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Aug 19, 2023

Los LED brillantes podrían significar el final de los cielos oscuros

Los proyectos de iluminación LED para exteriores pueden ahorrar energía, pero también pueden generar luz.

Los proyectos de iluminación LED para exteriores pueden ahorrar energía, pero también pueden empeorar la contaminación lumínica.

Una tarde de junio de 2016, John Barentine estaba solo en Mather Point, un mirador icónico y rara vez vacío en el Parque Nacional del Gran Cañón. La luna se deslizó, dejando la oscuridad de un cielo claro y nítido. Las estrellas que componen nuestra galaxia parecían alinearse en lo alto. El abismo de tinta del antiguo cañón se extendía debajo, y se maravilló de la sensación de estar desatado en el tiempo y el espacio.

Un astrónomo que trabajó para la Asociación Internacional del Cielo Oscuro (IDA), Barentine tenía una razón especial para deleitarse con la escena. Con su ayuda, el parque recibió recientemente el estatus provisional de Parque Internacional de Cielo Oscuro, una designación otorgada a terrenos públicos que exhiben noches estrelladas "excepcionales". Pocos lugares de acceso público en la Tierra experimentan este tipo de oscuridad prístina. De hecho, la vista es bastante diferente a 200 millas de distancia en Tucson. Allí, los fotones de las luces de la ciudad se dispersan en el cielo, formando una cúpula de luz oscurecedora llamada resplandor del cielo, una característica que ahora es común en las principales ciudades.

Los científicos saben desde hace años que dicha contaminación lumínica está creciendo y puede dañar tanto a los humanos como a la vida silvestre. En las personas, una mayor exposición a la luz durante la noche interrumpe los ciclos de sueño y se ha relacionado con el cáncer y las enfermedades cardiovasculares, según un informe de 2016 de la Asociación Médica Estadounidense. Mientras tanto, los impactos ecológicos de la contaminación lumínica se extienden por todo el mundo. Puede afectar los patrones de reproducción de los grillos machos, lo que hace que canten durante el día en lugar de durante la noche, cuando suelen llamar a sus compañeros. Las tortugas marinas bebés, que han evolucionado para evadir a los depredadores corriendo hacia el océano al nacer, pueden desorientarse por las luces cerca de la orilla. Los búhos pierden su ventaja sigilosa sobre las presas. Incluso los árboles pueden tener problemas, aferrándose a las hojas por más tiempo y brotando antes de lo que deberían porque el brillo de su entorno les da información incorrecta sobre la época del año.

Los astrónomos, los legisladores y los profesionales de la iluminación están trabajando para encontrar formas de reducir la contaminación lumínica. Muchos de ellos abogan por la instalación de diodos emisores de luz, o LED, en luminarias exteriores como las farolas de la ciudad. Vatio por vatio, las farolas LED ahora son comparables en eficiencia a las farolas tradicionales de vapor de sodio y, en algunos casos, son más eficientes. Pero la diferencia crucial es que son mejores para dirigir la luz a un área específica, lo que significa que se necesita menos luz y energía en general para lograr la iluminación deseada.

Varias ciudades importantes de todo el mundo, incluidas París, Nueva York y Shanghái, ya han adoptado ampliamente los LED para ahorrar energía y dinero. Pero un creciente cuerpo de investigación sugiere que cambiar a LED no es la panacea directa que algunos podrían esperar. En muchos casos, las instalaciones LED han empeorado la contaminación lumínica. Dirigir un camino hacia la reducción del problema requiere más que solo comprar algunos accesorios de bajo consumo. Las ciudades deben desarrollar políticas amigables con el cielo oscuro, y los profesionales de la iluminación deben diseñar y fabricar productos que permitan que esas políticas tengan éxito. Y deben comenzar a hacerlo ahora, dicen muchos expertos en contaminación lumínica, incluida Karolina Zielinska-Dabkowska, profesora asistente de arquitectura en la Universidad Tecnológica de Gdańsk en Polonia. Los LED ya representan más de la mitad de las ventas mundiales de iluminación, según la Agencia Internacional de Energía. La alta inversión inicial y la durabilidad de los LED modernos significan que las ciudades deben hacer la transición correctamente la primera vez o enfrentar potencialmente décadas de consecuencias.

