Una lámpara de seguridad es cualquiera de varios tipos de lámpara que proporciona 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 eficaces a principios del siglo XX, los mineros utilizaban lámparas de llama para proporcionar iluminación. Las lámparas de llama abierta podían encender los gases inflamables que se acumulaban en las minas y provocar explosiones; Se desarrollaron lámparas de seguridad 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 utilizándose para detectar gases.
Los mineros tradicionalmente se han referido a los diversos gases que se encuentran durante la minería como " humedades" , de la palabra en bajo alemán medio " damf " (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 llama abierta. Esto dio lugar a frecuentes explosiones . Por ejemplo, en una mina de carbón (Killingworth) en el noreste de Inglaterra, 10 mineros fueron asesinados en 1806 y 12 en 1809. En 1812, 90 hombres y niños fueron asfixiados o quemados vivos en Felling Pit cerca de Gateshead y 22 en el año siguiente. [2]
Wood 1853 describe la prueba de grisú de una mina. Se prepara una vela recortándola y quitándole el exceso de grasa. Se sostiene con el brazo extendido al nivel del suelo con una mano y con la otra protege todo excepto la punta de la llama. A medida que se levanta la vela, se observa la punta y, si no se modifica, la atmósfera es segura. Sin embargo, si la punta se vuelve gris azulada y aumenta en altura hasta una punta delgada y extendida que se vuelve de un azul más intenso, entonces hay grisú. [3] Al detectar grisú, se baja la vela y se toman medidas para ventilar el área o disparar deliberadamente el grisú después del final del turno. [4] Para disparar el gas, un hombre avanzaba con una vela encendida en la punta de un palo. Mantuvo la cabeza gacha para permitir que la explosión pasara sobre él, pero tan pronto como ocurrió la explosión se puso lo más erguido posible para evitar la humedad residual. Conocido oficialmente como bombero, también se le conocía como penitente o monje por el atuendo con capucha que llevaba como protección. La ropa protectora estaba hecha de lana o cuero bien humedecido. Este era un trabajo con riesgo de lesiones o de muerte. [4]
Cuando se empezaron a utilizar con regularidad, 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 hubo un accidente relacionado con la presión.
La falta de buena iluminación fue una de las principales causas del nistagmo, que afecta a los ojos . Los mineros que trabajaban en vetas finas o al socavar el carbón tenían que tumbarse de lado en condiciones de hacinamiento. El pico se balanceó horizontalmente hasta un punto más allá de la parte superior de su cabeza. Para ver hacia dónde apuntaban (y se necesitaban golpes precisos), los ojos debían esforzarse en lo que normalmente sería hacia arriba y ligeramente hacia un lado. [5] Este esfuerzo provocó primero un nistagmo temporal y luego una discapacidad permanente. El nistagmo leve se corregiría solo si un minero dejara de realizar este trabajo, pero si no se trata obligaría al hombre a abandonar la minería. [6] Los niveles más bajos de luz emitida por las lámparas de seguridad provocaron un aumento en la incidencia de nistagmo. [7]
En Europa y Gran Bretaña se utilizaban pieles de pescado secas que emitían una tenue bioluminiscencia (a menudo llamada fosforescencia). [4] [8] Otra fuente segura de iluminación en las minas eran las botellas que contenían luciérnagas. [9]
Las fábricas de pedernal y acero introducidas por Carlisle Spedding (1696-1755) antes de 1733 [10] se habían probado con éxito limitado. [11] Un ejemplo de una acería 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 hacía girar a alta velocidad mediante un mecanismo de manivela. Al presionar un pedernal contra el disco se produjo una lluvia de chispas y una iluminación tenue. [12] Estos molinos eran difíciles de utilizar 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 una serie de explosiones en la mina de Wallsend en 1784; Una nueva explosión en junio de 1785, a la que sobrevivió el operador del molino, demostró que era posible la ignición. [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 encendida en una caja de metal con una ventana de vidrio. Los gases de escape salieron a través del agua. La lámpara era intrínsecamente segura siempre que se mantuviera en posición vertical, pero sólo emitía una luz débil. Era pesado y desgarbado y requería que un hombre lo bombeara continuamente. No fue un éxito práctico y Clanny posteriormente cambió la base de funcionamiento de las lámparas posteriores a la luz de las lámparas de Davy y Stephenson. [11]
Las lámparas de seguridad deben abordar las siguientes cuestiones:
El fuego requiere de tres elementos para arder: combustible, oxidante y calor; El triángulo de fuego . Elimina un elemento de este triángulo y la quema se detendrá. Una lámpara de seguridad tiene que garantizar que el triángulo de fuego se mantenga en el interior de la lámpara, pero no pueda pasar al exterior.
