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Soluciones Artesolar

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Colorimetría I: la luz y los colores

Nos adentramos en la Ciencia del Color para explicar uno de los principales valores de la luz natural, su capacidad de reproducción cromática, lo que en ciertas aplicaciones e industrias es de gran utilidad.

El proceso de percepción de un objeto conlleva cuatro etapas:

1. La luz incide en el objeto.

2. El objeto refleja parte o toda la luz incidente.

3. Nuestros fotorreceptores captan la luz reflejada.

4. Nuestro cerebro interpreta la información de los fotorreceptores.

Existiendo pues en lo que percibimos de un objeto una componente externa (el tipo de luz incidente) y una subjetiva (la interpretación por los fotorreceptores y el cerebro), ¿tiene sentido hablar del color real de un objeto?.

¿Qué son los colores?

La luz es la región del espectro electromagnético que nuestros ojos son capaces de percibir. Por convenio suele elegirse aquella con una longitud de onda entre los 380nm y 780nm.

Esta región cubre los llamados colores espectrales -o monocromáticos-, que incluyen de forma continua el rojo, naranja, amarillo, verde, cian, azul y violeta, los presentes en el arcoíris.

Espectro Electromagnético y Espectro Visible
Gráfico cartesiano bidimensional con el Eje X representando [Unidad o Variable del Eje X] y el Eje Y representando [Unidad o Variable del Eje Y]. Muestra una serie de puntos/una curva que [Describe la forma o tendencia general del gráfico] a lo largo del dominio.

Esta luz monocromática sin embargo presenta una propiedad muy interesante, al menos así lo interpreta nuestro cerebro: puede combinarse con otras y formar nuevos colores, un fenómeno llamado mezcla aditiva.

En la siguiente figura, que explicaremos en detalle en próximos artículos, los colores monocromáticos quedan representados en su límite externo, excluyendo la denominada línea de púrpuras de la parte inferior. Lo que este espacio de color contiene en su interior es la mezcla aditiva en diferentes proporciones de los colores espectrales, dando lugar a otros con menor saturación.

Si jugamos simplemente con tres de ellos, el rojo (R, red), el verde (G, green) y el azul (B, blue) conseguiríamos casi todos los colores conocidos. Esto es el llamado espacio RGB, muy útil en el mundo electrónico aunque con importantes limitaciones.

Un ejemplo sería mezclar las fuentes monocromáticas roja y verde, cuyo resultado sería una luz amarilla (Y) indistinguible para el ojo del amarillo monocromático (fenómeno llamado metamerismo). De igual modo mezclando rojo y azul obtendríamos magenta (M), combinando verde y azul obtendríamos cian (C) y mezclando las tres fuentes el blanco.

El color blanco

Precisamente se puede conseguir una infinita gama de luz blanca mezclando las fuentes monocromáticas en diferente proporción. Aunque el resultado de todas ellas será para nuestros ojos luz blanca, su desigual composición hará que tengan una diferente Temperatura de Color y Reproducción Cromática.

En la siguiente imagen se muestra una gama de luz blanca desde una CCT de 2700K a 6000K.

Incluso podemos tener fuentes con una distinta composición espectral que dé lugar a una misma CCT pero un CRI muy diferente.

Las siguientes gráficas muestran tres fuentes de luz blanca con igual CCT (6500K) y con un comportamiento muy diferente respecto a la reproducción cromática: intuitivamente se ve que a las dos primeras fuentes (Fluorescente y LED) les costará más sacar el tono rojizo de los objetos que a la tercera, la luz natural (D65).

Precisamente, el tratar de cuantificar estas diferencias a la hora de reproducir los colores por distintas fuentes de luz, hizo necesario definir una serie de patrones para poder ser tomados como referencia. Como veremos en siguientes artículos estos patrones resultaron ser el cuerpo negro (black body locus) para temperaturas menores de 5000K y la luz natural (daylight locus) para fuentes con CCT mayor de 5000K.

* Imágenes 1,2: wikipedia.org

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Solución II:
Telegestión de punto a punto

La solución más avanzada, que habilita el control, la gestión y el almacenamiento de información a nivel de luminaria individual. Permite el dimado telemático tanto de forma unitaria como grupal, y la lectura detallada de parámetros eléctricos de cada punto de luz, además detectar de forma inmediata problemas, consumos excesivos o fallos en luminarias específicas.
POWER LINE SUPPLY (PCL)

Hardware en la luminaria

Comunmente, nodos internos de diseño propietario. No existe elementos de tecnologia PLC estandares.

Comunicación con luminarias

Mediante red eléctrica 230Vac 50/60Hz.
Código de comunicación introducido en onda sinusoidal.

Modificación remota del dimado de las luminarias individualmente o en grupos.
  • Controla, lee y almacena los parámetros de la instalación.
  • Controla y lee los parámetros de las luminarias.
  • Detectar inmediatamente problemas, consumos excesivos o fallos generales en la instalación.
  • Depende del estado del cableado de la red eléctrica para enviar la información. Posibilidad de fallos en la comunicación por estado del cableado.
  • En caso de fallo total de la red eléctrica, los equipos no avisarían del fallo al no tener alimentación.

