El diseño de iluminación arquitectónica es un campo de trabajo o estudio que se ocupa del diseño de sistemas de iluminación dentro del entorno construido, tanto interior como exterior. Puede incluir la manipulación y el diseño tanto de la luz natural como de la luz eléctrica o de ambas, para satisfacer las necesidades humanas. [1] [2]
El diseño de iluminación se basa tanto en la ciencia como en las artes visuales . El objetivo básico de la iluminación dentro del entorno construido es permitir que los ocupantes vean con claridad y sin molestias. [1] El objetivo del diseño de iluminación arquitectónica es equilibrar el arte y la ciencia de la iluminación para crear un ambiente, un interés visual y mejorar la experiencia de un espacio o lugar, al mismo tiempo que se cumplen los requisitos técnicos y de seguridad. [3] [4] [5]
El propósito del diseño de iluminación arquitectónica es equilibrar las características de la luz dentro de un espacio para optimizar los componentes técnicos, visuales y, más recientemente, los no visuales [6] de la ergonomía con respecto a la iluminación de edificios o espacios. [7]
Los requisitos técnicos incluyen la cantidad de luz necesaria para realizar una tarea, la energía que consume la iluminación dentro del espacio y la distribución relativa y la dirección de propagación de la luz para no causar deslumbramiento y molestias innecesarias. Los aspectos visuales de la luz son aquellos que se relacionan con la estética y la narrativa del espacio (por ejemplo, el estado de ánimo de un restaurante, la experiencia de una exposición dentro de un museo, la promoción de productos dentro de un espacio comercial , el refuerzo de la marca corporativa) y los aspectos no visuales son aquellos relacionados con la salud y el bienestar humanos. [8]
Como parte del proceso de diseño de iluminación, también se deben tener en cuenta factores culturales y contextuales. Por ejemplo, la iluminación intensa fue una señal de riqueza durante gran parte de la historia china [9] , pero se sabe que las luces intensas sin control son perjudiciales para los insectos, los pájaros y la visión de las estrellas [10] .
La historia de la luz eléctrica está bien documentada [11] y, con los avances en la tecnología de la iluminación, la profesión de la iluminación se desarrolló a la par. El desarrollo de lámparas fluorescentes de alta eficiencia y bajo costo condujo a una dependencia de la luz eléctrica y a un enfoque generalizado y uniforme de la iluminación, pero la crisis energética de la década de 1970 exigió una mayor consideración del diseño y revitalizó el uso de la luz natural. [12] [13]
La Sociedad de Ingeniería de Iluminación de Norteamérica (IESNA) se formó en 1906 y la versión del Reino Unido se estableció en 1909 (ahora conocida como la Sociedad de Luz e Iluminación y parte de CIBSE ). La Comisión Internacional de Iluminación (CIE) se estableció en 1913 y se ha convertido en una organización profesional aceptada como representante de la mejor autoridad en el tema de la luz y la iluminación. [14] La Institución de Profesionales de la Iluminación se estableció como la Asociación de Ingenieros de Iluminación Pública en 1924. En todo el mundo se desarrollaron organizaciones profesionales similares. [15] [16]
Inicialmente, estas organizaciones industriales se centraban principalmente en la ciencia y la ingeniería de la iluminación más que en el diseño estético, [17] pero en 1969 un grupo de diseñadores estableció la Asociación Internacional de Diseñadores de Iluminación (IALD). [18] Otras asociaciones puramente para el diseño de iluminación incluyen la Asociación de Diseñadores de Iluminación Profesionales (PLDA) establecida en 1994, la Association de Concepteurs Eclairage (ACE) en Francia establecida en 1995, [19] la Associazione Professionisti dell'Illuminazione (APIL) en Italia establecida en 1998, [20] la Associação Brasileira de Arquitetos de Iluminação en Brasil en 1999 [21] y la Asociación Profesional de Diseñadores de Iluminación en España (APDI) establecida en 2008. [22]
El diseñador de iluminación arquitectónica es una profesión independiente que se sitúa junto a las profesiones de arquitectura , diseño de interiores , arquitectura paisajística e ingeniería eléctrica . [23]