En la lámpara Geordie , la entrada y el escape se mantienen separados. Las restricciones en la entrada garantizan que a través de la lámpara sólo pase suficiente aire para la combustión. Una chimenea alta contiene los gases gastados 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 vital gas gastado no escapara demasiado rápido. Diseños posteriores utilizaron mallas metálicas o gasas con el mismo fin, y también como barrera en sí misma. La entrada se realiza a través de varios tubos finos (temprano) 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 malla metálica hasta la lámpara. Los tubos restringen el flujo y garantizan que se enfríe cualquier reflujo. El frente de llama viaja más lentamente en tubos estrechos (una observación clave de Stephenson) y permite que los tubos detengan efectivamente dicho flujo.
En el sistema Davy, una gasa metálica rodea la llama y se extiende una distancia por encima formando una jaula; las llamas no pasan a través de una malla lo suficientemente fina. Todas, excepto las primeras lámparas Davy, tienen una doble capa en la parte superior de la jaula. Los gases calientes ascendentes son enfriados por la gasa, el metal conduce el calor y es enfriado por el aire entrante. No hay restricción en cuanto al aire que ingresa a 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 brilla con más intensidad en atmósferas peligrosas, actúa como advertencia a los mineros sobre el aumento de los niveles de grisú. La configuración Clanny utiliza una sección corta de vidrio alrededor de la llama con un cilindro de gasa encima. El aire entra 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 el latón o el acero estañado, que no producen chispas si chocan contra una roca. [14]
A los pocos meses de la demostración de Clanny de 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 antepasado de todas las lámparas de seguridad de aceite modernas.
George Stephenson provenía de una familia de mineros y en 1804 había conseguido el puesto de guardafrenos en la mina de carbón Killingworth. Estuvo presente en las explosiones del pozo de 1806 y 1809. En 1810, era maquinista y responsable de la maquinaria tanto superficial como subterránea. [15] El pozo era un pozo lleno de gases 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 donde 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 llamas en fisuras y pasillos le llevaron a diseñar una lámpara con finos tubos por los que entraba el aire.
Se pidió a Sir Humphry Davy que considerara los problemas de una lámpara de seguridad tras la explosión de Felling. Experimentadores anteriores habían utilizado incorrectamente gas de hulla (principalmente monóxido de carbono), creyendo que era lo mismo que grisú. Davy, sin embargo, realizó sus experimentos con muestras de grisú recogidas en fosas. Como químico experimental, estaba familiarizado con la incapacidad de las llamas para atravesar una malla; sus experimentos le permitieron determinar el tamaño y la finura correctos de una lámpara de minero.
Davy recibió la medalla Rumford y 1.000 libras esterlinas de la Royal Society en 1816 y un premio de 2.000 libras esterlinas de los propietarios de minas de carbón del país, [16] quienes también otorgaron 100 guineas (105 libras esterlinas) a Stephenson. El comité de Newcastle también otorgó a Stephenson un premio de £ 1.000 recaudado mediante suscripción. [17] Clanny recibió una medalla de la Royal Society of Arts en 1816. [11]
Tanto la lámpara Davy como la Stephenson eran frágiles. La gasa de la lámpara Davy se oxidó con el aire húmedo de un pozo de carbón y se volvió insegura, mientras que el vidrio de la lámpara Stephenson se rompió fácilmente y permitió que la llama encendiera grisú en 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 mediante el uso de 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 anuló el propósito de la lámpara de seguridad y generó riesgos. Cuando la llama de una lámpara se apagaba, el minero sentía la tentación de abrirla y volver a encenderla. Algunos abrieron 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 unos pocos kilómetros, para volver a encender una lámpara apagada. A los hombres que trabajan a destajo y se les paga por lo que producen, volver a encenderlos podría costarles quizás el 10% de su salario diario, lo que los animaría a correr el riesgo. Para evitar un peligroso reencendido (o abrir la lámpara para encender una pipa), a partir de mediados de siglo, y especialmente después de la ley de 1872, las lámparas debían tener un mecanismo de bloqueo que impidiera al minero abrir la lámpara. Existían dos esquemas: o se necesitaba una herramienta especial que se guardaba en la boca del pozo, o al abrir la lámpara se apagaba la llama. Este último mecanismo se puede ver en las lámparas Mueseler, Landau y Yates que aparecen a continuación. Esta lámpara se conocía como lámpara protectora , término adoptado y utilizado como nombre de la empresa. [21] Sólo al regresar al banco el hombre de la lámpara podía abrir la lámpara para recargarla y repararla. Se desarrollaron varios mecanismos de bloqueo diferentes; los mineros tendían a ser ingeniosos a la hora de encontrar formas de eludirlos. Se suponía que un número adicional de lámparas encendidas acompañaría a cada grupo de hombres, pero restringir el número era una economía obvia para los propietarios del pozo.
