¿Para qué sirve el xenón de los faros? (y 2)

El pasado domingo comenzamos a revisar el principio físico que permite que los (quizá incorrectamente) denominados faros de xenón alumbren nuestro camino mejor y gastando menos. Sin embargo, llegamos a la conclusión que cualquier gas noble podría llevar a cabo el mismo papel que el xenón. Entonces, ¿por qué específicamente ese gas?

Hagamos un resumen de lo que dijimos en el anterior artículo. En primer lugar, la tensión eléctrica entre dos electrodos de tungsteno ioniza una pequeña región del gas noble que se encuentra entre ellos, llevándolo al cuarto estado de la materia, el plasma.

A partir de ese momento, se forma un canal de plasma que permite el paso de la corriente eléctrica entre ambos electrodos. Parte de esta energía es absorbida por átomos de mercurio y pequeñas moléculas de haluros metálicos que están evaporados y mezclados con el gas noble. Mediante un proceso cuántico, esa energía absorbida es reemitida en forma de luz más bien azulada, que es lo que vemos.

Es decir, el único cometido del xenón es ionizarse y permanecer lo más inerte posible. Pero, como dijimos, eso lo puede hacer cualquier gas noble. Y, de hecho, el argón es más barato y disponible en la atmósfera. La mayoría de lámparas de descarga (como las utilizadas en los sistemas de iluminación pública y de instalaciones deportivas) utilizan argón.

Los faros utilizados en automoción son una de las pocas excepciones, donde se utiliza el gas noble xenón. El motivo es muy simple: uno de los mayores inconvenientes de las lámparas de descarga es que necesitan un largo periodo de activación.

Es muy sencillo verlo en las farolas de nuestras calles y autopista, así como en instalaciones deportivas modestas: cuando se encienden, las bombillas de descarga empiezan emitiendo luces rojizas de muy baja intensidad (como en la imagen a continuación), tardando unos minutos en alcanzar la luminosidad nominal.

Cuando la bombilla está fría, el mercurio y los haluros metálicos que contienen no están en estado gaseoso. Cuando se enciende, el propio plasma proporciona el calor necesario para evaporarlos y que puedan emitir luz. Pero eso requiere cierto tiempo.

¿Os imagináis que ocurriera lo mismo con el alumbrado de nuestros vehículos? Sería bastante inconveniente tener que esperar unos minutos a que los faros estuvieran suficientemente calientes. Incluso sería muy peligroso no tener la luz a nuestra disposición cuando la necesitamos repentinamente, como por ejemplo entrando en un túnel.

Afortunadamente, el xenón precisamente pone remedio a este inconveniente.

Lamparas de haluros metálicos recién encendidas, cambiando de color a medida que se calientan

En los instantes iniciales, cuando los faros están fríos, la fuente de alimentación suministra una tensión eléctrica mucho más elevada de la normal. Gracias a ello, además de convertir el gas xenón en un plasma, la energía disponible es suficiente para excitar cuánticamente los átomos del gas. Posteriormente, los átomos vuelven a su estado normal emitiendo luz.

Este mismo proceso sería posible con argón, o con cualquier otro gas. Pero la estructura atómica del xenón es tal que la luz emitida es visible y de gran calidad. Precisamente por eso, las lámparas de xenón se utilizan en muchas aplicaciones industriales y cotidianas (como la bombilla del proyector de cine IMAX que os mostré en el anterior artículo).

Cuando el mercurio y las sales metálicas han alcanzado la temperatura de funcionamiento, el sistema reduce la tensión suministrada a los electrodos. Esta nueva tensión es insuficiente para excitar el xenón, pero no importa: los metales recién evaporados producen la característica luz azulada que todos conocemos.

Por lo tanto, de alguna forma los faros de descarga utilizados en automoción son un 2 en 1. Durante los primeros instantes funcionan como bombillas de xenón, pero durante la mayoría del tiempo trabajan como lámparas de haluro metálico normales.

Como veis, el funcionamiento es muy diferente al de las bombillas incandescentes, normales o halógenas. En primer lugar, requieren de un transformador eléctrico capaz de elevar la tensión proporcionada por la batería, y que además debe detectar si los metales ya están suficientemente evaporados como para empezar a emitir luz sin ayuda del xenón.

Por otra parte, debido a que tienen formas diferentes, la distribución de la luz al salir de la bombilla cambia. Y por lo tanto, los elementos reflectantes instalados en el interior del faro para enfocar la luz hacia donde el conductor la necesita son diferentes a los de las bombillas normales. No podemos poner una lámpara de descarga en el zócalo de una normal.

En tercer lugar, hay estudios científicos que demuestran que, en igualdad de intensidad, la luz azulada característica de estos faros deslumbra un 40% más, probablemente debido a que el ojo es más sensible a esas tonalidades. Para evitar el riesgo de cegar a otros conductores, la ley obliga a instalar un sistema de regulación automática de la altura y de un lava faros.

Es decir, no se pueden instalar lámparas de descarga en un coche que no ha sido diseñado para ello. Si se intenta hacer, la magnitud de las reformas necesarias es tan grande que probablemente sea necesario pasar una revisión ITV extraordinaria (como al instalar la bola para enganchar un remolque, por ejemplo). Es algo que Morrillu ya nos advirtió hace año y medio: cuidado con los kits de xenón que podéis encontrar en mercadillos o por internet, ya que tienen todas las papeletas para no ser seguros, ni legales.

En Circula seguro | ¿Para qué sirve el xenón de los faros? (1)
Fotos | MSVG, BQZip01

  • Josep Camós

    Siento la torpeza del comentario (aunque ya se sabe que cuanto más elaborado es un post más sencilla es la respuesta del lector), pero a mí lo que nunca me ha cuadrado es que en los manuales del conductor se diga a bombo y platillo que “las luces de xenón reducen el deslumbramiento”.

    Vamos a ver, será que reducen la posibilidad de ser deslumbrado a esos conductores que las llevan puestas en su coche, porque las pupilas de sus ojos ya están adaptadas a una luz más intensa, pero ¡pobre del desgraciadito que vaya con bombillas de toda la vida! A ese, las luces de xenón del vecino le deslumbrarán, y mucho.