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Trabajo integrador

Iluminación incandescente

La luz incandescente

La luz incandescente es la que se produce por medio de un aparato o dispositivo que ase fluir electricidad atraves de un filamento metálico que se encuentra al vacio lo cual le permite aumentar su temperatura considerablemente sin hacer combustión.

Historia.

Varios inventores estudiaron relativamente temprano, la idea de crear luz con el encendido de alambres. Entre 1830 y 1840, se llevaron a cabo experimentos con alambres de platino y tiras de carbón, que brillaban con la ayuda de la electricidad. Los bulbos de vidrio ya eran utilizados en ellos para evitar la oxidación. Sin embargo, el platino se consumía rápidamente y las bombas eran incapaces de crear el vacío suficiente. El suministro de electricidad era también un inconveniente, ya que en esos tiempos únicamente se conseguían baterías. No fue hasta 1866 en que Werner von Siemens descubrió el principio del dínamo, y construyó máquinas que proveían un flujo constante de electricidad.

En 1854, el mecánico de precisión alemán, Heinrich Göbel construyó la primera bombilla eléctrica que se consumía durante un período sostenido de tiempo. Utilizó como filamentos hilos de bambú carbonizados, y evacuó el gas del bulbo llenándolo con mercurio, dejándolo luego salir para sellar el bulbo cerrado. El norteamericano Thomas Alba Edison desarrolló la primera bombilla de luz incandescente comercialmente exitosa, en 1879. Era un bulbo de carbón que se produjo masivamente. También proveyó los accesorios necesarios, tales como interruptores, portalámparas, distribuidores y dínamos apropiados. Como la publicidad ya era importante para el éxito en aquellos tiempos, Edison exhibió una muy admirada instalación de miles de sus bombillas, en la Exhibición de Electricidad de París, en 1881. En el 1900, se desarrolló el primer filamento de osmio metálico. Este tipo de lámpara de osmio consumía la mitad de energía que la lámpara de carbón, mientras que producía la misma cantidad de luz.

En 1903 se desarrolló la primera bombilla con filamento de Tántalo en Berlín, y muy poco después, se probaron los filamentos de tungsteno, el metal con el punto más alto de fusión. La lámpara de tungsteno consumía sólo una tercera parte de la energía requerida por la lámpara de carbón, para alcanzar la misma luminosidad – este mismo material es utilizado en las bombillas actuales.

El invento de la bombilla se atribuye generalmente a Thomas Alba Edison quien presentó el 21 de octubre de 1879 una lámpara práctica y viable, que lució durante 48 horas ininterrumpidas, sin embargo el invento había sido desarrollado primeramente por Humphry Davy y perfeccionado por Warren de la Rué. El 27 de enero de 1880 le fue concedida la patente, con el número 223.898. Otros inventores también habían desarrollado modelos que funcionaban en laboratorio, incluyendo a Joseph Swan, Henry Woodward, Mathew Evans, James Bowman Lindsay, William Sawyer y Humphry Davy.

El alemán Heinrich Goebel ya había registrado su propia bombilla incandescente en 1855, mucho antes por tanto que Thomas Edison. Tiempo después, pero siempre antes que a Edison, el 11 de julio de 1874 se le concedió al ingeniero ruso Alexander Lodygin la patente nº 1619 para una bombilla incandescente. El inventor ruso utilizó un filamento de carbono. La bombilla es uno de los inventos más utilizados por el hombre desde su creación hasta la fecha. Según una lista de la revista Life es la segunda más útil de las invenciones del siglo

XIX. La comercialización de la bombilla por parte de la compañía de Edison estuvo plagada de disputas de patentes con sus competidores. En torno a 1914 las bombillas sufrieron una fuerte reducción de su vida útil, disminuyendo su duración de las 2500 a las 1000 horas, debido a la demanda de iluminaciones más blancas y al aumento necesario de la temperatura del filamento.