La luz que emitían estas lámparas era pobre (especialmente la de Davy, oscurecida por la gasa); Las primeras lámparas daban menos luz que las velas. [22] Esto no se resolvió hasta la introducción de la iluminación eléctrica alrededor de 1900 y la introducción de lámparas para cascos alimentadas por baterías en 1930. La mala iluminación proporcionó otra razón más para que los mineros intentaran eludir las cerraduras.
La gasa de las primeras lámparas (Davy, Geordie y Clanny) estaba expuesta a corrientes de aire. Rápidamente se descubrió que una corriente de aire podía hacer que la llama, de hecho, atravesara la gasa: la llama que juega directamente sobre la malla la calienta más rápido de lo que el calor puede ser disipado, aumentando su temperatura hasta que sea suficiente para encender el gas exterior. la lámpara. [23]
Los siguientes datos están recopilados del artículo de Hunt 1879: Lámparas de seguridad:
Después de accidentes como el de Wallsend (1818), Trimdon Grange (1882) y el desastre de Bedford Colliery (1886), las lámparas tuvieron que protegerse contra dichas corrientes. En el caso del Davy se desarrolló un "Tin-can Davy" 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 un "capó" de metal (típicamente de hierro estañado) en forma de cono truncado que cubría la gasa sobre el cilindro de vidrio. [24] El punto importante era que ninguna corriente directa de aire podía incidir en la gasa misma. Los escudos tenían el inconveniente de no permitir al minero ni al ayudante comprobar que la gasa estaba en su lugar y limpia. Por lo tanto, se fabricaron lámparas para poder inspeccionarlas y luego colocar el capó y cerrarlo.
Davy utilizó una fina gasa de alambre con una malla de 784 agujeros por pulgada cuadrada (28 mallas). La finura requerida de la malla fue examinada minuciosamente 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/pulgada cuadrada (20 mallas) de alambre 27 SWG . Las lámparas probadas fueron igualmente seguras y la iluminación aumentó, según el tipo de lámpara, entre un 16% y un 32%. [25]
En la lámpara Davy, una lámpara de aceite estándar está rodeada por una fina malla de alambre o gasa, y la parte superior está cerrada por una doble capa de gasa.
Si el grisú se introduce en la llama, arderá con más intensidad y, si las proporciones son correctas, incluso puede detonar. La llama, al llegar a la gasa, no la atraviesa y, por tanto, la atmósfera de la mina no se enciende. Sin embargo, si se deja que la llama juegue sobre la gasa durante un período prolongado, se calentará, a veces hasta el rojo vivo. En este punto es eficaz, pero en un estado peligroso. Cualquier aumento adicional de la temperatura hasta alcanzar el calor blanco encenderá la atmósfera exterior. Una corriente de aire repentina provocará un punto caliente localizado y la llama pasará a través de él. Con una corriente de entre 4 y 6 pies por segundo, la lámpara se vuelve insegura. [45] En Wallsend, en 1818, las lámparas ardían al rojo vivo (lo que indica una cantidad significativa de grisú). Se contrató a un niño (Thomas Elliott) para llevar lámparas calientes al aire libre y traer lámparas frías. Por alguna razón tropezó; la gasa resultó dañada y la lámpara dañada provocó la explosión. [39] En Trimdon Grange (1882), la caída del techo provocó una repentina ráfaga de aire y la llama atravesó la gasa con resultados fatales (69 muertos). [44]
Se conocían copias deficientes y "mejoras" desacertadas, pero el cambio de dimensiones reducía la iluminación o la seguridad. [45] La poca luz en comparación con el Geordie o el Clanny finalmente llevó a que el Davy fuera considerado "no una lámpara, sino un instrumento científico para detectar la presencia de grisú". [11] Algunos pozos continuaron usando velas para iluminarse, confiando en el Davy para advertir a los hombres cuándo apagarlas.
