Iluminación y acústicaESCUELA SUPERIOR DE DISEÑO Y ARQUITECTURA - UAGRO

Acústica

Acústica. Concepto…estudia los cuerpos sonoros y la producción, transmisión ypercepción del sonido.

voz, música, grabación y reproducción de sonido, audiología, acústica arquitectónica, control de ruido, acústica submarina,

aplicaciones médicas, etc.

Por su naturaleza constituye una ciencia multidisciplinaria yaque sus incumbencias abarcan un amplio espectro deposibilidades.

Sonido. Concepto

Es el resultado de las vibraciones provocadas por cuerpos sonoros. Al vibrarun cuerpo produce una alteración física del medio, que es el sonidopropagándose en forma de ondas a través de un ambiente material (sólido,líquido, gaseoso) hasta llegar al sentido auditivo, donde nuevamente seproducen vibraciones y como consecuencia de ello las sensaciones sonoras.

Para que este fenómeno ocurra debe cumplirse la condición de que exista:Una fuente, un medio y un receptor. La fuente emite, el medio transmite y elreceptor detecta el sonido o bien es en general afectado por el mismo dealguna manera determinada.

Mediante estudios se ha podido establecer que la velocidad de sonido en elaire y a nivel del mar es de aproximadamente 340 mts/seg

Fuente ReceptorMedio

Ondas sonoras

La transferencia del sonido al medio se hace en forma de ondasdenominadas ondas sonoras, causadas por una influencia o perturbaciónque se inicia en un punto determinado (fuente o emisor) y es transmitida opropagada a otro punto, según las propiedades físicas de dicho medio, através del cual la perturbación se desarrolla. El sonido necesita de un medioelástico para ser conducido, ya que este no puede transmitirse a través delvacío. Asimismo la velocidad que la onda adquiere dependerá de lascondiciones materiales y de temperatura del medio.

Cuando se produce la propagación de las ondas sonoras lo que setransporta en ella no es materia sino energía. Aquello que es emitido,transmitido y detectado es energía, la cual es parcialmente potencial yparcialmente cinética. Es potencial debido al “trabajo” suministrado por elcuerpo emisor asociado con la presión sonora, mientras que cinética por elmovimiento en sí mismo, es decir el desplazamiento originado. En este casose trata de energía elástica porque implica variaciones de presión en elmedio en el cual se desarrolla.

Las ondas sonoras pueden ser longitudinales o transversales. Laslongitudinales son aquellas donde las partículas del medio afectado vibranen forma paralela a la dirección de propagación, las transversales sedistribuyen en forma perpendicular a su dirección de propagación. Estasúltimas se encuentran únicamente en sólidos, y no en los fluidos ya queestos carecen de resistencia de corte

Propagación del sonido

En el caso que nos ocupa el medio en el cual se desarrolla el sonido es elaire y de acuerdo a lo dicho antes, su desplazamiento es mediante ondaslongitudinales. Cuando un cuerpo sonoro entra en vibración emite esasvibraciones radialmente, y produce una deformación repentina del aire(medio) inmediato al mismo, alterando la posición de las moléculas de airealcanzadas por esa vibración. Estas, a su vez, ejercerán fuerzas sobre otrasvecinas transmitiéndoles la “orden” de ponerse en movimiento. Durante esteproceso se produce un fenómeno llamado de compresión y rarefacción. Enefecto, las moléculas en estado de vibración, “empujan” a las que seencuentran delante produciendo un estado de compresión, al mismo tiempodetrás ellas se genera una expansión donde las moléculas entranprecipitadamente para llenar el vacío, efectuando la denominada rarefacción.

Esta manifestación se da continuamente a lo largo del espacio en el que setransmite. El movimiento molecular origina entonces presiones yexpansiones, o sea ondas alternas de presión (variaciones de presión). Elfenómeno es comparable al siguiente ejemplo: Supongamos tener una seriede cuerpos paralelos separados a cierta distancia y suspendidos por cuerdassujetas a un elemento rígido.

Al ejercerse una fuerza sobre el primero de los cuerpos, comenzará unareacción en cadena donde los mismos se golpean unos contra otrossucesivamente, observándose que los puntos donde se exhibe su máximaacumulación se producen las compresiones (máxima presión) y lasrarefacciones donde los desplazamientos son leves o nulos (mínima presión)

Es necesario aclarar que el ejemplodescripto es al solo efecto decomprender como ocurre elfenómeno.

