El tubo fluorescente requiere para su funcionamiento de dos zócalos, un arrancador y un elemento que limite la corriente conocido como balasto.
Los balastos regulan la corriente del tubo y contribuyen con el arrancado durante el encendido. La diferencia sustancial entre los listones para tubos fluorescentes radica en el tipo de balasto que utilizan, ya sea balasto mecánico, o también llamado electromagnético, y el balasto electrónico.
Balasto electrónico es una unidad compacta que sustituye a todos los componentes asociados a cada lámpara fluorescente.
Ventajas de los Balastos Electrónicos VS los Electromagnéticos
Ventajas que aportan los balastos electrónicos frente a los electromagnéticos:
- Ahorros de energía eléctrica (25 y 30%).
- Baja disipación y mayor duración de la vida de la lámpara (50%).
- Mejor rendimiento.
- Mejor confort visual.
- Admiten tensión continua.
- Incorporan filtros armónicos para que no se introduzcan en la red.
- Poseen circuitos de desconexión automática frente a lámparas defectuosas o agotadas.
- Permiten amplio margen de tensión de alimentación.
Desventajas de los balastos electrónicos
Aunque no existen muchas desventajas al reemplazar un balasto convencional por uno electrónico, las más importantes son:
- Alto costo.
- Alto contenido armónico en el circuito de la lámpara. Es un serio problema que puede contribuir a que el sistema eléctrico se sobrecaliente y falle.
- Producción de ruido eléctrico que puede interferir con la operación propia de un circuito electrónico sensitivo.
Esquema de bloques de un balasto electrónico
Donde:
- S1 y S2 son semiconductores. Tensión de onda cuadrada de alta frecuencia entre 1 y 2.
- Fusible. (Protección contra cortocircuito).
El filtro de entrada se encarga de:
- Limitación de la distorsión armónica.
- Limitación de las interferencias de radiofrecuencia.
- Protección de los componentes electrónicos contra los picos de la tensión de red.
Si no se enciende una lámpara, el circuito electrónico desconecta el balasto. Esta propiedad, ofrece las siguientes ventajas:
- Tras la desconexión automática, las pérdidas del sistema son sólo de 1W.
- No se producen interferencias innecesarias como consecuencia de los intentos repetidos de encender.
Sobreintensidades en el arranque
En el proceso de arranque y hasta que las lámparas alcanzan la estabilidad se producen sobreintensidades en la red hasta valores que pueden alcanzar 1.5 veces la intensidad nominal >> Problemas de dimensionados de conductores y contratación de potencia.
En ambas figuras se muestra la corriente que circula por la lámpara:
En primer lugar, un balasto convencional con una factor de potencia de 0,87.
En segundo lugar, un balasto electrónico con una factor de potencia de 0,98.
Flujo luminoso con balasto electrónico
Frecuencia de funcionamiento entre 18 y 50 kHz
La tensión tiene una frecuencia de 28 kHz en funcionamiento normal. La elección de esta frecuencia se debe:
- Estar por encima de los 10KHz para obtener el mayor flujo luminoso.
- Estar fuera del límite de audibilidad del oído humano (por encima de los 18KHz).
- En frecuencias muy superiores a los 50KHz hay un aumento de las pérdidas en las bobinas de ferrita y en los transistores.
- Las interferencias por radiación electromagnética crece por el aumento de la frecuencia.
Flujo luminoso máximo a temperatura ambiente de 25 ºC.
Las luminarias provistas de balastos de alta frecuencia, producen menos calor gracias al menor consumo de energía del sistema. El flujo luminoso de las lámparas fluorescentes depende de la temperatura.
Ahorrando energía con balastos electrónicos
Cuando su funcionamiento es el correcto los balastos entregan al tubo su potencia nominal. En los casos en que su funcionamiento no sea apropiado, la potencia del tubo disminuye debido a que el balasto tiene además su propio consumo (pérdidas provenientes del hierro y del cobre – generalmente ocurrente en los balastos mecánicos).
Los balastos electrónicos ahorran energía
La versión moderna de balastos para tubos fluorescentes son los balastos electrónicos, los cuales consisten en un rectificador de la corriente de red de 50hz y un oscilador que aplica al tubo una corriente de alta frecuencia. Esta corriente aumenta la eficiencia del tubo mejorando su rendimiento lumínico haciendo que emita el mismo flujo luminoso con menos potencia.
