Por Chuck Newcombe
Estoy seguro de que todos han visto las pequeñas bombillas fluorescentes compactas sinuosas (LFC) cuando han ido a comprar bombillas de repuesto. Las buenas noticias son que cuando usa una de estas como reemplazo de una bombilla incandescente confiable, se está ahorrando energía. Un ejemplo doméstico: un candelabro de cinco bombillas que consumía 300 vatios ahora solo usa 60 vatios, el equivalente a una bombilla incandescente, mientras produce la luz de cinco. Estas LFC, y las más recientes y mucho más costosas unidades de diodos emisores de luz (LED), se introducen para remplazar a las menos eficientes bombillas de tungsteno que están siendo gradualmente eliminadas para el año 2014 en EE. UU.
Las bombillas LFC cuestan más, pero la compensación es que duran más. Advertencia: eso solo ocurrirá si no las enciende y apaga muchas veces, y si no las usa en exteriores a bajas temperaturas. Sucede que el pequeño calefactor que ayuda a ionizar el vapor en una LFC al arranque aún tiene las mismas características que una bombilla incandescente de tungsteno: su resistencia es muy baja cuando está frío, pero es mucho más alta cuando se calienta. Es por ello que las bombillas incandescentes suelen quemarse al encenderlas, porque se somete al filamento de tungsteno a una tensión con el flujo máximo de corriente en el encendido.
Una forma de obtener la vida útil máxima de una bombilla LFC es dejarla encendida durante más tiempo, reduciendo así los ciclos de tensión de encendido y apagado del calefactor-filamento. En mi experiencia, descrita anteriormente, puede dejarlas encendidas 5 veces el tiempo que deja encendida una bombilla incandescente sin usar más energía.
Coeficiente de temperatura de resistencia del tungsteno
La resistencia fría normal de una bombilla incandescente de 100 W es de 9.5 ohmios aproximadamente. Si permaneciera la misma resistencia cuando se aplican 120 V, la ley de Ohm dice que la bombilla consumiría 12.5 amperios y disiparía alrededor de 1500 vatios. Por supuesto, esto no sucede, pues la resistencia aumenta a medida que el filamento se calienta. Sucede que a 120 V, la resistencia es de 144 ohmios aproximadamente, 15 veces la resistencia fría. La corriente resultante es de 0.83 amperios y la disipación de energía son los 100 W anunciados.
Un interesante experimento usando un Analizador de calidad de la energía eléctrica Fluke 43B
Sucede que la constante de tiempo del cambio en la resistencia como tensión total que se aplica puede medirse en milisegundos. Esa es la razón por la que el experimento siguiente funciona.
Cuando Fluke presentó su primer analizador de calidad eléctrica en 1994, usé un regulador de intensidad Triac para cambiar la entrada de tensión a una bombilla incandescente al tiempo que medía la entrada de tensión rms y el flujo de corriente resultante.
Observé que el punto máximo de corriente ocurrió a una entrada de tensión rms de 55 vatios aproximadamente. En el ejemplo de hoy, usando una bombilla de halógeno de alta eficiencia (acerca de la cual abundaré más adelante), la lámpara consume 0.39 A rms (usé una vuelta de diez giros en las mordazas de la pinza amperimétrica, lo que dio una lectura aparente de 3.9 A). El pico de corriente en ese ejemplo fue de casi 1.2 A.
A medida que seguía aumentando la tensión, la corriente rms aumentaba, pero la corriente pico disminuyó a cerca de 0.8 A.
¿Cómo es eso posible? Pues el tiempo total en que la corriente fluye en el ejemplo de bajo brillo es menor a 4 milisegundos, que no es suficiente para calentar el filamento hasta la resistencia más alta que alcanzaría cuando la corriente fluye durante el doble de tiempo, es decir, alrededor de 8 milisegundos. Así que la corriente pico es mayor cuando el brillo es menor.
En este ejemplo, al hacer las cuentas (o cuando cambia a la pantalla "Power" del Fluke 43B), descubrirá que la corriente de bajo brillo que consumió mi bombilla de pruebas en el pico de corriente fue de 22 W aproximadamente, mientras que en el brillo máximo la corriente fue ligeramente superior a 68 W.
Más información acerca de las nuevas lámparas de halógeno
La bombilla que usé para mi reciente prueba está catalogada como una bombilla de halógeno de alto rendimiento. Está catalogada con la misma salida de luz de las antiguas bombillas de 100 W, pero solo usa 72 vatios. Tal como lo verifiqué con mi prueba, aún usa un filamento de tungsteno. Según lo entiendo, estas bombillas incandescentes de alto rendimiento y otras bombillas de servicio especial seguirán estando disponibles después de que las antiguas bombillas de tecnología estándar queden eliminadas en 2014 (en EE. UU.).
¿Y las nuevas luces de LED?
Las LFC tienen la desventaja ambiental de que contienen mercurio, por lo que hay que desecharlas con un manejo especial para evitar la contaminación del medio ambiente.
Una bombilla alternativa emergente usará diodos emisores de luz con un rendimiento incluso superior que las bombillas LFC, pero a un costo mucho más alto, por lo menos hasta ahora. Las bombillas LED encienden al instante y no tienen los problemas de inicio frío que presentan las bombillas LFC.
Las tecnologías emergentes aún no logran el brillo agradable de las bombillas incandescentes a las que estamos acostumbrados, pero se encuentran en un proceso de mejora continua. Si le interesa, puede revisar algunos de los asuntos relacionados con nuestras tecnologías de cambio de iluminación aquí:
Eliminación de las bombillas incandescentes
Información de Energy Star acerca de bombillas
Cómo funcionan las bombillas fluorescentes compactas y cómo atenuarlas