LUMINOTÈCNIAFONAMENTS I INTRODUCCIÓ A LA IL·LUMINACIÓ ESCÈNICA TÈCNICA

ABSTRACT L’objecte d’aquest document és oferir al lector una breu introducció als aspectes referents a la il·luminació tècnica o luminotècnia, tractant sobretot els aspectes bàsics que permetrien la realització d’una obra de baixos requeriments. Aquest escrit, per tant, s’allunya de la complexitat real que suposa el disseny i estructuració de la il·luminació d’un escenari amb pressuposts elevats i on es requereix d’elevades prestacions a favor d’una simplificació del procés que permeti al lector plantejar aquest mateix procés amb recursos més bàsics i en un entorn més limitat. És, a tots els efectes, un primer contacte amb el món de la il·luminació d’escena enfocat a la realització d’obres de petit format. El lector interessat en aprofundir en la matèria pot consultar fonts externes o formar-se en els diversos cicles formatius disponibles a l’actualitat. S’exposa també el fet que, donat que el material tècnic varia en funció del fabricant, la informació que es presentarà serà de caire general i existeix la possibilitat que les il·lustracions no representin amb fidelitat els aparells dels que disposa el lector. També cal indicar que la lectura d’aquest llibre no concedeix al lector cap acreditació ni valor més enllà de la formació oferta. Això implica que, davant de qualsevol dubte o incidència, és preferible en la mesura del possible contactar amb el fabricant, tècnic a càrrec del material o escenari, propietari dels equips, etc, abans de procedir. Un Pam i Dos Dits no es responsabilitza del mal ús que es faci de la informació facilitada o de les males practiques que realitzi el lector i anima a aquest a operar sempre amb criteris de seguretat i confort tant per ell com per a la resta de persones implicades a l’obra de forma directa o indirecte. Finalment, s’anima al lector a contribuir en el procés de distribució d’aquesta obra. Aquest document pot ser compartit de forma gratuïta amb tothom. No s’autoritza, però, l’ús comercial del mateix. També animem al lector a formar part de la fase de de correcció, millora i ampliació dels continguts oferts en aquest document. A tals efectes, la companyia Un Pam i Dos Dits deixa a la seva disposició el següent correu de contacte: unpamidosdits@gmail.com

TAULA DE CONTINGUTS 1. INTRODUCCIÓ AL MÓN FÍSIC ................................................................................ 1 1.1. PERCEPCIÓ ÒPTICA ............................................................................................... 1 1.1.1. COMPOSICIÓ, INTERACCIÓ I COMPORTAMENT DE LA LLUM .................... 1 1.2. ELECTRICITAT ........................................................................................................ 5 1.2.1. FONAMENTS BÀSICS ...................................................................................... 5 1.2.2. CIRCUITS EN SÈRIE ........................................................................................ 8 1.2.3. CIRCUITS EN PARAL·LEL ............................................................................... 10 1.2.4. CIRCUITS COMBINATS ................................................................................... 11 1.2.5. SISTEMES TRIFÀSSICS .................................................................................. 13 1.2.6. INTERFICIES DE CONNEXIÓ .......................................................................... 14

2. IL·LUMINACIÓ PAR ................................................................................................ 15 2.1. TECNOLOGIA AL·LÒGENA .................................................................................... 18 2.1.1. LÀMPADA ......................................................................................................... 18 2.1.2. CONTROL ......................................................................................................... 19 2.2. TECNOLOGIA LED ................................................................................................. 21 2.2.1. LÀMPADA ......................................................................................................... 21 2.2.2. CONTROL ........................................................................................................ 23 2.3. COMPARATIVA DE SISTEMES ............................................................................. 24

3. SISTEMES DE CONTROL ...................................................................................... 25 3.1. DIMMER A PARTIR DE POTENCIOMETRES ........................................................ 25 3.2. ESTÀNDARD DMX512 ............................................................................................ 26 3.2.1. CONNEXIONS .................................................................................................. 27 3.2.2. ADRECES DMX ................................................................................................ 29

4. MESURES DE SEGURETAT ................................................................................. 32 4.1. AÏLLAMENT DIELÈCTRIC ..................................................................................... 32 4.2. FIXACIÓ I CORDES DE SEGURETAT .................................................................. 33 4.3. MANIPULACIÓ I CONSIDERACIONS TÈRMIQUES ............................................. 34 4.4. EPILÈPSIA FOTOSENSIBLE ................................................................................. 34 4.5. CONSIDERACIONS DAVANT UN INCENDI .......................................................... 35 5. ESTUDI D’ESCENA ............................................................................................... 36 5.1. SOFTWARE SIMULIG ............................................................................................ 36 5.2. DISTRIBUCIONS HABITUALS ............................................................................... 38 5.3. FOTOMETRIA I LUMINÀNCIA 47

1

1. INTRODUCCIÓ AL MÓN FÍSIC A l’hora d’estudiar com es composarà una escena concreta per un espectacle, el director plantejarà a l’equip tècnic el que vol aconseguir en aquell moment precís. Aquesta fase del projecte pot succeir fins i tot abans d’escriure el guió de l’obra o abans de disposar del material que es destinarà a la il·luminació. Aquest fet implica que cal un o diversos punts de referencia per realitzar una aproximació de quin material serà necessari i com s’aconseguirà l’efecte desitjat. Un dels punts de partida més evidents és el coneixement del món físic, és a dir, conèixer el comportament de la llum sobre els diferents materials, com es pot modificar aquesta, etc. D’altre banda, cal tenir present també que per emetre llum necessitarem d’energia, sovint en forma d’electricitat obtinguda a partir de la xarxa, i en conseqüència caldrà tenir present no només quins aparells necessitem, sinó també el seu consum, com els connectarem a la xarxa o, si són sistemes artesanals, quina configuració ens resultarà més òptima. En qualsevol dels cassos, el coneixement de les variables físiques pot suposar el punt de partida a l’hora de valorar una proposta escènica. 1.1. PERCEPCIÓ ÒPTICA L’ull humà funciona per mitjà de la recepció i tractament de la llum que rebem del nostre entorn. En un entorn amb poca llum l’ull humà només podrà distingir formes i figures en un espectre de color gris, mentre que en entorns amb lluminositat excessiva la percepció dels colors no serà correcte i pot arribar fins i tot a malmetre els teixits oculars. En conseqüència, per assolir una percepció correcte dels colors i les imatges es requereix d’una llum molt concreta i d’entendre com aquesta es propaga pel medi. 1.1.1. COMPOSICIÓ, INTERACCIÓ I COMPORTAMENT DE LA LLUM Si bé la llum és un fenomen físic difícil d’explicar amb precisió, si que en podem simplificar el seu caràcter: és un fenomen ona-corpuscular. Això vol dir que la llum és formada per petits paquets energètics (corpuscles) que anomenem fotons, els quals impacten contra la superfície dels diferents objectes que ens envolten i que es mouen com si fossin una ona electró-magnètica. Lluny d’aprofundir en les particularitats físiques del fenomen, ens quedarem amb la idea que la llum es compon de fotons que viatgen a velocitats molt elevades. Quan un d’aquests fotons és emès pel Sol o per una làmpada de llum blanca, el fotó presenta unes característiques molt especifiques que fan que l’energia que conté correspongui a la de tots els colors visibles a la vegada. En altre paraules, la llum blanca és formada per la superposició de tots els espectres de color alhora. Tanmateix, si la llum blanca conté tots els colors, com és que la llum del Sol ens deixa apreciar els objectes amb colors diferents del blanc? Per donar resposta a aquesta pregunta cal analitzar el procés que s’està produint des de l’emissió del fotó fins a la recepció per part de l’ull humà: Partint de la base que el fotó té l’energia referent a tots els colors distribuïda en un espectre que nosaltres aproximarem a una banda, el que farà el fotó serà impactar contra un objecte concret, com una pilota de goma. El material de la pilota, de la mateixa manera que gran part dels materials que ens envolten, té la capacitat d’absorbir part de l’energia d’aquesta banda de colors i fer reflectir o emetre l’energia sobrant. Aquesta energia sobrant surt de la pilota en forma de fotó amb menys energia, la qual correspon a la superposició d’espectres de color concrets i, per tant, en superposar-se formen un color específic, diferent del color blanc. D’aquesta manera, quan nosaltres captem el fotó amb el nostre ull, veiem el color concret de la pilota. Aquets procés es pot observar a la figura 1.

2

Figura 1. Exemple del procés de recepció d'un color.

De la mateixa manera, existeixen materials que són blancs i negres. Això és degut a que o bé el material no absorbeix gens d’energia del fotó incident (cas dels objectes que veiem de color blanc) o bé l’absorbeixen tota (cossos negres). En qualsevol cas, a la Terra cap cos és estrictament blanc o negre, en tant que l’absorció o reflexió total de la llum són estats ideals que no podem observar en els fenòmens quotidians. Un cop conegut el comportament de la llum natural en incidir contra cossos opacs aviat ens adonem que som capaços de determinar diversos paràmetres de partida: Si volem, per exemple, projectar una pel·lícula sobre una tela, interessa que aquesta sigui blanca, en tant que absorbirà el mínim de colors possibles i per tant la imatge projectada serà molt més visible que no pas si projectem sobre una tela negre que absorbirà la majoria de colors que estem projectant. De la mateixa manera, si en una obra de teatre els actors s’han de veure modificats per la llum però l’escenari no, convé que aquest últim tingui un color molt més pròxim al negre que la roba dels actors. Amb tot, els cassos exposats fins ara es redueixen de moment a cossos opacs, és a dir, objectes que no són travessats per la llum. Què passa, llavors, amb els cossos transparents? A efectes pràctics el comportament de la llum és semblant, amb la diferencia que els objectes transparents poden absorbir part de la llum que els travessa, no deixar passar una part concreta de l’espectre (cas dels vidres polaritzats de les ulleres de Sol) o modificar la direcció de reflexió de la llum. Els dos primers fenòmens són semblants al que hem vist abans, si bé ens donen la opció de modificar el color de la llum que estem emetent d’una manera molt senzilla: Si suposem que tenim una làmpada de llum blanca i ens interessa que la llum que arriba a escena sigui verda, només ens cal interceptar la llum emesa per la làmpada amb un material transparent de color verd. El fet que el material transparent sigui del color que desitgem obtenir no és trivial: el color del material, com ja hem vist, és el color d’emissió i, en aquest cas, el color de la franja resultant de la llum en travessar el material, és a dir, l’espectre energètic no absorbit definirà el color del material transparent. Per tant, un vidre translúcid com els que componen les finestres d’una casa deixaran passar la llum blanca sense modificar-la en excés, mentre que una gelatina

3

o cel·lofana de color ens donarà una llum d’aquell color concret. Aquest procediment es pot observar a la figura 2.

Figura 2. Modificació del color de la llum per mitjà de materials transparents.

La modificació de la direcció de propagació de la llum amb materials transparents permet obtenir efectes molt diversos. El més típic és la difusió de l’espectre de llum blanca a través d’un prisma, que permet obtenir l’arc de Sant Martí a partir de llum blanca i una peça de vidre prismàtica.

Figura 3. Experiment de Newton amb un prisma de vidre que exposa l'espectre de colors de la llum blanca.

