Encuentro de Investigadores y Docentes de Ingeniería 2005 EnIDI 2005, Mendoza, Argentina
Contaminación lumínica: un estudio mediante medición de casos reales. A. Pattini, M.A. Cantón, L. Córica, C. Martínez, M. Endrizzi, L. Ferrón
[email protected] LAHV, INCIHUSA, CRICYT-CONICET
B. García, A. Risi, A. Cicero
[email protected] UTN Regional Mendoza y San Rafael-CONICET, Observatorio Pierre Auger-Malargue
RESUMEN: El uso de iluminación artificial para asegurar la actividad humana en horas de la noche, contribuye a la denominada Polución Lumínica. Este tipo de contaminación afecta la visión del cielo nocturno y consume una cantidad de energía innecesaria. Desde la década del 80 la contaminación lumínica es objeto de estudio y existen varias ciudades en el mundo en donde está reglamentado el uso de luminarias, especialmente para el alumbrado publico, que la eviten. En la ciudad de Malargüe, en el sur de la provincia de Mendoza, se sancionó el 14 de abril de 2005 una ordenanza por la cual, el cielo está protegido de este tipo de contaminación. Como consecuencia de este logro, un equipo interdisciplinario se abocará a la medición del impacto de luminarias tradicionales y de aquellas recomendadas para el control de polución lumínica, en dicha ciudad. En el presente trabajo se presentan características generales sobre el tema y los resultados preliminares de las mediciones.
1 LA CONTAMINACIÓN LUMÍNICA. 1.1 Generalidades. La iluminación artificial durante la noche representa uno de los requisitos imprescindibles para la habitabilidad de las zonas urbanas modernas y, en menor medida, de las zonas rurales; y resulta también necesaria para la realización de un gran número de actividades lúdicas, comerciales o productivas. No obstante, un diseño o un uso inadecuado de las instalaciones de iluminación tiene consecuencias perjudiciales para la biodiversidad y el medio ambiente en la medida que se está alterando, de forma desordenada, las condiciones naturales de oscuridad que son propias de las horas nocturnas. Por otro lado, una iluminación nocturna excesiva o defectuosa constituye una forma de contaminación
lumínica que afecta la visión del cielo, el cual forma parte del paisaje natural, lo que implica la necesidad de protegerlo tanto por el hecho de que se trata de un patrimonio común de todos los ciudadanos, como por la necesidad de hacer posible su estudio científico. Ref. [1], Ref. [2] y Ref. [3]. Es importante destacar que el sur de Mendoza presenta un cielo especial por sus condiciones naturales, lo que ha permitido, la instalación en Malargüe del Observatorio de Rayos Cósmicos del Proyecto Pierre Auger. Esta región fue elegida por los miembros de la comunidad científica internacional que participan en la Colaboración Auger. Ref. [4] El crecimiento de Malargüe en los últimos años ha generado un aumento en la cantidad de luz que se proyecta hacia el cielo, producto de una iluminación ineficiente, por lo que es de vital importancia
mantener la cantidad de luz ya generada, o en mejor medida, disminuirla. Declarar esta región protegida de la contaminación lumínica representa un atractivo turístico más, y fortalece las actividades de turismo aventura, turismo ecológico y otras afines. Recientes estudios confirman que existe un importante perjuicio a diversas especies animales. Las aves se alejan cada vez más de las ciudades, producto en gran medida de la falta de oscuridad necesaria para asegurar el descanso nocturno. Ref. [5] La flora también se ve afectada en las ciudades por la contaminación lumínica. El exceso de luz artificial y la falta de horas de oscuridad alteran el normal funcionamiento de la fotosíntesis, necesaria no solo para la supervivencia de las plantas, sino también para la creación del oxígeno que respiramos. Una iluminación nocturna que responda a criterios coherentes y racionales tiene una incidencia directa e inmediata en el consumo de las fuentes de energía, haciendo posible un notable ahorro energético. En este sentido, se debe tener en cuenta que el uso eficiente de los recursos generaría un ahorro económico directo al municipio, y obviamente a los contribuyentes. La generación de energía en nuestro país se realiza en gran parte con recursos no renovables, por lo que un ahorro de energía implica también un mayor cuidado de nuestros recursos para futuras generaciones. Todas estas razones, unidas a la progresiva conciencia de la ciudadanía para la protección del medio, teniendo como principal objetivo el aprecio y cuidado de nuestro planeta, justifican la necesidad de regular, mediante leyes, los mecanismos necesarios que permitan dar respuesta a la problemática que plantea una iluminación nocturna inadecuada que derive en formas de contaminación lumínica, pero teniendo siempre presente la importancia que el alumbrado nocturno tiene para la vida comercial, turística y recreativa de las zonas habitadas. Es necesario poner de relieve que una regulación adecuada del alumbrado nocturno ha de contribuir a mejorar la calidad de vida de los ciudadanos, y de las ciudades y pueblos en general, sin por ello descuidar la seguridad de las personas o limitar la visibilidad en rutas y calles. Existen estudios que aseguran que el índice delictivo no esta relacionado con la cantidad de iluminación de la vía publica. Estudios preliminares indican que más de un 90% de la población de las grandes ciudades de Europa y Estados Unidos no conoce la Vía Láctea. El derecho natural de ver las estrellas, que tenemos como habitantes de nuestro planeta, se ve lentamente afectado por el avance de las ciudades. La sensación de calma y bienestar que normalmente genera
observar un cielo estrellado es algo sumamente necesario teniendo en cuenta la velocidad con la que se desarrolla la vida moderna del ser humano y el stress que esto produce.
