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Agentes físicos: iluminación © EDICIONES ROBLE, S.L.

Indice Agentes físicos: iluminación

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I. Introducción

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II. Objetivos

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III. Mediciones de iluminación

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IV. Condiciones de iluminación en los lugares de trabajo

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4.1. Factores fisiológicos de la visión

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4.1.1. Acomodación visual

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4.1.2. Adaptación visual

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4.1.3. Agudeza vis ual

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4.2. Mecanismos de iluminación

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4.2.1. Lámparas

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4.2.2. Luminarias

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4.2.3. Sistemas y métodos de alumbrado

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Resumen Lecturas obligatorias Ejercicios

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Caso práctico Se pide Solución al caso práctico Recursos

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Documentos

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Bibliografía

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Glosario.

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Agentes físicos: iluminación I. Introducción La iluminación es una parte fundamental en el acondicionamiento ergonómico de los puestos de trabajo Si bien el ser humano tiene una gran capacidad para adaptarse a las diferentes calidades lumínicas, una deficiencia en la misma puede producir un aumento de la fatiga visual, una reducción en el rendimiento, un incremento en los errores y en ocasiones incluso accidentes. Unas condiciones inadecuadas de iluminación en los lugares de trabajo pueden tener consecuencias negativas para la seguridad y la salud de los trabajadores; la disminución de la eficacia visual puede aumentar el número de errores y accidentes así como la carga visual y la fatiga durante la ejecución de las tareas; también se pueden producir accidentes como consecuencia de una iluminación deficiente en las vías de circulación, escaleras y otros lugares de paso. En esta unidad se pretende dar a conocer los conceptos básicos para poder evaluar y adaptar una iluminación adecuada en función de las exigencias de las tareas.

II. Objetivos Adquirir conocimientos sobre el disconfort en el ambiente de trabajo por la exposición de los trabajadores a una mala iluminación. Estudiar las evaluaciones de condiciones ambientales referentes a la iluminación. Conocer las medidas de prevención y protección frente a las deficiencias de iluminación en el centro de trabajo.

III. Mediciones de iluminación Para medir el grado de iluminación se emplea un equipo denominado luxómetro. Este equipo dispone de una célula fotoeléctrica con capa barrera basada en el efecto fotoeléctrico, es decir: cuando incide sobre la célula un haz de luz, los electrones son capaces de emitir una señal eléctrica. Esta señal es proporcional a grado de iluminación. Para que la señal se ajuste adecuadamente debe disponer de una corrección de coseno, así se evitan los errores procedentes del ángulo de incidencia de la luz. Otro aspecto que se debe considerar es que el luxómetro disponga de un filtro corrector de color, así cambia la sensibilidad de la célula para adaptar su respuesta a la sensibilidad espectral del ojo humano Como cualquier equipo de medición, el luxómetro se debe calibrar periódicamente. Las mediciones deben cumplir las siguientes condiciones:

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Se llevarán a cabo a la altura del plano de trabajo y donde se encuentren los elementos de la tarea visual. Se deben llevar a cabo con el trabajador en su puesto de trabajo. No se debe producir ninguna sombra añadida. Especial cuidado hay que tener con las sombras que pueda provocar la persona que está realizando las mediciones. No se deben llevar objetos, como por ejemplo un bolígrafo plateado, que puedan producir reflejos en la fotocélula del equipo. Tampoco es conveniente llevar bata blanca u otro tipo de prenda que pueda reflejar la luz. Es conveniente separarse de la fotocélula lo más posible. Es, por tanto, preferible que el luxómetro disponga de una fotocélula independiente del resto del equipo. Se deben comprobar las unidades que esté indicando en la pantalla del equipo. Se debe encender el luxómetro y esperar un rato hasta que se estabilice la señal; el fabricante dará indicaciones al respecto. Es conveniente mantener la fotocélula a 25 °C, pues es sensible a los cambios de temperatura. Por este motivo en ocasiones se aconseja realizar las mediciones lo más rápido posible una vez que se ha estabilizado la señal. Cuando el área donde se realiza la tarea es pequeña, puede bastar con una sola medición en el centro de la superficie. Para obtener mediciones detalladas en un área de trabajo extensa se puede dividir la superficie en una cuadrícula para localizar las diferentes mediciones. El resultado de la medición debe ir acompañado del grado de incertidumbre, por ejemplo: 350 ± 5 lux. Para determinar el grado de incertidumbre del resultado de la medida es necesario conocer el grado de exactitud del equipo y, en su caso, su curva de calibración.

IV. Condiciones de iluminación en los lugares de trabajo La iluminación se puede definir como las radiaciones electromagnéticas percibidas como luz visible.