En realidad las moléculas de aire no se deslizan tocándose tangencialmenteunas a otras, cada una de ellas oscilan alrededor de su punto de reposo, loúnico que avanza es la perturbación que no es otra cosa que el sonidodesplazándose.

Tarea 1 Sobre un elemento horizontal rígido (tubo, varilla, etc.) suspender

elementos que tengan el mismo peso y que sean del mismo material.

El ejercicio se elaborara en equipos de 3 personas máximo.

Cerciorarse que los elementos tengan la posibilidad de chocar con loselementos laterales inmediatos (izquierda y derecha)

Equipos

1. Elemento rígido 1m, 20 elementos suspendidos a 30 cm

2. Elemento rígido 1m, 20 elementos suspendidos a 25 cm

3. Elemento rígido 1m, 20 elementos suspendidos a 20 cm

4. Elemento rígido 1m, 20 elementos suspendidos a 15 cm

5. Elemento rígido 1m, 20 elementos suspendidos a 10 cm

Movimiento armónico simple

Hasta ahora hemos visto que el sonido se propaga mediante ondas sonorasconformadas por vibraciones. Es necesario entonces referirnos con mayorespecificidad a dichas vibraciones mediante el concepto de movimientoarmónico simple.

El movimiento armónico simple es la forma más sencilla del llamadomovimiento periódico, es decir aquel que se repite exactamente a intervalosregulares de tiempo.

Hay muchos ejemplos en la naturaleza de ello: la oscilación de un péndulo,una rotación constante, las oscilaciones de átomos, etc.

Cuando una partícula se desplaza simétricamente desde un punto fijollamado de equilibrio o reposo y su aceleración es siempre proporcional a sudistancia, entonces dicha partícula se mueve según el movimiento armónicosimple. Se observa que este movimiento representa una vibración. Unavibración pura o armónica queda determinada por tres parámetros:amplitud, período y frecuencia, los cuales desempeñan un rol fundamentalen la percepción del sonido:

Amplitud: Es la distancia entre el punto de equilibrio y la posición extremaalcanzada por el cuerpo en oscilación.

Período: Es el tiempo en que un cuerpo realiza una vibración completa. Lavibración completa es el movimiento efectuado por dicho cuerpo de unpunto extremo a otro punto extremo y regresando a su punto de equilibrio.A este último se lo llama ciclo.

Frecuencia: Es el número de vibraciones completas o ciclos realizadas porunidad de tiempo. Las frecuencias se expresan en ciclos por segundo. Estaunidad se llama hertz, en honor al físico alemán Heinrich Hertz (1857-1884) yse denomina con la abreviatura Hz. Por lo tanto si una vibración se produjeraa una frecuencia de 5 ciclos por segundo, sería de 5 Hz.

El movimiento armónico simple puede ser analizado geométricamente y asíreconocer los parámetros descriptos, graficándolos sobre ejes de abscisas yordenadas x - y.

Imaginemos un cuerpo (R) realizando un movimiento circular uniforme sobreel diámetro de una circunferencia en sentido contrario a las agujas del reloj.Si en cada punto del mismo detuviéramos el cuerpo, y proyectáramos esasituación sobre los ejes de coordenadas x – y, conviniendo que en x seregistra el período (T) y en y la amplitud (A), obtendríamos respectivamentelos diferentes instantes y posiciones que dicho cuerpo adquiere. Ahora bien,si suponemos que una vuelta completa partiendo de la posición T0 de lacircunferencia corresponde a un período (T) de 1 segundo y durante eselapso se producen 2 ciclos, estaríamos en condiciones de establecer que seprodujo una frecuencia de 2 ciclos por segundo, o lo que es lo mismo de 2Hz.

Infrasonido y Ultrasonido

Las frecuencias comprendidas entre los 20 Hz y los 20.000 Hz, son percibidascomo sonido por las personas, y podrán variar dependiendo de laspropiedades del sonido y de la edad de los individuos. Estas a su vez sedividen en intervalos llamados octavas, que es una banda de frecuenciasdonde las subsiguientes resulta el doble de la anterior. En el campo acústicoarquitectónico las octavas más utilizadas son 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000y 8000 Hz.

