Bioluz a través del reflejo
| Título | Bioluz a través del reflejo |
|---|---|
| Tipo de Proyecto | Proyecto de Titulación |
| Palabras Clave | Luz natural, redirección |
| Período | 2025- |
| Asignatura | Taller de Titulación |
| Del Curso | Taller de Titulación S2 2025 - Arturo Chicano |
| Carreras | Diseño |
| Alumno(s) | Valeria Varela |
| Profesor | Arturo Chicano |
Proyecto de título 1 | Etapa investigativa
Bioluz |Biologías de la luz
Bioluz a través del reflejo es un proyecto el cual busca explorar la comprensión de la luz solar por medio de la vida. Ya que la palabra Bios, en griego, significa vida en esencia, y la vida, tal como la conocemos, depende profundamente de la luz solar, pese a que no existe una ley que nos obligue a recibirla, sin embargo, es la luz el sustento de todo ser vivo por medio del oxígeno a través de la fotosíntesis de las plantas, de energía vital como la vitamina D, la regulación de los ritmos biológicos y la temperie nuestro habitar.
Sin embargo, a través de la historia humana la luz solar ha sido tratada desde la arquitectura de un modo distinto al del presente, ya que los nuevos modelos habitacionales actuales priorizan mucho más la cantidad por sobre la calidad lumínica, esto se puede apreciar en viviendas adosadas en lotes estrechos, con orientaciones desfavorables hacia el sur, las cuales quedan en penumbra total.
Esta situación plantea un problema de equidad lumínica: no todas las personas tienen acceso a la misma cantidad ni calidad de luz. Y la luz no debería ser un privilegio, sino un derecho básico para nuestra calidad de vida.
El objetivo de esta investigación es explorar cómo aplicar las leyes de la luz para mejorar la calidad de vida de las personas, reducir los costos lumínicos y además, generar un bios como temperie, es decir, cómo llegar a un estilo de vida temperado.
Los estudios práctico - teóricos permiten determinar el desarrollo de una solución a través de la redirección de la luz natural, el cual se trata de dispositivos módulos, los cuales son capaces de capturar la luz natural a través de múltiples unidades de espejos, los cuales segmentan el haz de luz reflejado al momento de incidir en ellos; estos permiten la capacidad de redireccionar la luz de manera autónoma o sincronizada, dependiendo de las condiciones del espacio, encontrándose unos con otros, los cuales se pueden anclar mediante un sistema de prensas a diferentes estructuras de un espacio interno o externo.
Actualmente, el funcionamiento del proyecto se encuentra en estado base, ya que, el objetivo de Bioluz es revelar en el los fenómenos lumínicos mediante la redirección para llevar a cabo un estilo de vida desde la luz en la temperie, sin embargo, las bases estructuralmente se encuentran desarrolladas para, en un futuro, llevar a cabo la superposición de diferentes pantallas, las cuales filtran la luz, la transforman, revelando un desglose de todos fenómenos estudiados a través del acontecimiento principal, la reflexión, para así llevar a cabo la refracción, difracción, dispersión. Además, el prototipo actual se encuentra en funcionamiento mecánico, por lo tanto, en un futuro se aproxima el desarrollo de un sistema autónomo, el cual permite sincronizar el movimiento de los módulos con la trayectoria del sol mediante sistemas de arduino, motores, sensores de temperatura y movimiento.
¿QUÉ ES LA LUZ? | Experiencias teóricas
La luz es una dualidad onda - partícula en una forma de energía mínima, llamada Fotón, la cual no puede ser dividida, solamente se crea o se destruye. Estas unidades son transportadas en dos campos oscilantes perpendiculares, los cuales forman un campo electromagnético.
La luz es una parte del espectro electromagnético visible ante el ojo humano, es una onda capaz de emitir diferentes frecuencias, las cuales son determinadas por su color. Esta luz permite hacer visible el mundo que nos rodea.
