Una lámpara de seguridad es uno de los diversos tipos de lámparas que proporcionan iluminación en lugares como minas de carbón , donde el aire puede transportar polvo de carbón o una acumulación de gases inflamables, que pueden explotar si se encienden, posiblemente por una chispa eléctrica. Hasta el desarrollo de lámparas eléctricas efectivas a principios del siglo XX, los mineros usaban lámparas de llama para proporcionar iluminación. Las lámparas de llama abierta podían encender gases inflamables que se acumulaban en las minas, lo que causaba explosiones; las lámparas de seguridad se desarrollaron para encerrar la llama y evitar que encendiera los gases explosivos. Las lámparas de seguridad de llama han sido reemplazadas para la iluminación en la minería por luces eléctricas selladas a prueba de explosiones, pero continúan usándose para detectar gases.
Los mineros tradicionalmente han denominado "humedades" a los diversos gases que encuentran durante la minería , del término del bajo alemán medio " dambf" (que significa " vapor "). [1] Las humedades son mezclas variables y son términos históricos.
Antes de la invención de las lámparas de seguridad, los mineros utilizaban velas con llamas abiertas, lo que daba lugar a frecuentes explosiones . Por ejemplo, en una mina de carbón (Killingworth) en el noreste de Inglaterra, murieron 10 mineros en 1806 y 12 en 1809. En 1812, 90 hombres y niños murieron asfixiados o quemados en la mina de carbón de Felling Pit cerca de Gateshead y 22 al año siguiente. [2]
Wood 1853 describe la prueba de una mina para detectar grisú. Se prepara una vela recortándola y quitándole el exceso de grasa. Se sostiene con el brazo extendido a nivel del suelo en una mano, mientras que con la otra se protege todo excepto la punta de la llama. A medida que se levanta la vela, se observa la punta y, si no cambia, la atmósfera es segura. Sin embargo, si la punta se vuelve gris azulada y aumenta de altura hasta convertirse en una punta delgada y extendida que se vuelve de un azul más oscuro, entonces hay grisú. [3] Al detectar grisú, se baja la vela y se toman medidas para ventilar el área o para encender deliberadamente el grisú después de terminar un turno. [4] Para encender el gas, un hombre avanzaba lentamente con una vela encendida en el extremo de un palo. Mantenía la cabeza agachada para permitir que la explosión pasara por encima de él, pero tan pronto como se producía la explosión se erguía lo más erguido posible para evitar la humedad residual. Oficialmente conocido como bombero, también se lo conocía como penitente o monje por la vestimenta con capucha que usaba como protección. La ropa de protección estaba hecha de lana o cuero bien humedecidos. Era un trabajo con riesgo de lesiones o de muerte. [4]
Cuando se empezaron a utilizar de forma habitual, los barómetros se utilizaban para saber si la presión atmosférica era baja, lo que podía provocar que se filtrara más grisú de las vetas de carbón hacia las galerías de la mina. Esta información siguió siendo esencial incluso después de la introducción de las lámparas de seguridad; en Trimdon Grange se produjo un accidente relacionado con la presión.
