Iluminando la Capilla Sixtina

Dr. Josep Carreras y Ramon Gumara - IREC

1. Introducci贸n

La iluminaci贸n de obras de arte no es tarea f谩cil. Existen diferentes par谩metros a tener en cuenta, siendo los m谩s importantes la calidad de color de la luz, la eficiencia energ茅tica, la degradaci贸n de las obras o la seguridad de los visitantes.

El Instituto de Investigaci贸n en Energ铆a de Catalu帽a est谩 participando en el proyecto Led4Art (www.led4art.eu), un proyecto que finaliza este a帽o y que ha sido parcialmente financiado por la Comisi贸n Europea. El proyecto est谩 coordinado por el fabricante de iluminaci贸n OSRAM y los dem谩s partners son:

  • IREC, (Dr. Josep Carreras), auditor铆as energ茅ticas y estudios LCA (de ciclo de vida).
  • Universidad de Pannonia, Hungr铆a (Prof. Janos Schanda), expertos en ciencia del color.
  • Fabertechnica, Italia (Prof. Marco Frascarolo), como lighting designers.


2. Situaci贸n previa de la iluminaci贸n en la Capilla Sixtina


Nos encontramos con una instalaci贸n muy antigua, compuesta por un total de 34 focos hal贸genos de 1000W, 30 de 500W, y 98 luminarias de haluros met谩licos de 170W, lo que constituye una instalaci贸n de 65660 W de potencia. La iluminaci贸n de la capilla se controlaba mediante dos modos b谩sicos de operaci贸n:

  • Visitor Lighting: Es el modo normal de operaci贸n en horas de apertura del Museo Vaticano. Durante el periodo de reconocimiento inicial de la instalaci贸n, se midieron valores de iluminancia en suelo por motivos de seguridad de los visitantes, y resultaron ser muy bajos (4 lux), quedando totalmente fuera de normativa. La uniformidad tambi茅n result贸 ser defectuosa.  
  • Gala Lighting: Este es el modo de operaci贸n usado en actos masivos en la Capilla Sixtina tales como el C贸nclave u otras celebraciones. Los valores de iluminancia de este  modo fueron m谩s altos, suficientes para la realizaci贸n de tareas de lectura y escritura.
Figura 1. Pruebas realizadas en la Capilla Sixtina con proyectores de distinta composici贸n espectral antes de la instalaci贸n
Figura 2. Medidas tomadas mediante c谩mara de luminancia en la Capilla Sixtina

Sin embargo, la deficiente iluminaci贸n de las paredes y techo (de 3 a 10 lux), donde residen los famosos frescos de Michelangelo, entre otros, aunque suficiente para estimular la visi贸n foveal, se hallaba en el l铆mite inferior de visi贸n fot贸pica. Para la nueva instalaci贸n, se concluy贸 que los niveles de iluminaci贸n deber铆an de ser, al menos, diez veces m谩s altos.

Figura 3. Esquema del dispositivo de medida de los espectros de reflexi贸n de los pigmentos caracter铆sticos presentes en los frescos de las paredes de la Capilla Sixtina

3. Mejora de la calidad de la iluminaci贸n

Para la mejora de la calidad de color, se realiz贸 un estudio completo de los espectros de reflexi贸n de una amplia muestra de puntos localizados en las obras de arte m谩s representativas. Dicho estudio se realizo en la Capilla Sixtina de madrugada para evitar que la iluminaci贸n natural de los ventanales interfiriera en los resultados.

Para la medida del espectro de reflexi贸n se utiliz贸 un proyector con un espectro blanco conocido y un espectroradi贸metro (Minolta CS-2000) que permite medidas de campos de visi贸n muy peque帽os, hasta de 0.1潞.

Los espectros medidos (por la Universidad de Pannonia) fueron usados como datos de entrada para realizar un c谩lculo de fidelidad de color (fidelidad a la luz solar) de diferentes espectros de iluminaci贸n, conseguidos mediante proyectores led que fueron dise帽ados y fabricados por OSRAM. Los espectros que emit铆an dichos proyectores fueron minuciosamente seleccionados usando la m谩s reciente metodolog铆a recomendada por la CIE, mediante el c谩lculo del nCRI, que involucra la transformada CAMC02-UCS para su c贸mputo.  

De esta manera se puede garantizar que los colores percibidos de los frescos de Michelangelo bajo las nuevas luminarias, para una determinada temperatura de color, son exactamente los mismos que si estos fueran iluminados por luz natural de esa misma temperatura de color. Desde el punto de vista de un visitante, el cambio es espectacular, pues se ha conseguido pasar de una iluminaci贸n en el rango bajo del l铆mite fot贸pico (en dicho rango la percepci贸n de colores se acerca al acromatismo) y no optimizada para reproducir los colores correctamente, a una iluminaci贸n en pleno rango fot贸pico con un espectro optimizado que minimiza las diferencias crom谩ticas con respecto a la luz solar. Lo que resulta a煤n m谩s sorprendente es que la nueva instalaci贸n tiene un consumo de potencia pico de 9930W, lo que representa un 85% menos respecto a la situaci贸n previa.