Así, un tubo de 40W con balasto mecánico tendrá en realidad una potencia total de 52W, de los cuales 40 son utilizados por el tubo y los 12 restantes son pérdidas en el balasto.
Si se utiliza un balasto electrónico el rendimiento aumenta y las pérdidas del balasto disminuyen sustancialmente generando un ahorro aproximado del 30% de energía.
Además, usando balastos electrónicos se evita la emisión de cientos de kilogramos de SO2 (anhídrido sulfuroso) y CO2 (anhídrido carbónico) a la atmósfera, causante del efecto invernadero y la lluvia ácida.
Sumado al ahorro energético, el balasto electrónico cuida el medio ambiente en el que vivimos.
Diferencias entre el balasto electrónico y el mecánico
Las principales diferencias entre un balasto electrónico y uno electromecánico están resumidas a continuación.
Listón con balasto electrónico
* Encendido y reencendido instantáneo.
* Tubos sin parpadeos cuando está por agotarse.
* Disminuye la fatiga visual.
* No provoca efecto estroboscópico (cuando la lámpara pulsa a 50Hz y algún elemento oscila o gira a una velocidad mútiple o submúltiple puede dar la impresión de estar detenida).
* Mayor rendimiento.
* Es más liviano y pequeño, facilitando su instalación.
* Disminución de pérdidas, aumentando la eficiencia del tubo.
* Permite un ahorro de energía de hasta un 30%.
* Su temperatura es menor, por lo que se lo puede utilizar sobre superficies más sensibles al calor.
* Uso recomendado de varias horas por día, todos los días.
* El rango completo de oscurecimiento (dimming) se logra de forma sencilla y económica.
* Operación en casi completo silencio.
Listón con balastro mecánico
* Parpadeos en el encendido.
* Produce una mayor fatiga visual.
* Menor rendimiento.
* La potencia del tubo disminuye.
* Uso preferentemente de pocas horas por día, pocos días a la semana.
* Instalaciones provisorias.
* Lugares donde la presencia de corrientes armónicas puede ser perjudicial, por ejemplo, salas de control de radares, salas de terapia intensiva o lugares con instrumentos electrónicos de precisión.
El Ahorro en números con un ejemplo
Asumiendo que en un supermercado típico la instalación consta de 30 listones con 2 tubos cada uno, pudiendo elegir entre balasto mecánico o electrónico.
El balasto mecánico tiene una potencia total de 104W, compuesta por 40W en cada tubo y 12W de pérdida en cada balasto; el balasto electrónico tiene una potencia total de 80W (entre tubos y pérdidas propias de los balastos) El proceso electrónico aumenta la eficiencia de los tubos y disminuyen pérdidas propias (común en los mecánicos).
Comparación energética y económica con los dos tipos de balasto
Resumiendo, podemos ver una comparación energética y económica considerando cada instalación alternativa de 30 listones de:
- Instalación con balasto mecánico 104W x 30 = 3120W = 3,12kW
- Instalación con balasto electrónico 80W x 30 =2400W = 2,40kW.
Tomando en consideración un encendido de la instalación promedio de 12 horas por día durante 25 días por mes, la utilización de los tubos es de 12h/día x 25días/mes = 300h/mes.
La energía utilizada en cada caso es:
- Instalación con balasto mecánico 3,12kW x 300h/mes = 936kWh/mes
- Instalación con balasto electrónico 2,40kWx300h/mes = 720kWh/mes.
Tomando como costo de la energía eléctrica $0,16/kWh, el gasto mensual de energía en iluminación resulta en cada caso de:
- Instalación con balasto mecánico: 936kWh/mes x $0,16/kWh = $149,76/mes
- Instalación con balasto electrónico: 720kW/mes x $0,16/kWh = $115,20/mes.
Además de un ahorro económico considerable (en este caso un 25%) también existe un beneficio extra hacia el medioambiente, ya que el ahorro de energía es de 936kWh/mes - 720kWh/mes = 216kWh/mes. De esta forma ayudamos a contrarrestar la crisis energética, cada vez más importante a nivel global.
Fuente:
- Juan D. Aguilar y F. Garrido. Departamento de electrónico de la Universidad de Jaén.
- Ing. Noel de la Cruz Ceballos. Tesis: Sistema inteligente para el ahorro de energía en lámparas fluorescentes. Instituto Politécnico Nacional (México).