La lente fresnel. El arco voltaico

La lente fresnel. El arco de carbón – Antonio Cuevas – Pág. 1 de 22

MANUAL BÁSICO DE TECNOLOGÍA AUDIOVISUAL Antonio Cuevas [email protected]

Tema 42 LA LENTE FRESNEL EL ARCO VOLTAICO 42.1 La lente fresnel

42.2 El arco voltaico

42.2.1 Fundamento eléctrico

42.2.2 Particularidades de la luz de arco de carbón

42.3 Un poco de historia


El elevado incremento de tráfico marítimo experimentado en la época dorada de la navegación, el siglo XVIII, creó la necesidad de mejorar la luminosidad y alcance de los faros de ayuda a los buques. En 1748, Georges de Buffon (1707-1788), escritor y naturalista francés, descubrió que las muy gruesas, pesadas, frágiles y costosas lentes condensadoras (convergentes) empleadas en dichos faros, podían cumplir su misión, con un porcentaje todavía muy alto de eficacia, si se eliminaba por tallado la parte interior de la lente, y se tallaban anillos concéntricos sobre la cara exterior <1>. El peso eliminado era muy significativo, lo que permitía ahorrar esfuerzo a la maquinaria de giro del faro y además, construir lentes mayores (han existido fresnel de hasta de más de cuatro metros de altura). La idea fue llevada a la práctica por el físico francés Auguste Jean Fresnel (1788-1827), rebajando la lente con cortes en anillos concéntricos consecutivos. La lente así lograda, llamada fresnel, lente escalonada o lente zonal, es una derivación de la clásica lente plano convexa. Se trata de un elemento óptico plano por una cara y con una serie de anillos concéntricos de sección triangular convexa por la otra. Durante muchas décadas, los proyectores equipados con lente fresnel han sido, con gran diferencia, la fuente de luz más usada en los estudios de cine y televisión. En la fresnel, los segmentos de lente en forma anular se coordinan concéntricamente y su efecto óptico es comparable al de las lentes convencionales de similar curvatura. Pero son bastante más planas, ligeras y económicas, de manera que se

han hecho imprescindibles en las luminarias profesionales, sustituyendo a las condensadoras (refractivas). Se trata de vidrios tallados (o también plásticos) cuya misión es hacer que los rayos de luz se comporten al atravesarlas como cuando atraviesan lentes plano

convexas:

• Los rayos de luz que llegan paralelos al eje óptico tienden a concentrarse en un punto o foco (se focalizan).

• Los rayos que salen del foco atraviesan la lente y salen

paralelos en un tubo de luz, es decir, colimados <2>.

LA LENTE FRESNEL

Frontal y sección lateral de una lente tipo fresnel

Esquema de una lente fresnel (abajo), que equivale, como condensadora a una plano-convexa mucho más

gruesa y pesada (arriba)


La calidad de la imagen óptica proporcionada por las lentes fresnel no es muy buena debido a la dispersión que se produce en la unión de los anillos en que queda dividida la lente, lo que a su vez origina ligeros anillos luminosos en el plano de la imagen. Sin embargo es suficientemente buena para iluminación profesional.

Las lentes fresnel se han diseñado para aplicaciones de iluminación en televisión, cine y teatro pues se consigue que una misma luminaria pueda concentrar la luz o repartirla en un área mayor. Debe tener forma plano convexa a fin de poder acercar la lámpara el máximo posible a la lente cuando se trata de dispersar la luz en un área amplia. Para aplicaciones en las que se producen cargas térmicas muy altas se utilizan lentes fresnel especiales, endurecidas. El vidrio SUPRAX 8488 de borosilicato para lentes fresnel fabricado por Schott, resulta extremadamente resistente a las altas temperaturas, cambios en las mismas y tensiones

mecánicas. Las características de la luz permanecen invariables: uniforme y difuminada en los bordes. Una aplicación tradicional de las lentes fresnel han sido los faros marítimos, una situación en que los diámetros son tan grandes que las lentes macizas resultarían muy pesadas y caras. Todos los faros de navegación ópticos modernos utilizan gigantescas lentes Fresnel.

Al acercar la lámpara → se difunde el haz Al alejar la lámpara → se concentra el haz


<1> Las pruebas habían demostrado que mientras una lámpara abierta desperdiciaba el 97% de la luz emitida, y el 87% una lámpara con reflector, en la lente fresnel la pérdida era solo del 17%. Esa alta eficiencia permitía que su luz, en el caso de las más potentes de las producidas, pudiese alcanzar los 30 kilómetros hacia la línea del horizonte. <2> Se denomina luz colimada a aquella cuyos rayos son paralelos entre sí, lo que se puede lograr de diferentes formas, siendo la más sencilla, como ocurre en los aparatos de iluminación de xenón, hacerla incidir en un espejo cóncavo desde la fuente situada en el foco. Se suele decir que la luz colimada está enfocada en el infinito. La luz de las estrellas, incluido el Sol, puede considerarse colimada (para casi cualquier propósito) debido a que están a distancias muy grandes.

Lente fresnel equivalente como condensadora (refractiva) a una

plano-convexa mucho más gruesa y pesada.

