lunes, 26 de septiembre de 2011

Estudio sobre Bombillos Ahorradores







República Bolivariana de Venezuela
Ministerio del Poder Popular para la Educación Superior
Viceministerio de Políticas Académicas
Instituto Universitario de Tecnología
“Dr. Federico Rivero Palacio”
Región Capital
                 PNF de Ingeniería en  Electricidad


Profesor. José Muñoz




Proyecto N° 2. Teoría Electromagnética
Estudio sobre Bombillos Ahorradores






                                                                                  Integrantes:

                                                                          Luby Dávila, C.I. 15.501.755
                                                                          Raúl Uribe, C.I. 23.215.525
                                                                          Evis Jiménez, C.I. 6.842.098






ÍNDICE

Introducción……………………………………………………………….2

Objetivos…………………….……………………………………………..3

Metodología…………………………………………………………….....4

Lámparas CFL Ahorradoras de energía……………………………...5 
    
Partes de una Lámpara CFL……………………………………………6

Funcionamiento de una lámpara CFL………………………………...7

Características de las CFL…………………………………….………..8

Ventajas de las CFL vs. Incandescente.…………………….……,….9

Conclusiones…………………………………………………………….10

Bibliografía………………………………………………………….…….11

Anexos…………………………………………………………………….12




INTRODUCCIÓN



El presente trabajo tiene como objetivo fundamental exponer la historia, el funcionamiento, características fundamentales y componentes de los bombillos ahorradores CFL.
Así como sus principales ventajas comparativas con respecto a los antecesores incandescentes.
Estos bombillos también llamados lámparas ahorradoras CFL (del Inglés
 Compact  Fluorescent  Lamp – Lámpara fluorescente compacta). Han entrada en el nuevo siglo a jugar un papel  transcendental en el ahorro energético tan necesario; en los tiempos actuales.



Objetivos


Dar a conocer la importancia de los CFL, y ventajas inherentes.



Metodología

Para ello hemos expuesto las diversas características de las CFL y hemos llevado a cabo una comparación con los bombillos incandescentes equivalentes (en cuanto a la iluminación que proporcionan ambos).
Se ha implementado un programa para exponer el  consumo de las CFL;  durante un lapso de tiempo y se compara con los bombillos tradicionales. Ver anexos.






LÁMPARAS CFL AHORRADORAS DE ENERGÍA

Las lámparas ahorradoras de energía denominadas CFL (Compact Fluorescent Lamp-Lámpara Fluorescente Compacta) son una variante mejorada de las lámparas de tubos rectos fluorescentes, que fueron presentadas por primera vez al público en la Feria Mundial de New York efectuada en el año 1939.
En la práctica el rendimiento de esas lámparas es mucho mayor, consumen menos energía eléctrica y el calor que disipan al medio ambiente es prácticamente despreciable en comparación con el que disipan las lámparas incandescentes.
                        Generalmente las lámparas o tubos rectos fluorescentes son voluminosos y pesados, por lo que en 1976 el ingeniero Edward Hammer, de la empresa norteamericana GE, creó una lámpara fluorescente compuesta por un tubo de vidrio alargado y de reducido diámetro, que dobló en forma de espiral para reducir sus dimensiones. Así construyó una lámpara fluorescente del tamaño aproximado de una bombilla común, cuyas propiedades de iluminación eran muy similares a la de una lámpara incandescente, pero con un consumo mucho menor y prácticamente sin disipación de calor al medio ambiente.
            Aunque esta lámpara fluorescente de bajo consumo prometía buenas perspectivas de explotación, el proyecto de producirla masivamente quedó engavetado, pues la tecnología existente en aquel momento no permitía la producción en serie de una espiral de vidrio tan frágil como la que requería en aquel momento ese tipo de lámparas.

Sin embargo, con el avance de las tecnologías de producción, hoy en día, además de las lámparas CFL con tubos rectos, las podemos encontrar también con el tubo en forma de espiral, tal como fueron concebidas en sus orígenes.
(Ver Figura 1).




