Como ya informamos el pasado mes de diciembre, el Departamento de Energía de los EE.UU (DOE), publicó un informe en el que documentaba los resultados obtenidos al implementar una solución de iluminación LED de espectro ajustable en tres aulas de una escuela primaria en Folsom, California. Ahora publica un informe suplementario para evaluar con mayor profundidad el potencial de estos sistemas de iluminación adaptativo para mejorar la salud y rendimiento académico de los estudiantes, especialmente en niños con trastornos del espectro autista (TEA). El objetivo es obtener experiencia de primera mano con estos sistemas de iluminación ajustables, en caso de que en un futuro próximo se confirme los posibles efectos positivos en el rendimiento de los estudiantes.
El sistema de iluminación LED ajustable se instaló en agosto de 2017, justo antes del inicio del año escolar del Distrito Escolar Folsom. Una de las tres aulas se usó para estudiantes de quinto grado de educación general y las otras dos para estudiantes con trastronos del espectro autista (TEA). En cada aula, las luminarias empotradas fluorescentes T8 fueron reemplazadas con luminarias LED ajustables, y un bañador de pared LED, también de blanco ajustable, encima de la pizarra.
En cuanto al sistema de regulación y control, se instaló un controlador Finelite sensible al tacto y montado en pared de Finelite, al lado de la pizarra. El controlador utiliza un protocolo DMX512 para comunicarse con el controlador LED equipado en cada luminaria. Este panel de control ofrece cinco botones con las respectivas escenas o condiciones de iluminación predeterminadas y 3 barras deslizantes. Dependiendo de la actividad en cada aula específica, los maestros pueden seleccionar entre tres escenas predefinidas que ofrecen diferentes niveles de intensidad de luz a diferentes partes del aula. De manera similar, los dos ajustes preestablecidos adicionales ajustan la intensidad de la luminaria así como la distribución de potencia espectral (SPD) para ofrecer un rango más amplio de calidez aparente o frialdad de luz. En cualquier momento, los profesores pueden apartarse de las escenas preestablecidas y ajustar el color claro y la intensidad del aula a través de las tres barras deslizantes. Dos barras deslizantes están dedicadas a la atenuación continua de 0-100%, una para las luminarias generales y otra para la luminaria de pizarra. La tercera barra deslizante permite un ajuste de color de 2.700 a 6.500 K en todas las luminarias.
Este informe suplementario completa al anteriormente publicado, recopilando en su totalidad los resultados obtenidos durante el año escolar 2017-2018, así como las respuestas de maestros y estudiantes.
Comentarios obtenidos del Profesorado
Al finalizar el año escolar 2017-2018, se entrevistó al maestro de primaria de cada una de las aulas participantes para conocer su opinión sobre el sistema de iluminación LED. Se les preguntó a los maestros sobre cómo interactuaban con la iluminación, sus preferencias y cómo cambiarían el sistema. En general, los comentarios fueron positivos, ya que los tres maestros indicaron que el nuevo sistema de iluminación ofrecía un mejor ambiente de trabajo y aprendizaje para ellos y para los estudiantes. Uno de los maestros declaró:
«Me encanta la iluminación. Siento que la iluminación es algo en lo que quizás no pensemos, pero creo que puede tener un impacto tan enorme en el comportamiento de los estudiantes o en sus resultados académicos. Si la configuración de calma realmente les ayuda a calmarse y estar más regulados, entonces están listos para aprender y mucho más predispuestos «.
Los datos de control registrados en este aula indican que el maestro usó regularmente la funcionalidad de ajuste de color del sistema de iluminación LED. La configuración de “Calma” se usó casi a diario a las 8:30 a.m. y 1:30 p.m., lo que sugiere que la iluminación actuó como una señal para que los estudiantes redirigieran su atención a una nueva actividad.
Los profesores consideraron que las opciones de iluminación predeterminadas eran particularmente beneficiosas porque permitían una rápida interacción con el sistema. Cada maestro comentó sobre el uso de los ajustes preestablecidos para llamar la atención de sus alumnos o como una señal de transición entre ciertas actividades. Sus comentarios indicaron que las luces eran más efectivas para llamar la atención de sus alumnos que otros métodos utilizados anteriormente, como tocar una campana o hablar en voz alta.
