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El arte de la Iluminación

El hombre ha transformado la iluminación en una disciplina; tal progreso ha permitido generar fuentes de luz más eficientes, cómodas y seguras. No obstante, existen expertos que desconocen la técnica de la luminotecnia, lo cual incide en el desaprovechamiento energético en espacios de apreciación artística.

La utilización de estas técnicas supone ahorros en energía muy importantes de hasta el 65%, dependiendo del tipo de instalación.

Por Melissa Rodríguez.

Según los expertos, la iluminación en un museo debe resolverse de forma que exista un equilibrio entre la luz, el objeto y el observador

La luz
De acuerdo con el documento Primera Muestra Internacional de Iluminación Arquitectónica, realizado por el Instituto Nacional de Bellas Artes (INBA), las primeras sociedades satisfacían sus problemas de iluminación a través de antorchas, utilizadas durante sus actividades cotidianas. Posteriormente, se introdujo la vela, cuyo objetivo era disminuir los inconvenientes que provocaba el humo y lo malos olores de los primeros dispositivos de iluminación.

Con el avance de la civilización, los progresos lumínicos se acentuaron, y la lámpara de petróleo trajo mayor comodidad. Sin embargo, el mundo avanzó positivamente a la iluminación artificial cuando Thomas Alva Edison hizo sus contribuciones para la industria eléctrica, y descubrió cómo producir luz dentro de un bulbo de vidrio, de forma que, en 1879, construyó el primer foco eléctrico.

De esta forma, la luz natural, las velas y la luz eléctrica han sido utilizadas para crear atmósferas propicias para la observación. Posteriormente, la introducción de elementos artísticos en la arquitectura y la ornamentación, durante la época virreinal, provocaron la necesidad de contar con los escenarios adecuados para su apreciación, cita el documento.

Los espacios expositivos como ecosistema
Según el libro Los Conocimientos Técnicos, Museos, Arquitectura y Arte, de Miguel  Rodríguez Lorita y Raquel Puente García, los museos y galerías de arte son inmuebles de gran patrimonio cultural, además de representar un sistema complejo en el que los distintos factores como la concepción arquitectónica, la climatización, las condiciones lumínicas y las diversas actividades humanas constituyen un sistema que determina las circunstancias ambientales en su interior.

En tanto, la disciplina de la iluminación tiene el propósito de establecer las medidas prácticas para el diseño, selección, implementación, mantenimiento y operación de los sistemas eléctricos como partes integrales de los recintos. Es muy común observar instalaciones lumínicas que arriesgan los bienes que albergan, pues la mayoría de éstas se encuentran en ambientes precarios que provocan el deterioro del inmueble, fallas eléctricas, incendios y altos costes.

Todos estos riesgos, según el documento, son el resultado de la falta de conocimientos técnicos, la ausencia de personal especializado, la mala planeación del espacio y las limitaciones de presupuesto.

César A. Sánchez Ortuño, New Business Specialist SSL, en Philiphs Mexicana, explica a Constructor Eléctrico que el diseño  lumínico es vital en los espacios de exhibición artística, pues de ello depende que el espectador perciba correctamente las obras; además de influir proporcionalmente en la degradación de lo exhibido. “Este tipo de infraestructura requiere de un tratamiento especializado, y es indispensable que se involucren no sólo disciplinas estéticas. Además, la iluminación de cualquier bien cultural está ligada al quehacer museográfico, que concibe  al diseño de iluminación como un conjunto de técnicas y prácticas aplicadas a la estructura lumínica de los museos y galerías de arte”.

De acuerdo con lo citado por Dolores Martínez Orralde, directora de Arquitectura y Conservación del Patrimonio Artístico Inmueble, del INBA, en el documento Primera Muestra Internacional de Iluminación Arquitectónica, a pesar de que el diseño se ha ligado a la cultura de la iluminación arquitectónica profesional, en los últimos años, no más de un 5 por ciento de las construcciones y espacios públicos toman en cuenta la importancia de esta pauta, ya que la iluminación de bienes culturales se reduce en específico a la mera conservación de los objetos expuestos, es decir, procesos decorativos, cualidades de la luz… olvidando la importancia de los aspectos técnicos, cuyo objetivo es consolidar los parámetros de control, monitoreo y eficiencia energética.