“La luz no solamente interactúa con la materia, también puede ser alterada por ella” (QuantumFracture, 2017, 0:12)
Espectro Visible
“La luz visible forma parte de una estrecha franja que va desde longitudes de onda de 380 nm (violeta) hasta los 780 nm (rojo). Los colores del espectro se ordenan como en el arco iris, formando el llamado espectro visible.” (INAOE, s.f., p. 2)
El espectro visible nos ayuda a comprender y percibir el mundo como lo conocemos. Existen dos tipos de objetos visibles: Aquellos que emiten luz por sí mismos, y los que reflejan la luz. El color de los objetos dependerá del tipo de absorción del objeto y del espectro lumínico, por lo tanto, de diferentes tipos de ondas emitidas.
En este caso, la luz blanca indica una igualdad en proporción e intensidad de todas las longitudes de onda en el espectro visible.
¿Qué es un espectro electromagnético?
El espectro electromagnético es un conjunto de ondas/ radiación electromagnéticas, las cuales emiten o absorben un objeto. Este espectro se puede medir en longitud de onda o frecuencia de radiación.
El espectro electromagnético puede variar dependiendo de su longitud de onda o frecuencia de radiación, desde las ondas de menor longitud, como los rayos X, poseen más energía, debido a que al ser de alta frecuencia, es capaz de atravesar tejidos blandos, pudiendo ser utilizados en radiografías. En cambio, las ondas de mayor longitud, como las ondas de radio, permiten la transmisión de señales al aire y comunicación, las cuales pueden viajar a largas distancias atravesando obstáculos.
Velocidad de la luz (c): Frecuencia (f)* Longitud de onda (λ)
C=229,792,4m/s (1.000.000.000 km/hr)
Instituto Nacional de Astrofísica, Óptica y Electrónica. (s.f.). La luz [PDF].
QuantumFracture. (2017, marzo ) [Video]. Ya, en serio, ¿Qué es la Luz? YouTube.
Alex Explica. (2017). ¿Qué es la luz? [Video]. YouTube.
LEYES DE LA LUZ
Ley de Reflexión
La reflexión es una ley predecible, ya que al momento en el que la luz impacta contra una superficie, sus ángulos van a reflejar la misma proyección en el otro plano, logrando imágenes exactas, claras y a la misma distancia con respecto a los rayos incidentes. Aquí aplica la primera ley:
El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión
En este caso, el rayo incidente y el rayo reflejado se encuentran en el mismo plano, al momento en el que el rayo impacta en la superficie y nace el rayo reflejado, se produce un punto de convergencia llamado “Punto de incidencia”. En este punto, se genera una línea imaginaria vertical llamada “Normal”, por lo que explica que existe la misma distancia de ambos rayos con respecto a la línea central.
Esta ley aplica para dos tipos de fenómenos de reflexión: Reflexión especular y reflexión difusa.
Reflexión especular: La luz al ser reflejada en una superficie lisa, provoca que la trayectoria de la luz tenga el mismo ángulo, por lo tanto, sus rayos reflejados se dirigen a una misma trayectoria, lo cual genera una imagen idéntica y clara.
Reflexión difusa: En este caso, cuando la luz impacta en una superficie rugosa, la imagen será mucho más difusa debido a que la luz incide en distintas partes de la superficie, por lo tanto, en distintos ángulos, lo cual puede generar una imagen difusa.
Ley de Refracción
La refracción es un fenómeno que se produce cuando la luz transita de un medio a otro, es decir, atraviesa diferentes medios materiales, lo cual produce un cambio en su comportamiento trayectorio, en este caso, la variación en su dirección y velocidad.
“La luz puede propagarse en medios materiales como el vacío, el agua, el aire, el diamante, el vidrio, el cuarzo, la glicerina, y toda clase de materiales transparentes o traslúcidos. En cada medio, la luz se propaga a una velocidad diferente” (Significados, Equipo, 2021).