En las lámparas Geordie anteriores, una lámpara de aceite está rodeada de vidrio. La parte superior del vidrio tiene una tapa de cobre perforada con una pantalla de gasa metálica encima. El cristal está rodeado por un tubo metálico perforado para protegerlo. La entrada de aire se realizaba a través de una serie de tubos en la base.
Las versiones posteriores utilizaron una gasa metálica, en lugar del tubo metálico 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) a la que entraba el aire a través de pequeños orificios ( 1 ⁄ 20 ") y luego pasaba a través de una gasa hacia la lámpara. Si el vidrio que rodeaba la lámpara se rompía, la Geordie se convirtió en Davy.
Una corriente de aire lo suficientemente fuerte podría viajar a través de los tubos (más tarde agujeros y galería) y agrandar la llama, lo que eventualmente la llevaría a ponerse al rojo vivo. [46] La lámpara se vuelve insegura con una corriente de 8 a 12 pies por segundo, aproximadamente el doble que la de Davy. [46]
Un desarrollo de la lámpara Geordie fue la Purdy. Una cocina con malla metálica proporcionaba la entrada, encima del cristal había una chimenea con una tapa de cobre perforada y una malla exterior. Un tubo de latón protegía las obras superiores, las protegía y las mantenía bloqueadas en su posición. Un pasador con resorte bloqueó todo. [47] El pasador sólo podía liberarse aplicando vacío a un tornillo hueco cautivo; no es algo que un minero hambriento de nicotina pueda hacer en la superficie del carbón [ cita requerida ] .
Clanny abandonó sus bombas y velas y desarrolló una lámpara de seguridad que combinaba características de Davy y Geordie. La lámpara de aceite estaba rodeada por una chimenea de cristal sin ventilación desde abajo. Encima de la chimenea hay un cilindro de malla metálica con doble tapa. 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 una mezcla de grisú y aire y la detonación posterior puede atravesar la gasa. [48] Una llama más grande mantendrá la parte superior llena de gas quemado. El Clanny da más luz que el Davy y se puede transportar más fácilmente en condiciones de corriente de aire. Lupton señala, sin embargo, que no es superior en ningún otro aspecto , particularmente como instrumento de prueba. [48]
El cristal de un Clanny estaba asegurado mediante un anillo de latón de gran diámetro que podía resultar difícil apretar con seguridad. Si se produjera una astilla al final de una grieta o cualquier otro desnivel, el sellado podría verse comprometido. Un incidente de este tipo ocurrió en Nicholson Pit en 1856 en una lámpara que estaba siendo utilizada por un superhombre para probar el grisú. El inspector de minas recomendó que sólo se utilizaran lámparas Stephenson para iluminación y Davys para pruebas. En particular, "los superhombres... cuyas lámparas se utilizan principalmente para detectar la presencia de gas [ sic ], deberían evitar dichas 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 gasa de alambre. El aire entra por el lado superior del vidrio y fluye hacia la llama antes de ascender para salir por la parte superior de la lámpara. Hasta ahora esto es sólo un Clanny, pero en el Mueseler una chimenea de metal apoyada en un estante interno de gasa conduce los productos de la combustión a la parte superior de la lámpara. [49] Algunas lámparas Mueseler estaban equipadas con un mecanismo que bloqueaba la base de la lámpara. Al bajar la mecha finalmente se liberó la base, pero para entonces la llama se extinguió y, por lo tanto, era segura. [50]
La lámpara fue patentada en 1840 y en 1864 el gobierno belga hizo obligatorio este tipo de lámpara. [50]
En presencia de grisú, la mezcla explosiva se aspira a través de dos gasas (cilindro y estante), se quema y luego dentro de la chimenea solo se queman gases, no la mezcla explosiva. Al igual que un Clanny, y el Davy antes que él, actúa como un indicador de grisú, ardiendo más intensamente en su presencia. Los modelos posteriores tenían escudos graduados mediante los cuales el agente podía determinar la concentración de grisú debido al aumento de la llama. Mientras que el Clanny seguirá ardiendo si se coloca de lado, lo que podría romper el vidrio; El Mueseler se apagará solo debido a la interrupción de las corrientes de convección. La lámpara es segura en corrientes de hasta 15 pies por segundo. [49]