Incluso, arquitectos, proyectistas, desarrolladores inmobiliarios y contratistas consideran esta habilidad como un gasto superfluo, lo cual propicia errores que afectan directamente a los usuarios y dueños de los inmuebles, al aumentar el gasto en el consumo de luz y otros campos, se describe en el documento.

Objetivos fundamentales de la calidad (energéticamente eficiente) lumínica
Estéticos Técnicos
•  Seleccionar el tipo de iluminación que requiere cada  una de las piezas
•  Dependiendo la duración de la exhibición, en el caso de galerías o salas de exhibición temporal, las luminarias deberán tener la versatilidad para dirigirse en diferentes posiciones y ángulos de apertura, dependiendo de los objetos a exhibir
•  Controlar el tipo de radiación que emiten las fuentes luminosas (este es un aspecto fundamental, pues deben emitir la menor cantidad de rayos ultravioleta y de radiación infrarroja, ya que éstas contribuyen a una acelerada degradación de los materiales expuestos, incrementando los trabajos de restauración)
•  Índice de luz y reproducción cromática
•  Distribución de luminancias en el campo visual
•  Eficiencia y ahorro energético
•  Disminución de emisión de gases efecto invernadero (CO2)
•  Limitar el deslumbramiento y la contaminación  lumínica
•  Medición del nivel de iluminación en las superficies
•  Selección del tipo de iluminación, temperatura de color, apertura y vida útil de la lámpara
Fuente: Miguel A. Bravo Becerra.

Criterios de calidad y diseño / Técnicas de iluminación
Según el Manual de Iluminación e Instalaciones Eléctricas en Recintos Religiosos y Espacios Expositivos, las soluciones técnicas aplicadas a la infraestructura museística en general deben cumplir con dos principios básicos:

1)   Fomentar la adecuada conservación y exhibición de los bienes culturales
2)   Cumplir con las necesidades energéticas del inmueble de manera sostenible

De acuerdo con Miguel A. Bravo Becerra, director de Proyectos en Belumen, el diseño de un sistema de iluminación para un recinto expositivo sigue un orden técnico que va acorde con el control de los niveles de luz, la instalación eléctrica, la selección de lámparas y otros elementos de iluminación y control. Asimismo, para realizar un buen diseño de la luz es importante evaluar las condiciones ambientales que se requieren para la conservación de los bienes culturales, así como un monitoreo de las mismas para evitar situaciones de riesgo.

“El diseño de iluminación requiere comprender la naturaleza (física, fisiológica y psicológica) de esas interacciones, y además conocer y manejar los métodos y la tecnología para producirlas”, explica Bravo.

Según el resumen perteneciente al estudio de Diseño de la Iluminación de Interiores, elaborado por el ingeniero Mario Raitelli, profesor de la Comisión Académica de la Universidad Nacional de Tucumán, en Argentina, el diseño de iluminación puede definirse como la búsqueda de soluciones que permitan optimizar la relación entre el usuario y su medioambiente. Esto implica tener en cuenta metodologías y enfoques de diversas disciplinas y áreas de conocimiento, como la ingeniería, la arquitectura, el gerenciamiento energético y ambiental, el arte, etc.

A través de este fundamento, Bravo manifiesta que un diseño de iluminación arquitectónica eficiente implica realizar un análisis que permita planificar un control más efectivo de las condiciones del inmueble y sus necesidades. Asimismo, plantea que, a través de un buen diseño de iluminación, se le puede dar vida a ambientes energéticamente más sostenibles.

Por lo tanto, la calidad lumínica está íntegramente asociada con el concepto de eficiencia, el cual puede lograrse a través de diversos objetivos fundamentales.

Elección de fuentes de iluminación
Respecto de la iluminación artificial, Bravo indica que para el control de la carga térmica asociada a la fuente de luz influyen no sólo el tipo de iluminación elegida, sino en las características del espacio arquitectónico como sistema termodinámico y la naturaleza de la obra expuesta.

Un edificio histórico, por ejemplo, no cuenta con las mismas posibilidades en la elección del sistema de iluminación que un museo de nueva construcción con instalaciones capaces administrar los sistemas lumínicos de manera más eficiente.

