Efectos fotobiológicos y contaminación lumínica

Humanos y animales

Elaboración: ISR - Universidad de Coimbra - Julio 2017 Traducción: Ecoserveis - Noviembre 2017

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1. Contaminación lumínica 1.1. Tipos de contaminación lumínica (resplandor del cielo, resplandor, traspaso de la luz, desorden) 2. Efectos en los humanos 3. Efectos en los ecosistemas 4. Efectos en la vida silvestre 5. Mitigación de la contaminación lumínica

Resumen

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La contaminación lumínica es la presencia de luz antropogénica en el ambiente nocturno. • interrumpe los ecosistemas • tiene efectos adversos para la salud • interfiere con los observatorios astronómicos

1. Contaminación lumínica

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Hay cuatro categorías principales de contaminación lumínica:

• Halo luminoso

• Resplandor

• Iluminación indeseada

• Clutter (luces agrupadas)

1. Contaminación lumínica Tipos de contaminación lumínica

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1. Contaminación lumínica Tipos de contaminación lumínica

Flujo luminoso

útil

Deslumbramiento

Área a iluminar Área adyacente

DLOR

ULOR

Contaminación lumínica

Halo luminoso

Traspaso de luz

DLOR – Ratio de salida de luz hacia abajo ULOR – Ratio de salida de luz hacia arriba

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Halo luminoso Brillante resplandor difuso que se cierne sobre las ciudades y pueblos en la noche. El resplandor del cielo podría ser causado por factores naturales, pero también a menudo causados por luces ineficientes y artificiales que brillan innecesariamente en el cielo, y más dispersas por las partículas de polvo en el aire, el gas y las gotas de agua.

1. Contaminación lumínica Tipos de contaminación lumínica

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Deslumbramiento El deslumbramiento es un efecto visual desagradable causado por la distribución desfavorable de la luminosidad o los altos contrastes, obligando al ojo a ajustarse rápidamente. Generalmente se distinguen dos tipos de efectos de deslumbramiento: Disability glare (Deslumbramiento por discapacidad), que es causado por la dispersión de la luz en el ojo que reduce la sensibilidad al contraste, y Discomfort glare (Deslumbramiento por incomodidad), que provoca una sensación subjetiva de incomodidad.

1. Contaminación lumínica Tipos de contaminación lumínica

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Iluminación indeseada La iluminación indeseada ocurre cuando, como su nombre indica, la luz no deseada ilumina casas, negocios o áreas donde dicha luz no es deseada. Un problema de intrusión de luz común ocurre cuando una luz fuerte entra por la ventana de la casa desde el exterior.

1. Contaminación lumínica Tipos de contaminación lumínica

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Clutter (luces agrupadas) La contaminación denominada clutter es la producida por un grupo excesivo de luces. Las agrupaciones de luces pueden generar confusión y distraer de los obstáculos que hay en la vía. Esto crea un entorno peligroso para los conductores ya que compite con el tráfico y las señales de conducción. El clutter es particularmente notable en las carreteras donde las luces de la calle están mal diseñadas, o donde la publicidad brillantemente rodea las carreteras. También contribuye a otras formas de contaminación lumínica, incluida la intrusión de la luz, el resplandor y el resplandor del cielo.

1. Contaminación lumínica Tipos de contaminación lumínica

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El reciente descubrimiento de células ganglionares retinianas fotosensibles intrínsecas (ipRGC, por sus siglas en inglés) en nuestros cuerpos muestra que estos son muy importantes para establecer el reloj interno. Las células ganglionares recién identificadas responden con mayor sensibilidad a la luz azul visible y configuran el reloj interno que sincroniza nuestros cuerpos con el ciclo externo del día y de la noche. La luz que es rica en contenido azul estimula los fotorreceptores ipRGC, reduce las pupilas, estimula la producción de dopamina, serotonina y cortisol, pero suprime la melatonina.