En la fresnel, los segmentos de lente en forma anular se coordinan concéntricamente y su efecto óptico es comparable al de las lentes convencionales con la correspondiente curvatura.

Más planas, ligeras y económicas.

Imprescindibles en las luminarias profesionales, sustituyendo a las condensadoras (refractivas).

Masa eliminada

LA LENTE FRESNEL

En 1748, Georges de Buffon(1707-1788), escritor y naturalista francés, descubrió que las muy gruesas, pesadas, frágiles y costosas lentes condensadoras empleadas en los faros de ayuda a los buques, podían cumplir su misión, con un porcentaje todavía muy alto de eficacia, si se eliminaba por tallado la parte interior de la lente, y se tallaban anillos concéntricos sobre la cara exterior.

La idea fue llevada a la práctica por el físico francés Auguste Jean Fresnel

El peso eliminado era muy significativo, lo que ahorraba

coste de fabricación y esfuerzo a la maquinaria de giro del faro.


Sir Humphrey Davy <3> inventó el arco voltaico en 1810. Fue la primera lámpara eléctrica de la historia. En estos más de 200 años ha sido usado en múltiples aplicaciones, e intensivamente en la industria del cine y la televisión hasta finales de los años 70 del siglo anterior. La aparición de las lámparas HMI ha restringido el arco hoy a usos hoy esporádicos. Aunque el aire frío es un buen aislante, Sir Humphrey Davy descubrió que se podía formar un arco eléctrico si dos electrodos, por ejemplo dos barras de carbón, eran conectadas a la corriente eléctrica y aproximadas hasta hacer contacto, calentando así el aire que las rodea, para luego separarlas ligeramente. Controlando esa separación entre los electrodos se podía regular el tamaño y el brillo del arco aunque eran necesarios constantes ajustes para compensar la pérdida de longitud de los carbones a medida que se iban consumiendo.

Experimento: conectamos a una corriente continua, según la figura, dos puntas de carbón aisladas entre sí (ambas puntas se mantienen separadas por una pequeña distancia). El amperímetro no señala corriente alguna. Luego se aproximan ambas puntas hasta que se toquen. La aguja del amperímetro se desviará ampliamente.

Al ir separando ahora los carbones, puede “extenderse” un arco voltaico, con lo cual retrocede la desviación de la aguja de medición del amperímetro. El arco voltaico sigue ardiendo y emite una luz tan viva que daña la vista. Este experimento demuestra que por el aire no fluye ninguna corriente eléctrica cuando el espacio que separa los carbones está a temperatura ambiente. En cambio, la corriente fluye cuando el aire entre los carbones se calienta por el arco voltaico. Y no solo sucede así con el aire sino con otros gases, pero no con el vacío, que no es conductor por no contener átomos, por tanto carece de electrones. Los gases fríos y el vacío son aislantes; en cambio, los gases calientes son conductores.

EL ARCO VOLTAICO

Bruto de 225 amperios (casi 25kw de potencia) fabricado hoy día por Mole

Richardson. Lente fresnel en vidrio Pyrex de 60cm de diámetro, 75 kilos de peso (sin incluir la resistencia) y un potencia de salida equivalente a un HMI de 12kw.

Precio: $27.500 (con resistencia) Fundamento eléctrico


Todavía hoy algunos directores de fotografía afirman que el “bruto” (así se llama en cine al proyector de arco de carbón <4>) proporciona una luz más “limpia” <5> que cualquier HMI pues la pequeña chispa que produce está cerca del ideal de la fuente de luz puntual. Pero para utilizarlos, se necesitan dos cosas: un potente generador de corriente continua (cada arco puede consumir hasta 225 amperios) <6> y electricistas con experiencia, dedicados en exclusiva uno por cada uno de los arcos instalados en el set, pues su manejo no es sencillo. Los arcos de carbón o “brutos” son fuentes de luz de bajo voltaje y corriente continua, desarrollados desde los primeros tiempos de la industria cinematográfica para proporcionar luz de alta intensidad con excelente calidad de color. Como fuente de luz, el arco voltaico, es muy puntual y concentrado, y produce una iluminación clara y directa que realza el modelado, la textura y las sombras. El fresnel de arco de carbón de corriente continua está en franca retirada tras la llegada del HMI pero durante muchos años fue el proyector más potente - hubo “brutos” con lentes fresnel de 60cm de diámetro y hasta 225 amperios, casi 25 kilovatios a 110 voltios - y el que más área abarcaba. Con un rendimiento muy superior al por entonces campeón en incandescencia, el 10kw de lente fresnel, el arco se utilizó para equilibrar la luz solar al aire libre, para los exteriores de noche y efectos de luz día a través de ventanas. El arco fue la primera luz eléctrica de alta intensidad. Enseguida se usó en teatro y no tardó en ser adaptado por la industria cinematográfica como la única fuente brillante capaz de usarse con aquellas lentas emulsiones primitivas, junto con los bancos de tubos de vapor de mercurio (llamados broadsides) , la única alternativa de luz artificial para los primeros estudios. El bruto produce luz

