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New Math: Two Plus Two Equals Three

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Varios estudios científicos han determinado que la luz en la retina del ojo es el principal sincronizador de los ritmos circadianos humanos, los ciclos biológicos que se repiten aproximadamente cada 24 horas. Tanto el sistema visual y el sistema circadiano responden a la luz, ya que se procesa a través de los fotorreceptores de la retina. Similares fuentes de luz pueden tener efectos similares en cada sistema, pero la investigación reciente demuestra que las fuentes de luz similar también puede afectar a cada sistema de manera muy diferente.

La melatonina, una hormona, se utiliza como un marcador para el reloj circadiano, con niveles altos en la noche cuando una persona está en un ambiente oscuro y con bajos niveles durante el día, con o sin luz. Los investigadores de la CRA están trabajando para entender y cuantificar mejor la luz como un estímulo para el sistema circadiano, y han demostrado que más luz a veces será menos eficaz en la estimulación del sistema circadiano, medida por la supresión de la melatonina nocturna por la luz.

El poder de azul

El Cielo azul es una mezcla de longitudes de onda dominado por la luz de onda corta que da una sensación visual de color azul. Según Mark Rea, Ph.D., director del CRA, el sistema circadiano es esencialmente un detector de cielo azul.

“el Cielo azul es ideal para estimular el sistema circadiano porque es el color y la intensidad, y es” on “en el momento adecuado para la duración de la derecha todo el día”, dijo Rea.

La exposición a otros colores claros, así como la exposición a la luz blanca, puede estimular el sistema circadiano, pero puede tomar más tiempo para obtener la respuesta deseada y la intensidad necesaria puede provocar incomodidad visual, de acuerdo con Mariana Figueiro, Ph.D., LRC la directora del programa.

Un equipo de investigación dirigido por Figueiro ha estado trabajando para demostrar la eficacia de la luz azul y luz blanca en el sistema circadiano.

“Eficacia circadiana”

Subaditividad se produce cuando el resultado de una unidad (x), además de otra unidad (y) no es igual a x + y. En cambio, el resultado es una unidad menor que la suma de sus partes. Recientemente, el equipo de Figueiro directamente ha probado subaditividad en el sistema circadiano humano, la hipótesis es que media longitud de onda (color amarillo) de luz en realidad es contraria a la eficacia de la longitud de onda corta (azul) en la producción de la supresión de la melatonina nocturna. El trabajo de investigación que estudia este fenómeno, conocido como spectral opponency, está actualmente disponible en PubMed.

En el estudio, los hombres adultos fueron expuestos durante 60 minutos a la luz blanca, y otra vez a la misma fuente de luz con luz amarilla filtrada. Los sujetos fueron expuestos a la misma cantidad de luz azul. La prueba se llevó a cabo en condiciones nocturnas, mientras que científicos observaron los niveles de la melatonina por la exposición a la configuración de luz diferente. Los investigadores encontraron que la supresión de la melatonina nocturna fue mayor cuando la luz amarilla se filtró. Por lo tanto, más luz fue menos eficaz en el sistema circadiano, apoyando la hipótesis de que el efecto spectral opponency es una característica fundamental de la forma en la retina humana convierte la luz en señales neuronales en el sistema circadiano humano.

Con base en esta investigación y el conocimiento de la neurofisiología y neuroanatomía de la retina, los investigadores desarrollaron un modelo de LRC para servir como base para un sistema de cuantificación de la luz para el sistema circadiano. “Ahora podemos calcular la ‘eficacia circadiana’ de las diferentes fuentes de luz”, dice Figueiro. “Esto tiene implicaciones profundas para explorar cómo la iluminación puede afectar la salud humana.”

tratamiento de la luz azul

El impacto de la luz azul en el sistema circadiano se demostró en un estudio anterior dirigido por Figueiro en los que el CRA estudió los efectos del tratamiento de luz azul en los adultos mayores, incluyendo aquellos con enfermedad de Alzheimer, en un centro de enfermería especializada en el estado de Nueva York.

En el estudio de cuatro semanas, los residentes que sufren de trastornos del sueño fueron expuestos a la mesa de luminarias LED durante dos horas todos los días 16:30-18:30

En el experimento de dos fases, los grupos fueron expuestos a LED azul para un período de dos semanas y luego rojo LED para un período de dos semanas. La condición de rojo fue introducido como un control de placebo, porque mientras el sistema circadiano responde mejor a la luz azul, que es esencialmente no-respuesta a la radiación de larga longitud de onda (luz roja), de acuerdo con Figueiro.

En el transcurso del tratamiento con luz experimentales, el equipo de investigación ha analizado el porcentaje de tiempo de las horas de sueño entre la medianoche y las 6 am El estudio demostró un aumento estadísticamente significativo en el sueño después de un tratamiento de luz azul durante este período para todos los sujetos.

Para más detalles sobre el estudio del sueño, visite http://www.lrc.rpi.edu/resources/news/enews/Apr05/general245.html.

