Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional Rosario LUZ Y COLOR

Transcripción

1 Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional Rosario Dpto. de Ingeniería Civil Instalaciones Eléctricas y Acústica TEMA: LUMINOTECNIA Versión 2 Mayo 2014 Ing. Alfredo Castro Ing. Marcos S. Juzefiszyn ONDAS ELECTROMAGNETICAS: SON MANIFESTACIONES DE ENERGIA EXISTENTES EN EL UNIVERSO. FORMAN EL DENOMINADO ESPECTRO ELECTROMAGNETICO. 1

2 ONDAS ELECTROMAGNETICAS: A DIFERENCIA DE LAS ONDAS MECANICAS, NO NECESITAN MEDIO FISICO PARA DESPLAZARCE. OTRA FORMA DE INTERPRETAR EL ESPECTRO ELECTROMAGNETICO MAGNITUDES L x F = Velocidad L = LONG F= FRECUENCIA NANOMETRO (nm) ANGSTROM (A) L = LONGITUD DE ONDA DE LA RADIACION UNIDAD DE LONGITUD QUE EQUIVALE A LA MIL MILLONESIMA PARTE DEL METRO EQUIVALE A LA DIEZ MIL MILLONESIMA PARTE DEL METRO. 1 NANOMETRO = 10 ANGSTROM VELOCIDAD DE DESPLAZAMIENTO Km x segundo 2

3 LUZ * FORMA DE ENERGIA ELECTROMAGNETICA. * PORCION DEL ESPECTRO QUE PUEDE SER CAPTADA POR EL ORGANO VISUAL, PERMITIENDO LA PERCEPCION DE LOS COLORES. SE DENOMINA LUZ VISIBLE ò ESPECTRO VISIBLE. * FRECUENCIA QUE VA DESDE LOS 380 A 780 nm (nanómetros) * CORRESPONDEN A COLORES QUE VAN DESDE EL VIOLETA AL ROJO, PARA DIFERENTES LONGITUDES DE ONDA. ESPECTRO VISIBLE 3800 A 4500 Angs. VIOLETA 4500 A 4900 Angs. AZUL 4900 A 5600 Angs. VERDE 5600 A 5900 Angs. AMARILLO 5900 A 6300 Angs. NARANJA 6300 A 7800 Angs. ROJO 3

4 LA LUZ BLANCA NO FIGURA EN EL ESPECTRO VISIBLE. DICHA RADIACION ES COMPUESTA CUANDO LA LUZ EMITE TODAS LAS LONGITUDES DE ONDA DE MODO EQUIVALENTE, LA PERCEPCION VISUAL CORRESPONDE AL COLOR BLANCO. SEGÚN NEWTON ES POSIBLE DESCOMPONER A LA LUZ BLANCA EN SUS COLORES COMPONENTES, UTILIZANDO PRISMAS OPTICOS, O BIEN COMBINAR ESTOS CON UN SEGUNDO PRISMA PARA RECUPERAR LA MEZCLA INICIAL FORMAS DE RECONOCIMIENTO DEL COLOR: COLOR DE LA LUZ (COMPOSICION ESPECTRAL DE LA LUZ) COLOR DEL OBJETO SIN LUZ NO HAY COLOR 4

5 EJEMPLO: SI UNA MANZANA ROJA ES ILUMINADA POR UNA LUZ QUE CONTIENE SOLO LA LONGITUD DE ONDA ROJA, LA HOJA DE LA MISMA SE VERIA NEGRA O SIN LUZ. SI LA MISMA MANZANA ES ILUMINADA POR UNA LUZ VERDE, LA MISMA APARECERIA COMO NEGRA A EXCEPCION DE LA HOJA, LA CUAL SE VERIA VERDE. SI UN COLOR NO SE ENCUENTRA EN LA FUENTE DE LUZ QUE INCIDE SOBRE UN OBJETO, ESTE NO PUEDE SER VISTO EL OJO Y LA VISION OJO CAMARA ORGANO VIVIENTE EN PERMANENTE MODIFICACION OBJETO MECANICO ACCIONADO POR EL HOMBRE 5

