HISTORIA DE LA LÁMPARA ELÉCTRICA

THOMAS EDISON Y EL LARGO CAMINO HACIA LA INVENCIÓN ACTUAL DE LA LÁMPARA ELÉCTRICA

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La historia de la lamparita empieza hace casi doscientos años, cuando Davy, químico inglés, hizo aparecer por primera vez, ante los atónitos miembros de la Royal Institution de Londres, un brillante hilo luminoso, entre dos electrodos formados por varillas de carbón de leña y unidos a dos polos de una enorme pila eléctrica. Desgraciadamente, este “arco voltaico”, que fue llamado “huevo eléctrico de Davy”, no se prestaba para usos prácticos, porque los carbones no producían una luz estable.

Sólo después de 1840, gracias a la invención de un nuevo tipo de pila, hecha por Daniell y Bunsen, que suministraba una corriente más intensa y duradera, el problema relativo a la iluminación eléctrica pudo ser afrontado con seriedad y gradualmente resuelto. Se debe al francés Foucault el primer gran paso adelante. Sustituyendo el carbón de leña por el que se forma en las retortas durante la producción de gas de alumbrado, llegó a preparar dos auténticos aparatos de iluminación que permitieron a una cuadrilla de obreros trabajar durante una noche entera en la construcción del Palacio de la Industria (Exposición de París de 1855). Veintitrés años después, siempre en París, se llevaba a cabo, con éxito, la primera tentativa de iluminación pública en la Plaza de la Ópera.

LA LAMPARITA DE EDISON: Durante el siglo XIX se mantuvo la iluminación a gas, con su luz suave y agradable, pero el mundo estaba ya preparado para el aprovechamiento de la energía eléctrica en este campo. Un grupo de financistas e industriales norteamericanos se dirigió a Edison, inventor del fonógrafo, y ya conocido como el “Mago de Menlo Park”, para que hiciese el milagro. Edison tuvo una idea feliz; volver incandescente un filamento de carbón en una ampolla de vidrio en la que se haría previamente el vacío perfecto; pero la realización de esta idea le costó muchos años de estudio y de minucioso y perseverante trabajo.

Los experimentos iniciados por él en 1870, sólo concluyeron en 1882. Los neoyorquinos, entusiasmados con el nuevo prodigio de Edison, “mandaron a descansar” los viejos fanales de gas y el familiar farol. En realidad, la lamparita de Edison ya había tenido su bautismo de luz en la exposición universal de París de 1881. En la ampolla, la incandescencia luminosa era obtenida mediante filamentos carbonizados de fibras de bambú del Japón, y tenía la virtud de asegurar una luz constante durante centenares de horas. Desde este momento, el problema fue solamente perfeccionar el nuevo sistema de instalación eléctrica. Una vez establecido el hecho de que las “radiaciones visibles producidas por un cuerpo incandescente aumentan con el aumento de la temperatura”, se comprendió rápidamente que el efecto luminoso sería tanto más sensible cuanto más se pudiese “elevar la temperatura del filamento e impedir la dispersión del calor”.

LA LAMPARITA DE FILAMENTO METÁLICO: A partir de 1890, las fábricas se sirvieron de sutilísimos hilos de metal, con una temperatura dé fusión mucho mas alta. Fueron sucesivamente experimentados el osmio, el tantalio, y, en 1906, el tungsteno, que es  hoy considerado el mejor porque, además de ser resistente, es también un óptimo conductor de la electricidad. Para obtener filamentos de muy pequeño diámetro, fue usada primero una mezcla de polvo de tungsteno y sustancias adhesivas. Desde 1911, como consecuencia del progreso de los procedimientos industriales, se consiguió trefilar el tungsteno y aumentó la duración del filamento. Además se cambió la disposición del filamento mismo en la ampolla. De esta manera, su poder de absorción fue reducido a un vatio por bujía; de ahí el nombre de “monovatio” dado a este tipo de lámpara.

