cambiador de focos
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Universidad Católica de El Salvador Facultad: Ingeniería y Arquitectura Asignatura: Tecnología Industrial I Tema: Proyecto: Cambia Bombillas Catedrático: Ing. Rommel Raeder Cortez Leiva Presentado por: Berganza Sandoval Carlos Iván Ramos Monterroza Eva María Rosales Granadino, Santiago Javier Santa Ana El Salvador Centroamérica
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historia de la bombilla.
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Universidad Católica de El Salvador
Facultad:
Ingeniería y Arquitectura
Asignatura:
Tecnología Industrial I
Tema:
Proyecto: Cambia Bombillas
Catedrático:
Ing. Rommel Raeder Cortez Leiva
Presentado por:
Berganza Sandoval Carlos Iván
Ramos Monterroza Eva María
Rosales Granadino, Santiago Javier
Santa Ana El Salvador Centroamérica
2
Introducción
Piensen como era antes el mundo de que se inventare un invento tan simple como la
bombilla, antes los únicos medios que tenía el hombre para generar luz era el fuego,
velas, y lámparas de aceite. Ahora con la creación de la lámpara incandescente o
mejor conocida como bombilla se facilita mas la iluminación de algún lugar en
especifico.
Este mérito de creación de la bombilla se lo debemos al inventor fecundo Thomas
Alva Edison de nacionalidad estadounidense en 1879. Edison hizo una
demostración de cómo funcionaba ante tres mil personas en un parque y la mantuvo
encendida durante 48 horas seguidas para que todo el mundo viera su utilidad. Tres
años después, inauguró en Nueva York la primera central eléctrica del mundo para
generar alumbrado en las calles. La primera calle que tuvo el honor de ser iluminada
fue Wall Street, en Manhattan.
Ha pasado más de un siglo desde la creación de la bombilla y la verdad es que las
de hoy en día son casi iguales a aquellos primeros modelos. Son usadas en todo el
mundo porque duran mucho y son económicas. El problema es que desprenden
mucho calor, consumen gran cantidad de energía y contribuyen al calentamiento del
planeta. Por eso los gobiernos de algunos países como Irlanda del Sur, Australia o
Canadá, han puesto una fecha límite en los próximos años para prohibir el uso de
este producto y a partir de entonces habrá que sustituirlo por bombillas fluorescentes
de bajo consumo. Seguro que muy pronto se unirán muchos más países a esta
iniciativa para ayudar a preservar el medio ambiente.
3
El cambia bombillas, para muchos puede sonar loco; o algo que es innecesario; pero
si vemos desde el punto de vista de un anciano, una persona en silla de ruedas, una
embarazada o cualquier otra persona con una o más discapacidades físicas; esto es
genial; porque no necesitaran pedir la ayuda a algún familiar para realizar la actividad
de cambiar una bombilla que se queme o deje de funcionar; esto incluso le dará una
motivación a las personas con discapacidad porque ellos sentirán que podrán hacer
lo que una persona sin discapacidad puede hacer, aunque sea algo tan mínimo para
muchos, pero para ellos será una gran cosa.
En el informe se presenta un poco de la historia de cómo la bombilla desde su
invención ha beneficiado a la humanidad; sacándonos de la oscuridad para iniciar en
una era de luz, al mismo tiempo se ve como a lo largo de la historia la bombilla ha
venido cambiando; y aún no sabemos cómo cambiara en el futuro; pero con el
cambia bombillas juntos lograremos hacer algo que ayude a un proceso que muchas
personas lo realizan sin ninguna medida de seguridad.
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Índice
Introducción .......................................................................................................... 2
Indice .................................................................................................................... 4
Planteamiento del Problema ................................................................................. 7
Justificación .......................................................................................................... 8
OBJETIVOS .......................................................................................................... 9
Protocolo de investigación .................................................................................. 11
Introducción ........................................................................................................ 11
Problemática ....................................................................................................... 12
Objetivos ............................................................................................................. 13
Hipótesis ............................................................................................................. 14
Fundamentación teórica ..................................................................................... 15
Metodología ........................................................................................................ 19
Cronograma ........................................................................................................ 20
Presupuesto ........................................................................................................ 21
Referencias bibliográficas ................................................................................... 22
Anexos ................................................................................................................ 23
Antecedentes ...................................................................................................... 26
5
Diseño ................................................................................................................. 66
Metodología de fabricación ................................................................................. 71
Proceso de fabricación. .......................................................................................... 71
Metodología y Presupuestos .............................................................................. 74
6.1 Metodología ..................................................................................................... 74
6.2 Presupuesto .................................................................................................. 76
7.1 Conclusiones ............................................................................................... 85
7.2 Recomendaciones ........................................................................................ 86
Bibliografía .......................................................................................................... 88
Anexos ................................................................................................................ 89
6
7
Planteamiento Del Problema
Desde que Thomas Alva Edison invento la que se considera la primer bombilla
eléctrica en 1879 han existido muchos accidentes por tratar de cambiar una bombilla;
porque como cualquier otro instrumento u objeto tiene su vida útil, y al acabar esta
hay que reemplazarlo por uno nuevo; pero en muchas ocasiones las personas por tal
de cambiar un foco se suben en bancos, sillas, o se las ingenian de una forma no
segura para lograrlo; algo que en todo punto de vista esta erróneo; dado que nos
exponemos demasiado a un accidente ya que al hacer un acto inseguro;
prácticamente se está pidiendo a gritos un accidente; también se debe de tener en
cuenta que a veces en los hogares solo se encuentran ancianos o personas con
discapacidades físicas; y estas no pueden subirse a una escalera o mucho menos
realizar un acto inseguro por sus condiciones físicas; como en el caso de una mujer
embarazada no puede subirse a una escalera; porque pone en peligro no solo su
vida sino la de su bebe.
Al mismo tiempo si una persona padece de dolores esta no puede subirse a una
escalera por lo que con el cambia bombillas se busca dar una mejor ergonomía al
momento de cambiarse el bombillo, A demás a lo largo de la historia existe un cierto
temor de parte de la población en el hecho de cambiar un bombillo por el hecho de
pensar que le puede agarrar la corriente, por lo que con el cambia bombillas se
puede reducir ese temor que las personas poseen debido a que no tendrían un
contacto directo con el bombillo. Además está el hecho de que algunas personas
poseen casas demasiado altas por lo que el cambia bombillas con solo elevar el
brazo se podrán cambiar fácilmente. Por esta y las razones expuestas anteriormente
se plantea la siguiente pregunta de investigación: ¿Cuáles son los beneficios a
corto y largo plazo que se pueden obtener con el cambia bombillas?
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Justificación
El cambia bombillas se realiza porque en un mundo que avanza día a día surgen
nuevas cosas o instrumentos que vienen al mundo a facilitar la vida de todos los
seres vivos; en este caso el cambia bombillas se lleva a cabo por el hecho de facilitar
el hecho de cambiar focos; ya que en muchas ocasiones las personas no poseen
escaleras, y estas realizan actos inseguros que pueden terminar como un accidente;
a la vez este proyecto evitaría que las personas se suban a escaleras y corran el
riesgo de resbalarse; o en el caso de que se tenga un mareo.
También se hace pensando en las personas con discapacidad y de tercera edad, ya
que algunos ancianos viven solos y si se les quema algún foco o desean cambiarlo,
no necesitan esperar a que alguien se los cambie, sino que solo toman su cambia
bombillas y pueden cambiar el bombillo con mucha facilidad, también personas en
silla de ruedas podrán realizar esta actividad por lo que se les facilitara mucho y asi
podrán sentir que pueden hacer lo mismo que alguien con todas sus capacidades
físicas. El cambia bombillas se realiza también pensando en la ergonomía del
cuerpo; buscando una forma cómoda y confortable para poder agarrarlo.
Todos nacemos en un mundo en el que ya existen bastantes inventos que han sido
realizados por grandes inventores; por lo que al momento de buscar y pensar que
realizar para este proyecto, solo pensamos todos estamos aquí para hacer algo
grande en nuestras vidas, la historia trae una huella; y entonces ¿Por qué no marcar
nuestra huella en la historia con algo que facilite la vida de las demás personas.
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Objetivos
General
Optimizar el proceso de cambiar bombillas o focos a través del diseño del
cambiador de bombillas.
Específicos
Aplicar los conocimientos obtenidos en la materia de Tecnología Industrial I
para realizar el diseño y factible fabricación del producto
Facilitar el cambio de focos para personas con discapacidades o personas
mayores o para el público en general.
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Protocolo De Investigación
Introducción
El cambia bombillas, para muchos puede sonar loco; o algo que es innecesario; pero
si vemos desde el punto de vista de un anciano, una persona en silla de ruedas, una
embarazada o cualquier otra persona con una o más discapacidades físicas; esto es
genial; porque no necesitaran pedir la ayuda a algún familiar para realizar la actividad
de cambiar una bombilla que se queme o deje de funcionar; esto incluso le dará una
motivación a las personas con discapacidad porque ellos sentirán que podrán hacer
lo que una persona sin discapacidad puede hacer, aunque sea algo tan mínimo para
muchos, pero para ellos será una gran cosa.
En el informe se presenta un poco de la historia de cómo la bombilla desde su
invención ha beneficiado a la humanidad; sacándonos de la oscuridad para iniciar en
una era de luz, al mismo tiempo se ve como a lo largo de la historia la bombilla ha
venido cambiando; y aún no sabemos cómo cambiara en el futuro; pero con el
cambia bombillas juntos lograremos hacer algo que ayude a un proceso que muchas
personas lo realizan sin ninguna medida de seguridad.
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Problemática
Desde que Thomas Alva Edison invento la que se considera la primer bombilla
eléctrica en 1879 han existido muchos accidentes por tratar de cambiar una bombilla;
porque como cualquier otro instrumento u objeto tiene su vida útil, y al acabar esta
hay que reemplazarlo por uno nuevo; pero en muchas ocasiones las personas por tal
de cambiar un foco se suben en bancos, sillas, o se las ingenian de una forma no
segura para lograrlo; algo que en todo punto de vista esta erróneo; dado que nos
exponemos demasiado a un accidente ya que al hacer un acto inseguro;
prácticamente se está pidiendo a gritos un accidente; también se debe de tener en
cuenta que a veces en los hogares solo se encuentran ancianos o personas con
discapacidades físicas; y estas no pueden subirse a una escalera o mucho menos
realizar un acto inseguro por sus condiciones físicas; como en el caso de una mujer
embarazada no puede subirse a una escalera; porque pone en peligro no solo su
vida sino la de su bebe.
Al mismo tiempo si una persona padece de dolores esta no puede subirse a una
escalera por lo que con el cambia bombillas se busca dar una mejor ergonomía al
momento de cambiarse el bombillo, A demás a lo largo de la historia existe un cierto
temor de parte de la población en el hecho de cambiar un bombillo por el hecho de
pensar que le puede agarrar la corriente, por lo que con el cambia bombillas se
puede reducir ese temor que las personas poseen debido a que no tendrían un
contacto directo con el bombillo. Además está el hecho de que algunas personas
poseen casas demasiado altas por lo que el cambia bombillas con solo elevar el
brazo se podrán cambiar fácilmente. Por esta y las razones expuestas anteriormente
se plantea la siguiente pregunta de investigación: ¿Cuáles son los beneficios a
corto y largo plazo que se pueden obtener con el cambia bombillas?
