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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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.

Atrás

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

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

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

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

Figura 4. Factores que afectan el deslumbramiento

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

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

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"

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

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%.

Equipos: 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

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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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.

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

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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La naturaleza generalizada del ruido ocupacional

El ruido es uno de los más comunes de todos los riesgos laborales. En los Estados Unidos, por ejemplo, más de 9 millones de trabajadores están expuestos a niveles de ruido ponderados A promedio diarios de 85 decibelios (abreviados aquí como 85 dBA). Estos niveles de ruido son potencialmente peligrosos para su audición y también pueden producir otros efectos adversos. Hay aproximadamente 5.2 millones de trabajadores expuestos a ruidos por encima de estos niveles en la fabricación y los servicios públicos, lo que representa alrededor del 35 % del número total de trabajadores en las industrias manufactureras de EE. UU.

Los niveles de ruido peligrosos se identifican fácilmente y es tecnológicamente factible controlar el ruido excesivo en la gran mayoría de los casos mediante la aplicación de tecnología estándar, el rediseño del equipo o proceso o la adaptación de máquinas ruidosas. Pero con demasiada frecuencia, no se hace nada. Hay varias razones para esto. Primero, aunque muchas soluciones de control de ruido son notablemente económicas, otras pueden ser costosas, especialmente cuando el objetivo es reducir el riesgo de ruido a niveles de 85 u 80 dBA.

Una razón muy importante de la ausencia de programas de control del ruido y conservación de la audición es que, lamentablemente, el ruido suele aceptarse como un “mal necesario”, una parte de la actividad empresarial, una parte inevitable de un trabajo industrial. El ruido peligroso no causa derramamiento de sangre, no rompe huesos, no produce tejido de aspecto extraño y, si los trabajadores logran pasar los primeros días o semanas de exposición, a menudo sienten que se han "acostumbrado" al ruido. Pero lo más probable es que hayan comenzado a sufrir una pérdida auditiva temporal que reduce su sensibilidad auditiva durante la jornada laboral y, a menudo, disminuye durante la noche. Por lo tanto, el progreso de la pérdida auditiva inducida por el ruido es insidioso porque avanza gradualmente a lo largo de los meses y los años, en gran medida desapercibido hasta que alcanza proporciones de discapacidad.

Otra razón importante por la que no siempre se reconocen los peligros del ruido es que existe un estigma asociado a la discapacidad auditiva resultante. Como ha demostrado tan claramente Raymond Hétu en su artículo sobre la rehabilitación de la pérdida auditiva inducida por el ruido en otro lugar de este Enciclopedia, las personas con deficiencias auditivas a menudo se consideran personas mayores, mentalmente lentas y generalmente incompetentes, y quienes corren el riesgo de sufrir deficiencias son reacios a reconocer sus deficiencias o el riesgo por temor a ser estigmatizados. Esta es una situación desafortunada porque las pérdidas auditivas inducidas por el ruido se vuelven permanentes y, cuando se suman a la pérdida auditiva que ocurre naturalmente con el envejecimiento, pueden conducir a la depresión y el aislamiento en la madurez y la vejez. El momento de tomar medidas preventivas es antes de que comiencen las pérdidas auditivas.

El alcance de la exposición al ruido

Como se mencionó anteriormente, el ruido es especialmente frecuente en las industrias manufactureras. El Departamento de Trabajo de EE. UU. ha estimado que el 19.3 % de los trabajadores de la fabricación y los servicios públicos están expuestos a niveles de ruido promedio diarios de 90 dBA y superiores, el 34.4 % está expuesto a niveles superiores a 85 dBA y el 53.1 % a niveles superiores a 80 dBA. Estas estimaciones deberían ser bastante típicas del porcentaje de trabajadores expuestos a niveles peligrosos de ruido en otras naciones. Es probable que los niveles sean algo más altos en los países menos desarrollados, donde los controles de ingeniería no se usan tan ampliamente, y algo más bajos en los países con programas de control de ruido más estrictos, como los países escandinavos y Alemania.

Muchos trabajadores en todo el mundo experimentan algunas exposiciones muy peligrosas, muy por encima de 85 o 90 dBA. Por ejemplo, el Departamento de Trabajo de EE. UU. ha estimado que casi medio millón de trabajadores están expuestos a niveles de ruido promedio diarios de 100 dBA y superiores, y más de 800,000 95 a niveles entre 100 y XNUMX dBA solo en las industrias manufactureras.