La capacidad de atenuar el sistema de iluminación se consideró particularmente valiosa, y la capacidad de cambiar el color de la luz se consideró un beneficio secundario. Los profesores de las aulas con niños con trastornos del espectro autista consideraron que la configuración de Energizar (configuración de control de salida de luz moderada a alta combinada con la configuración de TCC alta) era incómoda y, en última instancia, evitó usarla. Para promover la efectividad del sistema, los maestros sugirieron la adición de un control remoto para controlar las luces; sin embargo, los comentarios de los maestros no apoyaron el uso de una pantalla táctil móvil o un teléfono inteligente como dispositivo de control.
Resultados no energéticos obtenidos
Los beneficios no energéticos a menudo atribuidos a la iluminación de espectro ajustable se relacionan con los posibles efectos de diferentes espectros de iluminación en el sistema circadiano humano y las respuestas de comportamiento. En las aulas, diferentes estudios han demostrado posibles efectos agudos del comportamiento, como el aumento de alerta y la concentración de los estudiantes. Las consideraciones de la respuesta circadiana incluyen proporcionar la iluminación que pueda apoyar la supresión de melatonina durante las horas de la mañana, lo que en última instancia puede mejorar los ciclos de sueño de lo alumnos. Más allá de estos fisiológicos, un sistema de iluminación ajustable también proporciona a los maestros una herramienta adicional para promover el aprendizaje y la participación de los estudiantes al permitir que las señales visuales refuercen las conductos deseadas en los estudiantes.
En este caso, los objetivos de diseño preliminar en cuanto al valor de estímulo circadiano (Circadian Stimulus – CS) se fijaron en 0,3 para las tres aulas y se basaron en investigaciones anteriores. El objetivo con este valor es garantizar una iluminación adecuada en la mañana para apoyar la supresión de melatonina que pueda influir en la alineación de la fase circadiana. Como todavía no se han establecidos estándares o normas para el CS, o las métricas relacionadas, y como es probable que los alumnos recibieran una exposición matutina a la luz del sol fuera del aula, para el estudio se permitió a los maestros establecer los iluminancias que desearan en las aulas, cumpliendo los valores fijados en la normativa. Para evaluar las métricas relacionadas con los efectos no visuales de la luz, se midió la iluminancia vertical y el SPD (Distribución de Potencia Espectral) a la altura de los ojos de los alumnos en posición sentada, tanto para el caso base con iluminación fluorescente como para la nueva solución LED.
Las métricas calculadas relacionadas con las respuestas no visuales, basada en estas mediciones del SPD, demuestran que existen diferencias importantes entre las métricas del Lux Equivalentes Melanópicos (Equivalent Melanopic Lux – EML) y el estímulo circadiano (CS) que se han propuesto para uso en aplicaciones de iluminación. Los datos de este proyecto también demuestran que las iluminancias fotópicas que generalmente se proporcionan en las aulas no son suficientes para cumplir con los niveles comunes recomendados de CS o EML, aunque ninguna de esas métricas ha sido adoptada por organizaciones de estándares reconocidos. Si bien el sistema de iluminación ajustabñe en este proyecto podría proporcionar una amplia gama de niveles de CS o EML, las iluminancias y el uso de energía asociado deberían incrementarse para satisfacer las recomendaciones existentes para estas métricas no visuales.
Conclusión
La instalación de iluminación LED de prueba no solo ofreció un ahorro de energía significativo en comparación con el sistema fluorescente tradicional, sino que, en última instancia, brindó a los maestros una herramienta adicional para facilitar las actividades en el aula. La implementación del sistema de iluminación varió entre las aulas, pero los maestros incluidos en este estudio estuvieron de acuerdo en que el sistema de iluminación LED ofrecía un entorno de trabajo mejorado para ellos y para los estudiantes.
Puede consultar el informe completa en el siguiente enlace:
https://www.energy.gov/eere/ssl/downloads/evaluating-tunable-lighting-classrooms