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Objetivos
General
Poder facilitar el cambiar focos, en casas o cualquier otro lugar que se desee y este a
una altura inalcanzable a pie
Específicos
Poder reducir la exposición de las personas a riesgos como caídas de altura
Facilitar el cambio de focos para personas con discapacidades o personas
mayores
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Hipótesis
El cambia bombillas dará una mejor ergonomía y seguridad a la persona en cuanto a
los riesgos existentes que puedan ocurrir al cambiar una bombilla manualmente.
INDICADORES DIMENSIONES VARIABLES
Paros cardiacos y respiratorios.
Quemaduras.
Riesgo eléctrico
Ergonomía y Seguridad: Al aumentar la ergonomía y seguridad la persona no estará tan propensa a sufrir algún percance inoportuno.
Riesgos: Es una medida de la magnitud de los daños frente a una situación peligrosa.
Caídas por falta de escalera.
Caídas debido a que la escalera se encuentra en mal estado.
Lesiones
Fracturas esqueléticas.
Fracturas craneales
Accidentes
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Fundamentación teórica
1.0 Bombilla o lámpara eléctrica
Las lámparas eléctricas fueron la primera forma de generar luz a partir de la energía
eléctrica. Desde que fueran inventadas, la tecnología ha cambiado mucho
produciéndose sustanciosos avances en la cantidad de luz producida, el consumo y
la duración de las lámparas. La lámpara eléctrica es uno de los inventos más
utilizados por el hombre desde su creación hasta la fecha. Se considera que es la
segunda más útil de las invenciones del siglo XIX.
Una lámpara eléctrica es un dispositivo que produce luz a partir de energía eléctrica,
esta conversión puede realizarse mediante distintos métodos como el calentamiento
por efecto Joule de un filamento metálico, por fluorescencia de ciertos metales ante
una descarga eléctrica o por otros sistemas. En la actualidad se cuenta con
tecnología para producir luz con eficiencias del 10 al 70%.
El invento de la primera lámpara eléctrica incandescente se atribuye generalmente
a Thomas Alva Edison que presentó el 21 de octubre de 1879 una lámpara práctica y
viable, que lució durante 48 horas ininterrumpidas. 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. Cabe recordar que el alemán, Heinrich Göbel ya había registrado
su propia bombilla incandescente en 1855, mucho antes por tanto que Thomas A.
Edison.
16
1.1 Funcionamiento y partes de bombilla eléctrica.
FIG.1 Partes de una
bombilla eléctrica.
Consta de un filamento de wolframio muy fino, encerrado en una ampolla de vidrio en
la que se ha hecho el vacío, o se ha rellenado con un gas inerte, para evitar que el
filamento se volatilice por las altas temperaturas que alcanza. Se completa con un
casquillo metálico, en el que se ubican las conexiones eléctricas. La ampolla varía de
tamaño proporcionalmente a la potencia de la lámpara, puesto que la temperatura
del filamento es muy alta y, al aumentar la potencia y el desprendimiento de calor, es
necesario aumentar la superficie de disipación de calor. El casquillo sirve para fijar la
lámpara en un portalámparas por medio de una rosca (llamada rosca Edison) o un
casquillo de bayoneta, este elemento se encuentra normalizado, se elige según el
diámetro de la rosquilla y la potencia de la lámpara. Inicialmente en el interior de la
ampolla se hacía el vacío. Actualmente la ampolla está rellena de algún gas
noble (normalmente kriptón) que impide la combustión del filamento.
Su principio de funcionamiento es simple, se pasa una corriente eléctrica por un
filamento hasta que este alcanza una temperatura tan alta que emite radiaciones
visibles por el ojo humano. Las lámparas incandescentes están formadas por un hilo
que se calienta alcanzando temperaturas tan elevadas que empieza a emitir luz
visible y un casquillo normalizado que sirve para conectar la lámpara a la luminaria.
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2.0 Bombilla fluorescente o foco ahorrador
La bombilla incandescente tradicional presenta una serie de desventajas, la principal
reside en su baja eficiencia. La mayor parte de la electricidad suministrada a una de
estas bombillas se disipa en forma de calor. Hasta el 95% de la energía se pierde en
forma de calor y sólo un pequeño porcentaje se destina en realidad a aportar luz. Por
eso, una vez encendidas, estas bombillas no pueden tocarse con las manos: queman
más que la luz que aportan. Y esa es la gran ventaja de este tipo de lámparas:
apenas emiten calor, puesto que se basan en la emisión directa de fotones.
Desde finales del siglo XX, la bombilla fluorescente ha empezado a sustituir a la
bombilla incandescente tradicional, en general por regulaciones gubernamentales
que buscan la eficiencia energética.
Las bombillas fluorescentes se componen de un gas inerte, encapsulado en un cristal
que une dos filamentos. En este caso, la corriente eléctrica que calienta los
filamentos permite ionizar el gas. Se genera, de esta manera, un puente de plasma
que provoca la emisión de fotones, es decir, de luz.
Las originales lámparas fluorescentes eran alargadas y muy frágiles y necesitaban
de unos balastos (cebadores) magnéticos. Además de poco prácticos, porque se
tenían que sustituir cada cierto tiempo, provocaban un efecto de parpadeo en la luz,
que se he eliminado con los cebadores electrónicos de las actuales bombillas
fluorescentes compactas.
Los focos ahorradores son lámparas fluorescentes compactas autobalastradas que
proporcionan un flujo luminoso igual al de los focos tradicionales pero con un menor
consumo de energía. A diferencia que los focos incandescentes, los focos
ahorradores funcionan por medio de un gas que ioniza y provoca la iluminación en
conjunto con la pintura blanca especial que tienen las paredes interiores del tubo.
Estos focos consumen hasta un 80% menos energía, producen más luminosidad por
watt y duran hasta 8 veces más que los focos tradicionales.
18
FIG. 2 Diversas formas del
foco ahorrador.
3.0 ¿Qué es el cambia bombillas?
El cambia bombillas es un producto como su nombre lo dice para realizar el cambio
de los focos inservibles sin realizar mucho esfuerzo y de una forma más rápida, sin
seguir el método tradicional de coger una escalera o cualquier mueble que nos ayude
llegar a la altura deseada.
Consta básicamente de un tubo o brazo metálico el
cual tiene un largo de 2 metros, regulable de 1.5m a 2
metros gracias a un tornillo y tuerca instalados.
A este brazo se le adaptara una canastilla o agarrador
de bombilla, el cual cumple con el objetivo de “abrazar”
la bombilla y lograr desenroscarla al rotar el brazo
metálico.
FIG.3 agarrador de bombilla tipo globo
19
Metodología
La metodología de nuestra investigación se divide en:
Tipo de investigación: Nuestra investigación es de tipo exploratoria, debido a que
nuestro proyecto de investigación no ha sido explorado de forma profunda o no se ha
abordado lo suficientemente, y sus condiciones existentes aun no son determinantes,
en nuestro medio el cambia bombillas es un producto desconocido.
Técnicas investigación: La técnica de investigación que utilizamos es la revisión
documental y esta consiste en hacer una indagación documental en libros y/o
archivos digitales; para nuestro caso también nos auxiliamos de revistas referentes a
ergonomía y seguridad.
Procedimiento: Nuestro proyecto de investigación lo realizamos básicamente en
investigaciones e indagaciones bibliográficas de diferente índole teniendo muy en
cuenta los términos ergonomía y seguridad, ya que en base a ellos está enfocada
nuestra investigación de proyecto. Es decir que el cambia bombillas deberá ofrecer
una buena ergonomía y seguridad para la persona que está haciendo uso de él.
Además a partir de las referencias bibliográficas, se procederá a la elaboración del
prototipo del cambia bombillas, con agarrador para foco tipo globo y de espiral.
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Cronograma
ACTIVIDADES
TIEMPO (semanas)
Septiembre Octubre Noviembre
1 2 3 4 1 2 3 4 1 2 3 4 5
Selección del Tema
Generalidades
Fundamentación Teórica
Metodología, conclusiones y
recomendaciones
Entrega protocolo de
investigación
Elaboración del cambia
bombillas
Presentación del proyecto
21
Presupuesto
RUBRO UNIDAD POR RUBRO VALOR
Barra adaptadora de metal 2.5 metros $6.00
Tornillos cabeza redonda 10 $2.00
Alambre Galvanizado Liso 1 libra $1.00
Rosca ordinaria 2 $2.00
Gastos Varios $5.00
TOTAL $16.00
22
Referencias bibliográficas
Electricidad de Bricopage. (2003).Bombillas. Extraído de:
http://www.bricopage.com/electricidad/bombilla.htm
About.com.(2015).¿Cómo funciona una bombilla?. Extraído de:
http://experimentos.about.com/od/Preguntas-de-ciencia/fl/Como-funciona-una-
bombilla.htm
Wikipedia.com. (2015). Lámpara incandescente. Extraído de:
https://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%A1mpara_incandescente
Wikipedia.com. (2014).Luminaria Fluorescente. Extraído de:
https://es.wikipedia.org/wiki/Luminaria_fluorescente
http://mx.class.posot.com/dispositivo-cambiador-de-focos-espirales-y-y/
http://www.electronica-basica.com/partes-de-una-bombilla.html
http://www.profesores.frc.utn.edu.ar/industrial/InstalacionesIndustriales/Art_Int
eres/LampComp.pdf
23
Anexos
Hoja de vida de investigadores
Eva María Ramos Monterroza
Lugar y fecha de nacimiento: Metapán, Santa Ana, 06/01/94
Formación Académica:
-Bachillerato General : Instituto María Auxiliadora, Santa Ana
-Universitarios: Estudiante de 3º año de ingeniería industrial.
Correo electrónico: [email protected]
Carlos Iván Berganza Sandoval
Lugar y fecha de nacimiento: Texistepeque, Santa Ana,
29/09/96
Formación Académica:
-Bachillerato General : Instituto Nacional Texistepeque
-Universitarios: Estudiante de 3º año de ingeniería industrial.
Correo electrónico: [email protected]
24
Santiago Javier Rosales Granadino
Lugar y fecha de nacimiento: Santa Ana, 05/12/95
Formación Académica:
-Bachillerato General : Colegio Salesiano San José
-Universitarios: Estudiante de 3º año de ingeniería industrial.
-Diplomado en Higiene y Seguridad Industrial
Correo electrónico: [email protected]
25
26
Antecedentes
3.1. Historia de la electricidad
La historia de la electricidad se refiere al estudio y uso humano de la electricidad, al
descubrimiento de sus leyes como fenómeno físico y a la invención de artefactos
para su uso práctico.
