¿Cuánto tiempo funcionaría un semáforo después del apocalipsis?

¡Ha llegado el apocalipsis! Todo está muerto, y me refiero a todo . Gente. animales Plantas. No preguntes cómo, no estoy del todo seguro.

Supongamos que esta ciudad está en un área apartada en lo que respecta a los desastres naturales. No es un lugar que sea azotado por huracanes, o sea propenso a terremotos, o tenga tornados o botes llenos de nieve y clima helado cada invierno. No estoy seguro de que exista un lugar así, pero por el bien de la pregunta, digamos que sí.

Con un semáforo operado por temporizadores y paneles solares montados en la parte superior: ¿cuánto tiempo permanecería funcional y qué lo mataría primero? He eliminado las plantas, los animales y el clima extremo porque pueden ser tremendamente impredecibles.

Editar: De lo contrario, lluvia estándar. Suponga que no hay electrónica de alto nivel (sin computadoras, microcontroladores, etc.) y luces LED de larga duración para la iluminación.

¿Llueve en las Islas Afortunadas? No sé en otros lugares, pero las fuertes lluvias matan los semáforos en Bucarest con sombría regularidad. ¿Tiene bombillas incandescentes? Esos morirán en un año o dos. ¿Contiene electrónica? Esos morirán en una década. Los propios paneles solares morirán dentro de un siglo.
@AlexP He actualizado la pregunta con más detalles sobre la construcción.
"Luces LED": Una lámpara LED es una maravilla de la electrónica moderna. (Sugerencia: a diferencia de las bombillas incandescentes que se alimentan con un voltaje constante, los LED deben alimentarse con una corriente constante . Las bombillas LED contienen una fuente de corriente miniaturizada). Los temporizadores mismos incluyen reguladores de voltaje y componentes digitales. Lo sentimos, pero la electrónica moderna destinada a un uso no militar simplemente no está diseñada para durar mucho tiempo. Las lámparas LED morirán dentro de una década. Los cronómetros morirán dentro de una o, a lo sumo y con una suerte fantástica, dos décadas.
@AlexP Creo que necesitarás calificar un poco más ese comentario. Tengo una calculadora TI-55 con una pantalla LED que tiene alrededor de 40 años y todavía funciona muy bien. También tengo una colección de computadoras y dispositivos de 8 bits de esa misma época que tienen reguladores de voltaje y componentes digitales que también funcionan hoy tan bien como cuando eran nuevos.
@AlexP Específicamente, tampoco busco longevidad. Quiero saber cuándo dejarán de funcionar, ya sean cuatro años, una década, dos décadas. Parece que tienes una respuesta, ¿por qué no publicarla como tal?
Si los controladores se fijan en resina para evitar la entrada de agua, lo más probable es que las baterías se agoten en unos 10 años. Si no son LED, la bombilla incandescente en unos dos años.
@Andon Vea la respuesta de JBH, es correcta.

Respuestas (4)

No más de 12 años.

Para responder a esta pregunta, podemos observar la vida útil de los diferentes componentes para intentar decidir cuál fallará primero. Una vez que falla un área, su sistema se descompondrá. He proporcionado mi propia racionalización de factores, sin embargo, puede encontrar un informe detallado de la vida útil esperada del semáforo LED aquí .

Vida útil de los componentes:

1. Paneles solares: más de 40 años

Los paneles solares fabricados después del año 2000 tienen una tasa de degradación de la eficiencia de alrededor del 0,5% anual . Sin embargo, los paneles solares más nuevos tienen una calificación aún mejor.

… un panel fabricado hoy debería producir el 92% de su potencia original después de 20 años

Suponiendo que el semáforo se creó en algún momento después del año 2000 dC, 40 años es una vida útil realista del panel. Si se requiere una eficiencia del 80 % o más para mantener las bombillas en funcionamiento porque, por ejemplo, el gobierno tenía un presupuesto ajustado y utilizó la menor cantidad posible de paneles solares, entonces la predicción -0,5 % / año x 40 años = -20 % nos da 80 % de eficiencia después de 40 años.

Los paneles más nuevos podrían durar incluso más, pero este no es el componente de vida más corta, por lo que no es necesario realizar más investigaciones.

2. Batería del panel solar: 5 - 15 años

El rango general de vida útil de una batería solar es de 5 a 15 años.