Particularidades de la luz de arco de carbón

Ilustración de 1932 mostrando cómo construir un arco eléctrico simple


creando un verdadero arco voltaico entre dos electrodos de carbono (grafito) y como el propio arco carece de ampolla o bulbo, se produce combustión por la presencia de oxígeno. Así, los electrodos positivos y negativos se consumen y hay que acercarlos continuamente lo cual en los arcos modernos se efectúa con ayuda de motores. En sus comienzos, los mecanismos de compensación tenían que ser movidos a mano lo que exigía una destreza considerable por parte de los técnicos; así el término “operador de arco eléctrico” se aplicaba a los electricistas más hábiles. Aunque con ayuda de motores y un sofisticado mecanismo de engranajes, los arcos modernos necesitan un operador que los vigile constantemente y ajuste la velocidad de los motores de forma que se mantenga exacto el tamaño de la llama. Esta necesidad de mano de obra atenta y especializada es una de las razones de su desaparición. La otra es el enorme consumo de electricidad y además en corriente continua. Un arco puede ser más barato de alquilar que un HMI pero finalmente resulta mucho más oneroso pues aumenta el tiempo de rodaje, requiere más

personal, potentes generadores de corriente continua y frecuente recambio de carbones. El arco, además de pesado (unos 75k sólo la “cabeza”), requiere cables muy gruesos y una unidad de resistencia a veces llamada “calefacción” (era un solicitado lugar junto al que sentarse en los fríos rodajes nocturnos de invierno), de tamaño similar a los balastros grandes de los HMI actuales. Como el proyector de arco necesita la atención continua de un electricista que compruebe la combustión exacta y renueve las varillas de carbón periódicamente, no puede ubicarse en posiciones aisladas. La unidad de resistencia que se conecta a la línea de suministro reduce la corriente (siempre continua) que llega a los carbones a 73 voltios. Las dos barras de carbón, que forman un ángulo de unos 90º, se tocan brevemente y al separarse forman un arco flameante (con llama). La temperatura de color del arco dependerá del material que se encuentra dentro del núcleo central del electrodo positivo de carbón (grafito). Hay dos tipos de carbones, de llama blanca (6.200K) y llama amarilla (4.000K), estos últimos muy difíciles de encontrar hoy. Los carbones se consumen continuamente con el uso (físicamente arden pues trabajan en presencia de oxígeno); un motor eléctrico mantiene constante la distancia entre la barra positiva y la barra negativa más corta y, además, hace girar el polo positivo (que se consume más rápido)

El arco más potente que existió: Titan Molarc de 350A (casi 40 kilovatios), con la reactancia instalada sobre el trípode hidráulico Molevator y ruedas tipo “desierto”

El peso de las unidades de arco obliga a utilizarlos sobre trípodes electro-hidráulicos

como este Molevator (Mole Richardson)


con objeto de mantener un cráter cóncavo simétrico. Se requieren ajustes y frecuentes comprobaciones por parte del electricista para preservar la forma e intensidad de la llama. El arco de carbón arde durante un período que depende de la corriente y la longitud de los electrodos. Dos electrodos positivos (que se consumen más rápido) y uno negativo, duran alrededor de una hora. Como la unidad se calienta mucho, se debe apagar y dar tiempo a que se enfríe antes de recambiar los carbones, lo que significa terribles interrupciones en el ritmo de rodaje cada media hora <7>. Los arcos no pueden operar a inclinaciones superiores a los 45º debido a que el enorme calor generado ya no puede ser evacuado en su totalidad por la chimenea superior.

También es necesario reducir el alto contenido de ultravioleta de la luz que emiten y corregir su color para igualar el resto de la iluminación lo cual debe realizarse con los filtros de gelatina adecuados. El arco se puede utilizar indistintamente para producir luz-día o tungsteno, algo que las demás luces no pueden hacer, simplemente equipándole de carbones de llama blanca (equilibrados para luz día) o con carbones de llama amarilla (equilibrados para tungsteno). Se distinguen fácilmente: los de llama blanca están marcados con un punto blanco, los de llama amarilla con un punto amarillo. Los carbones negativos tienen una capa de cobre, punta cónica y miden 25cm. Los positivos son de 50cm (se

consumen al doble de velocidad pues llegan a alcanza una temperatura de 3.500ºC) y tienen un cráter en un extremo. Los carbones originan abundante radiación ultravioleta lo que obliga a añadir un filtro Y-1 o YF-101 para neutralizarla. El filtro MT-2 equilibra la luz de carbones de llama blanca a la temperatura de color del tungsteno.

Con película tipo luz día (5600K) Carbón Filtro Pérdida de luz

Llama blanca Y-1 10% Con película tipo tungsteno (3200K)

Carbón Filtro Pérdida de luz Llama amarilla YF-101 15% Llama blanca MT2 más Y-1 40%

Durante décadas, los proyectores cinematográficos utilizaron los arcos de carbón

como fuente de luz. El gran calor generado hacía imprescindible un sistema de evacuación

a través de conductos y chimeneas.

Mástil con lámparas de arco voltaico instaladas en San Diego (EE.UU.) en 1888


Arcos de carbón

Intensidad luminosa Muy alta

Potencia Normalmente 225A (unos 25.000 vatios)

Temperatura de color Variable según los electrodos empleados

Llama blanca: 6200K Llama amarilla: 4000K

Índice de reproducción cromática Excelente 100% (espectro continuo)

Distribución espectral de la energía Espectro continuo

Vida media Dos electrodos positivos (que se consumen más rápido) y uno negativo, duran solo alrededor

de una hora Eficiencia Baja: muy importantes pérdidas por calor

EL ARCO DE CARBÓN

Un arco incorrectamente filtrado o con los electrodos desgastados produce dominantes verdes en el tono de piel y tendencia al magenta en las sombras producidas por el arco.