La Figura 1 clasifica las industrias manufactureras más ruidosas de los Estados Unidos en orden descendente según el porcentaje de trabajadores expuestos a más de 90 dBA y brinda estimaciones de los trabajadores expuestos al ruido por sector industrial.

Figura 1. Exposición al ruido ocupacional: la experiencia de EE. UU.

Necesidades de investigación

En los siguientes artículos de este capítulo, debe quedar claro para el lector que los efectos sobre la audición de la mayoría de los tipos de ruido son bien conocidos. Los criterios para los efectos del ruido continuo, variable e intermitente se desarrollaron hace unos 30 años y siguen siendo esencialmente los mismos en la actualidad. Sin embargo, esto no es cierto para el ruido de impulso. A niveles relativamente bajos, el ruido impulsivo parece no ser más dañino y posiblemente menos que el ruido continuo, dada la misma energía sonora. Pero a altos niveles de sonido, el ruido de impulso parece ser más dañino, especialmente cuando se excede un nivel crítico (o, más correctamente, una exposición crítica). Es necesario realizar más investigaciones para definir con mayor precisión la forma de la curva de daño/riesgo.

Otra área que necesita ser aclarada es el efecto adverso del ruido, tanto en la audición como en la salud en general, en combinación con otros agentes. Aunque los efectos combinados del ruido y los fármacos ototóxicos son bastante conocidos, la combinación de ruido y productos químicos industriales es motivo de creciente preocupación. Los solventes y ciertos otros agentes parecen ser cada vez más neurotóxicos cuando se experimentan junto con altos niveles de ruido.

En todo el mundo, los trabajadores expuestos al ruido en las industrias manufactureras y las fuerzas armadas reciben la mayor parte de la atención. Sin embargo, hay muchos trabajadores en la minería, la construcción, la agricultura y el transporte que también están expuestos a niveles peligrosos de ruido, como se indica en la figura 1. Es necesario evaluar las necesidades únicas asociadas con estas ocupaciones y controlar el ruido y otros aspectos. de los programas de conservación de la audición deben extenderse a estos trabajadores. Desafortunadamente, la provisión de programas de conservación de la audición a los trabajadores expuestos al ruido no garantiza que se prevendrán la pérdida de la audición y otros efectos adversos del ruido. Existen métodos estándar para evaluar la efectividad de los programas de conservación de la audición, pero pueden ser engorrosos y no se usan mucho. Es necesario desarrollar métodos de evaluación simples que puedan ser utilizados tanto por empresas pequeñas como grandes, y aquellas con recursos mínimos.

La tecnología existe para reducir la mayoría de los problemas de ruido, como se mencionó anteriormente, pero existe una gran brecha entre la tecnología existente y su aplicación. Es necesario desarrollar métodos mediante los cuales se pueda difundir información sobre todo tipo de soluciones para el control del ruido a quienes la necesiten. La información sobre el control del ruido debe computarizarse y ponerse a disposición no solo de los usuarios de los países en desarrollo sino también de los países industrializados.

Tendencias futuras

En algunos países existe una tendencia creciente a poner más énfasis en la exposición al ruido no ocupacional y su contribución a la carga de la pérdida auditiva inducida por el ruido. Este tipo de fuentes y actividades incluyen la caza, el tiro al blanco, los juguetes ruidosos y la música a todo volumen. Este enfoque es beneficioso porque destaca algunas fuentes potencialmente significativas de discapacidad auditiva, pero en realidad puede ser perjudicial si desvía la atención de problemas serios de ruido ocupacional.

Una tendencia muy dramática es evidente entre las naciones pertenecientes a la Unión Europea, donde la normalización del ruido avanza a un ritmo casi vertiginoso. Este proceso incluye normas para las emisiones de ruido de los productos, así como para las normas de exposición al ruido.

El proceso de establecimiento de normas no se está moviendo rápidamente en América del Norte, especialmente en los Estados Unidos, donde los esfuerzos regulatorios están estancados y el movimiento hacia la desregulación es una posibilidad. Los esfuerzos para regular el ruido de los nuevos productos se abandonaron en 1982 cuando se cerró la Oficina de Ruido de la Agencia de Protección Ambiental de los EE. UU., y es posible que los estándares de ruido ocupacional no sobrevivan al clima de desregulación en el actual Congreso de los EE. UU.

