Cálculo de reflejos - ENCAC 2009

8/14/2019 Clculo de reflejos - ENCAC 2009

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CLCULO DE REFLEJOS Y VALORACIN DE LAS CONDICIONES DE

ERGONOMA VISUAL. TRES CASOS DE APLICACIN.Jorge Hernn Salazar Trujillo

Arquitecto, Msc. Profesor Titular. Escuela de Arquitectura.Universidad Nacional de Colombia Sede Medelln. [email protected]

Escuela de Arquitectura, Bloque 24, Universidad Nacional de Colombia, Ncleo del Volador, Medelln.COLOMBIA. Tel. (57) 4-4309412

RESUMENLos reflejos indeseados en los proyectos arquitectnicos ocasionan incomodidades a los usuarios y pueden

derivar en enfermedades acumulativas o propiciar accidentes a consecuencia de una mala o incorrecta visin.A pesar de la trascendencia de los reflejos en la evaluacin de los puestos de trabajo y otros lugares depermanencia, no es habitual incorporar su estudio durante el proceso de diseo. Se presenta aqu un mtodo para estudiar los reflejos, cuantificar la severidad de su impacto y estimar los beneficios de mitigar elproblema. Las posibilidades de aplicacin del mtodo de anlisis y la herramienta informtica desarrollada seilustran en tres proyectos de diferente escala y ubicacin, los cuales fueron asesorados utilizando estametodologa: una zona de comidas en una plaza, un pasillo en un centro comercial y una torre de controlaeroportuario.

Palabras claves: Ergonoma Visual, Reflejos, Iluminacin Natural.

ABSTRACTUnwanted reflections in architectonical projects produce discomfort to users. They can generate escalatingillnesses and cause accidents due to the lack of visibility. Despite the importance of reflections whenevaluating working spaces and other functional areas, it is not frequent to incorporate their study during thedesign process. Here, a method to study such reflections is introduced, allowing to quantify their harmfulimpact and to estimate the benefits of mitigating the problem. The range of possibilities for the application ofthe analysis method and the informatics tool developed, are illustrated in three projects with different scalesand location: a food court, a hallway in a shopping centre and an Airport Control Tower.

Keywords: Ergonomics, Daylighting, Reflection, Illuminance.

1. INTRODUCCIN

El estudio de los reflejos en la Arquitectura se ha considerado tradicionalmente como un asunto de acabadosy de interiorismo, cuando en realidad los espejos son apenas un caso particular de un variado conjunto decircunstancias en las cuales conviene evaluar la reflexin de la luz en un proyecto arquitectnico. Losreflejos tienen un carcter sorpresivo. Es fcil comprender porqu su estudio ha sido relegado al grupo derecursos efectistas, tiles en la decoracin de lugares recreativos y comerciales, pero sin mayor relevancia

para la produccin de proyectos arquitectnicos con otras destinaciones. Sin embargo, precisamente elcarcter sorpresivo es el responsable de que los reflejos tambin puedan dar origen a situaciones no siempreagradables, relacionadas no ya con un tema estrictamente ornamental, sino operativo y funcional.

El punto de partida para que en la Arquitectura se comenzaran a aplicar con otras finalidades losconocimientos relacionados con los reflejos provienen de la transformacin que experimentaron los puestosde trabajo durante la segunda mitad del siglo pasado (SALAZAR, 2001). La popularizacin de lostelevisores primero y las pantallas de computador despus, hicieron necesario un mayor cuidado en elmanejo de los reflejos y brillos que pudieran afectar o impedir la visin sobre estos dispositivos,especialmente luego de la generalizacin de las fachadas acristaladas durante el periodo de la arquitectura

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moderna. En consecuencia, la normatividad que se desarroll al respecto est orientada hacia la prevencinde deslumbramientos incapacitantes generados por el sol o el alumbrado artificial (ICONTEC, 1999).

Es comprensible que se hayan reglamentado primero estas aplicaciones: basta tener en consideracinlos efectos catastrficos que se pueden derivar de una mala visin en una torre de control aeroportuaria, elcentro de mando de un buque o el centro de operaciones de una refinera. (AENOR, 2001) Sin embargo, lascrecientes exigencias acerca de la comodidad y la salud de las personas, acompaada por la proliferacin de

pantallas y otras superficies lisas y brillantes de las que dependen cada vez con mayor intensidad los

procesos de comunicacin y adquisicin de informacin contemporneos, explican porqu el asunto ya estlejos de poderse restringir a puestos de trabajo o a edificios de oficina. Hoy la importancia de asegurar lascondiciones de ergonoma visual en proyectos con destinacin y escalas muy diversas no se somete adiscusin: abundan las situaciones en las que desde el punto de vista de la salud, la seguridad o lacomodidad, conviene incorporar debidamente el tema de los reflejos dentro del proceso de diseo(ESTRADA, 2000). A pesar de ello, los instrumentos tcnicos que permiten el clculo y prevencin dereflejos en la arquitectura y el urbanismo contemporneos son prcticamente inexistentes.