Altres efectes poden ser obtinguts amb l’ús de lents òptiques que permeten formar efectes de partícules, modificar la dispersió de la llum, etc. En una altre categoria de superfícies es possible localitzar les superfícies reflectants i especulars. Les primeres s’utilitzen de forma directa en els sistemes d’il·luminació escènica PAR que tractarem més endavant, en tant que no només tenen poca absortivitat, sinó que el seu índex de reflexió de la llum és molt alt, permeten redireccionar la llum sense difondre l’espectre, és a dir, a diferencia del prisma, la llum pot variar la seva direcció sense variar el seu color, permeten concentrar-ne el feix, crear una major dispersió, etc. Dins de les superfícies reflectants trobem el cas particular de les superfícies especulars, formades per tots aquells materials que, en incidir llum sobre ells en una direcció concreta,

4

emeten aquesta llum en forma de reflex en totes direccions de forma indistinta i idealment distribuïda. L’exemple quotidià més pròxim a una superfície d’aquestes característiques són els miralls, dels quals es deriva l’exemple d’ús de les boles de discoteca o esferes emmirallades. Per acabar amb aquest punt tractarem també un concepte que hem estat comentant amb anterioritat: la dispersió. La llum, de la mateixa manera que el so, es veu atenuada amb la distancia que existeix entre l’emissor i el receptor. Una major distancia entre la nostra làmpada i l’objecte a il·luminar implicarà que l’objecte quedi menys il·luminat. Això vol dir que la llum no està arribant fins l’objecte? No necessàriament. Al principi del capítol hem indicat que la llum és formada per paquets energètics anomenats fotons. Aquestes fotons, si bé poden ser absorbits per les partícules de l’aire, travessaran aquest sense problemes en tant que els gasos que componen l’atmosfera terrestre baixa (o troposfera) són en la seva majoria transparents a la radiació lumínica. Només en certs medis gasosos com el fum de glicerina de les màquines de fum els fotons poden ser absorbits pel gas i realment generar una zona d’ombra al seu darrere. Amb tot, si considerem un entorn sense fum, la raó per la qual el nostre cos no queda il·luminat és molt més simple. Suposem que inicialment la nostra làmpada és un punt de l’espai i la llum que emet està formada per 5 fotons que formen corones circulars al voltant de la làmpada. Si viatgen tots junts, no resulta difícil veure que conforma avancen el radi de la circumferència en la que viatgen es va fen progressivament més gran i, per tant, si els fotons es mouen en direcció radial, aquests estan cada cop més allunyats els uns dels altres. Això implica que per una distancia elevada potser només un fotó dels 5 inicials impactarà contra l’objecte que volem il·luminar. Aquest fenomen de distanciament entre corpuscles es coneix com dispersió de la llum.

Figura 4. Explicació gràfica del fenomen de dispersió.

5

Per combatre aquesta dificultat el pas més simple és intentar concentrar al màxim els fotons en forma de feix direccional per mitjà de col·lectors parabòlics o lents. Amb tot, si la distancia segueix sent gran hi haurà part de la llum que seguirà dispersant-se i s’haurà de considerar un efecte afegit relacionat amb la energia de partida que presenta la llum que estem emetent, la qual també queda dispersada, que comentarem més endavant. 1.2. ELECTRICITAT Actualment existeixen diversos fenòmens físics, com les reaccions químiques, que són capaços de generar llum. Tanmateix, el més freqüent en il·luminació escènica és generar-la a partir del subministrament d’electricitat a una làmpada o sistema determinat. És per això que destinarem aquest apartat a definir el fenomen de l’electricitat i aprendre com operar amb aquest. 1.2.1. FONAMENTS BÀSICS L’electricitat es defineix com el transport de càrregues elèctriques per un medi. Aquestes càrregues elèctriques, d’origen subatòmic i generalment simplificades com electrons, poden ser excitades de maneres molt diverses, i encara que el lector pugui pensar que aquestes travessen el material a grans velocitats la realitat és totalment contraria. Els moviments electrònics són realment insignificants, de l’ordre de micròmetres per segon. Llavors com és possible que en tocar un interruptor s’encengui un llum gairebé a l’instant si els moviments són tant lents? La resposta complerta a aquesta pregunta és complicada, però pot ser simplificada si tenim presents certs aspectes: Suposant que les càrregues elèctriques queden totalment representades pels electrons i que aquests estan totalment repartits pel medi físic conductor des d’un extrem fins l’altre, sense que existeixin espais buits entre ells, podem veure que en excitar els primers electrons d’un extrem del conductor, aquests intentaran anar cap l’extrem contrari (més endavant explicarem el perquè), xocant contra els següents electrons, que es posaran en moviment absorbint l’energia de l’impacte. La successió continuada de col·lisions electròniques es produeix en temps molt petits i permeten que els electrons de l’extrem contrari es desplacin en poc temps, encara que sigui una distancia petita. Si l’excitació és continuada, no és difícil veure que per l’extrem del conductor estan desplaçant-se contínuament electrons, generant l’energia elèctrica necessària per encendre el llum de l’exemple. El fenomen global, més enllà del propi moviment electrònic, està generant el que es coneix com una ona electromagnètica. A la natura és fàcil observar que certs materials no compleixen el fenomen que acabem de descriure o, dit d’una altre manera, no permeten la lliure circulació de l’electricitat. Això es deu a l’estructura atòmica dels diferents materials: Si un material concret té els àtoms enllaçats de tal manera que els electrons formen orbitals específics, aquests difícilment podran trencar la seva trajectòria natural per xocar contra els electrons veïns. És el que anomenem un material aïllant o dielèctric. En són exemples les ceràmiques, minerals i cristalls, gomes, alguns plàstics, algunes fustes, etc. Si per contra el material presenta una estructura atòmica on els electrons tenen enllaços molt febles i una trajectòria poc definida (el que es coneix com un núvol electrònic), aquests presentaran un moviment lliure que permet la circulació de l’electricitat a través del material. És

Figura 5. Simplificació del procés de transport d'energia elèctrica. Les unitats vermelles indiquen càrregues en moviment i les grogues càrregues que absorbeixen l'energia de xoc.

6

el que coneixem com un material conductor. En són exemples els metalls, l’aigua i altres substancies líquides, etc. També és possible localitzar un darrer grup de materials, els anomenats materials semiconductors. Un semiconductor és un material anisòtrop que permet el pas de l’electricitat només en una direcció concreta pel fet de presentar una estructura atòmica molt concreta i orientada d’una determinada manera. S’utilitzen sobretot a electrònica i, tot i que generalment l’usuari mig no els acostuma a manipular de forma directa, es trobaran presents en gran part dels controladors que s’exposaran en aquest llibre. Cal indicar que no tota l’energia involucrada inicialment en el moviment de les càrregues és la que obtindrem al final del procés. Part de l’energia que es transmet en els xocs quedarà dissipada en forma de calor. Aquest fet es coneix com efecte Joule i és una de les majors complicacions a l’hora de dimensionar adequadament una instal·lació o sistema elèctric. Bàsicament estableix que a major nombre de càrregues presents en un medi determinat per un interval de temps donat més col·lisions es produiran i, per tant, més s’escalfarà el conductor que estiguem utilitzant. Una elevada temperatura pot implicar que el conductor es fongui, ocasionant el trencament d’aquest i per tant deixant de subministrar energia. Per evitar això s’ha de realitzar un estudi sobre la quantitat d’energia que travessarà el conductor per definir el diàmetre transversal òptim que ha de tenir el conductor. Per sort els fenòmens elèctrics han estat estudiats en gran mesura i existeixen models matemàtics molt bàsics que ens permeten dissenyar els circuits amb seguretat. Amb tot, per poder aplicar aquests models primer serà necessària la definició de les variables bàsiques de treball:

Tensió o diferencia de potencial: La tensió es pot entendre com la energia en forma de treball que es requereix per portar una càrrega elèctrica d’una punt A fins un punt B de l’espai. De manera molt simplificada, podem dir que és el grau d’excitació que tenen els electrons en desplaçar-se pel medi. La seva unitat internacional és el volt (V). Donat que a la natura els fenòmens físics tendeixen a cercar els estats d’equilibri amb menor energia involucrada, resulta evident que les càrregues elèctriques es mouran cap zones on la tensió sigui més baixa per tal d’equilibrar-se. Això implica que si en un extrem d’un cable conductor tenim 18V i a l’altre extrem tenim 0V, la tendència natural de les càrregues serà anar del punt de màxima tensió (18V) fins al de mínima (0V). Això ens porta fins al conveni actual, on els sistemes bifàsics presenten dos borns de connexió, essent el positiu el referent a una tensió diferent de 0 i el negatiu o terra el referent a 0V. Existeixen fenòmens molt interessants relacionats amb la diferencia de potencial, com poden ser els arcs voltaics i els llamps, en els quals s’acumula tanta tensió en un punt d’un espai conductor que la diferencia de tensió amb l’aire que l’envolta és prou gran com per transmetre l’electricitat per l’aire.

Figura 6. Bobina de Tesla mostrant un arc voltaic.

7

Intensitat: La intensitat elèctrica o corrent es defineix com la quantitat de càrregues elèctriques que travessen una secció o àrea perpendicular a la direcció de desplaçament de les càrregues en un espai de temps. La seva unitat en el sistema internacional és l’amper (A). Per tal de reduir la intensitat normalment s’augmenta la secció del conductor. En contra de les creences populars, la intensitat elèctrica no és necessàriament el factor determinant de la mortalitat d’un accident elèctric. En realitat podem tenir elevades intensitats amb molt baixes tensions i no rebre cap dany en tocar el conductor. Per que un conductor sigui potencialment perillós per la salut humana cal que per ell circuli una tensió i intensitats elevades. Què es considera, però, intensitat elevada? Si ens referim al llindar del dolor humà i ens situem a Espanya, l’actual règim de baixa tensió que podríem torbar en qualsevol endoll domèstic ofereix 230V. Amb aquesta tensió només són necessaris 36mA o el que és el mateix 0,036A per causar danys permanents en els teixits dels òrgans interns d’una persona adulta. Dit d’una altre manera, a partir de 230V tocar el material conductor pot suposar la mort de l’individu si els sistemes de seguretat de la caixa de subministrament fallessin.

Resistència: La resistència o impedància elèctrica es pot definir com la dificultat que ofereix un element a ser travessat pel corrent elèctric. Com ja hem vist abans, aquest fet depèn en gran mesura de l’estructura atòmica del propi material, ocasionant que els materials aïllants tinguin resistències molt elevades comparades amb els conductors. La unitat de mesura en el sistema internacional d’unitats és l’ohm (Ω). Cal ser conscients que tots els materials trameten corrent elèctric, si bé el nombre de càrregues que aconsegueixen travessar un aïllant són insignificants. Amb tot, sí que és necessari veure que, per una major resistència al pas dels electrons, més energia elèctrica dissiparà el material en forma de calor i, per tant, major efecte Joule s’assolirà en la resistència elèctrica.