Zielinska-Dabkowska puede comprender mejor que nadie el potencial y los inconvenientes del uso de LED. En la década de 2000, trabajó para varias empresas de iluminación en proyectos de alto perfil, incluido el monumento Tribute in Light en la ciudad de Nueva York. La llamativa instalación dispara dos haces de luz hacia el cielo para hacer eco de las dos torres del World Trade Center perdidas el 11 de septiembre. Poco después de que se completara en 2002, resultó que el tributo atrapaba aves migratorias en sus rayos hipnotizantes.

La pieza ahora se apaga a veces para permitir que las aves se dispersen, pero la contaminación lumínica finalmente se convirtió en un problema que Zielinska-Dabkowska no podía ignorar, y ella incluyó la investigación de soluciones en su trabajo. "Quería hacer un cambio", dice ella.

El creciente campo del urbanismo sensorial está cambiando la forma en que evaluamos los vecindarios y los proyectos.

Hay cuatro elementos principales de la contaminación lumínica, dice Zielinska-Dabkowska. El más reconocible es el brillo del cielo, que puede afectar a las aves migratorias a cientos de kilómetros de distancia. Otro es el traspaso de luz, los fotones que cruzan las líneas fronterizas. Pueden colarse por las ventanas y afectar el sueño y los ritmos circadianos. Mientras tanto, el deslumbramiento es un cambio en el contraste, del tipo que ocurre cuando caminas de un área muy iluminada a una más oscura, lo que obliga a tus ojos a adaptarse. Por último, y lo más significativo, dice, es el exceso de iluminación: iluminar las cosas mucho más de lo necesario.

Los LED tienen el potencial de combatir estos cuatro problemas. Las bombillas pueden, por ejemplo, instalarse en carcasas "inteligentes" que pueden sintonizarse y programarse de forma remota. "Puedes controlar los LED", dice Zielinska-Dabkowska. "Puedes atenuarlos al 0%".

La ciudad de Tucson implementó controles de iluminación inteligentes en sus farolas en 2016, reemplazando 18,000 luces de sodio con LED blindados para ayudar a evitar que la luz se escape hacia arriba. Un estudio de 2018 en el que Barentine fue el autor principal encontró que el brillo del cielo de Tucson disminuyó en un 7 % después de la transición. La "temperatura de color" de esas luces, una medida que la industria usa para describir la calidez o frialdad de su tono, es de unos moderados 3000 K. Pero esa temperatura de color ahora supera las pautas de IDA para iluminación exterior, que se publicaron el año pasado; los investigadores están de acuerdo en que una temperatura más cálida de 2200 K es un mejor límite. Las luces más azules y de tonos más fríos con calificaciones Kelvin más altas han mostrado la evidencia más clara de la interrupción de los ritmos circadianos de las personas y los animales, lo que provoca una cascada de impactos en la salud y el medio ambiente.

El cambio a los LED se ha elogiado habitualmente como una victoria ambiental, pero los expertos dicen que a menudo se usan hasta los extremos. Un problema, dice Pete Strasser, residente de Tucson y director técnico de IDA, es el uso excesivo de luces LED blancas brillantes en ciudades como Los Ángeles, que se jacta de su capacidad para iluminar las calles. "Escuchamos que la gente se siente mucho más segura con la luz blanca", dijo Ed Ebrahimian, entonces director de alumbrado público de Los Ángeles, en un video del Departamento de Energía de 2014 sobre farolas LED. Los expertos en contaminación lumínica dicen que esta sensación de seguridad parece provenir del hecho de que uno puede ver una mayor gama de colores bajo la luz blanca, lo que da la sensación de que uno puede ver mejor.

La luz artificial creció aproximadamente un 49 % a nivel mundial entre 1992 y 2017, y hasta un 400 % en algunas regiones.

Rastrear el alcance global de la contaminación lumínica es un desafío. Los investigadores se han basado principalmente en sensores satelitales de baja resolución y un conjunto de radiómetros a bordo del satélite Suomi National Polar-orbiting Partnership, dice Alejandro Sánchez de Miguel, posdoctorado en astrofísica en la Universidad Complutense de Madrid. El instrumento proporciona imágenes de mayor resolución, pero sus sensores infrarrojos excluyen las longitudes de onda que se encuentran en muchos LED. “Cuanta más luz azul tiene una luz, menos luz ven los satélites”, dice Sánchez de Miguel. "Somos daltónicos y pensamos que todo es rojo". El año pasado, él y sus colegas descubrieron que estudios previos probablemente habían reducido las emisiones globales de luz. Su estudio estimó que la luz artificial había crecido al menos un 49 % en todo el planeta entre 1992 y 2017, y hasta un 400 % en algunas regiones.

