventanas. Además, se considera que el contacto con el mundo exterior favorece la sensación de bienestar. La introducción de controles de iluminación automáticos, junto con la regulación de alta frecuencia de las lámparas fluorescentes, ha permitido dotar a los interiores de una combinación controlada de luz diurna y luz artificial. Esto tiene el beneficio adicional de ahorrar en costos de energía.

La percepción del carácter de un interior está influenciada tanto por el brillo como por el color de las superficies visibles, tanto interiores como exteriores. Las condiciones generales de iluminación dentro de un interior se pueden lograr mediante el uso de luz diurna o iluminación artificial, o más probablemente mediante una combinación de ambas.

Evaluación de Iluminación

Requisitos generales

Los sistemas de iluminación utilizados en interiores comerciales se pueden subdividir en tres categorías principales: iluminación general, iluminación localizada e iluminación local.

Las instalaciones de iluminación general suelen proporcionar una iluminancia aproximadamente uniforme en todo el plano de trabajo. Dichos sistemas a menudo se basan en el método de diseño de lumen, donde una iluminancia promedio es:

Iluminancia media (lux) =

Los sistemas de iluminación localizada proporcionan iluminancia en áreas de trabajo generales con un nivel reducido de iluminancia simultánea en áreas adyacentes.

Los sistemas de iluminación local proporcionan iluminación para áreas relativamente pequeñas que incorporan tareas visuales. Dichos sistemas normalmente se complementan con un nivel específico de iluminación general. La Figura 1 ilustra las diferencias típicas entre los sistemas descritos.

Figura 1. Sistemas de iluminación

LIG030F1

Donde se van a realizar tareas visuales es fundamental lograr un nivel de iluminancia demandado y considerar las circunstancias que influyen en su calidad.

El uso de la luz del día para iluminar las tareas tiene ventajas y limitaciones. Las ventanas que admiten la luz del día en un interior proporcionan un buen modelado tridimensional y, aunque la distribución espectral de la luz del día varía a lo largo del día, su reproducción cromática generalmente se considera excelente.

Sin embargo, una iluminación constante en una tarea no puede ser proporcionada solo por la luz del día natural, debido a su amplia variabilidad, y si la tarea está dentro del mismo campo de visión que un cielo brillante, es probable que ocurra un deslumbramiento inhabilitante, lo que perjudica el desempeño de la tarea. . El uso de la luz del día para la iluminación de tareas solo tiene un éxito parcial, y la iluminación artificial, sobre la que se puede ejercer un mayor control, tiene un papel importante que desempeñar.

Dado que el ojo humano percibirá superficies y objetos solo a través de la luz que se refleja en ellos, se deduce que las características de la superficie y los valores de reflectancia junto con la cantidad y calidad de la luz influirán en la apariencia del entorno.

Al considerar la iluminación de un interior es fundamental determinar la Iluminancia nivel y compararlo con los niveles recomendados para diferentes tareas (ver tabla 1).

Tabla 1. Niveles típicos recomendados de iluminancia mantenida para diferentes ubicaciones o tareas visuales


Ubicación/Tarea

Nivel típico recomendado de iluminancia mantenida (lux)

Oficinas generales

500

Estaciones de trabajo informáticas

500

Zonas de montaje de fábrica

 

Trabajo duro

300

trabajo medio

500

Buen trabajo

750

muy buen trabajo

 

Montaje de instrumentos

1,000

Montaje/reparación de joyas

1,500

quirófanos de hospitales

50,000

 

Iluminación para tareas visuales

La capacidad del ojo para discernir los detalles:agudeza visual— está significativamente influenciado por el tamaño de la tarea, el contraste y el rendimiento visual del espectador. El aumento en la cantidad y calidad de la iluminación también mejorará significativamente rendimiento visual. El efecto de la iluminación en el desempeño de la tarea está influenciado por el tamaño de los detalles críticos de la tarea y por el contraste entre la tarea y el fondo que la rodea. La figura 2 muestra los efectos de la iluminancia sobre la agudeza visual. Al considerar la iluminación de tareas visuales, es importante tener en cuenta la capacidad del ojo para realizar la tarea visual con velocidad y precisión. Esta combinación se conoce como rendimiento visual. La figura 3 muestra los efectos típicos de la iluminancia en el rendimiento visual de una tarea dada.