Coneixent aquestes tres variables fonamentals podem iniciar l’estudi del model matemàtic més senzill que caracteritza els circuits elèctrics: la llei d’Ohm. La llei d’Ohm estableix la relació:

𝑖𝑛𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖𝑡𝑎𝑡 =𝑣𝑜𝑙𝑡𝑎𝑡𝑔𝑒

𝑟𝑒𝑠𝑖𝑠𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎

→ 𝐼 =

𝑉

𝑅

Aquesta forma de la llei d’Ohm, amb tot, correspon únicament a una particularització pel cas de corrent continua. La formulació general de la llei d’Ohm aplicable per corrent alterna i sistemes complexos es pot trobar en llibres d’electrotècnia. Aquesta no serà tractada en aquest document en tant que tampoc resulta imprescindible en el camp de la luminotècnia. S’aconsella al lector interessat la consulta de material referent a la llei d’Ohm general i variables fasorials abans de manipular l’estructura d’un circuit que operi amb corrent alterna. En qualsevol cas, amb la formulació particularitzada serem capaços de definir les variables que intervenen en cada sistema. Per exemple, si una resistència de 120Ω té una tensió entre els seus borns de 5V, sabem que la intensitat que estarà travessant-la és de:

𝐼 =5

120= 0,0417𝐴

O, per contra, podem saber que un sistema és travessat per 2A i té una tensió entre borns de 230V, amb la qual cosa:

2 =230

𝑅

→ 𝑅 =

230

2= 115Ω

D’aquesta manera, la llei d’Ohm ens resultarà útil si en algun moment hem de dissenyar un circuit de corrent continua en tant que ens permetrà conèixer els valors exactes de les resistències que haurem de connectar, quina font d’alimentació haurem de fer servir, etc.

8

Un altre model que s’utilitza amb molta freqüència en luminotècnia és el càlcul de potencia consumida per un equip. La seva formula és:

𝑝𝑜𝑡𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎 = 𝑣𝑜𝑙𝑡𝑎𝑡𝑔𝑒 · 𝑖𝑛𝑡𝑒𝑛𝑠𝑖𝑡𝑎𝑡

→ 𝑃 = 𝑉 · 𝐼

Aquesta formula és aplicable tant pel cas de corrent continua com pel cas de corrent alterna, si bé en sistemes alterns s’haurà de considerar el desfasament entre les ones de tensió i intensitat. L’interès per aquesta formula radica en un aspecte anteriorment tractat: el dimensionament del sistema per evitar una fallida per efecte Joule. Els fabricants d’equips i sistemes sempre indicaran a la placa de característiques o al manual d’un aparell la potencia màxima d’operació d’aquest. Sobrepassar el valor que ens indica el fabricant suposa malmetre l’aparell, així que ens interessa configurar la nostra instal·lació de tal manera que cap sistema estigui actuant en sobrecàrrega. També és possible que el rang màxim d’operació d’un equip ens vingui donat en ampers. Això es veurà més fàcilment amb un exemple: Suposem que tenim 3 equips que consumeixen cadascun 300W. Els tres funcionen a 230V , el nivell de tensió de la xarxa elèctrica de baixa tensió espanyola que podem localitzar en qualsevol domicili. Volem connectar els tres aparells a la xarxa però només tenim un endoll disponible, així que decidim connectar-los tots a una base de 4 endolls i connectar la base a l’endoll lliure de la xarxa. Tanmateix, abans de connectar la base llegim al cable d’aquesta que la seva potencia màxima és de 1200W. Podrem fer la connexió? En aquest cas la resposta és directe: sí. En tant que el consum dels equips i la màxima del cable es troben en les mateixes unitats de potencia, només cal sumar les potencies dels equips per veure quin serà el consum del conjunt:

𝑃𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 300 + 300 + 300 = 3 · 300 = 900𝑊 Des d’aquí resulta evident que 900W són menors que la màxima de 1200W, de manera que el cable aguantarà sense problemes els tres aparells. Què passaria, però, si al cable en comptes de 1200W digués que el seu rang màxim d’operació són 2A? El que hauríem de fer en aquest cas és igualment determinar quina és la potencia total que consumeixen els equips. En aquest cas, com que treballem amb la situació anterior seguirà sent 900W. Des d’aquí, i coneixent que la tensió d’alimentació dels equips és de 230V, podem aplicar la formula del càlcul de potencia per extreure la intensitat que travessarà el cable:

𝑃𝑡𝑜𝑡𝑎𝑙 = 𝑉 · 𝐼

→ 900 = 230 · 𝐼

Aïllant la intensitat:

𝐼 =900

230= 3,913𝐴

S’evidencia, per tant, que la corrent que travessarà el cable serà superior a la màxima d’aquest en tant que 3,913A és superior a 2A. En aquest cas, per tant, no podrem realitzar la connexió i, si ho féssim, molt provablement cremaríem el cable. 1.2.2. CIRCUITS EN SÈRIE En certes ocasions serà necessari dissenyar petits circuits elèctrics. Per fer-ho és recomanable conèixer les diferents configuracions bàsiques i com interactuen els diferents elements d’aquestes. Anomenem circuit connectats en sèrie als diferents elements que es connecten en successió de tal manera que el born negatiu d’un sistema es connecta al born positiu de l’element següent, formant una única branca.

9

Figura 7. Circuit amb 3 resistències (rectangles) connectades en sèrie amb una font d'alimentació de corrent continua (circumferència) de 5V.

Amb aquesta configuració la tensió de la font d’alimentació es reparteix entre els elements que estiguin connectats (no equitativament, sinó seguint la llei d’Ohm), però la intensitat que travessa tots els elements és la mateixa. Per realitzar càlculs amb aquest tipus de sistemes normalment primer fem el que es coneix com una associació de resistències. En el cas del circuit en sèrie el que farem serà concentrar totes les resistències de la branca en una de sola de valor la suma de les originals. Amb el circuit anterior:

Figura 8. Associació de resistències en sèrie.

Amb el sistema simplificat podem aplicar la llei d’Ohm per tal de conèixer la intensitat que travessa el circuit:

𝐼 =5

6= 0,833𝐴

Com que la intensitat és la mateixa per totes les resistències connectades en sèrie, podem retornar al circuit original i calcular per a cada resistència quina tensió consumeix:

0,833 =𝑉1

2

→ 𝑉1 = 0,833 · 2 = 1,666𝑉

0,833 =𝑉2

3

→ 𝑉2 = 0,833 · 3 = 2,499𝑉

0,833 =𝑉3

1

→ 𝑉3 = 0,833 · 1 = 0,833𝑉

Figura 9. Circuit en sèrie després del càlcul de tensions.

10

Una manera de comprovar que els càlculs són correctes és sumar aquestes tensions i observar si dóna igual a la tensió total de la font:

1,666 + 2,499 + 0,833 = 4,998𝑉 = 5𝑉 Per tant hem realitzat un càlcul correcte. Ara, conegudes la intensitat i tensió de cada resistència, podríem realitzar el càlcul de la potencia consumida per cadascuna. Abans d’abordar altres sistemes, cal veure que el sistema sèrie, si bé consumeix menys energia que d’altres sistemes, també és més susceptible de fallar, en tant que si es fon o desconnecta un dels aparells connectats a la branca tota la branca quedarà inhabilitada. 1.2.3. CIRCUIT EN PARAL·LEL Un altre tipus de connexió habitual és la connexió en paral·lel. En aquestes configuracions els elements es connecten de tal manera que cadascun es troba en una branca diferent, però totes les branques conflueixen en un mateix punt, de manera que els borns s’estan connectant al mateix punt.

Figura 10. Exemple de circuit en paral·lel.

En un sistema paral·lel totes les branques reben la mateixa tensió i la intensitat queda repartida per les diferents branques (no de forma equitativa, sinó complint la llei d’Ohm). L’associació de resistències en aquest cas esdevé més complicada en tant que s’ha d’utilitzar la següent formula:

1

𝑅𝑒𝑞

=1

𝑅1

+1

𝑅2

On Req és la resistència equivalent o associada de les dues branques, R1 és la resistència d’una de les dues branques i R2 la de la branca restant. En el cas de l’exemple anterior:

1

𝑅𝑒𝑞

=1

2+

1

3=

5

6

Cal veure, però, que cal invertir l’expressió per tal d’obtenir Req:

𝑅𝑒𝑞 = (5

6)

−1

=6

5= 1,2Ω

Com a curiositat, en el sistema sèrie la resistència associada sempre serà major que qualsevol de les resistències individuals, mentre que en un sistema en paral·lel la resistència associada sempre serà menor que qualsevol de les resistències de les branques implicades a l’operació. Des d’aquí podem procedir com en el sistema sèrie i buscar la intensitat del circuit:

𝐼 =5

1,2= 4,167𝐴

11

Des d’aquí, i considerant que per cada branca passa la mateixa tensió (5V en aquest cas), podem localitzar la intensitat que passa per cada branca:

𝐼1 =5

2= 2,5𝐴

𝐼2 =5

3= 1,667𝐴

Figura 11. Circuit en paral·lel amb els valors de les intensitats parcials de cada branca.

On la suma de les intensitats parcials ha de ser igual o aproximadament la total:

2,5 + 1,667 = 4,167𝐴 De la mateixa manera que amb el circuit en sèrie, un cop conegudes les tensions i intensitats podem calcular la potencia consumida per cada element. 1.2.4. CIRCUITS COMBINATS Els sistemes més eficients sovint són combinació de circuits sèrie i paral·lel. Imaginem que tenim el circuit següent:

Figura 12. Exemple de circuit combinat.

Per poder tractar aquest tipus de circuits haurem de fer associacions de resistències fins aconseguir un circuit el més simple possible, preferiblement un sistema equivalent amb només una resistència. En aquest cas que hem considerat començarem associant les resistències de la branca superior en sèrie. Un cop tenim dues branques amb només una resistència, les associarem en paral·lel. Quan tinguem la resistència equivalent del sistema paral·lel associarem aquesta resistència en sèrie amb la de 1Ω.

12

Figura 13. Seqüència d'associació de resistències.

Un cop tenim el circuit simplificat podem operar per trobar la intensitat del circuit:

𝐼 =5

2,5= 2𝐴

Des d’aquí podem anar desfent el circuit pas a pas. D’aquesta manera a la resistència del circuit paral·lel i a la de 1Ω passen 2A. Quina tensió, però, passa per cadascun?

𝑉1 = 2 · 1 = 2𝑉

𝑉𝑝𝑎𝑟𝑎𝑙·𝑙𝑒𝑙 = 2 · 1,5 = 3𝑉

Si seguim desfent el sistema i ens centrem en el sistema paral·lel, sabem que per cada branca circulen 3V (ho acabem de calcular). D’altre banda, quina intensitat passa per cada branca?

𝐼𝑏1 =3

3= 1𝐴

𝐼𝑏2 =3

3= 1𝐴

Finalment, retornem al circuit inicial, on sabem que a la branca 1 tenim un circuit sèrie per on passa 1A. Quina tensió, però, passa per cada resistència?

13

𝑉𝑅1 = 2 · 1 = 2𝑉

𝑉𝑅2 = 1 · 1 = 1𝑉 Amb aquestes dades coneixem totes les particularitats del circuit.

Figura 14. Circuit final amb les dades.