Para prevenir que las consecuencias nocivas de reflejos molestos o capaces de impedir la visin tenganque ser resueltas, o por lo menos mitigadas con posteridad, en conveniente atender oportunamente lascircunstancias asociadas a ellos. Algunos problemas son fcilmente identificables, como es el caso de losdeslumbramientos en circunstancias de alta exigencia visual. Otros, sin embargo, son menos notorios yaparentan ser menos graves, a pesar de que ante tiempos de exposicin prolongados pueden tenerconsecuencias nocivas. Un reflejo puede dificultar o entorpecer la realizacin de ciertas tareas y las personas,en su esfuerzo muchas veces inconsciente por evadirlo, son forzadas a permanecer en posturas que con el

paso del tiempo pueden afectar su salud visual, muscular, su rendimiento laboral e incluso su estado denimo. Tal es el caso de algunas enfermedades degenerativas de la visin o problemas musculares yarticulares acumulativos, los cuales tienen su origen en una postura deficiente.

Los estndares de calidad acerca de las condiciones de iluminacin y ergonoma visual recomendados para muchas tareas han hecho necesario comenzar a considerar los reflejos durante el proceso mismo dediseo. Tal es el caso del diseo del alumbrado artificial, en donde es completamente necesario ubicar los

puntos de luz considerando reflejos de las luminarias sobre superficies vidriadas, los cuales pueden afectarnegativamente el propsito original del proyecto de luminotecnia. No obstante, incluso en casos en los que elrequerimiento tcnico no plantea exigencias tan especficas, es posible obtener un mejoramiento de las

condiciones finales del proyecto gracias a que en el proceso de toma de decisin se tuvieron en cuenta unmayor nmero de variables.

2. OBJETIVODesarrollar un mtodo grfico que a partir de modelos informticos tridimensionales permita estudiarcualitativa y cuantitativamente reflejos en proyectos urbanos y arquitectnicos.

3. MTODO

Para generalizar el problema y pasar del caso particular de los espejos al de los muchos otros tipos de reflejosque se pueden presentar en la arquitectura, es necesario precisar que un reflejo se presenta regularmente

sobre superficies lisas y brillantes siempre y cuando las condiciones lumnicas sean las apropiadas. Muchosmateriales y sustancias de uso habitual en la arquitectura y el urbanismo pueden producir reflejos, aunquedependiendo de las condiciones lumnicas, dicho reflejo podr resultar poco notorio. Por esta razn un reflejose puede controlar o mitigar modificando las caractersticas superficiales de los cerramientos, muebles yacabados de los materiales que conforman un espacio, cambiando a las personas de lugar, o modificando lasintensidades de la iluminacin del lugar, cuando esto resulta tcnicamente posible (YAEZ, 1988).

Un reflejo es una imagen virtual que se presenta al interactuar un observador, una superficie reflectivay un objeto o grupo de objetos que operan como fuente lumnica, sea por emisin directa (disco solar ylmparas de alumbrado artificial) o por un proceso indirecto producto de la alta reflectividad de un material.

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El fenmeno est condicionado por la formade la superficie donde se produce la reflexin de laluz y muy especialmente por las relacionesgeomtricas entre el observador, la superficiereflectiva y los objetos reflejados. Por ello otramanera de controlar los reflejos, regularmente lams sencilla y econmica de todas, es modificando

las relaciones espaciales que se establecen entre elobservador, la superficie reflectiva y el objeto ofuente lumnica reflejada.

El proceso habitual para el clculo de losreflejos es mediante la aplicacin de las leyes de lasimetra, consistente en trasladar, punto a punto,todos los elementos que conforman una escena a

partir de una lnea o plano de simetra, segn eltema se est abordando de manera 2D o 3D. Lasdistancias medidas desde cada uno de los puntosque delimitan un objeto en direccin hacia el planode simetra, son las mismas que separan cada unode los puntos de la imagen del mencionado plano.

Este procedimiento, con el quehabitualmente se construye un reflejo y se dibujanlas imgenes invertidas a partir de la informacingeomtrica del objeto original, es un

procedimiento muy laborioso y en el que es muyfcil cometer errores.

Por este motivo se desarroll un sencillo procedimiento alternativo para el estudio de losreflejos, que opera mediante la definicin de unobservador virtual O` ubicado simtricamente con

respecto al observador real O (Figura 1), lo quepermite simplificar enormemente el procedimientogeomtrico para el estudio de los reflejos, dado queslo se traslada el punto de vista todos los demsobjetos de la escena sin modificacin nitransformacin geomtrica alguna.