La falta de buena iluminación era una de las principales causas del nistagmo, una afección ocular . Los mineros que trabajaban en vetas delgadas o cuando socavaban el carbón tenían que tumbarse de lado en condiciones de hacinamiento. El pico se balanceaba horizontalmente hasta un punto más allá de la parte superior de la cabeza. Para ver hacia dónde apuntaban (y se necesitaban golpes precisos), los ojos debían esforzarse en lo que normalmente sería la dirección hacia arriba y ligeramente hacia un lado. [5] Este esfuerzo condujo primero a un nistagmo temporal y luego a una discapacidad permanente. El nistagmo leve se corregiría por sí solo si un minero dejara de realizar este trabajo, pero si no se trataba obligaría a un hombre a abandonar la minería. [6] Los niveles más bajos de luz emitidos por las lámparas de seguridad provocaron un aumento en la incidencia del nistagmo. [7]
En Europa y Gran Bretaña se utilizaban pieles de pescado secas que emitían una tenue bioluminiscencia (a menudo llamada fosforescencia). [4] [8] [9]
Los molinos de pedernal y acero introducidos por Carlisle Spedding (1696-1755) antes de 1733 [10] se habían probado con un éxito limitado. [11] Un ejemplo de un molino de acero de Spedding se puede ver en el museo de Whitehaven , donde Spedding era gerente de las minas de carbón de Sir James Lowther, cuarto baronet . [12] Un disco de acero giraba a alta velocidad mediante un mecanismo de manivela. Al presionar un pedernal contra el disco se producía una lluvia de chispas y una iluminación tenue. [12] Estos molinos eran problemáticos de usar y a menudo los manejaba un niño, cuya única tarea era proporcionar luz a un grupo de mineros. Se suponía que las chispas no tenían suficiente energía para encender el grisú hasta que una serie de explosiones en la mina de carbón de Wallsend en 1784; otra explosión en junio de 1785, a la que sobrevivió el operador del molino, demostró que la ignición era posible. [13]
La primera lámpara de seguridad fabricada por William Reid Clanny utilizaba un par de fuelles para bombear aire a través del agua hasta una vela que ardía en una caja de metal con una ventana de vidrio. Los gases de escape salían a través del agua. La lámpara era intrínsecamente segura siempre que se mantuviera en posición vertical, pero emitía una luz débil. Era pesada y desgarbada y requería que un hombre la bombeara continuamente. No fue un éxito práctico y posteriormente Clanny cambió la base de funcionamiento de las lámparas posteriores por las lámparas Davy y Stephenson. [11]
Las lámparas de seguridad deben abordar las siguientes cuestiones:
El fuego necesita tres elementos para arder: combustible, comburente y calor; el triángulo del fuego . Si se elimina un elemento de este triángulo, la combustión se detendrá. Una lámpara de seguridad debe garantizar que el triángulo del fuego se mantenga dentro de la lámpara, pero no pueda pasar al exterior.
Dado que cualquier atmósfera respirable contiene oxígeno y la razón de ser de una lámpara de seguridad es funcionar en una atmósfera que también contenga combustible (gris o polvo de carbón), el elemento que debe bloquearse es el calor. La clave para fabricar una lámpara de seguridad exitosa es controlar la transferencia de calor y permitir que el aire (el oxidante necesario) entre y salga de la lámpara.
Hay tres caminos principales por los cuales se debe evitar que el calor salga de la lámpara:
En la lámpara Geordie , la entrada y los escapes se mantienen separados. Las restricciones en la entrada aseguran que solo pase el aire suficiente para la combustión a través de la lámpara. Una chimenea alta contiene los gases gastados por encima de la llama. Si el porcentaje de grisú comienza a aumentar, hay menos oxígeno disponible en el aire y la combustión disminuye o se extingue. Las primeras lámparas Geordie tenían una simple tapa de cobre perforada sobre la chimenea para restringir aún más el flujo y garantizar que el gas gastado vital no escapara demasiado rápido. Los diseños posteriores usaban malla metálica o gasa para el mismo propósito, y también como barrera en sí misma. La entrada se realiza a través de una serie de tubos finos (antiguos) o a través de una galería (posteriormente). En el caso del sistema de galería, el aire pasa a través de una serie de pequeños orificios hacia la galería y a través de una gasa de alambre hacia la lámpara. Los tubos restringen el flujo y garantizan que cualquier reflujo se enfríe. El frente de la llama se desplaza más lentamente en tubos estrechos (una observación clave de Stephenson) y permite que los tubos detengan eficazmente dicho flujo.
En el sistema Davy, una gasa metálica rodea la llama y se extiende por encima de ella formando una jaula; las llamas no pasan a través de una malla lo suficientemente fina. Todas las lámparas Davy, excepto las más antiguas, tienen una doble capa en la parte superior de la jaula. Los gases calientes ascendentes se enfrían mediante la gasa, el metal conduce el calor y se enfría a su vez con el aire entrante. No hay ninguna restricción en cuanto al aire que entra en la lámpara; si hay grisú, atravesará la malla y arderá dentro de la propia lámpara, pero sin encender el gas del exterior. Como la lámpara arde con más intensidad en atmósferas peligrosas, actúa como una advertencia para los mineros de los niveles crecientes de grisú. La configuración Clanny utiliza una sección corta de vidrio alrededor de la llama con un cilindro de gasa encima. El aire es aspirado y desciende justo dentro del vidrio, pasando a través de la llama en el centro de la lámpara.