Figura 1. Foto satelital que muestra el nivel de luz emitida hacia el cielo. Ref. [6]
1.2 La ordenanza municipal en Malargüe. De acuerdo con lo que se ha señalado, una ordenanza municipal al respecto fue sancionada por el Consejo deliberante de Malargue, el 14 de abril de 2005. La misma especifica la luminaria que puede ser admisible y regula los aspectos relativos a las intensidades de luz permitidas, al diseño e instalación de los aparatos y dispositivos de alumbrado y a su régimen estacional y horario de usos. Ref. [7] Esta regulación ha de permitir dar un paso más hacia adelante en el compromiso global de toda la sociedad en la defensa y la conservación del medio, insertada en el marco de un desarrollo sostenible que haga posible el crecimiento del bienestar económico y social, compatibilizándolo con la necesaria protección del medio. La ordenanza se encuadra dentro del compromiso de políticas saludables asumidas por el departamento de Malargüe y de acuerdo con la Declaración Universal de los Derechos de las Generaciones Futuras de la UNESCO: “Las personas de las generaciones futuras tienen derecho a una Tierra indemne y no
contaminada, incluyendo el derecho a un cielo puro”. Ref. [8] Reglamentaciones similares ya se hicieron efectivas en algunos estados de EEUU, ciudades de España Ref. [9] y existe una reglamentación nacional al respecto en la República Checa. En nuestro país, Rosario es la única ciudad con una reglamentación al respecto, pero en carácter de recomendación. Ref. [10]
Figura 2. Luz de la ciudad de San Rafael desde La Cuesta de Los terneros. (1999).
2 CONSECUENCIAS LUMINICA
DE
LA
POLUCIÓN
La contaminación lumínica produce una serie de alteraciones en diversos campos de la actividad humana. A continuación, se enumeran algunos de ellos:
especies de pájaros, murciélagos, mamíferos, anfibios, etc.) como las especies vegetales que abren sus flores por la noche Ref. [11]. • Efectos Tóxicos: el mercurio en la atmósfera es toxico para los seres vivos. Las lámparas de vapor de mercurio son las más utilizadas actualmente.
Se debe destacar que las lámparas de Vapor de Sodio (VS), recomendadas para el control de polución lumínica, no contienen elementos pesados.
Figura 3. Algunas ranas se “congelan” durante horas al exponerlas a luz intensa.
2.2 Aspectos en la salud humana. La Alteración de los Ritmos Circadianos registrados puede lleva a: • • •
2.1 Aspectos Ecológicos. • Indirecto: Abuso de recursos naturales. El sobre consumo genera más gases de centrales térmicas y residuos nucleares. • Directo: es menos evidente, más difícil de medir. Sabemos que existen efectos en la vida silvestre, tales como: • Exceso en intensidad y rango espectral: Se rompe el ciclo natural día – noche. • Aves, murciélagos, anfibios, peces, insectos, etc., ven alterados sus hábitos nocturnos (reproducción, migraciones, etc.). • Radiación ultravioleta: invisible para el ojo humano. Muy perceptible por insectos nocturnos, de los que dependen tanto sus depredadores naturales (diversas
• •
Variación del ciclo sueño-vigilia. Variaciones de la temperatura corporal. Estado de alerta y funciones neuroendocrinas: secreción de cortisol y melatonina. Alteración del reloj biológico, definido en periodos de 24 hs. por la luz solar. Re acondicionamiento del marcapasos hipotalámico (Revista Nature Nro. 379 de 1996).
2.3 Aspectos Económicos. • Alumbrado público: 50% del gasto para los municipios (datos Cataluña). • La cantidad de luz utilizada para iluminar nubes equivale a la generación de una central nuclear de media potencia. Alemania (1998).