Uno de los primeros defensores del diseño de iluminación arquitectónica fue Richard Kelly, quien estableció su práctica en 1935. [24] [25] Kelly desarrolló un enfoque de la iluminación arquitectónica que todavía se utiliza hoy en día, basado en la percepción de tres elementos visuales presentados en una reunión conjunta de 1952 del Instituto Americano de Arquitectos , la Sociedad Americana de Diseñadores Industriales (ahora la Sociedad de Diseñadores Industriales de América ) y la Sociedad de Ingeniería de Iluminación de América del Norte, en Cleveland . [26]
Si bien muchos diseñadores de iluminación arquitectónica tienen experiencia en ingeniería eléctrica, ingeniería arquitectónica , arquitectura o fabricación de luminarias , varias universidades y escuelas técnicas ahora ofrecen programas de grado específicamente en diseño de iluminación arquitectónica. [27] [28]
El proceso de diseño de iluminación arquitectónica generalmente sigue el plan de trabajo del arquitecto en términos de etapas clave del proyecto: viabilidad, concepto, detalle, documentación de construcción, supervisión del sitio y puesta en servicio. [29] [30]
Después de la etapa de viabilidad, donde se establecen los parámetros del proyecto, la etapa de concepto es cuando se desarrolla el diseño de iluminación en términos de efecto de iluminación, objetivos de iluminación técnica y estrategia visual general, generalmente utilizando bocetos conceptuales, representaciones o paneles de estado de ánimo . [ cita requerida ]
La fuente de luz natural o luz natural es el sol. [31] La luz solar proporciona la mayor calidad de luz, clasificada como 100, en el espectro electromagnético . Existen beneficios para la salud física y psicológica que se derivan del uso de la luz natural en un espacio. Por ejemplo, puede ayudar a aliviar el trastorno afectivo estacional (TAE), puede proporcionar a las personas la vitamina D necesaria y puede ayudar a regular los ritmos circadianos o los ciclos diarios de luz y oscuridad. El uso de la luz natural como fuente de luz puede eliminar el uso de energía . La iluminación natural también puede provocar el deterioro de los materiales y acabados y un mayor uso de energía para enfriar un espacio. La composición arquitectónica de un espacio afecta la iluminación natural. Se puede utilizar en un espacio a través de ventanas, aberturas del interior, tragaluces y superficies reflectantes. [8]
La iluminación eléctrica o iluminación artificial es un tipo de iluminación arquitectónica que incluye fuentes de luz eléctrica . El propósito general de la iluminación eléctrica es permitir que el usuario del espacio vea en varios momentos del día, pero especialmente en la noche, cuando la luz del día ya no es una fuente de luz posible. La iluminación artificial ayuda a crear o mejorar la estética de un espacio. Se pueden implementar varias técnicas cuando se trata de iluminación eléctrica, ya que los usuarios tienen más control sobre la luz. Esto puede incluir atenuar o aumentar el brillo de una lámpara, la difusión de la fuente de luz y el uso de diferentes tonos de lámpara. Las principales fuentes utilizadas para la iluminación eléctrica incluyen lámparas incandescentes , lámparas de estado sólido y lámparas de descarga de gas . [31]
Las luminarias vienen en una amplia variedad de estilos para diversas funciones. Las funciones más importantes son servir de soporte para la fuente de luz, proporcionar luz dirigida y evitar el deslumbramiento visual . Algunas son muy sencillas y funcionales, mientras que otras son obras de arte en sí mismas. Se puede utilizar casi cualquier material, siempre que pueda tolerar el exceso de calor y cumpla con los códigos de seguridad.
Una propiedad importante de las luminarias es la eficacia luminosa o eficiencia energética , es decir, la cantidad de luz utilizable que emana de la luminaria por energía utilizada, medida normalmente en lúmenes por vatio . Una luminaria que utiliza fuentes de luz reemplazables también puede tener su eficiencia expresada como el porcentaje de luz que pasa de la "bombilla" al entorno. Cuanto más transparente sea la luminaria, mayor será su eficacia. Si se aplica un sombreado a la luz, normalmente se reducirá la eficiencia, pero aumentará la direccionalidad y la probabilidad de confort visual .