En vez de calcular para cada P sucorrespondiente P` y repetir muchas veces el

proceso para construir as una imagen, el estudiodel reflejo se realiza a partir de un punto O`simtrico al observador O y una mascara devisualizacin que tapa el entorno y deja una

abertura a manera de ventana por la cual se puedeobservar el objeto.

El resultado es un mtodo simple y veloz,que permite estudiar cualitativa ycuantitativamente los reflejos que se presentan enun proyecto con el fin de tomar decisiones dediseo. A pesar de que la imagen resultante no

presenta caractersticas especulares con respecto alobjeto original, debido a que no se obtienemediante la aplicacin de las leyes de la simetra,esta caracterstica no tiene consecuencia algunasobre las conclusiones obtenidas al evaluar

campos visuales.

Figura 1 - ARRIBA mtodo tradicional para el dibujo de reflejos.ABAJO, mtodo alternativo calculando un observador virtual y

dejando el objeto inalterado. No se calcula una imagen virtual y elresultado no presenta caractersticas especulares con respecto alobjeto original.

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4. RESULTADOS Y APLICACIONES

4.1. Ubicacin de zonas de permanenciaen intermediaciones de espejos de agua.En la evaluacin de las condiciones de

ergonoma visual para una plaza en la ciudad deMedelln, Colombia (latitud 6.25 Norte) serequera estimar el tiempo en que una personaestara sometida al reflejo del disco solar sobreun espejo de agua. Un edificio de 6 metros dealtura y cuatro rboles de copa densa (Figura 2)conforman una condicin asimtrica en la cualera necesario identificar la ubicacin msfavorable para la zona de comidas y en especial,determinar el intervalo en el que una personaestara sometida al reflejo del sol sobre el espejode agua mientras estuviera sentada.

Por tratarse de una plaza ubicada cerca deun sector de oficinas, se espera que durante lastardes se presenten los mximos niveles deocupacin. Con lleno completo algunas personasse vern obligadas a ocupar las sillas enfrentadashacia el occidente. El resultado es que durante elfinal de la tarde estas personas recibiran elreflejo del sol en el agua, situacin incomoda quedificulta el dialogo y la lectura por causa deldeslumbramiento.

Dibujando las posiciones aparentes del solsobre la bveda celeste segn se observan en

Medelln (MELGUIZO, 1987) y calculando losreflejos desde cuatro ubicaciones alternativas A,B, C y D, se verifica la viabilidad de mitigarunas condiciones desfavorables de ergonomavisual mediante la reubicacin de la zona decomidas sin necesidad de modificar la altura deledificio ni proponer ms rboles de los que yaexisten.

Tal como se puede observar en la figura 3,en el caso de la primera ubicacin (A) laexposicin al reflejo molesto sera de mnimouna hora. La condicin molesta se reducira a 25minutos en la ubicacin C y se controlaracompletamente con los rboles en la ubicacin D

pero nicamente durante 9 de los 12 meses delao. Se concluy que para la ubicacin A seraconveniente reducir el tamao del espejo de aguao alejar la zona de mesas hacia el oriente. Para laubicacin B el beneficio de la vegetacin seranulo y para la ubicacin C el beneficio serestringira a medio ao. Se concluy que sinmodificaciones sobre la conformacinarquitectnica de la plaza el mejor sitio para

ubicar la zona de mesas sera en un puntointermedio entre C y D.

Figura 2 - Estudio de cuatro posibles ubicaciones para una zona decomidas en una plaza frente a un espejo de agua. Se busc prevenirlos reflejos del disco solar sobre la superficie del agua durante las

ltimas horas de la tarde.

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Figura 3 - Campos visuales que se observaran sobre el espejo de agua desde las cuatro posibles ubicaciones enconsideracin. Ntese como las trayectorias solares quedan parcialmente ocultas por el edificio o los rboles

se n la ubicacin del observador.

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4.2. Control de reflejos en vitrinas y exhibiciones.Para asegurar la visibilidad sobre las vitrinas de un centro comercial y suprimir los reflejos molestos sinnecesidad de sobreiluminar las zonas de exhibicin, se calcularon los reflejos que se presentaran sobre lassuperficies vidriadas en el caso de que el vidrio se instalara inclinado. Se evaluaron cuatro ngulos deinstalacin (Figura 4), para verificar si variaciones en el modo de instalacin tendran como resultadomodificaciones apreciables sobre el reflejo obtenido. Se concluy que asociada a la inclinacin de la vitrina

hay una lnea imaginaria en el pasillo que separa una zona de pausa de la zona de circulacin. En unasituacin ideal la inclinacin de los vidrios debera ser una magnitud dependiente del ancho del pasillo, loque permitira que las personas se detengan a observar sin entorpecer la circulacin, a la vez que las personasque continan cruzando no resulten visibles, de manera indirecta, a travs de su reflejo.