• Experiencias piloto permiten estimar el ahorro energético derivado del correcto alumbrado público. – En Figueres (España): ahorro entre 20 y 44% del gasto energético, la amortización por el cambio total de luminarias es en dos años. – Ley del Cielo en Islas Canarias: ahorro entre el 40% y el 60%. – Ahorro en el consumo privado es similar, adecuando horarios y potencias. • Consumo de lámparas de Vapor de Mercurio: – 70 % más que Vapor de Sodio a Alta Presión. – 140 % más que Vapor de Sodio a Baja Presión. • Consumo de lámparas de VSBP: – 5 veces menor que las incandescentes. – 1,5 veces menor que las fluorescentes.
2.4 Seguridad • Dificultad de la adaptación de la visión al salir del área sobre iluminada. • Deslumbramiento, formación de “cortinas de luz”que impiden la percepción del exterior del área desde su interior. • Conclusiones del trabajo de la Universidad de Southampton: “THE INFLUENCE OF STREET LIGHTING ON CRIME AND FEAR OF CRIME”: sobre 100 mil casos: – No existe relación entre crimen y luminosidad. – Brinda mayor confianza y seguridad. – Aspecto psicológico, pero no real. • Experiencias similares en la ciudad de New York indican que se produjo una reducción de criminalidad al cambiar Mercurio por Vapor de sodio.
2.5 Aspectos Sociales. • Dificulta, o imposibilita, la observación del firmamento, suponiendo una pérdida cultural y paisajística de valor incalculable. • Pérdida de las noches con estrellas, patrimonio de generaciones futuras y origen de nuestra cultura y
civilización, (mitología, filosofía, cosmogonía, ciencia, etc.). Ref. [12] • Art. 44: Constitución Nacional: “Todos los habitantes gozan del derecho a un ambiente sano, equilibrado, apto para el desarrollo humano y para que las actividades productivas satisfagan las necesidades presentes sin comprometer las de las generaciones futuras”. • Declaración de la UNESCO: “Las personas de las generaciones futuras tienen derecho a una Tierra indemne y no contaminada, incluyendo el derecho a un cielo puro”.
2.6 Aspectos técnicos. • Concepto de iluminación eficiente: mas luz no necesariamente es iluminar mejor. Ref. [13], Ref. [14]. En el momento de hacer recomendaciones sobre el tema del presente trabajo, se debe tener en cuenta: – Las características de la población y sus actividades. – La regulación de luminarias encendidas de acuerdo a la hora y a la época del año. – La limitación de la intrusión lumínica, el deslumbramiento y la difusión hacia el cielo, teniendo siempre en cuenta un diseño correcto de la instalación (ver Fig. 4) – El tipo de lámpara y tipo de luminaria a utilizar (Ver Fig. 5).
3 EXPERIENCIA PILOTO EN MALARGÜE. La ciudad de Malargüe constituye nuestro punto de referencia para una experiencia novedosa, relacionada con el control de la contaminación lumínica. En la sección 1.2, hemos mencionado el hecho de la aprobación de la Ordenanza municipal que no solo protege el cielo malargüino de este tipo de polución, sino que reglamenta, a partir de abril de 2005, el uso de luminarias adecuadas. La Figura 6 muestra una fotografía nocturna de la Plaza Sarmiento, recientemente construida con luminarias globo pero espejadas en la parte superior. En la Figura 7, se aprecia una foto de la Plaza San Martín, plaza principal de la ciudad de Malargüe, con la iluminación tradicional. Ambas fotos están tomadas con la misma cámara, la misma película, el mismo tiempo de exposición y apertura, desde la vereda de enfrente, sin luminarias encima.
Figura 4. Normas básicas de uso del alumbrado
Figura 5. Tipos de luminarias sin y con adaptación para control de polución lumínica.
con los caminos peatonales, cuando estos estuvieron delimitados.
4.2. Confección de diagramas morfológicos. Este paso, consistió en: Figura 6. Plaza Sarmiento
Luminaria c-p
a) Confección del diagrama de morfología urbana b) Diagrama morfología del alumbrado público c) Diagrama morfología del arbolado
4.3. Registro fotométrico (diurno y nocturno), consistente en:
Figura 7. Plaza San Martín
Luminaria tradic.