6 EL OJO Y LA VISION COMO FUNCIONA EL OJO HUMANO? RAYOS LUMINOSOS OBJETIVO DIAFRAGMA PELICULA FOTOSENSIBLE CAMARA RAYOS LUMINOSOS CORNEA HUMOR ACUOSO CRISTALINO IRIS PUPILA RETINA OJO HUMANO REFRACTA ENFOCA OBJETOS CONOS (SENSIBLES AL COLOR) BASTONCILLOS (SENSIBLES A LA LUZ ) SISTEMA DE LENTES REGULACION LUZ CAPTACION LUZ EL OJO Y LA VISION PARPADO CORNEA IRIS PUPILA CRISTALINO MUSCULOS RETINA BASTONCILLOS CONOS PURFURA RETINIANA PUNTO CIEGO REGULA CANTIDAD DE LUZ SISTEMA REFRACTOR PARTE COLOREADA. CONTROLA LA CANTIDAD DE LUZ QUE PENETRA ABERTURA EN EL CENTRO DEL IRIS, SEGÚN LA ABERTURA LA LUZ ENTRA CAMBIA DE FORMA Y ENFOCA OBJETOS A DISTINTAS DISTANCIA CILIARES, AJUSTAN LA TENSIÓN SOBRE EL CRISTALINO RECIBE LAS IMPRESIONES DE LUZ RECEPTORES EN LA RETINA SENSIBLES A LA LUZ. ACTUAN A BAJOS NIVELES DE LUZ (NOCHE) RECEPTORES EN LA RETINA DE DETALLES FINOS. PERCIBEN LOS COLORES LIQUIDO QUE SE DECOLORA EXPUESTO A LA LUZ ADAPTACION A LA OSCURIDAD PUNTO EN LA RETINA DONDE EL NERVIO OPTICO CONDUCE SENSACIONES DE LUZ AL CEREBRO 6

7 1) RENDIMIENTO DEL COLOR IRC: (INDICE DE REPRODUCCION CROMATICA): CUANTIFICA EL NIVEL DE REPRODUCCION DE COLORES DE UNA FUENTE DE LUZ, ES DECIR LA CAPACIDAD QUE TIENE LA MISMA PARA REPRODUCIR LOS COLORES DEL ESPECTRO. SU VALOR SE ENCUENTRA ENTRE 50 Y 100. POR EJ. UNA FUENTE RICA EN COLORES ROJOS Y NARANJAS, TENDERA A RESALTAR LOS MISMOS, MIENTRAS QUE SI LE FALTA ALGUN COLOR DEL ESPECTRO TENDERA A APAGAR O AGRISAR LOS MISMOS. 1) RENDIMIENTO DEL COLOR GRAFICO DE DISTRIBUCION ESPECTRAL DE LA LUZ ESPECTRO CONTINUO ESPECTRO DISCONTINUO GRAFICA LA CANTIDAD DE ENERGIA POR CADA LONGITUD DE ONDA ES PROPIO DE CADA FUENTE DE LUZ 7

8 1) RENDIMIENTO DEL COLOR IRC DE DIFERENTES LAMPARAS USADAS EN EL MERCADO 50<IRC<70 REGULAR 70<IRC<85 BUENO 85<IRC<100 OPTIMO 2) TEMPERATURA DEL COLOR SE MIDE EN GRADOS KELVIN (K) Y ES LA REFERENCIA PARA INDICAR EL COLOR DE LAS FUENTES LUMINOSAS. SE TOMA COMO REFERENCIA A UN RADIANTE TEORICO PERFECTO DENOMINADO CUERPO NEGRO. LA TEMPERATURA DE UN COLOR ES EL COLOR QUE TENDRIA ESE CUERPO RADIANTE PERFECTO, AL SER CALENTADO A DICHA TEMPERATURA. POR EJ. UNA LAMPARA DE 6500 ºK EQUIVALE AL COLOR QUE TOMA EL CUERPO NEGRO CUANDO ES CALENTADO A DICHA TEMPERATURA. 8