Figura 1. Lámpara CFL de 11 watt, con tubo en forma de espiral.

No obstante, en la década de los años 80 del siglo pasado otros fabricantes apostaron por la nueva lámpara y se arriesgaron a lanzarla al mercado, pero a un precio de venta elevado, equivalente a lo que hoy serían 30 dólares (unos 27 euros aproximadamente) por unidad. Sin embargo, los grandes pedidos que hizo en aquellos momentos el gobierno norteamericano a los fabricantes y su posterior subvención por el ahorro que representaban estas lámparas para el consumo de energía eléctrica, permitieron ir disminuyendo poco a poco su precio, hasta acercarlo al costo de producción.
La posterior aceptación obtenida por las nuevas lámparas ahorradoras de energía dentro de los amplios círculos económicos y de la población, estimuló a los fabricantes a acometer las inversiones necesarias, emprender la producción masiva y bajar mucho más el precio de venta al público.

            Hoy en día una lámpara CFL estándar, entre 9 y 14 watt, se puede adquirir normalmente en diferentes establecimientos comerciales, a un precio razonable, aunque se fabrican también con diferentes estructuras y potencias, que se comercializan a un precio más alto.

Estos cilindros de cristal prescinden del típico filamento y, a cambio, cuentan con un recubrimiento interior de material fluorescente. El tubo está lleno con vapor de mercurio y al establecerse el arco eléctrico, lo que sucede es que hay excitación de los átomos del fósforo que integra el recubrimiento y la radiación se convierte en luz.
La cantidad de calor generada es mínima. En sitios cálidos o habitaciones en las que se dificulta la ventilación esto resulta bastante valioso, porque evitará el trabajo forzado de otros aparatos eléctricos como ventiladores y equipo de refrigeración. Como resultado conseguimos un ahorro indirecto de energía. Si hay duda, puede acercar la mano al bulbo incandescente común y, ahí, por efecto de la radiación calorífica, notará de qué estamos hablando.




PARTES DE UNA LÁMPARA CFL
Figura 2. Elementos que componen un bombillo ahorrador de energía.
 
¨      Tubo Fluorescente: Se compone de un tubo de unos 6 mm de diámetro aproximadamente, doblado en forma de “U” invertida, cuya longitud depende de la potencia en watt que tenga la lámpara. En todas las lámparas CFL existen siempre dos filamentos de tungsteno o wolframio (W) alojados en los extremos libres del tubo con el propósito de calentar los gases inertes, como el neón (Ne), el kriptón (Kr) o el argón (Ar), que se encuentran alojados en su interior. Junto con los gases inertes, el tubo también contiene vapor de mercurio (Hg). Las paredes del tubo se encuentran recubiertas por dentro con una fina capa de fósforo.


¨      Balasto Electrónico: Las lámparas CFL son de encendido rápido, por tanto no requieren cebador (encendedor, starter) para encender el filamento, sino que emplean un balasto electrónico en miniatura, encerrado en la base que separa la rosca del tubo de la lámpara. Ese balasto suministra la tensión o voltaje necesario para encender el tubo de la lámpara y regular, posteriormente, la intensidad de corriente que circula por dentro del propio tubo después de encendido.
  
El balasto electrónico se compone, fundamentalmente, de un circuito rectificador diodo de onda completa y un oscilador, encargado de elevar la frecuencia de la corriente de trabajo de la lámpara entre 20.000 y 60.000 hertz aproximadamente, en lugar de los 50 ó 60 hertz con los que operan los balastos electromagnéticos e híbridos que emplean los tubos rectos y circulares de las lámparas fluorescentes comunes antiguas.


¨      Base: La base de la lámpara ahorradora CFL se compone de un receptáculo de material plástico, en cuyo interior hueco se aloja el balasto electrónico. Unido a la base se encuentra un casquillo con rosca normal E-27 (conocida también como rosca Edison), la misma que utilizan la mayoría de las bombillas o lámparas incandescentes. Se pueden encontrar también lámparas CFL con rosca E-14 de menor diámetro (conocida como rosca candelabro). No obstante, existen variantes con otros tipos de conectores, de presión o bayoneta, en lugar de casquillos con rosca, que funcionan con un balasto electrónico externo, que no forma parte del cuerpo de la lámpara.

