Historias del alumbrado público: las lámparas de arco
El estudio, desarrollo, aplicación de la electricidad englobada en esa sorprendente disciplina que se llama Electrotecnia tiene interesantes capítulos que se fueron desarrollando a lo largo del siglo XIX, principalmente. Poniendo de relieve la ductilidad de la energía eléctrica, esta puede transformarse fácilmente en muchas otras formas de energía, tales como la energía lumínica, la energía mecánica y la energía térmica entre muchas otras.
Quizás no damos la importancia que ella tiene en la organización de la sociedad actual en todo el mundo, porque nada funciona sin energía eléctrica. Ni siquiera nos detuvimos a valorarla en su real dimensión con un apagón generalizado como el 9 de Noviembre de 1965 en New York, durante 14 horas o 16 de Junio de 2019 en Argentina, afectando a 50 millones de personas, solo queríamos que volviera la “luz”.
Dentro del renglón iluminación, el alumbrado público o alumbrado de los espacios comunes de una sociedad tuvo una evolución notable. Lámparas de aceite, candiles, velas, gas….… muchos han sido los métodos ideados para convertir la noche en día, aunque fuera sólo una leve y titilante luz la que iluminara una habitación, bastaba para conjurar las tinieblas nocturnas. Pero hacía falta más, había que iluminar de verdad la oscuridad y, para eso, se recurrió a la electricidad, una vez mas. Ya se sabe que triunfó la lámpara de incandescencia a finales del siglo XIX, sin embargo, durante las décadas anteriores, lo más moderno en cuanto a iluminación artificial tenía un nombre llamativo: lámpara de arco.
La lámpara de arco
Es una lámpara que produce luz mediante un arco eléctrico (también llamado arco voltaico). A principios del siglo XIX, los investigadores comprendieron que se podía producir luz brillante directamente mediante electricidad. En 1807, Sir Humphry Davy utilizó un banco de 2.000 células (batería) para generar un arco de luz de diez milímetros entre dos barras de carbón. Si bien este experimento que requirió una batería no produjo una fuente práctica de luz, sí reveló que la electricidad podría producir iluminación de alta intensidad si se pudieran resolver los detalles.
A finales de la década de 1870 se estaban desarrollando generadores eléctricos relativamente potentes. El ingeniero ruso Paul Yablochkov diseñó un dispositivo utilizable que produce arco conocido entonces como vela Yablochkov. Su invento se utilizó para el alumbrado público de varias ciudades europeas. Se puso en evidencia que las lámparas de arco eran más baratas de operar y proporcionaban más luz que las lámparas de gas o aceite; sin embargo, existían límites prácticos para producir un arco sostenible en diferentes condiciones exteriores. Una lámpara de arco funcional funcionaba a 80 voltios o menos, pero consumía 60 o más amperios de corriente. El voltaje de línea típico disponible era de 120 o 240 voltios. Se tuvo que reducir el voltaje de línea para alimentar adecuadamente las lámparas.
El arco se generaba entre dos electrodos de carbono con forma de varillas. Los primeros electrodos de carbón estaban hechos de carbón vegetal. El carbono se vaporiza a la alta temperatura del arco (alrededor de 3600 ºC). El vapor de carbón es muy luminoso (muy brillante). Estos electrodos se consumirían lentamente a medida que funcionaba la lámpara. El consumo de los electrodos requirió algún mecanismo para ajustar constantemente los electrodos con el fin de mantener la separación correcta para sostener el arco. También era necesaria una limpieza y sustitución periódica de los electrodos.
El desarrollo de la luz de arco tuvo que coincidir con desarrollos básicos de generación de energía eléctrica. A medida que se desarrollaron baterías, generadores y tecnología de acondicionamiento de energía, las lámparas de arco podrían hacerse más sofisticadas. El electrodo de carbono fue reemplazado a menudo por magnetita (mineral de hierro) para una vida más larga. La idea de la lámpara de arco dio lugar, posteriormente, a otras lámparas de descarga como las lámparas de vapor de mercurio, sodio y fluorescentes.
Con las lámparas de arco que funcionaban con corriente continua (CC), estas lámparas requerían rectificadores individuales para convertir el servicio eléctrico si la corriente de red era alterna. Las lámparas de arco de CC eran las más brillantes de las disponibles, aunque también consumían la mayor cantidad de energía.
Para que el lector tenga una idea, es el mismo principio que el de la soldadura eléctrica.
En esta, la idea es fundir metal de aporte (electrodo +) a través de un electrodo para unir dos piezas ferrosas (electrodo -) y se genera una cantidad de luz que hace necesario que el operador utilice una máscara de protección visual.