EL ARCO DE CARBÓN

El arco más potente que existió: Titan Molarc de 350A (casi 40 kilovatios), con la resistencia instalada sobre el trípode hidráulico Molevator y ruedas tipo “desierto”

Como la unidad se calienta mucho, se debe apagar y dar tiempo a que se enfríe antes de recambiar los carbones: terribles interrupciones en el ritmo de rodaje.

Los arcos no pueden operar a inclinaciones superiores a los 45º: el enorme calor generado ya no puede ser evacuado en su totalidad por la chimenea.

No pueden instalarse en posiciones aisladas

Chimenea para evacuar el enorme calor

Lente fresnel

Trípode hidráulico y telescópico

Resistencia (73 voltios)

Interruptor subir/bajar

Ruedas muy anchas (desierto)


ARCOS DE CARBÓN PARA ILUMINACIÓN PROFESIONAL INCONVENIENTES

Alta pérdida de energía en forma de calor Alto coste de operación (un electricista en cada arco)

Peso y tamaño Necesidad de corriente continua. Cables muy gruesos

Enorme consumo (normalmente 225A = 25 kilovatios aprox.) Complicados de operar (un electricista por arco).

Riesgo alto causado por el enorme calor. El tipo (color) y cantidad de la luz emitida depende de la distancia entre los electrodos

Generan cantidades importantes de ultravioleta (no se pueden utilizar sin filtro tipo Y) No se pueden inclinar más de 45º.

No se pueden ubicar en posiciones aisladas. Interrupciones en el rodaje por el cambio de carbones

(cada media hora, aproximadamente) VENTAJAS

Fuente muy puntual: luz “limpia”, sombras bien delimitadas. Gran potencia de salida

Lente fresnel de gran diámetro Pueden producir indistintamente luz día o tungsteno según el tipo de electrodo utilizado

Una inusualmente alta cantidad de luz de relleno (dos arcos y

dos minibrutos de nueve lámparas sobre la grúa)) en The Man Who Shot Liberty Balance (El hombre que mató a Liberty Balance), dirigida por John Ford

en 1962 y fotografiada por William H. Clothier


Allen Daviau, director de fotografía de El imperio del sol (Steven Spielberg, 1987) utilizó arcos de carbón con obturador manual. El filtro de gelatina Y-1 debe

ubicarse lejos de la lente fresnel, de otro modo se quemaría con rapidez. La

mascarilla protege al electricista de los residuos de la combustión del arco.

Los arcos podían ser equipados de obturadores eléctricos que, en sincronía y operados a control remoto, podían simular el efecto intermitente de relámpagos, rayos o luces de neón. En la imagen un grupo de ellos en los estudios de Warner Bros en 1948.

Arco con obturador eléctrico (tipo persiana veneciana) y control remoto. Mole Richardson, 1948. Un mismo control remoto podía operar 15 obturadores.

Rodaje de Ben Hur (William Wyler, 1959) con los ubicuos “brutos”


Rodaje con “brutos” y pantallas de reflexión en Tabernas, Almería (España) de “El bueno, el feo y el malo”, Sergio Leone, 1966, fotografiada por Tonino Delli Colli

Una escalera y un electricista en cada arco. (El bueno, el feo y el malo)

Arcos de carbón sobre las ventanas en Amadeus (1984, Milos Forman). Fotografía de Miroslav Ondricek. Una película sin grandes estrellas, que obtuvo ocho Oscars incluyendo el de Mejor Película aunque no el de Mejor Fotografía (solo nominación)


EL ARCO DE CARBÓN

Los arcos de carbón, “brutos” en la jerga profesional, son fuentes de luz de bajo voltaje (73v) y corriente continua.

Proporcionan luz de alta intensidad con excelente calidad del color (espectro continuo). >

Su fuente de luz (el arco voltaico) es muy puntual y concentrada.

Produce una iluminación clara y directa que realza el modelado, la textura y las sombras.

La unidad de resistencia que se conecta a la línea de suministro reduce la corriente (siempre continua) que llega a los carbones a 73 voltios.

Las dos barras de carbón forman un ángulo de unos 90°.

La barra negativa es más corta.

El motor hace girar el polo positivo (que se consume más rápido) con objeto de mantener un cráter cóncavo simétrico.