Contaminación lumínica 2. Efectos en los humanos

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La retina del ojo humano no solo está formada por bastoncillos y conos que sirven predominantemente a la percepción visual, sino también a células ganglionares retinianas fotosensibles intrínsecas (ipRGC). En 2007 se descubrió que estas células contienen melanopsina y, por lo tanto, son sensibles a la luz. La sensibilidad máxima para el efecto llamado melanopic de la luz es a una longitud de onda de 490 nm (azul). Eso significa que la melanopsina está especialmente bien estimulada en esta longitud de onda. El efecto de esta estimulación es que se produce una supresión de la producción de la hormona melatonina en la glándula pineal. La hormona melatonina juega un papel central en el ritmo circadiano del hombre. Especialmente en la noche, cuando estamos cansados, nuestra sangre tiene una alta concentración de melatonina que cae mientras dormimos, por lo que el nivel de melatonina es considerablemente menor en la mañana. La luz del día, con su alta proporción de luz azul (especialmente en la mañana), también contribuye a la supresión de la melatonina.

Contaminación lumínica 2. Efectos en los humanos

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• Las células ganglionares envían señales al cerebro y regulan la producción de hormonas. Las cuatro hormonas más importantes que controlan el ritmo biológico son:

• La melatonina te hace sentir cansado, ralentiza las funciones del cuerpo

y reduce la actividad en favor del descanso. Por otro lado, el cortisol es una hormona del estrés que se produce a partir de las 3 a.m. Estimula el metabolismo y programa el cuerpo para el modo diurno. La serotonina funciona como estimulante y motivador. Mientras que el nivel de cortisol en la sangre disminuye a lo largo del día y por lo tanto actúa de modo contracíclico al nivel de melatonina, la serotonina ayuda a elevar los niveles de energía. La dopamina juega un papel importante en la coordinación muscular, el estado de alerta y el sistema de placer.

Contaminación lumínica 2. Efectos en los humanos

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Contaminación lumínica 2. Efectos en los humanos

La luz varía durante el día de acuerdo con el ciclo de iluminación natural: • Niveles de luz bajos y CCT (temperatura de color correlacionada) bajos a

primera hora de la mañana • Altos niveles de luz y altos CCT al mediodía (hasta 10.000 K) • Bajos niveles de luz y CCT bajos durante la tarde • Niveles de luz extremadamente bajos y un CCT medio bajo la luz de la luna

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Contaminación lumínica 2. Efectos en los humanos

Estas variaciones naturales de la luz solar ayudan a determinar el tiempo de nuestro reloj interno llamado ritmo circadiano que le dice a nuestro cuerpo cuándo dormir y cuándo estar alerta. Debido a que nuestro ciclo de sueño-vigilia es tan importante, su desregulación también puede afectar: • Sistema inmune • Memoria • Comportamiento

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Los LED blancos para iluminación exterior, tienen un relativo mayor contenido de longitud de onda corta - cerca de la sensibilidad máxima para el efecto melanopic de la luz a 490 nm (azul) - en comparación con las lámparas de sodio a alta presión (HPS) que se están reemplazando. Recientemente han surgido preocupaciones de que la presencia potencialmente incrementada de longitudes de onda cortas en el ambiente nocturno puede ser perjudicial para la salud. Varios estudios de laboratorio han mostrado retrasos en la transición normal a la fisiología nocturna debido a la exposición nocturna a las pantallas de las tabletas, los lectores electrónicos retroiluminados y la luz ambiente típica de los entornos residenciales.

Contaminación lumínica 2. Efectos en los humanos

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El contenido espectral de los LED se puede diseñar para proporcionar cualquier espectro de luz deseado, por ejemplo, para proporcionar más estimulación de ipRGC, o menos, de acuerdo con la situación o la hora del día. Sin embargo, es importante tener en cuenta que las longitudes de onda cortas son un componente fundamental del espectro visible y también tienen beneficios tales como: • Mejora en la identificación de los objetos (por ejemplo de vehículos,

ropa o personas) • Mejora del contraste entre un objeto (por ejemplo, restos de la

carretera) y su entorno. • Mejora de la visión periférica en los bajos niveles de iluminancia