Eficacia La lámpara incandescente es la de más bajo rendimiento luminoso de las lámparas utilizadas: de 12 a 18 lm/W (lúmenes por vatio de potencia) y la que menor vida útil o durabilidad tiene: unas 1000 horas, pero es la más difundida, por su bajo precio y el color cálido de su luz. Si bien hubo patentes en Estados Unidos de bombillas de luz de hasta 200.000 horas nunca se fabricaron por ser económicamente inviables. En 1924 el cartel Phoebus, que agrupaba a los principales fabricantes de Europa y Estados Unidos, pactó limitar la vida útil de las bombillas eléctricas a 1000 horas. Oficialmente este cartel nunca existió.[2] No ofrece muy buena reproducción de los colores, ya que no emite en la zona del espectro de colores fríos, pero al tener un espectro de emisiones continuo logra contener todas las longitudes de onda en la parte que emite del espectro. Su eficiencia es muy baja, ya que sólo convierte en luz visible alrededor del 15% de la energía consumida. Otro 25% se transforma en energía calorífica y el 60% restante en radiación no perceptible, luz ultravioleta y luz infrarroja, que acaban convirtiéndose en calor. Sin embargo el concepto de eficiencia es relativo, y puede considerarse bajo sólo en el caso de que se contemple la conversión de energía eléctrica en luz. Justamente debido a sus supuestas limitaciones, su uso durante el invierno convierte a la lámpara incandescente en un objeto que transforma la energía eléctrica en luz y calor de manera perfectamente eficiente (por ejemplo en una lámpara de mesa), especialmente en espacios donde a su vez se requiere calefacción, ya que el calor que desprende se encuentra en el sitio más cercano y necesario. Además, en la comparación por ejemplo con las bombillas de bajo consumo, debe considerarse el proceso de fabricación, su contenido de mercurio y la radiación electromagnética. Durante el verano o en épocas de calor sí sería válida la idea de ineficiencia por desperdicio de energía (en calor).

Principales usos Se usan principalmente para alumbrado interior (casas, oficinas, negocios) debido a su bajo costo, la facilidad de su instalación y a que funcionan en cualquier posición. No obstante su rendimiento es bajo debido a que una gran parte de la energía consumida se transforma en calor. Su funcionamiento se basa en el hecho de que un conductor atravesado por una corriente eléctrica se calienta hasta alcanzar altas temperaturas, emitiendo radiaciones luminosas. Cuanto mayor es la temperatura mayor es la emisión, por lo que el material se lleva hasta una temperatura cercana a la de fusión.

La más común es la lámpara de filamento, compuesta por tres partes: el bulbo, la base y el filamento. El filamento, que es de hilos de tungsteno arrollados, permitiendo alcanzar los 2100°C. Está colocado dentro de una ampolla en la que se ha hecho el vacío (en la ampolla de este tipo de lámparas no hay aire, ni ningún otro tipo de gas). Este tipo de lámparas se especifican por la potencia eléctrica que consumen (potencia nominal) y la cantidad de luz que producen, teniendo una vida útil de alrededor de 1000 horas

Su prohibición en algunos países del mundo.

En 2009, una directiva de la Unión Europea estableció un plazo para que en los estados miembros dejaran de fabricar y comercializar lámparas incandescentes. El 1 de septiembre de 2009 se prohibió la fabricación y distribución de lámparas de potencia igual o superior a 100 W y el 1 de septiembre de 2010 las lámparas de 75 W. Un año después, el 1 de septiembre de 2011, las lámparas de 60 W y por último el 1 de septiembre de 2012 se retiraron las lámparas de 40 y 25 W.5 Las lámparas incandescentes están siendo sustituidas por opciones más eficientes, como las lámparas fluorescentes compactas y las basadas en tecnología LED.

En argentina desde el 2010 se implemento la “ley oscura” que prohíbe la fabricación de bombillas mayores a 25 watts En diciembre de 2012 dejarán de comercializarse los focos de 75 watts y a fines de 2013 los de 60 y 40.