El Centro de Investigación de Iluminación (LRC) forma parte del Instituto Politécnico Rensselaer y es el centro líder en investigación de base universitaria dedicada a la iluminación. Fundada en 1988, la iluminación del Centro de Investigación ha construido una reputación internacional como una fuente de confianza y fiable a la información objetiva acerca de las tecnologías de iluminación, aplicaciones y productos. Su misión es promover el uso eficaz de la luz y crear un legado positivo de cambio para la sociedad y el medio ambiente. Sigue leyendo

Principios de Iluminación y Visión (I)

Debido a que otra área de investigación que me interesa mucho es la que en inglés se denomina Indoor Environment que traducido al español es más o menos Ambiente Interior, puedo sonar tal vez un poco alienado pero he aprendido que lo mejor es tratar de unificar conceptos y debido a que estamos bastante atrasados en desarrollo de tecnología, mi opinión es que debemos utilizar la terminología ya establecida, por eso muchas veces utilizaré los términos técnicos en inglés casi como sinónimos del español y creo que si queremos publicar en revistas arbitradas (por lo menos de aquí a un buen tiempo) el lenguaje standard es el inglés nos guste o no. Bueno, regresando al tema el área del Indoor Environment tiene a su vez varias especializaciones y todas ellas convergen en la búsqueda de la creación de un ambiente (no al aire libre) en espacios cerrados como edificaciones que sean inocuos al ser humano y a su vez comfortables para el tipo de actividad para la que se crearon. Esto incluye la acústica, la iluminación, la calidad del aire y el comfort térmico principalmente. Esta área Indoor Environment es un área que pertenece a otra área llamada Building Sciences (Ciencias de las Edificaciones). Mi formación durante el doctorado fue precisamente en Building Sciences con énfasis en acústica, iluminación y comfort térmico. Esa es la razón de mi interés en estas áreas. Muchos físicos consideramos que estas áreas aplicadas de la Física ya están plenamente desarrolladas y no presentan un interés para temas de investigación. Lo cual es un grave error, no debemos menospreciar estas áreas, es más, creo que debemos de involucrarnos en ellas. En unos cuantos años nos daremos cuenta de su importancia (en otros lados ya lo han hecho por lo menos hace 2 décadas), y considero que son áreas donde se puede realizar muchísima investigación desde el punto de vista de la física aplicada.
Justamente uno de los objetivos que persigo es crear una conciencia (desde este pequeño espacio) de estas disciplinas de la física aplicada. He tocado puertas, por ahora sin éxito, pero creo que debo seguir y me parece que si por ahora no me ha sido posible el poder enseñar estas cosas formalmente lo haré informalmente hasta que se me abra una puerta.

Ok entonces volvamos a nuestro tema

Principios de Iluminación y Visión (I)

Comprender los principios de la luz y la visión de ayuda a los ingenieros y científicos a identificar y resolver problemas de iluminación. Una de las principales áreas de investigación corresponde a la calidad de la iluminación para diversos ambientes sobretodo ambientes de trabajo, tales como oficinas. Sin embargo descubrimientos relativamente recientes están indicando que una inadecuada iluminación, la exposición insuficiente a la luz solar y la sobre-exposición a la luz artificial tiene efectos sobre la salud. Es decir lo mismo que se encontró para el ruido (hace varias décadas) está ocurriendo en el área de la iluminación. Siendo dos aspectos muy importantes de la Física (óptica y acústica) en nuestras vidas son de interés pues sus efectos son medibles, lo difícil es evaluar o calificar la percepción subjetiva y su relación con la salud. Ese es el objetivo.

Luz y Visión

La luz es energía electromagnética (con longitudes de onda entre 380 nm y 770nm). Cuando llega a la retina, la luz crea sensaciones visuales (producida por procesos fisiológicos), que a su vez, estimulan una respuesta neurológica en el cerebro. La luz es generalmente emitida por una fuente y puede que sea absorbida, reflejada o transmitida a través de diversos objetos antes que llegue el ojo de un observador. La luz revela la forma, tamaño, textura, color, profundidad y ubicación de un objeto (esto en realidad es un proceso subjetivo).

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Figura 1. El ojo humano. Vista de la retina y los fotoreceptores

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Sin embargo no existe una relación directa entre la luz que recibimos y lo que vemos, entre el momento en que la luz incide sobre nuestra retina hasta que nuestro cerebro interpreta toda esa información existe un proceso (o una serie de ellos) que finalmente se traduce en una interpretación subjetiva de la radiación electromagnética incidente. Un intento de entender cómo vemos esta luz es mediante la llamada curva V-lambda (curva de visión fotópica). Luego también explicaré el término fotópico.

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Figura 2. Curva de visión fotópica
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Según esta figura podemos observar que la percepción subjetiva de color (a las distintas longitudes de onda) de la luz incidente no es igual. Somos más sensibles a la luz de 555 nm (pico de sensibilidad), que corresponde a luz aproximadamente verde, mientras que nuestra menor sensibilidad a la luz en los extremos del espectro (violeta y rojo) es evidente. Es interesante que en la audición humana ocurre algo similar. Sobre esto hay mucho que hablar e investigar, regresaremos a este tema en otra próxima entrada.

Parámetros Físicos

La iluminancia en una superficie es la cantidad de luz que incide sobre esa superficie. Se puede medir con un medidor de luz y se registra en lux (lx) o candelas por pie cuadrado (fc).