Figura 2. Relación típica entre agudeza visual e iluminancia

LIG030F2

Figura 3. Relación típica entre el rendimiento visual y la iluminancia

LIG030F3

La predicción de la iluminancia que llega a una superficie de trabajo es de suma importancia en el diseño de iluminación. Sin embargo, el sistema visual humano responde a la distribución de la luminancia dentro del campo de visión. La escena dentro de un campo visual se interpreta diferenciando entre el color de la superficie, la reflectancia y la iluminación. La luminancia depende tanto de la iluminancia como de la reflectancia de una superficie. Tanto la iluminancia como la luminancia son cantidades objetivas. La respuesta al brillo, sin embargo, es subjetiva.

 

 

 

 

Para producir un entorno que proporcione satisfacción visual, comodidad y rendimiento, es necesario equilibrar las luminancias dentro del campo de visión. Idealmente, las luminancias que rodean una tarea deberían disminuir gradualmente, evitando así contrastes fuertes. La variación sugerida en la luminancia a través de una tarea se muestra en la figura 4.

Figura 4. Variación en la luminancia a lo largo de una tarea

LIG030F4

El método del lumen para el diseño de iluminación conduce a una iluminancia promedio en el plano horizontal en el plano de trabajo, y es posible utilizar el método para establecer valores de iluminancia promedio en las paredes y techos dentro de un interior. Es posible convertir valores de iluminancia promedio en valores de luminancia promedio a partir de detalles del valor de reflectancia promedio de las superficies de la habitación.

 

 

 

La ecuación que relaciona la luminancia y la iluminancia es: 

Figura 5. Valores típicos de iluminancia relativa junto con valores de reflectancia sugeridos

LIG030F5

La figura 5 muestra una oficina típica con valores de iluminancia relativos (de un sistema de iluminación general superior) en las superficies de la sala principal junto con las reflectancias sugeridas. El ojo humano tiende a ser atraído por la parte de la escena visual que es más brillante. De ello se deduce que los valores de luminancia más altos normalmente ocurren en un área de tarea visual. El ojo reconoce los detalles dentro de una tarea visual discriminando entre las partes más claras y oscuras de la tarea. La variación en el brillo de una tarea visual se determina a partir del cálculo de la contraste de luminancia:

donde

Lt = Luminancia de la tarea

Lb = Luminancia del fondo

y ambas luminancias se miden en cd·m-2

Las líneas verticales en esta ecuación significan que todos los valores de contraste de luminancia deben considerarse positivos.

El contraste de una tarea visual estará influenciado por las propiedades de reflectancia de la tarea misma. Ver figura 5.

Control Óptico de Iluminación

Si se utiliza una lámpara desnuda en una luminaria, es poco probable que la distribución de la luz sea aceptable y es casi seguro que el sistema será antieconómico. En tales situaciones, es probable que la lámpara desnuda sea una fuente de deslumbramiento para los ocupantes de la habitación, y aunque algo de luz llegue finalmente al plano de trabajo, es probable que la eficacia de la instalación se vea seriamente reducida debido al deslumbramiento.

Será evidente que se requiere alguna forma de control de la luz, y los métodos empleados con mayor frecuencia se detallan a continuación.

Obstrucción

Si se instala una lámpara dentro de un recinto opaco con una sola abertura para que escape la luz, la distribución de la luz será muy limitada, como se muestra en la figura 6.

Figura 6. Control de salida de iluminación por obstrucción

LIG030F6

Reflexión

Este método utiliza superficies reflectantes, que pueden variar desde un acabado muy mate hasta un acabado muy especular o similar a un espejo. Este método de control es más eficiente que la obstrucción, ya que la luz parásita se recoge y se redirige a donde se requiere. El principio involucrado se muestra en la figura 7.