Según la Guía Técnica de Eficiencia Energética en Iluminación, presentado por el Instituto para la Diversificación y Ahorro de la Energía, el nivel de iluminancia debe fijarse en función de las necesidades visuales, las condiciones ambientales y la duración de la actividad.

Clasificación de las lámparas
Las lámparas son los únicos elementos activos que constituyen la instalación, por lo tanto, su funcionalidad y eficiencia debe evaluarse antes de integrarlos a cualquier sistema lumínico, según explica el licenciado Ismael Torres Caballero, coordinador Comercial de Ollín Iluminación, México.

Torres aclara que la razón por la cual la lámpara incandescente es mucho menos eficiente radica en que el espectro de radiación que emite abarca en más de un 90 por ciento la zona del infrarrojo (es un gran generador de calor); por lo tanto, su flujo luminoso es menor al de una lámpara fluorescente que consume menos de la cuarta parte de energía eléctrica.

“Sin embargo, para obtener una instalación lumínica energéticamente eficiente, es recomendable que el espacio cuente con una certificación Leadership in Energy and Enviromental Design (LEED). Apegarse a los lineamientos de esta norma va más allá de obtener una certificación, pues está asociado directamente con el ahorro energético y la reducción de emisiones de dióxido de carbono (CO2). Dicha certificación combina el rendimiento ambiental y económico; por ende, las construcciones son menos costosas de operar y mantener, ya que ahorran agua y energía; son más saludables y seguras”, explica Torres.

Según Torres,  la tecnología led se ha convertido en una aplicación que permite iluminar más eficientemente los espacios, y ha dado lugar al desarrollo de aplicaciones en una gran variedad de equipos e instalaciones.

Respecto de la fibra óptica, Torres comenta que “es un buen método para filtrar la luz. Aunque su aplicación en el campo de la museografía es minoritario debido a su alto costo. No obstante, es una herramienta con altos valores de transmisión de luz, que permite el control de su intensidad y regula el espectro de luz”.

Criterios de elección de lámparas
Familia de lámparas Ventajas Desventajas Uso
Halógenas • Buena producción crómatica
• Elevada intensidad luminosa
• Facilidad de instalación
• Encendido instántaneo
• Menores dimensiones
• Control del haz luminoso
• Reduce la eficacia luminosa
• Corta duración, vida media: 2 mil horas
• Elevada emisión de calor
Alumbrado interior: focalización
Descarga en vapor de mercurio • Buena eficacia luminosa: duración media
• Bajo coste de adquisición: mínima emisión de calor y variedad de tonos
• Vida media: 6 mil a 9 mil horas
• Variaciones de flujo con la temperatura
• Coste de adquisición mediano-alto
• Retardo en alcanzar máximo flujo
• Acortamiento de vida por mínimo de incendios
Alumbrado interior: iluminación general
Descarga en vapor de sodio • Excelente eficacia luminosa
• Larga duración
• Reencendidos instántaneos
• Baja reproducción cromática
• Flujo luminoso no instántaneo
• Sensibilidad a subtensiones
Alumbrado interior: industrial
Led • Excelente eficacia luminosa: buena reproducción cromática
• Pequeñas dimensiones
• Larga vida
• Bajo consumo
• Alta resistencia contra golpes: luz direccionable
• Vida media: 50 mil horas
• Sensibilidad contra subidas a tensión
• Sensibilidad a calentamientos
Alumbrado interior y exterior
Fuente: Universidad Politécnica de Madrid (E.T.S de Arquitectura)

 

Alumbrado General
Se caracteriza por proveer una iluminación uniforme en todo el espacio, ya que las luminarias se distribuyen de forma regular. Esto conduce a un mayor consumo de energía, en especial en instalaciones con grandes dimensiones. Es ideal para pasillos, halls y vestíbulos.
Alumbrado Localizado
Adecuado para controlar niveles de iluminación individualmente. Ideal para zonas de inspección visual, reconocimiento y vigilancia.
Alumbrado General y Localizado
Adecuado para controlar niveles de iluminación individualmente, sin afectar el resto de la instalación.
Alumbrado Modularizado Permite reducción de los niveles de iluminación por sectores.