Pero existen frecuencias que para el oído humano que no resultan audibles yque sobrepasan los límites inferior y superior del rango establecido. A estasse las denomina infrasonido y ultrasonido. Los infrasonidos son aquellos quese producen a una frecuencia por debajo de los 20 Hz, mientras que losultrasonidos son los que superan los 20.000 Hz. Estas últimas son percibidaspor refinados sentidos de audición tal es el caso de ciertos animales queperciben ultrasonidos de hasta 120.000 Hz.

Propiedades del sonido

Para realizar un adecuado análisis acústico es necesario poder establecer lasdiferencias entre los sonidos a través de sus propiedades, las cuales son:Intensidad, altura y timbre. Intensidad sonora:

Se denomina Intensidad sonora a la cantidad de energía contenida porunidad de superficie. La energía se propagara en forma esférica y a medidaque el radio de cada esfera aumenta su concentración será cada vez menor.La intensidad sonora viene asociada con parámetros de potencia sonora ypresión sonora. La primera está relacionada a la fuente y es la cantidad deenergía liberada por la misma en una unidad de tiempo. La segunda seproduce cuando dicha energía al generar desplazamientos, provocanvariaciones alternas en la presión estática del medio en el cual transcurre.

Para poder efectuar su medición se recurre a una magnitud utilizada enotros campos de la física llamada decibel (dB), que lo que establece no sonunidades de medida sino niveles.

La mayoría de los niveles en lo que respecta al campo del sonido, han sidotabulados tomando como extremos dos limites de sensitividad auditiva, unoinferior o umbral de sensación auditiva y un superior o umbral del dolor.

A continuación, podemos ver algunos valores tabulados en decibeles en latabla 1:

Altura: Otra de las propiedades está dada por la altura o tono, que establecela relación entre la sensación subjetiva del sonido y el valor objetivo de lafrecuencia, lo que permite distinguir entre sonidos graves y agudos. Así laaltura depende de la frecuencia de la onda, si la frecuencia es menor es decirmás baja los sonidos tienden a ser graves, si la misma es mayor o más altalos sonidos se percibirán como agudos.

El oído humano puede sensibilizar frecuencias apenas audibles, por ello seemplean escalas de decibeles en referencia a diversos objetos que sonfuentes de sonido. Para identificar un sonido, el oído capta la frecuencia másbaja a la que se llama frecuencia fundamental.

Timbre: Esta dado por la capacidad de identificar el mismo sonido emitidopor distintas fuentes. Esto es debido a la forma de las ondas sonoras.Asimismo nuestro oído es capaz de distinguir dos sonidos de la mismaintensidad y frecuencia, aun cuando las formas emitidas sean diferentes. Seprovoca el mismo fenómeno en la voz humana, por eso diferenciamos lasvoces de cada persona.

Al hablar de timbre identificamos, vocales, instrumentos musicales, ruidos deentorno, etc.

Ruido

El ruido constituye una señal indeseada, es decir la sensación de desagradopor parte del oyente, pero mas allá de esta definición que se basa en lapercepción subjetiva, se entiende al ruido como un sonido compuesto en elque no está definida la composición armónica, es decir que no se mantieneconstante aun en intervalos cortos.

El comportamiento del ruido sería similar a lo que sucede con aparatos detransmisión cuando recepciona ondas eléctricas inadecuadas en un canaldeterminado, desde el punto de vista del sonido sería cualquier alteraciónno deseada dentro de un rango de frecuencia útil.

El hombre y el sonido

Acústica arquitectónica

La importancia de la acústica en la arquitectura viene dada por la necesidadde reconocer los fenómenos vinculados con una propagación adecuada yfuncional del sonido en los distintos espacios, lo cual conlleva el problema dela correspondencia al tratamiento acústico.

Los espacios con funciones determinadas, deben entonces poseer cualidadesacústicas aptas para su aplicación, dichas cualidades están relacionadas con elcomportamiento del sonido en los distintos recintos.