La primera ley de refracción indica que el rayo de incidencia, el rayo refractado y la normal se encuentran en un mismo plano, es decir, existe una continuidad.
Sin embargo, La segunda ley indica que la refracción se produce cuando el ángulo de refracción de dos medios es distinto, por lo tanto, el rayo refractado incide de forma oblicua sobre la superficie que los separa.
Todo esto ocurre debido a que la luz tiene distintos comportamientos al incidir en diferentes medios materiales. Un gran ejemplo es la luz solar en el mar, cuando esta ingresa se puede notar como su luz se dispersa en un medio más denso.
“La luz dobla hacia la normal si pasa a un medio más denso, mientras que se aleja si pasa por un medio menos denso” (Significados, Equipo, 2021)
Ley de Difracción
Se considera un fenómeno en el cual la luz tiende a curvarse cuando se encuentra cerca de un obstáculo, en este caso, su comportamiento ondulatorio permite dispersarse, pasando por alrededor del obstáculo.
“La definición de la difracción es la dispersión de las ondas cuando pasan a través o cerca de un obstáculo” (Evident Scientific, s.f.).
La cantidad de difracción dependerá de la longitud de onda de la luz, es decir, mientras más corta sea la longitud de la onda, mayor será el ángulo de difracción.
Dispersión: Separación de ondas, ya que cada una de ellas se comporta distinto, por lo que se dan a conocer en el espectro visible como los arcoíris.
Ling, S. J., Sanny, J., & Moebs, W. (2021). La ley de reflexión (sección 1.2). En Física universitaria volumen 3 (págs. 12–15). OpenStax.
Significados, Equipo. (2021, 29 de marzo). Refracción de la luz. Significados.com.
Evident Scientific. (s.f.). Difracción de luz. En Microscope Resource: Light and Color. Evident Scientific.
ROBERT GROSSETESTE | Anotaciones "De Luce"
Corporeidad: Experiencia y manifestación de ser un cuerpo, cómo se expresa y se relaciona con las emociones. ¿Cómo nos relacionamos con el mundo?
“La primera forma corporal es la luz “
“La forma no puede abandonar la materia, porque es inseparable para ella. Y la materia misma no puede ser privada de la forma.”
“La luz posee por su propia naturaleza la función de multiplicarse y difundirse instantáneamente en todas las direcciones.”
“La luz es la corporeidad misma”
“La luz es de una esencia más noble que todo lo corporal.”
“Su naturaleza forma - materia, se multiplica y extiende uniformemente e infinitamente en todas las direcciones.”
“La extensión de la materia no podría ser causada mediante una multiplicación finita de la luz, porque la multiplicación de un ser simple un número infinito de veces no produce una cantidad” (Aristóteles).
“La mitad es parte de un todo, porque 2 partes hacen un todo.”
(Grosseteste, 1942, p. 1–4).
Polo, L. (s.f.). De luce [PDF].
INVESTIGACIÓN DE ARTEFACTOS LUMINOSOS | Redirección de la luz
Tuberías de luz (Light Tubes)
Dispositivo que captura la luz solar por medio de una cúpula en forma de prisma, la cual absorbe la luz y es dirigida mediante tubos altamente reflectantes. Esta luz puede viajar metros a través del tubo, llegando a los espacios interiores más oscuros.
Este artefacto consta de materialidades reflectores y dispersores. Comenzando por la cúpula, la cual está constituida por acrílico PMMA o policarbonato, el cual posee alta transmisión de luz y resistencia al impacto. Luego se encuentra el cuello reflectante de aluminio anodizado con recubrimiento reflectante multicapa, el cual es un 99% más reflectante que un espejo convencional. Finalmente posee un difusor interior de acrílico prismático o policarbonato difusor para dispersar la luz en el ambiente.
Anotaciones
Se descubre que el vidrio templado con recubrimientos filtra rayos UV nocivos. Por lo tanto, para el proyecto es necesario filtrar los rayos UV para evitar decoloración o calor excesivo (Asoleamiento)
¿Para capturar la luz en un ángulo amplio se necesitan prismas internos?