Figura 7. Control de salida de luz por reflexión

LIG030F7

Difusión

Si se instala una lámpara dentro de un material translúcido, el tamaño aparente de la fuente de luz aumenta con una reducción simultánea de su brillo. Desafortunadamente, los difusores prácticos absorben parte de la luz emitida, lo que en consecuencia reduce la eficiencia general de la luminaria. La Figura 8 ilustra el principio de difusión.

Figura 8. Control de salida de luz por difusión

LIG030F8

Refracción

Este método utiliza el efecto de "prisma", donde normalmente un material de prisma de vidrio o plástico "dobla" los rayos de luz y, al hacerlo, redirige la luz hacia donde se requiere. Este método es muy adecuado para la iluminación general de interiores. Tiene la ventaja de combinar un buen control del deslumbramiento con una eficiencia aceptable. La figura 9 muestra cómo la refracción ayuda al control óptico.

En muchos casos, una luminaria utilizará una combinación de los métodos de control óptico descritos.

Figura 9. Control de salida de luz por refracción

LIG030F9

Distribución de luminancia

La distribución de la salida de luz de una luminaria es importante para determinar las condiciones visuales experimentadas posteriormente. Cada uno de los cuatro métodos de control óptico descritos producirá diferentes propiedades de distribución de salida de luz de la luminaria.

Reflejos de velo a menudo ocurren en áreas donde están instaladas las pantallas de visualización. Los síntomas habituales experimentados en tales situaciones son una capacidad reducida para leer correctamente el texto en una pantalla debido a la aparición de imágenes de alta luminancia no deseadas en la pantalla misma, generalmente de luminarias de techo. Puede desarrollarse una situación en la que también aparezcan reflejos de velo en el papel de un escritorio en un interior.

Si las luminarias en un interior tienen un fuerte componente de salida de luz verticalmente hacia abajo, entonces cualquier papel sobre un escritorio debajo de dicha luminaria reflejará la fuente de luz hacia los ojos de un observador que esté leyendo o trabajando en el papel. Si el papel tiene un acabado brillante, la situación se agrava.

La solución al problema es hacer que las luminarias utilizadas tengan una distribución de salida de luz predominantemente en ángulo con la vertical hacia abajo, de modo que, siguiendo las leyes básicas de la física (ángulo de incidencia = ángulo de reflexión), el deslumbramiento reflejado ser minimizado. La Figura 10 muestra un ejemplo típico tanto del problema como de la solución. La distribución de salida de luz de la luminaria utilizada para solucionar el problema se conoce como distribución de alas de murciélago.

Figura 10. Reflejos de velo

LIG30F10

La distribución de la luz de las luminarias también puede provocar deslumbramiento directo, y en un intento de superar este problema, las unidades de iluminación local deben instalarse fuera del "ángulo prohibido" de 45 grados, como se muestra en la figura 11.

Figura 11. Representación esquemática del ángulo prohibido

LIG30F11

Condiciones de iluminación óptimas para el confort visual y el rendimiento

Cuando se investigan las condiciones de iluminación para el confort visual y el rendimiento, es apropiado considerar aquellos factores que afectan la capacidad de ver los detalles. Estos se pueden subdividir en dos categorías: características del observador y características de la tarea.

Características del observador.

Éstos incluyen:

  • sensibilidad del sistema visual del individuo al tamaño, contraste, tiempo de exposición
  • características de adaptación transitoria
  • susceptibilidad al deslumbramiento
  • edad
  • características motivacionales y psicológicas.

 

Características de la tarea.

Éstos incluyen:

  • configuración de detalle
  • contraste de detalle/fondo
  • luminancia de fondo
  • especularidad del detalle.

 

Con referencia a tareas particulares, las siguientes preguntas deben ser respondidas:

  • ¿Son fáciles de ver los detalles de la tarea?
  • ¿Es probable que la tarea se lleve a cabo durante períodos prolongados?
  • Si los errores resultan del desempeño de la tarea, ¿se considera que las consecuencias son graves?