9 2) TEMPERATURA DEL COLOR VALORES EN º Kelvin 2) TEMPERATURA DEL COLOR TEMPERATURA DE COLOR (ºk) EN LUMINARIAS SE CONSIDERAN: 2000 ºk (d) BLANCOS CALIDOS (AMARILLO, NARANJA, ROJO) 4000 ºk (n) BLANCO NEUTRO 6000 ºk (c) BLANCO FRIOS (VERDE, AZUL O VIOLETA) 9

10 COLORES CALIDOS: SE REFIEREN A FUENTES DE LUZ RICAS EN ROJOS Y NARANJAS (ASOCIADO AL FUEGO Y VELA) COLORES FRIOS: SE REFIEREN A FUENTES DE LUZ RICAS EN AZULES (ASOCIADO AL COLOR DEL CIELO) LUZ BLANCA CALIDA LUZ BLANCA FRIA EJEMPLO: DENOMINACION OSRAM 10

11 3) REFLECTANCIA CUANDO LA LUZ INCIDE SOBRE UNA SUPERFICIE, PARTE DE LA MISMA ES ABSORBIDA Y PARTE ES REFLEJADA Y/O TRANSMITIDA. LA REFLECTANCIA ES EL PORCENTAJE DE LUZ REFLEJADO POR LA SUPERFICIE. EL PODER REFLECTANTE DE LAS SUPERFICIES QUE LIMITAN UN ESPACIO JUEGAN UN PAPEL FUNDAMENTAL EN EL DISEÑO LUMINICO DE ESPACIOS INTERIORES. 3) REFLECTANCIA 11

12 3) REFLECTANCIA Ang. α = Ang FACTOR DE REFLEXION = LUX REFLEJADA LUZ INCIDENTE ESPECULAR DIFUSA DIFUSA DIRIGIDA MIXTA SUPERFICIE REFLECTORA % DE LUZ REFLEJADA ESPEJOS ALUMINIO PULIDO PINTURA BLANCA (MATE) PORCELANA ESMALTADA PINTURA NEGRA 3-5 4) TRANSMITANCIA PASO DE UNA RADIACION A TRAVES DE UN MATERIAL SIN CAMBIO DE DENSIDAD DEL MEDIO TRANSMITIDO. FUNCION DE: 1 DENSIDAD DEL MATERIAL 2 TIPO DE MATERIAL TRANSMISION NORMAL VIDRIO TRANSPARENTE PLASTICOS POLICARBONATOS (LAMINAS) TRANSMISION DIFUSORA VIDRIOS OPALINOS POLICARBONATOS (ALVEOLARES) 12

13 4) TRANSMITANCIA FACTOR DE TRANSMISION (TRANSMITANCIA) = LUX TRANSMITIDA LUZ INCIDENTE VIDRIO TRANSPARENTE VIDRIO DIFUSOR 5) REFRACTANCIA CAMBIO DE VELOCIDAD Y DIRECCION DE UNA RADIACION AL PASAR POR UN MEDIO DE DISTINTA DENSIDAD. FUNCION DE: 1 ANGULO INCIDENCIA 2 DENSIDAD DE LOS MEDIOS VIDRIOS UTILIZADOS EN ILUMINACION DE CALLES CARRETERAS FAROS ETC. AL BOROSILICATO METACRILATO TRANSPARENTE 13

14 5) REFRACTANCIA INDICE DE REFRACCION = sen 1 sen 2 1 AIRE VIDRIO 2 AIRE REFLEXION Y TRANSMISION DE LA LUZ SOBRE DISTINTAS SUPERFICIES 14