 

FUNCIONAMIENTO DE UNA LÁMPARA CFL O AHORRADORA DE ENERGÍA


            El funcionamiento de una lámpara fluorescente ahorradora de energía CFL es el mismo que el de un tubo fluorescente común, excepto que es mucho más pequeña y manuable.
Cuando enroscamos la lámpara CFL en un portalámpara  (igual al que utilizan la mayoría de las lámparas incandescentes) y accionamos el interruptor de encendido, la corriente eléctrica alterna fluye hacia el balasto electrónico, donde un rectificador diodo de onda completa se encarga de convertirla en corriente directa y mejorar, a su vez, el factor de potencia de la lámpara (ver Figura 3). 



Figura 3. Circuito de un bombillo ahorrador.


A continuación un circuito oscilador, compuesto fundamentalmente por un circuito transistorizado en función de amplificador de corriente, un enrollado o transformador (reactancia inductiva) y un capacitor o condensador (reactancia capacitiva), se encarga de originar una corriente alterna con una frecuencia, que llega a alcanzar entre 20 mil y 60 mil ciclos o hertz por segundo.
La función de esa frecuencia tan elevada es disminuir el parpadeo que provoca el arco eléctrico que se crea dentro de las lámparas fluorescentes cuando se encuentran encendidas. De esa forma se anula el efecto estroboscópico que normalmente se crea en las antiguas lámparas  fluorescentes de tubo recto que funcionan con balastos electromagnéticos (no 
electrónicos). En las lámparas fluorescentes antiguas el arco que se origina posee una frecuencia de sólo 50 ó 60 hertz, la misma que le proporciona la red eléctrica doméstica a la que están conectadas.
 
Para el alumbrado general el efecto estroboscópico es prácticamente imperceptible, pero en una industria donde existe maquinaria funcionando, impulsadas por motores eléctricos, puede resultar peligroso debido a que la frecuencia del parpadeo de la lámpara fluorescente se puede sincronizar con la velocidad de giro de las partes móviles de las máquinas, creando la ilusión óptica de que no están funcionando, cuando en realidad se están moviendo.

Desde el mismo momento en que los filamentos de una lámpara CFL se encienden, el calor que producen ionizan el gas inerte que contiene el tubo en su interior, creando un puente de plasma entre los dos filamentos. A través de ese puente se origina un flujo de electrones, que proporcionan las condiciones necesarias para que el balasto electrónico genere una chispa y se encienda un arco eléctrico entre los dos filamentos. En este punto del proceso los filamentos se apagan y se convierten en dos electrodos, cuya misión será la de  mantener el arco eléctrico durante todo el tiempo que permanezca encendida la lámpara. El arco eléctrico no es precisamente el que produce directamente la luz en estas lámparas, pero su existencia es fundamental para que se produzca ese fenómeno.

A partir de que los filamentos de la lámpara se apagan, la única misión del arco eléctrico será continuar y mantener el proceso de ionización del gas inerte. De esa forma los iones desprendidos del gas inerte al chocar contra los átomos del vapor de mercurio contenido también dentro de tubo, provocan que los electrones del mercurio se exciten y comiencen a emitir fotones de luz ultravioleta. Dichos fotones, cuya luz no es visible para el ojo humano, al salir despedidos chocan contra las paredes de cristal del tubo recubierto con la capa fluorescente. Este choque de fotones ultravioletas contra la capa fluorescente provoca que los átomos de flúor se exciten también y emitan fotones de luz blanca, que sí son visibles para el ojo humano, haciendo que la lámpara se encienda.



CARACTERÍSTICAS DE LOS BOMBILLOS AHORRADORES DE ENERGÍA


¨      Son compatibles con los portalámparas, zócalos o “sockets” de las lámparas incandescentes de uso común. 
¨      Al igual que las lámparas incandescentes, sólo hay que enroscarlas en el portalámparas, pues no requieren de ningún otro dispositivo adicional para funcionar. 