1.2.5. SISTEMES TRIFÀSICS Fins ara els sistemes que hem vist funcionaven amb corrent continua. El pas a corrent alterna, com ja hem dit, esdevé més complicat, si bé gran part de la formulació segueix essent aplicable. Tot i no haver aprofundit en el camp dels circuits alterns, si que resulta convenient donar una petita pinzellada als sistemes trifàsics. Un circuit trifàsic és aquell format per una línia neutre i tres fases alternes independents normalment amb la mateixa tensió però desfasades 120º. Aquests sistemes permeten distribuir potencies més elevades sense sobrecarregar les línies, així com contenir alta tensió. A luminotècnia el més habitual és operar amb cables en configuració estrella de distribució trifàsica que operen amb una tensió estandarditzada de 400V i una intensitat que varia segons el diàmetre del cable. La raó per la qual s’opera a 400V deriva de la relació de tensions línia-fase:

𝑉𝑙𝑖𝑛𝑖𝑎 = √3 · 𝑉𝑓𝑎𝑠𝑒

Com que els 400V fan referencia a la tensió de línia, si agafem una de les fases i la connectem a un sistema connectat al seu torn amb la línia neutre, el que tenim serà:

400 = √3 · 𝑉𝑓𝑎𝑠𝑒

Aïllant el voltatge de fase:

𝑉𝑓𝑎𝑠𝑒 =400

√3= 230,940𝑉

On veiem que la tensió de fase és, arrodonint, els 230V de baixa tensió als quals s’alimenten la majoria d’equips que utilitzarem. En conseqüència, més que alimentar maquinaria de forma directe amb un subministrament trifàsic (pràctica habitual en entorns industrials), en il·luminació escènica els utilitzarem per comunicar la xarxa elèctrica amb subestacions o punts de distribució que presentin una elevada sol·licitació elèctrica, com per exemple una biga reticular amb 30 equips de llum instal·lats. En tant que la tensió de treball és molt elevada, així com la intensitat que travessa els cables, és molt important verificar aquestes instal·lacions, comprar sempre equips homologats o fins i tot

14

requerir el seu muntatge per part d’un electricista en el cas d’interfícies de connexió personalitzades. 1.2.6. INTERFÍCIES DE CONNEXIÓ Actualment existeixen diversos estàndards de connectors elèctrics que han estat adoptats en diferents països. L’endoll que s’utilitza a Espanya i gran part de la Unió Europea és conegut sota el nom col·loquial de “Schuko” i sota el nom tècnic de “CEE 7/3” i “CEE 7/4”. Els endolls Schuko són formats per un cos de goma o plàstic aïllants, dos pins circulars rematats en semiesfera de 4,8 mm de diàmetre i dos barretes planes de contacte diametralment oposades. Cada un dels pins circulars corresponen respectivament a la connexió a línia i connexió a neutre. D’altre banda, les barretes formen el contacte a terra.

Figura 15. Connector CEE 7/4 "Schuko".

És necessari veure que, a diferencia d’altres connectors, els Schuko són bipolars, és a dir, els pins no tenen assignades una funció especifica: el pin de la dreta pot fer tant de connexió a línia com de connexió a neutre, i el mateix amb el pin de l’esquerra. Els sistemes Schuko estan preparats sobretot per operar en línies europees. Això és una línia de corrent alterna amb tensió de 230V, una freqüència de 50Hz i 16A com a màxim (poden existir condicions més restrictives a causa dels cables). Qualsevol condició fora d’aquests estàndards pot causar un funcionament erràtic del sistema. En el cas que es necessités treballar amb línies de corrent elevada o alta tensió, en cap cas farem servir sistemes Schuko per connectar els components. En el seu lloc emprarem altres tipus de connectors CEE amb diferents nombres de pins segons la quantitat d’ampers que pugui suportar la línia. Actualment les manegues i connectors CEE d’alta tensió suporten intensitats màximes de 16A, 32A, 63A, 125A, etc.

Figura 16. Exemple de cable d'alta tensió (400V) amb endoll CEE amb màxima de 32A.

15

2. IL·LUMINACIÓ PAR Actualment existeixen molts tipus de llums escèniques disponibles al mercat. Cada tipologia de llum cobreix un segment de les necessitats tècniques i s’espera que amb la combinació de diversos equips sigui possible donar resposta a qualsevol proposta escènica. Lluny de tractar amb detall totes i cadascuna de les tipologies de llums disponibles actualment, aquest llibre es centrarà només en l’estudi del que es pot considerar l’estàndard d’il·luminació escènica més bàsic i versàtil: la il·luminació tipus PAR (Parabolic Aluminium Reflector). Un equip PAR es compon bàsicament de dos elements:

Carcassa: La carcassa, llauna o can és el cos d’alumini de l’equip, el qual presenta tots els sistemes mecànics que permeten la fixació de l’equip a un suport, sustenta la làmpada, permet la fixació de filtres de colors o delimitadors de llum, etc. El disseny de la llauna pot variar segons el fabricant, de manera que nosaltres ens centrarem en l’estudi d’una carcassa de canó llarg com el que es mostra a la figura.

Figura 17. Exemple de sistema PAR de dues peces, amb canó llarg i cos d'alumini polit sense pintar.

Làmpada: La làmpada és l’element del sistema PAR que genera la llum i queda allotjat dins la carcassa, aprofitant el cos d’alumini com a reflector. Existeixen diversos tipus de làmpada en base al seu funcionament, essent les làmpades més usuals i les que tractarem en aquest document les al·lògenes i les tipus LED.

16

Figura 18. Exemple de làmpada de tipus al·logen generada amb ordinador.

Tanmateix, la il·luminació PAR cobreix un rang d’usos molt variat. Això implica la existència de diferents mides de carcassa i làmpada segons la aplicació a la que vulguem destinar el llum. L’estàndard actual classifica els sistemes per mitjà del diàmetre interior de la carcassa. Això ens porta fins a la taula següent:

Designació Diàmetre

(polsades) Diàmetre

(mm)

PAR64 8 200

PAR56 7 175

PAR46 5,75 145

PAR38 4,75 120

PAR36 4,5 115

PAR30 3,75 95

PAR20 2,5 65

PAR16 2 50

Normalment un diàmetre major implica la possibilitat d’instal·lar una làmpada de més potencia, de manera que mentre que és usual emprar PAR64 amb làmpades de 1000W per il·luminar teatres amb escenaris grans o localitats on el llum es troba significativament allunyat de l’objectiu, serà suficient la utilització de PAR36 amb làmpades de 300W per distancies curtes i alta dispersió. En referencia precisament a la de dispersió trobem una de les particularitats dels sistemes PAR: la llum que emeten forma un con amb un angle concret que dependrà de diversos paràmetres. El fet d’emetre el llum de manera direccional i difusa fa que els sistemes PAR es quedin a mig camí entre els projectors d’inundació tipus Fresnel i els retalls, en tant que no presenten dispersions especialment elevades però tampoc permeten il·luminar amb precisió un objecte concret.

Figura 19. D'esquerra a dreta: Fresnel, PAR i retall.

A l’hora de valorar quin tipus de PAR necessitarem, per tant, haurem de considerar l’angle de con des de la generatriu fins a l’eix de revolució. Actualment estan estandarditzats els següents sistemes:

17

Designació Angle de dispersió Descripció

CP60 12º Il·luminació puntual. Alta precisió per objectes petits.

CP61 14º Il·luminació puntual. Emprada per reforçar l’escena.

CP62 24º Il·luminació d’inundació mitja. Llum global o reforç.

CP95 70º Il·luminació d’inundació elevada. Llum general.

Figura 20. Representació gràfica de la mesura de l'angle de dispersió.

L’angle de dispersió, però, pot ser òptim o no en funció de la distancia entre l’objectiu i els sistemes d’il·luminació. En el cas que vulguem realitzar un petit càlcul previ abans d’adquirir o llogar un equip d’il·luminació per veure si podrem cobrir o no l’extensió d’un objecte concret es pot acudir a l’aplicació del teorema de Pitàgores o relacions trigonomètriques: Si suposem que la llum formarà un triangle recte perfecte i coneixem el valor de la hipotenusa del triangle (C), podem utilitzar la formula:

On és possible determinar el valor d’A i, per tant, si la multipliquem per 2, tenim l’alçada i amplada màxima que cobreix el feix de llum del nostre focus. Si per contra només coneixem l’angle de dispersió i la distancia (B), podrem aplicar la formula:

sin 𝛼 =𝐴

𝐶

On l’angle α és el de dispersió en graus i la funció sinus sorgeix de la relació tr igonomètrica. Si arreglem l’expressió s’obté:

A = C · sin 𝛼 Amb tot, si es desconeixen les dades de la distribució tècnica, distancies o angles de dispersió, el procediment a seguir és prendre sempre un PAR amb la màxima dispersió possible, en tant que a aquests es poden acoblar al canó dispositius addicionals per limitar la dispersió, com pales abatibles. Finalment, cal sempre tenir present les característiques morfològiques dels equips que estiguem fent servir. En el cas dels PAR, generalment ens trobarem amb equips dissenyats per a ser

18

col·locats ens suspensió fixats a barres o sistemes reticulars per mitjà d’un braç o arc. És important, en qualsevol cas, informar-se sobre els sistemes de fixació i característiques de disseny dels nostres sistemes per tal d’instal·lar-los correctament.

Figura 21. Exemple de fixació de dos sistemes PAR a una estructura reticular de secció tubular.

2.1. TECNOLOGIA AL·LÒGENA És la tecnologia que típicament s’ha utilitzat a l’hora d’il·luminar abans de l’arribada dels LED. En conseqüència pot ser trobada en la majoria d’equips d’aplicació especifica. 2.1.1. LÀMPADA Les làmpades de llum al·lògena són una evolució de les làmpades d’incandescència de carboni. Aquestes estan formades per un filament de tungstè pel qual es fa passar una corrent elèctrica d’elevada intensitat, ocasionant que per efecte Joule aquest s’escalfi fins assolir la incandescència (punt on el material s’escalfa fins que els seus electrons comencen a intercanviar grans quantitats d’energia amb l’entorn, fent-se visible un canvi de color en el material). Quan el filament és prou calent, l’energia que comparteix amb l’entorn és absorbida per un gas al·logen, com pot ser el brom o el iode, que ocasionen l’emissió a l’atmosfera de partícules de llum o fotons. Òbviament, el gas queda contingut dins una capsula de vidre per evitar-ne la seva propagació per l’atmosfera, de manera que la llum travessa el vidre però el gas queda estancat, essent contínuament escalfat pel filament.

Figura 22. Esquema de components d'una làmpada al·lògena.

19

El funcionament de la làmpada ens permet entendre alguns dels fenòmens que es poden observar quan s’utilitzen equips al·lògens:

Les làmpades, especialment la part de la capsula de vidre, s’escalfen de forma notable i progressiva conforme aquesta es manté més temps encesa. Es possible assolir temperatures de funcionament pròximes als 100ºC.

Una major potencia elèctrica implicarà poder emetre més energia al gas i per tant s’obtindrà més llum. Això es tradueix en un major consum elèctric que altres sistemes equivalents.

En tant que basat en fenòmens físics molt ràpids, el procés d’encendre una làmpada al·lògena esdevé gairebé instantani. Existeixen, però, làmpades especifiques que requereixen de temps de preescalfament per poder funcionar amb un consum inferior o amb l’objectiu d’augmentar la seva vida útil.

Com a conseqüència directe dels cicles d’apagada (escalfament) i encesa (refredament) del filament, les làmpades al·lògenes acostumen a tenir una vida útil d’aproximadament 300 hores enceses.

La simplicitat en el seu funcionament i l’abaratiment dels materials amb el pas del temps, així com una millora en els dissenys ha permès que el preu de les làmpades al·lògenes esdevingui relativament baix, situant-se prop dels 20€ en el cas d’una làmpada per PAR64.

A causa de l’absortivitat del vidre i el gas al·logen, no tot l’espectre energètic serà transformat en llum, causant que típicament la llum emesa per una làmpada al·lògena no sigui totalment blanca, sinó lleugerament groga.

A causa del seu funcionament basat en corrent elèctric, una regulació del mateix implica un control directe sobre la quantitat de la llum que s’emetrà. Això suposa que les làmpades al·lògenes, generalment, són dimmeritzables.