Factores para la selección de lámparas eficientes
a)  Tiempo diario de funcionamiento
b)  Uso racional de la energía
c)  Frecuencia de encendido y apagado
d)  Requerimientos de mantenimiento
e)  Demandas de seguridad
f)  Necesidades de ambientación
g)  Demandas estéticas
h)  Reproducción de los colores
i)  Apariencia de objetos

Sistemas de alumbrado decorativo
Según la Guía Técnica de Eficiencia Energética en Iluminación, realizada por el Comité Español de Iluminación, para obtener un alumbrado adecuado para el confort visual y ahorro energético es necesario tomar en cuenta los principales sistemas de alumbrado que se utilizan en instalaciones de iluminación de interiores.

Equipos auxiliares recomendados
Estos equipos se deben elegir dependiendo del tipo de la red y la potencia de la lámpara:

Balastos
Éste componente es el que limita el consumo de corriente de la lámpara a sus parámetros óptimos; éstos deben proporcionar los estándares de trabajo dentro de los límites de funcionamiento establecidos en las normas eléctricas, logrando disminuir pérdidas de energía.

Por sus diversas ventajas, desde el punto de vista de eficiencia energética, se recomienda utilizar balastos electrónicos:

Eficiencia

  • Reducción del 25 por ciento de la energía consumida
  • Incremento de un 50 por ciento de vida de las lámparas
  • Reducción en los costes de mantenimiento de las instalaciones eléctricas
  • Su mínimo consumo reduce la carga térmica del edificio
  • Facilita que las lámparas no superen su temperatura óptima de funcionamiento

Confort

  • Encendido instantáneo
  • Impiden el recalentamiento de otros componentes del equipo eléctrico
  • Reducción de malestares visuales
  • Elimina los ruidos producidos por el equipo eléctrico

Seguridad

  • Desconexión de las lámparas defectuosas o agotadas
  • Protección del equipo eléctrico contra picos de tensión
  • Reduce posibilidades de incendios
  • Posibilidad de conexión a corriente continúa para iluminación de emergencia

Normativa

  • Cumplen con la norma de distorsión armónica y de interferencias electromagnéticas

Arrancadores
Este componente proporciona, en el momento del encendido (por sí mismo o en combinación con el balasto), la tensión requerida para el cebado de la lámpara.

Sus características eléctricas tienen una importancia fundamental en la vida de la lámpara. La tensión de pico, la corriente máxima (independiente o en serie) posición de fase, tensión de conexión e interrupción tienen que ser la idóneas para lo requerido por tipo y potencia.

Los arrancadores suponen una pérdida entre el 0.8 y 1.5 por ciento de la potencia de la lámpara, desde la perspectiva de ahorro energético.

Condensadores
En el alumbrado, su utilización es fundamental con balastos electromagnéticos, ya que la corriente que circula por ellos se encuentra en oposición de fase respecto de la corriente reactiva de tipo inductivo de la carga, produciendo su superposición y una disminución de la corriente reactiva total de la instalación.

El resultado final es una reducción de la potencia consumida que se traduce en un menor gasto energético y, por lo tanto, en una mayor eficiencia energética de la instalación. Cabe mencionar  que las pérdidas en los condensadores suponen entre el 0.5 y 1 por ciento de la potencia de la lámpara.

Tanto el condensador como el arrancador únicamente se utilizan con balastos electromagnéticos, ya que los electrónicos llevan incorporados diversos componentes que desempeñan las funciones de ambos equipos.

Fuente: Guía técnica de eficiencia energética en iluminación, del Comité Español de Iluminación

Gestión y eficiencia energética en el diseño eléctrico lumínico

De acuerdo con el Código técnico de la edificación y otras normas relacionadas con el alumbrado, de Philips, la eficiencia energética en instalaciones lumínicas en edificaciones deben adoptar ciertas soluciones respecto al ahorro de energía (de forma que emite los criterios de evaluación), aplicables a espacios públicos de concurrencia en donde, en términos generales, están incluidos los museos y galerías de arte.

