La iluminacin en el trabajo: Efectos visuales y biolgicos
Ir.W.J.M. van Bommel Ir. G.J. van den Beld
Abril de 2004 Philips Lighting, Holanda
AutoresIr. W. J. M. van Bommel e Ir. G. J. van den Beld Los dos
autores comenzaron a trabajar en Philips Lighting a principios de
los aos 70; el primero se gradu en fsica y el segundo en ingeniera
elctrica. Desde entonces han trabajado en investigacin fundamental
sobre la aplicacin de la iluminacin en muy diversas reas; tambin
han ocupado diversos cargos en la empresa. Asimismo participan de
manera activa en los trabajos de la International Commission on
Illumination (CIE) y del European Standardisation Technical
Committee for Light and Lighting (CEN TC 169) y han presentado
diversos trabajos en muchos congresos nacionales e internacionales,
los cuales se han publicado tambin en numerosas revistas de
prestigio especializadas en iluminacin. Recientemente, Wout van
Bommel ha sido elegido presidente del CIE para el periodo
comprendido entre los aos 2003 a 2007. Gerrit van den Beld es el
representante holands del CIE Division 6: Photobiology and
Photochemistry (Divisin 6 del CIE: Fotobiologa y fotoqumica) y es
miembro del Consejo de la Fundacin Holandesa Iluminacin y Salud que
fomenta la ampliacin de los conocimientos cientfico-mdicos sobre la
influencia de la luz en los seres humanos.
La iluminacin en el trabajo: efectos visuales y biolgicos (abril
2004) actualiza y ampla el artculo Iluminacin industrial y
productividad, de los mismos autores (agosto 2002), con los ltimos
descubrimientos sobre los efectos biolgicos de la iluminacin en la
salud y el bienestar. Si desea informacin detallada sobre alumbrado
y productividad industrial, consulte las pginas 6 a 8 del artculo
publicado en agosto del 2002.
ContenidoResumen Introduccin Tres tipos de clulas
fotorreceptoras del ojo La iluminacin y los efectos visuales
Rendimiento visual Entorno visual Aspectos de calidad de las
instalaciones de iluminacin relacionados con la visin La iluminacin
y los efectos biolgicos La luz y los ritmos corporales Iluminacin,
vigilia, estado de animo y estrs Aspectos de calidad de las
instalaciones de iluminacin relacionados con la salud Conclusin
La iluminacin en el trabajo: Efectos visuales y
biolgicosResumenEn el ao 2002, y gracias al descubrimiento de una
nueva clula fotorreceptora del ojo, fue posible comprender mejor
los efectos de la luz sobre los seres humanos. Desde entonces se ha
venido estudiando la sensibilidad espectral del nuevo tipo celular
y se ha mostrado que la luz azulada tiene, en el aspecto biolgico,
mayor efecto activador que la luz rojiza.
Se han realizado gran nmero de proyectos de investigacin que
comparan los efectos sobre la salud, sobre el bienestar y sobre la
vigilia en personas que trabajan en diferentes condiciones de
iluminacin. Los resultados, tal y como se resumen en este artculo,
muestran que una buena iluminacin tiene indudablemente efectos
beneficiosos, no slo en el aspecto visual sino tambin en el
biolgico. Segn los resultados de las investigaciones sobre los
efectos biolgicos de la iluminacin resulta evidente que las normas
que rigen el diseo de instalaciones de iluminacin buenas y
saludables son diferentes, en cierta medida, de las normas
tradicionales. Aqu demostramos que puede ser beneficioso incluir la
posibilidad de que sean adaptables tanto el nivel de iluminacin
como su color. No slo la luz que ilumina la tarea visual; tambin su
incidencia en el ojo determina la calidad general de la
iluminacin.
En un entorno laboral no slo se producen ventajas en cuanto a
bienestar y salud que son importantes para los trabajadores mismos,
sino que tambin contribuyen a un ms alto rendimiento del trabajo, a
menos errores, a una mayor seguridad y a un menor absentismo
laboral. Un ejemplo procedente de un entorno industrial demuestra
que cambiar la iluminacin de 300 a 500 lux puede incrementar
fcilmente la productividad general en un 8%.
La iluminacin en el trabajo: Efectos visuales y biolgicos
INTRODUCCINLos efectos visuales de la iluminacin se han
estudiado durante ms de 500 aos. Leonardo da Vinci (14521519)
describi sus ideas sobre la iluminacin callejera. Christiaan
Huygens (1629-1695) formul la teora ondulatoria de la luz, mientras
que Sir Isaac Newton (1642-1727) desarroll la teora corpuscular de
la luz. Johann Wolfgang Goethe (1749-1832) analiz el efecto de los
colores y diversos aspectos de la iluminacin. Al introducirse la
iluminacin por gas y la iluminacin elctrica entre principios y
mediados del siglo XIX, el estudio de los efectos visuales se centr
cada vez ms en investigar las aplicaciones prcticas de la
iluminacin. Con respecto al mecanismo de los efectos visuales, ya
en 1722 el holands Antony van Leeuwenhoek seal la presencia de
conos y bastoncillos en la retina. En 1834 el alemn Gottfried
Treviranus confirm que eran los receptores fotosensibles. Su
descubrimiento despej el camino para comprender muchos de los
efectos visuales de la iluminacin descritos en trabajos anteriores
y para realizar investigaciones ms concretas sobre estos efectos,
con el objetivo de disear instalaciones de este tipo ms efectivas.
