Propuesta para el sistema de iluminación del museo de las Madres Concepcionistas de Loja

Esteban Gutierrez#1, David Aguirre#1, Jorge Luis Jaramillo#2

#1Profesional en formación de la EET, Universidad Técnica Particular de Loja #2Docente de la EET, Universidad Técnica Particular de Loja

Loja-Ecuador 2010 eagutierrez@utpl.edu.ec#1, daaguirre@utpl.edu.ec#1, jorgeluis@utpl.edu.ec#2

Resumen—El presente trabajo describe las generalidades constructivas y de funcionamiento de un sistema de iluminación basado en utilización de fibra óptica solar e iluminación LED, propuesto para el museo de las Madres Concepcionistas de la ciudad de Loja, Ecuador.

Keyword—sistemas de iluminación, fibra óptica solar, sistemas de iluminación LED.

I. INTRODUCCIÓN El creciente costo económico y ambiental de los

combustibles fósiles ha promovido el desarrollo de fuentes renovables como alternativas energéticas. Entre las fuentes de energía renovable de mayor potencial figura la energía solar, disponible en todo el mundo y catalogada como recurso universal que no tiene costo.

En respuesta al reto de mejorar la tecnología para el

aprovechamiento de la energía solar y su aplicación en actividades concretas, la UTPL ha propuesto una línea de I+D+D, inicialmente con proyectos piloto como el levantamiento de línea base sobre los sistemas de iluminación utilizando fibra óptica solar, iniciativa denominada FOBLUX.

Dentro del marco de la iniciativa FOBLUX, se ha

desarrollado el dimensionamiento de la instalación e inversión requerida para implementar un sistema de iluminación híbrido de fibra óptica solar y tecnología LED para el Museo de las Madres Concepcionistas de Loja, cuyos resultados recoge este trabajo.

II. MUSEO DE LAS MADRES CONCEPCIONISTAS DE LOJA

La construcción del Monasterio de las Madres Concepcionistas de Loja, se inició en el año de 1597. Las obras de construcción del primer monasterio finalizaron en 1705, año en el que se en la capilla se colocó una imagen del Santísimo y esta fue abierta a la comunidad [1]. El monasterio de las Hermanas Concepcionistas de Loja, es el segundo más antiguo del país [2].

A lo largo de los años transcurridos, los muros y

edificaciones del monasterio fueron testigos de sucesos claves en la historia de Loja, y, fueron sujetos de numerosas intervenciones arquitectónicas y de restauración [3].

Considerando que el monasterio es un bien histórico, distintas organizaciones han impulsado la restauración del mismo, utilizando métodos, tecnologías y conocimientos actuales.

A partir del 2005, el I Municipio de Loja, con

financiamiento proveniente de los fondos de salvamento del patrimonio FONSAL, del Ministerio de Cultura, y, del Ayuntamiento de Loja de Granada en España, ha impulsado la restauración de parte del monasterio (antigua iglesia, la sacristía y otros espacios) convirtiéndolo en un museo de arte religioso, conocido como Museo de las Madres Concepcionistas [3].

III. GENERALIDADES DE LOS SISTEMAS DE ILUMINACIÓN PARA MUSEOS

La mayor parte de la información sobre el entorno, llega al

hombre a través de los ojos. Para ello, la luz no sólo es indispensable, sino que por su intensidad, distribución y cualidades, crea condiciones específicas que influyen sobre nuestra percepción. La planificación de iluminación es la planificación del entorno visual del hombre. Su objetivo es la creación de condiciones de percepción, que posibiliten trabajos efectivos, una orientación segura, así como un efecto estético.

Las cualidades físicas de un sistema de iluminación se

pueden calcular y medir, pero al final, siempre decide el efecto real sobre el hombre: la percepción subjetiva valora la bondad de un concepto de iluminación. La iluminación utilizada en el interior de museos y salas de exposición, se clasifica como iluminación cualitativa, y, de acuerdo a Richard Kelly (1919-1977) se concibe como una iluminación “focal glow” (traducible como luz para mirar) [4], [5], [6].

Un sistema de iluminación cualitativa para museos, además

de cumplir con los requisitos generales de calidad de los sistemas de iluminación, debe cumplir con dos objetivos fundamentales:

• garantizar una distorsión mínima de imágenes y

colores • garantizar un deterioro mínimo de las obras por

efectos de radiación.