A l’hora de seleccionar una làmpada per a la nostra carcassa, a part de triar-ne una amb el diàmetre nominal correcte (no podrem encaixar una làmpada PAR36 a una carcassa PAR64), caldrà també considerar quin tipus de connexió a borns tenim instal·lat a la carcassa així com la potencia que ens interessa pel nostre espectacle. Els models actuals cobreixen una gran quantitat de potencies nominals. Cal veure que en funció del diàmetre nominal tindrem unes potencies o unes altres, destinant normalment les potencies més altes als PAR64. A mode de referencia, per il·luminació general, es pot fer servir PAR36 de 300W per distancies de 5 a 10 metres, PAR64 de 500W per cobrir 10 metres amb il·luminació intensa, PAR64 de 1000W o més per llargues distancies, etc. 2.1.2. CONTROL Com s’ha indicat a l’apartat anterior, la manera més senzilla de controlar els sistemes al·lògens es per mitjà de la regulació directe del flux elèctric que travessa el filament. En conseqüència, si interceptem la línia d’alimentació del sistema amb un element regulador serem capaços de controlar la intensitat de la llum. Actualment aquests elements es poden trobar disponibles en solucions molt diverses que agrupem sota el nom de dimmers. Aquests poden ser molt senzills i econòmics, com és el cas d’un regulador domèstic basat en potenciòmetres, o complexos, com és el cas d’un dimmer pack o un controlador analògic-digital. En qualsevol cas, cal sempre tenir present que necessitarem un element de control al qual haurem de connectar els nostres equips i del qual rebran l’energia per funcionar. Per veure això suposarem el següent cas: Tenim 4 equips PAR36 al·lògens de 300W que necessitarem controlar en temps real durant una actuació. Suposant que la barrera econòmica no esdevé un problema, aviat veurem que les possibilitats que se’ns presenten són molt diverses:

En tant que pocs equips i de baixa potencia, podem interceptar cada línia d’alimentació amb un regulador individual, aconseguint que, en cas de fallida d’un dels reguladors, puguem seguir operant amb la resta. Amb tot, el sistema pot resultar poc còmode a l’hora d’operar.

20

Figura 23. Esquema del sistema: PAR36 (1), regulador individual (2), endoll Schuko del PAR36 (3) i xarxa elèctrica de baixa tensió(4).

Una altre opció és connectar els 4 equips a un dimmer de potenciòmetres amb 4 canals amb faders independents. D’aquesta manera tots els equips van connectats a només un aparell i per tant només tenim un sistema connectat a la corrent. El sistema és més còmode d’operar, si bé una fallida del dimmer suposa la pèrdua total del control sobre les llums, és un equip més car i actualment es troben en desús.

Figura 24. Esquema del sistema: PAR36 (1), endoll schuko dels PAR (2), dimmer (3), endoll schuko del dimmer (4), xarxa elèctrica (5).

21

Una darrera opció, molt utilitzada, és connectar els 4 equips a una barra dimmer o a un dimmer pack amb sortida DMX512. D’aquesta manera, aquests elements es poden connectar a una taula de control que compleixi l’estàndard DMX512, permetent una millora substancial en el control (les taules de control acostumen a incloure efectes addicionals, com efecte estroboscòpic, a més de faders individuals, banc de memòria, etc), si bé el preu del conjunt es dispara i el muntatge esdevé significativament més complex.

Figura 25. Esquema del sistema. PAR36 (1), endoll de PAR36 schuko (2), dimmer pack (3), endoll de dimmer pack (4), connexió DMX512 (5), taula de control (6), endoll de la taula (7), xarxa elèctrica (8).

2.2. TECNOLOGIA LED Si bé la tecnologia LED va començar a utilitzar-se en components electrònics a principis dels anys 60, no ha estat fins al segle XXI que la millora en el disseny i materials han permès la seva difusió en nous àmbits, entre els quals cal destacar la il·luminació domèstica i, en el nostre cas, l’escènica. 2.2.1. LÀMPADA En un equip LED, a diferencia dels equips al·lògens, ens trobarem amb que no tenim un únic element emissor de llum per cada carcassa, sinó que la llum prové de múltiples fonts que, en superposar-se, permeten obtenir la llum desitjada. Per tant, no existeix una làmpada única, sinó una combinació de làmpades. La paraula LED fa referencia a Light-Emitting Diode, o díode emissor de llum, en tant que es fonamenta precisament en aquest principi per actuar:

22

Suposarem que tenim dues peces rectangulars de dos materials semiconductors diferents formant el que es coneix com un díode, és a dir, entre ells existeix una separació molt petita però en cap cas entren en contacte. Un dels materials semiconductors presenta el que es coneix com un excedent d’electrons, mentre que l’altre té un dèficit o “forats”. Aquesta configuració, anomenada díode p-n, opera de tal manera que, en arribar electrons al material amb un excés d’electrons a causa d’un flux elèctric, aquests comencen a interaccionar i compartir energia fins el punt en que es troben prou carregats energèticament com per saltar a l’altre material, on passen a ocupar els forats d’aquest. Quan un electró realitza un salt d’un material a un altre, emet una enorme quantitat d’energia en forma de fotons que es tradueix en llum visible. Per tant, si el díode p-n és alimentat de forma continuada per un corrent elèctric prou intens, es formarà un pont d’electrons que salten d’un material a l’altre, ocasionant una emissió de llum no intermitent. Per afavorir, a més, el salt d’electrons, normalment s’encapsula el sistema dins un recipient al buit (sense cap gas al seu interior), aquest cop no necessàriament de vidre.

Figura 26. Esquema de funcionament d'una làmpada LED.

D’aquest funcionament se’n deriven diversos aspectes:

En trobar-se en el buit, els electrons realitzen el salt emeten l’energia en forma de fotons directament, en tant que resulta impossible que es produeixi calor per convecció. Això ocasiona que, idealment, un LED no s’escalfi. A la realitat, a causa d’altres fenòmens, un LED s’escalfa lleugerament, però no assoleix temperatures elevades.

A diferencia de la tecnologia al·lògena, en el cas dels LED la potencia consumida per la làmpada repercuteix de forma menys notòria en la quantitat de llum emesa. Això es deu al fet que, un cop superat el nivell mínim d’energia per iniciar el salt d’electrons, més energia suposarà més salts en el mateix temps, però també més calor als borns per efecte Joule, amb la possibilitat de fondre o cremar els semiconductors. Per tant, es troben fitades per la resistència dels materials implicats.

Si bé ens trobem davant de processos físics molt ràpids, per poder apreciar visualment llum produïda pel salt d’electrons necessitarem més temps que en el cas de les làmpades al·lògenes. Per sort, els avanços que han sofert les làmpades en els darrers anys han permès reduir aquest temps de salt inicial fins a l’ordre de fraccions de segon.

Pel fet d’operar a temperatures pròximes a les ambientals i protegir els elements de gasos que puguin malmetre’ls, les làmpades LED presenten una vida útil molt alta, sovint de més de 25.000 hores enceses. A part, en tractar-se d’un procés purament electrònic on no s’involucren efectes tèrmics s’assoleix una enorme eficiència energètica.

23

Una de les barreres més significatives que ha tingut que afrontar la tecnologia LED ha estat la econòmica. Si bé una làmpada LED de 5W pot costar prop de 15€, cal considerar que un sistema PAR64 pot estar composat de 18 d’aquestes làmpades. En conseqüència, el preu final de l’equip augmenta de forma considerable.

Com que la energia dels electrons és transformada directament en fotons ens trobem amb que, de forma natural, els LED emeten llum blanca. Per obtenir llum d’un color concret, el que es fa és encapsular el sistema en una capsula aïllant del color específic. Existeixen, a més, sistemes LED RGB que permeten obtenir una paleta de colors diversos per mitjà d’encendre un nombre concret de làmpades dels colors primaris (vermell, verd i blau) de forma simultània, superposant aquests colors.

No totes les làmpades LED són totalment dimmeritzables, en tant que el procediment d’emissió de llum funciona de manera escalonada. A més, en sistemes que combinen múltiples làmpades resulta més simple encendre al 100% un nombre determinat de làmpades (més làmpades enceses implica més llum) que no pas encendre-les totes funcionant a un 30% de la seva capacitat real. En conseqüència el seu control és més delicat i requereix d’un control més enfocat a la electrònica.

Com ja s’ha comentat, determinar el tipus de làmpada LED que requerim és, en aquest cas, complicat, en tant que a diferencia dels sistemes al·lògens, moltes carcasses destinades a tecnologia LED només admeten una tipologia de làmpada concreta. Ens trobem, per tant, amb sistemes més tancats i molt més restrictius. A part, la potencia equivalent d’un sistema al·logen a un LED també resulta confús i depèn de l’eficiència de la làmpada LED que estiguem considerant. Per exemple, un sistema LED de 12W pot cobrir les necessitats d’una làmpada al·lògena de 60W. A nivell escènic, un PAR64 de 500W al·logen pot ser substituït per un PAR64 LED de 18x8W (18 làmpades LED de 8W cadascuna). De les làmpades LED també cal indicar que, en algunes ocasions, en tant que processos electrònics, poden emetre una mica de soroll. 2.2.2. CONTROL Ja s’ha exposat amb anterioritat que els sistemes LED presenten una complicació afegida a l’hora de ser controlats. Amb tot, aquesta dificultat s’ha vist reduïda amb la introducció de l’estàndard DMX512. La enorme majoria de sistemes LED actualment incorporen a la pròpia carcassa les connexions i interfícies necessàries per ser comandats des d’un univers DMX. De fet, alguns models fins i tot inclouen petits controladors amb teclat que permetent als tècnics programar petits efectes o rutines directament a la carcassa de manera que, sense necessitat de cap altre equip, el sistema LED pugui realitzar, per exemple, una seqüència de canvi de colors progressiva en bucle.

Figura 27. Exemple d'un PAR LED amb connectors DMX512 i algunes interficies de control.

24

Retornant a l’estàndard DMX512, del qual parlarem en profunditat al apartat 3 d’aquest document, ens trobarem amb una configuració que, si bé admet canvis, queda molt fixada pel nombre d’elements, les seves funcions, etc. Suposem, per exemple, que volem connectar tres sistemes PAR36 8x3W per a ser controlats en temps real durant l’actuació. Per aconseguir una configuració el més simple possible haurem de connectar en sèrie els tres sistemes PAR dels que disposem, adreçar-los correctament i vincular-los a una taula de control DMX512. A més, cada sistema PAR haurà d’estar connectat a la xarxa elèctrica.

Figura 28. Esquema del sistema: PAR36 LED (1), endoll schuko del PAR36 (2), connexions DMX (3), taula de control (4), endoll schuko de la taula (5), xarxa elèctrica (6).

2.3. COMPARATIVA DE SISTEMES En aquests darrer punt realitzarem una ràpida comparativa entre els dos sistemes presentats per afavorir que el lector pugui veure ràpidament els avantatges i inconvenients que s’han anat exposant durant l’apartat. Quan un dels sistemes destaca per sobre de l’altre en un apartat, aquest queda destacat en verd.