Durante ms de 150 aos los cientficos han considerado que los conos
y bastoncillos eran las nicas clulas fotorreceptoras del ojo. Visto
en este contexto histrico, un descubrimiento sensacional es que
David Berson et al. [1], de la Universidad de Brown (EE.UU.)
detectaron en 2002 un nuevo tipo de fotorreceptor, el tercero, en
la retina de los mamferos. Este nuevo fotorreceptor era el eslabn
perdido necesario para describir el mecanismo de los efectos
biolgicos controlados por la luz y la oscuridad. Que la iluminacin
tiene efectos biolgicos importantes ha sido tema de amplios
estudios en el mundo cientfico-mdico y biolgico durante los ltimos
veinticinco aos. Gracias a estos estudios hemos aprendido que los
efectos de una buena iluminacin van mucho ms all de los meros
efectos visuales: los efectos biolgicos implican que una buena
iluminacin tiene una influencia positiva sobre la salud, el
bienestar, la vigilia e incluso sobre la calidad del sueo [2], [3],
[4], [5]. Esto tambin implica la necesidad de revisar los parmetros
usados para describir qu es una buena iluminacin. Este primer
artculo describe el mecanismo de los efectos visuales y biolgicos
que se basan en los tres fotorreceptores del ojo. Las secciones
siguientes tratan de la iluminacin y los efectos visuales y de la
iluminacin y los efectos biolgicos. La primera de estas secciones
termina con un resumen de los aspectos de calidad de la iluminacin
relacionados con la visin, mientras que el segundo termina con un
anlisis de los aspectos de calidad relacionados con la salud.
2
PHILIPS
TRES TIPOS DE CLULAS FOTORRECEPTORAS DEL OJOLas clulas
fotorreceptoras de la retina del ojo, los conos y bastoncillos,
regulan los efectos visuales. Cuando la luz incide sobre estas
clulas se produce una compleja reaccin qumica. El complejo qumico
que se forma (rodopsina activada) crea impulsos elctricos en el
nervio que conecta las clulas fotorreceptoras con la parte
posterior del cerebro (crtex visual). En el crtex visual del
cerebro los impulsos elctricos se interpretan como visin. La Figura
1 muestra la conexin nerviosa de los conos y bastoncillos del ojo
con el crtex visual del cerebro.Fig. 1 Rutas visuales y biolgicas
del cerebro: conexiones nerviosas por un lado entre la retina del
ojo, con sus conos y bastoncillos y el Glndula pineal crtex visual
(en rojo) y entre Retina la retina con su nueva clula
fotorreceptora y el ncleo supraquiasmtico (NSQ) y la glndula pineal
(en azul). Crtex visual NSQ
Los bastoncillos funcionan cuando la luz es mnima (visin
estocpica) y no permiten la visin en color. El sistema de conos es
responsable de la agudeza y el detalle y de la visin en color. En
todos los casos de iluminacin en interiores, los conos son
decisivos en gran medida. La sensibilidad de los sistemas de conos
y bastoncillos vara con la longitud de onda de la luz y, por lo
tanto, con los distintos colores de sta. Esto se muestra en la
Figura 2 donde se ofrecen las curvas de sensibilidad espectral del
ojo: V corresponde al sistema de conos y la curva V al sistema de
bastoncillos. La curva V aplicable al sistema de conos es la base
de todas las unidades de iluminacin, como el lumen, el lux y la
candela. Se denomina sistema fotpico. Gracias a la curva V puede
verse que el ojo no es muy sensible a la luz en el azul y en el
rojo extremos y que tiene una sensibilidad mxima hacia la luz
verde-amarilla.
Fig. 2 Curvas de sensibilidad espectral del ojo,V corresponde al
sistema de
100 % 75 50
V'
V
conos (visin fotpica: lnea continua) y V corresponde al sistema
de bastoncillos (lnea punteada).
25 0 400 500 600 700 800 nm
PHILIPS
3
La iluminacin en el trabajo: Efectos visuales y biolgicos
Se debe sealar que es posible obtener diferentes colores de la
luz mezclando distintas longitudes de onda. La luz blanca se
compone de una mezcla de este tipo. Resulta evidente que la
eficacia (visual) de una fuente luminosa viene determinada en gran
medida por la sensibilidad espectral del ojo y por las longitudes
de onda que aparecen en la luz emitida por ella. El nuevo tipo de
clula fotorreceptora de la retina detectada por David Berson et al.
