1-Describa el principio de funcionamiento de una lámpara fluorescente y cual es la misión del ignitor y del balastro Las lámparas fluorescentes funcionan de la siguiente forma:
1. Cuando activamos el interruptor de una lámpara de luz fluorescente que se encuentra conectada a la red doméstica de corriente alterna, los electrones comienzan comienzan a fluir fl uir por todo el circuito eléctrico, incluyendo el circuito en derivación donde se encuentra conectado el cebador (estárter) cebador (estárter).. 2. El flujo de electrones de la corriente eléctrica al llegar al cebador produce un arco o chispa entre los dos electrodos situados en su interior, lo que provoca que el gas neón (Ne) contenido también dentro de la cápsula de cristal se encienda. El calor que produce el gas neón encendido hace que la plaquita bimetálica que forma parte de uno de los dos electrodos del cebador se curve y cierre un contacto eléctrico dispuesto entre ambos electrodos. 3. Cuando el contacto del cebador está cerrado se establece el flujo de corriente eléctrica necesario para que los filamentos se enciendan, enciendan, a la vez que se apaga el gas gas neón. 4. Los filamentos de tungsteno encendidos provocan la emisión de electrones por caldeo o calentamiento calentamiento y la ionización del gas argón (Ar) contenido dentro del t ubo. Esto crea las condiciones previas para que, posteriormente, se establezca un puente de plasma conductor de la corriente eléctrica por el interior del tubo, entre un filamento y otro. 5. La plaquita bimetálica del cebador, al dejar de recibir el calor que le proporcionaba el gas neón encendido, se enfría y abre el contacto dispuesto entre los dos electrodos. De esa forma el flujo de corriente a través t ravés del circuito en derivación se interrumpe, provocando dos acciones simultáneas: a. Los filamentos de la lámpara se apagan cuando deja de pasar la corriente eléctrica por el circuito en derivación. b. El campo electromagnético que crea en el enrollado del balasto la corriente eléctrica que también fluye por el circuito donde éste se encuentra conectado, conectado, se interrumpe bruscamente. Esto provoca que en el propio enrollado se genere una fuerza contraelectromotriz, contraelectromotriz, cuya energía se descarga dentro del tubo de la lámpara, en forma de arco eléctrico. Este arco salta desde un extremo a otro del tubo valiéndose de los filamentos, que una vez apagados se convierten en electrodos de la lámpara. 6. Bajo estas nuevas condiciones, la corriente de electrones, electrones, que en un inicio fluía a través del circuito en derivación de la lámpara donde se encuentra conectado el cebador, comienza hacerlo ahora atravesando interiormente interiormente el tubo de un extremo a otro, valiéndose de los dos electrodos. 7. La fuerte corriente que fluye por dentro del tubo provoca que los electrones comiencen a chocar con los átomos del gas argón, aumentando la cantidad de iones y de electrones libres. Como
resultado se crea un puente de plasma, es decir, un gas compuesto por una gran cantidad de iones y de electrones libres, que permite que estos se muevan de un extremo a otro del tubo. 8. Esos electrones libres comienzan a chocar con una parte de los átomos de mercurio (Hg) contenidos también dentro del tubo, que han pasado del estado líquido al gaseoso debido a la energía que liberan dichos electrones dentro del tubo. Los choques de los electrones libres contra los átomos de mercurio excitan a sus electrones haciendo que liberen fotones de luz ultravioleta. 9. Los fotones de luz ultravioleta, invisibles para el ojo humano, impactan a continuación contra la capa de fósforo (P) que recubre la pared interior del tubo fluorescente. El impacto excita los electrones de los átomos fósforo (P), los que emiten, a su vez, fotones de luz visible, que hacen que el tubo se ilumine con una luz fluorescente blanca. 10. El impacto de los electrones que se mueven por el puente de plasma contra los dos electrodos situados dentro del tubo, hace que estos se mantengan calientes (a pesar de que los filamentos se encuentran ya apagados). Mantener caliente esos dos electrodos se hace necesario para que la emisión de electrones continúe y el puente de plasma no se extinga. De esa forma, tanto el ciclo de excitación de los átomos de vapor de mercurio como el de los átomos de fósforo dentro del tubo continúa, hasta tanto activemos de nuevo el i nterruptor que apaga la lámpara y deje de circular la corriente eléctrica por el circuito.
Esquema del circuito eléctrico de una lámpara fluorescente de 20 watt de potencia: 1. Entrada de la.corriente alterna. 2. Cebador. 3. Filamentos de tungsteno. 4.Tubo de descarga de luz fluorescente. 5. Balasto o inductancia. 6. Capacitor o filtro.
MISION DEL IGNITOR
Un ignitor es un dispositivo que necesitan cierto tipo de lámparas para "arrancar" como es en el caso de los Halogenuros metálicos, una mala instalación de este dispositivo puede variar entre que se estropee alguna parte del equipo de iluminación, (ignitor, reactancia, cables, soportes, etc) aunque lo más común es que sea simplemente que no llegue a encenderse la iluminación dependiendo de como sea la "mala instalación" a la que te refieres
MISION DEL BALASTRO
• suministrar la tensión y corriente de arranque • limitar la corriente de la lampara • calentamiento de cátodos (arranque rápido) • pueden corregir el factor de potencia
• reducir la distorsión armonica • amortiguar las fluctuaciones de tensión • mantener un factor de cresta aceptable • operar con termo protección • dimeo y control.