La luminancia es la cantidad de luz emitida por un objeto en una dirección dada. El ojo detecta e interpreta los patrones de luminancia para formar las percepciones de los objetos.
Se mide en candelas por metro cuadrado (cd/m2).

Para cualquier objeto, su iluminancia determina su luminosidad, sin embargo, la luminosidad se ve afectada por la reflectancia y la textura de un objeto. Altas reflectancias o acabados brillantes redistribuyen una gran cantidad de luz en un espacio, incluso si la illuminancia permanece constante. La Luminancia contribuye a la sensación de brillo, que depende de la iluminación del objeto, la adaptación del ojo, y la luminancia de las superficies del entorno. Puede ser difícil mirar superficies con iluminancias muy altas.

Factores que influyen en la Visibilidad

Que tan bien vemos depende del contraste, tamaño, nivel de luminancia de un objeto, edad del observador y el tiempo de exposición disponible para su visualización. El contraste y el tamaño son cuestiones sujetas al diseño y se pueden mejorar fácilmente sin cambios costosos en el sistema de iluminación.


Contraste
es la relación entre la luminancia de un objeto y su fondo inmediato. Observamos contrastes de brillo, color y patrón. Todas nuestras percepciones visuales son relativas. Nuestro sistema de procesamiento visual compara objetos en el campo visual mediante los cuales juzgamos el color, el tamaño, la distancia y la textura.

Edad: A medida que envejecemos, los ojos cambian en muchos aspectos. Estos cambios reducen la percepción de detalle, la sensibilidad al contraste, la discriminación de color, y la adaptación y la velocidad de procesamiento visual. Las personas mayores tardan más en adaptarse a los cambios en el nivel de luz y son más sensibles al deslumbramiento. Los efectos son generalmente perceptibles después de los cuarenta años.

La edad de los empleados no puede ser controlada y las oficinas en general, tienen un rango relativamente amplio de edades y habilidades visuales. Los diseñadores de iluminación debe saber la edad media de los ocupantes de una determinada oficina y deben orientar el diseño de iluminación para el peor de los casos. Una Iluminación adecuada, el incremento del tamaño de la tarea y el adecuado manejo del contraste puede compensar los problemas visuales relacionados con la edad.

Tiempo de exposición: Esto generalmente hace referencia a los objetos en movimiento. El Movimiento reduce el contraste y la definición. Por lo tanto, si los empleados tienen que mirar objetos en movimiento, el contraste y la luminancia se debe aumentar, o el movimiento debe ser más lento

Problemas de iluminación típicos en oficinas

En general, hay dos grandes problemas que se presentan en la iluminación en las oficinas de planta abierta. El deslumbramiento (glare) es causado a menudo por las particiones (pantallas de altura media) al no bloquear la luz procedente de instalaciones distantes. Este tipo de oficinas también pueden tener una iluminación no uniforme debido a que el sistema fue diseñado para una habitación vacía, la adición de particiones y muebles modulares puede bloquear la luz, crear sombras, y crear puntos brillantes debido a la reflectancia de superficie diferentes.

Las lámparas pueden causar a veces un tercer problema si parpadean (flicker).

El deslumbramiento genera una serie de problemas debido a que se pueden producir luminancias que son mucho mayores que las luminancias los alrededores y la luminancia a la que nuestros ojos están adaptados. El deslumbramiento puede producir molestia (discomfort glare) o incapacidad visual (disability glare).

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Figura 3. Ejemplo de reflexiones molestas que producen deslumbramiento (glare)

Deslumbramiento molesto (discomfort glare) es una sensación causada por las zonas brillantes en el campo de visión, que no provienen de la zona que se está enfocando. Se puede experimentar fatiga visual o fatiga si hay exposición prolongada al deslumbramiento molesto.

El deslumbramiento directo puede producirse a partir de una fuente de luz o la luz solar proveniente de ventanas, reflejos, o de una fuente de luz que no está en el campo de visión al producir reflexión en una superficie.

La discapacidad por deslumbramiento (disability glare) reduce el contraste en el área de trabajo y por lo tanto reduce la visibilidad. Ocurre en dos formas:

(i) puede ocurrir cuando luz no deseada dispersa a los ojos y evita la detección de contraste. Uno puede experimentar este tipo de deslumbramiento cuando la luz del sol está brillando en una ventana detrás de un objeto que se trata de ver. Este es un tipo de deslumbramiento directo;

(ii) también puede ocurrir cuando reflexiones se dispersan en una superficie, creando un “velo”, o brillo, el cual reduce el contraste. Estas reflexiones se producen a menudo en las páginas de revistas, pantallas de ordenador, y otras superficies brillantes. Un caso especial se produce cuando las lámparas se reflejan en una superficie especular, como una pantalla de computadora (ver foto). Este es un tipo de deslumbramiento por reflexiones.

Distribución de la luz
La distribución no uniforme de la luz en la superficie de trabajo puede reducir la visibilidad y comodidad. Puede ser molesto porque el ojo se debe adaptar a los diferentes niveles de luz. En casos extremos, las superficies de trabajo pueden estar en la sombra.