Contaminación lumínica 2. Efectos en los humanos

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Los sistemas ecológicos están fuertemente influenciados por la luz, y particularmente por los ciclos diarios y estacionales de luz y oscuridad. La introducción de luz artificial interrumpe estos ciclos de luz natural que surgen de los movimientos de la Tierra, la Luna y el Sol, así como de los factores meteorológicos. - Día / Noche - Estaciones - Ciclos lunares

Contaminacion de luz 3. Efectos en los ecosistemas

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Ciclo diurno (solar) El cambio más obvio en la introducción de la luz en la noche es cuando llega la completa oscuridad. El ciclo diurno / nocturno es probablemente la señal de comportamiento ambiental más poderosa, ya que casi todos los animales se pueden categorizar como nocturnos o diurnos. Si un animal nocturno solo está activo en la oscuridad extrema, no podrá vivir en áreas iluminadas. Muchos animales usan los horarios del amanecer y el atardecer, como una señal para las actividades diarias (por ejemplo, búsqueda de alimento). Los efectos más agudos se sienten directamente junto a las luces de las calles y los edificios iluminados, pero la luz difusa del brillo del cielo se puede extender a cientos de kilómetros de los centros de las ciudades.

Contaminacion de luz 3. Efectos en los ecosistemas

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Ciclos estacionales El cambio en la duración del día es la señal clave para el comportamiento estacional ya que muchos animales usan la duración del día como señal para eventos estacionales (por ejemplo, crecimiento, reproducción o migración). La presencia de luz por la noche puede dar lugar a que los animales tengan "temporadas fuera de tiempo" cambiando el comportamiento y la termorregulación de los organismos afectados. Este efecto puede ser mortal para los mamíferos pequeños en el invierno, ya que cuando su cuerpo actúa como si fuera verano, no mantienen una temperatura corporal adecuada para sobrevivir en las noches de invierno.

Contaminacion de luz 3. Efectos en los ecosistemas

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Ciclos lunares El comportamiento de algunos animales está regulado por el ciclo lunar (por ejemplo la reproducción). Cerca de los centros de la ciudad, el nivel de halo luminoso a menudo excede el de la luna llena, por lo que la presencia de luz en la noche puede alterar estos comportamientos.

Contaminación de luz 3. Efectos en los ecosistemas

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Mamíferos: mamíferos como murciélagos, mapaches, coyotes, ciervos y alces pueden experimentar dificultades para buscar comida por la noche debido a la sobre-iluminación. Se arriesgan a la exposición a depredadores naturales y a una mayor mortalidad debido al deterioro de la visión nocturna. También experimentan un declive en la reproducción que conduce a una disminución de la población. Aves: las aves como los búhos y los chotacabras utilizan la luz de la luna y de las estrellas para cazar y migrar durante la noche. Las fuentes de luz artificial pueden abrumar a las fuentes de luz natural, haciendo que las aves se sientan atraídas o fijas a las luces artificiales. Esto da como resultado que las aves se desvíen de su ruta de migración prevista, vuelen hasta que experimenten agotamiento y colapso, y se conviertan en presa de otros animales. Se sabe que las aves marinas, como los albatros, colisionan con faros, turbinas eólicas y plataformas de perforación en el mar debido a sus luces brillantes. Solo en América del Norte, 100 millones de aves mueren anualmente en colisiones con edificios y torres iluminadas.

Contaminacion de luz 4. Efectos en la vida silvestre

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Reptiles: los reptiles como las tortugas marinas se ven muy afectados por la contaminación lumínica. Las tortugas hembras anidan en playas oscuras y remotas, pero las brillantes luces costeras les impiden encontrar áreas de anidación seguras para sus huevos. Esto lleva a las tortugas hembras a depositar sus huevos en áreas inseguras o en el océano. Las crías de tortugas marinas se arrastran instintivamente hacia la parte más brillante de la playa, que durante muchos siglos fue la luz de la luna y el océano iluminado por las estrellas; sin embargo, la iluminación excesiva en la playa o cerca de la costa confunde a las crías y las hace alejarse del océano. Las crías pueden ser devoradas por depredadores, atropelladas por vehículos, ahogados en piscinas o mueren por deshidratación o agotamiento. Las luces artificiales también pueden desorientar a otros reptiles nocturnos.