[1] en 2002 regula los efectos biolgicos1. Cuando la luz llega a
estas clulas, se produce una reaccin qumica compleja (reaccin que
en este caso implica al fotopigmento melanopsina [6]), produciendo
tambin impulsos elctricos. Estas clulas tienen sus propias
conexiones nerviosas con un lugar del cerebro llamado ncleo
supraquiasmtico (NSQ), que es el reloj biolgico del cerebro, y con
la glndula pineal. La Figura 1 muestra la conexin nerviosa entre
las nuevas clulas fotorreceptoras del ojo y estos lugares del
cerebro. Por supuesto que la sensibilidad de esta nueva clula
fotorreceptora vara segn las diferentes longitudes de onda de la
luz y, por lo tanto, hacia los distintos colores de la luz. Tomando
por base el factor biolgico denominado supresin de la melatonina,
Brainard [7] ya pudo determinar la curva de accin biolgica
espectral2. Esta curva se ofrece en la Figura 3, junto con la curva
de sensibilidad visual del ojo correspondiente a los conos.
Fig. 3 Curva de accin espectral biolgica (con supresin de la
melatonina), en azul (fuente: Brainard [7]) y curva de sensibilidad
visual, en rojo.
100 % 75 50 25 0 400 500 600 700 800 nm
Al comparar las dos curvas resulta evidente de inmediato que la
sensibilidad biolgica hacia diferentes longitudes de onda de la luz
es muy distinta de la sensibilidad visual. Mientras que la
sensibilidad visual mxima se encuentra en la regin de longitudes de
onda del amarillo-verde, la sensibilidad biolgica mxima se
encuentra en la regin azul del espectro. Estos fenmenos tienen un
significado importante a la hora de preparar las especificaciones
de una iluminacin sana.
1 2
Probablemente los conos y los bastoncillos juegan tambin cierto
papel a este respecto. Tal y como se analizar despus en este mismo
artculo, uno de los efectos biolgicos de la luz es la supresin del
hormona melatonina. Es probable que muchos otros factores biolgicos
regulados por la luz tengan un espectro de accin similar al
determinado mediante la supresin de la melatonina.
4
PHILIPS
LA ILUMINACIN Y LOS EFECTOS VISUALESRendimiento visual La
iluminacin para el trabajo abarca una amplia gama de interiores y
de tareas laborales diferentes: desde oficinas y pequeos talleres a
grandes naves industriales; desde la lectura, escritura y trabajo
con ordenadores a trabajos de gran precisin o pesadas tareas
fabriles. La calidad de la iluminacin debe ser siempre lo bastante
elevada como para garantizar un rendimiento visual suficiente en la
tarea en cuestin. Sin embargo, el rendimiento visual real de una
persona depende no slo de la calidad de la iluminacin sino tambin
de sus propias habilidades visuales. A este respecto la edad es un
criterio importante, ya que los requisitos que debe cumplir la
iluminacin aumentan con la edad. La Figura 4 indica la cantidad
relativa de luz que se necesita para leer un libro bien impreso, en
funcin de la edad. Esta investigacin se realiz con sujetos
experimentales que llevaban, en caso necesario, las gafas de
lectura adecuadas. En esta curva se puede ver claramente que el
efecto de la edad es muy serio. Una de las muchas razones de este
efecto de la edad es el deterioro de la transmitancia del
cristalino: ste se suele volver amarillento poco a poco (vea la
Figura 5). Tal deterioro significa que el cristalino en proceso de
envejecimiento tiene una transmitancia inferior. Tambin significa
que cada vez transmite menos luz azulada. El ojo en envejecimiento
ve un mundo menos azul.Fig. 4 Relacin entre la edad y la cantidad
relativa de luznecesidades de iluminacin 12 recin nacido 10 100
20-29 aos 60-69 aos 8 % transmitancia 0 10 20 30 40 50 60 70 edad
(aos) 80 14
necesaria para leer un texto bien impreso (fuente: Fortuin
[8]).
Fig. 5 Transmitancia del cristalino en diversos intervalos de
edad. Los valores se expresan como porcentaje del punto de 560 nm
correspondiente al recin nacido (fuente: adaptado de Brainard et
al. [9]).
6
60
4
40
2
20
0
0 300 350 400 450 500 550 600 long. onda (nm)
La Figura 6 resume un gran nmero de resultados de investigacin
sobre la influencia de la calidad de la iluminacin en el
rendimiento visual. Indica el rendimiento visual relativo en funcin
del nivel de iluminacin, en diferentes tareas visuales difciles:
uno para una tarea moderadamente difcil (por ejemplo, trabajo de
oficina y trabajo general con maquinaria en un entorno industrial)
y otro para una tarea difcil (por ejemplo, tarea de inspeccin del
color o trabajo de montaje fino). Todas estas tareas muestran un
claro aumento del rendimiento visual paralelo al incremento de la
calidad de la iluminacin: en este ejemplo, paralelo al nivel de
iluminacin. En el grfico se indican los niveles de iluminacin
necesarios (EN) para entornos industriales, como en muchos de los
casos especificados en la norma europea de iluminacin de los
lugares de trabajo [10].