Las carcasas exteriores de las lámparas están hechas de materiales como latón o acero estañado, que no producen chispas si golpean una roca. [14]
A los pocos meses de que Clanny presentara su primera lámpara, se anunciaron dos diseños mejorados: uno de George Stephenson , que más tarde se convirtió en la lámpara Geordie , y la lámpara Davy , inventada por Sir Humphry Davy . Posteriormente, Clanny incorporó aspectos de ambas lámparas y produjo el antecesor de todas las lámparas de seguridad de aceite modernas.
George Stephenson procedía de una familia de mineros y en 1804 había conseguido el puesto de guardafrenos en la mina de Killingworth. Estuvo presente en las explosiones de 1806 y 1809 en la mina. En 1810, era maquinista y responsable de la maquinaria tanto de la superficie como de la subterránea. [15] La mina era un pozo gaseoso y Stephenson tomó la iniciativa en el trabajo para extinguir un incendio en 1814. Durante algunos años antes de 1815 había estado experimentando con los sopladores o fisuras de las que brotaba el gas. Razonó que una lámpara en una chimenea podría crear una corriente ascendente suficiente para que el grisú no penetrara por la chimenea. Otras observaciones de la velocidad de los frentes de llama en fisuras y pasadizos lo llevaron a diseñar una lámpara con tubos finos que admitían el aire.
Se le pidió a Sir Humphry Davy que analizara los problemas de una lámpara de seguridad después de la explosión de Felling. Los experimentadores anteriores habían utilizado gas de carbón (principalmente monóxido de carbono) de manera incorrecta, creyendo que era lo mismo que el grisú. Davy, sin embargo, realizó sus experimentos con muestras de grisú recogidas de minas. Como químico experimental, estaba familiarizado con la incapacidad de las llamas para atravesar la malla; sus experimentos le permitieron determinar el tamaño y la finura correctos para una lámpara de minero.
En 1816, la Royal Society concedió a Davy la medalla Rumford y 1000 libras esterlinas , y los propietarios de minas de carbón del país le concedieron un premio de 2000 libras esterlinas, [16] que también concedieron 100 guineas (105 libras esterlinas) a Stephenson. El comité de Newcastle también concedió a Stephenson un premio de 1000 libras esterlinas recaudado por suscripción. [17] En 1816, la Royal Society of Arts concedió a Clanny una medalla. [11]
Tanto la lámpara Davy como la Stephenson eran frágiles. La gasa de la lámpara Davy se oxidaba en el aire húmedo de una mina de carbón y se volvía insegura, mientras que el vidrio de la lámpara Stephenson se rompía fácilmente y permitía que la llama encendiera el grisú de la mina; los diseños posteriores de Stephenson también incorporaron una pantalla de gasa como protección contra la rotura del vidrio. [18] Los desarrollos, incluidas las lámparas Gray, Mueseler y Marsaut, intentaron superar estos problemas utilizando múltiples cilindros de gasa, pero el vidrio siguió siendo un problema hasta que estuvo disponible el vidrio templado . [19]
El uso inadecuado de las lámparas de seguridad frustraba el propósito de la lámpara de seguridad y causaba riesgos. Cuando la llama se apagaba en una lámpara, el minero tenía la tentación de abrirla y volver a encenderla. Algunos abrían las lámparas para encender pipas de tabaco bajo tierra. [20] Ambas prácticas estaban estrictamente prohibidas. Se esperaba que el minero regresara al pozo, un viaje de ida y vuelta de hasta varias millas, para volver a encender una lámpara apagada. Para los hombres que trabajaban a destajo y se les pagaba por lo que producían, volver a encender la lámpara podía costarles quizás el 10% de su salario