¿QUÉ ES LA LUZ?
La luz es pura energía que viaja de un punto a otro a una velocidad fantástica, 300.000 kilómetros por segundo. No hay nada que viaje más rápido que la luz.
En nuestra vida diaria decimos que la luz llega instantáneamente de un punto a otro. Una de sus principales propiedades es que viaja siempre en línea recta.
La luz blanca está compuesta de luz de los siete colores del arcoiris, especificándose cada uno de ellos por una determinada frecuencia y longitud de onda.
La velocidad de la luz blanca es constante, pero las frecuencias mayores tienen menor longitud de onda y viceversa. En un lado del espectro, la luz roja tiene una gran longitud de onda mientras que, en el otro lado, el violeta tiene la longitud de onda menor.
¿DE DÓNDE VIENE LA LUZ?
La luz proviene de diversas fuentes de emisión pero a menudo se asocia con objetos o gases calientes como en las lámparas de incandescencia, o las de haz sellado.
¿QUÉ ES LA LUMINANCIA DE UNA FUENTE?
Una fuente de luz radia energía en todas direcciones. La cantidad de luz que abandona la fuente y atraviesa una determinada unidad de superficie, como puede ser nuestro ojo, se conoce con el nombre de luminancia o brillo intrínseco (brillance en francés o brightness en inglés) y se mide en candelas por metro cuadrado. Equivale a una potencia radiada.
¿QUÉ ES LA ILUMINANCIA DE UNA SUPERFICIE?
La energía que sale de una fuente de luz incide en las diferentes superficies que encuentra a su paso y se refleja en ellas. Esta energía reflejada que se mide en lux es lo que llamamos iluminancia de una superficie.
La iluminancia se relaciona con la energía emitida por la fuente de luz, mediante la ley del inverso del cuadrado de la distancia entre la fuente y el observador.
Supongamos que tengamos una pantalla de 1 m de lado situada a una distancia de 1 m de una fuente de luz que radia 400 watios. Si la pantalla la colocamos a 2m, la radiación que le llega será de 400/(2×2)=100 watios. Si incrementamos la distancia a 4 m, la radiación que le llega es e 400/(4×4)=25 watios, y así sucesivamente.
¿QUÉ ES LA INTENSIDAD LUMINOSA?
La energía radiada por unidad de ángulo sólido se conoce simplemente como intensidad luminosa cuya unidad es la candela (candlepower). En esa unidad medimos de manera habitual la cantidad le luz emitida por un faro.
¿QUÉ INTENSIDAD LUMINOSA NECESITA UN FARO?
Evidentemente los faros se construyen para que su luz sirva de guía al navegante, por lo que interesa que se vean desde lo más lejos posible.
Sin embargo, esta condición está limitada por la curvatura de la tierra. No sirve de nada dotar al faro de una lámpara de gran intensidad cuando su alcance luminoso está limitado por el alcance geográfico.
Este alcance depende de la altura del plano focal de la luz y de la altura del observador y puede calcularse por una sencilla fórmula
donde h es la altura del ojo del observador sobre el nivel del mar y H es la altura del plano focal del faro también sobre el nivel del mar.
Es la característica clave en la eficacia del faro, la cual está determinada por dos factores: alcance luminoso y alcance geográfico. Por tanto, el alcance real será el mínimo de los obtenidos, aunque normalmente hoy día los alcances luminosos superan los alcances geográficos.
El alcance geográfico depende de varios factores: por un lado de la esfericidad de La Tierra y por otro de las alturas sobre el nivel del mar, tanto del foco como del observador.
El alcance luminoso depende de otros factores: transparencia (transmisión) atmosférica o intensidad de luz que pasa de un punto del haz a otro situado a una cierta distancia, o sea la cantidad de luz que llega al observador; visibilidad meteorológica o distancia por encima de la cual un objeto no puede ser visto cuando hay bruma; relación visibilidad meteorológica-transmisión atmosférica o flujo luminoso que no llega al observador el cual es reflejado por las partículas de la atmósfera (Lo que sería el nivel de contraste); y por último el umbral de percepción de la luz por debajo del cual el ojo humano no detecta luz.
Por tanto al alcance luminoso será aquella distancia máxima en la cual el nivel de iluminación llegue al umbral mínimo de percepción de la luz.
El alcance geográfico puede ser determinado a priori por sencillas fórmulas de trigonometría, pero no sucede lo mismo con el alcance luminoso, el cual depende enormemente de las características atmosféricas de la zona.
Por ello, se establece una especie de valor de referencia denominado alcance nominal (Nocturno por defecto) independiente de irregularidades atmosféricas, que corresponde a la visibilidad meteorológica a 10 millas náuticas.