Las naciones en desarrollo parecen estar en el proceso de adoptar y revisar los estándares de ruido. Estos estándares tienden al conservadurismo, en tanto se mueven hacia un límite de exposición permisible de 85 dBA, y hacia una tasa de cambio (relación de negociación tiempo/intensidad) de 3 dB. Qué tan bien se hacen cumplir estos estándares, especialmente en economías florecientes, es una pregunta abierta.

La tendencia en algunas de las naciones en desarrollo es concentrarse en controlar el ruido mediante métodos de ingeniería en lugar de luchar con las complejidades de las pruebas audiométricas, los dispositivos de protección auditiva, la capacitación y el mantenimiento de registros. Esto parecería ser un enfoque muy sensato siempre que sea factible. En ocasiones, puede ser necesaria la suplementación con protectores auditivos para reducir las exposiciones a niveles seguros.

Los efectos del ruido

Algunos de los materiales que siguen han sido adaptados de Suter, AH, “Noise and the Conservation of Hearing”, capítulo 2 en el Manual de conservación de la audición (3.ª ed.), Council for Accreditation in Occupational Hearing Conservation, Milwaukee, WI, EE. UU. (1993). ).

La pérdida de audición es sin duda el efecto adverso más conocido del ruido, y probablemente el más grave, pero no el único. Otros efectos perjudiciales incluyen tinnitus (zumbido en los oídos), interferencia con la comunicación verbal y con la percepción de señales de advertencia, interrupción del desempeño laboral, molestia y efectos extraauditivos. En la mayoría de las circunstancias, proteger la audición de los trabajadores debería proteger contra la mayoría de los demás efectos. Esta consideración proporciona un apoyo adicional para que las empresas implementen buenos programas de control del ruido y conservación de la audición.

La discapacidad auditiva

La discapacidad auditiva inducida por el ruido es muy común, pero a menudo se subestima porque no hay efectos visibles y, en la mayoría de los casos, no hay dolor. Solo hay una pérdida gradual y progresiva de la comunicación con familiares y amigos, y una pérdida de sensibilidad a los sonidos del entorno, como el canto de los pájaros y la música. Desafortunadamente, la buena audición generalmente se da por sentada hasta que se pierde.

Estas pérdidas pueden ser tan graduales que las personas no se dan cuenta de lo que ha sucedido hasta que el impedimento se convierte en una discapacidad. El primer signo suele ser que otras personas no parecen hablar con tanta claridad como solían hacerlo. La persona con problemas de audición tendrá que pedirles a los demás que repitan lo que dicen y, a menudo, se molesta con su aparente falta de consideración. A familiares y amigos a menudo se les dice: “No me grites. Puedo oírte, pero simplemente no puedo entender lo que estás diciendo”.

A medida que la pérdida auditiva empeora, el individuo comenzará a retirarse de las situaciones sociales. La iglesia, las reuniones cívicas, las ocasiones sociales y el teatro comienzan a perder su atractivo y el individuo optará por quedarse en casa. El volumen de la televisión se convierte en una fuente de discordia dentro de la familia, y otros miembros de la familia a veces se ven obligados a salir de la habitación porque la persona con discapacidad auditiva quiere que esté muy alto.

La presbiacusia, la pérdida auditiva que acompaña naturalmente al proceso de envejecimiento, se suma a la discapacidad auditiva cuando la persona con pérdida auditiva inducida por ruido envejece. Eventualmente, la pérdida puede progresar a una etapa tan severa que el individuo ya no puede comunicarse con familiares o amigos sin gran dificultad, y luego él o ella se aísla. Un audífono puede ayudar en algunos casos, pero la claridad de la audición natural nunca se restaurará, como ocurre con la claridad de la visión con anteojos.

Discapacidad auditiva ocupacional

La deficiencia auditiva inducida por el ruido suele considerarse una enfermedad o dolencia profesional, más que una lesión, porque su progresión es gradual. En raras ocasiones, un empleado puede sufrir una pérdida auditiva inmediata y permanente debido a un evento muy ruidoso, como una explosión, o un proceso muy ruidoso, como remachar acero. En estas circunstancias, la pérdida auditiva a veces se denomina lesión y se denomina “trauma acústico”. Sin embargo, la circunstancia habitual es una disminución lenta de la capacidad auditiva durante muchos años. La cantidad de deterioro dependerá del nivel del ruido, la duración de la exposición y la susceptibilidad del trabajador individual. Desafortunadamente, no existe un tratamiento médico para la discapacidad auditiva ocupacional; solo hay prevención.