4.1. Factores fisiológicos de la visión Los factores fisiológicos de la visión en relación con la iluminación son, principalmente, la acomodación visual, la adaptación visual y la agudeza visual.

4.1.1. Acomodación visual La acomodación es el sistema mediante el cual enfoca el ojo humano a cualquier distancia; dicho de otra manera, es la capacidad que tiene el ojo para enfocar correctamente los objetos a diferentes distancias, variando el espesor y, por tanto, la longitud focal del cristalino. Existe una diminuta lente dentro del ojo que se abomba o se estrecha, ya que es flexible y cambia de forma por la acción de un músculo que tira o afloja de ella según la distancia a la que estemos mirando Esta lente es el cristalino, y el músculo es el ciliar.

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Esto permite que cuando miramos un objeto, la luz que se refleja en él y que es captada por el ojo pueda enfocarse en el centro de la retina (fóvea), viéndolo nítido a diferentes distancias, como si del enfoque de un objetivo fotográfico se tratara.

4.1.2. Adaptación visual Es la capacidad del ojo para modificar su comportamiento ante las variaciones del grado de iluminación, es decir, permite al ojo ver con diferentes grados. Cuando existe una iluminación baja, el ojo aumenta su sensibilidad a la luz y aumenta la apertura pupila (diámetro de la pupila), para que penetre más cantidad de luz. Si la iluminación es excesiva, el ojo disminuye su sensibilidad y reduce el diámetro pupilar para que no penetre demasiada luz. La variación de diámetro de la pupila se efectúa mediante la contracción y dilatación del iris. Cabe señalar que cuando pasamos de niveles de luz bajos a niveles elevados, la adaptación visual se realiza en poco tiempo, en comparación con el que se requiere cuando se pasa de niveles elevados a niveles bajos de iluminación. Cuando en el campo visual existan partes excesivamente luminosas respecto al nivel al que está adaptado el ojo, se producirán deslumbramientos que provocarán molestias o disminución de la capacidad para distinguir objetos. No debemos olvidar que cuando se dan situaciones adversas de la visión cercana de pequeños detalles y el bajo nivel de iluminación, el analizador visual se encuentra en condiciones desfavorables y se produce la fatiga visual, seguida de fatiga mental y esto desemboca en: Pérdida de interés por parte del trabajador para realizar la actividad. Dolor de cabeza. Irritación ocular. Otros síntomas que afectan a la calidad y a la productividad del trabajo. Por todo ello, es imprescindible lograr niveles adecuados de iluminación en los lugares de trabajo.

4.1.3. Agudeza visual Es la capacidad para percibir y discriminar visualmente los detalles más pequeños y se expresa como la inversa del tamaño visual del objeto en minutos de arco, bajo el cual puede percibirse o reconocerse un objeto. Dicho de otra forma: es la capacidad del ojo para distinguir entre dos puntos cada vez más cercanos que se hallan separados por un ángulo visual.

4.2. Mecanismos de iluminación

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Siempre que sea posible, los lugares de trabajo tendrán una iluminación natural, que deberá complementarse con una iluminación artificial cuando la primera, por sí sola, no garantice las condiciones de visibilidad adecuadas. En tales casos se utilizará preferentemente la iluminación artificial general, complementada a su vez con una localizada cuando en zonas concretas se requieran niveles de iluminación elevados.

En la mayoría de los lugares de trabajo la luz solar no va a ser suficiente para iluminar las zonas más alejadas de las ventanas ni para satisfacer las necesidades a cualquier hora del día, por lo que será necesario contar con un sistema de iluminación artificial complementario. Teniendo en cuenta que las personas pasan la mayor parte del día en sus puestos de trabajo, entre los aspectos que se deben considerar en el ámbito de la higiene industrial está la regulación de la luz a lo largo de la jornada laboral. En el artículo 8 del Real Decreto 486/1997, de 14 de abril, por el que se establecen las disposiciones mínimas de seguridad y salud en los lugares de trabajo, se describen los aspectos mínimos que se deben cumplir en un lugar de trabajo. Se indica que: “La iluminación de los lugares de trabajo deberá permitir que los trabajadores dispongan de condiciones de visibilidad adecuadas para poder circular por los mismos y desarrollar en ellos sus actividades sin riesgo para su seguridad y salud”.

La relación entre la luz y la salud visual es muy estrecha y no considerar esta condición puede ocasionar daños a la visión y aumentar el riesgo de que se produzcan incidentes/accidentes. En esta dirección, el reto que tienen las empresas es adaptar o diseñar entornos de trabajo que puedan resolver de la mejor manera posible las necesidades de cada puesto de trabajo en materia de iluminación, adaptándose a los cambios continuos, con el fin de asegurar los máximos niveles de bienestar, rendimiento, salud y seguridad en el trabajo.