En general el alcance nominal de una señal luminosa es el alcance luminoso para una transmisión atmosférica de T = 0.74113 por milla náutica.
El alcance luminoso se calcula a partir del nominal, de la intensidad luminosa del foco emisor y de las características atmosféricas de la zona.
Por ejemplo, a lo largo del siglo XX se han desarrollando diversos planes de alumbrado en el territorio español. Gracias a ellos se han construido nuevos faros y mejorado las características de los ya existentes.
Tomemos como referencia el caso del faro de Guetaria (Guipúzcoa), el cual posee una altura de torre sobre el nivel del mar de 91 metros y una altura del observador de 4 metros. Por la fórmula comentada en la sección anterior, se obtiene un alcance geográfico de 24 millas náuticas.
Si no se modifica la altura del faro, el alcance geográfico no varía, aunque no suceda lo mismo con el alcance nominal y por supuesto el alcance luminoso. Con el paso de los años, la intensidad luminosa ha aumentado y por consiguiente el alcance luminoso.
¿CÓMO INTERACCIONAN LA LUZ Y LA MATERIA?
La luz en el vacío viaja a una velocidad de 300.000 kilómetros por segundo. En el aire la velocidad es similar, pero en otros medios como vidrio, agua o plástico su velocidad se reduce.
Los metales o las rocas son opacos, no dejan pasar la luz a su través. Cuando la luz cambia de medio su velocidad se modifica.
Todos los materiales absorben luz en mayor o menor grado, dependiendo de su transparencia.
¿QUÉ ES LA REFLEXIÓN?
Cuando un rayo de luz llega a una superficie plana que separa dos medios diferentes como aire y vidrio pueden suceder tres cosas:
1.‑ Que toda la luz penetre en el nuevo medio.
2.‑ Que algo de luz penetre en el nuevo medio.
3.‑ Que nada de luz entre en el medio.
La reflexión ocurre cuando la luz no penetra en el nuevo medio.
El ángulo de incidencia es igual al ángulo de reflexión (1a ley de Snell).
¿QUÉ ES LA REFRACCION?
La refracción ocurre cuando la luz penetra en el nuevo medio.
El seno del ángulo de incidencia es igual al seno del ángulo de reflexión (2a ley de Snell)
Lo normal es que la reflexión y la refracción ocurran de manera simultánea.
Los diseños de las ópticas de los faros se apoyan en estas leyes para concentrar en un haz paralelo los rayos emitidos por una fuente de luz.
Si el sistema solo usa la refracción se llama dióptrio. Si usa solamente la reflexión se llama catóptrio y si usa ambas cosas se llama catadióptrio.
¿CÓMO SE PRODUCEN LOS DESTELLOS?
Se producen normalmente de una de las tres formas siguientes
a) POR INTERMITENCIA DE APAGADO Y ENCENDIDO DE LA FUENTE DE LUZ.
Se emplea este sistema para luces alimentadas por gas o electricidad de potencia inferior a 100 W, para apariencias de destellos o de ocultaciones. En las eléctricas no es conveniente rebasar esa potencia por la inercia de apagado y encendido de la fuente.
Los cortes y aperturas de alimentación se realizan mediante destelladores mecánicos o electrónicos.
Las ópticas que se emplean son generalmente de horizonte.
b) POR GIRO DE PANTALLAS EN TORNO A LA FUENTE DE LUZ.
Se emplea este sistema para producir apariencias de ocultaciones en lámparas de petróleo o eléctricas de consumo superior a 100 W. Para el giro de las pantallas se utiliza una máquina de rotación.
Las ópticas que se emplean son generalmente de horizonte.
c) POR OPTICA GIRATORIA.
El giro de paneles ópticos alrededor de una fuente de luz que está constantemente encendida produce una serie de haces luminosos que al llegar al observador producen la apariencia deseada.
El conjunto de paneles ópticos forma la óptica giratoria que se mueve mediante una máquina de rotación. La instalación se dota también de un cambiador automático de lámparas para prevenir las averías que estas puedan presentar en su funcionamiento.
Este modo de producir las apariencias de destellos se emplea cuando la fuente de luz no permite intermitencias de apagado y encendido o para cualquier fuente de luz, cuando se desean grandes alcances que no se pueden conseguir con una óptica de horizonte.
¿CÓMO SE PRODUCE EL COLOR DE LAS LUCES?
El color se produce colocando un filtro coloreado de cristal o plástico transparente bien entre la fuente de luz y la óptica o bien exteriormente a ésta.
En este caso el filtro puede ser el propio cristal de la linterna o, si la luz es de sectores, pantallas de vidrio coloreado exteriores a ella.