La exposición continuada de una obra de arte a la luz de espectro completo, puede causar la degradación de colores y la desintegración de estructuras por efecto de la radiación ultravioleta, y, el deterioro general de la obra por efectos térmicos causados por la radiación infrarroja. El nivel adecuado de iluminación sobre los objetos de museos, se determina de acuerdo a rangos recomendados en la literatura [7] y expresados en luxes (un lux es el nivel de iluminación de una superficie que recibe un lumen de flujo luminoso en cada metro cuadrado). Ver tabla No.1.

Tabla No. 1

Niveles de iluminación recomendados para museos

TIPOS DE OBRAS NIVELES DE ILUMINACION Papel: estampas, gráficos, dibujos

Hasta 50 lux

Textiles: sedas, algodón, yute, lana, etc.

Hasta 50 lux

Materiales: colorantes, acuarelas, tinta

Hasta 50 lux

Muebles Hasta 50 lux Oleos, acrílicos, colores naturales

Hasta 50 lux

Tridimensionales Bronce, aluminio, hierro

No afectados por la luz

IV. ARQUITECTURA DEL SISTEMA DE ILUMINACIÓN PROPUESTO PARA EL MUSEO DE

LAS MADRES CONCEPCIONISTAS

Por cuanto el espacio sujeto a estudio, se encuentra ubicado en un edificio protegido por la normativa vigente sobre Patrimonio Cultural del país, se presenta una serie de limitaciones que nos obliga a buscar opciones que garanticen una mínima intervención en obra física.

Considerando las limitaciones impuestas y los

requerimientos a satisfacer con el sistema de iluminación cualitativa, se ha propuesto un sistema de iluminación conformado por dos subsistemas:

• Iluminación LED para salas de exposición • Iluminación a través de fibra óptica solar para

retablos

A. Iluminación LED

Una lámpara LED es una lámpara de estado sólido que usa diodos emisores de luz (LED) como fuente luminosa.

Las lámparas LED son ideales para el uso en galerías de

arte y museos debido a la nula emisión de rayos ultravioleta e infrarrojos, la facilidad de gestionar las características RGB de las lámparas para obtener gamas de 16,7 millones de colores, y, su fácil integración arquitectónica (debido a su pequeño tamaño). Además, las lámparas LED posibilitan una reducción de cerca del 80% en el consumo de energía, y, presentan una gran durabilidad [9].

Considerando las particularidades constructivas y las

limitaciones impuestas a las obras de intervención en las salas utilizadas para exhibiciones permanentes (Ver Fig.No.1), se

propone utilizar en el museo un sistema de iluminación LED tipo trole.

Fig. No.1 Esquema iluminarias LED en área de Exhibición de

casullas El sistema de trole (Ver Fig.No.2) consta de un riel

electrificado en formato de corriente alterna. El uso del trole reduce el número de perforaciones en el edificio y permite la calibración dinámica de la ubicación de las lámparas, según la variación de la distribución de las obras expuestas.

Fig. No.2. Sistema de trole para iluminación

Sobre el trole, se ubicarán lámparas PARATHOM® PAR16

de alto brillo (Ver Fig. No.3), cuyas principales características se resumen [10]:

• Potencia: aprox. 3W • Duración: hasta 15.000 horas • Longitud de onda: 590nm • Intensidad Luminosa: 140 cd • Voltaje nominal: 100 – 240 V • Ángulo de radiación de 20º • Corriente Nominal: 30 mA • Tiempo de vida promedio: 15000 horas. • Peso neto: 64 g. • Material de carcasa: metal/plástico

Fig. No.3. Lámpara PARATHOM® PAR16

El diseño de trole, número de lámparas, ángulo de

iluminación, etc, son parte de los materiales elaborados para el proyecto original y no forman parte de este trabajo, pero en la Fig. No.4. se muestra un esquema general de la instalación para una de las salas de exhibición.

Fig. No.4 Esquema general del sistema de iluminación LED para la

sala de exhibición de casullas

El presupuesto general de implementación se presenta en la Tabla No.2.

Tabla No.2

Presupuesto de implementación del subsistema de iluminación LED [10]

Producto Serie Cantidad Valor unitario

Valor total

Lámpara dicroica LED PARATHOM PAR16 de 3W

80326 69 35,16 2426,04

Cable bipolar Paralelo de 2 x 0,75

270 0,50 135

Total 2561,04

B. Iluminación por fibra solar

Los sistemas de iluminación a través de fibras ópticas (SIFO) permiten utilizar el segmento visible del espectro de luz solar para efectos de iluminación. En términos generales, un sistema SIFO consta de tres componentes:

• un concentrador solar • una red de fibra óptica • terminales de iluminación.