El fenómeno en sí, fuera de su relación con el observador humano, no tiene historia;
y si se la considerase como parte de la historia natural, tendría tanta como el tiempo,
el espacio, la materia y la energía. Como también se denomina electricidad a la rama
de la ciencia que estudia el fenómeno y a la rama de la tecnología que lo aplica,
la historia de la electricidad es la rama de la historia de la ciencia y de la historia de la
tecnología que se ocupa de su surgimiento y evolución.
Uno de sus hitos iniciales puede situarse hacia el año 600 a. C., cuando el filósofo
griego Tales de Mileto observó que frotando una varilla de ámbar con una lana o piel,
se obtenían pequeñas cargas (efecto triboeléctrico) que atraían pequeños objetos, y
frotando mucho tiempo podía causar la aparición de una chispa. Cerca de la antigua
ciudad griega de Magnesia se encontraban las denominadas piedras de Magnesia,
que incluían magnetita. Los antiguos griegos observaron que los trozos de este
material se atraían entre sí, y también a pequeños objetos de hierro. Las
palabras magneto (equivalente en español a imán) y magnetismo derivan de ese
topónimo.
La electricidad evolucionó históricamente desde la simple percepción del fenómeno,
a su tratamiento científico, que no se haría sistemático hasta el siglo XVIII. Se
registraron a lo largo de la Edad Antigua y Media otras observaciones aisladas y
simples especulaciones, así como intuiciones médicas (uso de peces eléctricos en
enfermedades como la gota y el dolor de cabeza) referidas por autores como Plinio el
Viejo y Escribonio Largo, u objetos arqueológicos de interpretación discutible, como
la Batería de Bagdad,2 un objeto encontrado en Irak en 1938, fechado alrededor
27
de 250 a. C., que se asemeja a una celda electroquímica. No se han encontrado
documentos que evidencien su utilización, aunque hay otras descripciones
anacrónicas de dispositivos eléctricos en muros egipcios y escritos antiguos.
Esas especulaciones y registros fragmentarios son el tratamiento casi exclusivo (con
la notable excepción del uso del magnetismo para la brújula) que hay desde
laAntigüedad hasta la Revolución científica del siglo XVII; aunque todavía entonces
pasa a ser poco más que un espectáculo para exhibir en los salones. Las primeras
aportaciones que pueden entenderse como aproximaciones sucesivas al fenómeno
eléctrico fueron realizadas por investigadores sistemáticos como William Gilbert,Otto
von Guericke, Du Fay, Pieter van Musschenbroek (botella de Leyden) o William
Watson. Las observaciones sometidas a método científico empiezan a dar sus frutos
con Luigi Galvani, Alessandro Volta, Charles-Augustin de Coulomb o Benjamin
Franklin, proseguidas a comienzos del siglo XIX por André-Marie Ampère,Michael
Faraday o Georg Ohm. Los nombres de estos pioneros terminaron bautizando las
unidades hoy utilizadas en la medida de las distintas magnitudes del fenómeno. La
comprensión final de la electricidad se logró recién con su unificación con el
magnetismo en un único fenómeno electromagnético descrito por las ecuaciones de
Maxwell (1861-1865).
El telégrafo eléctrico (Samuel Morse, 1833, precedido por Gauss y Weber, 1822)
puede considerarse como la primera gran aplicación en el campo de
lastelecomunicaciones, pero no será en la primera revolución industrial, sino a partir
del cuarto final del siglo XIX cuando las aplicaciones económicas de la electricidad la
convertirán en una de las fuerzas motrices de la segunda revolución industrial. Más
que de grandes teóricos como Lord Kelvin, fue el momento de ingenieros,
comoZénobeGramme, Nikola Tesla, Frank Sprague, George Westinghouse, Ernst
Werner von Siemens, Alexander Graham Bell y sobre todo Thomas Alva Edison y su
revolucionaria manera de entender la relación entre investigación científico-técnica
y mercado capitalista. Los sucesivos cambios de paradigma de la primera mitad
28
del siglo XX (relativista y cuántico) estudiarán la función de la electricidad en una
nueva dimensión: atómica y subatómica.
La electrificación no sólo fue un proceso técnico, sino un verdadero cambio social de
implicaciones extraordinarias, comenzando por el alumbrado y siguiendo por todo
tipo de procesos industriales (motor eléctrico, metalurgia, refrigeración...) y de
comunicaciones (telefonía, radio). Lenin, durante la Revolución bolchevique, definió
el socialismo como la suma de la electrificación y el poder de los soviets, pero fue
sobre todo la sociedad de consumo que nació en los países capitalistas, la que
dependió en mayor medida de la utilización doméstica de la electricidad en
los electrodomésticos, y fue en estos países donde la retroalimentación entre ciencia,
tecnología y sociedad desarrolló las complejas estructuras que permitieron los
actuales sistemas de I+D e I+D+I, en que la iniciativa pública y privada se
interpenetran, y las figuras individuales se difuminan en los equipos de investigación.
La energía eléctrica es esencial para la sociedad de la información de la tercera
revolución industrial que se viene produciendo desde la segunda mitad del siglo XX
(transistor, televisión, computación, robótica, internet...). Únicamente puede
comparársele en importancia la motorización dependiente del petróleo (que también
es ampliamente utilizado, como los demás combustibles fósiles, en la generación de
electricidad). Ambos procesos exigieron cantidades cada vez mayores de energía, lo
que está en el origen de la crisis energética y medioambiental y de la búsqueda de
nuevas fuentes de energía, la mayoría con inmediata utilización eléctrica (energía
nuclear y energías alternativas, dadas las limitaciones de la
tradicional hidroelectricidad). Los problemas que tiene la electricidad para su
almacenamiento y transporte a largas distancias, y para la autonomía de los aparatos
móviles, son retos técnicos aún no resueltos de forma suficientemente eficaz.
El impacto cultural de lo que Marshall McLuhan denominó Edad de la Electricidad,
que seguiría a la Edad de la Mecanización (por comparación a cómo la Edad de los
29
Metales siguió a la Edad de Piedra), radica en la altísima velocidad de propagación
de la radiación electromagnética (300 000 km/s) que hace que se perciba de forma
casi instantánea. Este hecho conlleva posibilidades antes inimaginables, como
la simultaneidad y la división de cada proceso en una secuencia. Se impuso un
cambio cultural que provenía del enfoque en "segmentos especializados de atención"
(la adopción de una perspectiva particular) y la idea de la "conciencia sensitiva
instantánea de la totalidad", una atención al "campo total", un "sentido de la
estructura total". Se hizo evidente y prevalente el sentido de "forma y función como
una unidad", una "idea integral de la estructura y configuración". Estas nuevas
concepciones mentales tuvieron gran impacto en todo tipo de ámbitos científicos,
educativos e incluso artísticos (por ejemplo, el cubismo). En el ámbito de lo espacial
y político, "la electricidad no centraliza, sino que descentraliza... mientras que el
ferrocarril requiere un espacio político uniforme, el avión y la radio permiten la mayor
discontinuidad y diversidad en la organización espacial".
3.2Historia y evolución de la bombilla eléctrica
Bastó con que el hombre prehistórico descubriera el fuego, para que comprendiera
que no sólo le serviría para lograr calor y cocer alimentos, sino que lograba mediante
las llamas iluminar sus cavernas en las noches. La luz solar se aprovecha durante el
día.
La llama fue el primer medio de iluminación utilizado por el hombre desde muchos
miles de años anteriores a Cristo. Unos 500.000 años antes de Cristo aprendieron a
encender la llama para aclarar las tinieblas.
30
Se estima que hace unos 50.000 años apareció el primer candil propiamente dicho,
alimentado con aceite o grasa, la que era extraída de un animal, y en la concavidad
de su mismo cráneo se la colocaba, juntamente con una mecha de trenza de pelos.
Posteriormente se hicieron unas especies de cubetas de piedra para utilizarse como
candiles. Unos 2.500 años anteriores a la era cristiana, en la zona de Ur, en
Mesopotamia, se utilizaban valvas de moluscos marinos como lámparas, o las
reproducían en oro o alabastro.
Algunos siglos después comenzaron a utilizarse los tizones, los que en Egipto y
Creta, fueron perfeccionándose, poniendo estopa o paja envuelta alrededor del trozo
de madera, empapadas en cera de abejas y resina, a veces perfumada. Entre los
Siglos XIII y XIV a. C., se inventó en Egipto la vela, según frescos de la época. En el
siglo X a.C. en Fenicia y Cartago aparecen las lámparas de aceite realizadas en
cerámica, que los mercaderes expandieron por todo el Mediterráneo, rápidamente.
En el año 1795, en Inglaterra, Guillermo Murdock construyó una instalación de luz a
gas de hulla para iluminar una fábrica. Desde ese momento comenzaron a difundirse
las primeras lámparas de gas. En los Estados Unidos de América, en el año 1859
aparecen las primeras lámparas de querosén, derivado del petróleo por destilación.
Pero en el Siglo XIX, se comienzan a realizar experimentos de iluminación eléctrica.
Los primeros experimentos fueron realizados por el químico británico sir Humphry
Davy, quien fabricó arcos eléctricos y provocó la incandescencia de un fino hilo de
31
platino en el aire al hacer pasar una corriente a través de él. En 1844, el francés
Foucault -basado en los descubrimientos de Davy- fabricó una lámpara de arco, que
producía luz por descarga eléctrica entre dos electrodos de carbón, sistema que se
utilizó para el alumbrado de las calles.
A la vez en la misma época se avanzó en la invención y el uso de redecillas o
camisas de un tejido especial sobre la base de amianto, para lograr luz blanca
incandescente en las lámparas de gas. El 27 de octubre de 1879, el inventor
estadounidense Thomas Alva Edison logró su lámpara de filamento de carbono, que
permaneció encendida en Nueva York durante dos días. Es el inicio de la era de la
iluminación eléctrica. En 1878 fundó la Edison Electric Light Company.
Con la fundación de dicha compañía, fue cuando
surgió la bombilla incandescente o conocida como
hoy en día bombilla eléctrica.
Fig. 3.1: Bombilla Eléctrica
32
3. 3 Bombilla eléctrica
Una lámpara incandescente o bombilla es un dispositivo que produce luz mediante
el calentamiento por efecto Joule de un filamento metálico, en la actualidad
wolframio, hasta ponerlo al rojo blanco, mediante el paso de corriente eléctrica. Con
la tecnología existente, actualmente se consideran poco eficientes ya que el 90% de
la electricidad que consume la transforma en calor y solo el 10% restante en luz.
Las bombillas tienen una estructura muy simple. En la base, tienen dos contactos
metálicos los cuales conectan a los terminales de un circuito eléctrico. Los contactos
metálicos están conectados a dos cables rígidos que a su vez están unidos un fino
filamento de metal. Este filamento se localiza en el medio de la bombilla, sostenido
por una montura de vidrio. Los cables y el filamento están dentro de una cápsula de
cristal que está rellena con gas inerte, como puede ser el argón.