Se puede apreciar claramente que el nivel de iluminación en el suelo es suficiente en ambas, pero la cantidad de luz derrochada hacia el cielo no es la misma: no se trata de no iluminar, sino de iluminar de manera eficiente. Se puede ver también el nivel de iluminación que reciben las copas de los árboles.
a) Fotografía obtenida con lente normal del escenario urbano de cada plaza. Se encuadró en la imagen la totalidad del recinto que contiene cada plaza. b) Fotografía de detalle de luminaria y poste luminaria completo (lente normal). c) Fotografía de detalle relación árbol-luminaria (lente normal). d) Fotografía con lente ojo de pez de la escena urbana de cada plaza (vertical). e) Fotografía con lente ojo de pez de la luminaria y poste (vertical).
Este trabajo se reiteró en horario diurno y nocturno. 4 PROTOCOLO DE MONITOREO DE POLUCIÓN LUMÍNICA EN PLAZAS DE LA CIUDAD DE MALARGUE.
4.4. Relevamiento fotométrico, consistente en: 4.4.1 Medición de reflectancias superficiales.
En esta primera etapa de colaboración interdisciplinaria, nuestro objetivo consistió en realizar un relevamiento en la ciudad de Malargüe, en donde se está trabajando para el control de la polución lumínica y obtener datos cuantitativos para un análisis posterior. Para ello, se realizo un estudio comparativo de luminarias para exteriores con control de la polución lumínica y tradicionales, en dos plazas de la ciudad de Malargüe Dicho estudio comprendió, en esta primera etapa del estudio, las siguientes tareas:
Se tomaron como referencia las superficies que se consideraron más representativas (cantidad de área dentro del recinto plaza. Ej. Pavimento, vegetación baja, equipamiento, fachadas, etc.) Para la medición de reflectancias se utilizaron las cartas de reflectancias conocidas KODAK para blanco y gris y luxímetro de exteriores (LI-COR) y luminancímetro. Los datos fueron adquiridos en sombra, por lo que se controló especialmente que no fuera bajo mancha de sol.
4.1 .Relevamiento físico de las plazas
4.4.2 Medición de luminancias de luminarias (de noche)
Verificación de planos disponibles in situ: se relevaron principalmente las dimensiones que conforman el recinto urbano de uso público (plaza)
Se tomaron datos de luminancia (cd/m2) en siete puntos por cada luminaria (uno tradicional y uno con prevención polución). Se apunto a las zonas indicadas
en la Fig. 8, recordando hacer foco la lente del luminancímetro antes de comenzar la medición
Las diferencias existentes en cuanto a la composición paisajística de especies vegetales muestran que la plaza San Martín tiene un alto porcentaje de especies adultas y perennes, mientras que en la Plaza Sarmiento la situación es a la inversa.
1 2
2
8
7
3
7
8 3
4 5
4 5
6
6
Plaza San Martín (Luminarias tradicionales)
Como parte de los datos relevados se puede mencionar además que:
Plaza Sarmiento ( Luminarias c-p)
Figura 8. Ubicación de los puntos medidos.
5 PRIMEROS RESULTADOS Y CONCLUSIONES 5.1 Mediciones de luminancia
Tabla I. Valores de luminancia. Según el tipo de luminaria considerada Puntos San Martín Sarmiento (cd/m2) (cd/m2) 1 142 1.72 2 3992 23.52 3 4747 3739 4 4813 7421 5 3328 1375 6 5.16 2.36 7 1 0.73 8 2.04 2.24
Un primer análisis de las mediciones efectuadas nos permite inferir que si bien los valores de iluminación emitida hacia el hemisferio superior se vieron efectivamente disminuidos con las luminarias tipo control polución lumínica (ver tabla I). Consideramos que el tratamiento aislado de los elementos de iluminación pública (en este caso de estudio en las plazas), no soluciona el problema de la polución lumínica en la ciudad. Es fundamental analizar el contexto urbano y la morfología del entorno circundante, como medida preventiva y paliativa para la resolución global del problema.
El alto porcentaje de especies perennes en la plaza San Martín, puede contribuir al apantallamiento de la luz que se escapa por la parte superior de las luminarias. De todos modos la alta proporción de luminarias presentes impide que la cobertura vegetal actúe como pantalla protectora del cielo. Por otra parte, cabe mencionar que los valores medidos tanto en las luminarias convencionales como en las que presentan un diseño antipolución, muestran diferencias sustanciales en cuanto al derroche de luz innecesaria hacia el cielo (energía eléctrica desperdiciada), modificando además la calidad del paisaje nocturno como concepto cultural, mas allá de lo nocivo que resulta para las ciudades próximas a los observatorios. En este sentido tanto la presencia del tipo de especies vegetales, la proporción del número de lámparas en relación a la superficie relevada y la morfología edilicia, entre otras, son variables que deben ser tenidas en cuenta en el análisis, ya que la interrelación o independencia entre ellas puede resultar significativa en el tratamiento de la problemática. Si bien la aplicación de este proyecto es incipiente, creemos que este tipo de estudio resulta novedoso en nuestro medio y contribuirá a cuantificar la eficacia de la conversión del alumbrado público, aportará datos sobre la necesidad de educación de la población para la adopción de luminarias recomendadas para el control de la polución lumínica en el ámbito privado y redundará en un mejor y mas eficiente uso de la energía eléctrica.