LA LÁMPARA DE MEDIO VATIO: Otro paso adelante fue dado, en 1913, con un nuevo procedimiento. Para aumentar la temperatura del filamento, y para frenar la dispersión de calor, se tuvo la idea de rellenar las ampollas, en las que se había hecho el vacío, con un gas inerte que no diese lugar a alteraciones químicas. Se obtuvo así el aumento de temperatura deseado, pero fue más difícil limitar la fuga de calorías. El físico Langmuir comprendió que de esto dependía la disposición del filamento dentro de la ampolla, y demostró que se podía alcanzar una dispersión mínima de calor arrollando el filamento en hélice sobre sí mismo.

Así perfeccionadas, las lamparitas con filamento en hélice fueron llamadas de “medio vatio”, pues se calculó haber llegado a crear el tipo en el cual la potencia de absorción de la corriente era reducida a la “mitad de un vatio por bujía”. Pero el triunfo más resonante fue que, con la nueva fórmula, se llegó a retardar notablemente la disgregación del filamento, logrando una duración mayor de la lamparita.

FABRICACIÓN, METALURGIA DEL TUNGSTENO: Si las vidrierías han resuelto fácilmente el problema del vidrio adecuado para la fabricación de ampollas (o bulbos) para lámparas, la fabricación del filamento es, en cambio, extremadamente delicada. Debido a que el metal, para ser utilizado eficazmente, no debe fundirse, se le extrae del “wolframio” mediante complicados procesos químicos.

El tungsteno, que se obtiene bajo forma de “óxido” del tungsteno puro, es mezclado primeramente a pequeñas cantidades de sustancias capaces de mejorar sus propiedades, siendo luego pasado a hornos especiales en atmósfera de hidrógeno (para evitar la oxidación) de estos hornos sale bajo forma de un tenue polvo gris.

Este polvo es prensado dentro de moldes a presión, y los panes que resultan son colocados en otros hornos (también de atmósfera hidrogenada), en los cuales adquieren la solidez necesaria. Por medio de una fuerte corriente eléctrica, estos panes son llevados a una temperatura próxima a la de fusión, sin alcanzarla; son forjados luego por un martinete, a alta temperatura, hasta obtenerse hilos finísimos. Estos hilos pasan a la “trefilación”, pero antes de ser confiados a las hileras (que son de tungsteno o de diamante, según el diámetro que se quiere conseguir), se los somete de nuevo a alta temperatura.

Finalmente, pulido y libre de todo resto de grafito, el delgado filamento que se obtiene está listo para ser arrollado en hélice. El tungsteno es arrollado, por medio de máquinas de gran velocidad, alrededor de un soporte de acero o molibdeno. Siendo imposible desenrollar la espiral del soporte sin provocar la rotura del filamento, es necesario “disolver” el soporte mismo con un ácido que no ataque al tungsteno.

En 1835, el escocés James Bowman Lindsay fabrica el primer bulbo  experimental. Seguía sin funcionar y más de una docena de científicos lo intentaron hasta que en enero de 1879, el inglés Joseph Swan hace la primera demostración de un bulbo incandescente que no se apaga en Sunderland. Inglaterra.
Ese mismo año, en octubre, Thomas Edison que llevaba meses trabajando en el mismo invento, consigue el mismo resultado con el modelo N°9. Edison tenía más recursos, y al año siguiente puso a la venta las primeras bombillas. El truco estaba en encontrar el filamento adecuado, y hacer el vacío dentro del bulbo de vidrio.

MONTAJE DEL PIE DE LA LÁMPARA: Una parte esencial de la ampolla de las lamparitas está constituida por el pie, el cual se compone de:
a) un borde entrante de vidrio, destinado a ser soldado al cuello de la lamparita;
b) un pequeño tubo de vidrio que sirve primero para producir el vacío y después para el rellenamiento con gas;
c) un bastoncillo de vidrio al que se aplican los soportes para el filamento:
d) los hilos que traen la corriente de alimentación.