Figura 4 Reflejos que se presentaran sobre una vitrina con cuatro alternativas en la inclinacin del vidrio, manteniendo fijas laubicacin y altura del observador. Las lneas horizontales en la derecha corresponden al borde interior de la exhibicin. Ntese que apartir de un ngulo de 6 la nica posibilidad de ver personas reflejadas es que alguien se interponga entre la vitrina y el observador.

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4.3. Supresin de reflejos en pantallas o superficies reflectivas.En una asesora realizada para GOP Oficina de Proyectos, orientada a la evaluacin y perfeccionamientoergonmico de los puestos de trabajo de la torre de control de aeropuerto de Tamanrasset, en Argelia(Latitud 2247' Norte), se analiz la conveniencia de cambiar la disposicin, inclinacin o ubicacin de losaparatos y pantallas con el objetivo de minimizar o suprimir completamente los reflejos de los fanales sobrelas superficies sobre las que un controlador areo toma sus decisiones (Figura 5). Una medida

complementaria en la supresin de los reflejos fue modificar los acabados de los materiales que se ubicanatrs de la cabeza del operador. Tambin se hicieron anlisis de cmo variaciones en la talla de la persona yel tipo de silla elegida podra afectar el reflejo observado (GARCA, 2008).

Figura 5 Supresin de reflejos sobre una pantalla de la torre de control del aeropuerto de Tamanrasset, Argelia, considerando lasdimensiones de un hombre adulto de talla P95. Las recomendaciones acerca de los acabados de pisos, cielo y mesas de trabajo del

proyecto desarrollado por GOP Oficina de Proyectos, estuvieron basados en la proporcin que ocupa cada material en los reflejos queobservan personas de diferente talla en las diferentes mquinas y aparatos que componen el mobiliario tpico de una torre de control.

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5. CONCLUSINEl clculo de los reflejos es una labor que involucra muchas variables, requiere destreza en geometratridimensional y por lo tanto est lejos de poderse resolver de manera exclusivamente intuitiva. Un

procedimiento geomtricamente para calcular y valorar los reflejos durante la etapa de diseo constituye unaayuda valiosa para la arquitectura y el urbanismo, en tanto que ayuda a considerar y mantener bajo controlvariables que de otro modo terminaran siendo resultantes inesperadas.

El mtodo desarrollado y la herramienta informtica complementaria son muy verstiles y tienenvariadas aplicaciones, desde la escala de diseo urbano, pasando por el diseo arquitectnico hasta llegar alnivel de detalle y el interiorismo. Los proyectos asesorados utilizando esta herramienta demuestran las

posibilidades de incorporar los reflejos en el proceso de concepcin arquitectnica, no slo cualitativa sinotambin cuantitativamente.

6. REFERENCIAS BIBLIOGRFICASAENOR, Norma Espaola. Diseo ergonmico de los centros de control. UNE-EN ISO 11064-1, 2001, 37 p.ESTRADA, Jairo. Ergonoma. Editorial Universidad de Antioquia. 2 E. Medelln. 2000, 345 p.GARCA, Ader y Jorge SALAZAR. Asesora ergonmica. Estaciones de trabajajo en las torres de control aereo de los

aeropuertos de Argel, Oran, Gardahia, Constantine y Tamanrasset en Argelia. Medelln, 2008.ICONTEC, Norma Tcnica Colombiana. Planeamiento y Diseo de Instalaciones y Ambientes Escolares. Repblica de Colombia.

Ministerio de Educacin Nacional. NTC 4595, 1999, 45p.MELGUIZO Bermudez, Samuel y Octavio Uribe Toro. Asoleamiento, Teora General y Diagramas. Universidad Nacional deColombia, Seccional Medelln, Facultad de Arquitectura, 1987, Medelln, 54 p.

Ministerio de Trabajo y Seguridad Social. ISS Antioquia. Cdigo de Salud Ocupacional. Medelln, 1990.SALAZAR, Jorge y Alexander Gonzlez. Luz Natural en la Arquitectura. O-I Peldar. Medelln, 2001, 120 p.YEZ, Guillermo. Arquitectura Solar. Aspectos pasivos, bioclimatismo e iluminacin natural. Centro de Publicaciones

Secretara General Tcnica, Ministerio de Obras Pblicas y Urbanismo, Madrid, 1988, 192 p.

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