La uniformidad perfecta no es deseable en una oficina sobretodo porque los ocupantes quieren distintas luminancias de acuerdo a su interés visual. Una oficina uniformemente iluminada es poco realista. La forma, textura y profundidad de los objetos no se revela con claridad en este tipo de ambientes. La uniformidad completa debe limitarse a las superficies de trabajo.

El parpadeo de baja frecuencia de fuentes de luz (por debajo de 150 Hz) puede interrumpir el procesamiento visual y dar lugar a molestias. balastos electrónicos para lámparas fluorescentes que operan en una frecuencia alta (más de 20 kHz) pueden eliminar este problema, a la vez que se ahorra energía.

Tipos de iluminación en las oficinas de planta abierta
Hay tres tipos de iluminación que se pueden utilizar en las oficinas de planta abierta. Una iluminación de calidad diseñada profesionalmente, en general utiliza una combinación de las tres.

Iluminación ambiental
La cual corresponde al entorno y puede ser directa (hacia abajo) o indirecta (hacia arriba).

La iluminación directa hacia abajo en las oficinas se presenta en dos tipos principales: mediante los accesorios prismáticos y parabólicos.

* los accesorios prismáticos utilizan una lente de plástico para distribuir la luz.
* los accesorios parabólicos utilizan rejillas para cortar la luz en ciertos ángulos para reducir los reflejos. los accesorios parabólicos producen mayor iluminación sobre las superficies horizontales que sobre las superficies verticales.

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Figura 4. Ejemplo de luminarias parabólicas y prismáticas (fuente: NRC)

Estas luminarias están generalmente al ras con el techo o empotradas.

La iluminación indirecta proporciona más luz difusa en todas las superficies interiores. accesorios indirectos a menudo tienen una componente directa hacia abajo, así, que emiten algo de luz sobre las superficies horizontales, tales como computadoras de escritorio.
La investigación sugiere que las personas tienden a preferir una mezcla de iluminación directa e indirecta, con un 40% de la luz de forma indirecta. Estas luminarias pueden ser independientes, suspendidas del techo o montada en paredes o particiones.

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Figura 5. Ejemplo de combinación de luz directa e indirecta (fuente: NRC)

La luz de trabajo (task lighting) a veces denominada luz de tarea, proporciona una luz brillante en una superficie determinada, cuando una tarea requiere de una mayor iluminación. luces lineales se utilizan con frecuencia en los elementos de almacenamiento para evitar sonbras. Con un diseño cuidadoso, los niveles de luz ambiente se puede disminuir cuando la iluminación de trabajo está disponible, conservándose energía.

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Figura 6. Ejemplo de luz de trabajo (task lighting)

La iluminación de detalle (accent light) se usa para resaltar las áreas de importancia o de interés y para decorar un espacio. Equilibra la luz ambiente, llena sombras, y puede crear algunos puntos de vista para la relajación del ojo.

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Figura 7. Uso de la iluminación de detalle (fuente: NRC)

En la figura 7 se observa la aplicación de la liluminación de detalle. Una técnica que suele utilizarse mucho es realizar un “wall washer”, se denomina asi pues se utilizan luminarias para incrementar la luminancia de una o más superficies (en el caso de la foto las paredes). En este caso debido a que es más difícil observar las imperfecciones de la pared si tiene un gran luminancia se reducen las sombras sobre ella disminuyendo el contraste (al reducir las sombras) y haciendo más placentero el campo visual de fondo (menos distractivo) Sigue leyendo

Cuerpo Negro de Ultra-Alta Temperatura

Llamado el cuerpo negro de ultra alta temperatura, esta rara herramienta física se utiliza en el Instituto Nacional NRC para Medición de Estándares (NRC-INMS) en Ottawa. Es una de las formas más precisas del mundo para medir la luz ultravioleta o luz UV. Estas mediciones UV son críticas para una amplia gama de cuestiones ambientales y de salud, las nuevas tecnologías industriales, y los requisitos reglamentarios relacionados con el comercio mundial.

Todos los objetos emiten algún tipo de radiación electromagnética. La radiación electromagnética de un cuerpo negro a alta temperatura es predominantemente en la región de las radiaciones ópticas. Esta región va desde el infrarrojo a través del espectro visible a los rayos UV. Mientras usted está leyendo esto su cuerpo emite radiación infrarroja invisible que sería visible con un visor infrarrojo. ¿Qué tiene de especial un cuerpo negro? es que es un emisor perfecto. Cuando se calienta, a cualquier temperatura dada emite una cantidad distinta de la energía en cada longitud de onda de la luz. Así, si usted sabe la temperatura del cuerpo negro, puede determinar la cantidad de luz que se emite en cualquier longitud de onda.

En el negocio de la medición usted necesita una regla contra la cual se pueden medir las cosas.
Los equipos de última generación, fueron construidos en Rusia e instalados en parte por dos técnicos del Instituto Nacional de Metrología de Rusia en Moscú, debido a una creciente demanda de Canadá para realizar mediciones UV más precisas.
Con el fin de ofrecer estas medidas, las lámparas de rayos UV deben ser calibradas con una fuente conocida. Aquí es donde el cuerpo negro a alta temperatura entra en juego, su radiación ultravioleta conocida se utiliza para calibrar fuentes, que luego serán utilizados por personal de la NRC-INMS para calibrar equipos UV comerciales.