Contaminacion de luz 4. Efectos en la vida silvestre

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Anfibios: el brillo del cielo afecta a anfibios como ranas, sapos y salamandras en marismas y humedales. La neblina naranja los confunde y desorienta, lo que causa una disminución en la alimentación y el apareamiento. También afecta los instintos naturales que protegen a los anfibios contra los depredadores y elementos naturales. Insectos: insectos como las polillas son atraídos naturalmente por la luz y pueden usar toda su energía para permanecer cerca de una fuente de luz. Esto interfiere con el apareamiento y la migración, y los hace vulnerables a los depredadores naturales, lo que reduce su población. Esto también afecta a todas las especies que dependen de los insectos para la alimentación o la polinización.

Contaminacion de luz 4. Efectos en la vida silvestre

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La iluminación exterior debe diseñarse no solo para proporcionar luz donde y cuando se necesita de una manera eficiente en cuanto a la energía, sino también para minimizar o prevenir los problemas que pueden surgir de la luz dispersa.

5. Mitigación de la contaminación lumínica

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• La iluminación vial debe instalarse de tal forma que los beneficios se logren con el menor escape de luz en direcciones donde no sea útil o sea positivamente dañino para la salud y la seguridad.

• La relación de salida de luz ascendente (ULOR) debe reducirse a 0%

• Al iluminar las estructuras verticales, se debe dirigir la luz hacia abajo siempre que sea posible o usar protectores, deflectores y rejillas para ayudar a reducir la diseminación de luz al rededor lo mínimo posible.

• La atenuación puede reducir fuertemente la iluminación innecesaria (y ahorra energía).

• Utilizar luminarias con mejores clasificaciones G (EN 13201) • Siempre que sea posible, se debe minimizar el uso de iluminación

de longitud de onda corta.

5. Mitigación de la contaminación lumínica

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Las luminarias están diseñadas para tener distribuciones de iluminación apropiadas para aplicaciones específicas. Prácticamente cualquier luminaria puede generar resplandor al cielo, entrada de luz a los edificios y deslumbramiento si se instala incorrectamente o en la aplicación incorrecta. Estos problemas se pueden evitar seleccionando luminarias que tengan la distribución de luz y el contenido espectral adecuados para la aplicación y se instalen correctamente para limitar la diseminación de luz, es decir, la luz ascendente.

5. Mitigación de la contaminación lumínica

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Socios de Premium Light Pro

Financiado por la Comisión de la Unión Europea (UE) en el marco del programa Horizonte 2020

Socios de la UE

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Socios de Premium Light Pro

Nombre País Organización Email Bernd Schäppi Austria Austrian Energy Agency

www.energyagency.at

bernd.schaeppi@energyagency.at

Michal Stasa República Checa SEVEn

www.svn.cz

michal.stasa@svn.cz

Caspar Kofod Dinamarca EnergyPiano ck@energypiano.dk Anibal T. De Almeida Portugal Institute for Systems and

Robotics, University of Coimbra adealmeida@isr.uc.pt

Stewart Muir Reino Unido Energy Saving Trust

www.energysavingtrust.org.uk/

Stewart.Muir@est.org.uk

Boris Demrovski Alemania CO2ONLINE

www.co2online.de

Boris.Demrovski@CO2Online.de

Andrea Roscetti Italia Politecnico Milano http://www.energia.polimi.it/index.php

andrea.roscetti@polimi.it

Aniol Esquerra España Ecoserveis

www.ecoserveis.net

aniol@ecoserveis.net

Łukasz Rajek Polonia FEWE The Polish Foundation for Energy Efficiency

www.fewe.pl

l.rajek@fewe.pl

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¡Muchas gracias!

Contacto: premiumlightpro@ecoserveis.net