PHILIPS
5
La iluminacin en el trabajo: Efectos visuales y biolgicos
Fig. 6 Relacin entre el rendimiento visual relativorendimiento
visual (%)
80
Tarea de dificultad moderada
80
Tarea dificil
70 rendimiento visual (%) 100 300 CE 500 1000 3000 nivel
(lux)
70
(en %) y el nivel de iluminacin (en lux). Lnea azul continua:
personas jvenes; lnea roja discontinua: personas mayores (fuente:
CIE [11]). EN: niveles de iluminacin especificados en la norma
europea.
60
60
50
50
40
40
30
30
20
20 100 300 500 1000 CE 3000 nivel (lux)
El grfico muestra que los requisitos establecidos en la norma
europea, de hecho, estn mejor adaptados a las personas jvenes. Sin
embargo, el rendimiento visual de los trabajadores mayores es
considerablemente inferior. Afortunadamente se puede compensar por
completo esta situacin con un nivel de iluminacin superior cuando
se trata de tareas de dificultad moderada. En la prctica, esto
exige una iluminacin adaptable sobre el nivel de iluminacin exigido
por la norma EN para los momentos en que la luz natural no basta
para proporcionar los niveles de iluminacin ms elevados que
necesitan los trabajadores de mayor edad. Por supuesto que una
mejora en los resultados de rendimiento visual conlleva a su vez
una mayor productividad en el trabajo que se refleja en una mayor
produccin y un menor nmero de errores. El grado en que una
iluminacin de buena calidad mejora el rendimiento en el trabajo
depende del componente visual de la tarea. Una tarea con un
componente visual importante se beneficiar ms de las condiciones
que afecten a la visin que una tarea donde este componente tenga
menos importancia. Entorno visual Aparte de su efecto sobre el
rendimiento visual, la iluminacin puede tener tambin una notable
influencia sobre la atmsfera y sobre la impresin visual que produce
el lugar de trabajo. Si est bien diseado, el entorno general de
trabajo puede tener un efecto estimulante sobre las personas que
trabajan en l [12]. Hoy da se ha puesto mucho nfasis en la
disposicin y en el diseo interior del lugar de trabajo. La buena
iluminacin puede fortalecer el diseo interior, pero una mal diseada
puede reducir o incluso destruir el efecto del diseo interior. Un
aspecto importante a este respecto es el control del brillo de las
superficies que forman los lmites fsicos del espacio, como las
paredes, el suelo y el techo. El brillo de estas superficies
determina en gran medida cmo se vive el espacio en su conjunto.
Otro factor es una limitacin correcta del deslumbramiento y de los
reflejos luminosos indeseables. El deslumbramiento es la sensacin
que produce un nivel de brillo del campo visual considerablemente
superior a aquel al que estn adaptados nuestros ojos. Debido a las
limitaciones de las propiedades de adaptacin del ojo, los cambios
abruptos del brillo pueden dar lugar a un menor rendimiento visual
y a cansancio e incomodidad el ojo.
6
PHILIPS
Tambin deben recibir una atencin considerable las propiedades de
color de la luz. La iluminacin debera permitir ver los colores
reales. El ajuste adecuado de los efectos visuales de color de la
piel humana es muy importante, ya que una iluminacin donde la piel
aparezca plida suele ser motivo de quejas. Adems, la apariencia
misma del color de la luz juega su papel a la hora de darle cierta
atmsfera al espacio. Incluso puede tener influencia sobre las
emociones. Por ejemplo, una luz algo blancoazulada da una impresin
fra que a menudo se siente como propia de un lugar de negocios,
mientras que una luz blancorrojiza da una impresin clida que se
puede sentir como relajante y cmoda. Finalmente, la contribucin de
la luz natural al interior es otro factor muy importante que
determina la calidad del ambiente de trabajo. Afortunadamente en
muchos casos la luz natural penetra en el edificio durante varias
horas al da como mnimo, aumentando mucho el nivel general de
iluminacin. Pero la luz natural no slo facilita el rendimiento del
ojo en la tarea visual, al contribuir a iluminar nuestra zona de
trabajo sino que, gracias a su carcter dinmico y variable tanto en
intensidad como en color, tambin contribuye mucho a lograr un buen
ambiente de trabajo, con la condicin de que se controle bien (por
ejemplo con un diseo correcto de la ventana y de la cortina). Los
cambios dinmicos de la luz natural tienen una influencia positiva
sobre el estado de nimo y sobre la estimulacin del sistema
nervioso. Un estudio amplio realizado en condiciones propias de
oficina ha mostrado que las personas prefieren iluminacin
artificial adems de la luz natural normal presente en el entorno de
oficina: en promedio, 800 lux sobre la contribucin que aporte la
luz natural dominante [13]. Aspectos de calidad de las
instalaciones de iluminacin relacionados con la visin La mayora de
las recomendaciones y normas nacionales e internacionales
especifican cifras de calidad de la iluminacin en la mayora de los
aspectos de calidad visual mencionados anteriormente y para una
amplia variedad de interiores y actividades. La Tabla 1 enumera los
aspectos de calidad visual, junto con el parmetro ms importante de
cada aspecto usado en la norma europea de iluminacin de los lugares
de trabajo. Se debe sealar que la apariencia de color de la luz
misma no se especifica en la norma europea. La razn es que de
momento la apariencia del color se ve como algo psicolgico y
esttico y fuera del campo de lo artificial.