El concentrador solar recoge la luz visible del espectro de

luz solar y la lleva a través de una red de fibras ópticas a los puntos elegidos, en dónde la iluminación se realiza utilizando diferentes terminales que permiten obtener un nivel de iluminación de hasta 4.000 luxes.

Los SIFO poseen una serie de características que los hacen

ideales para iluminación en museos, galerías, centros de salud, etc.:

• No transmiten luz ultravioleta ni rayos IR. • La fibra óptica solar es de vidrio, un material

inherentemente no inflamable. • La fibra óptica solar tiene un largo tiempo de vida

útil. • La fibra óptica solar transmite luz y no

electricidad, por lo que puede ser instalada con seguridad en condiciones adversas o áreas potencialmente peligrosas.

• El consumo de energía eléctrica se reduce (incluso a cero)

El desarrollo de sistemas tipo SIFO ha tenido un impulso

interesante en los últimos años, sobre todo con el trabajo de empresas como la sueca Parans. Un sistema SIFO PARANS está conformado por concentradores solares tipo SP2, fibra óptica solar, e, iluminarias PARANS L3 [5].

Concentradores Parans SP2

Los concentradores Parans SP2 utilizan lentes de Fresnel (Augustin-Jean Fresnel 1788 – 1827). El uso de estos lentes permite que pase más luz, que los focos alcancen distancias de visibilidad mayores, y, que los rayos UV e IR se atenúen permitiendo el flujo únicamente de luz visible (Ver Fig.No.5).

Fig. No.5 Concentradores Parans SP2

Los concentradores se colocan como cualquier placa solar

convencional y su efectividad (y la del sistema) depende de lo

soleado del clima. El transporte de luz es inmediato. La luz no puede ser almacenada ni transformada.

Para que pueda fluir a través de una fibra óptica, la dirección de la luz debe corresponder al ángulo de aceptación de la fibra, lo que significa que sólo los rayos de luz paralelos de la luz directa del sol se pueden recopilar eficientemente.

Características técnicas del concentrador son las siguientes:

• Las dimensiones son de 980x980x180 mm • El peso del concentrador solar: 30 Kg • El peso del cable óptico es de 273 g/m. • Fuente de alimentación: CA 100-250 V • Consumo de energía 0-6 w • Temperatura de funcionamiento -20 ° a 40 ° • Luminosidad de salida. 3000 +/- 300 lumenes

Fibra óptica solar

Los cables de fibra óptica solar poseen alta transmisión de luz y alta flexibilidad (el radio de curvatura puede ser tan pequeño como 5 mm), lo que permite llegar con luz solar al interior de edificios sin ocupar mayor espacio.

La transmisión de luz es 95,6 por ciento por metro, razón

por la cual se recomienda que la longitud de la fibra no sea mayor a 20 m (Ver Fig.No.6).

Cada concentrador solar SP2 alimenta cuatro cables de fibra

óptica de 6 mm de diámetro y de una densidad de 30 g / m.

Fig. No.6. Atenuación de la luz solar según la longitud de la fibra

Iluminarias PARANS L3

Las iluminarias L3 son ajustables a rangos focales y de fácil direccionamiento en diferentes ángulos, lo que crea la posibilidad de dirigir libremente el foco de iluminación de acuerdo a cada situación. Las iluminarias L3 se emplean para resaltar objetos o crear iluminación indirecta mediante la emisión de luz solar en paredes o techos [8] (Ver Fig.No.7).

• La iluminaria L3 de Parans opera con ángulos de

-30 ° y +30 °, proporciona una gran libertad para ajustar y variar la emisión de luz en los diferentes objetos y superficies.

• La lente de 30 mm de precisión mineral emite la luz del sol en un ángulo de 30 °.

• Consumo energético. 2W • Eficiencia luminosa: 5000 lum/watts • Fibra óptica:64 Hilos • Está compuesto por el 90% de aluminio y 10% de

acero inoxidable • Peso 53 gramos. • Tiempo de vida útil. 30 años

Fig. No.7. Iluminaria PARANS L3

Diseño del sistema

Se instalarán dos concentradores. El primero estará ubicado en el exterior del edificio, en el muro que da a la Calle 10 de Agosto cerca de la ventana de la planta alta (Ver Fig.No.8). El segundo se ubicará sobre una azotea construida entre el espacio ocupado por el museo y las áreas reservadas para el monasterio (Ver Fig.No.9).