La adopción de LED blancos fríos, junto con factores como el aumento de la población y la electrificación, es probablemente responsable de parte de este crecimiento. La atracción es comprensible. Son más baratos y más eficientes que los LED cálidos, explica Zielinska-Dabkowska.

Pero encender el interruptor de la contaminación lumínica implica más que cambiar los colores. Incluso los LED que tienen un tono cálido todavía tienen un pico azul que indica la luz del día en nuestros cerebros, dice Zielinska-Dabkowska. Y diferentes especies muestran diversas respuestas a la luz, según un estudio publicado en 2021 en la revista Integrative & Comparative Biology. Por ejemplo, los fotorreceptores son más sensibles al rojo en las especies de peces teleósteos de agua dulce que en las especies marinas, una distinción que ilustra la complejidad de las respuestas a la luz incluso entre animales similares. El estudio advirtió que los esfuerzos para lidiar con la contaminación lumínica "se están acumulando más rápido que nuestro conocimiento básico de los sistemas sensoriales". Elegir un solo tono, incluso uno más cálido, y proyectarlo en la noche probablemente tendrá repercusiones significativas, dice Valentina Alaasam, candidata a doctorado en la Universidad de Nevada, Reno, y autora principal del estudio. "Todo lo que afecta las interacciones de las especies termina afectando la evolución y la distribución de las especies", dice ella. "Los animales que pueden arreglárselas mejor con la ciudad y con las luces se están mudando a las ciudades, y los animales que no pueden arreglárselas se están mudando". Ella dice que es un problema que se ha vuelto muy grande, muy rápido.

Barentine dice que el color no se puede tomar de forma aislada de otros aspectos como el blindaje, el brillo, la distribución y el tiempo. Por ejemplo, dice, la iluminación adecuada para el cielo oscuro podría tener una luz de tonos más fríos a una intensidad más baja, lo que en última instancia aún resultaría en una menor emisión de luz azul.

Para los investigadores de la contaminación lumínica, el obstáculo clave a superar ya no es la tecnología sino la comunicación. "El mayor obstáculo que tenemos para avanzar más en este ámbito es la falta de conciencia y educación por parte de las personas que están en el gobierno municipal", dice Barentine, quien ahora trabaja en políticas de cielo oscuro como consultora independiente.

Los funcionarios de carrera, como los administradores de la ciudad o los ingenieros, dice, suelen ser las personas que toman las decisiones o recomendaciones del día a día en los gobiernos municipales, en lugar de los funcionarios electos. "Mi percepción es que gran parte de su información proviene de la industria de la iluminación, para bien o para mal", dice Barentine. Hasta hace poco, esas empresas estaban en desacuerdo con los investigadores de la contaminación lumínica, dice Barentine. "Había un tremendo escepticismo dentro de la industria de fabricación de iluminación", dice, y agrega que cree que había una creencia intrínseca de que el problema era simple: la luz es buena y la oscuridad es mala.

Barentine dice que se asegura de comunicar a la industria de la iluminación que su trabajo se trata de "cielo oscuro", no de "suelo oscuro". El IDA ha trabajado con la industria desde la década de 1980, dice: "Nuestro mensaje, en pocas palabras, fue 'Si sigue nuestros principios que reducen la contaminación lumínica, no venderá menos iluminación de la que vende ahora; estará vendiendo iluminación diferente'".

Aún así, la llegada de los LED blancos que prometían una iluminación perfecta y el auge que siguió condujo a una desalineación de los objetivos, ya fueran reales o percibidos. Los profesionales de la iluminación y los investigadores continuaron hablando de la luz de maneras fundamentalmente diferentes.

Para ilustrar y cuantificar la brecha de comunicación, Catherine Pérez Vega, candidata a doctorado en el Instituto Leibniz de Ecología de Agua Dulce y Pesca Interior en Berlín que trabaja con Zielinska-Dabkowska, dirigió una revisión sistemática de más de 200 estudios de luz artificial durante la noche. Los resultados, publicados en la revista Sustainability a principios de este año, encontraron una desconexión entre los investigadores y los profesionales, como los arquitectos de iluminación, los diseñadores de iluminación urbana y los ingenieros de iluminación eléctrica. En algunos casos, los dos grupos esencialmente hablaban idiomas diferentes. Por ejemplo, los que estudian la luz artificial usan una métrica llamada "irradiación" para hablar sobre el brillo, mientras que los que están en la industria de la iluminación usan una medida diferente, llamada "iluminancia". En una lista de 19 medidas físicas de la luz, solo un término tiene el mismo nivel de uso, y ninguno de los dos grupos lo usa.