Hasta ahora, los científicos del NRC han utilizado las lámparas incandescentes como fuentes de luz visible e infrarroja. Sin embargo, estas luces no son emisores perfectos. Ni proporcionan la luz por debajo de 300 nanómetros de longitud de onda. Esto es como tener un metro que no tiene los centímetros y milímetros marca más allá de la marca de 90 centímetros. Junto con la mejora de la capacidad de medir en el rango ultravioleta, el cuerpo negro a alta temperatura mejorará la exactitud de las mediciones de luz en el rango de longitud de onda óptica entero.

“Con esta fuente somos capaces de mejorar nuestras incertidumbres de calibración hasta diez veces. Así que estamos contentos de que se abrirá la puerta a nuevos proyectos de I + D y de las oportunidades con las industrias canadienses que están desarrollando las tecnologías de la radiación UV dependiente y poder proporcionar trazabilidad servicios de calibración “, dijo Joanne Zwinkels, Jefe de Grupo de la fotometría de NRC-INMS y el grupo de radiometría.

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El cuerpo negro de alta temperatura requiere un control minucioso para una operación de la herramienta en los extremos de la precisión y exactitud, Gaertner y dice que el proyecto es uno de los más destacados de su carrera de 30 años en el NRC. Las mediciones precisas UV son también en beneficio de la salud y la seguridad de los canadienses

El agotamiento de la capa de ozono en la atmósfera superior se ha traducido en niveles peligrosos de radiación solar UV que llega a la tierra. Este aumento de la exposición UV se ha traducido en una alarmante incidencia de cáncer de piel y cataratas. Sin embargo, la radiación UV también tiene efectos positivos para la salud . Las aplicaciones de salud de la radiación UV incluyen la purificación del agua, la luz de curación dental y el bronceado artificial, la terapia fotodinámica (tratamiento de la psoriasis y la ictericia y los nuevos tratamientos anti-fotoactivado de cáncer de pulmón), el diagnóstico médico, y la esterilización de las frutas y verduras para aumentar la vida útil. Aparte de las cuestiones de salud y seguridad, hay un uso creciente de la radiación UV en varias aplicaciones industriales, tales como ensayos no destructivos e inspección, el curado de resinas epoxi, y photofabrication. Por estas razones, el uso de la radiación UV es una de las zonas de mayor crecimiento para las radiaciones ópticas en la industria. Por tanto, es fundamental contar con los medios precisos y exactos para medir los niveles de radiación UV en el rango de 200 nm a 400 nm a apoyar a las industrias que utilizan la tecnología UV y para garantizar la salud y la seguridad públicas.

El núcleo del cuerpo negro de alta temperatura es un tubo hueco de una forma especial de grafito que pueden soportar calor intenso. Para producir la radiación UV es necesario, el núcleo de grafito se calienta a unos 3230 º C, una temperatura a la que casi todos los metales se funden – de ahí el nombre de un cuerpo negro ultra alta temperatura. El grafito se calienta gradualmente en el transcurso de varias horas en la misma forma que un elemento de la estufa se calienta – mediante la ejecución de una corriente eléctrica a través de él. El núcleo de grafito está aislada con muchas capas concéntricas de tela de carbón que son refrigerados por agua.

En 3230 º C, el oxígeno que reacciona inmediatamente con el grafito, causando un incendio. Así, durante la operación todo el núcleo se lava con el argón, un gas no reactivo. A la temperatura de funcionamiento, el cuerpo negro a alta temperatura produce un intenso haz de luz que es emitida por un agujero de ocho milímetros

Además de su papel en las mediciones de luz UV, el cuerpo negro se puede utilizar, en colaboración con el grupo de termometría NRC-INMS, como parte de un esfuerzo internacional para ampliar los puntos fijos en la escala de temperatura. La mayoría de los puntos fijos son los puntos de fusión o congelación de ultra metales puros. En la actualidad, el punto de congelación de cobre puro, a 1.084,62 ° C es el punto más alto fijo. Con el sso del cuerpo negro a alta temperatura, metrólogos del NRC-INMS, junto con sus colegas internacionales, están trabajando para ampliar la escala de temperatura fija con materiales de metal-carbono, altamente ordenados que se funden a 3200 ° C.

Fotometría / Radiometría y Normas de temperatura son sólo dos de ocho diversos campos de la investigación en metrología física y química realizados en el NRC-INMS. Los programas de metrología física tiene como objetivo desarrollar, mantener, mejorar y difundir las normas para las magnitudes fundamentales tales como masa, longitud, tiempo, energía eléctrica, temperatura e intensidad luminosa, así como una serie de normas de medición derivadaa. El programa de metrología química desarrolla y mantiene las capacidades de clase mundial en áreas seleccionadas de análisis orgánicos e inorgánicos de seguimiento, y proporciona materiales de referencia certificados.