Prácticas evaluación y regulación

  • Se prohíbe utilizar como único sistema de control el apagado y encendido en cuadros eléctricos, por lo que se tendrá que instalar para cada zona, al menos, un sistema de encendido y apagado manual
  • El sistema de control dispondrá al menos de detección de presencia o temporización en zonas de uso esporádico
  • Los edificios que dispongan de una suficiente iluminación natural tendrán un sistema de regulación en las luminarias más próximas a las ventanas, de manera que se aproveche el aporte de ésta
  • Los equipos eléctricos, como lámparas fluorescentes, halógenas de baja tensión y de descarga deberán contar con los valores mínimos de eficiencia

Los valores exigidos para fluorescencia son los ya incluidos con anterioridad en el Real Decreto 838/2002. Para lámparas de descarga y halógenas de bajo voltaje se exigen niveles inferiores a los que ofrecen algunos fabricantes en equipos convencionales.

  • Elaborar un plan de mantenimiento de las instalaciones de iluminación para que se garantice el mantenimiento de los parámetros luminotécnicos adecuados y de la eficiencia energética

Éste contemplará los periodos de reposición de las lámparas, los de la limpieza de luminarias, así como la metodología por emplear.

No obstante, el Comité Español de Iluminación propone una serie de pasos para realizar una gestión energética eficiente en los inmuebles. El Comité sugiere que la figura de un gestor energético esté apoyada por un diseñador de iluminación, cuyo aporte es una serie de datos relativos a las instalaciones y al mantenimiento de las mismas, tales como:

  • Listados y especificaciones de los equipos de iluminación empleados
  • El programa de limpieza para lámparas y luminarias
  • El programa de recambio de lámparas
  • Los protocolos de mantenimiento de las superficies que forman las salas, incluido el repintado de las mismas

Basándose en estas instrucciones, el gestor deberá coordinar diversos campos de acción dentro del inmueble como:

  • Seguimiento de los planes de mantenimiento (limpiezas, reposiciones de lámparas por grupos, etc.)
  • Control de horarios de funcionamiento de los equipos, aparatos, sistemas, etc
  • Gestión de consumos y costes
  • Seguimiento de la tarificación

La comparación del consumo teórico con el real puede facilitar al gestor los datos necesarios para conseguir una disminución en el coste energético del alumbrado.

El objetivo de la eficiencia energética, en un sistema de iluminación, requiere no sólo de un diseño adecuado a ese propósito, sino también del uso apropiado de la instalación; para esto último, es crucial el diseño de la iluminación eléctrica, especialmente del sistema de control de luces.

Bravo explica que, al diseñar la instalación eléctrica, hay que tener en cuenta el voltaje de la línea de alimentación y su variabilidad, especialmente si se prevé utilizar lámparas de descarga, ya que puede haber problemas de encendido o estabilidad del funcionamiento.

Otra cuestión relacionada con el diseño eléctrico es la distorsión de la forma de onda de tensión eléctrica (generación de armónicas), debido al empleo de equipos auxiliares y sistemas electrónicos de control y regulación de luces de mala calidad. “La introducción de armónicas en la red puede conducir a recargos en la facturación de la energía eléctrica, y  además ocasionar serios problemas en el funcionamiento de otros sistemas”, define Bravo.

Asimismo, indica que todo lo anterior debe ser previsto por el diseñador de iluminación en consideración de los costos de operación, el uso de energía, mantenimiento y reposición de equipos eléctricos y otros.

Factores que influyen en la conservación de las obras y eficiencia energética
Duración de la exposición a la luz
Según Sánchez, los criterios de iluminación que rigen el alumbrado de las galerías de arte, donde las obras permanecen un tiempo limitado, son distintos a los aplicados en los museos, donde las exposiciones suelen tener un carácter permanente.

“El efecto de degradación o deterioro de la obra es igual al producto del nivel de iluminación sobre la obra por el tiempo de exposición al que está sometida. Esto significa que sufre igual degradación una obra que es iluminada con 100 lux durante 2 mil horas, que una que esté iluminada con 50 lux durante 4 mil horas”, explica.

Cantidad de luz o iluminancia (E)
Rangos de iluminación recomendados
Grupo Materiales Iluminancia
A Acuarelas, telas, papel, grabados, tapices, etc. 50 lux
B Óleos, témperas, hueso, marfil, cuero, etc 200 lux
C Piedra, metal, cerámica, fotos en blanco y negro 300 lux

Control de iluminación
De acuerdo con el Comité Español de Iluminación, la implementación de sistemas de control reduce los costes energéticos y de mantenimiento de la instalación e incrementa la flexibilidad del sistema de iluminación.