 

Para producir condiciones de iluminación óptimas en el lugar de trabajo, es importante tener en cuenta los requisitos que se imponen a la instalación de iluminación. Idealmente, la iluminación de la tarea debe revelar el color, el tamaño, el relieve y las cualidades de la superficie de una tarea y, al mismo tiempo, evitar la creación de sombras potencialmente peligrosas, deslumbramiento y entornos "ásperos" para la tarea en sí.

Destello.

El deslumbramiento se produce cuando hay una luminancia excesiva en el campo de visión. Los efectos del deslumbramiento en la visión se pueden dividir en dos grupos, denominados deslumbramiento y deslumbramiento incomodidad.

Considere el ejemplo del resplandor de los faros de un vehículo que se aproxima durante la oscuridad. El ojo no puede adaptarse simultáneamente a los faros del vehículo y al brillo mucho menor de la carretera. Este es un ejemplo de deslumbramiento incapacitante, ya que las fuentes de luz de alta luminancia producen un efecto inhabilitante debido a la dispersión de la luz en los medios ópticos. El deslumbramiento por discapacidad es proporcional a la intensidad de la fuente de luz infractora.

El deslumbramiento molesto, que es más probable que ocurra en interiores, puede reducirse o incluso eliminarse por completo reduciendo el contraste entre la tarea y su entorno. Los acabados mates, difusamente reflectantes en las superficies de trabajo son preferibles a los acabados brillantes o especularmente reflectantes, y la posición de cualquier fuente de luz molesta debe estar fuera del campo de visión normal. En general, el desempeño visual exitoso ocurre cuando la tarea en sí es más brillante que su entorno inmediato, pero no en exceso.

A la magnitud del deslumbramiento molesto se le da un valor numérico y se compara con valores de referencia para predecir si el nivel de deslumbramiento molesto será aceptable. El método de cálculo de los valores del índice de deslumbramiento utilizado en el Reino Unido y en otros lugares se considera en "Medición".

Medición

Encuestas de iluminación

Una técnica topográfica que se utiliza con frecuencia se basa en una cuadrícula de puntos de medición en toda el área bajo consideración. La base de esta técnica es dividir todo el interior en un número de áreas iguales, cada una idealmente cuadrada. La iluminancia en el centro de cada una de las áreas se mide a la altura del escritorio (normalmente 0.85 metros sobre el nivel del suelo) y se calcula un valor medio de iluminancia. La precisión del valor de la iluminancia media está influenciada por el número de puntos de medición utilizados.

Existe una relación que permite la mínimo número de puntos de medición a calcular a partir del valor de índice de habitaciones aplicable al interior bajo consideración.

Aquí, la longitud y el ancho se refieren a las dimensiones de la habitación y la altura de montaje es la distancia vertical entre el centro de la fuente de luz y el plano de trabajo.

La relación a la que se hace referencia se da como:

Número mínimo de puntos de medición = (x + 2)2

dónde "x” es el valor del índice de la habitación llevado al siguiente número entero más alto, excepto que para todos los valores de RI igual o mayor que 3, x se toma como 4. Esta ecuación proporciona el número mínimo de puntos de medición, pero las condiciones a menudo requieren más que este número mínimo de puntos para ser utilizados.

Al considerar la iluminación de un área de trabajo y su entorno inmediato, la variación en la iluminancia o uniformidad debe tenerse en cuenta la iluminancia.

Sobre cualquier área de trabajo y su entorno inmediato, la uniformidad no debe ser inferior a 0.8.

En muchos lugares de trabajo no es necesario iluminar todas las áreas al mismo nivel. La iluminación localizada o local puede proporcionar cierto grado de ahorro de energía, pero sea cual sea el sistema que se utilice, la variación de la iluminación en un interior no debe ser excesiva.

El diversidad de iluminancia se expresa como:

En cualquier punto del área principal del interior, la diversidad de iluminancia no debe exceder de 5:1.

Los instrumentos utilizados para medir la iluminancia y la luminancia suelen tener respuestas espectrales que varían de la respuesta del sistema visual humano. Las respuestas se corrigen, a menudo, mediante el uso de filtros. Cuando se incorporan filtros, los instrumentos se denominan color corregido.