Tabla 1 Aspectos referentes a la calidad visual de instalaciones
de iluminacin y sus parmetros de calidad tal y como se especifican
en la norma europea de iluminacin de los lugares de trabajo
[10].
Aspecto de la calidad visual Nivel de iluminacin Distribucin
espacial
Parmetro de calidad Nivel promedio de iluminancia, Eav
Uniformidad: Emin / Eav Limitacin del deslumbramiento: UGR Ra
Efectos de color
PHILIPS
7
La iluminacin en el trabajo: Efectos visuales y biolgicos
A modo de ilustracin de la calidad exigida en diversas
situaciones, las Tablas 2 y 3 dan los valores necesarios
especificados en la norma europea para entornos industriales y de
oficina (de las industrias qumicas, del plstico y del caucho)3.
Estos requisitos son valores que satisfacen las necesidades de
rendimiento y de comodidad visuales de lugares de trabajo de la
mayora de los trabajadores. Sin embargo, tal y como se ha analizado
anteriormente, el efecto de la edad es tan importante que se
necesita una iluminacin adaptable por encima de la estndar segn la
EN para los momentos en que la luz natural no sea suficiente para
dar unos niveles de iluminacin superiores a los que necesita por el
ojo en proceso de envejecimiento.3 N ref. 3.1 3.2 Oficinas Tipo de
interior, de tarea o actividad Archivado, copia, etc Escritura a
mano, a mquina, lectura, procesamiento de datos 3.3 3.4 Dibujo
tcnico Estaciones de trabajo con CAD 750 500 16 19 80 80 Trabajo de
DSE: vea la clusula 4.11. 3.5 3.6 3.7 Salas de conferencias y de
reuniones Mostradores de recepcin Archivos 500 300 200 19 22 25 80
80 80 La iluminacin debe ser controlable. Em 300 500 UGRL 19 19 Ra
80 80 Trabajo de DSE: vea la clusula 4.11. Observaciones
Tabla 2 Requisitos de iluminacin en oficinas (fuente: EN 12 464
[10]).
Tabla 3 Requisitos de iluminacin para las industrias qumica, del
plstico y del caucho (fuente: EN 12 464 [10]).
2.5 N ref. 2.5.1
Industrias qumica, del plstico y del caucho Tipo de interior, de
tarea o actividad Instalaciones de proceso controladas a distancia
Em 50 UGRL Ra 20 Observaciones Los colores de seguridad sern
reconocibles 150 28 40
2.5.2
Instalaciones de proceso con intervencin manual limitada
2.5.3
Lugares de trabajo con presencia humana constante en
instalaciones de proceso
300
25
80
2.5.4 2.5.5 2.5.6 2.5.7 2.5.8
Laboratorios y salas de medicin de precisin Produccin
farmacutica Produccin de neumticos Inspeccin de colores Corte,
acabado, inspeccin
500 500 500 1000 750
19 22 22 16 19
80 80 80 90 80 TCP 4000 K.
3
Los valores especificados de iluminancia promedio son
iluminancias sostenidas: es decir, que la iluminancia promedio de
la superficie especificada no puede caer nunca por debajo de ellos.
El valor especificado para lograr uniformidad en la zona de trabajo
es siempre el mismo: Emin /Eav 0,7.
8
PHILIPS
LA ILUMINACIN Y LOS EFECTOS BIOLGICOSEl efecto beneficioso de la
luz (natural) es bien conocido desde tiempos antiguos y un ejemplo
de uso es la helioterapia o tratamiento de las enfermedades por
exposicin del cuerpo a los rayos solares. La terapia luminosa para
tratar problemas de salud fue popular hasta la dcada de los 30 del
siglo XX, momento en que se produjo la introduccin de la penicilina
que dio a los frmacos el papel dominante. Sin embargo, durante los
ltimos 20-30 aos se ha reavivado de nuevo el inters por la luz como
factor importante que contribuye a la salud y al bienestar debido a
diversos hallazgos de las investigaciones biolgicas y mdicas.
Normalmente pensamos que el ojo es un rgano dedicado a la visin
pero gracias al descubrimiento de conexiones nerviosas adicionales
de las clulas fotorreceptoras detectadas recientemente, y que
conectan el ojo con el cerebro, ahora se comprende la manera en que
la luz interviene en gran nmero de procesos bioqumicos del cuerpo
humano y los controla. Los hallazgos ms importantes estn
relacionados con el control del reloj biolgico y con la regulacin
de ciertas hormonas importantes mediante los ritmos normales de luz
y oscuridad. Esto significa, a su vez, que la iluminacin tiene una
gran influencia sobre la salud, el bienestar y la vigilia. La luz y
los ritmos corporales La luz enva seales a travs de las nuevas
clulas fotorreceptoras y de un sistema nervioso independiente a
nuestro reloj biolgico que, a su vez, regula el ritmo circadiano
(diario) y los ritmos circanuales (estacionales) de muy distintos y
variados procesos corporales. La Figura 7 ilustra algunos ritmos
tpicos de los seres humanos. Esta figura slo muestra unos pocos
ejemplos: temperatura corporal, vigilia y las hormonas cortisol y
melatonina.Fig. 7 Trazado doble (2 x 24 horas) de los ritmos
diarios tpicos de lacortisol
temperatura corporal,melatonina
la melatonina, el cortisol y la vigilia en seres humanos durante
un ciclo natural de luz/oscuridad de 24 horas.