Cuando la bombilla es enchufada a una fuente de energía, una corriente eléctrica
fluye de un contacto a otro, a través de los cables y el filamento. Una corriente
eléctrica en un conductor sólido es el movimiento de electrones libres – electrones
que no están fuertemente atados a un átomo – de un área cargado negativamente a
un área cargado positivamente.
Según los electrones pasan por el filamento, están constantemente golpeando los
átomos que forman el filamento. La energía de tal impacto hace vibrar un átomo, o
dicho de otra manera la corriente calienta los átomos. Un conductor fino se calienta
con más facilidad que uno más grueso porque es más resistente al movimiento de
los electrones. Electrones unidos en los átomos que vibran puede llevar a un nivel
temporal de energía alto. Cuando caen de nuevo a sus niveles normales, los
electrones liberan la energía extra en la forma de fotones.
Los átomos de metal liberan casi en su totalidad, fotones de luz infrarroja, la cual es
invisible al ojo humano. Sin embargo, si son calentados a un nivel suficientemente
alto a unos 2000 grados centígrados podrán emitir una buena luz visible.
33
El filamento en una bombilla está hecho de un material largo e increíblemente fino.
En una típica bombilla de de sesenta vatios, el filamento es de unos 2 metros de
largo, pero una centésima parte de pulgada de espesor. Esto está formado en una
doble bobina. Esto quiere decir que el filamento está enrollado para hacer una
bobina, y entonces esta bobina se vuelve a enrollar para hacer una bobina más
grande. El material utilizado normalmente en todas las bombillas de incandescencia
es el Tungsteno, el cual es el ideal para los filamentos.
Como hemos visto anteriormente, un metal debe ser calentado a temperaturas
extremas antes de que pueda emitir una cantidad de luz visible que sea útil. Muchos
metales se derretirán antes de llegar a esas temperaturas tan altas – la vibración
romperá la estructura rígida de las uniones entre los átomos, convirtiendo el material
en líquido. Las bombillas están fabricadas con filamentos de Tungsteno porque tiene
un increíble aguante a estas temperaturas.
Sin embargo, el Tungsteno puede empezar a arder a esas temperaturas si las
condiciones son las correctas. La combustión es causada por una reacción entre dos
elementos químicos, que ocurre cuando uno de ellos llega a su temperatura de
ignición. Una forma común de combustión es la reacción entre el oxigeno en la
atmósfera y otro material calentado, pero otras combinaciones de químicos harán
una combustión también.
El filamento en una bombilla está metida en una cápsula sellada y libre de oxigeno
para prevenir la combustión. En las primeras bombillas, todo el aire era absorbido
hacia fuera de la bombilla para crear el vacío. Al no haber ningún elemento gaseoso
(o prácticamente ninguno), el material no podía tener una combustión. El problema
de esta técnica era la evaporación de los átomos de Tungsteno. A esas temperaturas
tan altas, las vibraciones en los átomos del Tungsteno hacían que los átomos de
alrededor se desprendieran y escaparan al aire. Cuantos más átomos se
evaporaban, el filamento empezaba su desintegración y el cristal empezaba a
ponerse oscuro. Esto reduce la vida de la bombilla considerablemente.
34
En las modernas bombillas, los gases inertes – típicamente Argón – reducen de una
forma importante la pérdida de Tungsteno. Cuando un átomo de Tungsteno se
evapora, colisionará con el átomo de Argón y rebotará de nuevo al filamento donde
se volverá a unir a la estructura sólida. Normalmente, los gases inertes no
reaccionan con otros elementos, por lo que no hay peligro de que los elementos
combinados entren en combustión.
La bombilla es barata, efectiva y fácil de usar, y no es de extrañar que tuviera un
éxito tan rotundo. Es todavía hoy en día el método más popular de iluminar todo de
puertas adentro y extender la luz después de que haya caído el sol. Sin embargo, irá
paulatinamente dando paso a tecnologías más avanzadas, porque tiene ciertos
inconvenientes, a pesar de todo su potencial.
Las bombillas en las lámparas incandescentes dan casi toda su energía en forma de
fotones de luz infrarroja – solo un 10 por ciento de la luz producida está en el
espectro de visibilidad. Esto gasta mucha electricidad. Otras fuentes de luz, como
pueden ser las lámparas fluorescentes y los Leds. No gastan mucha energía
generando calor y dan una buena cantidad de luz visible. Por esta razón, con el
tiempo, se quieren encontrar modos más prácticos de generar luz sin consumir
muchos recursos.
3. 4 Tipos de bombillas y sus componentes
Las bombillas pueden ser de muchas clases, cada una de ellas con sus
particularidades y características específicas, que pasamos a estudiar con detalle.
Bombilla de incandescencia: La incandescencia es un sistema en el que la luz se
genera como consecuencia del paso de una corriente eléctrica a través de un
filamento conductor.
35
Muchos han sido los materiales utilizados para la construcción de filamentos, pero en
la actualidad el material de uso exclusivo es el tungsteno o wolframio como
anteriormente se menciona, cuya temperatura de fusión es del orden de 3.400 ºC.
Con este tipo de filamentos se puede llegar a temperaturas normales de trabajo del
orden de 2.500 a 2.900 ºC, lo cual permite fabricar lámparas de incandescencia de
una vida relativamente grande, con rendimientos también relativamente grandes,
sobre todo si los comparamos con los obtenidos tan sólo hace unas cuantas
décadas.
El filamento entraría en combustión con el oxígeno del aire si no lo protegiéramos
mediante una ampolla de vidrio a la que se le ha hecho el vacío o se ha rellenado de
un gas inerte. Un factor importante que condiciona la vida de un filamento, es el
llamado "fenómeno de evaporación". Dicho fenómeno consiste en que debido a las
elevadas temperaturas del filamento, este emite partículas que lo van adelgazando
lentamente, produciendo finalmente su rotura. Para evitar en parte este fenómeno,
los filamentos se arrollan en forma de espiral y la ampolla se rellena con un gas
inerte a una determinada presión. El gas inerte de relleno suele ser de una mezcla de
nitrógeno y argón, aunque también suele utilizarse kripton exclusivamente. La
ampolla constituye la envoltura del filamento y del gas de relleno, siendo su tamaño
función de la potencia eléctrica desarrollada. El material que se utilizó para las
primeras lámparas era el cristal, aunque en la actualidad el vidrio a la cal es el más
utilizado. Su forma no está supeditada fundamentalmente a ningún concepto técnico,
siguiendo generalmente criterios estéticos o decorativos, por lo que se fabrican
según una extensa variedad de formas. El modelo estándar es el más corrientemente
utilizado.
36
Fig. 3.2: formas de lámpara incandescente
El casquillo tiene como misión la de recoger los dos hilos que salen del filamento, a
través del vidrio, hacia el exterior; al mismo tiempo sirve como elemento de unión con
la red de alimentación. Existe una gran diversidad de formas y tamaños de
casquillos, aunque los más corrientemente utilizados son los de rosca Edison E-27,
para potencias inferiores a los 300W, y la rosca E-40 o Goliat, en lámparas de igual o
superior potencia.
Para un buen conocimiento del comportamiento de estas bombillas , es necesario
tener en cuenta su curva de distribución espectral de las diferentes radiaciones que
la componen. En la figura se muestra la distribución espectral de una lámpara de
incandescencia, tipo estándar, de500W, en función de la energía radiada.
37
Fig. 3.3: Curva espectral de lámpara incandescente.
De esta curva se deduce que la energía radiada por estas bombillas tiene un carácter
continuo y que gran parte de la energía se encuentra en la zona de los colores rojos,
mientras que solamente una pequeña parte lo hace en la zona del color violeta. De
esto se deduce que la luz radiada por este tipo de lámparas se asemeja a la luz
solar.
La eficacia luminosa o rendimiento de una bombilla se expresa como el cociente
entre el flujo luminoso producido y la potencia eléctrica consumida.
La eficacia de las bombillas de incandescencia es la más baja de todas las bombillas
y es del orden de 8 Lm/W para lámparas de pequeña potencia y del orden de 20
Lm/W para las de gran potencia.
38
No debemos confundir la eficacia de una bombilla con el rendimiento de la
transformación "energía eléctrica energía luminosa". Casi la totalidad de la energía
eléctrica aplicada a las lámparas se transforma en calor, y solamente una
pequeñísima parte se transforma en luz, es difícil encontrar rendimientos peores.
El flujo luminoso de las bombillas de incandescencia no es constante a lo largo de
toda su vida. La causa hay que buscarla en el fenómeno de la evaporación del
filamento, ya que por una parte las partículas de tungsteno desprendidas por el
filamento se depositan sobre la pared interna de la ampolla ennegreciéndola, y por
otra parte el adelgazamiento experimentado por dicho filamento hace que aumente
su resistencia, lo que provoca una disminución de la potencia absorbida. Ambos
efectos provocan una disminución del flujo total emitido.
A lo largo de la vida media de una lámpara de incandescencia, la depreciación de su
flujo va aumentando progresivamente y resulta ser del orden del 20% cuando
alcanza su vida media.
Fig. 3.4: Duración de funcionamiento
39
Se considera como vida media de una bombilla al promedio de las vidas o
duraciones de un grupo de ellas funcionando en condiciones normales. Este es un
dato muy importante a tener en cuenta en cualquier tipo de bombilla, ya que de él
dependerá, fundamentalmente, el mayor o menor rendimiento económico de la
instalación.
La vida media de una bombilla de incandescencia se estima en unas1.000 horas, es
decir, que parte de ellas durarán menos, mientras que otras sobrepasarán esta cifra.
La vida media de las bombillas de incandescencia es la menor de todas las
bombillas, no obstante, por sus características es laque más se utiliza en el
alumbrado de viviendas.
La tensión de alimentación de una bombilla de incandescencia es un factor que
afecta a todas sus variables, resistencia eléctrica del filamento, corriente, potencia,
flujo luminoso, eficacia luminosa y vida media. Hemos representado todas estas
variables en la figura, de la que podemos obtener interesantes conclusiones.
Es interesante observar cómo varía la vida media de una bombilla, en función de la
tensión. Un aumento de la tensión de un 30% deja a la bombilla prácticamente sin
vida, mientras que una disminución del 10% aumenta la vida en un 400%.
Referente al valor de la resistencia eléctrica del filamento de una bombilla de
incandescencia, vemos como no resulta ser constante con la tensión, como sería de
esperar. Ello se debe a que al aumentar la tensión aumenta su temperatura y con
40
ella su resistencia, como consecuencia de que el tungsteno tiene un coeficiente
positivo de temperatura relativamente grande.
Fig.3.5
El resto de los valores siguen un comportamiento lógico, tal y como puede
apreciarse.
Hemos observado la vida extremadamente corta de las bombillas incandescentes, su
pequeña eficacia luminosa, y la enorme influencia que tiene la tensión sobre sus
características fundamentales. Pese a ello y con una antigüedad de más de 100
años, las lámparas incandescentes siguen alumbrando la casi totalidad de los
hogares, ya que no existe nada mejor que las sustituya.