NRC-INMS es uno de los principales institutos del mundo en Metrología Sigue leyendo

Fibra de vidrio translúcido. Sistema de iluminación natural: Efectos sobre la salud y el rendimiento

El objetivo fue el estudio de la satisfacción, el estado de ánimo y el rendimiento de las personas que trabajan en una oficina con un panel translúcido de fibra de vidrio y comparar la iluminación y el uso de energía térmica en una habitación idéntica con ventanas de vidrio convencional.

Antecedentes

La gente pasa más del 90% del tiempo en interiores, pero la investigación sugiere que una mayor exposición a la luz podría mejorar la salud y el bienestar. Para ser sostenible, sin embargo, estas exposiciones de luz deben provenir de fuentes eficientes de energía, como el Sol. El control de la luz solar directa es un aspecto importante de la luz del día. Los paneles sándwich de fibra de vidrio translúcido son una posible solución, ofreciendo la posibilidad de obtener altos niveles de luz difusa sin deslumbramiento debido a la luz solar directa, y con la ventaja de un aislamiento térmico adicional.

Científicos del NRC-IRC realizaron un experimento con iluminación natural en dos oficinas idénticas. Una de ellas disponía de una pared de vidrio translúcido, y la otra tenía ventanas convencionales de doble vidrio (con una transmitancia de 31%). Ambas habitaciones tenían sistemas de regulación basados en la luz del día para ajustar la iluminación eléctrica. Los participantes pasaron un día en cada habitación, realizando en tareas habituales de oficina-y completando cuestionarios sobre su estado de ánimo, la satisfacción, y las opiniones de la iluminación y las condiciones ambientales.

Oficina con vidrio translucido

Oficina con Vidrio Translúcido

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Oficina con Ventanas Convencionales y Persianas

Nota: Ambas fotos fueron tomadas al medio día

Aspectos destacados de los resultados:

La sala con la instalación de paneles traslúcidos consumió 29% menos de energía para la iluminación respecto de la habitación con la ventana regular. El uso de energía para la calefacción se redujo también como era de esperar dado el aislamiento térmico adicional.
* Los niveles de luz en la sala con panel translúcido fueron 2,6 veces mayor en promedio que en la sala con la ventana, y la exposición a la luz en el rango de 450 a 470 nm del espectro (se cree que las longitudes de onda clave para la regulación circadiana) fue de aproximadamente ocho veces mayor.

* Las personas calificaron como más satisfactoria una ventana con una visión más amplia hacia el exterior respecto a una con visión más restringida.
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Experimentos demuestran el efecto de la luz de trabajo en trabajadores de oficina y el consumo de energía

Muchos documentos sobre prácticas recomendadas para la iluminación en oficinas sugieren que el ahorro sustancial de energía de iluminación se puede lograr mediante la reducción de los niveles de luz ambiente y luego compensar la iluminación en la zona de trabajo con lámparas de potencia mucho menor. Esta recomendación supone que la cuestión más importante en la satisfacción de las preferencias de iluminación de los trabajadores en oficinas es mantener el nivel de luz en el área de trabajo. Sin embargo, la investigación previa a la prueba de esta hipótesis es equívoca, y no refleja las condiciones de oficinas modernas.

Como ejemplo de esto, en los proyectos de investigación en el pasado a menudo se preguntaba a los participantes (para estudiar las condiciones de iluminación preferida) con referencia a una tarea en papel en un escritorio horizontal, mientras que para la mayoría de los trabajadores de oficina de hoy las tareas principales son con el equipo vertical, mediante pantallas de computador. Por lo tanto, es necesario poner a prueba la idoneidad de las soluciones de iluminación ambiental en tareas para las oficinas modernas, para evitar posibles problemas relacionados con la satisfacción.

Los investigadores de NRC-IRC llevaron a cabo dos experimentos en un laboratorio-oficina a gran escala para probar la hipótesis de que la iluminación a nivel local (luz de trabajo, task light) puede suplantar a la iluminación ambiental para lograr el ahorro de energía, mientras que al mismo tiempo se respetan las preferencias de iluminación de los ocupantes (Figura 1). La iluminación ambiental fue proporcionada por luz regulable, empotrada en el techo, por luminarias de dos lámparas parabólicas.

Luminarias utilizadas en la iluminación de la oficina

Figura 1. El laboratorio-oficina donde los experimentos se llevaron a cabo.

En el primer experimento, los participantes completaron una gran variedad de tareas de oficina en su mayoría basadas en la informática y los cuestionarios fueron realizados durante varios días. Durante las primeras tres cuartas partes del día, las condiciones de iluminación fueron corregidas. Después de eso, los participantes fueron capaces de controlar la iluminación del ambiente a su nivel preferido. Un grupo de participantes sólo tenían la luz ambiente, un segundo grupo disponía de luz ambiente más una lámpara de trabajo de ángulo (Figura 2 ).

figura 2

A pesar de la presencia de la luz local (luz de trabajo), el nivel medio preferido de luz ambiental de los dos grupos fue la misma, lo que indica que no hubo ahorro de energía. Curiosamente, el rendimiento de los participantes en algunas tareas se había mejorado con la luz local (luz de trabajo, task light).

El segundo experimento se concentró en el aspecto de la energía del primer experimento. Los participantes ocuparon un escritorio, ya sea con una luz de trabajo de brazo o de luz local no direccional (lámpara) (Figura 3).