Eco

El eco es el fenómeno sonoro más sencillo. El mismo resulta de la repeticiónde un sonido que consiste en el reflejo de la onda sonora en un cuerpoduro. El sonido, al reflejarse, regresa al punto donde se encuentra la fuenteemisora, con un cierto retardo y, de esta forma, el oído lo distingue comootro sonido independiente. Su velocidad es la decima parte de la velocidaddel sonido en el aire y necesita un mínimo de 34 metros para que elfenómeno se produzca (17 metros de ida y 17 metros de vuelta)

Reflexiones tempranas

Cuando una fuente sonora está rodeada por varias superficies (pisos,paredes, techos) y esta emite el sonido, un oyente recibirá el sonido directoy también el reflejado en cada una de las superficies. A las primerasreflexiones recibidas se las denomina reflexiones tempranas. Cuando losambientes no son muy grandes, las reflexiones producidas están bastantecercanas en el tiempo unas de otras, pero no llegan a ser percibidas comoeco

Ambiencia

Es la sensación que permite al oyente identificar auditivamente el espacio enque se encuentra. La ambiencia es el resultado de la distribución en eltiempo de las reflexiones. Arquitectónicamente el control de la ambiencia esposible. El mismo se realiza mediante programas computarizados, y consisteen trazar sobre el plano de una sala “rayos” midiendo sus recorridos ydeterminar los tiempos de llegada al receptor de las correspondientesreflexiones.

La distribución en el tiempo de las reflexiones tempranas crea la sensaciónde ambiencia, es decir la sensación que permite al oyente identificarauditivamente el espacio en el que se encuentra. Las personas no videntesdesarrollan una especial habilidad para interpretar la información espacialcontenida en la ambiencia.

Absorción

Cuando las superficies de un recinto reflejan el sonido solo lo hacenparcialmente, un determinado porcentaje absorbe el sonido que incidesobre ellas. La absorción dependerá del tipo de material y el recubrimientode las superficies. Habíamos visto que la emisión del sonido lleva consigo

energía, lo cual lleva a definir el coeficiente de absorción sonora α (alfa)como el cociente entre la energía absorbida y la energía incidente.

Formula para calcular coeficiente de absorción:

Energía absorbida

α (coeficiente de absorción)

Energía incidente

El coeficiente de absorción sonora tiene una gran importancia en elcomportamiento acústico de un ambiente. Por esta razón se han medido ytabulado los coeficientes de absorción para varios materiales y objetos.Generalmente los materiales duros como el hormigón o el mármol son muyreflectores y por lo tanto poco absorbentes del sonido, y en cambio lasmateriales blandos y porosos, como la lana de vidrio, son poco reflectores ypor consiguiente muy absorbentes.

En la tabla se dan valores de α para varios materiales típicos de laconstrucción, objetos y personas. Los coeficientes de absorción seproporcionan teniendo en cuenta varias frecuencias, que suelen ser las másutilizadas en el campo de la arquitectura, ya que dicho coeficiente dependebastante de ese valor. En general el coeficiente aumenta con las frecuencias,ya que en las más altas la longitud de la onda es pequeña y entonces lairregularidades y el espesor de las superficies son comparables a la longitudde la onda.

Tiempo de Reverberación

Después de haberse producido lasreflexiones tempranas, comienzan aaparecer las reflexiones de las reflexionestempranas y luego las reflexiones de lasreflexiones y así sucesivamente, dandoorigen a una situación compleja dondelas reflexiones se densifican cada vezmas. Esta permanencia del sonido aundespués de interrumpida la fuenteemisora del sonido, se denominareverberación.

En cada reflexión una parte del sonido es absorbida y otra reflejada. Las partesabsorbidas se transformaran en minúsculas cantidades de calor o serán transmitidas aespacios contiguos o bien ambas cosas. La parte reflejada mantiene su carácter desonido, y se propagara dentro del recinto hasta que se encuentre con otra superficie,en la cual de nuevo una parte se absorbe y otra se refleja. El proceso continúa asíhasta que la mayor parte del sonido sea absorbido, y el sonido reflejado sea yademasiado débil para ser audible.

Para hacer mensurable esta extinción del sonido se utiliza el concepto de tiempo dereverberación (T), definido como el tiempo en que demora en bajar el sonido a 60dBpor debajo de su nivel inicial. Se toma el parámetro de 60dB porque con esta caídade decibeles, se tiene la sensación de que el sonido se ha extinguido completamente.Por ejemplo si se interrumpe un sonido emito a 90dB y este en 3 segundos registrauna caída hasta los 30dB (baja 60 dB), entonces el tiempo de reverberación (T) seráde 3 segundos.

En conjunto los elementos constructivos, acabados superficiales y revestimientos quedelimitan un aula o una sala de conferencias, un comedor y un restaurante, tendrán laabsorción acústica suficiente de tal manera que:

• El tiempo de reverberación en aulas y salas de conferencias vacías (sin ocupación ysin mobiliario), cuyo volumen sea menor que 350 m3, no será mayor que 0,7 s.