2-¿Qué
es Factor de Balastro? Y cual es su efecto.
Nos indica la cantidad de luz real que sale de la lámpara cuando se opera con el balastro Ejemplo: Factor de balastro = 0,90 Flujo nominal 32W T8 = 2950 lm Flujo real = (0.90 x 2950) = 2655 lm Caso práctico Taller de torno F. de bal : 100 => 500 luxes F. de bal : 92.5 => 467 luxes F. de bal : 66 => 326 luxes Efecto visual del factor de balastro
3-Describa las ventajas de un balastro electrónico Las consecuencias de alimentar un tubo fluorescente en alta frecuencia se conocen desde hace mucho tiempo, pero la imposibilidad tecnológica fue retrasando ese cambio. A medida que aumenta la frecuencia con que se alimenta a la lámpara crece el flujo luminoso. Aumentar la frecuencia trae grandes ventajas: 1) Puesto que para mantener una determinada impedancia de la reactancia limitadora (recordemos que la fórmula de la reactancia inductiva es XL=2Pi f L con f= 50 Hz.), si f aumenta por ejemplo 1000 veces. L debe disminuir 1000 veces. Se obtiene, de este modo, una reducción de tamaño, peso y perdidas en la reactancia. Por ejemplo, para una reactancia de un tubo de 40 W resultan las siguientes reducciones. Volumen de 200 cm3 a 3 cm3 Peso de 800 gramos a 20 gramos Perdidas de 16 W a 1 W 2) Un incremento de la luminosidad del tubo de entre un 13 a 15% en forma gratuita. 3) Otras ventajas relativas al tipo de circuito empleado (balasto electrónico) como eliminación del efecto estroboscópico, mayor duración del tubo, etc. 4) Posibilidad de cambiar la coloración de la luz emitida. Como conclusión, hemos aumentado la frecuencia que recibe la lámpara y hemos disminuido la potencia entregada, con la cual el balasto electrónico obtiene un ahorro de energía del orden del 35%. Además al utilizar en las bobinas núcleos de ferrite se reducen las pérdidas por calor. TIPO
BALASTO CONVENCIONAL
BALASTO ELECTRONICO DEPLI
105 W
145 W
100W
2 X 40 W
120 W
80W
Diseño electrónico Los componentes electrónicos fueron sobredimensionados eléctricamente lo que proporciona gran confiabilidad frente a inestabilidades de la red de alimentación soportando tensiones transitorias de hasta 450 volts de pico. Bajas pérdidas El equipo tiene una configuración de bajas perdidas y por consiguiente su funcionamiento se desarrolla a través de bajas temperaturas, lo que permite su instalación en lugares vedados a otros balastos y a la vez conservará su aspecto estético durante toda su vida útil. Tensión de encendido La tensión de encendido es cercana a los 100 volts lo que asegura el encendido en cualquier condición desfavorable de alimentación y aún con los cátodos casi agotados. Asimismo también se asegura el arranque en bajas temperaturas. Vida útil de la lámpara Posee un encendido tipo “soft" lo cual eleva la vida de la lámpara fluorescente a valores inimaginables anteriormente (hasta cinco veces más) frente a condiciones, de encendido repetido. Es muy importante que la lámpara fluorescente alcance su temperatura de funcionamiento adecuado para lograr el máximo de luz. En sitios de baja temperatura deben colocarse los tubos fluorescentes en el interior del artefacto del tipo estanco para que estos logren la temperatura de régimen. La temperatura ambiente preferentemente debe ser entre 15° y 50°C, por encima de 60° se inicia la pérdida de luminosidad. El balasto electrónico entrega a la lámpara menor potencia, alcanzando la máxima luminosidad, por lo tanto al operar la lámpara en condiciones más favorables posee una mayor vida útil.
4-¿Qué es efecto estroboscópico? Se denomina efecto estroboscópico al efecto óptico que se produce al il uminar mediante destellos, un objeto que se mueve en forma rápida y periódica. Así, cuando un objeto no puede ser visto si no es con esta iluminación destellante, cuando la frecuencia de los destellos se aproxima a la frecuencia de paso del objeto ante el observador, éste lo vera moverse lentamente, hacia adelante o hacia atrás según que la frecuencia de los destellos sea, respectivamente, inferior o superior a la de paso del objeto. En este fenómeno están basados los estroboscopios, empleados para examinar con detalle y sin contacto físico el comportamiento de partes mecánicas en movimiento. Los destellos de iluminación normalmente son producidos mediante una lámpara de descarga gaseosa como, por ejemplo, una lámpara fluorescente, aunque generalmente se emplean lámparas de flash por su mayor intensidad luminosa.