Figura 3

La luz de trabajo se fijó en uno de los tres niveles: apagado, en el 50%, o en el 100%. El participante entonces controlaba la iluminación ambiental al nivel preferido. El desempeño de tareas no se midió, pero los participantes fueron instruidos para tomar sus decisiones de iluminación teniendo en cuenta las diferentes tareas que podrían hacer en una oficina. Se repitió este procedimiento para los dos tipos de luz de tarea.

Figura 2. Las luces de trabajo utilizadas en los experimentos. La luz de la tarea de brazo de la izquierda fue utilizada en ambos experimentos, la luz de trabajo no direccional (lámpara, figura 3) se utilizó en el segundo experimento solamente.

Los resultados confirmaron los resultados del primer experimento. Los participantes disminuyeron la iluminación ambiental por una pequeña cantidad cuando la luz de tareas estaba en 50% (en comparación con la situación cuando la luz de la tarea estaba apagada, pero el ahorro de energía en iluminación fue casi el mismo que la energía requerida por la luz de la tarea. No hubo reducción en la iluminación ambiente preferida cuando la luz de trabajo se incrementó al 100%.

Estos resultados sugieren que los trabajadores de las oficinas actuales prefieren tener una iluminación adecuada en todas las superficies de la habitación y no sólo en sus escritorios. Una explicación podría ser que la combinación de luz ambiental baja, con un alto nivel de luz cerca de la luz de trabajo crea diferencias en la luminancia en el campo de visión que producen molestia. La investigación anterior en el NRC-IRC muestra que la exposición de las personas en las oficinas a las condiciones de iluminación que difieren de sus preferencias produce efectos negativos sobre la satisfacción, comodidad y estado de ánimo. Por lo tanto, los resultados de estos experimentos con luz de trabajo también sugieren que la búsqueda de un ahorro sustancial de energía mediante la reducción considerable en la iluminación ambiente y el proporcionar una luz de trabajo puede ser contraproducente a largo plazo mediante la creación de condiciones de iluminación por debajo de los niveles óptimos de satisfacción de los ocupantes. Sigue leyendo

Combo of Total Darkness and Bright Daylight May Make You Healthier

Can sleeping in total darkness help reduce cancer risks? Does insufficient exposure to daylight affect immune systems? These important topics were discussed at a recent symposium, co-hosted by NRC and the Commission Internationale de l’Eclairage (CIE), an international standards body and professional association dedicated to the science and art of lighting.

Although this area of science is still relatively new, 164 multi-disciplinary experts from 23 countries gathered in Ottawa to discuss how light can influence our bodies and our well-being. Medical researchers, engineers, psychologists, architects, biologists, lighting designers and industry opinion leaders shared new research findings and considered how lighting installations should change to take into account this knowledge about health and light.
Wout van Bommel, President of the International Commission on Illumination (CIE) and a representative of Philips Lighting (Eindhoven, the Netherlands), delivers a presentation at the Symposium on Lighting and Health, held 7-8 September 2006.
Wout van Bommel, President of the International Commission on Illumination (CIE) and a representative of Philips Lighting (Eindhoven, the Netherlands), delivers a presentation at the Symposium on Lighting and Health, held 7-8 September 2006.

Dr. Jennifer Veitch from the NRC Institute for Research in Construction (NRC-IRC) says that people in western societies spend approximately 90% of their time indoors and they take lighting for granted.

Most of us think about lighting just in terms of energy efficiency, saving money on hydro bills, and aesthetics for home decor. We rarely weigh how much light exposure we get in a single day, or how little darkness we experience at night. Increasing light exposure in daytime appears to improve mood and well-being.

Researchers believe that using light and darkness to regulate sleep-wake cycles may benefit people around the world by:

* Helping travelers cope better with long international flights across numerous time zones;
* Assisting shift workers who need to adapt to irregular work hours;
* Minimizing sleep disruptions for Alzheimer’s patients; and
* Reducing cancer risks by ensuring production of melatonin, a hormone that regulates many bodily functions, and which inhibits cancer cell replication. Exposure to light at night suppresses melatonin production, and increases breast cancer risk, especially among night-shift workers.

NRC’s Indoor Environment program is developing a research program to identify the necessary daily light dose for good health. They plan to study specific times of day for exposure to light, particular types of lighting (spectrum), and the optimal lengths of time for exposure. The next step would be to determine how best to deliver that light dose in an energy-efficient way. Team members specialize in psychology, building physics, engineering and architecture.

Light & Health Tips:

* Sleep without any light at all for at least part of the night – install blinds, wear a sleep mask, direct exterior lights away from bedroom windows, and if a nightlight is essential, then use a red/amber one rather than a blue/green light.

* Build at least 15-20 minutes of bright light into your day, preferably early in the day. Daylight is the best source of very bright light, so if daylight doesn’t flow into your work space, then choose a seat close to and facing a window during your lunch break in a cafeteria/restaurant or take a walk outdoors.

