INGENIERIA ELECTRICA - Calefacción e iluminación eléctricas
LAMPARAS O TUBOS FLUORESCENTES
Aproximadamente desde 1940 se ha comenzado a emplear otra fuente de luz alimentada con
energía eléctrica, las llamadas lámparas o tubos fluorescentes, cuyo uso ha aumentado
grandemente, en especial en las instalaciones comerciales e industriales. Una de las
características más sobresalientes de este tipo de lámparas es su rendimiento, que duplica al
de las bombillas incandescentes, es decir, para un mismo consumo de energía eléctrica
irradian el doble de energía luminosa. Otras características importantes son: su temperatura
de funcionamiento muy inferior a las de incandescencia, y su brillo intrínseco muchos cientos
de veces menor que la anterior, lo que es muy ventajoso para la vista y disminuye la
posibilidad de encandila-miento. La lámpara de incandescencia es aproximadamente una
"fuente puntual", o sea que toda la luz es emitida por la pequeña superficie del filamento, por
lo cual resulta muy elevada la emisión por unidad de superficie, que es lo que mide el brillo,
mientras que en las fluorescentes, la luz es generada y emitida por toda la superficie de la
lámpara, por lo cual la emisión por unidad de superficie es muchísimo menor.
Mientras que las bombillas de incandescencia corrientes poseían y han conservado la forma de
pera, el bulbo de las fluorescentes empleadas en el comercio y la industria tiene la forma de
tubo, cuyas dimensiones van desde alrededor de 2 cm de diámetro y 30 cm de largo, hasta 5
cm y 150 cm de largo, lo que depende de la potencia de la lámpara.
Por ejemplo, una lámpara normal de 40 watts tiene de 2 a 3 centímetros de diámetro por unos
120 cm de largo. La parte interior del tubo está recubierta con una capa de "fósforo" de
características especiales. El tubo no contiene gases, o sea, está al vacío, y tiene una pequeña
cantidad de mercurio que se evapora para ofrecer un camino más o menos conductivo para la
corriente eléctrica o la corriente electrónica, mientras la lámpara está funcionando. Así, en
estas lámparas la corriente circula a través del vapor de mercurio y no de un filamento
metálico, como sucede en las de incandescencia. La circulación de los electrones por el vapor
de mercurio produce una descarga eléctrica visible o "arco" dentro del tubo: las radiaciones
ultravioleta de esta descarga actúan sobre el "fósforo" que recubre interiormente el tubo,
produciendo la "fluorescencia" del mismo, o sea, transformándolo en intensamente brillante.
La capa de fósforo se transforma, así, en fuente de luz; por eso se llaman lámparas
fluorescentes. Las lámparas pueden ser recubiertas con diferentes tipos de sustancias
fluorescentes, para obtener los colores deseados.
Fijados a los extremos del tubo se colocan, en su interior, dos pequeños filamentos de alambre
cubierto con sustancias que, cuando se calientan, emiten gran cantidad de electrones libres;
para encender la lámpara se calientan estos filamentos durante unos breves instantes,
obteniéndose la cantidad de electrones necesarios para que se inicie el arco eléctrico en el
vapor de mercurio que tiene el tubo en su interior, al cual se le agrega una pequeña cantidad
de gas argón, para facilitar el arranque.
Estas lámparas requieren aparatos auxiliares de arranque y control, puesto que la lámpara en
sí, es una lámpara de arco de mercurio que no regula automáticamente su funcionamiento
como las lámparas incandescentes. Primero, es necesario proveerla de un dispositivo para el
calentamiento previo de los filamentos de los extremos, que generan los electrones libres,
necesarios para iniciar el arco; luego se necesita una fuente que produzca un impulso de
tensión elevada entre los electrodos para "encender" o iniciar el arco en el vapor de mercurio y,
finalmente, como el arco tiene una resistencia relativamente baja y, por lo tanto, la tendencia a
absorber una elevada intensidad de corriente que puede dañar el tubo, debe colocarse un
dispositivo que limite la intensidad al valor normal, para mantener el arco dentro del vapor de
mercurio. Los dos elementos primeros se construyen dentro de unos pequeños tubitos de
metal de unos 3 cm de largo por 2 cm de diámetro, que se llaman "arrancadores", y el
limitador de corriente se obtiene con una bobina con núcleo de hierro o reactor. Estos
elementos se indican en los esquemas de las figura.
