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

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

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

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

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

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

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

L_t = Luminancia de la tarea

L_b = 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

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

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

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

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

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

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".

Measurement

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.

La 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

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

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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