3. Semáforos: 1 - 12 años

Los semáforos incandescentes típicos han sido probados y se sabe que duran alrededor de 8000 horas . Esto equivale a aproximadamente 0,91 años si se deja encendido continuamente, o al doble si se usa solo por la noche. Así que estos durarían entre 1 y 2 años.

Una bombilla de semáforo incandescente típica que usa 150 vatios generalmente dura 8000 horas, como lo demuestran los estudios.

Las mejores luces LED tienen una duración de alrededor de 50.000 horas. Si se dejaran encendidos continuamente, durarían alrededor de 5,7 años, o el doble si se usaran solo por la noche. Entonces estos durarían entre 5 y 12 años.

Muchos LED tienen una vida nominal de hasta 50.000 horas. Esto es aproximadamente 50 veces más que un incandescente típico, 20-25 veces más que un halógeno típico y 8-10 veces más que un CFL típico. Usada 12 horas al día, una bombilla de 50,000 durará más de 11 años.

4. Cableado de cobre: ​​20 - 50 años

Los estándares con los que se fabrican los cables no especifican una expectativa de vida particular. Algunos fabricantes de cables determinarán una expectativa de vida útil basada en condiciones típicas. Por ejemplo, se puede esperar que un cable de cableado doméstico fijo con una carga eléctrica típica, cableado utilizando las pautas de cableado adecuadas, dure 20 años. Sin embargo, en algunos casos, los cables que no se han utilizado en exceso se han encontrado en condiciones relativamente buenas hasta 50 años después de la instalación.

Conclusión:

A partir de estos hechos, debería ver que el semáforo probablemente será donde este sistema falle primero. Si tiene suerte, su semáforo podría durar una década. Sin embargo, hay al menos dos componentes diferentes que están clasificados para fallar en el rango de 5 a 15 años, por lo que es muy poco probable que ocurra algo más allá de este rango. Finalmente, si el semáforo usa una bombilla incandescente típica, durará aún menos y se apagará después de solo 1 año.

La estimación de menos de un año en semáforos es algo chocante. Nunca, nunca , he visto a un equipo de trabajo trabajando en las luces de mi ciudad. Deben ser ninjas para cambiar las bombillas de todas las luces todos los años.
Parece bastante a menudo. Pero supongo que los técnicos solo tienen que presentarse una vez al año, y es fácil pasarlos por alto si lo hacen de noche o mientras estamos en el trabajo. quora.com/Con qué frecuencia se reemplazan los semáforos
Desde el sitio vinculado, Photovoltaic (PV) modules typically come with 20 year warranties that guarantee that the panels will produce at least 80% of the rated power after 20 years of use.eso es mucho menos de 200. Esa degradación del 80% es importante. Los semáforos remotos están diseñados para la rentabilidad. El panel no será sustancialmente más de lo que necesita el semáforo. Una caída del 80% en el poder podría apagarlo por completo.
La vida útil nominal del LED suele ser MTBF (tiempo medio antes de fallar) y, a menudo, se malinterpreta. Es una medida estadística, por lo que con un MTBF de 50 000 horas, puede esperar que un solo LED dure tanto tiempo. Pero con una gran colección de LED (como en un semáforo típico) es un poco diferente. Cuanto mayor sea el tamaño de la muestra, más probable es que algunos fallen mucho antes y otros duren mucho más. Dependiendo de cuántos LED necesite para considerar que la luz "funciona", puede esperar que la luz en su conjunto dure significativamente más que el MTBF de un solo LED.
@ TylerS.Loeper, no entiende cómo funcionan los LED. son diodos Si no existe un voltaje mínimo, simplemente no se encienden (a diferencia de una luz incandescente, que emite algo en todos los niveles de voltaje). Y el OP pregunta, "¿qué lo mataría primero?" Eso no es pedir el período de tiempo más largo.
@JBH, tienes razón. Agregué una estimación más realista (40 años), como límite inferior.
@TylerS.Loeper, no vas a entender esto. El límite superior garantizado por el fabricante para alcanzar el 80 % de la producción es de 20 años. Según el enlace que tiene debajo de ese ridículo rango de números. No hay una fuente de luz o una fuente de energía hecha por el hombre que tenga la esperanza de durar 200 años; ni siquiera hemos tenido luces eléctricas durante 200 años, lo que plantea la pregunta de cómo se podría probar tal tontería. Ni siquiera la química de la cubierta protectora durará tanto. Estás malinterpretando seriamente esas estadísticas.