41
3.5 Bombillas de incandescencia con halogenuros
Las lámparas de incandescencia con halogenuros o simplemente lámparas
halógenas no son más que lámparas de incandescencia perfeccionadas.
En las bombillas de incandescencia tiene lugar el ya conocido fenómeno de
evaporación del filamento, que consiste en el desprendimiento de partículas de
tungsteno que siguiendo las corrientes de convección del gas en el interior de la
bombilla, acaban por depositarse sobre la pared interior de la ampolla,
ennegreciéndola.
Si al gas de relleno de una lámpara de incandescencia se le añade una pequeña
cantidad de yodo en forma de yoduro, en las zonas externas de la lámpara en las
que la temperatura es del orden de los 600 ºC, tiene lugar una reacción química en
virtud de la cual los átomos de tungsteno se recombinan con los átomos de yodo,
dando como resultado un compuesto llamado yoduro de tungsteno:
Por otra parte, cuando las moléculas de este nuevo compuesto se aproximan al
filamento, zona en la que la temperatura es superior a los 2.000 ºC, se produce la
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reacción opuesta, es decir, el yoduro de tungsteno se disocia en yodo y tungsteno,
depositándose este último sobre el filamento, siguiendo el yodo el camino
determinado por las corrientes de convección, para repetir el proceso.
Como ya hemos dicho, una parte de la reacción química se produce a una
temperatura de 600ºC, en la pared de la ampolla de la lámpara. Para poder alcanzar
tan elevada temperatura no queda más remedio que reducir considerablemente el
tamaño de la ampolla y como el vidrio no soporta estas temperaturas tan elevadas,
se recurre al cuarzo, que tiene una temperatura de reblandecimiento superior a los
1.300 ºC. El resultado de lo expuesto es una gran disminución del tamaño de estas
lámparas, aproximadamente el 5% del volumen de una lámpara convencional de la
misma potencia.
En una atmósfera halógena no pueden emplearse materiales corrientes, en base a la
gran afinidad química, por lo que los soportes del filamento se hacen también de
tungsteno.
Las salidas de los conductores de alimentación de estas bombillas, se hacen a través
de unas finísimas hojas de molibdeno. Debido al pequeño coeficiente de dilatación
de este material y a las dimensiones extremadamente pequeñas de la hoja que
atraviesa el cuarzo, este se ve sometido a esfuerzos relativamente pequeños.
El extremadamente pequeño volumen de estas bombillas, permite realizar ampollas
de cuarzo de gran resistencia, admitiendo un relleno de gas a mayor presión.
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Todo lo dicho sobre las lámparas halógenas nos permite citar las siguientes ventajas
sobre las lámparas de incandescencia convencionales:
El flujo luminoso es mayor, debido a que el filamento puede trabajar a
mayores temperaturas. Esto es posible gracias a la regeneración del
tungsteno.
La vida media resulta mayor, 2.000 h., debido también a la regeneración del
tungsteno.
La ampolla de cuarzo apenas se ennegrece, puesto que no se deposita
tungsteno sobre ella, lo que se traduce en una menor depreciación del flujo
luminoso, que permanece casi inalterable a lo largo de su vida.
Debido a sus reducidas dimensiones es posible conseguir un control más
preciso del haz luminoso.
Para la manipulación de estas bombillas hay que tener presentes dos cuestiones
muy importantes:
Evitar la presencia de grasa sobre la ampolla de cuarzo, es decir, no deben
tocarse con las manos, ya que a altas temperaturas se puede originar la
desvitrificación del cuarzo con las anomalías consiguientes.
Su posición de trabajo debe de ser siempre horizontal con una tolerancia
máxima de unos 4º. Una mayor inclinación altera el equilibrio térmico de la
regeneración, afectando seriamente a la vida de la lámpara.
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La temperatura de color de estas bombillas resulta ser de 3.100 ºC y la eficacia
luminosa es del orden de 22 Lm/W, algo mayor que la correspondiente a bombillas
de incandescencia convencionales.
En la actualidad se fabrican dos tipos de lámparas halógenas, las llamadas de
casquillos cerámicos y las de doble envoltura, tal y como se muestra en la figura.
Fig. 3.6: tipos de lámparas halógenas
Las bombillas halógenas de casquillos cerámicos están formadas por una ampolla
cilíndrica de cuarzo de diámetro muy reducido, en cuyo interior se encuentra el
filamento de tungsteno, arrollado en espiral, sumergido en una atmósfera de
nitrógeno-argón y un halógeno que acostumbra a ser de yodo.
Los extremos de la ampolla terminan en dos casquillos cerámicos que protegen los
contactos de conexión. La posición de trabajo de este tipo de bombillas debe ser
siempre horizontal, con una desviación máxima de 4º, y debe evitarse el contacto de
la ampolla con las manos, tal y como ya hemos indicado.
45
Para evitar los problemas que trae consigo la desvitrificación y al mismo tiempo
permitir el funcionamiento de la lámpara en cualquier posición, se han creado las
bombillas de doble envoltura, en las que el tubo de cuarzo está situado en el interior
de un segundo tubo, en este caso de vidrio normal, cuya misión no es otra que la de
proteger el tubo de cuarzo y al mismo tiempo proporcionarle el equilibrio térmico que
precisa para su buen funcionamiento.
Fig.3.7: tipos de lámparas halógenas
46
Este equilibrio térmico necesario para que se produzca la regeneración del filamento
en cualquier posición de trabajo de la bombilla, se consigue rellenando con nitrógeno
el espacio que hay entre la lámpara y el segundo tubo de vidrio.
Las bombillas de doble envoltura disponen de casquillos normalizados del tipo E-27 o
E-40, siendo fácilmente adaptables en portalámparas destinados a bombillas de
incandescencia convencionales.
La posibilidad de un encendido y reencendido instantáneo, la gran facilidad de
controlar el haz luminoso y una muy buena reproducción cromática, hace de estas
bombillas un medio excelente para el alumbrado de pistas deportivas, carteles
publicitarios, edificios y monumentos. No obstante, debido a la corta vida media de
estas bombillas, se trata de una lumbrado bueno pero muy caro.
Además de los dos tipos de bombillas halógenas que acabamos de describir y cuya
aplicación se centra principalmente en el alumbrado industrial, existen otras
bombillas halógenas para aplicaciones diversas, tales como pequeñas lámparas de
sobremesa, bombillas para faros de automóviles, bombillas para proyectores de
transparencias y diapositivas,etc.
3.6 Bombillas fluorescentes
Las bombillas fluorescentes son fuentes luminosas originadas como consecuencia de
una descarga eléctrica en atmósfera de vapor de mercurio a baja presión, en las que
la luz se genera por el fenómeno de fluorescencia. Este fenómeno consiste en que
determinadas sustancias luminiscentes, al ser excitadas por la radiación ultravioleta
47
del vapor de mercurio a baja presión, transforman esta radiación invisible en otra de
onda más larga y que se encuentra dentro del espectro visible.
La bombilla fluorescente normal consta de un tubo de vidrio de un cierto diámetro y
longitud variable según la potencia, recubierto internamente de una capa de
sustancia fluorescente. En los extremos de este tubo se encuentran los cátodos de
wolframio impregnados en una pasta formada por óxidos alcalinotérreos que facilitan
la emisión de electrones. El tubo está relleno de gas argón a baja presión y una
pequeña cantidad de mercurio.
Conectada la bombilla en su correspondiente circuito, la corriente eléctrica que
atraviesa los electrodos, los calienta y les hace emitir electrones, iniciándose la
descarga si la tensión aplicada entre los extremos es suficiente. El calor producido,
evapora rápidamente el mercurio por lo que la descarga se mantiene en una
atmósfera de mayor conductividad, mezcla de gas argón y del vapor de mercurio.
Fig. 3.7: Bombilla fluorescente
48
Los electrones así obtenidos, en su recorrido de un extremo a otro del tubo, chocan
con los átomos de mercurio y la energía desprendida en el choque se transforma en
radiaciones ultravioleta y por lo tanto invisibles, pero capaces de excitar la capa
fluorescente que recubre el interior del tubo, con lo que se transforman en luz visible.
Esta es la explicación que inicialmente ofrecemos para justificar el funcionamiento de
los tubos fluorescentes, aunque no obstante vamos a completarla con ciertos
pormenores prácticos que facilitarán una mayor comprensión del funcionamiento.
Las bombillas fluorescentes, como todas las de descarga, presentan una resistencia
al paso de la corriente que disminuye a medida que esta se incrementa. Este efecto
las llevaría a la autodestrucción si no les colocáramos algún elemento que controle la
intensidad que circula por ellas; este elemento es una reactancia cuyo nombre
específico para este caso es "balasto".
La reactancia o balasto está formada por una bobina de hilo de cobre esmaltado con
su correspondiente núcleo magnético. Este conjunto va introducido dentro de un
contenedor metálico, y todo ello impregnado al vacío con resinas capaces de
penetrar hasta el interior de los más pequeños huecos existentes entre espiras; con
ello conseguimos un considerable aumento de la rigidez dieléctrica de la bobina, una
mejor disipación del calor formado, y una total eliminación de las posibles vibraciones
del núcleo magnético.
Las funciones que debe cumplir una reactancia, en el orden en que se realizan al
poner en funcionamiento un tubo fluorescente, son:
49
Proporcionar la corriente de arranque o precalentamiento de los filamentos
para conseguir de éstos la emisión inicial de electrones.
Suministrar la tensión de salida en vacío suficiente para hacer saltar el arco en
el interior de la lámpara.
Limitar la corriente en la lámpara a los valores adecuados para un correcto
funcionamiento.
En la figura mostramos el circuito fundamental de funcionamiento de una lámpara
fluorescente con su balasto y su interruptor de puesta en marcha(cebador).
Fig.3.8
Si aplicamos tensión al circuito, no circulará corriente por el mismo, ya que no puede
establecerse la descarga, por falta de electrones. Si ahora cerramos
momentáneamente el interruptor, el circuito se cierra a través del balasto y de los
filamentos del tubo, los cuales iniciarán la emisión de electrones.
Si ahora abrimos el interruptor, se crea una sobretensión como consecuencia de la
autoinducción de la bobina del balasto, y encontrándose el tubo fuertemente ionizado
como consecuencia de la emisión de electrones, se iniciará la descarga en el seno
50
del gas de relleno y posteriormente en el vapor de mercurio. Así cebado el tubo,
quien ahora limita la corriente es el balasto y en bornas de la lámpara quedará la
tensión de arco necesaria para mantenerlo. Esta tensión de mantenimiento del arco
depende principalmente de la longitud del tubo y suele estar comprendida entre 40 y
100 V.
Todo lo dicho sobre el funcionamiento de la lámpara es perfectamente válido, a
excepción del interruptor manual de puesta en funcionamiento, que deberá ser
sustituido por un interruptor automático "Cebador".
