¿Encender y apagar una bombilla en repetidas ocasiones consume más energía que dejarla encendida durante horas?

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Digamos que tengo una bombilla de 60W en una lámpara de mi habitación. Si mantuve la lámpara encendida durante 2 horas seguidas pero al día siguiente, la encendí y apagué 10 veces en intervalos de 5 minutos. ¿Qué escenario usaría más energía?

— Christopher Chipps
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Si quiere ahorrar energía, considere utilizar la tecnología LED.

— Marcel

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¿Qué tipo de bombilla?

— Nick Johnson el

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Me pregunto si la respuesta es la misma en todas las variedades de luces. He visto pruebas de incandescencia, fluorescencia y LED. Pero, ¿qué pasa con el sodio a alta presión, el haluro metálico, el vapor de mercurio, etc.?

— Grant

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@marcel o realmente "cualquier cosa menos incandescente" ... equivalentes de bombilla LED de 60w bastante decentes se redujeron a aproximadamente $ 15 en Amazon en el momento de este comentario, y no extraen más de 9w, a menudo menos.

— Jeff Atwood

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Siempre pensé que el mito se refería a que la bombilla duraba más si no se prendía para ahorrar energía. El ciclo de la energía hace que el filamento se caliente y enfríe y eso hace que se desgaste más rápido. Asumí que era lo mismo pensar detrás de la iluminación fluorescente que se deja encendida todo el tiempo. Las cosas se desgastan más rápido si su estado cambia a menudo.

— Chef Flambe

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Dejarlo encendido usaría más energía, absolutamente. A veces, las personas intentan convencerse de que encender y apagar una luz consume más energía porque hay una corriente de entrada alta, o algo así.

En primer lugar, las luces incandescentes casi no tienen corriente de entrada, ya que no tienen condensadores para cargar, y no necesitan hacer un arco en la bombilla. La corriente es inicialmente mayor porque la resistencia del filamento es menor, pero:

esto es por una fracción de segundo
elevarlo a la temperatura no requiere más energía de la que hubiera requerido dejarlo encendido para mantener esa temperatura
A pesar de que la corriente puede ser mayor, no es mucho mayor. ¿Todas las otras luces de su casa se atenúan temporalmente cuando enciende una?

En segundo lugar, si toma una bombilla fluorescente, que puede tener condensadores y, por lo tanto, puede requerir algo de corriente de entrada, no comienza a compensar el costo de dejar la luz encendida. Considere nuevamente cuán corto es el período de activación en relación con el período de activación. Incluso si considera el desgaste de la bombilla y el arrancador y el accesorio, casi siempre es más económico apagar la bombilla. Leí un informe de alguien que se molestó en hacer todos los cálculos, y concluyeron que si pretendes dejar la luz apagada durante más de 60 segundos, es más económico hacerlo.

— Phil Frost
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Una consideración es que algunas bombillas fluorescentes no se calientan a pleno brillo hasta que han estado encendidas durante un minuto o más. Podrían encenderse con solo un cuarto de brillo total y aumentar lentamente. Esta puede ser una buena característica para ayudar a que sus ojos se ajusten de una habitación oscura a una clara, o molesta si se mueve de una habitación iluminada a otra. Uno puede desear un costo de energía algo mayor si esto es un problema.

— Matt B.

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+1 por buena respuesta. ¿Por casualidad tienes un enlace al informe? Suena muy plausible, pero sería interesante leer (y siempre es bueno tener la referencia).

— Leo

@Leo: solo mirar las propiedades eléctricas de una bombilla incandescente (curva de resistencia-temperatura y constante de tiempo, etc.) debería permitirle modelar matemáticamente y convencerse de la respuesta.

— John U

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60 segundos sonidos waayyy demasiado tiempo para una bombilla incandescente. Considere que se encienden casi instantáneamente en términos humanos. Digamos 100 ms para ser generoso. Incluso si la corriente fría es 10 veces la corriente caliente, eso solo representa 1 segundo de tiempo de ejecución.

— Olin Lathrop

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Para las bombillas incandescentes, cualquier cosa que aumente la potencia consumida por la bombilla debe aumentar la cantidad total de calor disipado al medio ambiente (a través de radiación visible, radiación infrarroja, conducción, convección, etc.) Para bombillas de construcción normal, apague la bombilla por cualquier intervalo, por lo que puedo decir, reducirá incondicionalmente la cantidad de calor disipado y, en consecuencia, debe reducir la cantidad de energía consumida.