La lámpara Marsaut es una 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 equipadas con un escudo; en la ilustración (derecha) se puede ver el capó rodeando las gasas. [51] Una lámpara Marsaut blindada puede resistir una corriente de 30 pies por segundo. [24]
El Bainbridge es un desarrollo del Stephenson. Un cilindro de vidrio cónico rodea la llama y, encima, el cuerpo es 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 conducir el calor. El aire entra a través de una serie de pequeños orificios perforados en el anillo inferior de latón que sostiene el vidrio. [23]
La lámpara es en parte un desarrollo de 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 a través de una serie de orificios cubiertos de gasa y entra a la base a través de otra serie más de orificios cubiertos de gasa. Cualquier intento de desenroscar la base hace que la palanca (que se muestra en f en la ilustración) apague la llama. Los orificios y conductos cubiertos de gasa restringen el flujo al necesario para la combustión, de modo que si alguna parte del oxígeno se reemplaza por grisú, la llama se apaga por falta de oxidante. [23]
La parte superior de la lámpara utiliza una chimenea como en las lámparas Mueseler y Morgan. Los gases ascendentes suben por la chimenea y atraviesan una gasa. En la parte superior de la chimenea, un reflector en forma de plato desvía los gases hacia los lados a través de varios agujeros en la chimenea. Luego, los gases comienzan a subir por la chimenea intermedia antes de salir a través de otra gasa. El gas finalmente baja entre la chimenea más exterior y la chimenea intermedia, saliendo un poco por encima del cristal. Por lo tanto, la chimenea exterior es efectivamente un escudo. [23]
La lámpara Yates es un desarrollo de Clanny. El aire entra por la parte inferior de la parte superior de gasa y sale por la parte superior; no hay chimenea. Sin embargo, la parte inferior de cristal de la lámpara ha experimentado cierto desarrollo. Se reemplaza por un reflector plateado que tiene una lente fuerte o un ojo de buey para permitir que salga la luz. El resultado fue una mejora de 20 veces en la iluminación con respecto al Davy. Yates afirmó que "se elimina la tentación de exponer la llama para obtener más luz". [23]
La base también contenía un mecanismo de enclavamiento para asegurar 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 ahora se usan generalmente, pero el Sr. Yates afirma que el ahorro de aceite logrado por su uso pagará el costo adicional en un año". [23]
La lámpara ideada y fabricada por Evan Thomas de Aberdare [52] es similar a un Clanny blindado, pero hay un cilindro de latón fuera de la gasa sobre el cristal. Resiste bien las corrientes de aire, pero la iluminación es pobre. [53]
El Morgan es un cruce entre el Mueseler y el Marsaut. Es una lámpara blindada con una serie de discos en la parte superior para permitir la salida de los vapores gastados y una serie de orificios en la parte inferior del protector para permitir la entrada de aire. Hay un protector interior y exterior para que el aire no pueda soplar directamente sobre la malla metálica, pero primero debe encontrar su camino a través de una cámara delgada. Hay múltiples gasas, como el Mersaut, y hay una chimenea interna como el Mueseler. No hay un "estante" que sostenga la chimenea, sino que cuelga de un cono de gasa invertido. [54]
El Morgan resistirá el aire hasta 53 pies por segundo y es "suficientemente seguro para cualquier propósito práctico" . [54]
El Clifford también tiene un escudo doble, pero con una parte superior plana y sencilla. La chimenea es bastante estrecha y tiene una gasa metálica que cubre la parte superior. El fondo de la chimenea tiene una campana de cristal que cubre la llama. La chimenea se apoya sobre una repisa de gasa. El aire entra por la parte inferior del escudo exterior, a través del pasaje y dentro de la lámpara a través del escudo interior. Se baja a través de la gasa, luego pasa la llama y sube por la chimenea. En la parte superior sale a través de una gasa y la parte superior del doble escudo. La chimenea interior está hecha de cobre recubierto con un metal fusible: si la lámpara se calienta demasiado, el metal se derrite y cierra los orificios de aire, apagando la lámpara. [55]