Los medidores de iluminancia tienen aplicada una corrección adicional que compensa la dirección de la luz incidente que cae sobre la celda del detector. Se dice que los instrumentos que son capaces de medir con precisión la iluminancia desde diferentes direcciones de la luz incidente son coseno corregido.

Medición del índice de deslumbramiento

El sistema que se usa con frecuencia en el Reino Unido, con variaciones en otros lugares, es esencialmente un proceso de dos etapas. La primera etapa establece un índice de deslumbramiento no corregido valor (UGI). La figura 12 proporciona un ejemplo.

Figura 12. Vistas en alzado y en planta del interior típico utilizado en el ejemplo

LIG30F12

La altura H es la distancia vertical entre el centro de la fuente de luz y el nivel de los ojos de un observador sentado, que normalmente se toma como 1.2 metros sobre el nivel del suelo. Las dimensiones principales de la habitación se convierten luego en múltiplos de H. Por lo tanto, dado que H = 3.0 metros, entonces la longitud = 4H y el ancho = 3H. Se deben realizar cuatro cálculos separados de UGI para determinar el peor de los casos de acuerdo con los diseños que se muestran en la figura 13.

Figura 13. Posibles combinaciones de orientación de luminaria y dirección de visión dentro del interior considerado en el ejemplo

LIG30F13

Los fabricantes de equipos de iluminación producen tablas que especifican, para valores dados de reflectancia de la tela dentro de una habitación, valores de índice de deslumbramiento no corregido para cada combinación de valores de X e Y.

La segunda etapa del proceso es aplicar factores de corrección a los valores UGI dependiendo de los valores del flujo de salida de la lámpara y la desviación en el valor de la altura (H).

El valor del índice de deslumbramiento final se compara luego con el valor del Índice de deslumbramiento limitante para interiores específicos, dado en referencias como el Código CIBSE para iluminación interior (1994).

 