A la hora de realizar cambios de centros de trabajo o construcción de nuevos centros de trabajo, cobra cada vez mayor importancia en el ámbito de la HI desarrollar estudios de iluminación para encontrar el balance justo entre la funcionalidad y riqueza visual y los gastos de instalación y mantenimiento. La iluminación puede suponer aproximadamente el 35 % del consumo de energía en una oficina y hoy en día la tecnología LED establece un nuevo estándar en el consumo de vatios por metro cuadrado para un ahorro que puede llegar al 85 % del consumo habitual. La mayor parte de la iluminación en los lugares/centros de trabajo es anticuada e ineficiente, e influye negativamente de diversas maneras (fatiga ocular y disminución del rendimiento cognitivo y de la capacidad de resolución de problemas, en especial de aquellos trabajadores que trabajan con pantallas de visualización de datos y también afecta al humor y las relaciones interpersonales dentro del ámbito laboral).

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Las nuevas tecnologías e innovaciones en sistemas ópticos ofrecen un abanico de posibilidades que generan beneficios inmediatos que permiten el cumplimiento de los requisitos legales, como puede ser: Lograr una mejor distribución de luz. Menor deslumbramiento. Disminución de los reflejos en las pantallas de visualización de datos. Alcanzar los niveles de iluminación acordes a las exigencias visuales del puesto de trabajo o tarea.

Un aspecto imprescindible para la adecuación de la iluminación en los lugares de trabajo es la adecuada elección de la iluminación artificial. Para ello se deben conocer las características y los tipos de lámparas. Las luminarias van a ser los dispositivos donde se van a alojar las lámparas junto con otros componentes como reflectores, lentes, pantallas, difusores, etc. El conjunto de estas luminarias se denomina alumbrado.

4.2.1. Lámparas Por sus características de funcionamiento, las lámparas eléctricas pueden dividirse en: Lámparas incandescentes En estas lámparas la luz se produce en un filamento de tungsteno o wolframio que se calienta por efecto Joule hasta la incandescencia por el paso de una corriente eléctrica, alcanzando temperaturas elevadas.

Figura 1. Partes de lámpara incandescente.

Fuente: elaboración propia. Una ventaja que tiene la producción de luz mediante la incandescencia es que la luz emitida contiene todas las longitudes de onda que forman la luz visible. Así, se garantiza una buena reproducción de los colores de los objetos iluminados. Podemos distinguir dos tipos de lámparas incandescentes: unas que contienen un gas halógeno en su interior y otras que no lo contienen.

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Lámparas incandescentes no halogenadas Dentro de las lámparas incandescentes no halógenas podemos distinguir: Lámparas rellenas con gas inerte, con un notable incremento de la eficacia luminosa de la lámpara, que dificulta la evaporación del material del filamento y permite el aumento de la temperatura de trabajo del filamento. Lámparas con vacío en su interior.

Lámparas halógenas de alta y baja tensión Con el paso del tiempo, en las lámparas incandescentes normales se produce una disminución significativa del flujo luminoso debido, en parte, al ennegrecimiento de la ampolla por culpa de la evaporación de partículas de wolframio del filamento y su posterior condensación sobre la ampolla. Agregando una pequeña cantidad de un compuesto gaseoso con halógenos (cloro, bromo o yodo) al gas de relleno, se consigue establecer un ciclo de regeneración del halógeno que evita el ennegrecimiento. Lámparas de descarga Las lámparas de descarga constituyen una alternativa más eficiente y económica que las lámparas incandescentes. La luz emitida se consigue por excitación de un gas sometido a descargas eléctricas entre dos electrodos que están situados dentro de un tubo lleno de ese gas o de vapor ionizado. Hay distintos tipos de lámparas de descarga en función de las características de los gases que las forman. Se pueden clasificar según: El gas utilizado, vapor de mercurio o sodio. La presión a la que se encuentre la lámpara: alta o baja presión. Las lámparas de descarga varían mucho de unas a otras, por lo que son adecuadas para diferentes usos. La tabla 1 resume los distintos tipos de lámparas de descarga.

Tabla 1. Tipos de lámparas de descarga.

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Fuente: elaboración propia. Lámparas de vapor mercurio a baja presión (fluorescente) En este tipo de lámparas la luz se genera en la película fluorescente que recubre la pared interior del tubo de vidrio. La fluorescencia de dicho recubrimiento se produce al incidir en él la radiación ultravioleta generada por la descarga eléctrica en el vapor de mercurio que está encerrado en el citado tubo. Las lámparas fluorescentes tienen una eficiencia energética mucho mayor que las lámparas incandescentes y su vida media también es mayor.