— supercat

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Bien, configuremos una simulación simple:

Según la página Wiki sobre bombillas incandescentes , para una bombilla de 100W y 120V, la resistencia al frío es de ~ 9.5Ω y la resistencia al calor de ~ 144Ω. La bombilla tarda alrededor de 100 ms en alcanzar la resistencia al calor al encenderse.
Entonces, armados con esta información, podemos simular y demostrar que el aumento inicial sería absolutamente insignificante si cambiamos la bombilla cada 5 minutos. Realmente no necesitamos ejecutar la simulación durante 2 horas para probar esto, pero lo haremos. Incluso he extendido el tiempo de "calentamiento" a 300 ms.
Aquí está nuestro circuito SPICE, la bombilla está representada por un interruptor que cambia gradualmente la resistencia de 9.5Ω a 144Ω sobre el aumento de la señal de control (300ms) El interruptor de luz está representado por otro interruptor, que solo cambia de 1mΩ a 10MΩ

Circuito de prueba de bulbo

Aquí está la simulación, con la potencia promedio que se muestra en el cuadro de diálogo:

Simulación de prueba de bulbo

Aquí hay un primer plano de la conmutación, con la resistencia de la bombilla mostrada (no se preocupe por la resistencia negativa, eso es simplemente porque SPICE lo calculó de esa manera usando el flujo de corriente; sigue siendo una resistencia positiva real):

Closeup de prueba de bulbo

Y ahora, aquí hay una simulación con la bombilla encendida todo el tiempo, con una potencia promedio que se muestra:

Prueba de bombilla encendida

Puede ver que la potencia promedio es de 95.659 W, que es solo un poco menor que si duplicamos el valor inicial de prueba de 5 minutos encendido y 5 minutos apagado de 48.2 W (48.2 "* 2 = 96.4 W), por lo que la diferencia que hizo la conmutación es minúsculo.

¿Qué tan rápido necesitarías cambiar para que sea peor?

Probablemente no sea posible empeorarlo como Supercat señala correctamente, ya que el filamento no se enfriará lo suficiente entre cambios. Por lo tanto, tome el gráfico debajo como el peor de los casos (por ejemplo, la bombilla está encendida con gas de congelación entre la conmutación o algo así :-) Tenga en cuenta que esto agregaría otra fuente de energía al sistema, por lo que obviamente sería trampa). se enfría y el efecto sería interesante de observar, y si el tiempo lo permite, agregaré algo más sobre esto.

Entonces, suponiendo lo anterior, bastante rápido, alrededor de una vez cada 2 segundos de acuerdo con la simulación exagerada anterior (en realidad, probablemente aproximadamente una vez por segundo) Aquí hay dos minutos de cambio una vez cada dos segundos, y la potencia promedio es de poco más de 100W ( ~ 104W):

Interruptor rápido de prueba de bombilla

— Oli Glaser
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+1 para gráficos. Los Cazadores de Mitos demostraron lo mismo, pero mostraron que el fluorescente consume significativamente al inicio.

— Gustavo Litovsky

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Sí, creo recordar haber visto ese programa hace mucho tiempo. Podría echar un vistazo a la bombilla fluorescente un poco más tarde y agregarla, ya que estoy seguro de que consumirá mucha más energía en el arranque, por lo que sería interesante compararla.

— Oli Glaser

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No creo que ningún ciclo de trabajo pueda aumentar el consumo de energía en una bombilla incandescente de construcción convencional; quizás puedas leer mi respuesta y decirme si hay algún defecto en mi razonamiento.

— supercat

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@supercat: probablemente no, debido a que el filamento no se enfría lo suficiente entre cambios, lo cual me di cuenta hace un momento. Así que creo que tienes toda la razón, y agregaré una nota sobre esto, y probablemente cambie esa simulación más tarde cuando tenga un poco más de tiempo para mirar también el foco fluorescente. El punto principal (como saben) fue mostrar cuán pequeño es el efecto general del cambio.

— Oli Glaser

@supercat: tenga en cuenta que aquí solo estamos teniendo en cuenta la bombilla, y no el resto del sistema. Mirar la impedancia del cableado y otros factores del sistema no ideales también pueden ser interesantes (aunque no tengo tiempo para hacerle justicia ahora)

— Oli Glaser

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Según un resumen del episodio de Mythbusters en Wikipedia :

"Los MythBusters calcularon que la sobretensión al encender una luz solo consumiría tanta energía como si la dejara encendida durante una fracción de segundo (excepto las luces de tubos fluorescentes; la puesta en marcha consumió aproximadamente 23 segundos de energía)".

De hecho, es posible que el encendido / apagado consumiera más energía si el fluorescente se encendiera y apagara constantemente.

— Gustavo Litovsky
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Necesitas más energía para encenderlo, pero debes restar la energía que ahorras apagándolo.

— Al Kepp

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@AlKepp: Todo esto depende del "ciclo de trabajo"

— Gustavo Litovsky

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El ajuste constante consumiría más energía alimentando la bombilla.

Un posible contraargumento sería que el ciclo de encendido / apagado acortaría la vida útil de la bombilla y, por lo tanto, el costo de energía de fabricación, transporte y eliminación se amortizaría en menos horas de servicio. Pero sin desenterrar números reales, mi intuición es que es poco probable que esto exceda la energía operativa. Una forma plausible de vincular una estimación es comparar el costo de la bombilla en sí con el costo de alimentarla.