diario, lo que los alentaba a asumir el riesgo. Los mineros también dañaban la malla para hacer que la lámpara brillara más. [21] Para evitar un reencendido peligroso (o abrir la lámpara para encender una pipa), desde mediados de siglo en adelante, y particularmente después de la ley de 1872, las lámparas tenían que tener un mecanismo de bloqueo que impedía que el minero abriera la lámpara. Existían dos esquemas: o se requería una herramienta especial que se guardaba en la boca del pozo, o bien abrir la lámpara extinguía la llama. Este último mecanismo se puede ver en las lámparas de Mueseler, Landau y Yates que se muestran a continuación. Este tipo de lámparas se conocían como lámparas protectoras , un término adoptado y utilizado como nombre de una empresa. [22] Solo al regresar al banco, el encargado de la lámpara podía abrir la lámpara para rellenarla y realizarle el mantenimiento. Se desarrollaron varios mecanismos de cierre diferentes; los mineros tendían a ser ingeniosos para encontrar formas de sortearlos. Se suponía que una cantidad adicional de lámparas encendidas acompañaría a cada cuadrilla de hombres, pero restringir el número era una economía obvia para los propietarios de la mina.
La luz que emitían estas lámparas era deficiente (en particular la de Davy, oscurecida por la gasa); las primeras lámparas daban menos luz que las velas. [23] Esto no se resolvió hasta la introducción de la iluminación eléctrica alrededor de 1900 y la introducción de lámparas de casco alimentadas por batería en 1930. La mala luz proporcionó otra razón más para que los mineros intentaran eludir las esclusas.
La gasa de las primeras lámparas (Davy, Geordie y Clanny) se exponía a corrientes de aire. Pronto se descubrió que una corriente de aire podía hacer que la llama atravesara la gasa: la llama que incidía directamente sobre la malla la calentaba más rápido de lo que el calor podía disiparse, aumentando su temperatura hasta que era suficiente para encender el gas fuera de la lámpara. [24]
Los siguientes datos proceden de Hunt 1879, artículo: Lámparas de seguridad:
Después de accidentes como el de Wallsend (1818), Trimdon Grange (1882) y el desastre de la mina de carbón de Bedford (1886), las lámparas tuvieron que estar protegidas contra tales corrientes. En el caso de la Davy, se desarrolló una "Davy de hojalata" que tenía un cilindro de metal con perforaciones en la parte inferior y una ventana de vidrio para la luz de la gasa. Las lámparas derivadas de Clanny tenían una "cubierta" de metal (normalmente de hierro estañado) en forma de cono truncado que cubría la gasa por encima del cilindro de vidrio. [25] El punto importante era que ninguna corriente de aire directa pudiera incidir en la gasa en sí. Las protecciones tenían la desventaja de no permitir que el minero o el ayudante verificaran que la gasa estuviera en su lugar y limpia. Por lo tanto, las lámparas se hicieron de manera que pudieran inspeccionarse y luego se les colocara la cubierta y se cerrara.
Davy utilizó una malla de alambre fino con una malla de 784 agujeros por pulgada cuadrada (malla 28). La finura requerida de la malla fue examinada por el Comité de Lámparas de Mineros en 1924, 109 años después del trabajo de Davy, y se hizo una recomendación para utilizar una malla más gruesa de 400 agujeros por pulgada cuadrada (malla 20) de alambre de calibre 27 SWG . Las lámparas probadas fueron igualmente seguras y la iluminación aumentó, según el tipo de lámpara, entre un 16% y un 32%. [26]
En la lámpara Davy, una lámpara de aceite estándar está rodeada por una malla de alambre fina o gasa, y la parte superior está cerrada por una doble capa de gasa.