Las lámparas PH son una serie de luminarias diseñadas por el diseñador y escritor danés Poul Henningsen a partir de 1926. [32] La lámpara está diseñada con múltiples pantallas concéntricas para eliminar el deslumbramiento visual, emitiendo solo luz reflejada, oscureciendo la fuente de luz. [33]
Los diseñadores utilizan la idea de las capas de iluminación al crear un plan de iluminación para un espacio. Las capas de iluminación incluyen: capa de trabajo, capa focal, capa ambiental, capa decorativa y capa de luz natural. Cada capa aporta una función al espacio y, a menudo, trabajan juntas para crear un diseño de iluminación bien compuesto. La capa de trabajo es la iluminación que tiene un propósito para realizar un determinado trabajo o tarea. Por lo general, en esta capa, tiende a haber una necesidad de más luz. Un ejemplo de esto sería el uso de iluminación debajo de los gabinetes en una cocina. La capa focal es cuando la iluminación se utiliza para resaltar una determinada característica de una habitación, como una chimenea. Este tipo de iluminación atrae la mirada hacia esa área determinada. La capa ambiental proporciona iluminación de fondo o general. Esta capa tiene una fuerte influencia en el brillo de un espacio. En la capa decorativa, la iluminación se utiliza como un adorno para el espacio y puede ayudar a desarrollar el estilo. La capa de luz natural utiliza la luz natural o el sol para iluminar un espacio. El uso de la técnica de capas ayuda a desarrollar la estética y la funcionalidad de la iluminación. [8]
Los estudios fotométricos se realizan para simular diseños de iluminación para proyectos antes de que se construyan o renueven. Esto permite a los arquitectos , diseñadores de iluminación e ingenieros determinar si un diseño de iluminación propuesto proporcionará la cantidad de luz prevista. [34] También podrán determinar la relación de contraste entre las áreas claras y oscuras. En muchos casos, estos estudios se referencian con las prácticas de iluminación recomendadas por IESNA o CIBSE para el tipo de aplicación. Dependiendo del tipo de área, se pueden enfatizar diferentes aspectos de diseño por seguridad o practicidad (es decir, como mantener niveles de luz uniformes, evitar el deslumbramiento o resaltar ciertas áreas). A menudo se utiliza una aplicación de diseño de iluminación especializada para crearlos, que generalmente combinan el uso de dibujos CAD digitales bidimensionales y software de simulación de iluminación .
La temperatura de color de las fuentes de luz blanca también afecta a su uso para ciertas aplicaciones. La temperatura de color de una fuente de luz blanca es la temperatura en kelvin de un emisor de cuerpo negro teórico que más se asemeja a las características espectrales de la lámpara. Las bombillas incandescentes tienen una temperatura de color de alrededor de 2700 a 3000 kelvin; la luz del día es de alrededor de 6400 kelvin. Las lámparas de temperatura de color más baja tienen relativamente más energía en la parte amarilla y roja del espectro visible, mientras que las temperaturas de color altas corresponden a lámparas con una apariencia más azul-blanca. Para tareas críticas de inspección o de combinación de colores, o para exhibiciones minoristas de alimentos y ropa, se seleccionará la temperatura de color de las lámparas para obtener el mejor efecto de iluminación general. El color también se puede utilizar por razones funcionales. Por ejemplo, la luz azul dificulta ver las venas y, por lo tanto, se puede utilizar para disuadir el consumo de drogas. [35]
La temperatura de color correlacionada (CCT) de una fuente de luz es la temperatura de un radiador de cuerpo negro ideal que irradia luz de un tono comparable al de la fuente de luz. La temperatura de color es una característica de la luz visible que tiene importantes aplicaciones en iluminación , fotografía , videografía , publicación , fabricación , astrofísica , horticultura y otros campos. En la práctica, la temperatura de color solo tiene sentido para las fuentes de luz que de hecho se corresponden de manera bastante cercana con la radiación de algún cuerpo negro (es decir, aquellas en una línea que va desde el rojo anaranjado pasando por el amarillo y más o menos blanco hasta el blanco azulado); no tiene sentido hablar de la temperatura de color de (por ejemplo, una luz verde o violeta). La temperatura de color se expresa convencionalmente en la unidad de temperatura absoluta, el kelvin, que tiene el símbolo de unidad K.
Para la iluminación de interiores de edificios, suele ser importante tener en cuenta la temperatura de color de la iluminación. Por ejemplo, en las zonas públicas se suele utilizar una luz más cálida (es decir, con una temperatura de color más baja) para fomentar la relajación, mientras que en las oficinas se utiliza una luz más fría (con una temperatura de color más alta) para mejorar la concentración. [38]
La atenuación de la CCT para la tecnología LED se considera una tarea difícil, ya que los efectos de la descomposición, el envejecimiento y la deriva de la temperatura de los LED cambian el valor de color real de salida. Aquí se utilizan sistemas de bucle de retroalimentación, por ejemplo, con sensores de color, para monitorear y controlar activamente la salida de color de LED de mezcla de múltiples colores. [39]
La temperatura de color de la radiación electromagnética emitida por un cuerpo negro ideal se define como su temperatura superficial en Kelvin, o alternativamente en mireds (kelvin micro-recíproco). [40] Esto permite la definición de un estándar con el cual se comparan las fuentes de luz.