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Contenido

Prefacio
Parte I. El cuerpo
Sangre
Cáncer
Sistema Cardiovascular
Riesgos físicos, químicos y biológicos
Sistema digestivo
Salud mental
Estado de ánimo y afecto
Sistema musculoesquelético
Sistema nervioso
Sistema renal-urinario
Sistema reproductivo
Sistema respiratorio
Sistemas sensoriales
Enfermedades de la piel
Condiciones Sistemáticas
Parte II. Cuidado de la salud
Primeros Auxilios y Servicios Médicos de Emergencia
Protección y promoción de la salud
Servicios de salud ocupacional
Parte III. Política de gerencia
Discapacidad y Trabajo
Educación y Entrenamiento
Casos prácticos
Cuestiones éticas
Desarrollo, Tecnología y Comercio
Relaciones Laborales y Gestión de Recursos Humanos
Recursos: Información y SST
Recursos, Institucionales, Estructurales y Legales
Nivel de la comunidad
Ejemplos regionales y nacionales
Seguridad y Salud Internacional, Gubernamental y No Gubernamental
Trabajo y Trabajadores
Sistemas de Compensación al Trabajador
Temas en Sistemas de Compensación de Trabajadores
Parte IV. Herramientas y enfoques
Monitoreo biológico
Epidemiología y Estadística
Ergonomía
Objetivos, Principios y Métodos
Aspectos físicos y fisiológicos
Aspectos organizacionales del trabajo
Diseño de Sistemas de Trabajo
Diseñando para todos
Diversidad e importancia de la ergonomía
Higiene Ocupacional
Protección personal
Sistemas de Registro y Vigilancia
Toxicología
Principios Generales de Toxicología
Mecanismos de Toxicidad
Métodos de prueba de toxicología
Toxicología regulatoria
Parte V. Factores Psicosociales y Organizacionales
Factores psicosociales y organizacionales
Teorías del estrés laboral
La prevención del cáncer
Efectos crónicos sobre la salud
Reacciones de estrés
Factores individuales
Desarrollo Profesional
Factores Macro-Organizacionales
Seguridad en el empleo
Factores interpersonales
Factores intrínsecos al trabajo
Organizaciones y Salud y Seguridad
Parte VI. Peligros generales
Aumento de la presión barométrica
Presión barométrica reducida
Peligros biológicos
Desastres, Naturales y Tecnológicos
Electricidad
Fuego
Calor y frio
Horas de trabajo
Calidad del aire interior
Control Ambiental Interior
iluminación
ruido
Radiación: Ionizante
Radiación: no ionizante
Vibración
Violencia
Unidades de visualización visual
Parte VII. El entorno
Peligros ambientales para la salud
Política Ambiental
Control de la Contaminación Ambiental
Parte VIII. Gestión de Accidentes y Seguridad
Prevención de accidentes
Auditorías, Inspecciones e Investigaciones
Aplicaciones de seguridad
Política de seguridad y liderazgo
Programas de seguridad
Parte IX. quimicos
Uso, almacenamiento y transporte de productos químicos
Minerales y Químicos Agrícolas
Metales: propiedades químicas y toxicidad
Parte X. Industrias Basadas en Recursos Biológicos
Industrias basadas en la agricultura y los recursos naturales
Sistemas de cultivo
Cultivos de alimentos y fibras
Cultivos de árboles, zarzas y vides
Cultivos especiales
Cultivos de bebidas
Problemas de salud y medio ambiente
Industria de las bebidas
Pesca deportiva
Industria Alimentaria
Descripción general y efectos sobre la salud
Sectores de procesamiento de alimentos
Silvicultura
de Talentos
Cría de ganado
Maderas
Industria del papel y la pulpa
Principales Sectores y Procesos
Patrones de enfermedades y lesiones
Parte XI. Industrias Basadas en Recursos Naturales
Hierro y acero
Minas y canteras
Exploración y Distribución de Petróleo
Generación y distribución de energía
Parte XII. Industrias Químicas
Procesamiento químico
Ejemplos de operaciones de procesamiento químico
Petróleo y gas natural
Industria farmacéutica
Industria del caucho
Parte XIII. Industrias manufactureras
Electrodomésticos y Equipos
Industria metalúrgica y de procesamiento de metales
Operaciones de Fundición y Refinación
Procesamiento de metales y trabajo de metales
Microelectrónica y Semiconductores
Vidrio, Cerámica y Materiales Relacionados
Industria Gráfica, Fotografía y Reproducción
Tratamiento de la madera
Parte XIV. Industrias textiles y de la confección
Prendas de Vestir y Productos Textiles Terminados
Cuero, Piel y Calzado
Industria de artículos textiles
Parte XV. Industrias del transporte
Manufactura y Mantenimiento Aeroespacial
Vehículos Motorizados y Maquinaria Pesada
Construcción y reparación de barcos y embarcaciones
Parte XVI. Construcción
Construcción de la Banda
Salud, Prevención y Gestión
Principales sectores y sus peligros
Herramientas, Equipos y Materiales
Parte XVII. Servicios y Comercio
Servicios de educación y formación
Servicios de Emergencia y Seguridad
Recursos de servicios de emergencia y seguridad
Entretenimiento y las artes
Artes y manualidades
Artes escénicas y mediáticas
Diversión
Recursos para el entretenimiento y las artes
Instalaciones y servicios de atención médica
Ergonomía y Cuidado de la Salud
El Medio Físico y el Cuidado de la Salud
Trabajadores de la Salud y Enfermedades Infecciosas
Sustancias químicas en el entorno del cuidado de la salud
El entorno hospitalario
Recursos de instalaciones y servicios de atención médica
Hoteles y restaurantes
Oficina y comercio minorista
Servicios personales y comunitarios
Servicios Públicos y Gubernamentales
Industria del Transporte y Almacenamiento
Transporte aéreo
Transporte por carretera
Transporte ferroviario
Transporte de agua
Almacenamiento
Parte XVIII. Guías
Guía de ocupaciones
Guía de productos químicos
Guía de Unidades y Abreviaturas