Figura 2. Fluorescente.

Fuente: elaboración propia. Lámparas de vapor mercurio Estas lámparas están constituidas por un pequeño tubo de vidrio de cuarzo dentro del cual se produce una descarga eléctrica en vapor de mercurio con alta presión. Este tubo de cuarzo se coloca en el interior de una ampolla de vidrio de dimensiones bastante mayores. La descarga se inicia mediante un circuito eléctrico auxiliar que posibilita la formación de la descarga normal de trabajo y la emisión de un flujo importante de luz visible. Esta es la razón por la cual dichas lámparas, una vez conectadas, necesitan un cierto tiempo hasta lograr el régimen normal de funcionamiento. La eficiencia energética de las lámparas de mercurio y su vida media son similares a las de las lámparas fluorescentes, pero se pueden fabricar para potencias más elevadas. La luz emitida presenta un espectro cromático discontinuo que se traduce en una capacidad limitada para reproducir los colores.

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Lámparas de vapor de sodio a alta presión El funcionamiento de las lámparas de vapor de sodio es similar al de las lámparas de mercurio, con la diferencia de que en este caso la descarga se produce en el seno del vapor de sodio contenido en una ampolla de vidrio especial resistente al ataque químico de este elemento. Dentro de esta clase de lámparas hay que distinguir dos tipos con características diferentes: de sodio de baja presión y de sodio de alta presión. Las lámparas de sodio de baja presión son muy eficientes (hasta 200 lúmenes/vatio), pero emiten solamente luz monocromática, es decir, no permiten distinguir los colores. La aplicación de estas lámparas se limita a las actividades donde es necesario iluminar grandes espacios pero no se requiere la apreciación de los colores.

Lámparas LED LED son las siglas en inglés de “diodo emisor de luz” (light emitting diode).

Figura 3. Ejemplos de LED.

Fuente : Iluminación en el puesto de trabajo. Ministerio de Empleo y Seguridad Social. La tecnología LED utiliza diodos. Estos diodos tienen la característica de emitir energía en forma de luz. La tecnología LED está basada en las características fotoluminiscentes de algunos semiconductores. Sus principales ventajas son: rápida respuesta al encendido y apagado, larga duración, robustez mecánica, reducido tamaño, bajo calentamiento y menor mantenimiento en general y, por supuesto, el ahorro energético. Expertos han determinado que el ahorro energético puede oscilar en torno a un 92 % respecto a bombillas incandescentes y a un 30 % respecto a los fluorescentes.

4.2.2. Luminarias Las luminarias son aparatos que sirven a las lámparas de soporte y conexión a la red eléctrica. No obstante, es necesario que cumplan una serie de características ópticas, mecánicas y eléctricas, entre otras, para cumplir eficientemente su función. La luminaria, desde el punto de vista de la óptica, es responsable del control y de la distribución de la luz emitida por la lámpara.

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En el diseño de su sistema óptico es importante que se cuide: El rendimiento del conjunto lámpara-luminaria. El deslumbramiento que puede provocar en los usuarios. La forma y distribución de la luz.

4.2.3. Sistemas y métodos de alumbrado Al encender una lámpara, el flujo emitido puede llegar a los objetos de la sala de forma directa o indirecta por reflexión en paredes y techo. Los diferentes sistemas de iluminación, con sus ventajas e inconvenientes se determinan en función de la cantidad de luz que llega, directa o indirectamente: Iluminación directa Se produce cuando el 90 %, o más, del flujo emitido por las lámparas va dirigido hacia el suelo. La ventaja que tiene es que es el sistema más económico de iluminación y el que ofrece mayor rendimiento luminoso; la desventaja es que el riesgo de deslumbramiento directo es muy alto y produce sombras duras poco agradables para la vista. La iluminación directa se consigue utilizando luminarias directas. Iluminación semidirecta Es aquella en la que entre el 60 y el 90 % del flujo total emitido se dirige hacia el suelo y el resto se refleja en techos y paredes. En este caso, las sombras son más suaves y el deslumbramiento es menor que en el anterior. Es importante señalar que no es recomendable para techos muy altos o que tengan claraboyas, ya que la luz dirigida hacia el techo se perdería por ellas. Iluminación con repartición uniforme Se produce cuando del 40 al 60 % del flujo luminoso emitido está dirigido hacia arriba y hacia abajo. Es recomendable, para evitar las pérdidas por absorción de la luz en techo y paredes, p...