— Chris Stratton
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El costo de la bombilla es una excelente manera de poner un número a los costos de transporte y fabricación. La gente no los vende para perder dinero, después de todo. Solo tendría que preocuparse por las externalidades, como la carga ambiental de la fabricación que no se carga al fabricante. Pero esto es una diversión de todos modos, la pregunta se refiere específicamente al uso de energía, no al costo.

— Phil Frost el

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La idea sería que el costo limite la estimación del costo de fabricación / transporte y, por lo tanto, la energía consumida para lograrlo. Pero algunas externalidades podrían internalizarse como el uso de energía, por ejemplo, el procesamiento de un flujo de residuos probablemente consumiría energía (ya que los desechos involucrados aquí pueden no tener potencial como combustible para impulsar el proceso)

— Chris Stratton

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+1 para otra forma práctica de ver el problema. Creo que, aunque es una pregunta muy simple, podría escribir un documento bastante extenso (y pesado en matemáticas) sobre los diversos factores insinuados en estas respuestas. Sería divertido comenzar con la impedancia del cableado, el rebote del interruptor, las características térmicas de la bombilla ...

— Oli Glaser

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Según el episodio de Mythbusters mencionado en otra respuesta: 'Además, el desgaste de encender y apagar la luz repetidamente no redujo la esperanza de vida total de la bombilla lo suficiente como para compensar el mayor uso de electricidad. Por lo tanto, es mucho más económico apagar una luz que dejarla encendida '.

— Sarel Botha

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Toda la energía que entra en una bombilla incandescente se convertirá en calor, que luego se debe disipar de alguna manera. Parte de ese calor se irradiará en forma de luz, pero la energía debe comenzar como calor. Por lo tanto, la única forma en que una bombilla incandescente puede usar más energía es que disipe más calor. Una bombilla que está fría consume más energía eléctrica que una que está caliente, pero también disipa menos calor. Si una bombilla que se alimenta a una temperatura estable se apaga en el momento T1, se enfría un poco, se vuelve a encender y ha vuelto a su temperatura anterior en el tiempo T2, la energía total consumida entre el tiempo T1 y T2 debe ser el total cantidad de calor disipada, y eso será menor que la cantidad de calor que se habría disipado si la bombilla hubiera estado encendida continuamente.

El único escenario en el que una bombilla incandescente podría usar más energía cuando se realiza un ciclo que cuando funciona de manera continua sería si la bombilla tuviera diferentes secciones de filamento que se conectaran en serie y funcionaran a diferentes temperaturas (algunas bombillas de proyector se construyen así). En ese escenario, el ciclo de la bombilla causaría que la porción de alta temperatura irradie menos, pero en algunas condiciones de ciclo de trabajo haría que la porción de baja temperatura irradie más. Sería posible construir el bulbo de tal manera que el aumento de la disipación de la porción de baja temperatura excediera la reducción de la disipación de la porción de alta temperatura, aumentando así el uso general de energía; Sin embargo, no estoy seguro de si tales condiciones se aplicarían a cualquier diseño de bombilla "práctico".

— Super gato
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Este razonamiento supone que mide el consumo de energía para los fines de la pregunta original: si lo mide eléctricamente cerca del portalámparas, esto es correcto. Pero descuida la posibilidad de pérdidas en otros lugares debido al uso y el patrón de uso, que no aparecería como calor residual en la bombilla en sí, sino en la planta de energía, la red de distribución, etc. Sin embargo, la conclusión probablemente no haya cambiado.

— Chris Stratton el

@ChrisStratton: si la infraestructura se modela como resistiva, es similar a la situación con filamentos de alta y baja temperatura; Si la infraestructura es más "complicada", entonces todo es posible. De hecho, si un edificio que cuenta con cables largos tiene una carga altamente inductiva, encender una bombilla en serie con una tapa grande podría, al menos en teoría, reducir las pérdidas de línea en una cantidad mucho mayor que La potencia consumida por la bombilla.

— supercat

"Por lo tanto, la única forma en que una bombilla incandescente puede usar más energía es para que disipe más calor. Una bombilla fría consume más energía eléctrica que una que está caliente, pero también disipa menos calor". ¿Esas oraciones no se contradicen por completo ...? La única forma de consumir más energía es más calor, pero la que consume más energía emite menos calor .....?

— Afe

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@Affe: en realidad no lo hacen, pero no es una situación que pueda durar. Una bombilla caliente disipa más calor, porque la tasa de disipación es función de la temperatura. Sin embargo, si la bombilla fría no se disipa tanto, rápidamente se convertirá en una bombilla caliente.

— Chris Stratton

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Dejar una luz encendida usa más poder. Apagar una luz ahorra energía.

Simplemente suponga que la luz toma energía cero cuando está apagada (POWER_OFF = 0) y 100W o lo que sea cuando está encendida (POWER_ON = 100).

La potencia total en vatios-hora es igual a: POWER_ON * TIME_ON + POWER_OFF * TIME_OFF.

Observe que dado que POWER_OFF = 0, la potencia total está determinada únicamente por el término TIME_ON.

--l8rs

— l8rs
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