Si se introduce grisú en la llama, arderá con más intensidad y, si las proporciones son las adecuadas, puede incluso detonar. La llama, al llegar a la gasa, no consigue atravesarla y, por tanto, la atmósfera de la mina no se enciende. Sin embargo, si se deja que la llama actúe sobre la gasa durante un periodo considerable, se calentará, a veces hasta alcanzar el punto rojo intenso. En este punto es eficaz, pero en un estado peligroso. Cualquier aumento adicional de la temperatura hasta el punto rojo intenso encenderá la atmósfera externa. Una corriente de aire repentina creará un punto caliente localizado y la llama pasará a través de ella. Con una corriente de aire de entre 1,20 y 1,80 metros por segundo, la lámpara se vuelve insegura. [46] En Wallsend, en 1818, las lámparas ardían al rojo vivo (lo que indicaba una cantidad importante de grisú). Se contrató a un muchacho (Thomas Elliott) para que llevara las lámparas calientes al aire libre y trajera las lámparas frías de vuelta. Por alguna razón, tropezó; la gasa estaba dañada y la lámpara dañada provocó la explosión. [40] En Trimdon Grange (1882), el derrumbe de un tejado provocó una repentina ráfaga de aire y la llama atravesó la gasa con resultados fatales (69 muertos). [45]
Se conocían copias de mala calidad y "mejoras" desacertadas, pero cambiar las dimensiones reducía la iluminación o la seguridad. [46] La mala iluminación en comparación con la Geordie o la Clanny finalmente llevó a que la Davy fuera considerada "no como una lámpara sino como un instrumento científico para detectar la presencia de grisú". [11] Algunas minas continuaron usando velas para la iluminación, confiando en que la Davy advertiría a los hombres cuándo apagarlas.
En las primeras lámparas Geordie, la lámpara de aceite está rodeada de vidrio. La parte superior del vidrio tiene una tapa de cobre perforada con una malla metálica encima. El vidrio está rodeado por un tubo de metal perforado para protegerlo. La entrada de aire se realizaba a través de una serie de tubos en la base.
Las versiones posteriores utilizaban una malla metálica, en lugar del tubo de metal perforado, para rodear y proteger el vidrio. La entrada de aire se realizaba a través de una cámara anular alrededor de la base de la lámpara (en lugar de los tubos anteriores) en la que el aire entraba a través de pequeños orificios ( 1 ⁄ 20 ") y luego pasaba a través de una malla hacia la lámpara. Si el vidrio que rodeaba la lámpara se rompía, la Geordie se convertía en una Davy.
Una corriente de aire suficientemente fuerte podría viajar a través de los tubos (más tarde agujeros y galería) y agrandar la llama, eventualmente haciendo que se pusiera al rojo vivo. [47] La lámpara se vuelve insegura en una corriente de entre 8 y 12 pies por segundo, aproximadamente el doble de la de Davy. [47]
Un desarrollo de la lámpara Geordie fue la Purdy. Una galera con una malla de alambre proporcionaba la entrada, sobre el vidrio había una chimenea con una tapa de cobre perforada y una malla exterior. Un tubo de latón protegía las partes superiores, las blindaba y las mantenía bloqueadas en su posición. Un pasador con resorte bloqueaba todo junto. [48] El pasador solo se podía liberar aplicando vacío a un tornillo hueco cautivo; no algo que un minero hambriento de nicotina pudiera hacer en el frente de carbón [ cita requerida ] .