La lámpara ha sido probada y, según Lupton, "resistió con éxito todos los esfuerzos para explotarla hasta una velocidad de más de 100 pies por segundo" . [55]
No fue hasta que los filamentos de tungsteno reemplazaron al carbono que una luz eléctrica portátil se hizo realidad. [ cita necesaria ] Uno de los primeros pioneros fue Joseph Swan, quien exhibió su primera lámpara en Newcastle upon Tyne en 1881 [43] y otras mejoradas en los años siguientes. La Comisión Real sobre 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 habían hecho grandes progresos en la producción de lámparas eléctricas que ofrecían una luz superior a la de las lámparas de aceite y se esperaban resultados económicos. y lámparas eficientes estarán disponibles pronto. [56] Este resultó no ser el caso y el progreso fue lento en lograr confiabilidad y economía. La lámpara Sussmann [57] se introdujo en Gran Bretaña en 1893 y, tras las pruebas realizadas en Murton Colliery en Durham, se convirtió en una lámpara eléctrica ampliamente utilizada; la empresa informó que en 1900 se utilizaban aproximadamente 3000 [58]. Sin embargo, en 1910 solo había 2055 Lámparas eléctricas de todo tipo en uso: alrededor del 0,25% de todas las lámparas de seguridad. [59] En 1911, el propietario anónimo de una mina de carbón, a través del gobierno británico, ofreció un premio de £ 1000 (equivalente a £ 128 634 en 2023 [36] ) por la mejor lámpara que cumpliera con los requisitos especificados. Hubo 195 entradas. Lo ganó un ingeniero alemán con la lámpara CEAG, [60] que era portátil y proporcionaba el doble de iluminación que las lámparas de aceite, con una duración de batería de 16 horas. [61] Se otorgaron premios a otras 8 lámparas que cumplieron con los criterios de los jueces. [62] Claramente, esto estimuló el desarrollo y durante los años siguientes 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. [63]
En 1913, Thomas Edison ganó la medalla Ratheman por inventar una batería de almacenamiento liviana que podía llevarse en la espalda y alimentaba un reflector parabólico que podía montarse en el casco del minero. [64] Después de pruebas exhaustivas, en 1916 se utilizaban 70.000 diseños robustos en los EE. UU. [65]
Las primeras lámparas eléctricas en Gran Bretaña eran portátiles, ya que los mineros estaban acostumbrados a esto y las lámparas de casco se volvieron comunes mucho más tarde que en países como los EE. UU., donde las lámparas de casco (gorra) habían sido la norma. [66]
Hoy en día, las lámparas de seguridad son principalmente eléctricas y tradicionalmente se montan en los cascos de los mineros (como la lámpara Wheat o el faro Oldham [67] ), 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 ha seguido utilizándose en las minas para detectar metano y humedad negra , aunque muchas minas modernas ahora utilizan 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, junto con baterías como las unidades de litio recargables, proporcionan un rendimiento mucho mejor en aplicaciones de lámparas de seguridad. [68]
La Oficina de Salud y Seguridad Minera (OMSHR), que forma parte del Instituto Nacional de Seguridad y Salud Ocupacional (NIOSH) (a su vez parte de los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades) de 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 EE. UU. en 2013) y la visión se deteriora con la edad. [69] La tecnología LED es físicamente robusta en comparación con una bombilla de incandescencia y tiene una vida útil más larga: 50.000 horas en comparación con 1.000 – 3.000. La vida útil prolongada reduce el mantenimiento ligero y las fallas; Según OMSHR, en las minas estadounidenses se producen una media de 28 accidentes al año relacionados con iluminación. NIOSH ha patrocinado el desarrollo de sistemas de lámparas de casco que, según afirman, mejoran la "capacidad de los sujetos mayores para detectar peligros en movimiento en un 15% y riesgos de tropiezo en un 23,7%, y el deslumbramiento molesto se redujo en un 45%". [69] 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%. [69]
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