"Creo que [la revisión] ha estimulado una conversación en este campo que tardará mucho en llegar", dice Barentine. "Estamos empezando a darnos cuenta de que, aunque tenemos objetivos similares, y creo que los tenemos, a menudo hablamos entre nosotros".

Arizona, con sus docenas de observatorios y cielos desérticos áridos, es un centro importante para la investigación astronómica. Como resultado, Tucson ha tenido un éxito relativo en sus proyectos de cielo oscuro. Pero las prioridades son diferentes en otras ciudades. Pittsburgh, por ejemplo, también tiene observatorios cerca, pero para algunas personas, la contaminación lumínica puede parecer una preocupación insignificante en comparación con otros problemas que la ciudad está abordando, como la contaminación del aire, los desiertos de alimentos y el mantenimiento de las carreteras. Aun así, Diane Turnshek, profesora de física y profesora asistente en la Universidad Carnegie Mellon (CMU), cree que no debería ser difícil de abordar.

Turnshek pasó muchas noches bajo las estrellas mientras estudiaba astronomía en la Universidad de Arizona en la década de 1970. Décadas más tarde, regresó brevemente para unirse a la Estación de Investigación del Desierto de Marte, un laboratorio de la NASA para aprender a vivir en un entorno duro, aislado y similar al de Marte.

Inspirada una vez más por los cielos estrellados del desierto, Turnshek se convirtió en una defensora de los cielos oscuros cuando regresó a Pittsburgh. Pero luchó por ser escuchada. Los profesionales de la iluminación, según su experiencia, tienen una idea "cero" de que la contaminación lumínica es incluso un campo de investigación. “Ni siquiera estamos hablando de las mismas unidades”, dice, señalando el estudio de Pérez Vega. "No hay superposición".

A principios de este año, estaba previsto que Pittsburgh comenzara a trabajar en la mejora del alumbrado público. Pero Turnshek dice que el proceso ha sido opaco. Una descripción anterior del proyecto decía que la ciudad tenía la intención de agregar 15,000 nuevos LED, algo que a Turnshek le preocupaba que provocaría un exceso de iluminación.

La estimación más reciente de la ciudad es que se necesitarán entre 3000 y 15 000 luces LED nuevas, dice Angie Martinez, gerente sénior del Departamento de Movilidad e Infraestructura de Pittsburgh. Pero la primera tarea del consultor ganador será un inventario de farolas de toda la ciudad que aborde el estado actual de las farolas individuales, así como su distribución general. "El desafío de asumir un proyecto de esta magnitud es que se vuelve realmente complejo", dice Martínez. "No podemos simplemente suponer que todas las luces de la ciudad de Pittsburgh están en la ubicación más óptima". Es posible, dice, que termine habiendo menos farolas totales.

Las especificaciones de la propuesta actual brindan un punto de partida para la planificación, incluido un límite de temperatura de color de 3000 K en línea con la ordenanza de cielo oscuro de Pittsburgh, que se aprobó el otoño pasado. Sin embargo, Martínez dice que eso es lo máximo, y cuando busquen consultores, tendrán en cuenta cuáles muestran experiencia en el cielo oscuro. La ciudad también está considerando, si el presupuesto y la infraestructura lo permiten, un "sistema de administración de iluminación en red", una especie de iluminación "inteligente" que les permitiría controlar los niveles de iluminación y saber cuándo hay un apagón.

Martínez dice que habrá participación de toda la ciudad y actualizaciones sobre el estado a medida que se alcancen hitos críticos. "Estamos en el período de evaluación en este momento", dice, y agrega que el próximo hito es la autorización de un nuevo contrato. Reconoce que existe un "interés apasionado por el alumbrado público" y que ella también está ansiosa por que el proyecto se haga realidad: "Que las cosas parezcan calmarse no significa que no se esté trabajando".

Si bien no se están reuniendo con expertos en contaminación lumínica en este momento, Martínez dice que los que se reunieron durante la última ronda de propuestas, Stephen Quick y Diane Turnshek de CMU, fueron "instrumentales" en la adopción de la ordenanza del cielo oscuro.