Al·logen LED

Opera a baixes temperatures

Menor consum energètic

Major velocitat d’encesa i apagat

Major vida útil

Menor preu

Facilitat de reparació

Major nombre d’efectes i settings

Dimerització progressiva/continua

Més possibilitats de control

Major distancia il·luminable

Menor soroll durant operació

Major seguretat enfront incendis

25

3. SISTEMES DE CONTROL Com ja s’ha pogut veure a l’apartat 2 existeixen sistemes de control de llum molt diversos. Nosaltres ens centrarem en l’estudi dels sistemes dímer basats en potenciòmetres i en l’actual estàndard DMX512 per aportar una visió general basada en un sistema ara ja en desús i en el sistema més estès actualment. 3.1. DIMMER A PARTIR DE POTENCIOMETRES Es tracta d’un dels primers sistemes de regulació lumínica per mitjà d’elements elèctrics que es van utilitzar. El seu ús queda restringit als equips al·lògens. El seu funcionament és molt simple: Cada equip es connecta a un canal del dimmer per mitjà del cable d’alimentació de l’equip (en el cas d’un PAR, l’endoll schuko). Al seu torn, el dimmer es connecta a la xarxa elèctrica amb el seu propi cable d’alimentació. La corrent elèctrica de la xarxa arriba fins el dimmer i queda repartida en tants canals com tingui el dimmer (configuració elèctrica en paral·lel). A cada línia o canal li correspon un potenciòmetre o resistència variable independent i interna que varia en funció de la posició del slider o fader del canal, el qual és operat pel tècnic. D’aquesta manera, la resistència variable redueix en major o menor mesura el corrent que arriba fins la làmpada, causant una atenuació controlada de la mateixa.

Figura 29. Exemple d'una configuració amb un dimmer de potenciòmetres (esquerra) i simplificació del funcionament d'un fader amb el corresponent potenciòmetre (dreta).

Si mirem la figura 29 podem veure com el fader actua de tal manera que, quan més recorregut es dóna al fader, major atenuació tindrem. Això és així, però normalment els fabricant disposen els sistemes de tal manera que el cable d’alimentació del dimmer es disposa a la part posterior de l’equip, ocasionant que al potenciòmetre li arribi la tensió màxima per la part de dalt. Això implica que amb el fader totalment baixat estem donant el recorregut màxim i per tant estem donant una llum del 0% (màxima atenuació). Per contra, conforme el fem pujar, estem reduint el

26

recorregut i per tant progressivament estem fent baixar l’atenuació fins assolir la posició màxima (fader amunt) on obtindrem la màxima intensitat lumínica del nostre equip.

Figura 30. Exemple de 4 faders mostrant el percentatge d'intensitat lumínica que aporta cada posició.

Amb tot, cal tenir present un element que també trobarem en altres sistemes de control i que pot esdevenir útil en certs cassos: el control global o master. A la figura 30 el master s’ha indicat de color vermell. Generalment els faders dels dimmers de potenciòmetres actuen sobre els equips que tenen connectats a l’endoll que tenen alineats per la part posterior de l’aparell. Els faders master, per contra, no tenen cap endoll, en tant que estan destinats al control de tots els canals de forma simultània. La corrent que inicialment entra al dimmer passa, per tant, per un primer potenciòmetre, el del master, abans d’arribar al circuit en paral·lel. D’aquesta manera, si col·loquem el master a una posició del 50%, encara que el fader d’un canal estigui al 100% només podrem encendre el llum fins al 50%. Estem donant, per tant, el 100% del 50% que ens dóna master. El master normalment es col·locarà al 100% si volem un control de llums molt precís i individualitzat per canals, i manipularem directament el fader del master quan es persegueixi apagar o encendre tots els canals actius (amb intensitat diferent de 0%) de manera simultània. Un altre element típic que també trobarem en diversos sistemes són els botons de flash. Aquests normalment es disposen sota els faders de cada canal (a la figura 30 apareixen com a circumferències) i poden prendre formes rectangulars o circulars. L’objectiu del flash d’un canal és col·locar la intensitat del canal al 100% en ser polsat, independentment de la posició del fader d’aquell canal. D’aquesta manera, si volem crear un impacte visual momentani, com pot ser per exemple simular el flash d’una càmera fotogràfica, una explosió, un tret, etc, podem utilitzar els botons de flash en comptes de fer lliscar el fader ràpidament. Cal veure, però, que la intensitat només es manté al 100% mentre el botó es mantingui polsat. Existeixen també sistemes que permeten emprar els botons de flash com a kill-buttons, o botons d’apagada instantània, aconseguint l’efecte contrari que amb el flash. Esdevé necessari indicar que, si bé aquestes són les característiques més generals, les opcions reals de l’equip de control s’indicaran al manual d’usuari del sistema, i variaran segons el fabricant. És molt recomanable, per tant, consultar el manual per poder utilitzar de forma adient el material disponible. 3.2. ESTÀNDARD DMX512 L’estàndard Digital MultipleX o DMX512 sorgeix a finals del 1986, però no és fins als anys 90 que la industria aposta per aquest i el seu ús es generalitza. L’estàndard DMX512 fa referencia a un protocol electrònic específic, és a dir, a diferencia dels dimmer, considera un tipus de connectors específics amb uns pins clarament identificats, afavorint que tots els fabricants que el vulguin adoptar hagin de seguir aquest patró i per tant dos equips DMX de fabricants diferents siguin compatibles.

27

El connector DMX512 original és format per 5 pins, si bé actualment, per raons econòmiques, s’utilitza més el DMX512 de 3 pins. Ambdós sistemes són compatibles per mitjà d’adaptadors, i la seva funció és equivalent: establir una comunicació de dades digital entre els elements de control i els actuadors. El fet de tenir una transferència de dades digital (bits) enfront a una d’analògica (corrent elèctrica pura) suposa un allunyament del funcionament dels dimmers.

Figura 31. Connectors DMX512 de 3 pins. El connector esquerra és l'input o femella. El connector de la dreta és l'output o mascle.

És molt important no confondre els cables DMX amb els XLR que es fan servir en els equips de música, en tant que els connectors de 3 pins són gairebé idèntics. Tanmateix, cada cable funciona d’una manera totalment diferent (DMX és digital i l’XLR analògic) i realitzar una connexió amb el cable incorrecte pot suposar malmetre els equips o els cables. També cal considerar que el protocol DMX512 no només permet la regulació de llums, sinó també el control de posició de caps mòbils, l’accionament i regulació de màquines de fum i en definitiva l’emissió d’ordres especifiques per equips més complexos. No s’utilitza, per contra, per al control de pirotècnia a causa de la possibilitat d’interferència o eco de senyals, que el converteixen en un sistema poc segur per a la manipulació de sistemes explosius o pirotècnics. En el seu lloc es sol emprar sistemes MIDI. 3.2.1. CONNEXIONS Per poder establir una xarxa o univers DMX, és a dir, connectar múltiples equips a un sistema de control per mitjà de l’estàndard DMX, el que haurem d’aconseguir és que arribi senyal a tots els elements. Per fer això cal seguir els següents passos:

Generalment els equips de control que més s’empren en luminotècnia són les taules de llums. Aquestes, entre de moltes altres connexions, incorporen un DMX output i l’endoll per la corrent. Com que la senyal DMX és digital, la taula consumeix només l’energia necessària per funcionar i enviar el senyal, no distribueix la potencia entre els elements que tingui connectats. Per tant, connectarem la taula a la xarxa elèctrica i deixarem connectat el cable DMX output a la taula, de manera que l’extrem de cable lliure sigui un DMX input.

En funció del tipus d’equips i la quantitat dels mateixos que tinguem, el següent pas pot variar de forma considerable:

o Si tenim molt pocs aparells, estan prop els uns dels altres i tots incorporen en el cos les connexions DMX, el que farem serà fer entrar el DMX input de la taula directament a un dels aparells. D’aquest aparell ens quedarà un DMX output lliure, al qual connectarem un nou cable DMX. L’extrem lliure d’aquest cable, un input, serà connectat al següent aparell, i així successivament fins tenir tots els equips connectats formant el que es coneix com una línia, agrupació o branca.

28

Figura 32. Exemple d'univers DMX amb una única branca.

o Si tenim molts equips distribuïts per una àrea molt gran i allunyats entre ells, ens pot

interessar crear múltiples línies o branques. Per a fer això, connectarem el DMX input de la taula de llums al que es coneix com un DMX splitter. Els splitters són similars a les bases d’endolls que puguem trobar en una casa: reben un senyal, en aquest cas el de la taula, i el distribueixen a totes les línies que tenen connectades. D’aquesta manera podem formar línies molt diverses i connectar-les totes a un splitter.

Figura 33. Exemple d'un univers DMX amb 3 branques connectades a un splitter.

29

Com podem observar a les figures anteriors totes les branques acaben amb un element simbolitzat amb una X. Aquests elements són els terminals de final de branca, i estan formats per un connector DMX que es connecta a l’extrem lliure de la nostre branca (teòricament hauríem de tenir un DMX output) i que contenen en el seu interior una resistència de 120Ω. D’ells no surt cap cable, i la seva funció és evitar que el senyal que estem enviant reboti en arribar al final i formi interferències amb els senyals posteriors.

Figura 34. Exemple d'un model comercial de terminal de final de branca DMX de 3 pins en vista trimètrica davantera (esquerra) i posterior (dreta).

Cal denotar l’existència dels switchpacks o dimmer pack, els quals permeten connectar els endolls de llums al·lògenes i presenten les interfícies necessàries per ser connectats a una branca DMX. També és necessari veure que les branques no poden ser infinitament llargues en tant que la qualitat de la senyal es degrada amb la distancia i la quantitat d’elements connectats. És, per tant, recomanable connectar quantitats elevades de sistemes en branques separades i vinculades amb un splitter. Finalment, i encara que a les figures no s’ha indicat per no dificultar-ne la comprensió, els diferents equips que apareixen han d’estar connectats a la xarxa elèctrica. El cable DMX no subministra corrent als sistemes i per tant aquests han de rebre l’energia directament de la xarxa. 3.2.2. ADRECES DMX Fins ara hem vist com s’han de col·locar els cables entre els diferents elements d’un univers DMX. Ara bé, com pot ser que en enviar un senyal a tot l’univers només un element o conjunt específic la interpreti i actuï en conseqüència? La explicació a aquest fenomen la trobem en el que anomenem adreces DMX. Una adreça DMX és un codi numèric binari que equival al nom propi d’una persona. Quan a un equip se li dóna una adreça DMX, aquest queda identificat de tal manera que els senyals que portin com a consigna la seva adreça seran rebuts, descodificats i actuarà d’acord a la informació rebuda, mentre que la resta de senyals seran ignorades. A mode d’exemple podem imaginar una habitació plena de persones. En un moment donat per un altaveu sona una ordre dirigida només a les persones que es diuen Oriol. Les persones anomenades Oriol realitzaran l’acció, mentre que la resta romandrà quieta. Existeix, però, la possibilitat que existeixi un Oriol, diversos o cap dins l’habitació. Aquest seria un paràmetre que prèviament hauríem ajustat nosaltres. Amb aquestes premisses clares passarem a estudiar com cal assignar les adreces als diferents elements. El primer que veurem és com funciona el sistema binari. Aquest és un sistema numèric en base 2 que permet representar tots els nombres utilitzant només 0 i 1. El seu funcionament és molt simple:

30

Suposem que tenim un sistema amb 6 posicions que poden ser ocupades per un 0 o un 1, és a dir, 6 bits. El que tindrem serà:

A cada posició li correspon una potencia de 2 començant per la casella més a la dreta i avançant cap a la esquerra. Això és:

25 24 23 22 21 20

O el que és el mateix:

32 16 8 4 2 1

Per saber si hem de posar un 1 o un 0 a cada casella pensarem en un nombre, com per exemple el 24. El que farem serà començar per la esquerra i comparar el nostre nombre amb cada casella. Si la casella és més alta que el nombre que volem passar a binari col·locarem un 0. Si per contra és més petit, posarem un 1 i restarem al nombre actual el valor de la casella. En el cas del 24, per exemple, el 32 és major, així que posem un 0. El 16 per contra és menor, així que posem un 1 i fem l’operació 24-16=8. El nostre nombre actual és el 8. Passem a la següent casella, que és 8. Com que 8 no és major que 8, sinó igual, posem un 1, de tal manera que 8-8=0. En arribar a 0 es considera que el nostre nombre original ha estat correctament representat en binari, així que s’omplen la resta de caselles amb 0. Per tant:

32 16 8 4 2 1

24= 0 1 1 0 0 0

És a dir, la representació binaria del nombre 24 és 011000. Suposem ara que tenim un nombre com per exemple 155. Si repetim el procés amb les taules anteriors veurem que arribarem fins al final de la taula i el nombre final serà diferent de 0. No hem aconseguit anul·lar el nombre de partida. Això implica que el sistema falla? En absolut. Quan tinguem aquest problema i haguem repassat que els càlculs estiguin bé el que hem de fer és fer la taula més gran introduint més bits o potencies de 2. D’aquesta manera, el nombre 155 quedaria com:

128 64 32 16 8 4 2 1

155= 1 0 0 1 1 0 1 1

Aprendre el sistema binari és important, en tant que a l’hora de configurar les adreces dels equips aquestes s’hauran d’introduir en binari. Per fer-ho, els diversos equips poden disposar o bé d’unes petites palanquetes a la part posterior anomenades DIP switch o bé de sistemes LCD i teclat. En el cas particular dels DIP switch haurem d’emprar un objecte prim per moure a la posició d’ON les palanquetes que vulguem que siguin un 1. L’ordre de les palanques generalment queda especificat per ordinals dibuixats sobre de les mateixes. És important seguir aquest ordre, de tal manera que a la primera palanqueta li correspondrà la nostra primera casella començant per la dreta, al 2 la nostra segona casella començant per la dreta i així successivament. Cal veure que és possible, per tant, que mentre que nosaltres estem calculant d’esquerra a dreta les DIP switch del nostre equip s’hagin d’introduir al revés. Si el càlcul binari esdevé complicat o s’ha d’introduir l’adreça a molts elements sovint és preferible descarregar calculadors binaris pel nostre smartphone o, si tenim connexió a internet, accedir a un portal com el següent, on la pròpia pàgina especifica la posició final de les palanquetes: http://www.chauvetlighting.com/chauvet-dip-switch-calculator/

31

Figura 35. Panell posterior d'un PAR64 LED comercial. Al requadre de PATTERN es poden observar els DIP switch, que en aquest cas s'omplen d'esquerra a dreta (ordre contrari al que hem emprat nosaltres en el càlcul, només cal girar el nombre que obtindríem).

Un cop hem vist la transformació de nombres decimals a binaris toca tractar un altre fet important: els canals. Cada adreça DMX equival a un canal DMX. Normalment un equip ocupa diversos canals, en tant que presenta diversos efectes o opcions de fabrica que poden ser controlades des de taula amb canals específics. El PAR64 de la figura anterior, per exemple, presenta 4 funcions i ocupa un nombre concret de canals DMX que ens permeten manipular aquestes funcions i/o efectes des de la taula. El nombre de canals que ocupa un equip ens l’ha d’indicar el fabricant. Si suposem que el PAR de la fotografia ocupa, per exemple, 4 direccions o canals DMX consecutius, aquests no podran ser ocupats per cap altre equip o si no podríem causar que els dos actuïn simultàniament, cosa que redueix el control sobre els equips de forma significativa. D’aquesta manera, cal adreçar l’univers de manera que no existeixi solapaments entre canals a no ser que específicament ens interessi que sistemes amb exactament el mateix hardware actuïn simultàniament realitzant la mateixa acció. Exemplificarem tot el que hem vist amb un exemple: Tenim dos equips LED que consumeixen 4 canals DMX cadascun i un equip dimmer pack que en consumeix 3. Volem que cada equip es pugui controlar de forma totalment independent de la resta i volem començar a assignar adreces a partir del numero decimal 1 (descartem el canal 0 per comoditat operativa). Si comencem per un dels LED, aquest consumirà des del canal 1 dins al 4, de manera que el següent LED prendrà l’adreça del decimal 5 i anirà del canal 5 fins al 8. En el cas del dimmer la seva adreça correspondrà al decimal 9 i ocuparà del canal 9 al 11. D’aquesta manera, les adreces de cada element seran:

16 8 4 2 1

LED 1 0 0 0 0 1

LED 2 0 0 1 0 1

Dimmer pack 0 1 0 0 1

32

4. MESURES DE SEGURETAT En aquest apartat s’indicaran algunes de les mesures de seguretat bàsiques més usuals que cal considerar quan s’instal·la, manipula o controla una distribució de llums. Si bé aquestes són les més bàsiques, cal sempre preveure possibles incidents i operar amb la màxima prudència possible per evitar futurs problemes. La seguretat dels operaris, així com del públic i personal implicat en l’obra escènica, és prioritària i ha de suposar una constant en totes les operacions que es realitzin. 4.1. AÏLLAMENT DIELÈCTRIC És molt important que durant la instal·lació dels diferents elements o abans de l’obra en el cas de que la instal·lació ja estigués col·locada es supervisi que tots els components estan correctament connectats i que els cables no presenten defectes o fissures a l’aïllant dielèctric de PVC que envolta el nucli de coure. L’aïllant de PVC o goma dels cables estan homologats i preparats no només per suportar les tensions nominals màximes especificades, sinó que en cas de sobretensió estan preparats per suportar una possible ruptura del coure a causa de les altes temperatures que s’assolirien i en cas de formar-se un arc voltaic el propi material l’absorbiria fonent-se, evitant la propagació d’aquest i anul·lant la possibilitat de formar un incendi. És per això que deixar al descobert el nucli de coure a causa d’una fissura en l’aïllant esdevé potencialment perillós, especialment en cables d’alimentació trifàsica a 400V.

Figura 36. Aïllament provisional en cas de fissura.

Davant la detecció d’una fissura a l’aïllant es recomana en la mesura del que sigui possible la substitució del cable o, de no ser possible la seva substitució, formar un aïllament provisional aplicant sobre la zona afectada una superposició de capes de cinta adhesiva plàstica. No és recomanable emprar cintes basades en teixits com la cinta americana ni cintes formades a partir de cel·lulosa en tant que aquests components no només poden trametre l’electricitat, sinó que suporten molt poca calor i poden ser punts d’inici d’un incendi.

33

Addicionalment, és preferible que tots els instruments i components es trobin recolzats sobre estructures plàstiques o aïllades per evitar una fuga elèctrica i s’eviti col·locar els components sobre suports de fusta natural en tant que en cas d’incidència aquesta és susceptible de propagar les flames. En substitució a la fusta es recomana l’ús d’estructures metàl·liques, que si bé són conductores, no propaguen les flames sinó que fonen. 4.2. FIXACIÓ I CORDES DE SEGURETAT A excepció dels sistemes que operen recolzats directament sobre el terra com és el cas, per exemple, de les màquines de fum, haurem de considerar sistemes auxiliars de fixació pels nostres equips i sistemes. Les opcions disponibles al mercat són molt diverses, i van des de barres horitzontals amb trípode fins a complexos sistemes de TRUSS amb dispositius de fixació específics. En qualsevol cas, cal seleccionar sempre un sistema de fixació adient pel nostre recolzament tenint present el diàmetre interior mínim que necessitem per ajustar-lo, el pes màxim que pot suportar tant el sistema de fixació com la estructura que el suporta, l’estabilitat del conjunt, etc. Gran part de les dades tècniques referents a les estructures i sistemes de fixació es poden localitzar a les pàgines web o catàlegs dels fabricants. Una mesura preventiva addicional és l’ús de cordes de seguretat. Aquestes acostumen a estar formades per filament d’acer trenat de poc diàmetre i es col·loquen formant un anell que abraça el sistema de suport i el braç dels equips que tinguem en suspensió, de tal manera que, en cas de fallar les fixacions mecàniques, l’equip en qüestió no cau al terra sinó que queda penjant de la corda de seguretat.

Figura 37. Render d'una corda de seguretat d'acer flexible amb junta per rosca.

Aquest procediment evita no només la pèrdua de material tècnic, sinó també lesionar a les possibles persones que es trobin situades sota l’equip en el moment de l’accident.

34

Figura 38. Simulació amb ordinador d'un sistema en suspensió. Les dues fixacions fallen alhora. El sistema de la esquerra cau perquè no presenta corda de seguretat. El sistema de la dreta queda en suspensió, aguantat per la corda.

De la mateixa manera que les fixacions, les cordes de seguretat presenten un diàmetre concret en funció del pes màxim que han de suportar en cas d’accident. 4.3. MANIPULACIÓ I CONSIDERACIONS TÈRMIQUES Quan es manipulin els components interns d’un equip aquest haurà d’estar desconnectat de la corresponent font d’alimentació per evitar electrocucions o cremades (poden existir components electrònics o elèctrics, com condensadors, bobines, resistències, unitats lògiques, etc, que poden assolir temperatures elevades durant el seu funcionament) i es recomana que no hagi estat en funcionament els 5 minuts anteriors a la seva obertura. En el cas específic dels sistemes PAR al·lògens és necessari esperar al refredament de les làmpades abans de moure-les, en tant que aquestes assoleixen temperatures molt elevades que debiliten els materials que componen la làmpada, ocasionant que un moviment brusc o un canvi sobtat de temperatura la pugui malmetre. Un altre conseqüència de la manipulació en calent dels sistemes PAR al·lògens és la ruptura o fractura de la ceràmica que aïlla els borns de connexió làmpada-xarxa. Sota cap circumstancia s’emprarà un sistema d’il·luminació on s’hagi detectat una ruptura de la ceràmica doncs en connectar la làmpada a la xarxa és molt provable que la fonguem. En cap cas s’ha de deixar objectes inflamables prop dels equips d’il·luminació o control, en tant que aquests poden assolir temperatures elevades que poden contribuir a incendiar-los. Davant de sistemes elèctrics o cables de fabricació artesanal, és recomanable la utilització de guants de goma aïllants durant la primera connexió a xarxa. Aquests podran absorbir part de l’electricitat en cas de fuga per mala connexió o error humà, evitant pèrdues humanes. 4.4. EPILÈPSIA FOTOSENSIBLE La epilèpsia és un trastorn psicològic causat per una lesió cerebral o altres agents que comporta l’entrada del subjecte en un estat de shock nerviós potencialment perillós que pot provocar lesions cerebrals o fins i tot la mort del pacient. Un atac epilèptic pot ser iniciat per múltiples factors, essent la llum un d’ells. Davant de llums intermitents molt ràpides i de colors molt clars o contrastats els pacients poden desenvolupar els primers símptomes d’un atac. També existeix la possibilitat que persones a les que no s’ha diagnosticat amb anterioritat el trastorn el desenvolupin. Davant d’aquest fet, és important no utilitzar el flash de les llums que s’utilitzin de forma intermitent, ràpida o continuada a no ser que sigui estrictament necessari. De la mateixa manera,

35

l’ús de blinders o llums estroboscòpiques queda reservat només a les obres que ho requereixin de forma explicita. També és preferible no dirigir els llums directament al públic i ocultar les làmpades entremig de les tramoies o dels diferents elements del backstage per evitar una incidència directa de la llum contra els ulls dels espectadors. En qualsevol dels cassos, si es considera que la llum que s’emprarà pot ocasionar problemes a l’audiència, es pot informar abans de l’inici de l’obra de la mateixa per sensibilitzar el públic i evitar incidències. 4.5. CONSIDERACIONS DAVANT D’UN INCENDI Si es produeix un incendi, indistintament de l’origen del mateix, cal tenir presents un seguit de punts abans de procedir per minimitzar les conseqüències d’aquest:

Davant d’un incendi descontrolat o amb possibilitat de ràpida propagació participa en l’evacuació dels participants de l’obra. La màxima prioritat ha de ser sempre minimitzar pèrdues humanes. Si es dubte sobre la velocitat de propagació del foc, esdevé convenient evacuar el recinte de manera preventiva i esperar a l’arribada dels bombers. Cap peça d’equipament és prou valuosa com per justificar les pèrdues humanes, així que oblida el material tècnic a favor de minimitzar el temps de sortida.