Los efectos auditivos del ruido están bien documentados y existe poca controversia sobre la cantidad de ruido continuo que provoca diversos grados de pérdida auditiva (ISO 1990). Tampoco se discute que el ruido intermitente causa pérdida de audición. Pero los períodos de ruido que son interrumpidos por períodos de silencio pueden ofrecer al oído interno la oportunidad de recuperarse de una pérdida auditiva temporal y, por lo tanto, pueden ser algo menos peligrosos que el ruido continuo. Esto es cierto principalmente para las ocupaciones al aire libre, pero no para entornos interiores como las fábricas, donde los intervalos de silencio necesarios son raros (Suter 1993).

El ruido de impulso, como el ruido de los disparos y el estampado de metales, también daña la audición. Hay algunas pruebas de que el peligro del ruido impulsivo es más grave que el de otros tipos de ruido (Dunn et al. 1991; Thiery y Meyer-Bisch 1988), pero no siempre es así. La cantidad de daño dependerá principalmente del nivel y la duración del impulso, y puede ser peor cuando hay un ruido continuo de fondo. También hay pruebas de que las fuentes de ruido impulsivo de alta frecuencia son más dañinas que las compuestas por frecuencias más bajas (Hamernik, Ahroon y Hsueh 1991; Price 1983).

La pérdida de audición debido al ruido suele ser temporal al principio. Durante el transcurso de un día ruidoso, el oído se fatiga y el trabajador experimentará una reducción en la audición conocida como cambio de umbral temporal (TTS). Entre el final de un turno de trabajo y el comienzo del siguiente, el oído generalmente se recupera de gran parte del TTS, pero a menudo queda algo de la pérdida. Después de días, meses y años de exposición, el TTS provoca efectos permanentes y nuevas cantidades de TTS comienzan a acumularse sobre las pérdidas ahora permanentes. Un buen programa de pruebas audiométricas intentará identificar estas pérdidas auditivas temporales y prever medidas preventivas antes de que las pérdidas se vuelvan permanentes.

La evidencia experimental indica que varios agentes industriales son tóxicos para el sistema nervioso y producen pérdida auditiva en animales de laboratorio, especialmente cuando ocurren en combinación con ruido (Fechter 1989). Estos agentes incluyen (1) peligros de metales pesados, como compuestos de plomo y trimetilestaño, (2) solventes orgánicos, como tolueno, xileno y disulfuro de carbono, y (3) un monóxido de carbono asfixiante. Investigaciones recientes sobre trabajadores industriales (Morata 1989; Morata et al. 1991) sugieren que algunas de estas sustancias (disulfuro de carbono y tolueno) pueden aumentar el potencial dañino del ruido. También hay evidencia de que ciertas drogas que ya son tóxicas para el oído pueden aumentar los efectos dañinos del ruido (Boettcher et al. 1987). Los ejemplos incluyen ciertos antibióticos y medicamentos de quimioterapia contra el cáncer. Los encargados de los programas de conservación de la audición deben ser conscientes de que los trabajadores expuestos a estos productos químicos o que usan estos medicamentos pueden ser más susceptibles a la pérdida de la audición, especialmente cuando están expuestos además al ruido.

Discapacidad auditiva no ocupacional

Es importante entender que el ruido ocupacional no es la única causa de la pérdida auditiva inducida por el ruido entre los trabajadores, sino que la pérdida auditiva también puede ser causada por fuentes externas al lugar de trabajo. Estas fuentes de ruido producen lo que a veces se denomina “sociocusia”, y sus efectos sobre la audición son imposibles de diferenciar de la pérdida auditiva ocupacional. Solo se pueden suponer haciendo preguntas detalladas sobre las actividades recreativas y ruidosas del trabajador. Ejemplos de fuentes sociocusicas podrían ser herramientas para trabajar la madera, motosierras, motocicletas sin silenciador, música a todo volumen y armas de fuego. Disparar con frecuencia con armas de fuego de gran calibre (sin protección auditiva) puede contribuir significativamente a la pérdida de audición inducida por el ruido, mientras que es más probable que la caza ocasional con armas de menor calibre sea inofensiva.