Fig. No.8. Croquis de ubicación del primer concentrador solar El primer concentrador proporcionará la luz solar para

iluminar los retablos del altar mayor y del coro de la capilla. El segundo concentrador iluminará los retablos ubicados en la antigua sacristía.

Fig. No.9. Croquis de ubicación del segundo concentrador solar

En la zona de Altar Mayor, la fibra óptica solar se conduce

a través de una ventana existente, hacia dos sectores en la parte inferior del retablo, tal como lo muestra la Fig. No. 10.

Fig. No.10. Esquema de iluminación del Altar Mayor con fibra

óptica solar Para la iluminación de los retablos de la antigua sacristía, se

ha previsto un esquema como el mostrado en la Fig.No.11

Fig. No.11. Esquema de iluminación antigua sacristía con fibra óptica

solar En la zona del coro de la capilla, la fibra ingresa por una

ventana e ilumina los espacios puntualizados en la Fig. No.12.

Fig. No.12. Esquema de iluminación del coro de la capilla con fibra

óptica solar La Tabla No.3, muestra el detalle de la inversión a realizar

de acuerdo al diseño propuesto.

Tabla No.3. Presupuesto de implementación del

subsistema de iluminación a través de fibra óptica solar [8]

Producto Cantidad Valor unitario Valor total

Parans SP2.1 2 8 906,38 17812,76 Parans L3 10 68,29 682,90 Parans SP2F 2 221,61 443,22 Costo aproximado de envío desde Suecia a Ecuador

1 1420 1420

TOTAL 20358,88

V. CONCLUSIONES

• El diseño de iluminación planteado garantiza la creación de condiciones de percepción, que posibiliten trabajos efectivos, una orientación segura, así como un efecto estético.

• Los dispositivos seleccionados el presente diseño

cumplen con los niveles de iluminación recomendados para obras de arte, garantizando de esta manera una distorsión mínima de imágenes y colores, como también un deterioro mínimo de las obras por efectos de radiación.

• Los subsistemas de iluminación seleccionados,

tanto el de iluminación LED para salas de exposición, como el de iluminación a través de fibra óptica solar para retablos, garantizan una mínima intervención en obra física, en este edificio que se encuentra protegido por la normativa vigente sobre Patrimonio Cultural del Ecuador.

VI. REFERENCIAS [1] Hemeroteca Virtual. El Museo de las Concepcionistas

registra la fe mariana. [en línea], < http://beta.elmercurio.com.ec> [Consultada: noviembre de 2010].

[2] Museo de las Madres Conceptas. [en línea], < http://www.lojaturistico.com/?q=node/63> [Consultada: noviembre de 2010].

[3] Blog de Noticias. Municipio de Loja Museo de madres concepcionistas parte de la historia de Loja. [en línea],

[4] <http://www.loja.gov.ec/blognoticias/?p=2061> [Consultada: noviembre de 2010].

[5] ERCO. Guía de principios de iluminación. [en línea], <www.erco.com> [Consultada: noviembre de 2010].

[6] AVENDAÑO S. Debby. El Juego de la Luz Natural como Arte Aplicado a la Arquitectura, Museo de Arte Contemporáneo de Mérida, Trabajo Especial de Grado, Mérida, Octubre 1995, [Consultada: noviembre de 2010].

[7] GEMMATO PASCAZIO, Gian Nuncio. Interacción Arte-Tecnología como Generadora de Espacio Arquitectónico, Museo de Arte Contemporáneo de Mérida, Trabajo Especial de Grado, Mérida, Septiembre 2000. [Consultada: noviembre de 2010].

[8] Garry Thompson, Preventive Conservation in Museum, ICCROM, 1984. Pág. 49. [Consultada: noviembre de 2010].

[9] Parans Solar Lighting. Guía de productos. [en línea], <http://www.parans.com/> [Consultada: noviembre de 2010].

[10] LED’s by LLEDO. Catalogo 2010. [en línea], <http://www.lledosa.es/userfiles/file/CATALOGO_%20LLEDOLEDS_%202010_es.pdf> [Consultada: octubre de 2010].

[11] Tecnología en Iluminación LED. High Lights, Iluminación Decorativa. [en línea], <http://www.highlights.com.ec> [Consultada: octubre de 2010].