estado de alerta temperatura corporal
6
12
18
24
6
12
18
24
6
Las hormonas cortisol (hormona del estrs) y melatonina (hormona
del sueo) juegan un papel importante a la hora de controlar la
vigilia y el sueo. El cortisol, entre otros, aumenta la glucosa
sangunea para dar energa al cuerpo y mejora el sistema inmune. Sin
embargo, cuando los niveles de cortisol estn demasiado elevados
durante un perodo muy prolongado el sistema se agota y pierde su
eficacia. El nivel de cortisol se incrementa por la maana y prepara
al cuerpo para la actividad del da que se avecina. Permanece a un
nivel alto suficiente durante el da, cayendo a un nivel mnimo a
medianoche. El nivel de la hormona del sueo (la melatonina) cae por
la maana, reduciendo la somnolencia. Normalmente sube de nuevo
cuando llega la oscuridad para permitir un sueo sano (a lo que
tambin ayuda que el cortisol se encuentra a su nivel mnimo en esos
momentos). Para tener una buena salud es importante que estos
ritmos no se alteren demasiado. En caso de que se altere el ritmo,
la luz brillante de la maana ayuda a restaurar el ritmo normal.
PHILIPS
9
La iluminacin en el trabajo: Efectos visuales y biolgicos
En un entorno natural la luz, sobre todo la de la maana,
sincroniza el reloj interno del cuerpo con el ciclo de rotacin de
la tierra, con luz/oscuridad cada 24 horas. Sin este ciclo normal
de luz y oscuridad de 24 horas de duracin, el reloj interno girara
libremente; en los seres humanos, el perodo promedio sera de unas
24 horas y 15 - 30 minutos. El resultado seran unas desviaciones
diarias cada vez mayores de nuestra temperatura corporal, del nivel
de cortisol y de melatonina respecto de los establecidos por el
tiempo horario medioambiental [14]. Esta desarmonizacin cuando
falta el ritmo normal de luz-oscuridad desembocara en un ritmo
equivocado de vigilia y sueo, con el resultado final de que la
vigilia se producira en las horas de oscuridad y el sueo durante
las horas de luz. Son los mismos sntomas, y de hecho tienen las
mismas causas, que los provocados por el jet lag cuando se
atraviesan varios husos horarios [15] Los trabajadores que estn
sometidos a turnos rotatorios experimentan los mismos sntomas
durante los dos primeros das siguientes al cambio de turno, y esto
tambin tiene la misma causa [16]. Iluminacin, vigilia, estado de
animo y estrs Se ha realizado un gran nmero de proyectos de
investigacin que comparan los efectos sobre la salud, sobre el
bienestar y sobre la vigilia en personas que trabajan bajo
diferentes condiciones de iluminacin. En este artculo analizamos
nicamente unos pocos estudios, pero muy tpicos. Kller and
Wetterberg [17] estudiaron el patrn de ondas cerebrales (EEG) de
las personas, en un laboratorio transformado para que pareciera un
entorno de oficina, aplicando un nivel de iluminacin relativamente
alto (1700 lux) en uno de los casos y en el otro caso un nivel
relativamente bajo (450 lux). El patrn de los ECG muestra una
diferencia marcada: el mayor nivel de iluminacin da como resultado
un nmero inferior de ondas delta (la actividad delta del ECG es un
indicador de somnolencia) lo que indica que la luz brillante
influye poniendo en estado de vigilia el sistema nervioso central
(vase la Figura 8). Se han realizado muchas investigaciones
referentes a los efectos de la luz sobre la vigilia y el estado de
nimo en condiciones que simulan los turnos de noche, porque es aqu
donde se espera que los efectos sean mayores. La Figura 9 muestra
el efecto de dos regmenes de iluminacin sobre la excitacin, en
funcin del tiempo de trabajo de los trabajadores por turno [15].
Con ambos regmenes se produce una reduccin de la excitacin durante
la noche, pero el rgimen de iluminacin alta siempre provoca un
nivel de excitacin significativamente elevado y, por lo tanto, una
mejor vigilia y un mejor estado de nimo.
Fig. 8 Actividad delta en el EEG de trabajadores de oficina 100
sometidos a una iluminacin Actividad delta EEG (%) de 450 lux y
1700 lux (fuente: Kller and Wetterberg [17]). 450 75 1700 450 nivel
de ativacin -5 2800 -1
1700 50
Fig. 9 Vigilia y estado de nimo expresados como nivel de
excitacin con niveles de iluminacin de 250 lux y 2800 lux, en
funcin del nmero de horas de trabajo tras la medianoche (fuente:
Boyce et al. [18]).