Figura 4-1. Ejemplos de espectros de reflexi贸n medidos y espectro de iluminaci贸n seleccionado que minimiza las diferencias crom谩ticas con respecto a la luz solar
Figura 4-2. Ejemplos de espectros de reflexi贸n medidos y espectro de iluminaci贸n seleccionado que minimiza las diferencias crom谩ticas con respecto a la luz solar

4. Estudio del comportamiento energ茅tico

En el marco del proyecto se ha puesto especial atenci贸n a los resultados de auditor铆a energ茅tica, c谩lculo de la huella de carbono y del coste total de propiedad (TCO) de la futura instalaci贸n comparada con la antigua. Para ello, ya en diciembre de 2012 se puso en marcha la campa帽a de monitorizaci贸n energ茅tica, y hasta hoy se ha monitorizado el consumo el茅ctrico de cada una de las l铆neas que alimentan el sistema de iluminaci贸n de la Capilla. El an谩lisis de los datos va m谩s all谩 de un c谩lculo de balance energ茅tico, pues tambi茅n se han estudiado los patrones de uso de las distintas escenas y los par谩metros de calidad el茅ctrica.

En lo que a eficacia se refiere, los bajos niveles de iluminancia y calidad de la iluminaci贸n no se reflejan en el gasto energ茅tico, ya que el actual consumo energ茅tico anual del alumbrado de la Capilla Sixtina est谩 alrededor de los 70.5MWh/a帽o. Este dato se analiz贸 detalladamente para hacer distintas previsiones de gasto energ茅tico y mediante t茅cnicas de clustering se detectaron tres tipos de patrones de d铆a bas谩ndose en el consumo energ茅tico diario:

  • Patr贸n 1. Los d铆as correspondientes a este patr贸n se caracterizan por tener un alto consumo energ茅tico, de entre 330 y 500kWh/d铆a. Aunque menos del 5% de los d铆as registrados responde a este patr贸n, su impacto en el consumo energ茅tico global es de alrededor del 12%.
  • Patr贸n 2. Corresponde al funcionamiento habitual del sistema de iluminaci贸n de la capilla en los d铆as de visita. En 茅l se concentra el 75% de los d铆as, y el consumo medio es de unos 210kWh/d铆a.
  • Patr贸n 3. Son los d铆as en que la Capilla est谩 cerrada a las visitas (principalmente domingos) o en los que se realizan actos de corta duraci贸n.
Figura 5. Frecuencia de uso de las combinaciones de los distintos modos de iluminaci贸n durante todo el periodo de monitorizaci贸n.
Figura 5 b. Frecuencia de uso de los distintos modos de iluminaci贸n separados seg煤n los tres patrones de d铆a encontrados. (Patrones 1, 2 y 3 de arriba abajo)
Figura 6. Datos de consumo energ茅tico diario de todos los d铆as registrados, ordenados de mayor a menor.

Como se ve en las figuras anteriores, gran parte del gasto energ茅tico se debe al modo de funcionamiento 鈥淰isitor lighting鈥 (谩rea roja), que con m谩s de 15kW en l谩mparas de halogenuros met谩licos ilumina los frescos de la Capilla durante su horario de visita. Pero el hecho de que sus casi cien luminarias irradien desde el exterior de las 12 ventanas de la Capilla y que adem谩s su luz quede atenuada por unos difusores transl煤cidos, son factores que juegan en contra de conseguir altos niveles de eficacia.

Durante las festividades, conciertos y otros eventos que se celebran en la sala, se activan el resto de luminarias de los dos modos 鈥淕ala lighting鈥 y 鈥淰isitor lighting鈥 (谩rea blanca), pudiendo alcanzar picos de hasta 60kW con todas las luces encendidas. Si bien es cierto que los niveles lum铆nicos bajo estas condiciones son excelentes, a esta demanda de energ铆a hay que a帽adirle el incremento en el gasto en climatizaci贸n provocado por los 25kW de l谩mparas hal贸genas que hay el interior del recinto.

Con la inauguraci贸n del nuevo sistema de iluminaci贸n a la vuelta de la esquina, se iniciar谩 la segunda campa帽a de medidas que va a servir para obtener el an谩lisis en clave energ茅tica, medioambiental y econ贸mica de un sistema de iluminaci贸n led que satisface los requerimientos de estar situado en un entorno 煤nico. Aun as铆, seg煤n los primeros c谩lculos, incluso habiendo mejorado notablemente las condiciones de iluminaci贸n de los frescos, se estima una reducci贸n en el consumo anual de energ铆a de alrededor del 60%, lo que adem谩s supondr铆a rebajar en 10 toneladas las emisiones de CO2 anuales.

Figura 7. Mejora de los diferentes atributos respecto a la situaci贸n previa al comienzo del proyecto

5. Conclusiones

En definitiva, en este proyecto se han atacado y mejorado cuatro aspectos fundamentales de la iluminaci贸n muse铆stica: Calidad de color, eficiencia energ茅tica, preservaci贸n de las obras de arte y seguridad de los visitantes. Si obviamos el 煤ltimo punto por ser de obligado cumplimiento, los beneficios conseguidos respecto al estado previo no son menores, como se puede contrastar en la 煤ltima figura de este art铆culo. Finalmente, cabe decir que la mejor manera de apreciar el trabajo realizado es regal谩ndose una visita a Roma, ya sea usted un lector que no haya visitado nunca la Capilla Sixtina, pero tambi茅n s铆 lo haya hecho (jam谩s la habr谩 visto tan viva de color).

Dr. Josep Carreras, Jefe del Grupo de Iluminaci贸n jcarreras@irec.cat
Ramon Gumara, Ingeniero de Proyectos IREC
Instituto de Investigaci贸n en Energ铆a de Catalu帽a
(IREC, www.irec.cat)

 
Comité Español de Iluminación