Clanny abandonó sus bombas y velas y desarrolló una lámpara de seguridad que combinaba características tanto de la Davy como de la Geordie. La lámpara de aceite estaba rodeada por una chimenea de vidrio sin ventilación desde abajo. Sobre la chimenea hay un cilindro de malla metálica con una tapa doble. El aire entra por el lateral y los gases gastados salen por la parte superior. En presencia de grisú, la llama se intensifica. La llama debe mantenerse bastante alta en uso normal, una llama pequeña permite que el espacio cerrado se llene con la mezcla de grisú y aire y la detonación posterior puede pasar a través de la malla. [49] Una llama más grande mantendrá la parte superior llena de gas quemado. La Clanny da más luz que la Davy y se puede transportar más fácilmente en una corriente de aire. Lupton señala, sin embargo, que no es superior en ningún otro aspecto , particularmente como instrumento de prueba. [49]
El vidrio de un Clanny estaba asegurado por un anillo de latón de gran diámetro que podía resultar difícil de apretar con seguridad. Si se producía una astilla en el extremo de una grieta, o cualquier otra irregularidad, el sello podía verse comprometido. Un incidente de este tipo ocurrió en la mina Nicholson en 1856 con una lámpara que estaba utilizando un capataz para comprobar si había grisú. El inspector de minas recomendó que sólo se utilizaran lámparas Stephenson para la iluminación y Davys para las pruebas. En particular, "los capataces... cuyas lámparas se utilizan principalmente para detectar la presencia de gas [ sic ], deberían evitar esas lámparas [Clanny]". [18]
La lámpara es una Clanny modificada diseñada por el belga Mathieu-Louis Mueseler. La llama está rodeada por un tubo de vidrio coronado por un cilindro cubierto con una malla metálica. El aire entra por el lateral que está por encima del vidrio y fluye hacia abajo hasta la llama antes de ascender para salir por la parte superior de la lámpara. Hasta ahora, se trata simplemente de una Clanny, pero hay una chimenea interna que separa los productos de combustión ascendentes del aire entrante. La chimenea está sostenida por una rejilla de gasa a través de la cual debe pasar el aire entrante, formando una segunda barrera para las llamas que se propagan hacia atrás. [50] Algunas lámparas Mueseler estaban equipadas con un mecanismo que bloqueaba la base de la lámpara. Al girar la mecha hacia abajo, finalmente se soltaba la base, pero para entonces la llama ya estaba extinguida y, por lo tanto, era segura. [51]
La lámpara fue patentada en 1840, y en 1864 el gobierno belga hizo obligatoria este tipo de lámpara. [51]
En presencia de grisú, la mezcla explosiva pasa a través de dos rejillas (cilindro y estante), se quema y luego dentro de la chimenea solo hay gases quemados, no mezcla explosiva. Al igual que una Clanny, y la Davy antes que ella, actúa como un indicador de grisú, ardiendo más brillantemente en su presencia. Los modelos posteriores tenían escudos graduados por los cuales el alguacil podía determinar la concentración de grisú a partir de la intensificación de la llama. Mientras que la Clanny seguirá ardiendo si se coloca de lado, lo que podría romper el vidrio; la Mueseler se apagará sola debido a la interrupción de las corrientes de convección. La lámpara es segura en corrientes de hasta 15 pies por segundo. [50]
La lámpara Marsaut es una lámpara Clanny con múltiples gasas. Se colocan dos o tres gasas una dentro de otra, lo que mejora la seguridad en caso de corriente de aire. Sin embargo, varias gasas interfieren con el flujo de aire. La Marsaut fue una de las primeras lámparas en estar equipada con un escudo; en la ilustración (derecha) se puede ver el capó rodeando las gasas. [52] Una lámpara Marsaut protegida puede resistir una corriente de 30 pies por segundo. [25]
La Bainbridge es una evolución de la Stephenson. Un cilindro de vidrio cónico rodea la llama y, por encima del cuerpo, hay un tubo de latón. La parte superior del tubo está cerrada por una malla horizontal unida al cuerpo de la lámpara mediante pequeñas barras para disipar el calor. El aire entra a través de una serie de pequeños orificios perforados en el anillo de latón inferior que sostiene el vidrio. [24]
La lámpara es en parte un desarrollo de la Geordie. El aire entra en un anillo cerca de la base que está protegido por una malla metálica o una placa perforada. El aire pasa por el costado de la lámpara pasando por una serie de agujeros cubiertos por una gasa y entra en la base a través de otra serie de agujeros cubiertos por una gasa. Cualquier intento de desenroscar la base hace que la palanca (que se muestra en f en la ilustración) apague la llama. Los agujeros y los conductos cubiertos por la gasa restringen el flujo al necesario para la combustión, por lo que si alguna parte del oxígeno es reemplazado por grisú, la llama se extingue por falta de oxidante. [24]
La parte superior de la lámpara utiliza una chimenea como en las lámparas Mueseler y Morgan. Los gases ascendentes pasan por la chimenea y a través de una gasa. En la parte superior de la chimenea, un reflector cóncavo desvía los gases hacia los lados a través de una serie de agujeros en la chimenea. Luego, los gases comienzan a subir por la chimenea intermedia antes de salir por otra gasa. Finalmente, el gas pasa hacia abajo entre la chimenea más externa y la chimenea intermedia, saliendo un poco por encima del vidrio. Por lo tanto, la chimenea exterior es efectivamente un escudo. [24]
La lámpara Yates es una evolución de la Clanny. El aire entra por la parte inferior de la tapa de gasa y sale por la parte superior; no hay chimenea. Sin embargo, la parte inferior de vidrio de la lámpara ha experimentado algunas mejoras. Se ha sustituido por un reflector plateado que tiene una lente o diana potente para dejar salir la luz. El resultado fue una mejora de la iluminación veinte veces superior a la de la Davy. Yates afirmaba que "se elimina la tentación de exponer la llama para obtener más luz". [24]
La base también contenía un mecanismo de enclavamiento para garantizar que la mecha bajara y la lámpara se apagara ante cualquier intento de abrirla.