¿Qué elementos son necesario para este control?:

  1. Equipo con tecnología PLC que permita la modificación vía red eléctrica.
  2. Controlador PLC inalámbrico por cada centro de mando.
  3. Conexión M2M/2G/3G/4G del controlador.
  4. Usuario web del sistema de control de la instalación.
RADIOFRECUENCIA

Hardware en la luminaria

Se ha extendido el estandar Zhaga Book 18 + Driver D4i para elementos de telegestión en luminarias. Permite modificar el sistema de telegestión sin abrir la luminaria ni modificar elementos internos.

Comunicación con luminarias

Mediante Radiofrecuencia.
Cada tecnología usa una estructura distinta de conexión, aunque todas sean radiofrecuencia.

Modelos de Radiofrecuenia 

RADIOFRECUENCIA 6LOWPAN

Topologia en malla

Todas las luminarias están contectadas al switch, y además conectadas entre sí

Modificación remota del dimado de las luminarias individualmente o en grupos.
  • Controla, lee y almacena los parámetros de la instalación.
  • Controla y lee los parámetros de las luminarias.
  • Detectar inmediatamente problemas, consumos excesivos o fallos generales en la instalación.
  • Es necesario introducir elementos extra en el centro de mando si se quiere realizar control y lecturas remotas.
  • Es necesario Gateway/Puerta de enlace. Si la conexión del Gateway falla no se podrá controlar las luminarias.
  • Necesario estudio de cobertura

¿Qué elementos son necesarios para este control?:

  1. Equipo con tecnología 6LoWPAN por luminaria.

  2. Gateway 6LoWPAN cada 250 luminarias

  3. Conexión M2M/2G/3G/4G del controlador.

  4. Usuario web del sistema de control de la instalación

Topologia en estrella

Todas las luminarias están conectadas al switch

Modificación remota del dimado de las luminarias individualmente o en grupos.
  • Controla y lee los parámetros de las luminarias individuales.
  • Detectar inmediatamente problemas, consumos excesivos o fallos en luminarias individuales.
  • Independiente del estado de red eléctrica.
  • Geolocalización automática y amplio alcance de señal.
  • Conexión en estrella: posibles problemas de conexión y menor velocidad de transmisión.
  • Es necesario introducir elementos extra en el centro de mando si se quiere realizar control y lecturas remotas.
  • Es necesario Gateway/Puerta de enlace. Si la conexión del Gateway falla no se podrá controlar las luminarias.
  • Necesario estudio de cobertura.

¿Qué elementos son necesarios para este control?:

  1. Equipo con tecnología 6LoWPAN por luminaria.

  2. Gateway 6LoWPAN cada 250 luminarias

  3. Conexión M2M/2G/3G/4G del controlador.

  4. Usuario web del sistema de control de la instalación

Topologia punto a punto

Todas las luminarias están conectadas a la nube

Modificación remota del dimado de las luminarias individualmente o en grupos.
  • Controla y lee los parámetros de las luminarias individuales.
  • Detectar inmediatamente problemas, consumos excesivos o fallos en luminarias individuales.
  • Independiente del estado de red eléctrica.
  • Geolocalización automática y amplio alcance de señal.
  • No es necesario Gateway, cada luminaria dispone de conexion 4G/5G.
  • Es necesario introducir elementos extra en el centro de mando si se quiere realizar control y lecturas remotas.
  • Es necesario estación transmisora LTE en los alrededores.
  • Alto coste en comunicaciones, una SIM por luminaria.
  • Necesario estudio de cobertura.

¿Qué elementos son necesarios para este control?:

  1. Equipo con tecnología NARROWBAND Iot por luminaria + SIN 4G/5G por luminaria.

  2. Usuario web del sistema de control de la instalación.

Solución I:
Control grupal mediante telegestión de cuadro

Modificación remota del perfil de regulación de todas las luminarias de la misma línea eléctrica.
  • Controla, lee y almacena los parámetros globales de la instalación
  • Detectar inmediatamente problemas, consumos excesivos o fallos generales en la instalación.
  • No controla lumirarias individualmente.
  • No reporta lecturas ni errores de luminarias individuales.

¿Qué elementos son necesario para este control?:

  1. Equipo electrónico que permita la modificación vía red eléctrica.
  2. Controlador inalámbrico por cada centro de mando.
  3. Conexión M2M/2G/3G/4G del controlador.
  4. Usuario web del sistema de control de la instalación.

Solución Base:
Control mediante regulación horaria

Introducción de perfiles horarios donde se reduzca la potencia de las luminarias en aquellas horas con menor afluencia de tránsito.
  • No tiene ninguna función para controlar ni leer los parámetros de instalación.
  • No se generan avisos de fallos en la instalación.

¿Y si fuera necesario modificar el perfil por cambio de afluencia durante el año?:

Por ejemplo; una ciudad turística. en verano tiene una transito más elevado de afluencia y durante más horas nocturnas, por lo que sé necesita una iluminación del 100%.

  1. Equipo electrónico que permita la modificación vía red eléctrica.
  2. Se requiere conectar un programador del fabricante en el centro de mando.
  3. In situ, un operario debe introducir la modificación del perfil requerido
  4. El programador generará una secuencia de encendido / apagado que se traducirá en una modificación del perfil.