Casos de aplicación
El siglo XIX trajo la revolución de las luces eléctricas a las calles de las principales ciudades de Europa. Los primeros experimentos con esta nueva tecnología para el alumbrado público tuvieron lugar después de 1850. Los periódicos de la época informaron la gran diferencia entre el nuevo sistema y la antigua lámpara de gas, con elles se convertiría la noche en día: “La luz de las lámparas de gas parecía roja y llena de hollín, mientras que la luz eléctrica era deslumbrantemente blanca”. Entre las décadas de 1870 y 1880, varias capitales europeas instalaron luces de arco, el primer tipo práctico de luces eléctricas, a lo largo de algunas de las principales calles comerciales reemplazando las farolas de gas.
Pero las luces de arco fueron criticadas fuertemente porque deslumbraban a los peatones, creando más luz de la que la calle podía tolerar. Por lo tanto, reemplazar las viejas farolas con luces de arco no era una opción efectiva. Para colocar las lámparas fuera del campo de visión estándar, era necesario instalarlas sobre soportes mucho mas altos. Y aquí aparecen las llamadas “torres de luz”. Las ideas de estas torres están documentadas a mediados del siglo XIX en Francia, pero el concepto encontró una audiencia más receptiva en los Estados Unidos.
Muchas ciudades estadounidenses instalaron torres o mástiles de 50 a 150 metros de altura, desde los cuales poderosas luces de arco, orientadas hacia abajo, inundaron toda la ciudad.
Reemplazar la luz de luna por la de arco
En la búsqueda por la mejor iluminación urbana, en el pasado se llegó a considerar que emular la luz de la luna sería una buena opción. Conocidas también como Moontower o lunas artificiales fueron construidas unas estructuras de aproximadamente 50 metros de altura diseñadas para iluminar la mayor superficie desde un punto muy elevado. Ya que, tenían el inconveniente de poseer un resplandor demasiado intenso para soportarlo a corta distancia; sus electrodos en forma de varillas de carbono se quemaban con rapidez y en sus primeras etapas las luces duraban apenas dos horas antes de tener que remplazarse. Con el tiempo, los diseños mejoraron para que fueran capaces de durar toda la noche.
Una de las torres más representativas (en parte por ser de las más elevadas) se encuentra en San José, California (USA) con sus 72 metros y una capacidad de casi 75400 lúmenes. Aunque en realidad nunca cumplió su objetivo de iluminar a toda la ciudad y cambiar los electrodos de carbón fue un desafío para los trabajadores. La torre de San José inspiró a otras, que en su mayoría fueron diseños de entre 30 y 50 metros de altura, todos con el firme propósito de ser un símbolo de bienvenida al prometedor futuro de la energía eléctrica.
En la década de 1880 otras ciudades en Estados Unidos también se hicieron conocidas por sus torres, como fue el caso de Austin, Texas, con una estructura capaz de iluminar un radio de 460 mts; en Nueva Orleans, con la propiedad de iluminar parte del río Misisipi. Detroit se convirtió en la única gran ciudad del mundo iluminada íntegramente por el sistema de torres. Instaladas cada 350 a 400 metros en el centro de la ciudad, o 1000 metros en la periferia, estas torres creaban cinturones de luz que cubrían barrios enteros. Apenas treinta años después de su instalación, el sistema de iluminación de la torre de Detroit fue reemplazado por "luces de calle" regulares.
El caso de Austin, Texas, USA
Todos los días, una agrupación de personas colocaría todos sus equipos y electrodos nuevos en la canasta y subían por el centro de la estructura para reemplazar los electrodos. Cuando estaban encendidos, los arcos hacían llover cenizas de carbono (el electrodo se iba consumiendo). En 1895, cuando las encendieron por primera vez, los habitantes salían por la noche con paraguas para protegerse de la ceniza que caía y de la curiosa, nueva e intensa luz que proporcionaban las torres. La gente decía cosas como: "¿No es hermoso ver tus manos con tanto detalle por la noche?" ó "La hierba nunca se había visto tan brillante como bajo la luz de una torre Moonlight".
No fue hasta la década de 1920 que Austin cambió las lámparas por incandescentes.
En Austin aún quedan de pie algunas torres, más como monumentos históricos o puntos de referencia que realmente un sistema de alumbrado público. La pequeña placa conmemorativa menciona:
La necesidad y el deseo de las ciudades por innovar a través de la luz no ha cambiado en más de 100 años y seguirá siendo una constante en evolución. Ingenieros, diseñadores y especialistas de nuestro tiempo son capaces de apreciar y reconocer el camino recorrido, y se sumergen en nuevos paradigmas de la iluminación para finalmente generar mejores proyectos.
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Fuente:
https://alpoma.net/tecob/?p=723
https://en.wikipedia.org/wiki/Arc_lamp
http://www.kbrhorse.net/streetlights/understanding_arc_lamps.html
https://en.wikipedia.org/wiki/Arc_lamp
https://opcc.cl/breve%20historia.html
https://www.archdaily.cl/cl/998763/la-seguridad-de-la-luz-una-breve-historia-de-la-iluminacion-en-los-espacios-publicos
https://iluminet.com/torres-moonlight-primeros-pasos-alumbrado-publico/#
Ricardo Berizzo
Ingeniero Electricista 2024.-