El cebador consiste en una pequeña ampolla de vidrio llena de gas argón a baja
presión, y en cuyo interior se encuentran dos electrodos; uno de ellos, o los dos, son
laminillas de diferente coeficiente de dilatación que, por la acción del calor, pueden
doblarse ligeramente, y que se encuentran muy próximas. En paralelo con estos dos
electrodos encontramos un condensador cuya misión es la de evitar en lo posible las
interferencias en las bandas de radiodifusión y TV, que este interruptor automático
pueda ocasionar. Estos dos elementos van alojados en un pequeño recipiente
cilíndrico de aluminio o de material aislante.
Así constituido el cebador, su funcionamiento puede resumirse de la siguiente
manera:
Fig.3.9
51
Al conectar el circuito a la red, toda la tensión queda aplicada entre los dos
electrodos del cebador. Como consecuencia de la proximidad a que se encuentran,
se establece entre ellos y a través del gas de relleno un pequeño arco, el cual
produce un aumento de la temperatura en la lámina, y en consecuencia su
deformación, hasta ponerse en contacto con la fija, cerrando con ello el circuito de
caldeo de los filamentos. Al cesar el arco, la laminilla bimetálica se enfría y por tanto
vuelve a su posición inicial, abriendo bruscamente el circuito y provocando la
reactancia, la sobretensión ya prevista, que inicia la descarga en el tubo.
Puesta en funcionamiento la bombilla, como la tensión entre sus extremos disminuye
a un valor igual al de formación del arco, ya no es capaz de iniciar, entre los
electrodos del cebador, ese pequeño arco, y en consecuencia no vuelven a unirse.
Hemos supuesto que a la primera interrupción del cebador, la bombilla inicia la
descarga, pero si ello no ocurre, el cebador volverá a cerrar y abrir su contacto hasta
que la tensión entre sus extremos disminuya al valor deformación del arco.
Finalmente destacamos que los polvos fluorescentes que recubren el interior del tubo
constituyen posiblemente el elemento más importante de esta fuente de luz, ya que
el 90% de la luz emitida por los tubos se debe a su acción.
El funcionamiento de las bombillas fluorescentes puede verse sensiblemente
afectado por diversos factores tales como temperatura y humedad ambiente, número
de encendidos y tensión de alimentación.
52
La máxima emisión luminosa de los fluorescentes se produce a temperaturas
comprendidas entre 38 y 49 ºC, experimentando una pérdida de un 1% por cada
grado de variación. Ello es debido a la enorme influencia que tiene la temperatura
sobre la producción de rayos ultravioleta.
La presencia de aire húmedo en las proximidades de un tubo fluorescente puede
formar una película de humedad sobre el mismo, variando la carga electrostática de
la superficie del tubo y haciendo necesarias unas tensiones de arranque superiores a
las normales. Este efecto puede eliminarse en gran parte disponiendo sobre la pared
externa del tubo una delgada capa de silicona que dispersa la película de agua
permitiendo el arranque en mejores condiciones.
La "muerte" de un tubo fluorescente, es casi siempre consecuencia del agotamiento
de sus electrodos. El momento más perjudicial para su integridad es siempre el
arranque, de lo que puede deducirse que existirá una relación entre el número de
encendidos y la vida del tubo. La duración de la vida de los tubos fluorescentes suele
indicarse para una frecuencia de encendidos de uno cada tres horas.
El flujo luminoso y la potencia de un tubo fluorescente se ven afectados por la
variación de la tensión de alimentación, tal y como podemos ver en la figura.
53
Fig.3.10
La tensión mínima para la cual se mantiene el arco, suele ser del 75% de la nominal.
La eficacia de una lámpara fluorescente, tomada como la relación entre el flujo
luminoso y la potencia de la lámpara, es del orden de 55 a 82Lm/W. Esta es la
eficacia que suelen dar los fabricantes, aunque en realidad la eficacia real resultará
ser la relación entre el flujo luminoso y la potencia activa total consumida; en este
caso tendremos que la eficacia será notablemente menor, de 33 a 68 Lm/W.
Finalmente diremos que la luz de los fluorescentes es especialmente indicada en
todos aquellos lugares donde se necesite una iluminación de calidad. Así, es
imprescindible en oficinas, tiendas, talleres, y salas y salones de actos.
54
3.7 Bombillas de vapor de mercurio
El funcionamiento de las lámparas de vapor de mercurio a alta presión, conocidas
simplemente como de vapor de mercurio, se basa en el mismo principio que el de las
lámparas fluorescentes. Así como una lámpara fluorescente de descarga en mercurio
a baja presión genera casi exclusivamente radiaciones ultravioleta, con altas
presiones de vapor el espectro cambia notablemente, emitiendo varias bandas que
corresponden a las sensaciones de color violeta (405 m_ .), azul (435 m_ .), verde
(546m_ .) y amarillo (570 m_ .), emitiendo también una pequeña cantidad de
radiaciones ultravioleta.
Como las cualidades cromáticas de estas radiaciones no resultan muy buenas,
debido en gran parte a la ausencia de radiaciones rojas, las radiaciones ultravioleta
se transforman, mediante sustancias fluorescentes, en radiaciones comprendidas
dentro del espectro rojo, dando como resultado una bombilla con un mejor
rendimiento cromático.
Las bombillas de vapor de mercurio están constituidas por una pequeña ampolla de
cuarzo, provista de dos electrodos principales y uno o dos auxiliares, en cuyo interior
se encuentra una cierta cantidad de argón y unas gotas de mercurio. Los electrodos
auxiliares llevan una resistencia enserie que limita la intensidad que por ellos puede
circular.
55
Fig.3.11: bombilla de vapor de mercurio
La pequeña ampolla de cuarzo está contenida dentro de otra de mucho mayor
tamaño, de vidrio, cuya misión es la de proteger a la pequeña ampolla, establecer un
cierto equilibrio térmico, así como también la de ser depositaria en su interior de
sustancias fluorescentes encargadas de darle una cierta tonalidad roja.
Fig. 3.12
Como todas las lámparas de descarga, la lámpara de vapor de mercurio debe llevar
un elemento limitador de corriente, balasto. Cuando la conectemos a la red de
56
alimentación, se producirá inicialmente una descarga entre el electrodo principal y el
auxiliar, que se encuentran muy próximos, lo que ioniza el argón, haciéndolo
conductor y estableciendo un tenue arco entre los dos electrodos principales; el calor
generado por esta descarga va progresivamente evaporando el mercurio del interior
de la ampolla, y poco a poco se va convirtiendo en el conductor principal.
A medida que aumenta la temperatura en el tubo de descarga, aumenta la presión
del vapor de mercurio y con ella la potencia activa consumida y el flujo luminoso
emitido, hasta alcanzar, al cabo de 3 o 4 minutos, los valores normales de régimen.
La intensidad absorbida por el circuito se inicia con un valor del orden del 40 al 50%
mayor que el nominal, y va reduciéndose progresivamente tal y como hemos
indicado.
Esta variación de la intensidad durante el arranque de la lámpara tiene una muy
importante influencia en el circuito, ya que en un alumbrado de este tipo, el limitador
deberá estar dimensionado para poder aguantar dicha intensidad.
Si por algún motivo se apaga la lámpara, y seguidamente queremos volver a
encenderla, ello no resulta posible debido a que el vapor de mercurio no se habrá
enfriado y estará con una presión elevada. Transcurridos tres o cuatro minutos, la
lámpara se habrá enfriado y reanudará el periodo de encendido; esto supone un
serio inconveniente para este tipo de lámparas.
La curva de distribución espectral viene representada en la siguiente figura, pudiendo
observar los cuatro colores predominantes, así como también la zona del rojo que
genera la capa fluorescente.
57
Fig. 3.12:Curva de distribución espectral
La temperatura de color de estas bombillas, depende del tipo de recubrimiento
fluorescente que lleve, pero suele estar comprendida entre3.800 y 4.000 ºK, y tiene
un rendimiento luminoso que oscila entre 40 y 60Lm/W.
La depreciación del flujo luminoso depende naturalmente de las horas de
funcionamiento de la lámpara. La depreciación suele ser del 12% a las8.000horas de
funcionamiento y del 35% a las 15.000 horas.
La vida media de la bombilla es extraordinariamente elevada, del orden de 24.000
horas, aunque para estas horas de funcionamiento la depreciación del flujo luminoso
sea del orden del 50%. Los fabricantes aconsejan cambiar la lámpara antes de las
15.000 horas de funcionamiento, cuando la depreciación del flujo no es superior al
25%.
58
Las bombillas de vapor de mercurio resultan muy aconsejables en alumbrados
públicos y en grandes almacenes.
2.8 Bombillas de luz de mezcla
Las bombillas de luz mezcla son una variante de las de vapor de mercurio. El control
de la intensidad que normalmente se consigue con una reactancia, en las bombillas
de vapor de mercurio, en el caso de las lámparas de luz mezcla se hace mediante
una resistencia en forma de filamento de tungsteno colocado en su interior,
contribuyendo además a la emisión luminosa.
Fig.3.13: Bombilla de luz de mezcla
Es importante resaltar en estas bombillas que, durante el periodo de arranque, el
exceso de tensión no absorbido por el tubo de descarga sobrecarga
considerablemente el filamento, motivo por el que la vida mediase ve en gran medida
afectada por el número de encendidos.
59
Debido a la posibilidad de sustitución directa de estas bombillas por las de
incandescencia, resultan adecuadas en aquellos casos en los que se pretende
mejorar la iluminación sin grandes complicaciones.
3.9 Bombillas de mercurio con halogenuros
La constitución de las bombillas de halogenuros metálicos es similar a la de las de
vapor de mercurio, de las que se diferencia en que, además de mercurio, contienen
halogenuros de tierras raras, tales como disprosio, talio, indio, holmio o tulio, con lo
que se obtienen mayores rendimientos luminosos y sobre todo una mejor
reproducción cromática.
El tubo de descarga es de cuarzo con un electrodo de wolframio en cada extremo,
recubierto de un material emisor de electrones. El bulbo exterior es de vidrio duro y
sirve para el equilibrio térmico del tubo de descarga y para su aislamiento.
3.10 Bombillas de vapor de sodio a baja presión
Constructivamente las bombillas de vapor de sodio a baja presión están formadas
por dos ampollas de vidrio tubulares. La ampolla interna o tubo de descarga tiene
forma de U y en su interior se encuentra una pequeña cantidad de gas neón a baja
presión y sodio puro en forma de gotas, cuando está frío; así mismo, en los extremos
del tubo de descarga se encuentran dos electrodos de filamento de wolframio, sobre
los que se ha depositado un material emisor de electrones.
La ampolla exterior envolvente, tiene como misión la protección térmica y mecánica
del tubo de descarga, y entre las dos se ha hecho el vacío.
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Al aplicar tensión entre los electrodos, se produce la descarga a través del gas neón,
la cual determina la emisión de una luz roja característica de este gas. El calor
generado por la descarga produce la vaporización progresiva del sodio y, como
consecuencia, la descarga pasa a efectuarse en una atmósfera en la que la
concentración de sodio es cada vez mayor, produciendo una luz cada vez más
amarilla.