En el caso de instalaciones sencillas, se pueden utilizar cálculos manuales basados en datos tabulares para proporcionar un diseño de iluminación aceptable. En la actualidad, los diseños más críticos u optimizados utilizan habitualmente modelos matemáticos en una computadora.
En función de las posiciones y alturas de montaje de las luminarias y de sus características fotométricas, se puede comprobar la uniformidad y cantidad de iluminación del diseño de iluminación propuesto. En el caso de proyectos de mayor envergadura o con planos de planta irregulares, se puede utilizar un software de diseño de iluminación. Se introduce la ubicación de cada luminaria y se puede introducir la reflectancia de las paredes, el techo y el suelo. A continuación, el programa informático generará un conjunto de gráficos de contorno superpuestos sobre el plano de planta del proyecto, que muestran el nivel de luz que se espera a la altura de trabajo. Los programas más avanzados pueden incluir el efecto de la luz procedente de ventanas o tragaluces, lo que permite optimizar aún más el coste operativo de la instalación de iluminación. La cantidad de luz natural que recibe un espacio interior se puede analizar normalmente realizando un cálculo del factor de luz natural .
El método de cavidad zonal se utiliza como base para cálculos manuales, tabulados y por ordenador. Este método utiliza los coeficientes de reflectancia de las superficies de la sala para modelar la contribución a la iluminación útil en el nivel de trabajo de la sala debido a la luz reflejada desde las paredes y el techo. Los fabricantes de luminarias suelen proporcionar valores fotométricos simplificados para su uso en este método.
El modelado por ordenador de la iluminación exterior suele proceder directamente de los datos fotométricos. La potencia luminosa total de una lámpara se divide en pequeñas regiones angulares sólidas. Cada región se extiende hasta la superficie que se va a iluminar y se calcula el área, lo que da la potencia luminosa por unidad de área. Cuando se utilizan varias lámparas para iluminar la misma área, se suma la contribución de cada una. Nuevamente, los niveles de luz tabulados (en lux o candelas-pie) se pueden presentar como líneas de contorno de valor luminoso constante, superpuestas sobre el plano del proyecto. Es posible que los cálculos manuales solo sean necesarios en algunos puntos, pero los cálculos por ordenador permiten una mejor estimación de la uniformidad y el nivel de iluminación.
Los distintos tipos de iluminación eléctrica tienen una eficacia y una temperatura de color muy diferentes: [48]
* La temperatura de color se define como la temperatura de un cuerpo negro que emite un espectro similar; estos espectros son bastante diferentes de los de los cuerpos negros.
La fuente de luz eléctrica más eficiente es la lámpara de sodio de baja presión. Produce, a todos los efectos prácticos, una luz amarilla monocromática , que da una percepción igualmente monocromática de cualquier escena iluminada. Por este motivo, generalmente se reserva para usos de iluminación pública al aire libre. Los astrónomos prefieren las lámparas de sodio de baja presión para la iluminación pública, ya que la contaminación lumínica que generan se puede filtrar fácilmente, a diferencia de los espectros de banda ancha o continuos.
La bombilla incandescente moderna, con un filamento de tungsteno en espiral, se comercializó en la década de 1920 a partir de la lámpara de filamento de carbono introducida alrededor de 1880. Además de las bombillas para iluminación normal, existe una gama muy amplia, que incluye tipos de bajo voltaje y bajo consumo que se utilizan a menudo como componentes en equipos, pero que ahora han sido reemplazados en gran medida por los LED. [ cita requerida ]
Las lámparas fluorescentes están formadas por un tubo de vidrio que contiene vapor de mercurio o argón a baja presión. La electricidad que fluye a través del tubo hace que los gases emitan energía ultravioleta. El interior de los tubos está recubierto de fósforos que emiten luz visible cuando reciben la energía ultravioleta. [49]
Los diodos emisores de luz (LED) se generalizaron como luces indicadoras en la década de 1970. Con la invención de los LED de alto rendimiento por Shuji Nakamura , los LED ahora se utilizan como iluminación de estado sólido para aplicaciones de iluminación general. [50]
Inicialmente, debido al costo relativamente alto por lumen, la iluminación LED se usaba principalmente para conjuntos de lámparas de menos de 10 W, como linternas . El desarrollo de lámparas de mayor potencia fue motivado por programas como el US L Prize . [51]
{{cite book}}: Mantenimiento de CS1: falta la ubicación del editor ( enlace )Las luces fluorescentes excitan el vapor de mercurio.