6 REFERENCIAS [1] Documentos y recomendaciones de la Oficina Técnica para la Protección de la Calidad del Cielo (OTPCC). Instituto Astrofísico de Canarias. www.iac.es [2] Documentos y recomendaciones de IDA (International Dark Sky Association) www.darksky.org
[3] Contaminación Lumínica, Ricardo Asiain García y David Fernández Barba. Anuario 1995-1999: Fin de siglo (Tibidibabo Ediciones)
7 ANEXO: Definiciones
[4] García, B., Maza, O, Photometric Study in Pampa Amarilla, GAP-021, 1999
Sustancia o forma de energía en cantidad tal que resulte perjudicial para el ser humano u otros organismos, o altere las condiciones naturales del medio.
[5] Deprived of Darkness The unnatural ecology of artificial light at night Science news Week of April 20, 2002; Vol. 161, No. 16 , p. 248 (fotografia de Buchanan/Utica College) [6] Cinzano,P., Falchi, P.F. and Elvidge, C. D.The first World Atlas of the artificial night sky brightness Mon. Not. R. Astron. Soc. 328, 689-707 (2001) [7] Ordenanza Municipal Nº 1298. Municipalidad de Malargüe. Mendoza, Argentina. 14 de abril 2005 [8] Declaration on the Reduction of Adverse Environmental Impacts on Astronomy. IAU/ICSU/UNESCO Paris, 2 de julio de 1992 [9] 8705 REAL DECRETO 243/1992, de 13 de marzo, por el que se aprueba el Reglamento de la Ley 31/1988, de 31 de octubre, sobre protección de la calidad astronómico de los Observatorios del Instituto de Astrofísica de Canarias "Ley del Cielo". Canarias, España. [10] Ordenanza 6939. Municipalidad de Rosario. Santa Fe, Argentina. [11] Cambio climático: La ciencia. Greenpeace. Octubre 2001.Tercer informe de evaluación del IPCC (Intergovernmental Panel on Cliamte Change). Grupos de trabajo I, II y III [12] Charro, María Calvo, EL DERECHO A VER LAS ESTRELLAS, Análisis de la contaminación lumínica desde una perspectiva jurídica.. Universidad CARLOS III [13] Resumen de recomendaciones para la iluminación de instalaciones de exteriores o en recintos abiertos (OTPCC). Instituto Astrofísico de Canarias. San Cristóbal de la Laguna. Revisión Enero 2004. [14] Harrington, Philip S. Design of an Energy Efficient Outdoor Nighttime Urban Lighting System Thesis Project Philip S. Harrington Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Science in Environmental Technology at the New York Institute of Technology Old Westbury, New York Copyright © 1995
Agente contaminante
Contaminación lumínica Se produce por una mala calidad y orientación del alumbrado exterior. – Luz intrusa. – Difusión hacia el cielo. – Deslumbramiento. – Sobreconsumo. Luz intrusa Cuando una instalación de iluminación emite luz en direcciones que exceden el área donde es necesaria, invadiendo zonas vecinas. es la más común en las grandes ciudades, alterando el entorno familiar y la privacidad de las personas, derecho contemplado en la Constitución Nacional. Difusión hacia el cielo Difusión de la luz por parte de las moléculas del aire y del polvo en suspensión. Esto produce que parte del haz luminoso sea desviado de su dirección original y acabe siendo dispersado en todas las direcciones, en particular hacia el cielo. Ver Fig. 7. Los globos, como los de la Plaza San Martín, emiten más del 50% del flujo luminoso hacia el cielo. Deslumbramiento Cuando las personas que transitan por la vía pública encuentran su visibilidad dificultada o imposibilitada por el efecto de la luz emitida por instalaciones de iluminación artificial. Ejemplo: reflector a la salida del Centro de Convenciones Thesaurus de Malargüe. Es una manifestación de la contaminación lumínica especialmente peligrosa para el tránsito rodado, siendo la causa de un número importante de accidentes. Sobreconsumo Cuando la emisión artificial de luz implica un consumo energético excesivo debido a la intensidad, horario de funciona miento y/o su distribución espectral.