El proceso de encendido de una bombilla de vapor de sodio a baja presión dura unos
10 minutos y al final se obtiene una luz amarilla monocromática de una longitud de
onda de 5.890 m_ .
El rendimiento de estas bombillas es óptimo cuando la temperatura interna alcanza
los 270 ºC, por lo que la pared interna del tubo exterior lleva una fina capa de óxido
de indio, el cual permite el paso de las radiaciones visibles, pero detiene el 90% de
las radicaciones infrarrojas, que se invierten en calentar el tubo.
3.11 Bombillas de vapor de sodio a alta presión
Las bombillas de sodio a baja presión tienen una inmejorable eficacia luminosa, pero
su reproducción cromática es muy deficiente. Para mejorar este tipo de bombillas
hay que hacerles una serie de modificaciones, tales como aumentar la presión del
vapor de sodio, a costa de trabajar a temperaturas más elevadas, y agregar además
del gas inerte, xenón, una pequeña cantidad de mercurio que ayude a mejorar el
espectro.
Para que estas dos modificaciones se puedan hacer realidad hay que vencer una
seria dificultad, dado que el sodio a alta presión y temperatura, ataca seriamente al
vidrio y al cuarzo, materiales utilizados hasta ahora para estos cometidos.
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Fig. 3.13: Bombilla de vapor de sodio de alta presión
Para cumplir este cometido se han creado tubos de descarga a base de óxido de
aluminio sinterizado, capaces de soportar la acción del sodio a temperaturas
superiores a los 1.000 ºC y al mismo tiempo transmitir el90% de la luz visible
producida por la descarga eléctrica en su interior. Es tubo está cerrado mediante
tapones de corindón sintético, en los que se soportan los electrodos.
3.12 Thomas Alba Edison
El inventor estadounidense Thomas Edison vivió y trabajo toda su vida en Estados
Unidos. Fue el inventor más productivo de todos los tiempos. Patento 1.903 inventos,
entre ellos la lámpara incandescente (similar a la bombilla eléctrica que usamos en
nuestros días) y el fonógrafo. También mejoro el proyector cinematográfico. Fundo,
asimismo, el primer laboratorio de investigación industrial. Edison tuvo unos
comienzos muy difíciles. Fue expulsado de la escuela porque se dudaba de su
capacidad intelectual, cuando en realidad lo que padecía era sordera. Su madre lo
educo en casa, donde a los 10 años de edad monto su primer laboratorio.
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Este inventor había nacido en 1847 en una familia humilde. Nunca destacó en los
estudios pero desde pequeño dedicaba su tiempo libre a realizar experimentos
porque le encantaban la física y la química. Con 22 años se fue a vivir a Nueva York
y allí encontró trabajo. Con el dinero que ganó, y decidido a ser inventor, creó el
primer laboratorio en el mundo dedicado a la investigación industrial.
En 1879 logra la lámpara incandescente y hace la primera instalación eléctrica de
iluminación: 115 bombillas en el vapor Columbia. En 1881 crea en Nueva York la
primera central de luz y energía del mundo, con redes subterráneas para llevar
corriente eléctrica. Dos años después patenta el kinetógrafo, una cámara para 17
metros de cinta, y el kinetoscopio, un equipo ocular individual para ver imágenes
sucesivas. Por fin, en 1896, logra el cinetófono. La mente de este gran mito
norteamericano sólo descansó con su muerte en 1931.
Ha pasado más de un siglo desde la creación de la bombilla y la verdad es que las
de hoy en día son casi iguales a aquellos primeros modelos. Son usadas en todo el
mundo porque duran mucho y son económicas. El problema es que desprenden
mucho calor, consumen gran cantidad de energía y contribuyen al calentamiento del
planeta. Por eso los gobiernos de algunos países como Irlanda del Sur, Australia o
Canadá, han puesto una fecha límite en los próximos años para prohibir el uso de
este producto y a partir de entonces habrá que sustituirlo por bombillas fluorescentes
de bajo consumo. Seguro que muy pronto se unirán muchos más países a esta
iniciativa para ayudar a preservar el medio ambiente.
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Fig.3.14: Diferentes formas de bombillas elaboradas.
3.13 Cambiador de bombillas
A todo ser humano más de alguna vez se le ha quemado la bombilla de su hogar, ya
sea el de sala, dormitorio, cocina, garage, etc. Cuando esto sucede es lógico que
tenga que cambiarlo la mayoría de ocasiones hace uso de una escalera para
hacerlo; aunque en otras ocasiones el ser humano usa cualquier objeto solido para
apoyarse sobre él y cambiar la bombilla, mas no saben que se están exponiendo a
riesgos que pueden causarle lesiones físicas o incluso hasta la muerte. Inclusive
hasta la escalera le puede causar daños a la persona.
Ahora se puede facilitar el cambiar una bombilla o foco y eso se hace con el
cambiador de bombillas, aparato mediante el cual la persona cambiara el foco de
cualquier lugar de su hogar con una mayor seguridad y ergonomía.
Dos términos muy importantes que se deben de conocer seguridad y ergonomía.
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Seguridad: Seguridad (del latín securitas), el término puede tomar diversos sentidos
según el área o campo a la que haga referencia. En términos generales, la seguridad
se define como "el estado de bienestar que percibe y disfruta el ser humano".
Ergonomía: en términos de ingeniería es la disciplina tecnológica que se encarga del
diseño de lugares de trabajo, herramientas y tareas que coinciden con las
características fisiológicas, anatómicas, psicológicas y las capacidades del
trabajador.
Estos dos términos van ligados ya que tanto seguridad y ergonomía están implícitas
al momento de usar el cambia bombillas
El cambia bombillas contara con un brazo telescópico que alcanzara alrededor de los
dos metros o inclusive hasta mas a manera que el usuario no haga mucho esfuerzo
cuando requiera alcanzar el foco a alturas grandes. Además este dispondrá de una
canastilla o cabeza cambiable la cual tendrá la función de “abrazar” la bombilla y
lograr desenroscarla al rotar el brazo metálico. Al hablar de cambiable nos estamos
refiriendo a que dependiendo del diámetro del foco así será la canastilla.
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66
Diseño
Para la fabricación de nuestro proyecto cambiador de bombillas nos basamos en
algunos puntos importantes que hay que tener en cuenta, uno de ellos son los
materiales entre ellos están: barra adaptadora de metal (brazo telescópico), Tornillos
cabeza redonda, Alambre Galvanizado Liso, Rosca Ordinaria, cabezal adaptadora
(este puede variar su diámetro dependiendo del diámetro de la bombilla a cambiar)
Posteriormente para su fabricación, se deberá adaptar el brazo telescópico al
cabezal adaptador mediante el uso de roscas ordinarias. Si para el caso no se
dispusiera de roscas ordinarias se tendrá que unir en base a una pequeña unión de
soldadura no obstante si se le aplica soldadura dicha unión quedara unida
permanentemente.
A continuación se presentan las imágenes con el diseño del producto.
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4.1 canastilla para foco tipo globo
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4.2 canastilla para foco espiral
69
4.3 barra regulable
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71
Metodología de fabricación
El cambia bombillas consta básicamente de una barra regulable de altura o brazo
metálico el cual tiene un largo de 2 metros, regulable de 1.5m a 2 metros gracias a
un tornillo y tuerca instalados.
A este brazo se le adaptara una canastilla o agarrador de bombilla, el cual cumple
con el objetivo de “abrazar” la bombilla y lograr desenroscarla al rotar el brazo
metálico.
Para la fabricación de nuestro proyecto cambiador de bombillas nos basamos en
algunos puntos importantes que hay que tener en cuenta, uno de ellos son los
materiales entre ellos están: barra regulable de metal (brazo telescópico), Tornillos
cabeza redonda, Alambre Galvanizado Liso, Rosca Ordinaria, cabezal adaptadora
(este puede variar su diámetro dependiendo del diámetro de la bombilla a cambiar)
La barra regulable para el cambia bombillas puede fabricarse de diferentes
materiales como: aluminio anonizado natural, nylon o incluso hasta plástico.
Proceso de fabricación.
1. El tubo interior se hará de aluminio de un diámetro de ½ pulgada y el exterior
de ¾ de pulgada. Debe deslizarse y no ser apretado, pero no debe
tambalearse. Si no se deslice suavemente dentro de la tubería más grande,
incluso utilizar un tubo de menor diámetro.
2. Ya que tenemos los tubos la siguiente operación consistirá en marcar a donde
se cortará. El tubo de ½ pulgada se cortara a 0.75 metros y el tubo de ¾ de
pulgada se cortará a 1.5 metros.
3. Ahora que ya tenemos cortados los tubos, se deben realizar el agujero en el
tubo de ¾ para poder introducir el tornillo opresor que nos permitirá ajustar la
altura de la barra.
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4. Procedemos a realizar los procesos de acabado en el tubo. Quitándole los
bordes con rebaba o cortantes y dándole más estética. Además se debe
colocar en el extremo del tubo de ¾ un tapón.
5. Posteriormente para su fabricación, se deberá adaptar la barra regulable al
cabezal adaptador mediante presión.
6. Para realizar la canastilla o agarrador de bombilla se cortaran 8 dedos con
láminas de aluminio, para ambos tipos de bombilla: tipo globo y espiral. La
medida de los dedos depende del tipo bombilla, para el tipo espiral será de 14
cm y para el tipo globo será de 20 cm
7. Al tener cortados los dedos, estos deben unirse a través de un aro de alambre
galvanizado, que tenga el diámetro que permite sostener las bombillas, para
el caso de la bombilla tipo espiral será de 6 cm y para la de tipo globo será de
15 cm
8. Ahora que tenemos unidos los dedos en un extremo es necesario unirlos en el
extremo opuesto a través de un tubo pequeño cortado de diámetro de 3/8 de
pulgada. (1/2 pulgada de largo) que se podrá adaptar al tubo de ½ pulgada.
9. Queda realizar las pruebas con el cambia bombillas construido.
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74
Metodología y Presupuestos
6.1 Metodología
En nuestra metodología tomamos en cuenta lo siguiente:
Tipo de investigación: Nuestra investigación es de tipo exploratoria, debido a que
nuestro proyecto de investigación no ha sido explorado de forma profunda o no se ha
abordado lo suficientemente, y sus condiciones existentes aun no son determinantes,
en nuestro medio el cambia bombillas es un producto desconocido.