• El tiempo de reverberación en aulas y en salas de conferencias vacías, peroincluyendo el total de las butacas, cuyo volumen sea menor que 350 m3, no serámayor que 0,5 s.

• El tiempo de reverberación en restaurantes y comedores vacíos no será mayor que0,9 s.

2 - Para limitar el ruido reverberante en las zonas comunes los elementosconstructivos, los acabados superficiales y los revestimientos que delimitan una zonacomún de un edificio de uso residencial o docente colindante con recintos habitablescon los que comparten puertas, tendrán la absorción acústica suficiente de tal maneraque el área de absorción acústica equivalente, A, sea al menos 0,2 m² por cada metrocúbico del volumen del recinto.

Sin tratamiento acústico Con tratamiento acústico

Reverberación en Auditorios

Si bien es deseable la riqueza y laplenitud añadida por la reverberación delauditorio, tal reverberación disminuye laclaridad de la articulación.

Así que la plenitud y la riqueza trabajancontra la claridad, y por ello, por mediode un apropiado compromiso entre laplenitud vs la claridad, se debe alcanzarun tiempo de reverberación razonable.

El tiempo de reverberación dependerá de cuan absorbentes y/o reflectoras sean las superficies, por lo tanto su duración estará supeditada a ello. Este fenómeno se obtiene mediante cálculo utilizando la formula de Sabine:

V

T (tiempo de reverberación) = 0.161

a x S

Donde:

T: es el tiempo de reverberación 0.161: coeficiente fijo

a: coeficiente de absorción V: volumen del ámbito en m3

S: sumatoria de todas las superficies en m2

Ejemplo:

Supongamos una salón de clases de 4 m de ancho por 7 m de largo por 3 m de entonces:

S = 4x3 + 4x3 + 7x3 + 7x3 + 7x4 + 7x4 = 122 m2

V = 4x7x3 = 84 m3

a= 0.1

T = 0.161 x 84 /0.1 x 122= 1.10 seg.

En realidad las superficies de un recinto no tienen coeficientes de absorción iguales,debido a su conformación material, como un muro y un cielorraso, por lo tanto acada superficie corresponde multiplicarlo por su correspondiente coeficiente deabsorción.

Ejercicio de clase:

• Calcular el T de la aula C005 de la ESDA. Se revisara croquis, fotos y

Tarea:

Individual.

• Calcular el T de su habitación o cuarto que habitan actualmente. Se revisara croquis, fotos y procedimiento.

En Equipo de 3 integrantes.

• Calcular el T de la aula C002 de la ESDA. Se revisara croquis, fotos y

• Calcular el T de la aula A001 de la ESDA. Se revisara croquis, fotos y

Campo sonoro directo y reverberanteOtro elemento que interviene en la acústica es la forma de distribución del camposonoro en un ambiente. El campo sonoro es el valor que adquiere la presión sonoraen cada punto del espacio.

Este se divide en dos valores, directo y reverberante. El campo sonoro directo es elque acaba de ser emitido por la fuente y que no ha experimentado aun ningunareflexión, en cambio el reverberante es el que incluye el sonido después de la primerareflexión.

Estos dos componentes tienen comportamientos muy diferentes. El campo directodisminuye a medida que se distancia de la fuente emisora, y lo hace a razón de 6 dBpor cada duplicación de distancia. Así si a 1 metro de la fuente se mide una presiónsonora de 80 dB, a 2 metros medirá 74 dB, a 4 metros 68 dB y así sucesivamente.

Iluminación

La Luz. Concepto

…es un conjunto de radiciones electromagnéticas de ondacomprendidas entre los 380 nm y los 770 nm.

Nm= nanometro (Newton metro) que equivale en el SistemaInternacional de Unidades a una mil millonésima parte de unmetro o la millonésima parte de un milímetro (1 nm = 10 -9 m)

Espectro electromagnético. Concepto

…comprende tipos de onda de forma dispar como los rayoscósmicos, rayos gamma, ultravioletas, infrarrojos, ondas deradio y televisión entre otras. Cada una con características eintervalos definidos por una magnitud que puede ser la

longitud de onda (ʎ) o la frecuencia (f). La relación entre ambases:

ʎ = c/f

Donde “c” es la velocidad de la luz en el vacío. c = 3*10 8 m/s

Propiedades de la Luz

Al encontrarse la luz con un cuerpo u obstáculo, esta choca conla superficie y una parte es reflejada, si el cuerpo es opaco, estaserá absorbida, si es transparente, una parte será absorbida y elresto atravesara el cuerpo transmitiéndose, de esta formatenemos tres posibilidades:

Reflexión

Transmisión - Refracción

Absorción

Cada una de estas propiedades se define por un coeficiente queotorga un porcentaje correspondiente a cada una. Que son el

Factor de reflexión (ρ), la transmisión (т) y la absorción (a) quese cumplen de la siguiente manera:

ρ + a + т = 1cuerpos transparentes

ρ + a = 1 cuerpos opacos (т = 0)

Nota: La luz cuenta con mas propiedades como la polarización,la interferencia, la difracción o el efecto focotoelectrico, peropara efectos de iluminación las descritas son las masimportantes.

La reflexión…

… es un fenómeno que se produce cuando la luz choca contrala superficie de separación de dos medios diferentes (ya seangases como la atmósfera, líquidos como el agua o sólidos) yestá regida por la ley de la reflexión. La dirección en que salereflejada la luz viene determinada por el tipo de superficie. Si esuna superficie brillante o pulida se produce la reflexión regularen que toda la luz sale en una única dirección. Si la superficie esmate y la luz sale desperdigada en todas direcciones se llamareflexión difusa. Y, por último, está el caso intermedio, reflexiónmixta, en que predomina una dirección sobre las demás. Esto seda en superficies metálicas sin pulir, barnices, papel brillante,etc.

La refracción…

… se produce cuando un rayo de luz es desviado de sutrayectoria al atravesar una superficie de separación entremedios diferentes según la ley de la refracción. Esto se debe aque la velocidad de propagación de la luz en cada uno de elloses diferente.

La transmisión…

… se puede considerar una doble refracción. Si pensamos en uncristal; la luz sufre una primera refracción al pasar del aire alvidrio, sigue su camino y vuelve a refractarse al pasar de nuevoal aire. Si después de este proceso el rayo de luz no es desviadode su trayectoria se dice que la transmisión es regular comopasa en los vidrios transparentes. Si se difunde en todasdirecciones tenemos la transmisión difusa que es lo que pasa enlos vidrios translúcidos. Y si predomina una dirección sobre lasdemás tenemos la mixta como ocurre en los vidrios orgánicos oen los cristales de superficie labrada.

La transmisión…

… es un proceso muy ligado al color. El ojo humano sólo essensible a las radiaciones pertenecientes a un pequeño intervalodel espectro electromagnético. Son los colores que mezcladosforman la luz blanca. Su distribución espectral aproximada es:

Tipo de radiación Longitudes de onda (nm)Violeta 380-436

Azul 436-495

Verde 495-566

Amarillo 566-589

Naranja 589-627

rojo 627-770

… Cuando la luz blanca choca con un objeto una parte de loscolores que la componen son absorbidos por la superficie y elresto son reflejados. Las componentes reflejadas son las quedeterminan el color que percibimos. Si las refleja todas esblanco y si las absorbe todas es negro. Un objeto es rojoporque refleja la luz roja y absorbe las demás componentes dela luz blanca. Si iluminamos el mismo objeto con luz azul loveremos negro porque el cuerpo absorbe esta componente yno refleja ninguna.

Queda claro, entonces, que el color con que percibimos unobjeto depende del tipo de luz que le enviamos y de los coloresque este sea capaz de reflejar.

Magnitudes y unidades de medida

La luz, al igual que las ondas de radio, los rayos X o los gamma es una formade energía. Si la energía se mide en joules (J) en el Sistema Internacional,para qué necesitamos nuevas unidades. La razón es más simple de lo queparece.

No toda la luz emitida por una fuente llega al ojo y produce sensaciónluminosa, ni toda la energía que consume, por ejemplo, una bombilla seconvierte en luz. Todo esto se ha de evaluar de alguna manera y para ellodefiniremos nuevas magnitudes: el flujo luminoso, la intensidad luminosa,la iluminancia, la luminancia, el rendimiento o eficiencia luminosa yla cantidad de luz.

Flujo luminoso…

… Para hacernos una primera idea consideraremos dos bombillas, una de 25 W y otra

de 60 W. Está claro que la de 60 W dará una luz más intensa. Pues bien, esta es laidea: ¿cuál luce más? o dicho de otra forma ¿cuánto luce cada bombilla?