¨      Disponibles en tonalidades “luz de día” (daylight) y “luz fría” (cool   light), sin que introduzcan distorsión en la percepción de los colores. 

¨      Encendido inmediato tan pronto se acciona el interruptor, pero con una luz débil por breves instantes antes que alcancen su máxima intensidad de iluminación. 

¨      Precio de venta al público un poco mayor que el de una lámpara incandescente de igual potencia, pero que se compensa después con el ahorro que se obtiene por menor consumo eléctrico y por un tiempo de vida útil más prolongado.



Ventajas de las lámparas ahorradoras CFL comparadas con las incandescentes (ver tabla 1)


¨      La vida útil de una bombilla ahorradora de energía es 6.000 horas, mientras que un incandescente normal solo dura 1.000 horas.
¨      La bombilla ahorradora es de 20 watios, mientras que la incandescente es de 100 watios, es decir, con la diferencia podríamos tener 5 bombillas ahorradoras que iluminarían cinco áreas diferentes.

  • Ahorro en el consumo eléctrico. Consumen sólo la 1/5 parte de la energía eléctrica que requiere una lámpara incandescente para alcanzar el mismo nivel de iluminación, es decir, consumen un 80% menos para igual eficacia en lúmenes por watt de consumo (lm-W).
  • Recuperación de la inversión en 6 meses (manteniendo las lámparas encendidas un promedio de 6 horas diarias) por concepto de ahorro en el consumo de energía eléctrica y por incremento de horas de uso sin que sea necesario reemplazarlas.
  • Tiempo de vida útil aproximado entre 8000 y 10000 horas, en comparación con las 1000 horas que ofrecen las lámparas incandescentes.
  • No requieren inversión en mantenimiento.
  • Generan 80% menos calor que las incandescentes, siendo prácticamente nulo el riesgo de provocar incendios por calentamiento si por cualquier motivo llegaran a encontrarse muy cerca de materiales combustibles.
  • Ocupan prácticamente el mismo espacio que una lámpara incandescente.
  • Tienen un flujo luminoso mucho mayor en lúmenes por watt (lm-W) comparadas con una lámpara incandescente de igual potencia.
  • Se pueden adquirir con diferentes formas, bases, tamaños, potencias y tonalidades de blanco.

Tabla 1. Cuadro comparativo entre un bombillo fluorescente CFL de 11 W y una bombilla incandescente equivalente de 60 W.
 

Fluorescente CFL
Incandescente común
Potencia
11 W (watt)
60 W
Entrega de luz
600 lm (lúmenes)
720 lm
Eficiencia
600 lm-11W = 54,35 lm-W
720 lm-60W = 12 lm-W
Vida útil
8 000 a 10 000 horas
1 000 horas
Lámparas necesarias para cubrir 8000 horas de trabajo

1

8
Consumo de energía para 8000 horas de trabajo
11 x 8 000 / 1 000 =
88 kW-h
60 x 8 000 / 1 000 =
480 kW-h
Relación del consumo eléctrico en %
18,3 %
100 %








 






Figura 4.   Balasto Electrónico


Figura 5.   Balasto Electrónico (Vista Superior)



Conclusiones

Podemos concluir que los CFL; no son un tipo de “Gadget” tecnológico  que se usan  como moda. Si no que son una necesidad imperiosa en un mundo ávido de energía. Y por tanto serán un aliado en el porvenir; en vías al mejor aprovechamiento energético mundial.

Anexos.


Print Sceen de resultados Programa de consumo de energía de CFL y Bombillos incandescentes.


Para 11 watts



Para 9 watts


Código fuente del programa.
 