Lamento decirlo, incluso los LED de larga duración fallan antes de tiempo. Tengo alrededor de diez de ellos instalados en mi casa, 2 fallaron mucho antes de la vida útil anunciada.

Como cualquier dispositivo, tienen una distribución estadística para su vida. Algunos mueren temprano, otros duran más, la mayoría vive tanto como fue diseñado.

Lo mismo ocurriría con su semáforo LED y el circuito de conducción que lo alimenta.

las luces de freno no son lo mismo que las luces de su casa
En realidad, no son tan diferentes. Eche un vistazo a la Sylvania A21, una bombilla de luz de servicio pesado de 116 W de tipo y construcción estándar. Incluso la variedad LED es solo una serie de, bueno, LED.
@Kilisi, cita requerida. La misma tecnología LED, solo que la fabricación de la carcasa es diferente.
@JBH No. Primero, los LED de los semáforos nunca son blancos, lo que elimina la degradación del fósforo azul a amarillo en las luces de la casa. Este es uno de los principales mecanismos de pérdida de luz. En segundo lugar, la carcasa es diferente, lo que marca la diferencia con los LED: los semiconductores tienen una vida útil que depende en gran medida de la temperatura. Los semáforos son mucho más grandes y pueden funcionar a temperaturas más bajas que una bombilla incandescente adaptada muy apretada. Finalmente, debido a la responsabilidad por accidentes, las luces de freno se construyen con un estándar mucho más alto que las bombillas de una gran tienda.

El poste alto de la tienda no es la luz LED ni los paneles solares, es la batería.

Cualquier cosa que funcione con energía solar no puede funcionar de noche a menos que haya una batería. Eso significa que sus paneles solares encienden la luz y cargan la batería durante el día.

Ningún sistema de control de tráfico, ningún sistema de energía solar en absoluto, está diseñado para funcionar durante años o meses sin la luz del sol.

Este fabricante afirma que su luz de advertencia intermitente de 24 horas durará 14 días sin luz solar. Tenga en cuenta que los semáforos reales no son estroboscópicos. Una luz está encendida el 99% del tiempo frente a la mitad del tiempo (estoy dispuesto a aceptar que la potencia del circuito de control es insignificante en comparación con las luces mismas).

Siendo realistas, dependiendo de demasiadas condiciones que no haya especificado, podría confiar en que su luz permanecerá encendida de 7 a 10 días después de que caiga la nieve o la suciedad o el polvo comprometan la eficiencia del panel solar.

De acuerdo, 100% correcto, las baterías son el principal punto de falla aquí. Usted está mirando alrededor de 5-7 años antes de que fallen.
@Rob, lo que es un dolor es que hay mucha variabilidad. He tenido baterías UPS de calidad comercial que fallan después de un año de uso. Cuanto más tiempo permanezca descargada la batería (por ejemplo, durante el invierno), es menos probable que conserve tanta carga la próxima vez que los paneles comiencen a funcionar. Cada ciclo es una tirada de dados. El mundo está fascinado con los paneles solares y los LED, pero es la tecnología de las baterías la que realmente hará avanzar nuestro mundo (cuando finalmente suceda).
También vale la pena señalar que el tipo de batería también tiene un impacto significativo aquí. Las baterías de plomo ácido son una bestia diferente a un polímero de litio
@Andon es cierto, pero sospecho que la vida útil promedio sería similar. Una batería de automóvil, sin mantenimiento, muere en 3 a 5 años (el agua hierve/se evapora de la batería y la daña). Las baterías de litio también lo harán, porque no están destinadas a agotarse por completo.

No muy largo. El truco es 'todas las plantas muertas'. Eso conducirá a incendios masivos. Un relámpago y una bocanada, el mundo arderá. Eso conducirá a grandes cantidades de ceniza que cubrirán los paneles, suponiendo que las luces no sean consumidas por los incendios. Ciertamente, es posible que la luz esté lo suficientemente lejos de los combustibles, tal vez en medio del desierto, lejos de la civilización, pero esa no es una ubicación típica para un semáforo.