Las linternas con ópticas de policarbonato o acrílicas que se usan en balizas o luces de puerto se fabrican con las ópticas transparentes o coloreadas de verde, rojo o amarillo, según corresponda, ya sea en todo su horizonte o en algunos casos en sectores.
¿QUÉ ES EL RITMO DE UNA LUZ?
Una luz rítmica es una luz que se muestra de forma intermitente con una periodicidad regular. Se llama ritmo de la luz a la ley que describe los aspectos que presenta la luz durante su periodo.
Hay que tener en cuenta que cuando una luz se apaga la persistencia de la visión en la retina es de unos 0,15 segundos y que el tiempo que tarda una fuente de luz en ponerse incandescente al encenderse y en volver a la oscuridad al apagarse puede ser una parte importante de los intervalos de luz oscuridad que asignemos a un determinado ritmo, por lo que hay que tener cuidado al escoger la duración de estos.
Los periodos máximos de las luces también deben limitarse para que se vea la característica completa en el menor tiempo posible.
Las luces pueden clasificarse por su ritmo en: fijas, de ocultaciones, isofase, de destellos, centelleantes, centelleantes rápidas, centelleantes ultrarrápidas, de señales Morse, fijas variadas por destellos y alternativas.
La definición de cada una de ellas y su utilización está descrita en el Sistema de Balizamiento Marítimo de la AISM/IALA.
¿CÓMO PUEDEN IDENTIFICARSE LAS LUCES?
Las luces se identifican por su apariencia, es decir el conjunto formado por su color y su ritmo. Cuando se diseña un faro se elige para él una apariencia diferente de la de otras luces existentes en las proximidades.
Cuando el navegante ve la luz, cuenta los destellos, mide los tiempos de luz y oscuridad e inmediatamente identifica la señal que está viendo y que no puede confundirse con otra.
¿CÓMO SE ALIMENTA UN FARO?
Si el faro está en tierra, la electricidad puede llevarse mediante una conducción enterrada o un cable aéreo. Si el faro está en el mar, es posible utilizar cables submarinos si el faro no está muy lejos de tierra.
Si embargo los faros aislados necesitan generar su propia corriente e incluso los faros en tierra también como alimentación de reserva, ya que ante un eventual corte de luz la luz del faro no funcionaría. Por ello se requiere la instalación de generadores o de baterías.
Hoy se recurre a los paneles solares que, durante el día y mientras el sol brilla, generan electricidad que carga baterías y acumuladores o a aerogeneradores que aprovechan la fuerza del viento para la misma función.
¿QUE SON LAS CARTAS NÁUTICAS?
Cuando se viaja en coche, por lo general se lleva un mapa que muestra la tierra y algo del mar alrededor. Cuando un marino navega, una de las cosas más importantes que debe llevar es una carta o mapa del mar con algo de tierra alrededor, una carta náutica.
En otro tiempo, antes de que existiera cualquier tipo de mapa, muchos se realizaron estudiando la tierra desde el mar y haciendo observaciones desde los barcos.
Una de las tareas más importantes de los viajes del descubrimiento era poder dibujar los océanos y cualquier tierra que pudiera ser descubierta.
Al principio las cartas náuticas eran simples pictogramas, representaciones de la forma de la tierra, de los accidentes geográficos y de objetos añadidos por el hombre. Cualquier cosa que pudiera considerarse como una ayuda a la navegación era cartografiada.
Con el transcurso de los siglos empezaron a hacerse cartas a escala con una precisión en el dibujo que permitía realizar medidas de distancia y posición. Eso fue posible al definirse matemáticamente las coordenadas de un punto sobre una esfera, la tierra, que se denominaron latitud y longitud.
Además de las cartas náuticas, los marinos llevan a bordo otras cosas menos conocidas como los libros de navegación, Libro de Faros y Derroteros, en los que se da información para navegar que no aparece en las cartas.
Los libros más modernos llevan dibujos o fotografías panorámicas de la costa así como una lista de todas las luces y ayudas a la navegación.
¿QUÉ SON LOS LIBROS DE FAROS?
Los libros de faros existen desde unos 150 años. Son unas tablas publicadas en forma de libro en las que se recogen en columnas
- El número de la luz.
- Una descripción de su situación
- Su latitud y longitud
- Una descripción de su apariencia
- Una descripción de la estructura que le sirve de soporte y que ayuda a su identificación durante el día.
- Otras informaciones como altura de la luz sobre el nivel del mar o alcance o distancia desde la que puede verse la luz.
Las primeras listas fueron publicadas por el Almirantazgo Inglés hacia 1860. Hoy los servicios hidrográficos de cada país publican las correspondientes a sus ayudas a la navegación y sus cartas náuticas.
Fuentes: Puertos del Estado y CD Multimedia Faros de España del Ministerio de Fomento.