Source file: "C:\\Users\\Ra\372l\\Documents\\Iute\\Teoria electromagnetica\\ProgramaBombillosAhorradores.vee"
File last revised: Thu Sep 22 23:07:05 2011
Date documented:  Thu Sep 22 23:09:51 2011
VEE revision: 7.0.6310.0
Execution Mode: VEE 6
Convert Infinity on Binary Read: no

I/O Configuration
  Embedded Configuration (ProgramaBombillosAhorradores.vee)
    Serial1
      M2200(@1)
          Timeout (sec): 5.000000
          Byte ordering: MSB


--------------------------------------------------
M: Main
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 PopupMoveable            : on
 Delete Globals at Prerun : on

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 Device Type              : On Cycle
  Output pin 1            : Alarm
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  Output pin 1            : Text
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  Output pin 1            : Then
  Output pin 2            : Else If
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  Output pin 5            : Else If
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  Output pin 7            : Else
 If/Else cases            :
   1. (A==0)*5
   2. (A==1)*7
   3. (A==2)*9
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M.23: Main/If A == B
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  Input pin  1            : A (Any, Any)
  Output pin 1            : Then
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  Output pin 5            : Else If
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   1. (A==0)*180
   2. (A==1)*286
   3. (A==2)*400
   4. (A==3)*600
   5. (A==4)*900
   6. (A==5)*1200

M.24: Main/Eficiencia
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  Input pin  1            : A (Any, Any)
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  Output pin 1            : Result
 Formula                  : B/A

M.25: Main/JCT
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  Input pin  1            : A (Any, Any)
  Input pin  2            : B (Any, Any)
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  Input pin  7            : G (Any, Any)
  Output pin 1            : Data

M.28: Main/Promedio de vida útil de un bombillo fluorescente: 8000 horas
 Device Type              : Label
 Label                    : Promedio de vida útil de un bombillo fluorescente: 8000 horas

M.29: Main/Eficiencia en lm-W:
 Device Type              : Label
 Label                    : Eficiencia en lm-W:

M.30: Main/Consumo W-h
 Device Type              : Formula
  Input pin  1            : A (Any, Any)
  Output pin 1            : Result
 Formula                  : A*8000/1000

M.32: Main/Consumo de energía para 8000 horas de trabajo  (kW-h)
 Device Type              : Label
 Label                    : Consumo de energía para 8000 horas de trabajo  (kW-h)

M.33: Main/ (KW-h)
 Device Type              : Label
 Label                    :  (KW-h)

M.34: Main/Presione Start
 Device Type              : Label
 Label                    : Presione Start

M.35: Main/Flujo luminoso en lúmenes (lm):
 Device Type              : Label
 Label                    : Flujo luminoso en lúmenes (lm):

M.36: Main/Potencia (W)
 Device Type              : Label
 Label                    : Potencia (W)

M.37: Main/If A == B
 Device Type              : If/Then/Else
  Input pin  1            : A (Any, Any)
  Output pin 1            : Then
  Output pin 2            : Else If
  Output pin 3            : Else If
  Output pin 4            : Else If
  Output pin 5            : Else If
  Output pin 6            : Else If
  Output pin 7            : Else
 If/Else cases            :
   1. (A==0)*25
   2. (A==1)*35
   3. (A==2)*40
   4. (A==3)*60
   5. (A==4)*90
   6. (A==5)*100

M.38: Main/Consumo W-h
 Device Type              : Formula
  Input pin  1            : A (Any, Any)
  Output pin 1            : Result
 Formula                  : A*8000/1000

M.39: Main/JCT
 Device Type              : Junction
  Input pin  1            : A (Any, Any)
  Input pin  2            : B (Any, Any)
  Input pin  3            : C (Any, Any)
  Input pin  4            : D (Any, Any)
  Input pin  5            : E (Any, Any)
  Input pin  6            : F (Any, Any)
  Input pin  7            : G (Any, Any)
  Output pin 1            : Data

M.41: Main/Fluorescente:
 Device Type              : Label
 Label                    : Fluorescente:

M.42: Main/Incandescente:
 Device Type              : Label
 Label                    : Incandescente:

M.44: Main/Promedio de vida útil de un bombillo incandescente: 1000 horas
 Device Type              : Label
 Label                    : Promedio de vida útil de un bombillo incandescente: 1000 horas

