jueves, 18 de febrero de 2010

El consumo en la conexión de los fluorescentes es menor que en su funcionamiento permanente

Existe la idea bastante generalizada de que el consumo en la conexión de fluorescentes es bastante mayor que el consumo en su funcionamiento normal (en régimen permanente). Los que así piensan, y con el fin de reducir el consumo, tratan de evitar conexiones y desconexiones de estas lámpara fluorescentes. Por ejemplo, al abandonar un recinto iluminado con fluorescentes, si se ha de volver pronto a este recinto (en unos minutos), estas personas creen que sería mejor no desconectar en estos minutos, dado que el consumo en conexiones y desconexiones será mayor que el de permanecer ese tiempo conectado permanentemente.

En este texto pretendemos demostrar que esto es totalmente falso, es decir, el consumo en la conexión de fluorescentes es menor que en su funcionamiento normal, una vez encendidas las lámparas. No entramos a valorar que efectivamente aumentar el número de conexiones y desconexiones reduce la vida útil de las lámpara fluorescentes, sino que analizamos el problema exclusivamente desde el punto de vista de consumo, y de consumo de energía eléctrica, no de corriente eléctrica.

Para demostrarlo hemos montado en un laboratorio del Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Valladolid un circuito en el que tenemos conectado un tubo fluorescente y en el que medimos la tensión aplicada y la corriente establecida mediante tarjetas de adquisición de datos, es decir, obtendremos sus valores instantáneos. El ensayo lo comenzaremos con la lámpara desconectada, ponemos a medir la tensión y corriente, y procedemos a conectar la lámpara, continuando con la medición. Al final desconectamos la lámpara y los medidores. De este modo tenemos dos ondas, una de tensión y otra de corriente, correspondiente a la conexión y funcionamiento de una lámpara fluorescente.

A continuación procedemos a tratar estos datos. Multiplicando la tensión por la corriente obtenemos la potencia eléctrica instantánea consumida por la lámpara. Conocida la potencia podemos saber la energía consumida, dado que la potencia es la derivada temporal de la energía, es decir, la variación de energía en la unidad de tiempo. Con el fin de visualizar estos datos, hemos determinado el valor medio de la potencia instantánea (lo que se conoce como potencia activa) y también los valores eficaces de la tensión y corriente (valores cuadráticos medios). La representación está en la siguiente figura:


Se puede apreciar en la figura cuatro fases claramente diferenciadas. En los primeros instantes el circuito está desconectado. A continuación se conecta la lámpara. En esos momentos tanto la corriente (color rojo) como la potencia (color verde) son bajas, está comenzando a funcionar el cebador. En la tercera fase, a partir de los cinco segundos, se producen los famosos parpadeos, aquí vemos que efectivamente la corriente aumenta considerablemente, incluso más que en el estado permanente una vez encendida la lámpara, pero la potencia activa es menor (la mitad que en su funcionamiento normal. En esta tercera fase está funcionando la reactancia que aumenta la potencia reactiva (lo que hace aumentar la corriente), pero no aumenta el consumo en la misma proporción. Por último tenemos el funcionamiento permanente, una vez encendida la lámpara fluorescente.

Claramente se aprecia que el consumo de la lámpara fluorescente en la conexión es mucho menor que en su funcionamiento normal, y prácticamente solo consume (la mitad de potencia y, por tanto, la mitada de energía), en los parpadeos o encendidos transitorios antes de su funcionamiento permanente.

Moisés San Martín

16 comentarios:

  1. Muy bien. Toda la vida, más o menos, he querido saber esta cuestión. Muchas gracias.

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  2. ¿Tendría sentido en un lugar en donde tenemos contadores de potencia reactiva(como en la industria) tener cuidado con el tiempo entre el encendido y apagado de muchos fluorescentes a la hora del consumo de ambas potencias?

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  3. Estimado lector:

    Sobre su pregunta: "¿Tendría sentido en un lugar en donde tenemos contadores de potencia reactiva(como en la industria) tener cuidado con el tiempo entre el encendido y apagado de muchos fluorescentes a la hora del consumo de ambas potencias?" me gustaría apuntar lo siguiente:

    En el análisis del encendido efectivamente se observa un gran consumo de potencia reactiva pero únicamente en los parpadeos. Dado el tiempo mínimo que dura el parpadeo no creo que sea importante el consumo total de potencia reactiva en el encendido. Por ejemplo, en el caso de la figura, de los 5 segundos de encendido, solamente 1 segundo está parpadeando. No creo que sean tiempos muy elevados (aunque estuviera parpadeando todo el tiempo del encendido) como para considerar esa potencia reactiva.