ÓPTIKO: Jardín de aforismos (Ignacio Saavedra)
Una instalación lumínica inmersiva; Propuesta que combina la luz, sonido y aforismos para crear una experiencia sensorial que contempla, reflexiona y genera nuevas percepciones. Esto se realiza mediante proyecciones dentro de una cúpula oscura en forma de cono.
Al aparecer la luz en la parte más estrecha, los rayos comienzan a dispersarse, como si se desplazaran adhiriéndose a las paredes. Esta experiencia muestra cómo podemos experimentar con las proyecciones lumínicas a partir de un pequeño sistema que proyecta la luz no solamente de manera uniforme, sino también difusa.
Anotaciones
¿Cómo conseguir esa proyección capturando la luz natural? hacer estudio de lentes y sistemas de proyección de la luz
¿Cómo redirecciono la luz dentro de un cuerpo? Capturar el gesto de dispersión no solamente en la luz, sino también en la forma
Solatube International, Inc. (s. f.). Daylighting, Skylights and Ventilation Systems | Solatube Skylights.
Optiko Estudio Creativo. (n.d.). Optiko: Home.
ASOLEAMIENTO | ¿Cómo interfiere la luz en una superficie?
El asoleamiento consta de la cantidad de radiación solar que recibe una superficie durante un periodo determinado de tiempo. En otras palabras, dependiendo de ciertos factores podemos determinar el comportamiento de la luz en un espacio específico. Este analiza la dirección e incidencia de los rayos en diferentes épocas del año.
Su objetivo es mejorar la eficiencia energética y mantener una temperatura agradable durante todo el día en un año.
Los factores que determinan el comportamiento de la luz en un espacio son:
Orientación: Dirección hacia la cual se enfrentan ventanas o paredes (Fuentes lumínicas)
Inclinación: Ángulo de las superficies que reciben la luz.
Sombra: Elementos que bloquean la luz solar.
Latitud: Ubicación geográfica que afecta el ángulo del sol y las horas de luz durante el día. (Almazán, 2024).
Posición del sol: Ángulo de azimut y altitud en la tierra. Estos se determinan con la latitud, fecha y hora en la cual deseamos asoleamiento.
El asoleamiento se calcula mediante la carta solar, la cual calcula la trayectoria del sol en el cielo a lo largo de un año, adaptada a la latitud de cada proyecto.
Almazán, A. (2024, 18 de abril). Maximizando la eficiencia energética: Asoleamiento y diseño en Casa Compakta. Casa Compakta.
Elementos reflectantes | Principios básicos
- La distancia entre espejos no cambia la potencia de cada uno. Sin embargo, mientras más sea la distancia entre espejos, mayor es su dispersión, por lo tanto, menor irradiancia y temperatura.
- La distancia del espejo al objetivo no cambia la energía total que el espejo transmite, sino que su energía se distribuye a un área mayor, reduciendo la densidad y temperatura del haz.
Tipos de lentes
Conceptos clave:
- Diafragma: Lo poseen cámaras fotográficas, son aperturas ajustables que permiten controlar la cantidad de luz que entra. A comparación de los lentes de proyector, los cuales no cuentan con diafragma, buscan maximizar la luz de la imagen proyectada (Enfoque fijo).
- Calibre: Los lentes de proyector cuentan con un mayor calibre. Su diámetro de proyección es mayor que el de un lente de cámara, ya que necesita capturar y proyectar una gran cantidad de luz.
Los lentes se clasifican por su distancia focal:
Lentes de enfoque corto: Para espacios reducidos. Permiten proyectar imágenes grandes desde distancias muy cortas a la pantalla.
Lentes de distancia focal media: Lentes estándar. Distancia de proyección normal.
Teleobjetivos: Proyectan a grandes distancias y a gran tamaño.