Nuevo sistema de iluminación en el mundo y normas que la rigen

PROYECTO   DE   NORMA   OFICIAL   MEXICANA   ANTEPROY­NOM­028­ENER­2010,   EFICIENCIA ENERGETICA DE LAMPARAS PARA USO GENERAL. LÍMITES Y METODOS DE PRUEBA 

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Este proyecto de norma oficial mexicana se elaboró en el Comité Consultivo Nacional de Normalización para la Preservación y Uso Racional de los Recursos Energéticos (CCNNPURRE), con la colaboración de los siguientes organismos, instituciones y empresas: Asociación de Normalización y Certificación, A.C. Cámara Nacional de Manufacturas Eléctricas GE Comercial Materials, S. de R.L. de C.V. Genertek, S.A. de C.V. Osram, S.A. de C.V. Philips Mexicana, S.A. de C.V. Laiting S.A. de C.V. 3. Referencias Para la correcta aplicación de este proyecto de norma oficial mexicana deben consultarse y aplicarse las siguientes normas oficiales mexicanas y normas mexicanas vigentes. NOM-008-SCFI-2002 Sistema general de unidades de medida. NMX-J-019-ANCE-2006 Lámparas incandescentes de filamento metálico, para alumbrado general- Especificaciones y métodos de prueba. (Capítulo 6, incisos 6.2 y 6.3) NOM-024-SCFI -1998 Información comercial para empaques, instructivos y garantías de los productos electrónicos, eléctricos y electrodomésticos NMX-J-295-ANCE-1999 Productos eléctricos-Iluminación-Lámparas fluorescentes para alumbrado general-Especificaciones y métodos de prueba NMX-J-230-ANCE-2008 Productos eléctricos iluminaciónbalastros para lámpara de vapor de mercurio en alta presión y aditivos metálicos Especificaciones y métodos de prueba. (Capítulo 4, inciso 4.1) NMX-J-530-ANCE-2008 Iluminación Guía para la Medición de Características Eléctricas y Fotométricas para Lámparas de Descarga en Alta Intensidad. (Capítulo 9y Apéndice A) NMX-J-619-ANCE-2009 Iluminación-Definiciones y terminología

4.3 Lámpara.- fuente fabricada para producir una radiación óptica visible. 4.4 Lámpara de aditivos metálicos.- lámpara de alta intensidad de descarga en la cual la mayor porción de luz se produce por radiación de los aditivos metálicos a sus productos de disociación en combinación con los vapores metálicos tales como el mercurio. 4.5 Lámpara de alta intensidad de descarga.- lámpara de descarga eléctrica en la cual el arco productor de luz se estabiliza por la temperatura de la pared y tiene una pared de bulbo cargada por 3 W/cm2. Las lámparas de descarga de alta intensidad incluyen grupos de lámparas conocidos como mercurio, aditivos metálicos y sodio en alta presión.

4.6 Lámpara incandescente e incandescente con halógeno de espectro general.- lámpara cuya distribución espectral no ha sido modificada, en cualquier tipo de bulbo y base. Tales como claro, perlado y blanco. 4.7 Lámpara incandescente e incandescente con halógeno de espectro modificado.- lámpara cuya distribución espectral ha sido modificada parcialmente a través de filtros u otros acabados, en cualquier tipo de bulbo y base. 4.8 Lámpara de luz mixta.- lámpara que contiene en el mismo bulbo una lámpara de vapor de mercurio y una lámpara incandescente de filamento en serie. 4.9 Lámpara de vapor de mercurio.- lámpara de alta intensidad de descarga en la cual la mayor porción de la luz se produce directa o indirectamente por la radiación del mercurio operando a una presión parcial mayor que 1,013 x 105 Pa, este término cubre las lámparas que tienen el bulbo cubierto de fósforo. 4.10 Lámpara de vapor de sodio de alta presión.- lámpara de alta intensidad de descarga en la cual la mayor porción de la luz se produce principalmente por la radiación del sodio operando a una presión parcial de alrededor de 6,67 x 103 Pa o mayor. 4.11 Lámpara fluorescente.- lámpara de descarga eléctrica en vapor de mercurio a baja presión, en la cual la emisión principal de la luz proviene de una o más capas de material fluorescente, el cual se excita por la radiación ultravioleta de la descarga. El bulbo puede ser de forma tubular recta o curvada. 4.12 Lámpara fluorescente compacta sin balastro integrado.- lámpara de descarga eléctrica en vapor de mercurio a baja presión, en la cual la emisión principal de la luz proviene de un recubrimiento de material fluorescente. Se caracteriza por presentar sus terminales eléctricas en un extremo de la lámpara y por incluir una o más zonas frías para controlar la presión del vapor de mercurio. 4.13 Lámpara fluorescente compacta autobalastrada (LFCA).- la que incorpora una lámpara fluorescente compacta no reemplazable y adicionalmente los elementos necesarios para el arranque y operación estable de la fuente de luz, la cual no puede separarse sin dañarse permanentemente. 4.14 Lámpara incandescente.- dispositivo hermético de cristal, al vacío o lleno de gas inerte, dentro del cual se produce luz mediante un filamento que se calienta hasta la incandescencia por el paso de corriente eléctrica. 4.15 Lámpara incandescente con halógenos.- lámpara llena de gas conteniendo halógenos o compuestos halógenos y el filamento de tungsteno. 5. Especificaciones 5.1 Lámparas incandescentes, incandescentes con halógeno y fluorescentes compactas autobalastradas. En las tablas siguientes se indican las potencias máximas permitidas, eficacias mínimas y flujo luminoso, para lámparas uso general.