La temperatura de color dependerá del material que se encuentra dentro del núcleo central del electrodo positivo de carbón (grafito). >

Tipos de carbones

Llama blanca (6200K)

Llama amarilla (4000K)

Se consumen continuamente


<3> Sir Humphrey Davy inventó en 1810 la primera lámpara eléctrica de la historia: el arco de carbón. Nació en una granja de Cornwall, Inglaterra. Su padre, que había perdido gran parte de su capital en una fallida

prospección minera, murió cuando Davy tenía sólo 16 años. Al verse obligado a escoger una profesión que le permitiera colaborar en la manutención de su familia, Davy se empleó como aprendiz de boticario. Durante esta etapa se entregó a la lectura y al estudio. Él mismo se fijó un programa de estudios que incluía teología, geografía, medicina, lógica, lenguas (inglés, francés, latín, griego, italiano, castellano y hebreo), física, mecánica, retórica y oratoria, historia y matemáticas. En 1797 Davy entró como ayudante en un instituto dedicado al estudio de las propiedades terapéuticas de los distintos

gases que se estaban descubriendo en aquella época. Entre estos gases se encontraban el oxígeno, el hidrógeno, el dióxido de carbono y el monóxido de carbono. Evidentemente, no todos ellos producían efectos beneficiosos sobre los pacientes del

instituto. Davy respiró todos aquellos gases y parece ser que estuvo a punto de morir por inhalación de monóxido de carbono. En alguno de sus primeros experimentos, Davy constató que el óxido de dinitrógeno, N2O, producía un efecto embriagador. El N2O fue denominado comúnmente «gas hilarante» y las «fiestas de sociedad» con gas hilarante llegaron a ponerse de moda entre las clases adineradas. Davy sugirió que podría utilizarse en las operaciones, que por aquel entonces se practicaban sin anestesia, y, en efecto, el óxido de dinitrógeno llegó a utilizarse más tarde con amplitud como el primer anestésico químico. En 1801, a la edad de 23 años, Davy fue nombrado director de la recientemente creada Royal Institution de Londres. Sus conferencias de química alcanzaron un gran éxito y Davy se convirtió en una celebridad; de él se dijo que era el más agraciado de todos los grandes científicos. En 1812, agotado por el exceso de trabajo y, casi con certeza, padeciendo un envenenamiento químico debido a su hábito de probar y oler todas las sustancias con las que trabajaba (e, incluso, de respirar grandes cantidad de gases), dimitió de su puesto en la Royal Institution, se casó con una rica viuda escocesa y emprendió una larga gira por Europa llevando como ayudante a Michael Faraday. En el viaje mantuvo discusiones con muchos científicos famosos, realizó numerosas observaciones geológicas y biológicas y prosiguió sus experimentos químicos y físicos. Davy aplicó sus capacidades a la resolución de muchos problemas prácticos. Uno de sus inventos más importantes fue la lámpara de seguridad para los mineros (lámpara de Davy). De él se ha afirmado, tal vez injustamente, que, a pesar de sus muchos logros, su principal descubrimiento fue Michael Faraday. <4> En electricidad se denomina arco eléctrico o arco voltaico a la descarga eléctrica que se forma entre dos electrodos sometidos a una diferencia de potencial y colocados en el seno de una atmósfera gaseosa enrarecida, normalmente a baja presión, o al aire libre. Fue descubierto y demostrado por primera vez por el químico británico Humphrey Davy en 1810 cuya lámpara de arco fue la primera lámpara eléctrica de la historia. Para iniciar un arco se ponen en contacto los extremos de dos electrodos, usualmente en forma de lápiz y por lo general de carbono (grafito), y se hace pasar una corriente intensa (unos 10 amperios) a través de ellos. Esta corriente provoca un gran calentamiento en el punto de contacto, y si a continuación se separan los electrodos, se forma entre ellos un arco similar a una llama.

Lámpara de arco con reflector. 1872


<5> El arco, al igual que los grandes proyectores fresnel de 10 y 12 kilovatios, produce una luz de calidad especial debido al pequeño tamaño relativo de la fuente respecto al diámetro de la lente fresnel. La lámpara DTY de 10.000 vatios en el caso del fresnel y el arco de carbón en el caso del “bruto” son fuentes de luz pequeñas en comparación con el diámetro de la lente fresnel, que en algunos casos - el Big Eye Tenner, por ejemplo – tiene más de 60cm, de diámetro. El resultado es una luz poderosa, con verdadero agarre, pero también con una delicada calidad envolvente en los sujetos más próximos a la luz. Esta cualidad distintiva es imposible de imitar. <6> Normalmente hará falta un generador de corriente alterna también, para dar servicio al resto de las luminarias y aparatos de rodaje que trabajan en alterna o bien, lo que es ya bastante infrecuente, un generador dual (alterna y continua). El rodaje con arcos de carbón supone también un aumento en el equipo eléctrico pues hay que desplegar dos líneas eléctricas siendo la continua de cables particularmente pesados. <7> El operador del arco debe avisar con antelación al jefe de eléctricos o al director de fotografía cuando los carbones se están agotando. Es catastrófico que los carbones se consuman en medio de una toma. En la época de esplendor del arco, cuando en el decorado había más de tres de ellos, las interrupciones del rodaje para cambiar carbones eran frecuentes, usualmente más frecuentes que las provocadas por las paradas de cámara para recargar chasis. Antes del rodaje de cada plano se debía comprobar no solo la disponibilidad de película en la cámara sino también el estado de todos los carbones; la logística de cada toma se complicaba. Debajo de cada arco siempre se encuentra un recipiente grande con agua o arena para los carbones recién cambiados, que son extraídos del proyector a temperaturas muy peligrosas. Los accidentes y quemaduras en rodajes con arcos de carbón siempre estuvieron a la orden del día.