-9
250
25
-13 0 hemisferio izquierdo del cerebro hemisferio derecho del
cerebro 2 4 6 8 horas (tras la medianoche)
10
PHILIPS
Otros estudios muestran que el uso de niveles de iluminacin ms
elevados para contrarrestar la fatiga provoca que los sujetos
permanezcan en alerta durante ms tiempo [19], [20], [21]. Los
estudios sobre los niveles de estrs y de malestar en personas que
trabajan en interiores se han realizado comparando un grupo de
personas que usa slo luz artificial con otro grupo que utiliza luz
artificial y luz natural combinadas [22]. Como se puede ver en la
Figura 10, en enero (cuando la penetracin de la luz natural no es
suficiente como para contribuir al nivel de iluminacin) existe poca
diferencia entre los resultados de los dos grupos. Pero en mayo,
cuando ya existe una contribucin real de la luz natural, el grupo
que dispone de esta luz trasmite a los investigadores muchas menos
quejas por estrs. Otro estudio muestra que en invierno la luz
artificial brillante en interiores tiene un efecto positivo sobre
la vitalidad y sobre el estado de nimo [23].0,2Fig. 10 Nivel de
quejas sobre estrs (con dispersin estadstica) en un grupo de
trabajadores que utiliza bajo luz artificial exclusivamente, o con
luz artificial y natural combinadas (fuente: Kerkhof [23]).
0,1 Estrs
Enero
Mayo
Luz artifical solamente Luz artifical + Luz natural
0
-0,1
-0,2
Fig. 11 Excitacin cerebral medida como valor recproco de la
actividad alfa de los EEG en empleados de oficina sometidos a
iluminacin fluorescente de 50 Hz y de alta frecuencia (30
kHz).Tambin se indican la velocidad y los errores cometidos en
tareas de correccin (grfico adaptado de Kller and Laike [25]).
Grupo de temas: sensibilidad alta al parpadeo
Pero algunas personas sufren dolores de cabeza por la fluctuacin
de la luz que provoca la alimentacin de 50 Hz de las lmparas
fluorescentes accionadas por reactancias magnticas. Las lmparas
fluorescentes que funcionan con reactancias electrnicas modernas,
de alta frecuencia, operan a unos 30 kHz y por lo tanto no muestran
este fenmeno de fluctuacin o parpadeo. Al realizar una de las
comparaciones se encontr que se presentaban muchos menos casos de
dolor de cabeza al utilizar reactancias electrnicas [24]. Kller and
Laike [25] determinaron el EEG de personas que trabajaban en un
entorno de oficina, con iluminacin fluorescente de reactancia
magntica (50 Hz) y con iluminacin fluorescente de alta frecuencia.
Al mismo tiempo, midieron tambin la velocidad y los errores
cometidos en tareas de revisin. La Figura 11 muestra que el valor
recproco de la actividad alfa del EEG y, por lo tanto, la excitacin
cerebral (estrs) es superior con la iluminacin de 50 Hz. La
velocidad de trabajo es ligeramente superior, pero los individuos
cometen muchsimos ms errores (ms del doble). La combinacin de estos
efectos nos indica que es acertado, tanto desde el punto de vista
del bienestar como desde el de la productividad, utilizar
iluminacin fluorescente de alta frecuencia en lugar de la
iluminacin magntica de 50 Hz para limitar la excitacin cerebral o
el estrs.Excitacin cerebral 100% 100% Veloc. 100% Errores
50%
50%
50%
0% HF 50 Hz
0% HF 50 Hz
0% HF 50 Hz
PHILIPS
11
La iluminacin en el trabajo: Efectos visuales y biolgicos
Aspectos de calidad de las instalaciones de iluminacin
relacionados con la salud Los aspectos de calidad visual de las
instalaciones de iluminacin tal y como se indica en una seccin
anterior (es decir, el nivel de iluminacin, la distribucin espacial
de la luz y el ajuste de los efectos de color) se deben refinar y
ampliar si queremos conseguir instalaciones de iluminacin
verdaderamente buenas y sanas. Los efectos biolgicos de la luz no
estn controlados directamente por la iluminancia existente en el
plano de trabajo, sino por la luz que entra en el ojo. Se estn
realizando estudios para ver la manera de explicar esta diferencia
entre el nivel de iluminacin visual presente en la tarea y los
niveles de iluminacin biolgicos [26]4. Tal y como se ha indicado, y
sobre todo por el efecto del envejecimiento del ojo, el nivel de
iluminacin debe ser adaptable. La luz solar, por su propia
naturaleza, tiene una intensidad dinmica. Algunos datos indican que
una iluminacin variable tiene un efecto positivo sobre el estado de
activacin de las personas que trabajan en un entorno de oficina
[28]. All donde no se pueda disponer de las ventajas de la
intensidad dinmica propia de la luz natural puede ser ventajosa la
luz artificial dinmica. Dos aspectos totalmente nuevos se
relacionan con la temporizacin y duracin de la iluminacin. Es obvio
que, visualmente, slo se necesita la luz cuando uno ve y mientras
uno ve. Sin embargo, desde el punto de vista biolgico, el momento
en que se recibe la luz (o la oscuridad) y su duracin juegan un
papel esencial, como resulta evidente en el grfico de ritmos
representado en la Figura 7. Siempre hemos sido conscientes de que
el color mismo de la luz tiene un significado emocional y, por lo
tanto, es importante para la atmsfera de un espacio. Pero ahora
entendemos tambin que el espectro de la luz, y por lo tanto su
color, tiene un significado biolgico importante. Tal y como se
mostr en la seccin referente a la nueva clula fotorreceptora, la
luz fra tiene un efecto biolgico superior al de la luz rojiza, ms
clida (Figura 3). Las situaciones de luz natural de los fotogramas
mostrados en la Figura 12 no slo producen unos sentimientos
diferentes sino que tambin tienen un efecto biolgico distinto.Fig.