La lámpara era "mucho más cara que las formas de lámpara que se usan comúnmente hoy en día, pero el Sr. Yates afirma que el ahorro de petróleo que se logra con su uso compensará en un año el costo adicional". [24]
La lámpara ideada y fabricada por Evan Thomas de Aberdare [53] es similar a una Clanny con escudo, pero tiene un cilindro de latón fuera de la gasa sobre el vidrio. Resiste bien las corrientes de aire, pero la iluminación es deficiente. [54]
La Morgan es un cruce entre la Mueseler y la Marsaut. Es una lámpara protegida con una serie de discos en la parte superior para permitir la salida de los humos y una serie de agujeros en la parte inferior de la protección para permitir la entrada de aire. Hay una protección interior y otra exterior para que el aire no pueda soplar directamente sobre la malla metálica, sino que primero debe encontrar su camino a través de una cámara delgada. Hay múltiples mallas, como la Mersaut, y hay una chimenea interna como la Mueseler. No hay un "estante" que sostenga la chimenea, en su lugar, cuelga de un cono de gasa invertido. [55]
El Morgan resistirá el aire hasta 53 pies por segundo y es "suficientemente seguro para cualquier propósito práctico" . [55]
El Clifford también tiene un escudo doble, pero con una parte superior plana y lisa. La chimenea es bastante estrecha y está cubierta por una malla metálica. La parte inferior de la chimenea tiene una campana de vidrio que cubre la llama. La chimenea está apoyada sobre un estante de malla. El aire entra por la parte inferior del escudo exterior, a través del paso y dentro de la lámpara a través del escudo interior. Es aspirado hacia abajo a través de la malla, luego pasa por la llama y asciende por la chimenea. En la parte superior sale a través de la malla y la parte superior del doble escudo. La chimenea interior está hecha de cobre recubierto de un metal fusible: si la lámpara se calienta demasiado, el metal se derrite y cierra los orificios de aire, apagando la lámpara. [56]
La lámpara ha sido probada y según Lupton "resistió con éxito todos los intentos de hacerla explotar hasta una velocidad de más de 100 pies por segundo" . [56]
No fue hasta que los filamentos de tungsteno reemplazaron al carbono que una luz eléctrica portátil se convirtió en una realidad. [ cita requerida ] Un pionero fue Joseph Swan, quien exhibió su primera lámpara en Newcastle upon Tyne en 1881 [44] y mejoró otras en los años posteriores. La Comisión Real de Accidentes en Minas creada en 1881 llevó a cabo pruebas exhaustivas de todo tipo de lámparas y el informe final de 1886 señaló que se había logrado un buen progreso en la producción de lámparas eléctricas que daban una luz superior a la de las lámparas de aceite y se esperaba que pronto estuvieran disponibles lámparas económicas y eficientes. [57] Esto resultó no ser el caso y el progreso fue lento en lograr confiabilidad y economía. La lámpara Sussmann [58] se introdujo en Gran Bretaña en 1893 y, tras las pruebas en la mina de carbón Murton de Durham, se convirtió en una lámpara eléctrica muy utilizada, con unas 3000 en uso según los informes de la empresa en 1900 [59]. Sin embargo, en 1910 solo había 2055 lámparas eléctricas de todo tipo en uso, aproximadamente el 0,25 % de todas las lámparas de seguridad. [60] En 1911, un propietario anónimo de una mina de carbón, a través del gobierno británico, ofreció un premio de 1000 libras esterlinas (equivalente a 129 000 libras esterlinas en 2023 [37] ) para la mejor lámpara que cumpliera los