Todo, esto es sujetado sólidamente por un aplanamiento parcial de las extremidades del borde entrante y por ‘la estrangulación del tubito de vidrio. Para obtener esta estrangulación, se ablanda el vidrio exponiéndolo a la llama, y, antes de que se endureca, un chorro de aire frío es dirigido a través de la extremidad inferior del tubito para provocar en la estrangulación misma un orificio mediante el cual el interior de la ampolla se comunica con el exterior. Los hilos conductores, fijados sólidamente dentro del pie, por medio de la estrangulación, están por lo general constituidos por tres partes distintas soldadas eléctricamente entre sí.

El pie es montado totalmente con máquinas que sueldan después en forma automática la parte superior del bastoncillo para formar un botón, sobre el cual la máquina misma fija los ganchos de sostén o apoyo. Cada uno de estos minúsculos ganchos termina en una pequeñísima “colita de cerdo” destinada a retener el filamento.

También el montaje del filamento es mecánico. Éste es fijado primeramente a la extremidad de los hilos que traen la corriente de alimentación, y aquí un dispositivo de precisión anuda los filamentos a los ganchos. El pie queda unido a la ampolla mediante la soldadura del borde entrante, hecha con la llama de un soplete de gas.

La lamparita es, al mismo tiempo, bañada por un potente chorro de aire que arrastra la parte superflua del cuello del bulbo, que sobresale del punto de soldadura. De aquí, la lámpara es transportada por cadena hacia la máquina que produce el vacío. La misma máquina, calentando la ampolla, procede a la extracción del aire y al rellenamiento con gas (generalmente formado por una mezcla de nitrógeno-argán-criptón).

Inmediatamente después del llenado, el tubito de vidrio, que ha servido para esta operación, es cerrado mediante estrangulamiento a la llama. La fabricación de la lamparita propiamente dicha, se da así por terminada. Ahora no falta más que unirla al casquillo, operación que se hace en caliente mediante resinas especiales. Existe una enorme variedad de lámparas incandescentes para cuya realización fueron necesarios años de estudio, de pacientes búsquedas y de pruebas de laboratorio.

Es útil aquí recordar que, además de las diversas lamparitas que todos conocemos, desde la pequeñísima para linterna de bolsillo hasta la grande para iluminación de calles, existen lámparas “incandescentes” destinadas a usos especiales. Estas lámparas difieren de las comunes por la disposición interna del filamento y por otros requisitos de aislamiento y sistemas de montaje, relacionados con la carga de corriente que deben absorber.

Se trata de lámparas con muy potente emisión de luz, necesarias para la fotografía, rodajes cinematográficos, proyecciones, etc. En cuanto a las lámparas fluorescentes, tan de actualidad en nuestra época, poseen, en lugar de filamento, una gruesa espiral. Tampoco debe olvidarse las lámparas térmicas que, iguales en todo a las lámparas de uso común, son hoy usadas con enormes ventajas tanto en la industria como en la terapéutica.

lamparas de la epoca

ALGO MAS...

Por aquella época el problema consistía en encontrar una materia más fuerte y preservando mayor resistencia al paso de la corriente que el filamento de carbón. Se veía de modo claro era necesario buscar un metal, y todos los que se ocupaban de estos trabajos comenzaron a estudiar metales raros, con la misma tenacidad que lo habrían hecho antes al ensayar las tierras de esta clase. Un investigador llamado Auer fue el primero que fabricó la lámpara de osmio, puesta a la venta en 1904.

El osmio es un metal que se encuentra entre los minerales de platino, y cuando se quema al aire se combina con el oxígeno, produciendo un vapor cáustico, peligroso. En el vacío del globo de cristal de la lámpara eléctrica no hay oxígeno que pueda actuar sobre él, y el filamento construido con este metal hizo bajar el coste de la luz a muy cerca de la mitad.

Pero—tales son las vicisitudes en las invenciones modernas—-un año después se presentó en el mercado otra nueva lámpara eléctrica con filamento de tántalo. Inventada por Werner von Bolton, esta lámpara daba un quinto más de intensidad que su rival, pero poco después, en 1905, se descubrió otro filamento de metal raro aún más eficaz.