Una bona manera de reduir la propagació de les flames és tenir accés als interruptors magneto-tèrmics del quadre de distribució elèctrica del recinte. Si la sala tècnica o la posició que ocupa el tècnic és pròxima al quadre i l’incendi s’ha produït en una zona prou allunyada i amb poca possibilitat de ràpida propagació és convenient que es baixin els interruptors (en especial el de subministrament general o IGA) per tal d’evitar que a l’incendi es sumi una ràpida propagació causada per l’electricitat. Si no es té accés al quadre elèctric però part dels sistemes estan connectats a una regleta d’endolls amb interruptor, és igualment aconsellable apagar la regleta per minimitzar el nombre d’aparells als que s’està subministrant energia elèctrica.

Els recintes en els que s’operi han d’estar equipats amb sistemes d’extinció d’incendis i sortides d’emergència. Abans d’una actuació, és convenient revisar on es troben aquests elements, així com verificar que els extintors es troben plens observant l’agulla indicadora del manòmetre, que hauria d’estar a la zona verda indicada. També es recomana memoritzar el procediment d’activació de l’extintor o manega i el seu funcionament, els quals venen indicats sobre les respectives carcasses o vitrines. Cal veure que la funció dels sistemes d’extinció d’incendis és apagar focs de petites dimensions. Davant d’un incendi de ràpida propagació, la seva funció és fonamentalment ajudar als usuaris a extingir el foc present fins el camí de sortida del recinte. Cal veure que en funció de l’origen del foc i d’on s’està propagant s’haurà d’emprar un tipus específic de sistema d’extinció d’incendis. En cas de dubte, es recomana l’ús d’extintors de pols o sorra, en tant que aquests no generen reaccions químiques ni interactuen amb l’electricitat.

Després d’una evacuació total del recinte serà necessari comunicar la incidència als grups d’emergències per obtenir assistència adequada.

36

5. ESTUDI D’ESCENA En aquest últim apartat es presentaran petits recursos que poden ser útils a l’hora de plantejar la il·luminació d’una escena. 5.1. SOFTWARE SIMULIG El previsualitzador lumínic Simulig és un programa totalment gratuït desenvolupat en Unity per l’equip tècnic d’Un Pam i Dos Dits. La funció fonamental del programa és permetre l’estudi de la posició de les llums i com aquesta afecta a una figura humana. D’aquesta manera, s’agilitza el procés de muntatge en tant que ja s’han realitzat proves en l’entorn virtual i es té una aproximació dels millors punts d’instal·lació dels equips per aconseguir una escena específica. El programa es troba actualment disponible al web: https://mega.nz/#F!qN9BAYgJ!Uxfyad6NzbxAmIuIZKeUKA El programa com a tal només requereix de la instal·lació del reproductor d’Unity, també gratuït. Es troba disponible per Windows, Mac i Linux en les seves corresponents versions d’escriptori i es pot executar tant en pantalla completa com en mode finestra seleccionant la opció desitjada al menú que apareix quan executem el programa.

Figura 39. Menú splash que apareix en executar el programa.

Com s’observa a la figura, tindrem diversos paràmetres disponibles a la pestanya “Graphics”. La primera opció (Screen resolution) és la resolució de pantalla. En el cas de no seleccionar la opció de mode finestra (Windowed), és recomanable desplegar el menú i seleccionar la resolució nativa del vostre ordinador. La segona opció (Graphics quality) modifica la qualitat d’imatge de les figures 3D que es generen. En el cas de tenir un ordinador modest o de baixes prestacions, si s’observés un funcionament lent, una opció aconsellable seria reduir la potencia gràfica. En el cas de tenir múltiples pantalles connectades al nostre ordinador, emprarem la opció “Select monitor” per triar per quina de les pantalles volem que es mostri el programa. Quan haguem configurat aquestes opcions executarem l’aplicació polsant el botó “Play!” de la part inferior.

37

Després d’un procés de càrrega en segon terme (l’ordinador pot quedar-se amb la pantalla en negre uns segons), apareixerà la pantalla del menú principal.

Figura 40. Pantalla del menú principal.

Des d’aquesta pantalla es poden accedir als múltiples entorns de treball que ofereix el software. Aquests queden representats per un rectangle taronja sobre el qual s’indica la figura que es carregarà en lletres blanques. A la dreta de la delimitació del rectangle també es mostra una miniatura de la figura. Per entrar en un entorn, només cal clicar sobre el requadre amb el ratolí. També podeu clicar sobre el requadre blau per redireccionar-vos al grup de Facebook de la companyia o bé al vermell per sortir de l’aplicació. Quan cliquem sobre un entorn de treball es carregarà una interfície gràfica formada per diversos lliscadors i botons a la esquerra i un model 3D a la dreta, el qual inicialment no es veurà a causa de la foscor.

Cada llum pot ser activada o desactivada polsant el botó que encapçala cada columna de lliscadors. Cada lliscador d’una llum especifica controla la posició de la llum en una de les coordenades X, Y o Z. Arrossegant els lliscadors dels diferents llums podem aconseguir conformar l’escena lumínica desitjada. En el cas de voler veure el model 3D des de més o menys distancia podem utilitzar el lliscador “CAM. ZOOM”. D’altre banda, si volem rotar el model, podem fer servir “ROTATION” per realitzar una rotació continuada a una velocitat concreta. Per aturar la rotació hem de retornar el lliscador al valor de cero. Si volem tornar al menú principal clicarem sobre el botó blau disposat a la cantonada dreta inferior de la finestra.

38

Figura 41. Exemple d'escena lumínica generada en l'entorn "male".

Cal veure que mentre ens trobem en un entorn de treball les llums apareixen representades com esferes grogues. Des d’Un Pam i Dos Dits animem als lectors a compartir el software o el vincle de descarrega i a contribuir en la millora del projecte a través de suggeriments. 5.2. DISTRIBUCIONS HABITUALS Un cop vista l’existència de software destinat a la simulació d’escenes, com es el cas de Simulig, parlarem de distribucions de llums que esdevenen habituals, mostrant el resultat i la posició de les fonts de llum en imatges.

Figura 42. Contrallum a mitja alçada, emmirallat

39

Figura 43. Contrallum picat, emmirallat.

Figura 44. Contrallum contrapicat, emmirallat.

40

Figura 45. Contrallum total.

Figura 46. Frontal a mitja alçada, centrat.

41

Figura 47. Frontal a mitja alçada, emmirallat.

Figura 48. Frontal a mitja alçada, lateral.

42

Figura 49. Frontal picat, centrat.

Figura 50. Frontal picat, emmirallat.

43

Figura 51. Frontal picat, lateral.

Figura 52. Frontal contrapicat, centrat.

44

Figura 53. Frontal contrapicat, emmirallat.

Figura 54.Frontal contrapicat, lateral.

45

Figura 55. Il·luminació a tres punts.

Figura 56. Lateral total, mitja alçada.

46

Figura 57. Lateral total, picat.

Figura 58. Lateral total, contrapicat.

47

5.3. FOTOMETRIA I LUMINÀNCIA Un cop tinguem instal·lats els llums en la posició que considerem correcte haurem d’avaluar amb quina intensitat cal encendre cadascun. Com s’ha comentat en el primer apartat d’aquest llibre, un excés o escassetat de llum pot resultar molest o fins i tot perillós per la salut ocular del públic. Si bé un assaig previ pot solucionar aquest problema, aquest únicament es trobarà condicionat per un anàlisi visual que pot estendre’s a uns minuts enfront a períodes de temps majors per part de l’obra real. En el cas de voler assegurar una major comoditat visual basant-se en principis físics, haurem de recórrer a un estudi fotomètric o luminotècnic. La fotometria és l’estudi i mesura de la llum emesa per un cos. Si ens centrem únicament en el cas que ens interessa, veurem com gran par de les làmpades i bombetes, especialment LED, presenten en els seus manuals un breu estudi fotomètric on s’especifica normalment la temperatura de color i els lúmens d’emissió. La temperatura de color és un paràmetre que sorgeix de la llei de Wien sobre l’emissió de llum. Aquesta estableix que per un cos a una temperatura especifica i una longitud d’ona concreta s’establirà una densitat energètica concreta, o el que és el mateix: coneguda l’energia de la llum i la seva longitud d’ona podem conèixer el color de la llum que s’emetrà.

Figura 59. Llei de Wien amb diverses gràfiques de colors diferents per temperatures especifiques..

Els lúmens d’emissió, d’altre banda, són la quantitat total de llum visible que emetrà el cos. El lumen, de fet, és la unitat del Sistema Internacional que mesura la quantitat de llum visible per l’ull humà. D’aquesta manera, més lúmens equivaldran a una major quantitat de llum disponible. Amb tot, com també s’exposa en apartats anteriors d’aquest document, la llum es difon i

48

interactua amb l’entorn, reduint la qualitat lumínica. Com podem valorar, llavors, la qualitat de la llum que estem obtenint? Per respondre a aquesta pregunta cal introduir una nova unitat: el lux. El lux és la unitat del Sistema Internacional que mesura la quantitat de lúmens per metre quadrat. D’aquesta manera, si coneixem el nombre de lux que arriben fins un punt concret de l’espai podrem valorar si la llum que arriba és suficient, és excessiva, etc. Generalment la quantitat de lux de l’ambient es mesura amb un luxímetre, un aparell basat en una cèl·lula fotosensible que avalua la quantitat que lúmens que rep i l’extrapola a un metre quadrat de superfície. Aquests sistemes són molt utilitzats a fotografia, luminotècnia i fins i tot a interiorisme i urbanisme. Actualment, existeixen fins i tot luxímetres en forma de perifèric pel mòbil i aplicacions que fan servir els sensors de llum de les pantalles d’aquests com a luxímetre improvisat. A mode de referencia, la foscor total quedaria assolida amb 0 lux, mentre que un entorn ben il·luminat assoliria els 500 lux. El cas extrem el trobem en un cos exposat de forma directe al sol, on es poden assolir des de 32.000 fins a 100.000 lux en funció de la interferència dels núvols. En el cas de disposar d’un luxímetre destinat a fotografia, podem emprar aquest com a referencia igualment, considerant que ens interessa detectar una ISO concreta en funció de la escena (per exemple, una ISO 1600). Per tant, si el lector disposa d’un luxímetre o d’un mòbil preparat per a ser utilitzat com a tal, es recomana el seu ús en escenes que es considerin critiques pel fet de prolongar-se durant molt de temps o implicar quantitat elevades de llum.

Figura 60. Exemple de luxímetres comercials destinats a fotografia. A la esquerra, luxímetre instal·lat al port d’auriculars d’un iPhone 4 amb una aplicació dedicada a la lectura d’aquest.