12 Color ambiente a primeras horas de la maana y a primera hora del
atardecer en Pars.
4
Investigaciones muy recientes indican que la luz presente en la
parte superior y en la parte inferior de la retina tienen una
importancia distinta en cuando se refiere a su efecto biolgico
[27]. Esto sugiere que la distribucin espacial de la luz tiene
tambin su importancia desde el punto de vida de la salud.
12
PHILIPS
La luz azulada de la maana tiene un efecto biolgico activador
(de alerta), mientras que el cielo rojo del atardecer tiene un
efecto relajante. En un entorno laboral se necesitan por igual
momentos de activacin y momentos de relajacin. En su conjunto, el
color y el nivel de iluminacin de la luz artificial pueden ayudar a
crear esos momentos. Los estudios sobre los colores preferidos de
la luz en los entornos de oficina han mostrado que no hay
tendencias en cuanto a preferencias entre distintos individuos a
este respecto: cada uno tiene su propia preferencia personal
(Figura 13).
Fig. 13 Preferencias del color de la luz artificial en una
oficina con ventanas (luz natural) expresadas como temperatura
Tk (K) 5000 4500 Mujeres Homb.
de color correlacionada de la luz Tk segn diferentes edades y
segn sexo (fuente:Tenner [29]).
4000 3500 3000 2500 20 30 40 50 aos 60
La Tabla 4 resume los aspectos de la iluminacin relacionados con
la visin (de la Tabla 1) y con la salud que determinan juntos que
la iluminacin sea buena y saludable.
Tabla 4 Aspectos de calidad de las instalaciones de iluminacin
relacionados con la visin y relacionados con la salud
Aspectos de la iluminacin relacionados con la calidad
Relacionados con la visin Nivel de iluminacin (adaptable) en la
tarea Distribucin espacial Efectos de color Relacionados con la
salud Nivel de iluminacin (adaptable) en la tarea Distribucin
espacial Apariencia de color (adaptable) Temporizacin Duracin
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13
La iluminacin en el trabajo: Efectos visuales y biolgicos
CONCLUSINGracias al descubrimiento reciente de un nuevo
fotorreceptor en el ojo, estamos en unas condiciones mucho mejores
de comprender por qu son tan importantes los beneficios que
conlleva la buena iluminacin de las zonas de trabajo, tomando en
cuenta tanto los efectos visuales como los efectos biolgicos (es
decir, la salud, el bienestar y la vigilia). Aparte de las ventajas
para la salud y el bienestar para los mismos trabajadores, una
buena iluminacin da lugar a un mejor rendimiento en el trabajo
(velocidad), menos errores o rechazos, mayor seguridad, menos
accidentes y menor absentismo laboral. El efecto general de todo
ello es: mayor productividad. En un entorno industrial (tareas
visuales de dificultad moderada) hemos investigado el posible
aumento total de la productividad en funcin de un mejor nivel de
iluminacin [30]. La Tabla 5 ofrece un resumen de los
resultados.Tabla 5 Aumento de la productividad en la industria
metalrgica en una tarea visual de dificultad moderada, expresado
segn el efecto conjunto de la mayor productividad, la reduccin de
los errores y rechazos y la reduccin de accidentes (fuente:Van
Bommel et al. [30]).
Mejora del nivel de iluminacin De 300 a 500 lux De 300 a 2000
lux
Aumento de la productividad 8% 20 %
Para confirmar los resultados estamos realizando investigaciones
sobre la productividad en situaciones reales, en diversos entornos
industriales donde se ha renovado recientemente la iluminacin. Como
entendemos la importancia del componente biolgico en el incremento
de la productividad, creemos que tambin se pueden lograr unas
cifras similares en un entorno de oficina. Poniendo en prctica
nuestros consejos de que los niveles y colores de iluminacin sean
adaptables, tales incrementos de la productividad sern incluso ms
impresionantes.
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PHILIPS
15
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06/2004 La iluminacin en el trabajo: Efectos visuales y
biolgicos
Royal Philips Electronics N.V. 2004
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