¿Qué es el efecto flicker, como se mide? ¿qué efectos produce? y ¿cómo se pueden evitar?.
El Flicker es una sensación fisiológica producidas por perturbaciones eléctricas. Las variaciones de la intensidad en la iluminación producen una sensación molesta a la vista (excepto cuando se busca ese efecto, por ejemplo en las discotecas). El Flicker es producido por las fluctuaciones de voltaje: las variaciones cíclicas del valor eficaz, los cambios aleatorios, y los cambios de voltaje momentáneos. Los cambios bruscos de carga (Flicker) ocasionado por algunos aparatos con perfil de carga interrumpido pueden ser en forma más o menos regular y van a variar la tensión de la red de un nivel a otro. Estas variaciones pueden ser también aleatorias y muy rápidas (por ejemplo, equipos que usan el efecto de arco - máquinas de soldar, hornos de arco). La regulación de tensión que repone el nivel de tensión, luego de un intervalo de tiempo no elimina el Flicker. El daño causado por el efecto Flicker (oscilaciones) es deteriorar la calidad de la t ensión, sin embargo la mayoría de equipos que tienen una constante de tiempo propia considerable no perciben este cambio. El efecto Flicker tiene una mayor influencia en la iluminación, cuando la variación del flujo luminoso de las lámparas causa cansancio en la visión. Las continuas variaciones del flujo luminoso, que crean una considerable molestia, no dependen de la forma de la variación (senoidal, rectangular, etc.) sino de la fr ecuencia de repetición de las variaciones; por lo tanto se pueden sacar conclusiones de un análisis a las variaciones senoidales. Las variaciones en la iluminación con frecuencias de 100 Hz en lámparas alimentadas con corrientes de frecuencia 50 Hz no son notados por el ojo. Si la frecuencia de los cambios de luminancia disminuyen, entonces los ojos se hacen más sensibles, tan pronto su amplitud supere un determinado pico, este pico disminuye y pasa por un mínimo a una frecuencia cercana a los 20 Hz y luego nuevamente aumenta. El mínimo corresponde a una tensión senoidal con frecuencia 10 Hz y una amplitud relativa igual a 0.3 %. De esta forma se pueden construir curvas de datos iguales, similares a una curva punta. El daño ocasionado por el Flicker se mide con ayuda de un instrumento llamado Flicker meter, que es un filtro lineal cuya curva de daño es una curva del conjunto lámpara - ojo. A la salida de este filtro la tensión se mide con un voltímetro que consta de un contador que envía impulsos cuya cantidad en un minuto se imprime en una cinta de papel; de tal manera que la magnitud A se mide en porcentaje al cuadrado por minuto. Nota: Aunque se logra, como se menciona, detectar Flicker de tensión de magnitud 0.3%, el daño se detecta sólo cuando el Flicker alcanza magnitudes considerablemente mayores. En caso general se asume que la punta del daño alcanza 1-1.5 % para fenómenos lentos y prolongados y magnitudes mayores para fenómenos rápidos.
Para la medición de Flickers y su predicción se requiere de indicadores estadísticos de Flicker, como el índice P st que es la probabilidad a corto plazo (Probability Short Term) calculada sobre un intervalo de 10 minutos y el Plt que es la probabilidad a largo plazo
calculado cada 2 horas , y deducidas de 12 valores sucesivos de P st., ya que las fuentes de Flicker pueden presentar ciclos de operación cortos o largos. El índice Pst es obtenido a partir de la densidad de probabilidad de los valores de sensación instantánea del Flicker (Cumulative Probability Function), es decir la clasificación final y la evaluación estadística del medidor de Flicker da el P st El Pst se trata de una cifra sin dimensión. El valor de referencia Pst = 1 corresponde al umbral de irritabilidad (límite de Flicker a no sobrepasar a fin de no molestar a la persona). La curva Pst = 1 ha sido establecido para las variaciones rectangulares de la tensión, normalmente el caso más severo. Existen gráficas de corrección para formas de onda no rectangulares. Cuando las variaciones de voltaje no tienen una forma de onda característica (como por ejemplo los hornos de arco), no es posible utilizar métodos simples, para ello es necesario efectuar una evaluación estadística, para lo cual se debe tener en cuenta las siguientes consideraciones generales: -
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La duración de la campaña de mediciones en sitios industriales debe durar como mínimo una semana. El lugar de la medición debe realizarse en el punto de acoplamiento. Se debe calcular el Coeficiente de Propagación de Flicker hacia las redes adyacentes, especialmente de Baja Tensión (más de un medidor de Flicker). Si la fuente de perturbación es trifásica se necesitan mediciones trifásicas.
Para determinar una fuente de Flicker se debe seguir el siguiente procedimiento: -
Medición comparativa con perturbador activo e inactivo
Psti = [(Pst activo)3 – (Pst inactivo)3]1/3 Nota: Cuando las características de la red cambian con el tiempo esta medición puede tomar bastante tiempo.
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Correlación entre las diferentes variables eléctricas
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Medición directa con el método diferencial
