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