    En cuanto a la potencia activa, y considerando exclusivamente el consumo, no vale la pena mantener conectadas las lámparas fluorescentes si se va a volver pronto, dado que en el encendido el consumo es menor que en el funcionamiento permanente.
    Saludos... Moisés

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  4. has medido la corriente que consume la inductancia de arranque una vez que es alimentada y luego abierta por el cebador?

    yo creo que no

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  5. Sí que se ha medido la corriente que consume la inductancia puesto que se miden tanto la tensión como la corriente total del circuito. Dado que la reactancia está conectada en serie, es esa corriente la que está representada. se puede observar el periodo en el que comienzan los parpadeos en el que la corriente toma su valor máximo de 0,55A.
    Aulamoisan

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  6. ¿No se si lo he entendido bien, pero quieres decir que en el cálculo de potencias ya no tenemos que multiplicar la fluorescencia por 1,7 veces la suma de las lámparas?

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  7. Estimado Jimy:

    La verdad es que no se a que te refieres cuando dices "que en el cálculo de potencias ya no tenemos que multiplicar la fluorescencia por 1,7 veces la suma de las lámparas".

    Saludos.. Moises

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  8. Para el cálculo de secciones de los cables a poner en una instalación eléctrica de un garage por ejemplo multiplicamos siempre las lámparas que sean de fluorescencia por 1,7 su suma por suponer que en el arranque consumen más, con lo que los conductores han de estar preparados para esta sobretensión o intensidad mayor mejor dicho. Así que si no consumen más al arranque no lo entiendo. Si me equivoco en la interpretación del artículo me gustaría que me ayudaráis a entenderlo. Gracias

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  9. Estimado Jimy:

    Ahora lo entiendo. Cuando hablamos de consumo, nos referimos al consumo de energía (gráfica de color verde). En cuanto al consumo de corriente (gráfica de color rojo) se puede ver que en el arranque el consumo es mayor que cuando ya se ha encendido el fluorescente, por lo que tiene sentido multiplicar por ese coeficiente de 1,7 para el cálculo de la sección del conductor.
    Saludos.... Moisés San Martín

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  10. Tengo una duda.
    Para calcular la potencia de consumo de un tubo basta con colocar un amperimetro y realizar el calculo P=V*I?

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  11. Hola Hugo:

    Por tratarse de un circuito de corriente alterna la potencia es igual a la tensión multiplicada por la intensidad y por el factor de potencia, que en este caso, al haber una reactancia va a ser distinto de 1.
    Por lo tanto no lo puedes calcular como V*I. Así estás calculando la potencia aparente.

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  12. Tengo una duda que no consigo resolver, si yo mido la corriente en una fluorescente de 20w me da un valor aproximado de 0,3A cuando en una bombilla de incandescencia de 25W obtengo un valor aproximado de 0,1A. Entiendo que el factor de potencia en el caso de la fluorescente debe ser de 0,8 o superior pero las cuentas no salen puesto que con esa medicion sale un factor de potencia algo superior a 0,3. ¿que intensidad estoy midiendo con las pinzas amperimétricas? yo supongo que la aparente. La potencia aparente me da 66W si la activa es de 20W.

    ¿sería correcto un factor de potenca tan bajo o estoy realizando mal las mediciones?

    La red de que dispongo es la antigua de 230v entre fases, no existiendo neutro.

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  13. La corriene que se mide con las pinzas es la eficaz (que llamas aparente). La potencia aparente seria esa corriente multiplicada por la tension.
    Los tubos fluorescente puden tener factor de potencia bajo. De hecho se suelen poner condensadores para la mejora del factor de potencia.
    Saludos

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  15. Hola me llamo Juan Jose y me gustaría aportar modestamente algo sobre los comentarios anteriores.
    Como mejor se puede entender este tema es viendo las características de una reactancia o también llamado Balastro que sirve para regular y compensar la corriente que pasa por el tubo fluorescente.

    Tengo una a mano y dice:

    Tensión nominal 230v
    Intensidad nominal de la reactancia en funcionamiento 0,43A
    Para tubo de 36/40w
    Factor de potencia 0,52

    Lo primero que tenemos que entender es que la potencia total de la lampara es la del tubo fluorescente (40w) mas la de la propia reactacia (Suele ser un 20/25% del total) si tocas una reactancia en funcionamiento, veras que desprende calor por lo tanto es potencia que también hay que calcular.

    Ahora:
    Ptot = VxIxcos
    Sustituimos por los valores que indica la placa de la reactancia.
    Ptot= 230v x 0,43A x 0,52 = 51,5 vatios

    Consumo del tubo 40,0w
    consumo reactancia 11,5w
    Total 51,5w

    No es nada raro que una lampara fluorescente tenga un coseno tan bajo (0,52 en este caso)
    Es mas en las características recomienda compensarlo con un condensador en paralelo de C=3,4 micro Faradios.
    Saludos

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