15 RESUMEN 1) RENDIMIENTO DEL COLOR (IRC) 2) TEMPERATURA DEL COLOR 3) REFLECTANCIA DISEÑO LUMINOTECNICO 4) TRANSMITANCIA 5) REFRACTANCIA DISEÑO DE LUMINARIAS INTENSIDAD LUMINOSA: ES LA INTENSIDAD QUE EMANA POR SEG. DE UN FOCO LUMINOSO PROYECTADO EN UNA DIRECCION DETERMINADA SIMBOLO I UNIDAD CANDELA ( Cd ) DIRECCION 1 CANDELA 15

16 INTENSIDAD LUMINOSA: FLUJO LUMINOSO ES LA INTENSIDAD DE LUZ EMITIDA POR UNA CANDELA (1Cd) DURANTE 1 Seg. DETERMINA LA CANTIDAD DE LUZ QUE EMANA DE UNA LAMPARA. SIMBOLO UNIDAD F LUMEN ( lm) DISTINGUIMOS LUMENES INCIDENTES LUMENES EMITIDOS 16

17 FLUJO LUMINOSO ILUMINACION EL FLUJO LUMINOSO (F) QUE INCIDE SOBRE UNA SUPERFICIE PLANA DE 1m2 SE DENOMINA ILUMINACION (E). ESTABLECE EL NIVEL DE ILUMINACION NECESARIO PARA CADA LOCAL A ILUMINAR. 1m SIMBOLO UNIDAD E = E LUX F (LUMENES) S (m 2 ) 90 A 1LUX FUENTE LUMINOSA 1 CANDELA 17

18 ILUMINACION ILUMINACION 18

19 LUMINANCIA INTENSIDAD LUMINOSA EMITIDA EN UNA DIRECCION DADA POR UNA SUPERFICIE LUMINOSA O ILUMINADA (EFECTO BRILLO QUE UNA SUPERFICIE PRODUCE EN EL OJO). SU DETERMINACION SE TIENE EN CUENTA PARA EL EFECTO DE DESLUMBRAMIENTO (ó vulgarmente ENCANDILAMIENTO) SIMBOLO UNIDAD ( Cd por m 2 ) L L = I S x cos L LUMINANCIA I INTENSIDAD LUMINOSA Cd ANGULO INCIDENCIA ENTRE SUPERFICIE Y DIRECCION DE OBSERVACION S SUPERFICIE EN m 2 LUMINANCIA 19

20 CONTRASTE SE DETERMINA POR DIFERENCIAS ENTRE LUMINANCIAS DE DISTINTOS OBJETOS. SIRVEN PARA MEJORAR SITUACIONES LUMINOTECNICAS. POR EJ. USO EN SEMAFOROS, SEÑALIZACIONES, ETC C Lo Lf CONTRASTE LUMINANCIA DEL OBJETO LUMINANCIA DEL FONDO C = Lo - Lf Lf EFICIENCIA LUMINICA RELACION QUE HAY ENTRE EL FLUJO LUMINOSO APORTADO POR UNA LAMPARA Y LA CANTIDAD DE POTENCIA CONSUMIDA POR LA MISMA. EJEMPLO: INCANDESCENTES = 10 A 15% FLUORESCENTES = 55 A 95% CON EL TIEMPO, SE PRODUCE DEFICIENCIA A CAUSA DE: AGOTAMIENTO VIDA UTIL LAMPARA FALTA DE MANTENIMIENTO 20

21 CRITERIOS DE PREDIMENSIONADO Y METODOS DE CALCULO DE ILUMINACION ARQ. BASCHUK Y VAIMBERG B294 MANUAL DE LUMINOTECNIA OSRAM T11 MANUAL DE LUMINOTECNIA WESTINGHOUSE W52 3a.ed. ILUMINACION NATURAL CARLOS SAVIOLI S 516 BIBLIOGRAFIA INSTALACIONES ELECTRICAS EN EDIFICIOS NESTOR QUADRI Q1 11 ed. CARLOS LAZLO MANUAL DE LUMINOTECNIA PARA INTERIORES FIN 21