"Big Eye" Tener Solarspot de 10 kilovatios fabricado

por Mole Richardson

Primitivo arco de carbón para proyectores

1896: para obtener fotografías ya era posible utilizar en estudio

la luz del arco voltaico


Las lámparas de arco voltaico fueron ampliamente utilizadas durante el siglo XIX. En 1846 fueron instaladas en la Ópera de París tras lo cual su uso se generalizó en el teatro a medida que los sistemas de distribución de energía eléctrica fueron ampliando su cobertura. José Luis Guarner y Román Gubern, en el libro Enciclopedia ilustrada del cine (Editorial Labor, Barcelona, 1969-1974) afirman lo siguiente: “El primer uso de la iluminación artificial en el cine se debió a Georges Méliès, quien rodó en 1897 un numero de varietés en el teatro Robert Houdin por medio de 30 lámparas de arco. En 1897 Méliès tuvo que impresionar por encargo, unas breves cintas con actuaciones del cantante Paulus, destinadas a la explotación de un café-concierto. Una vez vestido y maquillado como para actuar en el escenario, Paulus se negó rotundamente a cantar al aire libre y exigió que se rodase en un escenario y ante un decorado teatral. Méliès se vio entonces obligado a rodar su actuación en el interior del Robert Houdin, utilizando treinta proyectores de arco para la iluminación, lo que constituyó una innovación histórica capital en la toma de vistas”. Según estos mismos autores, dos años más tarde, en 1899, se utilizó por primera la luz artificial en el cine en los Estados Unidos cuando los técnicos de la Biograph al mando del gran Willy G. Bitzer instalaron de 400 luces de arco para iluminación de calle modificados, con el objeto de filmar un combate de boxeo: “…el sensacional combate de boxeo entre Jim Jeffries y Tom Sharkey celebrado en Coney Island en 1899 que, con una instalación de cuatrocientas lámparas de arco, los técnicos de la Biograph se proponían rodar. Sus rivales de la Vitagraph, ni cortos ni perezosos, decidieron aprovechar la iniciativa y la complicada instalación eléctrica de sus competidores para rodar también, desde un emplazamiento excelente, la acción que se desarrollaba en el ring. La velada acabó como el rosario de la aurora, con los hombre de la Biograph y la Vitagraph arreándose mamporros ante la perplejidad del público, que no tardó en contagiarse del ardor combativo, y organizó una batalla campal que no estaba prevista en el programa”. Las lámparas de arco utilizadas en aquella época se limitaban a dos carbones que provocaban la chispa y un reflector metálico colocado en paralelo a éstos. No disponían de lente que concentrara el haz de luz y, por tanto, debían colocarse relativamente cerca de la escena a filmar. La baja sensibilidad de la película obligaba a instalar un buen número de ellos.

UN POCO DE HISTORIA

Fotogramas del film de Méliès “Desaparición de una dama en el

Robert Houdin” (Escamotage d'une dame chez Robert-Houdin) realizado en su estudio en 1896.

El mago es el propio Méliès.


Las primeras lámparas de arco para iluminación profesional (lámparas de arco voltaico tipo Aristo de carbones de baja intensidad) eran simples adaptaciones de las farolas de alumbrado urbano típicas de aquel tiempo. Como se aprecia en la parte superior de la imagen de la página siguiente, tenían la forma de una gran bombilla blanca de unos 13cm de diámetro por 45cm de altura, en cuyo interior se alojaban los carbones. Una visera externa proyectaba la luz hacia delante y hacia abajo, ayudando a generar luz difusa cenital. Hasta que el público no aceptó el cine mudo y en la industria se hicieron las primeras fortunas, los estudios no se preocuparon en demandar luces más adecuadas y potentes. Pero a partir de 1910, el cine parecía por fin un buen negocio, los estudios crecían y se multiplicaban y, ante las buenas perspectivas, no tardaron en aparecer nuevas compañías que fabricaban o adaptaban equipamiento para iluminación cinematográfica como Winfield-Kerner, un fabricante de lámparas para artes gráficas, Creco Co. y Cinema Studio Supply Co., esta creada por gente de la propia industria del cine. Fabricantes de equipamiento de iluminación para teatro como M. J. Wohl & Co. y sobre todo Kliegl Bros. de Nueva York (que había logrado generalizar el nombre de Klieglights), también enfocaron su atención en equipos para el emergente mercado cinematográfico. En 1912 aparecieron los arcos de carbón de llama blanca, también llamados de alta intensidad que, ese mismo año, sustituyeron a los de baja intensidad en los estudios Biograph. Una de las primeras exigencias del cameraman era disponer de una fuente de luz controlable de mucha mayor capacidad. Al igual que los anteriores arcos procedían de una adaptación de las farolas urbanas, los nuevos y más potentes proyectores de arco de carbón, perfectamente acomodados al uso sobre el suelo, procedían de las artes gráficas. Los nuevos arcos de alta intensidad, también llamados Broadsides pues emitían luz desde un costado, se caracterizaron por su buen rendimiento y una curva espectral ajustada a la entonces vigente película ortocromática. En la imagen del Edison Studio de la página siguiente, tomada alrededor de 1913, aparecen el cameraman Ned Van Buren con la máquina Moy & Bastie de su propiedad sobre un triángulo en el suelo pues su posición era estática. A su derecha el director John Collins. La fotografía está hecha con la luz procedente del techo acristalado, la

iluminación artificial está apagada. En la parte superior se observan los arcos de baja intensidad tipo Aristo, adaptados de las farolas de alumbrado urbano. Agrupados sobre el decorado, generan luz cenital. En el suelo, sobre ruedas y a ambos lados de la cámara, dos arcos de alta intensidad con salida de luz lateral (broadsides). En el de la derecha puede leerse, con alguna dificultad, el nombre Klieglight.