Ampolletas dicroicas
Son un tiempo de ampolletas sostenibles, ya que tienen un menor consumo al no emitir calor ni radiaciones. Las bombillas dicroicas no alteran el color ni tono de lo que iluminan, ya que se utiliza más energía en luz que en temperatura.
Los reflectores dicroicos reflejan la luz visible, sin embargo, permiten que se escape la radiación infrarroja. Esto reduce el calentamiento de objetos iluminados. Además, están diseñadas con lentes de escarcha para generar una mayor distribución de luz uniforme. Sin embargo, dependiendo del ángulo del reflector, algunas ondas (longitudes) se reflejan más intensamente.
Sistema de proyectores antiguos de cine
El funcionamiento lumínico de un proyector antiguo de cine consta de un haz de luz, producido por una lámpara, el cual contiene en la parte posterior un espejo curvo, el cual es denominado "Reflector parabólico". Su función es capturar la luz de la ampolleta, absorberla y direccionarla de manera convergente hacia la parte superior, en la cual, en algunos casos, existe un lente convergente, el cual cumple la función de concentrar y dirigir la luz hacia una ventana coincidente con el tamaño de los fotogramas. Aquí ocurre un fenómeno de refracción, ya que la luz al atravesar un medio más denso, extrae la información de los fotogramas, llevándose dicha proyección y expandiéndose mediante un juego de lentes, en donde se dobla la imagen y se proyecta.
Estructurando los momentos de un proyector antiguo, se analizan los siguientes fenómenos:
- Ampolleta, reflector parabólico y lente condensador: Redirige, concentra. "Ley de reflexión"
- Luz entrando por la ventanilla y fotograma: Se curva un poco extrayendo información "Ley de refracción"
- Sistema de lentes que proyectan la imagen: Enfocan, expanden, proyectan "Ley de snell"
Simon Bricoladores. (s. f.). Bombilla dicroica: 4 cosas que debes saber sobre ella. Bricoladores.
Andreotti, J. I. (20 de febrero de 2015). CINE: Principio de funcionamiento. Electrónica, Electricidad y Telecomunicaciones.
¿CÓMO ACTÚA LA LUZ? |Experiencias prácticas
Primera prueba
Luego del estudio acerca de los fenómenos lumínicos y su impacto en la forma y el espacio, es necesario comprobar cómo la luz se manifiesta en lo material; Comenzando por llevar la luz dentro de un cuerpo en penumbra, en este caso, una caja de cartón sellada de 12x12x30 cm, con una perforación de 3 cm de diámetro, por la cual se incrusta un tubo efecto cromado, el cual contiene en su extremo exterior un prisma atrapasol, el cual cumple la función de capturar la luz, refractarla y redirigirla por el tubo.
Se intenta imitar un efecto similar al objeto solatube (tubería de luz) para comprender cómo la luz se multiplica y dispersa en un espacio oscuro, probando diferentes intensidades (Luz directa/ indirecta) y ángulos mediante el movimiento articulado del tubo.
Entendiendo la luz como un fenómeno que es capaz de transformarse dependiendo de su impacto en diferentes materiales, surge la siguiente pregunta: ¿Cómo concentrar la luz en ciertos lugares de un espacio? Comprendiendo la articulación como un factor importante para enfocar la luz en donde se requiera.
Segunda prueba
Luego de proyectar un haz de luz directo en un espacio en penumbra, se realiza una segunda prueba en una situación real, sin embargo, esta vez se utiliza un juego de tres espejos para redireccionar la luz múltiples veces en distintos ángulos, hasta que el haz incide en el interior. Comprendiendo las bases del asoleamiento, es necesario realizar el seguimiento del sol constantemente, puesto que, al tener un mayor número de espejos, aumenta la complejidad de sincronización al requerir una exactitud en el rebote del haz por cada superficie reflectante.