Tabla 1. Valores mínimos de eficacia para lámparas incandescentes, incandescentes con halógeno y fluorescentes compactas autobalastradas. Espectro general. Etapa 1

Intervalo de flujo luminoso (lm)

Potencia máxima permitida (W)

Eficacia mínima (lm/W)

Entrada en vigor

1 490-2 600

72

20.69

Diciembre 2011

1 050-1 489

53

19.81

Diciembre 2012

750-1 049

43

17.44

Diciembre 2013

406-749

29

14.00

Diciembre 2013

Tabla 2. Valores mínimos de eficacia para lámparas incandescentes, incandescentes con halógeno y fluorescentes compactas autobalastradas. Espectro modificado. Etapa 1 Intervalo de flujo luminoso (lm)

Potencia máxima permitida (W)

Eficacia mínima (lm/W)

Entrada en vigor

1 118-1 950

72

15.53

Diciembre 2011

788-1 117

53

14.86

Diciembre 2012

563-787

43

13.09

Diciembre 2013

406-562

29

14.00

Diciembre 2013

tabla 3. Valores mínimos de eficacia para lámparas incandescentes, incandescentes con halógeno y fluorescentes compactas autobalastradas. Etapa 2 Intervalo de Potencia (W)

Eficacia mínima (lm/W)

Mayor que 22

52.0

Mayor que 18 y menor o igual que 22

48.0

Mayor que 14 y menor o igual que 18

46.0

Mayor que 10 y menor o igual que 14

40.0

Mayor que 7 y menor o igual que 10

38.0

Menor o igual que 7

35.0

Entrada en vigor

Diciembre 2014

Bibliografía

http://dof.gob.mx/nota_detalle.php?codigo=5158461&fecha=09/09/2010 Favié, J.W, C.P Damen, G. Hietbrink, N.J. Quaedlieg. Lighting. Phillips technical Library, 1962. 2. Hecht, Eugene. Óptica. Tercera edición: Addison Wesley, 2000. 3. Comprar, tirar, comprar. Dir. Cosima Dannoritzer. 2010 (web) 20/08/11 http://www.youtube.com/watch?v=UkqdcBww1SU 4. Bombillas incandescentes. Discovery Channel. (web) 22/08/11

5. “Proceso de reciclaje bombillas halogenas y regulares” Blipvert. (web) 15/07/11

6. “Fluorescent versus Incandescent Light Bulb Cost Analysis Calculator” AJ Design Software. (web) 20/07/11

7. “Led Vs. Incandescencia: Comparando El Ciclo De Vida Completo, Los Led Ganan” Articuloz ,Directorio de Artículos gratis. (web) 25/07/11

8. “Planta de Producción Lampáras Incandescentes” Proyectos preliminares para las plantas industriales. (web) 5/08/11

9. “Lamparás incandescentes” Edison Upc. (web) 17/08/11 http://edison.upc.edu/curs/llum/lamparas/lincan.html