Dr. Jennifer Veitch is proud that the event drew the best scientists from lighting-related fields while also providing a venue for design and lighting companies to get involved. The inaugural symposium was held in Vienna in 2004, and as one of Canada’s representatives to the CIE, Dr. Veitch convinced fellow symposium organizing committee members from around the world to bring the 2nd CIE Symposium on Lighting and Health to Ottawa, where NRC could co-host the event.

Dr. Veitch and her fellow organizers were amazed at the turnout. The symposium coincided with the August airport terrorist scare in England, and yet international participants from Europe, Asia and South America were not deterred from air travel. They joined their counterparts from North America to take part in panel sessions and learn more about important research projects.

Beyond the participants’ interest levels, Dr. Veitch was “flabbergasted by the overwhelming response” from media outlets, nationally and locally. She and others conducted interviews with many reporters and emphasized the importance of this research to human health and well-being, as well as the value of NRC’s role in bringing people from research communities together with industry representatives.

NRC-IRC’s strategic plan identified lighting and health as a key area for the institute’s research activities. Dr. Veitch and her colleagues intend to continue to strengthen existing relationships with their Canadian and international counterparts, and develop new effective working relationships with groups that have complementary skills, all in the interest of translating the research into building design and operation guidelines that can have a positive impact on human health.
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La combinación de periodos de exposición a luz brillante y a la oscuridad total puede ser beneficiosa para la salud

¿El dormir en la oscuridad total puede ayudar a reducir los riesgos de cáncer? ¿La exposición insuficiente a la luz del día afecta el sistema inmunológico? Estos temas importantes fueron discutidos en un simposio (2006), organizado conjuntamente por el NRC y la Comisión Internacional de l’Eclairage (CIE), un organismo internacional de normalización y de asociación profesional dedicada a la ciencia y el arte de la iluminación.

Aunque esta área de la ciencia es todavía relativamente nueva, 164 expertos en diferentes disciplinas de 23 países se reunieron en Ottawa para discutir cómo la luz puede influir en nuestro cuerpo y nuestro bienestar. Los investigadores médicos, ingenieros, psicólogos, arquitectos, biólogos, diseñadores de iluminación y líderes de la industria opinión compartieron resultados de nuevas investigaciones y se considera como las instalaciones de alumbrado deben cambiar para tener en cuenta este conocimiento acerca de la salud y la luz.

Luz y Consejos de Salud:

* Dormir sin ninguna luz en absoluto por lo menos parte de la noche (persianas, usar una máscara de sueño), dirigir las luces exteriores lejos de ventanas de los dormitorios, y si una luz de noche es esencial, a continuación, utilice uno rojo y uno color ámbar en lugar de un azul / luz verde.

* Exponerse por lo menos 15-20 minutos de luz brillante en el día, preferiblemente temprano. La luz del día es la mejor fuente de luz muy brillante, así que si la luz del día no fluye en su espacio de trabajo, a continuación, elija un asiento cerca y frente a una ventana durante su hora de almuerzo en una cafetería / restaurante o al tomar un paseo al aire libre.

Actualmente se considera que la principal causa asociada al cáncer es la alteración del ritmo circadiano

¿Cuándo podremos tener un Congreso de este tipo en Perú? justamente estoy tratando de contactarme con profesionales para hacer notar la importancia de esta área en nuestras vidas Sigue leyendo

El Tren Eléctrico y sus niveles de ruido

Debido a que mi principal área de investigación es la acústica me he visto tentado en incluir mis primeros posts en ese tema. Justamente respecto al artículo sobre el ruido aéreo y los infartos (artículo) ya son bastantes estudios que sugieren una correlación entre el ruido y el deteriroro de la salud. Una pregunta que viene a mi mente es ¿realmente cuánto afectará el tren eléctrico a la contaminación sonora en la ciudad? Es cierto que es una necesidad la mejora del transporte masivo en nuestra ciudad y por ahora un subterraneo es demasiado costoso y a muy largo plazo, de manera que el tren elevado es la única alternativa viable. Sin embargo (como podríamos pensar) el subterraneo no es la solución perfecta, he encontrado un artículo en el cual también se muestra que los niveles de ruido en el sistema de transporte público de la ciudad de New York son perjudiciales (demasiado altos) para sus usuarios (próximamenete incluiré una nueva entrada respecto a este artículo). Si en un pais desarrollado existen estos problemas con la cantidad de normas que tienen es muy probable que aquí también sucedan. Sigue leyendo

Toyota Prius tendrá generador de ruido para alertar a peatones

Physics Today – Toyota Prius to get pedestrian-warning noisemaker

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El Toyota Prius y otros coches eléctricos híbridos son demasiado silenciosos, sobre todo a bajas velocidades, cuando sólo el motor eléctrico está funcionando. Así que Toyota ha decidido incluir un generador de ruido para prevenir a los peatones nicialmente sólo en Japón, donde el Prius es el coche de mayor venta. El dispositivo emite un zumbido mediante un altavoz cuya frecuencia cambia cuando el coche acelera y se desacelera. Según un estudio realizado en EE.UU. por la National Highway Traffic Safety Administration el año pasado, los vehículos híbridos tienen el doble de probabilidad de provocar un accidente a los peatones que los coches convencionales al dar marcha atrás y durante el estacionamiento. Sigue leyendo