Además, en este experimento se logra identificar la velocidad real del desplazamiento del sol por cada tramo del día; Por ejemplo, el sol se desplaza 15° por hora, por lo tanto, podemos calcular con exactitud la ubicación del sol en una hora específica, y sincronizarlo con el movimiento rotativo de un espejo.
También se confirma la pérdida de intensidad del haz por cada rebote, ya que, comprendiendo la luz como un fenómeno que, a medida que avanza por cada metro, sus ondas comienzan a expandirse, volviéndose un haz mucho más difuso, por lo tanto, al momento en el que el haz rebota en otro espejo, las ondas de llegada son menores, ya que el área de reflexión se ha expandido (Pierde concentración).
Tercera prueba
El estudio de la distancia y concentración de los haces de luz permite focalizar la forma del elemento final; La distancia entre espejos debe ser lo más cercana posible para abarcar la mayor cantidad de área lumínica. Se determina una cantidad máxima de dos espejos para evitar la complejidad del sistema y llevar un mejor seguimiento y regulación entre ellos, encontrándose unos con otros para redireccionar la luz en ángulos más complejos y puntos con menos accesibilidad.
Esta prueba busca regular los elementos reflectantes a través de la rotación, además de considerar todos los elementos en un solo objeto que capture y redireccione la luz dentro del espacio.
También se confirma que la luz proyectada de manera indirecta, ya sea por la flexibilidad del material o por su ángulo en diagonal, genera un reflejo extenso y distorsionado.
Cuarta prueba
Se realiza un prototipo a escala 1:1, definiendo sus ángulos y ejes, profundizando en el sistema rotatorio, el cual se compone de 2 espejos, uno a cada lateral, los cuales tienen una articulación que les permite moverse en traslación de arriba a abajo, y un eje vertical, permitiendo un movimiento rotatorio en sí mismos. Este juego de espejos está unido por un eje principal, el cual rige la trayectoria de todos los elementos hacia el centro.
Bibliografía
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- Alex Explica. (2017). ¿Qué es la luz? [Video]. YouTube. https://www.youtube.com/watch?v=LIoDuOGGk1M&t=2s
- Ling, S. J., Sanny, J., & Moebs, W. (2021). La ley de reflexión (sección 1.2). En Física universitaria volumen 3 (págs. 12–15). OpenStax. https://openstax.org/books/f%C3%ADsica-universitaria-volumen-3/pages/1-2-la-ley-de-reflexion
- Significados, Equipo. (2021, 29 de marzo). Refracción de la luz. Significados.com. https://www.significados.com/refraccion-de-la-luz/
- Evident Scientific. (s.f.). Difracción de luz. En Microscope Resource: Light and Color. Evident Scientific. Recuperado de https://evidentscientific.com/es/microscope-resource/knowledge-hub/lightandcolor/diffraction?utm_source=chatgpt.com
- Polo, L. (s.f.). De luce [PDF]. Recuperado de https://www.leonardopolo.net/docs/De_luce.pdf
- Solatube International, Inc. (s. f.). Daylighting, Skylights and Ventilation Systems | Solatube Skylights. Recuperado el 16 de agosto de 2025, de Solatube: https://solatube.com/
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- Almazán, A. (2024, 18 de abril). Maximizando la eficiencia energética: Asoleamiento y diseño en Casa Compakta. Casa Compakta. Recuperado el 23 de agosto de 2025, de https://www.casacompakta.cl/post/maximizando-la-eficiencia-energetica-asoleamiento-y-diseno-en-casa-compakta
- Simon Bricoladores. (s. f.). Bombilla dicroica: 4 cosas que debes saber sobre ella. Bricoladores. https://bricoladores.simonelectric.com/bombilla-dicroica-4-cosas-que-debes-saber-sobre-ella
- Andreotti, J. I. (20 de febrero de 2015). CINE: Principio de funcionamiento. Electrónica, Electricidad y Telecomunicaciones. https://egresadoselectronicaunc.blogspot.com/2015_02_20_archive.html#google_vignette