La importancia de la exposición al ruido no ocupacional y la sociocusia resultante es que esta pérdida auditiva se suma a la exposición que un individuo podría recibir de fuentes ocupacionales. Por el bien de la salud auditiva general de los trabajadores, se les debe aconsejar que usen protección auditiva adecuada cuando participen en actividades recreativas ruidosas.

Tinnitus

El tinnitus es una afección que con frecuencia acompaña a la pérdida auditiva temporal y permanente a causa del ruido, así como a otros tipos de pérdida auditiva neurosensorial. A menudo denominado "zumbido en los oídos", el tinnitus puede variar de leve en algunos casos a grave en otros. A veces, las personas informan que les molesta más su tinnitus que su discapacidad auditiva.

Es probable que las personas con tinnitus lo noten más en condiciones de silencio, como cuando intentan dormir por la noche o cuando están sentados en una cabina insonorizada realizando una prueba audiométrica. Es una señal de que las células sensoriales del oído interno se han irritado. A menudo es un precursor de la pérdida de audición inducida por el ruido y, por lo tanto, una importante señal de advertencia.

Interferencia de comunicación y seguridad

El hecho de que el ruido pueda interferir o "enmascarar" la comunicación verbal y las señales de advertencia es solo de sentido común. Muchos procesos industriales pueden llevarse a cabo muy bien con un mínimo de comunicación entre los trabajadores. Sin embargo, otros trabajos, como los que realizan los pilotos de líneas aéreas, los ingenieros ferroviarios, los comandantes de tanques y muchos otros, dependen en gran medida de la comunicación verbal. Algunos de estos trabajadores utilizan sistemas electrónicos que suprimen el ruido y amplifican el habla. Hoy en día se dispone de sofisticados sistemas de comunicación, algunos con dispositivos que cancelan las señales acústicas no deseadas para que la comunicación se realice con mayor facilidad.

En muchos casos, los trabajadores solo tienen que arreglárselas, esforzándose por entender las comunicaciones por encima del ruido y gritando por encima de él o haciendo señales. A veces, las personas pueden desarrollar ronquera o incluso nódulos vocales u otras anomalías en las cuerdas vocales debido a un esfuerzo excesivo. Es posible que sea necesario derivar a estas personas para recibir atención médica.

La gente ha aprendido por experiencia que en niveles de ruido superiores a unos 80 dBA tienen que hablar muy alto, y en niveles superiores a 85 dBA tienen que gritar. En niveles muy por encima de 95 dBA, tienen que moverse muy juntos para comunicarse. Los especialistas en acústica han desarrollado métodos para predecir la cantidad de comunicación que puede tener lugar en situaciones industriales. Las predicciones resultantes dependen de las características acústicas tanto del ruido como del habla (u otra señal deseada), así como de la distancia entre el hablante y el oyente.

En general, se sabe que el ruido puede interferir con la seguridad, pero solo unos pocos estudios han documentado este problema (p. ej., Moll van Charante y Mulder 1990; Wilkins y Acton 1982). Ha habido numerosos informes, sin embargo, de trabajadores que tienen la ropa o las manos atrapadas en las máquinas y han resultado gravemente heridos mientras sus compañeros de trabajo no se daban cuenta de sus gritos de ayuda. Para evitar fallas en la comunicación en entornos ruidosos, algunos empleadores han instalado dispositivos de advertencia visual.

Otro problema, más reconocido por los propios trabajadores expuestos al ruido que por los profesionales de la conservación auditiva y la salud laboral, es que los dispositivos de protección auditiva pueden, en ocasiones, interferir en la percepción del habla y de las señales de advertencia. Esto parece ser cierto principalmente cuando los usuarios ya tienen pérdidas auditivas y los niveles de ruido caen por debajo de 90 dBA (Suter 1992). En estos casos, los trabajadores tienen una preocupación muy legítima sobre el uso de protección auditiva. Es importante estar atento a sus inquietudes e implementar controles de ruido de ingeniería o mejorar el tipo de protección que se ofrece, como protectores integrados en un sistema de comunicación electrónica. Además, los protectores auditivos ahora están disponibles con una respuesta de frecuencia más plana y de “alta fidelidad”, lo que puede mejorar la capacidad de los trabajadores para comprender el habla y las señales de advertencia.