Se distinguen cuatro tipos fundamentales de control:

  1. Regulación y control bajo demanda del usuario por interruptor manual, pulsador, potenciómetro o mando a distancia
  2. Regulación de la iluminación artificial según aporte
  3. Control del encendido y apagado según presencia en la sala
  4. Regulación y control por un sistema centralizado de gestión

Un control de alumbrado bien concebido puede ahorrar energía en dos sentidos:

  • Haciendo buen uso de la luz natural para reducir los niveles de la luz artificial cuando sea posible
  • Apagando el alumbrado artificial cuando el espacio por iluminar no esté ocupado

También existen sistemas de control electrónicos que combinan la gestión, de forma que regulan la entrada de luz natural y, si es necesario, la complementan con luz artificial. No obstante, en cualquier caso se requiere un sistema de iluminación que asegure una iluminación apropiada en caso de no disponer de la suficiente luz diurna o por la noche, determina el documento.

Clasificación de los sistemas de control de luces
Tipo de control Estrategia de control Dispositivo de comando Características
Manual Regulación escalonada Interruptor (llave) de montaje sobre pared Posibilita el ajuste por pasos del nivel de iluminación
Regulación continua Atenuador (dimer) Permite ajuste continuo del nivel de iluminación. Generalmente incorpora función interruptor
Programable Unidad de control multicanal Permite programar escenas de luz que se conectan accionando pulsadores locales y/o remotos
Automático Local Unidad de control multicanal Automatiza el control de un sólo local o zona del edificio
Central Unidad de control multicanal Integra el control de varias zonas. Se puede incorporar a un sistema de gestión integral de energía y servicios (edificios inteligentes)

Iluminación natural
Mario Raitelli, autor del estudio Diseño de la Iluminación de Interiores, explica que en un proyecto de iluminación natural se debe tomar en cuenta el potencial de la luz natural, su fusión con el alumbrado artificial, el aprovechamiento energético de ambas prácticas y la selección del equipamiento para el control de la iluminación.

Generalmente, para planificar un aprovechamiento de luz natural se debe disponer de un coeficiente de luz diurna no inferior al 2 por ciento; del mismo modo, en locales donde el valor es superior a 5 por ciento y la geometría de ventanas asegure una distribución uniforme del alumbrado es posible prescindir de la iluminación artificial durante el día, aunque ésta última siempre es necesaria para el uso nocturno o cuando no hay suficiente luz natural, cita el documento.

Automatización de iluminación artificial mediante controladores de luz natural
La luz natural tiene la posibilidad de incrementar la eficiencia del sistema de iluminación, en particular cuando se combina con sistemas automáticos de regulación de luz artificial. Este aporte de luz natural debe ser propiciado en primera fase por la incorporación, en la propia estructura del edificio, de elementos arquitectónicos, como ventanas, lucernarios, claraboyas y parámentos verticales acristalados, y, en segunda fase, con la realización de un proyecto de regulación de los sistemas de iluminación artificial que armonice con la contribución de la luz natural.

Existen dos sistemas de control:

Todo/Nada: La iluminación se enciende y apaga por debajo o por encima de un nivel de iluminación prefijado

Regulación progresiva: La iluminación se va ajustando progresivamente, según el aporte de luz exterior, hasta conseguir un nivel de luz prefijado

La alternativa más adecuada es utilizar luminarias con balastos electrónicos de alta frecuencia regulables que, controlados por una fotocélula, hace variar la aportación de flujo luminoso emitido por las lámparas en función de la variación de la luz natural.

Bravo comenta que “la iluminación en un museo o edificio histórico debe resolverse de forma que exista un equilibrio entre la luz, el objeto y el observador. La luz no sólo es necesaria para ver las obras de arte, sino que debe ayudar a percibir las máximas posibilidades de la obra al contemplarla.

“Conscientes de la importancia de la luz en relación con el bien cultural, y de la magnitud del desarrollo científico y tecnológico de las últimas décadas, el desarrollo de un sistema de iluminación eficiente debe integrarse al proyecto arquitectónico y museográfico de modo natural, con el que se producirá un ahorro especialmente significativo en el mediano y largo plazo”, concluye.
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