jueves, 10 de marzo de 2011

El zumbido del fluorescente

En mi despacho de la universidad las iluminación está compuesta por tubos fluorescentes. Hace unos meses se estropeó uno y lo cambiaron, con tan mala fortuna que zumba un poco. Cuando estás hablando con alguine apenas se nota, pero en silencio resulta muy molesto. Sentado en la silla, si me muevo hacia la izquierda o hacia la derecha el zumbido aumenta o disminuye hasta casi anularse. ¿Es eso posible o es una ilusión de algún tipo? No tengo una foto buena del lugar de los hechos, pero he tomado medidas, y vienen a ser las que se muestran en la figura adjunta. El tubo fluorescente está a metro y medio sobre mi cabeza, a la derecha hay una pared a un metro, y la máxima diferencia de sonido (desde máximo a mínimo) se produce cuando me desplazo horizontalmente unos 30 cm. Esto último es lo que se pretende representar  en el esquema con dos orejas.

Supongamos que el sonido llega a mi oreja por dos caminos, por un lado la línea recta, y por otro rebotando en la pared de la derecha. Entonces las dos ondas "interfieren", en el punto en que se encuentren un máximo y un mínimo se cancelarán, mientras que donde se encuentren dos máximos el sonido será de doble intensidad. Justo el tema de la interferencia de ondas lo citábamos en la entrada anterior (especialmente para ejemplificar que no es lo mismo entender que calcular).

Me he entretenido en hacer el ejercicio de trigonometría que supone calcular los recorridos de las ondas sonoras. La diferencia entre el camino vertical y el rebotado en la pared son 210 cm, mientras que en el caso de la orja desplazada 30 cm, la diferencia entre el camino directo y el reflejado es de 36,2 cm.

Para terminar de comprobar el asunto nos falta un dato, la frecuencia del zumbido. La corriente eléctrica que alimenta el fluorescente, como toda la red de alimentación europea, es corriente alterna a 50Hz. El sonido probablemente se debe a que la corriente imanta alguna pieza que se desplaza respecto de otra justo a la misma frecuencia, 50 Hz. Es también razonable, porque es un zumbido audible (el oído humano percibe de 20 a 20.000 Hz) bastante grave. Casi todos los aparatos eléctricos que zumban lo hacen a 50 Hz.

Si el sonido se mueve a 340 m/s en un ciclo de red (de esos que hay 50 en cada segundo, que es lo que significa lo de 50 Hz) recorrerá 340/50 = 6,8 m. Así que una onda completa, una longitud de onda son 6,8 m. Entre el máximo y el paso por cero hay un cuarto de longitud de onda, 170 cm por tanto.

No se si mi intento de explicar la cosa ahorrando dibujos y fórmulas habrá sido aún más lioso, pero el resultado final es que resulta coherente, que un desplazamiento de la oreja de 30 cm es compatible con una variación de 1/4 de longitud de onda, una diferencia claramente audible. 

Aunque lo de la interferencia de ondas a priori no parece fácil encontrarlo en la vida cotidiana, resulta que lo encontramos en los zumbidos de los aparatos eléctricos cuando los oímos en determinadas condiciones (no tan raras).

9 comentarios:

MiGUi dijo...

El zumbido del fluorescente se debe a la reactancia.

La reactancia inductiva se encarga de
suministrar la corriente de forma apropiada para que el plasma de dentro sea estable y la iluminación por tanto no oscile.

Lo malo es que la reactancia puede producir un molesto zumbido. Para ello, suelen ir selladas con alguna sustancia para reducirlo pero cuando la reactancia está llegando al final de su vida útil ese aislante puede no ser muy efectivo y convertir el tubo fluorescente en un molesto espectáculo audiovisual.

¿Solución? Cambiar la reactancia :)

Joaquín Sevilla dijo...

Se lo diré a los de mantenimiento de la uni, a ver si hay suerte y me hacen caso. La última vez me dijeron que era un quejica, que ese zumbidito no puede molestar a nadie... Por cierto, es a 50 Hz ¿verdad?

Leucocito dijo...

Como bien ha indicado MiGUi, el zumbido es causado por el balasto, (mal) llamado habitualmente reactancia inductiva. Básicamente es una bobina que añade (sorpresa...) reactancia inductiva al circuito. Como todas las bobinas que tenemos en casa (transformadores en casi cualquier aparato eléctrico), el cable arrollado puede tener ciertas holguras, ya sea por defectos de fabricación, porque con el tiempo las tensiones mecánicas sueltan un poco los hilos, porque el barniz protector va desapareciendo con el calor o por todo ello. Al pasar la corriente por la bobina, el campo magnético creado provoca atracciones y repulsiones que oscilan con la frecuencia eléctrica (los 50 Hz de la red). Estas oscilaciones son la causa inmediata del zumbido que oímos; a fin de cuentas, el sonido no es más que una vibración del aire provocada por algún efecto mecánico.

También por eso, a veces basta con un golpecito que reajusta las espiras y reduce el zumbido. Eso sí, es una solución temporal: una vez que empieza no hay forma de que no vuelva a aparecer, porque no podemos tensar el cable del bobinado.

Así pues, el sonido tiene una frecuencia fundamental de 50 Hz como dices. La molestia depende de cada uno, por supuesto, pero con el tiempo puede hacerse insoportable.

Joaquín Sevilla dijo...

Leucocito, muchísimas gracias. Con esta aclaración queda mucho más completo el tema. Me alegro de no haber errado en lo de la frecuencia del sonido, me parecía razonable, pero medirlo no lo había medido.

Gauluze dijo...

De todas formas Joaquin hay ahora unas reactancias electrónicas, el las que no se precisa cebador para encender los tubos fluorescentes, y ele encendido es instantáneo, no con parpadeos, los cuales al no tener bobina no meten ningún ruido, eso es lo que tienes que pedir

Unknown dijo...

Creo que el zumbido que se produce en las reactancias es debido a la vibración de la chapa magnética, y que por tanto se produce a 100 hz y a sus armónicos (200, 300, 400...) En cada ciclo la chapa golpea dos veces, en el máximo y en el mínimo.
En este enlace http://recursostic.educacion.es/bancoimagenes/web/
se pueden oir (mejor con cascos) tonos a diferentes frecuencias, y a lo mejor puedes reconocer la frecuencia fundamental del ruido.

Joaquín Sevilla dijo...

Borja, les pediré lo que me dices a los de mantenimiento, a ver si hay suerte y me hacen caso, ya contaré.

Jesús, gran idea la de intentar escuchar los tonos junto con una referencia. Entre 50 y 100 Hz la diferencia es claramente apreciable. No se si el lunes podré hacer la experiencia (me he de ir de viaje pronto), pero en cuanto pueda lo haré.

Muchas gracias!!

Mjolner dijo...

Chico, yo ya puestos, pediría que cambiaran a unas buenas led, que con tanta fluorescentes parece que no salimos de la cocina....

Para un despacho....

Joaquín Sevilla dijo...

Esto es la administración pública! Si hay leds para mi los ha de haber para 700 más. Así que por el momento habrá que tirar con lo que haya.

No vivo tan mal ¿eh? La historia personal (que es cierta) está para introducir el problema físico de la interferencia de ondas, que es lo molón de la entrada... o al menos lo que buscaba.

Saludos.