Una página del catálogo general “New Light for Studios” de Klieg Bros, 1913,

Cámara inglesa Moy & Bastie de 1908


Se aprendió rápido a asociar estos dos tipos de proyectores, los de suelo quitando a los cenitales un poco de su dureza, difuminando las sombras inclinadas. El objetivo era obtener una iluminación homogénea, sin efectos particulares. La preocupación de los operadores de entonces era, sobre todo, exponer correctamente la película, las consideraciones plásticas quedaban en segundo término. Una técnica importante desarrollada en iluminación durante este periodo fue, como se observa en la imagen del Edison Studio, la instalación de pantallas difusoras delante de los arcos de alta intensidad. Estas pantallas, fabricadas de cristal ondulado o de láminas de lana de vidrio, estaban fijadas en el frente de la caja, dejando al arco brillar sin estorbo, pero tamizando y difuminando la luz. Las pantallas difusoras cambiaron completamente la calidad de la luz que venía del arco, haciendo el contorno más suave que el característico de los arcos directos. Esto fue particularmente significativo en la iluminación de figuras ya que las sombras hechas por las protuberancias de las caras sobre ellas mismas también estaban suavizadas y si el aparato estaba cerca de la cara del actor, el resultado era un tipo de luz suave como si viniera de una ventana orientada al norte, lo que durante mucho tiempo fue característico en la fotografía de retratos.

Edison Studio, alrededor de 1913


El autor británico Barry Salt, en su libro Film Style and Technology: History and Analisis (Londres: Starwood, 1992) afirma que la introducción de las pantallas no solo perseguía un efecto plástico sino también proteger los ojos de los actores de la nociva emisión de ultravioleta y los residuos sólidos generados por los arcos en la combustión de los electrodos de carbón: “Puesto que los arcos habían sido utilizados en el cine durante una década en la mayoría de estudios, y puesto que el uso de la luz difusa del arco se utilizaba ya en fotografía años antes de principio del siglo, es difícil considerar que de repente y tan tarde, ya que aparece en 1917, este cambio (las pantallas difusoras) fuera debido a la influencia de la fotografía, aunque eso no es totalmente imposible. Otra posibilidad es que se presentó accidentalmente como efecto secundario de la tentativa de curar la condición del ‘Kliegl eyes’ (enfermedad de los ojos) que comenzó a afligir a los actores de cine un par de años antes, cuando el uso de los focos de iluminación del arco empezó a convertirse en el foco de luz principal, más que en una luz de relleno, en la costa este de EEUU. La “Kliegl eyes” era una inflamación de los ojos resultado de su irritación producida por el polvo fino en la atmósfera del estudio que venía de los carbones quemados de los arcos, quizás ayudada por la gran cantidad de luz ultravioleta emitida por la llama del arco. (Las luces del arco genéricamente fueron llamadas como luces de Kliegl (Klieglight) en esta época, ya que la compañía Kliegl era el fabricante americano principal de luces de arco para su uso en el teatro. En Alemania los focos de arco fueron llamados las luces de Júpiter por razones similares).

Edison Studio , 1913

Arcos de baja intensidad tipo Aristo, adaptados de las farolas de alumbrado urbano. Agrupados sobre el decorado, generan luz cenital.

Sobre ruedas y a ambos lados de la cámara, dos arcos de alta intensidad con salida de luz lateral (broadsides). En el de la derecha puede leerse, con alguna dificultad, el nombre Klieglight.

Forma rectangular: 70cm de ancho por 35 de alto


Ciertamente la causa y la curación del “Kliegl eyes” eran un tema de discusión considerable en 1916-1917, y aunque ésta no fue la razón de poner las pantallas de difusión de cristal en el frente de las luces del arco, su cierre realmente paró el polvo del arco que salía a la atmósfera, y también absorbieron la radiación ultravioleta, pues el cristal ordinario es opaco a ella. Por otra parte, el hecho de que algunas películas entre 1917 y 1918 utilizan los focos de iluminación de arco con y sin la difusión en varias escenas pudo sugerir que el uso de arcos difundidos fuera una decisión puramente estética, como respuesta a la disminución de la luz difusa frontal general que había encubierto previamente un cierto grado la dureza de la luz de los arcos abiertos. Este punto se puede decidir probablemente en una investigación adicional. Aunque durante este período la mayoría de los estudios utilizaban electricidad de generadores de corriente continua para accionar su iluminación de arco, se pueden ver de vez en cuando en películas más baratas que tenían escenas iluminadas por arcos de corriente alterna. El resultado visible es una fluctuación periódica del nivel de la luz varias veces por segundo debido al efecto estroboscópico entre la frecuencia de las fluctuaciones de la corriente alterna y la abertura y cierre del obturador de la cámara”. Las luces de arco fabricadas por los hermanos emigrantes de origen alemán John H. Kliegl y Anton Tiberius Kliegl eran las más utilizadas, tanto que la lesión ocular provocada por el polvillo de la combustión de los carbones y la luz ultravioleta del arco, tomo el nombre de “Kliegl’s eyes”. Todavía