requisitos específicos. Hubo 195 inscripciones. Lo ganó un ingeniero alemán con la lámpara CEAG [61] , que era portátil y proporcionaba el doble de iluminación que las lámparas de aceite, con una duración de batería de 16 horas. [62] Se entregaron premios a otras 8 lámparas que cumplieron los criterios de los jueces. [63] Esto claramente estimuló el desarrollo y durante los siguientes años hubo un marcado aumento en el uso de lámparas eléctricas, especialmente las CEAG, Gray-Sussmann y Oldham, por lo que en 1922 había 294.593 en uso en Gran Bretaña. [64]
En 1913, Thomas Edison ganó la medalla Ratheman por inventar una batería de almacenamiento liviana que podía llevarse en la espalda y alimentar un reflector parabólico que podía montarse en el casco del minero. [65] Después de pruebas exhaustivas, en 1916 se utilizaban 70 000 diseños robustos en los EE. UU. [66]
Las primeras lámparas eléctricas en Gran Bretaña eran portátiles, ya que los mineros estaban acostumbrados a ello, y las lámparas de casco se volvieron comunes mucho más tarde que en países como los EE. UU., donde las lámparas de casco habían sido la norma. [67]
En la actualidad, las lámparas de seguridad son principalmente eléctricas y tradicionalmente se montaban en los cascos de los mineros (como la lámpara Wheat o el faro Oldham [68] ), selladas para evitar que el gas penetre en la carcasa donde podría encenderse con una chispa eléctrica.
Aunque su uso como fuente de luz fue reemplazado por la iluminación eléctrica, la lámpara de seguridad de llama se ha seguido utilizando en las minas para detectar metano y humo negro , aunque muchas minas modernas utilizan ahora sofisticados detectores de gas electrónicos para este propósito.
Una fuente de luz más nueva, el diodo emisor de luz (LED), tiene ventajas para las lámparas de seguridad, principalmente una mayor eficiencia que proporciona un tiempo de iluminación mucho más prolongado con la misma batería. Las baterías también han mejorado y proporcionan más energía por unidad de peso; los LED en combinación con baterías como las unidades de litio recargables proporcionan un rendimiento mucho mejor en aplicaciones de lámparas de seguridad. [69]
La Oficina de Seguridad y Salud en Minas (OMSHR), parte del Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) (que a su vez forma parte de los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades) en los Estados Unidos ha estado investigando los beneficios de los faros LED. Un problema en la minería es que la edad promedio de los mineros está aumentando (43,3 años en los EE. UU. en 2013), y la visión se deteriora con la edad. [70] La tecnología LED es físicamente robusta en comparación con una bombilla de filamento y tiene una vida útil más larga: 50 000 horas en comparación con 1000 a 3000. La vida útil prolongada reduce el mantenimiento y las fallas de la luz; según la OMSHR, se producen un promedio de 28 accidentes por año en las minas de EE. UU. que involucran iluminación. NIOSH ha patrocinado el desarrollo de sistemas de lámparas para casco que, según dicen, mejoran la "capacidad de los sujetos mayores para detectar peligros en movimiento en un 15 % y peligros de tropiezo en un 23,7 %, y el deslumbramiento incómodo se redujo en un 45 %". [70] Las luces convencionales iluminan un haz estrecho; las lámparas LED de NIOSH están diseñadas para producir un haz más amplio y difuso que, según se afirma, mejora la percepción de los objetos en un 79,5 %. [70]
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