En los últimos meses, dice Zielinska-Dabkowska, su "bebé" ha sido la primera Conferencia de iluminación exterior responsable en la noche, una reunión internacional de más de 300 profesionales de la iluminación e investigadores de la contaminación lumínica celebrada virtualmente en mayo. Barentine estuvo entre los oradores. "Es una señal de que todo esto realmente está surgiendo, tanto como tema de investigación como algo que atrae el interés de los profesionales de la iluminación exterior", dice sobre la conferencia.

Sin embargo, hay más trabajo por hacer. La IDA publicó recientemente un informe que resume el estado actual de la investigación sobre la contaminación lumínica. El informe de 18 páginas incluye una lista de lagunas de conocimiento que deben abordarse en varias áreas, incluida la eficacia general de las políticas gubernamentales sobre la contaminación lumínica. Otro es cuánta contaminación lumínica proviene de fuentes distintas a las farolas de la ciudad, que según un estudio de 2020 representaba solo el 13% de la contaminación lumínica de Tucson. No está claro qué constituye el resto, pero Barentine sospecha que la siguiente fuente más importante en EE. UU. y Europa es la iluminación comercial, como los llamativos letreros LED para exteriores y la iluminación de los estacionamientos.

Trabajar con empresas para reducir las emisiones de luz puede ser un desafío, dice Clayton Trevillyan, director de construcción de Tucson. "Si hay una fuente de luz dentro del edificio, técnicamente no está regulada por el código de iluminación exterior, incluso si emite luz en el exterior", dice Trevillyan. En algunos casos, dice, para eludir las restricciones de la ciudad, las empresas han suspendido letreros luminosos dentro de los edificios pero los apuntan hacia afuera.

Los expertos en contaminación lumínica generalmente dicen que no hay evidencia sustancial de que más luz equivalga a una mayor seguridad.

Para las ciudades que intentan implementar una ordenanza de iluminación, dice Trevillyan, los mayores obstáculos que enfrentarán son argumentos "irrelevantes", específicamente las afirmaciones de que reducir el brillo de la iluminación exterior reducirá los ingresos por publicidad y hará que la ciudad sea más vulnerable al crimen. La clave para hacer cumplir con éxito las reglas del cielo oscuro, dice, es educar al público y negarse a ceder ante las personas que buscan excepciones o explotan lagunas.

Los expertos en contaminación lumínica generalmente dicen que no hay evidencia sustancial de que más luz equivalga a una mayor seguridad. En Tucson, por ejemplo, dice Barentine, ni los accidentes de tráfico ni la delincuencia parecieron aumentar después de que la ciudad comenzara a atenuar las luces de las calles por la noche y restringiera la iluminación exterior en 2017. El año pasado, investigadores de la Universidad de Pensilvania analizaron las tasas de delincuencia junto con 300.000 cortes de luces en las calles durante un periodo de ocho años. Llegaron a la conclusión de que hay "poca evidencia" de algún impacto en las tasas de criminalidad en las calles afectadas; de hecho, los perpetradores parecían buscar calles adyacentes mejor iluminadas. Barentine dice que hay alguna evidencia de que la "iluminación colocada estratégicamente" puede ayudar a disminuir las colisiones de tráfico. "Más allá de eso, las cosas se ponen turbias con bastante rapidez", dice.

Aún así, la percepción de seguridad es un factor que las ciudades deben tomar en serio, dice Barentine. Por ejemplo, un estudio publicado en la revista Remote Sensing a principios de este año descubrió que las personas en varios vecindarios de Dalian, China, se sentían más seguras con niveles constantes de luz cálida, algo que se logra fácilmente con iluminación LED controlada.

Muchos expertos en contaminación lumínica dicen que los LED simplemente deben usarse en todo su potencial para evitar la iluminación excesiva de los cielos. La iluminación responsable no parece poner en desventaja a nadie, pero hay que superar un misticismo sobre la noche, dice Barentine: "Al final del día, hay un miedo humano real y arraigado a la oscuridad".

Shel Evergreen es una periodista científica y profesional multimedia con sede en Boulder, Colorado.

Esta historia se ha actualizado para corregir el nombre de la Conferencia de iluminación exterior responsable en la noche.

Esta historia fue parte de nuestra edición de septiembre/octubre de 2022.

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