hoy se utiliza en oftalmología el término Kliegl's Eye (Ojo de Kliegl) para referirse a la oftalmía producida por luz intensa en estudios cinematográficos. Se trata de una irritación de los ojos cuyo síntoma característico era un picor doloroso la noche posterior a la exposición a la luz del arco, y que fue relativamente solucionada con la colocación de una pantalla en la boca del proyector. Esta pantalla eliminaba parte de los rayos ultravioletas pero reducía la potencia del arco, generando una luz suave, agradecida porque no generaba sombras duras. Las luces de arco Kliegl tenían forma rectangular, 70cm de ancho por 35 de alto. El arco de carcasa circular llegará más tarde, en 1918, con el “sun-light arc” de sorprendente polivalencia. El único desarrollo trascendente en la iluminación de arco después de 1915, se produjo como resultado de la Primera Guerra Mundial (1914-1918). Fue trascendente pues se trataba, por fin, de un auténtico “proyector” de luz. Estaba basado en una luz militar de búsqueda (searchlight) de gran potencia creada para diversos usos en el campo de batalla, incluyendo la detección nocturna de aviones enemigos. Este proyector, el primero de forma redondeada, resultó muy versátil <8> pues podía concentrar toda su luz en una pequeña zona o distribuirla en una abertura de 130º, siendo su potencia lumínica con el haz abierto de unas 100.000 bujías, cosa asombrosa en aquellos años. La potente unidad estuvo a disposición de la industria cinematográfica estadounidense una vez terminada la Gran Guerra, en 1918.

El primer arco cinematográfico de carcasa circular (1918).

Basado en las luces militares de búsqueda (searchligh)


En la producción de cine se utilizó normalmente un arco algo más pequeño llamado Sun-Light, luz de sol. Los estudios aceptaron estos arcos casi de inmediato. Su flexibilidad, prodigiosa para la época, se debía a cuatro accesorios: un espejo parabólico, un obturador de diafragma, una lente de cristal esmerilado y una lente de cristal transparente, ambas útiles para prevenir el Kliegl-Eye. Los proyectores de arco de alta potencia ayudaron a resolver un problema que había perseguido a los realizadores durante años: cómo rodar de noche en exteriores sin que saliera demasiado caro. Ahora, con cuatro o cinco proyectores de este tipo era posible. El obturador de diafragma (Iris Shutter) podía reducir (distinto de concentrar) la luz a un punto, sin la necesidad de una lente de enfoque. Para conseguir una luz más difusa con una potencia lumínica de unas 60.000 bujías, el operador de cámara colocaba la lente difusora (Diffusing Lens). Por último, el espejo parabólico (Parabolic Mirror) podía intensificar la luz hasta una potencia lumínica de 1.600.000 bujías en un punto. El Sun-Light Arc llevaba en la base del trípode el correspondiente transformador. La lámpara de arco de luz solar era por tanto versátil ya que, a diferencia de los arcos rectangulares de la Kliegl que la desparraman, el Sun-Light ofrecía tanto luz concentrada como luz abierta. Ya era posible la iluminación de grandes áreas.

El Sun-Light Arc de gran flexibilidad

Pantallas difusoras (de cristal ondulado o de láminas de lana de vidrio) delante de los arcos de alta intensidad è >

Objetivo:

1. Tamizar y difuminar la luz

2. Proteger los ojos de los actores de la nociva emisión de ultravioleta y los residuos sólidosgenerados por los arcos en la combustión de los electrodos de carbón.

“Klieg eyes”: inflamación de los ojos producida por el polvo fino en la atmósfera del estudio que venía de los carbones quemados de los arcos, ayudada por la gran cantidad de luz ultravioleta emitida por la llama del arco.

Las luces del arco genéricamente eran llamadas Klieglight en esa época: Kliegl era en USA el

fabricante principal de luces de arco para su uso en el teatro. En Alemania los focos de arco

fueron llamados Jupiter por razones similares >


<8> En un articulo aparecido en el número 2 de la revista Cinema News el 2 de enero de 1918, el presidente de la empresa dedicada a la fabricación de aquellos arcos comentaba sus grandes beneficios para el rodaje: “… Su efecto tiene la perfección de la luz solar; se mantiene ahí hasta que usted lo desee. Qué es más bello que la profundidad y la perfecta definición; esto es arte”.

THE M-R "BRUTE" A New Super High IntensityCarbon Arc LampMole Richardson - 1946

C'era una volta il west (Once Upon a Time in the West) Hasta que llegó su hora (1968) D: Sergio Leone – F: Tonino Delli Coll iGuión de Bernardo Bertolucci y Dario Argento

Los sombreros de ala ancha obl igaban a rellenar el sol en exteriores a base de arcos voltaicos, la fuente de luz más potente disponible durante muchos años

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La lente fresnel. El arco voltaico