2.2.11. Medición de la luz

Introducción a la fotometría e iluminación técnica

La fotometría es la rama de la física que se encarga de medir la luz en tanto que es percibida por el sistema de visión humano. Para el técnico de instalaciones eléctricas del curso ELEE0109, la medición y el control de la luz representa una competencia fundamental para asegurar la salud laboral en puestos de trabajo (regulada en España por el Real Decreto 486/1997 en su Anexo IV sobre condiciones de iluminación) y para garantizar la seguridad de evacuación en caso de fallo de suministro eléctrico mediante las líneas dedicadas de alumbrado de emergencia, bajo prescripción del Código Técnico de la Edificación (CTE DB-SUA 4) y la Instrucción Técnica Complementaria ITC-BT-28 del REBT.

Para abordar los proyectos de luminotecnia, el técnico debe asimilar e identificar con precisión las cuatro magnitudes fotométricas básicas y sus correspondientes unidades de medida del Sistema Internacional:

• Flujo luminoso ($\Phi$): Es la potencia luminosa total emitida por una fuente de luz en todas las direcciones de forma visible. Se mide en lúmenes (lm).
• Intensidad luminosa ($I$): Es el flujo luminoso proyectado por unidad de ángulo sólido (estereorradián) en una dirección dada. Su unidad es la candela (cd).
• Iluminancia ($E$): Es el flujo luminoso que incide de manera perpendicular sobre una unidad de superficie física. Se mide en lux (lx), donde $1\text{ lux} = 1\text{ lm}/m^2$.
• Luminancia ($L$): Es la intensidad luminosa reflejada o emitida por una superficie en una dirección dada (el brillo real percibido por el ojo). Su unidad es la candela por metro cuadrado (cd/m²).

Instrumental de medida: El Luxómetro

El luxómetro es el instrumento portátil empleado para medir la iluminancia real incidente en un punto de trabajo. El componente primario de un luxómetro es su fotodetector, constituido habitualmente por una célula fotovoltaica de silicio o selenio. Al incidir los fotones sobre la unión semiconductora del fotosensor, se genera una pequeña corriente eléctrica que es proporcional a la energía luminosa recibida.

Sin embargo, los sensores de silicio presentan una sensibilidad al espectro electromagnético muy diferente de la del ojo humano, siendo muy sensibles a longitudes de onda del infrarrojo cercano. Por esta razón, el sensor del luxómetro incorpora de manera obligatoria un filtro corrector espectral ($V(\lambda)$) que atenúa la respuesta del semiconductor para equipararla exactamente con la curva de sensibilidad fotópica de la Comisión Internacional de la Iluminación (CIE). Además, la cabeza del sensor se recubre con un difusor corrector de coseno, cuya función geométrica es garantizar que la luz que incide con ángulos oblicuos se mida correctamente de acuerdo con la ley del coseno de Lambert.

Para realizar medidas válidas en un plano de trabajo, el técnico debe colocar el luxómetro completamente paralelo a la superficie de interés (por ejemplo, sobre el tablero de la mesa de la oficina técnica) y evitar proyectar sombras propias o de obstáculos sobre el sensor.

Límites normativos de iluminación y mantenimiento

El diseño y mantenimiento del alumbrado requiere contrastar las medidas del luxómetro con los límites mínimos de seguridad legal:

Iluminación en los lugares de trabajo (RD 486/1997)

El Real Decreto establece iluminancias mínimas en base al tipo de actividad que se desarrolla. Para oficinas o tareas con exigencias visuales altas, se prescribe un mínimo de 500 lux en el plano de trabajo; para talleres de montaje y áreas industriales de exigencia media, se requieren 300 lux; mientras que para zonas de paso y pasillos generales basta con 50 lux (pudiéndose duplicar los valores si existe riesgo de accidentes por tropiezos).

Alumbrado de emergencia (CTE DB-SUA 4 y REBT ITC-BT-28)

El alumbrado de emergencia debe activarse de forma automática al fallar el suministro de red general (caída por debajo del 70% de la tensión nominal). La norma exige que en las vías de evacuación (pasillos y escaleras de salida de edificios públicos o industriales) el alumbrado proporcione una iluminancia mínima de 1 lux en el suelo a lo largo del eje central, y que la relación entre la iluminancia máxima y mínima sea inferior a 40 para evitar zonas de sombra densa. Para salas que alberguen cuadros eléctricos de distribución principales y locales de intervención de mantenimiento se exigen un mínimo de 5 lux localizados sobre los frontales de la aparamenta.

# Script para estimar la iluminancia media esperada en una sala industrial

# y verificar el cumplimiento de los límites mínimos exigidos por el RD 486/1997.



def calcular_iluminancia_media(lumenes_por_luminaria, num_luminarias, largo_m, ancho_m, factor_utilizacion=0.6, factor_mantenimiento=0.8):

    # Calcular superficie de la sala

    superficie = largo_m * ancho_m

    

    # Calcular flujo luminoso total útil

    flujo_total = lumenes_por_luminaria * num_luminarias

    flujo_util = flujo_total * factor_utilizacion * factor_mantenimiento

    

    # Calcular iluminancia media (E = Phi / S)

    iluminancia_lux = flujo_util / superficie

    

    print(f"💡 Superficie de la sala: {superficie:.2f} m²")

    print(f"💡 Flujo luminoso teórico de luminarias: {flujo_total} lm")

    print(f"💡 Iluminancia media estimada: {iluminancia_lux:.2f} lux")

    

    # Evaluar según límites de oficina o taller ordinario

    if iluminancia_lux >= 500:

        print("? Cumple requisitos para oficinas técnicas.")

    elif iluminancia_lux >= 300:

        print("? Cumple requisitos para talleres y cadenas de montaje.")

    else:

        print("💡 ALERTA: Iluminación deficiente para trabajos productivos permanentes.")

        

    return iluminancia_lux



# Simulación de un taller de 10x8 metros con 12 campanas LED de 4500 lm cada una

calcular_iluminancia_media(lumenes_por_luminaria=4500, num_luminarias=12, largo_m=10.0, ancho_m=8.0)