Entre los escombros de algunas minas, había una substancia muy pesada, de color gris acerado, a la que no se encontraba ninguna aplicación. Los suecos la dieron el nombre de «tungsteno», que significa «piedra pesada».  Ahora bien: este material que, aparentemente, no tenía utilidad alguna, es hoy uno de los metales más importantes y necesarios.

 Unido con el acero, forma el empleado en las máquinas-herramientas para preparar los titiles con el corte resistente preciso para los mecanismos que marchan a gran velocidad—tornos, taladros, perforadoras, acepilladoras y tantos otros, y que han revolucionado la industria metalúrgica. Ahora el tungsteno está camino de ser el principal manantial de luz. en el mundo. Al principio, ha habido una gran lucha entre la lámpara de tungsteno y la de tántalo. Este metal pasaba por ser uno de los más duros de los conocidos, y en sus primeros ensayos, von Bolton encontró imposible taladrar una chapa de tántalo de 1,016 milímetros. Pero refinando el metal en el arco eléctrico, y reduciendo algo su dureza, fue posible estirarle hasta conseguir alambres muy finos, y laminarle para formar hojas de pequeñísimo espesor.

Por este medio, von Bolton pudo obtener un alambre estirado para servir de filamento. La lámpara de tántalo no sólo daba Un rendimiento algo mayor del doble comparada con la de carbón, sino que también, lo que era importantísimo en la práctica, su duración era mucho mayor. Como, por otro lado, se acababan de descubrir ricas minas de tántalo en Australia, la nueva lámpara prometía ser tan económica como la ordinaria.

El tungsteno produce aún mejor luz que el tántalo, y, además, su rendimiento es una mitad mayor. La unidad de energía eléctrica produce una vez y media más intensidad con el tungsteno que con el tántalo, pero se presentaba la dificultad de que el nuevo metal era tan excesivamente duro, que no se podía estirar para convertirlo en alambre, por los medios usuales. Si se disolvía y obtenía el filamento por precipitación, era éste tan quebradizo, que la lámpara resultaba muy frágil y no se podía transportar a grandes distancias, y aun colocada en las casas, duraba muy poco. Pero, al fin, el tungsteno pudo estirarse, y con él se fabrican lámparas muy resistentes, dando clara e intensa iluminación. Produce una luz blanquísima, y es tres veces más económica que la lámpara ordinaria. Gracias a ella, el alumbrado eléctrico ha llegado al mayor grado de perfección.

Ahora lo que se precisa es encontrar metal abundante y mejorar los métodos de fabricación, para poder vender la lámpara que aparece en el mercado a un precio menor. Por de pronto, se ha encontrado tungsteno en grandes cantidades en muchas partes del mundo.

CRONOLOGÍA HISTÓRICA

l802 — El británico Humphry Davy hace la primera demostración de iluminación poniendo incandescente un hilo de platino sometido al paso de una corriente eléctrica.

1807 — Davis hace una nueva demostración; esta vez del arco eléctrico entre dos electrodos de carbono.

1835 — El escocés James Bowman Lindsay fabrica el primer bulbo de luz experimental.

1841 — Primera demostración de luz eléctrica en la Plaza de la Concordia de París con el sistema de arco eléctrico.

1854 — El inventor alemán Heinrich Goebel desarrolla el primer bulbo de luz moderno, en una ampolla con un filamento de bambú carbonizado en la que se ha hecho el vacío. Pero no patenta el invento y los americanos se apuntan el tanto. Goebel denunció a Edison, pero el juez le dio la razón al americano.

1860 — El británico Joseph Swan patenta el primer bulbo incandescente, es decir, la primera bombilla experimental.

1879 — En enero, Joseph Swan muestra al mundo la primera bombilla de hilo incandescente. En octubre, Edison hace lo mismo.

1901 — La empresa inglesa Cooper Hewitt Cop. produce la primera lámpara de vapor de mercurio.

1910 — El francés George Claude fabrica el primer tubo de neón.

1933 — El americano George Elmer fabrica el primer tubo fluorescente de la historia.

 

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