Técnicas de investigación: Mediante el instrumento de investigación la observación
se pudo observar que muchas veces las personas cometen actos inseguros para
cambiar una bombilla; como, subirse en un banquito, en una silla; o incluso hay
personas que hasta se suben en una escalera sostenida por otra persona. Estos
actos pueden provocar una gran problemática dado que no siempre, pero en algunas
ocasiones puede terminar mal para la persona que lo realiza; ya que esta se puede
resbalar y caer o incluso le puede dar vértigo; y puede incluso llegar a causar la
muerte algo tan sencillo como cambiar un bombillo. También mediante la
observación nos dimos cuenta de algo sumamente importante si la persona posee
sus manos húmedas está expuesta a que le agarre la corriente, algo que talvez no
sea mortal directamente el hecho de que le agarre la corriente sino el empuje que le
puede dar este fenómeno; ya que la persona estaría en un área elevada, ya sea
escalera, silla, banco, o cualquier otra forma que se le ocurra a la persona; pero
siempre el empujón que le daría la corriente provocaría una caída que si el área es
insegura o hay objetos con filo; o si es una gran altura puede provocar un gran daño
en la persona; sino es que hasta mortal.
Incluso en ocasiones las personas que son frágiles de la piel y agarran una bombilla
recién apagada para cambiarla se pueden quemar o recibir una quemadura que les
incomode por un buen tiempo; por lo que con el cambia bombilla esto se puede evitar
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de gran manera; evitando accidentes, quemaduras, caídas y muchas otras cosas que
pongan en peligro nuestra seguridad física e intelectual.
También con la observación se pudo ver que en muchos lugares solo habitan
personas mayores o incluso las madres solteras, cuando estas están embarazadas
no pueden hacer nada que las ponga en riesgo a ellas o al feto, por lo que cambiar
una bombilla sería un acto riesgosos para ambos, pero con el cambia bombillas ya
no se tendría ese problema.
A la vez otro instrumento o técnica de investigación que utilizamos fue la revisión
documental y esta consiste en hacer una indagación documental en libros y/o
archivos digitales; para nuestro caso también nos auxiliamos de revistas referentes a
ergonomía y seguridad.
Procedimiento: Nuestro proyecto de investigación lo realizamos básicamente en
investigaciones e indagaciones bibliográficas de diferente índole teniendo muy en
cuenta los términos ergonomía y seguridad, ya que en base a ellos está enfocada
nuestra investigación de proyecto. Es decir que el cambia bombillas deberá ofrecer
una buena ergonomía y seguridad para la persona que está haciendo uso de él.
Además a partir de las referencias bibliográficas, se procederá a la elaboración del
prototipo del cambia bombillas, con agarrador para foco tipo globo y de espiral.
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6.2 Presupuesto
En el área de presupuesto hay muchas actividades y conceptos involucrados; a la
vez se hace un valuó del que el cambia bombilla podría llegar a tener en el mercado,
a continuación se presenta una tabla con los conceptos y costos de cada actividad
realizada para ejecutar el cambia bombilla.
Concepto Descripción Costo ($)
Combustible
Para transporte de reuniones,
compra de materiales, etc.
$ 15.00
Piezas
Para la elaboración del cambia
bombillas
$ 25.74
Viáticos
Alimentación en las reuniones
$ 15.00
Asesoramiento
Asesoramiento en la
elaboración del cambia
bombillas
$ 20.00
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Taller
Alquiler de taller; y máquinas
para la elaboración del cambia
bombillas
$ 20.00
Mano de Obra
Trabajadores que realizaron los
trabajos de taller (
Investigadores)
$14.00
TOTAL
$ 109.74
Tabla 6.1: costos del cambia bombillas
El presupuesto con el que se contaba inicialmente era de $ 60.00; por lo que cuando
se vio que el presupuesto que se tenía inicialmente no sería suficiente se optó por
recurrir a un incremento en la colaboración de cada miembro de la investigación y
desarrollo del proyecto; dando así cada uno de los miembros de la investigación
treinta y seis58/100 dólares. Llegando así al presupuesto final que se obtuvo por un
monto de $ 109.74
6.2.1 Costo en fabricación en serie
Al lanzarlo al mercado; la fabricación de los cambia bombillas sería mucho más
cómoda ya que se realizaría más a precisión el trabajo, y los costos disminuirían
debido que es más caro realizar una sola pieza; que una gran cantidad de piezas.
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La siguiente tabla refleja los costos de un cambia bombillas al lanzarlo en producción
Concepto Descripción Costo ($)
Piezas
Para la elaboración del cambia
bombillas
$ 25.74
Viáticos*
Alimentación, transporte, etc.
$ 0.80
Asesoramiento**
Asesoramiento en la
elaboración de un cambia
bombillas
$ 0.33
Taller***
Alquiler de taller; y máquinas
para la elaboración del cambia
bombillas
$ 1.00
Mano de Obra****
Trabajadores que realizarían la
actividad, de fabricar el cambia
bombilla
$ 0.70
TOTAL
$ 28.57
Tabla 6.2: Costos de fabricación en serie
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nota: todos los costos son unitarios, es decir para un solo cambia bombillas por lo
que los viáticos, asesoramiento, alquiler de taller y mano de obra se ven reducidos; la
tabla se realiza con un margen de 10 cambia bombillas por día.
* Los viáticos para las personas involucradas en la fabricación del cambia bombillas
sería de $ 8.00 al día, incluyendo esto transporte, alimentación, entre otras cosas
que pudieran surgir, pero para una pieza el costo por viáticos quedaría de la
siguiente manera
**El asesoramiento se pagaría una cantidad de $20.00 por semana, por lo que al día
queda de
y al hacerlo unitariamente por cada cambia
bombilla realizada, solo quedaría la cantidad de
*** El taller fue alquilado por una cantidad de $ 10.00 por día, por lo que la
elaboración de un cambia bombilla seria de
**** La mano de Obra es costeada a $7.00 día en el taller donde se trabajó, por lo
que la elaboración de una pieza quedaría de la siguiente manera
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El costo de un cambia bombilla al fabricarlos en serie sería de veintiocho58/100
dólares; observándose así que al fabricarlos en serie sería mucho más cómodo que
realizar uno solo.
A continuación se muestra los precios al mercado que tendría el cambia bombillas ya
que todo proyecto o investigación sobre un nuevo producto se realiza con el fin de
llegar a obtener alguna ganancia (lanzándolo al mercado); por lo que el cambia
bombillas; tiene precio para el mercado; el cual consta de dos; el que es para
distribuidores y el que es para el consumidor final. A continuación se plasman ambos
precios.
En los dos tipos de precios en ambos habría una ganancia diferente, ya que en el
precio de distribuidor se le ganaría un 19% del precio de fabricación y al precio de
Consumidor Final (CF) se le ganaría un 45% del precio de fabricación, quedando así
los precios:
nota: los precios a mercado son unitarios
CAMBIA BOMBILLAS
Precio (Distribuidor) Precio ( Consumidor
Final)
$ 33.99
$ 41.43
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Conociendo los posibles precios unitarios de un cambia bombilla; se puede apreciar
que la ganancia que dejarían los cambia bombillas seria de:
Si los cambia bombillas se venden a un distribuidor se obtendrían ganancias de
; lo que al vender todas las unidades de un día
quedaría un total de ingresos netos de
; dejando así una ganancia en un mes de treinta días de
.
Veintiséis días debido a que en la semana solo se trabajan seis días hábiles y si el
mes es de treinta, se quitan los cuatro séptimos días, dejando así veintiséis días
hábiles.
Si los cambia bombillas se venden al Consumidor Final estos tendrían un precio de $
41.43; pero aquí se ven involucrados otros aspectos como la publicidad; alquiler de
local para venderlos y vendedores; por lo que se incurre a un mayor costo; por lo que
se da un mayor precio; haciendo un estudio de mercado, el alquiler de un local para
la venta de solo este producto, prácticamente no es viable ya que no sería rentable;
porque el alquiler de un local comercial es caro, por lo que la venta al consumidor
final se podría hacer con vendedores que trabajasen por comisiones; para que así se
pudiera obtener un poco de ganancia.
Asumiendo que solo se ocuparían vendedores a los cuales se les diera el 10% por
unidad vendida, eso dejaría que a los fabricantes les quedara una cantidad de
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Dejando así una ganancia de treinta y siete 29/100 dólares a los fabricantes; los
ingresos netos unitarios serian , lo que al
vender todas las unidades de un día quedaría un ingreso neto de
, dejando asi una ganancia mensual de
Todos los precios antes detallados son unitarios; pero dependiendo de la cantidad
del pedido se podrían hacer descuentos; en especial a los distribuidores; al aumentar
la cantidad de pedido; la forma de entregárselos a los distribuidores seria por medio
de que ellos los recogieran en el taller de fabricación; dado que si los desearían en
su local eso incurriría en otro costo el cual se detalla a continuación, el costo de flete
para distribuidores
Costo de flete
Destino
Precio del flete
Precio (Distribuidor)
Santa Ana (municipio)
$ 0.30
$ 34.29
Departamento (Santa Ana)
$ 0.75
$ 34.74
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Occidente del país
$ 0.95
$ 34.94
Área Central y Paracentral
del país
$ 1.75
$ 35.74
Oriente del país
$ 4.25
$ 38.24
NOTA: Los fletes solo se harían por un mínimo de veinte y cinco unidades pedidas;
para que fuera rentable.
nota: la producción se podría aumentar; debido a que con la práctica se podrían
hacer más en menos tiempo; por lo que en un mes se podría duplicar la producción y
así las utilidades .
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85
7.1 Conclusiones
El cambiador de bombillas proporcionara una mejor seguridad y ergonomía a
la persona disminuyendo así algún daño que le pueda causar lesiones físicas.
Con el cambiador de bombillas ya no se tendrá que hacer uso de una escalera
o cualquier otro objeto sólido para apoyarse, ya que con el uso del cambiador
de bombillas se facilitara el cambiar una bombilla o foco.
El uso del cambiador de bombillas le optimizara el tiempo a la persona.
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7.2 Recomendaciones
Se deberá hacer un buen uso del cambiador de bombillas, utilizarlo cuando
sea necesario.
Nunca usar el cambiador de bombillas para otros afines, ya que puede causar
que este sufra algún desperfecto.
No utilizar el cambia bombillas si este posee algún defecto o bordes cortantes.
Seguir optimizando el proceso de cambiar las bombillas a través de
modificaciones del proyecto: cambia bombillas
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Bibliografía
Electricidad de Bricopage. (2003).Bombillas. Extraído de:
http://www.bricopage.com/electricidad/bombilla.htm
About.com.(2015).¿Cómo funciona una bombilla?. Extraído de:
http://experimentos.about.com/od/Preguntas-de-ciencia/fl/Como-funciona-una-
bombilla.htm
Wikipedia.com. (2015). Lámpara incandescente. Extraído de:
https://es.wikipedia.org/wiki/L%C3%A1mpara_incandescente
Wikipedia.com. (2014).Luminaria Fluorescente. Extraído de:
https://es.wikipedia.org/wiki/Luminaria_fluorescente
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Anexos
FIG.9.1 Primera Bombilla Eléctrica FIG9.2. Acciones inseguras al cambiar bombillas
FIG. 9.3 Acciones inseguras al cambiar bombillas FIG. 9.4 Acciones inseguras al cambiar bombillas
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FIG. 9.5 Acciones inseguras al cambiar bombillas
FIG. 9.6 Acciones inseguras al cambiar bombillas
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