M.45: Main/Seleccione potencia del bombillo fluorescente
 Device Type              : Label
 Label                    : Seleccione potencia del bombillo fluorescente

M.47: Main/Note Pad
 Device Type              : Note Pad
 Note Contents            : {\\rtf1\\ansi\\ansicpg1252\\deff0\\deflang1033{\\fonttbl{\\f0\\froman\\fprq2\\fcharset0 Times New Roman;}{\\f1\\fnil\\fcharset0 Times New Roman;}}\r\n{\\colortbl ;\\red0\\green0\\blue128;\\red0\\green0\\blue0;}\r\n\\viewkind4\\uc1\\pard\\cf1\\b\\f0\\fs28 Este programa consiste en realizar los calculos de eficiencia y consumo de energ\\\'eda de un bombillo ahorrador de energ\\\'eda (CFL) de diferentes potencias y compararlos con una bombilla incandescente equivalente.\\cf2\\b0\\f1\\fs24\\par\r\n}\r\n

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M.49: Main/Incandescente
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 Label                    : Incandescente

M.50: Main/Fluorescente
 Device Type              : Label
 Label                    : Fluorescente

M.51: Main/AlphaNumeric
 Device Type              : AlphaNumeric
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  Output pin 1            : Yes
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 PopupTitle               : Message Box
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 Message                  : Desea continuar?
 Symbol                   : Question
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 PopupTitleForeColor                  : Dialog Box Title Bar Text
 PopupMessageBackColor                : Dialog Box
 PopupMessageForeColor                : Dialog Box Text
 PopupTitleFont                       : Dialog Box Title Bar Text
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 PopupButtonFont                      : Dialog Box Text
 Buttons                  : "Yes  No"
 Default button           : "Yes"

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 Device Type              : Stop
 Exit code                : 0

M.54: Main/AlphaNumeric
 Device Type              : AlphaNumeric
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M.55: Main/AlphaNumeric
 Device Type              : AlphaNumeric
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M.56: Main/AlphaNumeric
 Device Type              : AlphaNumeric
  Input pin  1            : Data (Any, Any)
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M.57: Main/AlphaNumeric
 Device Type              : AlphaNumeric
  Input pin  1            : Data (Any, Any)
 ClearAtPrerun            : on
 ClearAtActivate          : on
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 Device Type              : Delay
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 Delay                    : 4

M.59: Main/Note Pad
 Device Type              : Note Pad
 Note Contents            : {\\rtf1\\ansi\\ansicpg1252\\deff0\\deflang1033{\\fonttbl{\\f0\\froman\\fprq2\\fcharset0 Times New Roman;}{\\f1\\fnil\\fcharset0 Times New Roman;}}\r\n{\\colortbl ;\\red0\\green0\\blue128;\\red0\\green0\\blue0;}\r\n\\viewkind4\\uc1\\pard\\cf1\\b\\f0\\fs28 Integrantes:\\par\r\nLuby Davila\\par\r\nEvis Jimenez\\par\r\nRa\\\'fal Uribe\\cf2\\b0\\f1\\fs24\\par\r\n}\r\n

M.61: Main/Start
 Device Type              : OK
  Output pin 1            : Go
 Assign to Enter Button   : off
 Assign to Escape Button: off
 Assign to Function Key   : None






11 comentarios:

  1. con ese circuito puedo hacer q otra bombilla se prenda por medio de una bobina conectada en los terminales de dicho circuito ? q por medio de esa bobina mande pulsos de frecuencia para encender alguna otra bombilla q no este conectada?

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  2. muchasssss Graciiassssssssssss fue muy utilll

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  3. muy buen aporte, excelente informacion

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  4. La teoría es un vulgar "COPIA Y PEGA" de otros trabajos de internet, se nota que "trabajaron"...

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  5. Didáctico práctico y sencillo ,sea copia o no cumple su cometido por lo menos a los aficionados en el medio y a los cerebritos de otra opinión inventen su propia opción y no tendrán la necesidad de estar rebuscando para desarrollarse

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