Efectos en el desempeño laboral

Los efectos del ruido en el desempeño laboral se han estudiado tanto en el laboratorio como en condiciones reales de trabajo. Los resultados han demostrado que el ruido generalmente tiene poco efecto en el desempeño del trabajo repetitivo y monótono y, en algunos casos, puede aumentar el desempeño laboral cuando el nivel del ruido es bajo o moderado. Los altos niveles de ruido pueden degradar el desempeño laboral, especialmente cuando la tarea es complicada o implica hacer más de una cosa a la vez. El ruido intermitente tiende a ser más disruptivo que el ruido continuo, particularmente cuando los períodos de ruido son impredecibles e incontrolables. Algunas investigaciones indican que es menos probable que las personas se ayuden entre sí y más probable que muestren un comportamiento antisocial en ambientes ruidosos que en ambientes tranquilos. (Para una revisión detallada de los efectos del ruido en el desempeño laboral ver Suter 1992).

Molestia

Aunque el término “molestia” se relaciona más a menudo con problemas de ruido en la comunidad, como aeropuertos o pistas de carreras de autos, los trabajadores industriales también pueden sentirse molestos o irritados por el ruido de su lugar de trabajo. Esta molestia puede estar relacionada con la interferencia de la comunicación verbal y el desempeño laboral descrito anteriormente, pero también puede deberse al hecho de que muchas personas tienen aversión al ruido. A veces, la aversión al ruido es tan fuerte que un trabajador buscará empleo en otro lugar, pero esa oportunidad no suele ser factible. Después de un período de ajuste, la mayoría no parecerá estar tan molesto, pero aún pueden quejarse de fatiga, irritabilidad e insomnio. (El ajuste será más exitoso si a los trabajadores jóvenes se les colocan correctamente protectores auditivos desde el principio, antes de que desarrollen pérdida auditiva). Curiosamente, este tipo de información a veces surge después de una empresa inicia un programa de control del ruido y conservación de la audición porque los trabajadores se habrían percatado del contraste entre las condiciones anteriores y las mejoradas posteriormente.

Efectos extraauditivos

Como factor de estrés biológico, el ruido puede influir en todo el sistema fisiológico. El ruido actúa de la misma manera que otros factores estresantes, lo que hace que el cuerpo responda de formas que pueden ser dañinas a largo plazo y provocar trastornos conocidos como "enfermedades del estrés". Cuando se enfrentaba al peligro en tiempos primitivos, el cuerpo pasaba por una serie de cambios biológicos, preparándose para luchar o para huir (la clásica respuesta de “lucha o huida”). Existe evidencia de que estos cambios aún persisten con la exposición a ruidos fuertes, aunque una persona pueda sentirse “adaptada” al ruido.

La mayoría de estos efectos parecen ser transitorios, pero con la exposición continua se ha demostrado que algunos efectos adversos son crónicos en animales de laboratorio. Varios estudios de trabajadores industriales también apuntan en esta dirección, mientras que algunos estudios no muestran efectos significativos (Rehm 1983; van Dijk 1990). La evidencia es probablemente más sólida para los efectos cardiovasculares, como el aumento de la presión arterial o los cambios en la química sanguínea. Un conjunto significativo de estudios de laboratorio en animales mostró niveles de presión arterial elevados crónicos como resultado de la exposición al ruido de alrededor de 85 a 90 dBA, que no volvieron a la línea de base después del cese de la exposición (Peterson et al. 1978, 1981 y 1983).

Los estudios de química sanguínea muestran niveles elevados de las catecolaminas epinefrina y norepinefrina debido a la exposición al ruido (Rehm 1983), y una serie de experimentos realizados por investigadores alemanes encontró una conexión entre la exposición al ruido y el metabolismo del magnesio en humanos y animales (Ising y Kruppa 1993). El pensamiento actual sostiene que los efectos extraauditivos del ruido probablemente estén mediados psicológicamente, a través de la aversión al ruido, lo que hace que sea muy difícil obtener relaciones dosis-respuesta. (Para una descripción general completa de este problema, consulte Ising y Kruppa 1993).

Debido a que los efectos extraauditivos del ruido están mediados por el sistema auditivo, lo que significa que es necesario escuchar el ruido para que se produzcan efectos adversos, la protección auditiva correctamente ajustada debería reducir la probabilidad de estos efectos de la misma manera que lo hace con la pérdida auditiva. .

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