Esquema que representa las conexiones correctas de un tubo fluorescente común.
El ciclo de funcionamiento de una lámpara fluorescente puede describirse brevemente como
sigue: 1) cuando se aplica la tensión entre los electrodos se produce una pequeña descarga
gaseosa entre los contactos del interruptor (5) del arrancador; la correspondiente corriente
produce una calefacción en la cinta bimetálica del mismo, la cual gradualmente va apretando
los contactos; 2) cuando los contactos del interruptor (5) están cerrados circula una corriente
relativamente importante por los filamentos de los extremos del tubo, calentándolos y
haciendo que emitan gran cantidad de electrones; 3) al cerrarse los contactos del interruptor
también se pone en corto circuito y se
detiene la descarga gaseosa que calentaba la cinta
bimetálica, y por lo tanto, ésta se arquea en sentido contrario y tiende a separar los contactos; 4)
al abrirse los contactos se interrumpe la corriente de calentamiento previo a través de los
filamentos, y el cambio repentino de intensidad de la corriente que circula a través del reactor
(3) produce un rápido cambio en el circuito electromagnético del mismo, el cual, como hemos
estudiado en parágrafos anteriores, origina un impulso de tensión de autoinducción de valor
relativamente elevado entre los electrodos del tubo; 5) ese impulso de tensión elevada
"enciende" o inicia el arco a través de la mezcla de gas de mercurio y argón dentro de la
lámpara; 6) iniciado el funcionamiento normal, el reactor limita la intensidad de la corriente al
valor correcto previamente calculado, y el arco de mercurio permanece encendido generando
las radiaciones ultravioleta necesarias para activar el fósforo que recubre el interior del tubo, el
que produce una elevada proporción de energía luminosa útil.
Las lámparas fluorescentes alimentadas con corriente alterna producen una luz que titila, es
decir, que presenta variaciones periódicas de intensidad, aunque en las lámparas modernas
alimentadas con corrientes de frecuencias de 50 ó 60 ciclos por segundo, ese efecto es
prácticamente imperceptible para el ojo.
La tendencia a titilar proviene de la variación de irradiación luminosa que corresponde a las
variaciones de la corriente alterna, puesto que ésta varía de cero a un máximo de 100 veces por
segundo en las de frecuencia de 50 ciclos por segundo. Dada la persistencia de las imágenes en
el ojo humano, esas variaciones son prácticamente imperceptibles.
Para anular completamente ese efecto, en las instalaciones con lámparas fluorescentes se
instalan por pares, y conectadas como se ve en la figura siguiente.
Esquema que representa las conexiones correctas de dos tubos fluorescentes juntos.
Con esta disposición, la presencia del condensador en el circuito de una de las lámparas
modifica la relación de fases de las corrientes que alimentan a cada una de las lámparas. Es
decir, la presencia del condensador hace que la corriente alterna en esa rama del circuito se
"adelante" o preceda a la corriente de la otra rama, o en otras palabras, que los máximos y
mínimos se produzcan en ambas ramas a distinto tiempo; así, el instante en que la corriente
pasa por cero en una lámpara y se produce un mínimo de energía luminosa radiada, no
coincide con el paso por cero de la otra, y así, sumándose las dos lámparas, se produce un
promedio aproximadamente constante que anula la tendencia al parpadeo que posee una
lámpara sola.
Estos aparatos de control necesarios para las lámparas fluorescentes son algo complicados
para describirlos, pero en realidad su construcción es muy simple y tienen un funcionamiento
bastante seguro, con lo que se ha conseguido que cada día aumente más el empleo de este tipo
de lámparas de elevado rendimiento.
Existen muchas otras formas especiales de iluminación, incluso varios tipos diferentes de
lámparas, tales como las lámparas de "luz del día", lámparas de sodio, lámparas de neón,
lámparas de vapor de mercurio, etc., cuyo estudio escapa al alcance de este libro. La mayoría
de las mismas emplean alguna combinación de las características descritas de las lámparas de
incandescencia y de las fluorescentes.
