Archivo por días: 29 noviembre, 2010

Cuerpo Negro de Ultra-Alta Temperatura

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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

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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

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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

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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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