Cuando hablamos de 25 W o 60 W nos referimos sólo a la potencia consumida por labombilla de la cual solo una parte se convierte en luz visible, es el llamado flujoluminoso. Podríamos medirlo en watts (W), pero parece más sencillo definir unanueva unidad, el lumen, que tome como referencia la radiación visible.Empíricamente se demuestra que a una radiación de 555 nm de 1 W de potenciaemitida por un cuerpo negro le corresponden 683 lumen.

… Entonces, el flujo luminoso es la potencia (w) emitida enforma de radiación luminosa ala que el ojo humano es sensible.Su símbolo es y su unidad es el lumen (lm), a la relación entrewatts y lumenes se le llama equivalente luminoso de la energíay equivale a:

1 watt-luz a 555nm = 683 lm

Intensidad luminosa…… El flujo luminoso nos da una idea de la cantidad de luz que emite una fuente de

luz, por ejemplo una bombilla, en todas las direcciones del espacio. Por contra, sipensamos en un proyector es fácil ver que sólo ilumina en una dirección. Parece claroque necesitamos conocer cómo se distribuye el flujo en cada dirección del espacio ypara eso definimos la intensidad luminosa

Se conoce como intensidad luminosa al flujo luminoso emitido por unidadde ángulo sólido en una dirección concreta. Su símbolo es I y su unidad la candela(cd)

Iluminancia…… Para explicar la iluminancia podemos poner de ejemplo la acción de iluminar con

una linterna objetos situados a diferentes distancias. Si se pone la mano delante de lalinterna podemos ver esta fuertemente iluminada por un círculo pequeño y si seilumina una pared lejana el circulo es grande y la luz débil. Esta sencilla experienciarecoge muy bien el concepto de iluminancia.

Se define iluminancia como el flujo luminoso recibido por una superficie. Su símboloes E y su unidad el lux (lx) que es un lm/m2

Existe también otra unidad, el foot-candle (fc), utilizada en países de habla inglesacuya relación con el lux es:

1 fc = 10 lx

1lx = 0.1 fc

En el ejemplo de la linterna ya pudimos ver que la iluminancia depende de ladistancia del foco al objeto iluminado. Es algo similar a lo que ocurre cuando oímosalejarse a un coche; al principio se oye alto y claro, pero después va disminuyendohasta perderse. Lo que ocurre con la iluminancia se conoce porla ley inversa de los cuadrados que relaciona la intensidad luminosa (I) y la distanciaa la fuente. Esta ley solo es válida si la dirección del rayo de luz incidente esperpendicular a la superficie.

Ley inversa de los cuadrados

E = I / r 2

luminancia…… Hasta ahora hemos hablado de magnitudes que informan sobre propiedades de

las fuentes de luz (flujo luminoso o intensidad luminosa) o sobre la luz que llega auna superficie (iluminancia). Pero no hemos dicho nada de la luz que llega al ojo quea fin de cuentas es la que vemos. De esto trata la luminancia. Tanto en el caso queveamos un foco luminoso como en el que veamos luz reflejada procedente de uncuerpo la definición es la misma.

Se llama luminancia a la relación entre la intensidad luminosa y la superficieaparente vista por el ojo en una dirección determinada. Su símbolo es L y su unidades la cd/m2. También es posible encontrar otras unidades como el stilb(1 sb = 1 cd/cm2) o el nit (1 nt = 1 cd/m2) Nota. Es importante destacar que sólovemos luminancias, no iluminancias

Rendimiento luminoso o eficiencia luminosa…… Ya mencionamos al hablar del flujo luminoso que no toda la energía eléctrica

consumida por una lámpara (bombilla, fluorescente, etc.) se transformaba en luzvisible. Parte se pierde por calor, parte en forma de radiación no visible (infrarrojo oultravioleta), etc.

Para hacernos una idea de la porción de energía útil definimos el rendimientoluminoso como el cociente entre el flujo luminoso producido y la potencia eléctricaconsumida, que viene con las características de las lámparas (25 W, 60 W...). Mientrasmayor sea mejor será la lámpara y menos gastará. La unidad es el lumen por watt(lm/W)

Cantidad de luz…

… Esta magnitud sólo tiene importancia para conocer el flujo luminoso que es capaz

de dar un flash fotográfico o para comparar diferentes lámparas según la luz queemiten durante un cierto periodo de tiempo. Su símbolo es Q y su unidad es el lumenpor segundo (lm·s).

Bibliografia

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