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Historia de las Lámparas Mineras

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La profundidad, la oscuridad, y los peligros inherentes a la minería crean un entorno de trabajo particularmente peligrosa para el minero. Los mineros se enfrentaron a la muerte por colapso de las minas, la falta de oxígeno, y los accidentes de transporte, con el espectro de enfermedades pulmonares mortales que no desaparecen incluso después de que el minero había dejado las minas. Pero la pérdida más instantánea y catastrófica de la vida eran causados por las explosiones debido a las lámparas de minero que encendían el gas metano.
La iluminación en una mina es esencial para el trabajo. Sin luz no hay visión, no hay trabajo, y no hay salarios. Pero este punto de vista esencial también fue letal. Las llamas abiertas podrían encender el gas inflamable especialmente frecuente en las minas de carbón y las explosiones mineras con cientos de víctimas fue una ocurrencia común a fines del siglo XIX e inicios del siglo XX. Los mineros llevaban a menudo lámparas con llamas abiertas, en forma de velas y lámparas colgantes, y más adelante llevaban lámparas de carburo y lámparas de aceite de mecha en sus gorras y cascos.

1. Lámpara de Grasa tipo plato
Uno de los primeros tipos de iluminación en una mina, la lámpara de grasa de tipo plato abierto, fue popular en la década de 1700 y, a menudo estaba decorado con figuras ornamentales tales como gallos. Estas figuras actuaron como amuletos de buena suerte para el minero.

2. Lámpara candelero
Antes de 1850, los mineros usaban velas o pequeñas lámparas que colgaban de las grietas o clavadas en las maderas cerca de su trabajo. Desde 1850 hasta alrededor de 1915, el casco del minero era generalmente de tela o lona con bordes de cuero y con soportes de metal que les permitía colgar una fuente de luz en la parte frontal. Las gorras eran de uso complementario para proteger los ojos de los mineros del humo u hollín y la cabeza de pequeños golpes, pero su propósito principal era como un montaje para sus lámparas.
Posteriormente, las velas hechas de sebo duro se convirtió en una popular fuente de luz dentro de las minas. El candelabro fue aprobado para su uso en las minas también. Consistía en una barra de hierro 3/8 pulgadas torcido en un mango de bucle en un extremo y una punta afilada en el otro. A menudo había un gancho en el soporte y cuando el punto no podía ser conducido en un soporte adecuado, el soporte podía ser colgado de cualquier saliente o protuberancia en la mina.

3. Lámparas de aceite
Alrededor de 1850, la lámpara frontal de aceite se inventó en Escocia. las lámparas frontales eran de mecha tenían la forma de pequeñas calderas, una pequeña fuente que contenía aceite que alimentaba una mecha que se rellenaba en la parte superior. La lámpara frontal de aceite emitía una llama abierta, estas emitían luz suficiente para que los mineros puedan ver lo que estaba delante de su rostro, pero no mucho más. La llama alimentada por aceite producía excesivo humo, y fácilmente podía encender los gases inflamables (principalmente metano) que se encuentran en las minas de carbón. Estas lámparas fueron usados en las gorras suaves que ofrecen poco en el camino de la protección y fueron usados principalmente para la conveniencia de contar con una fuente de luz delante de la cara de los mineros.

A medida que avanzaba la minería, las lámparas de aceite se hicieron cada vez más populares debido a que eran más baratos que los candeleros de sebo y más fácil de equilibrar y llevar en las minas. Fabricado entre 1860 y 1920, estas lámparas diferían en tamaño y forma, pero funcionan con el mismo principio básico.

Una pequeña fuente cónica de 1 ½ a 2 ½ pulgadas de alto y alrededor de 1 pulgada de diámetro para el contenedor de combustible y una tapa a presión con bisagras que sella la parte superior. El cuello largo o pico largo y hacia fuera desde un lado de la fuente. Frente a la boquilla, un gancho de alambre se fija a la fuente para caber en una gorra de cuero de un minero. Se veía como una pequeña tetera. La mecha trae el combustible desde la fuente hasta la punta.

4. Lámpara Davy (Lampara de Seguridad)
Cuando los mineros de carbón trabajan en las profundidades de la tierra, existe un gran peligro de desastre si un gas, llamado grisú, se deja concentrar en las estrechas galerías. Si una llama o una chispa hace contacto con el grisú concentrado, hay peligro de una explosión. Hoy en día, las minas son ventiladas de una manera científica y equipadas con luz eléctrica, pero no obstante estas precauciones, ocurren terribles accidentes.

Antaño, se ensayó toda clase de métodos para dar luz a una mina de carbón, sin riesgo de explosión. Se trató, incluso, de usar un recipiente con peces en descomposición, para que el minero pudiera alumbrarse con la tenue fosforescencia, reflejada por la piel de los peces. Se trató de llevar la luz diurna a las minas, usando espejos como reflectores. Otra idea era una rueda de acero, que giraba contra una piedra, produciendo un chorro de chispas.

El problema fue resuelto en 1815 por Sir Humphrey Davy. No tuvo nada que ver con las minas de carbón, pero era un químico muy hábil. Se había iniciado en la vida como aprendiz de cirujano, en Penzance, y gracias a su consagración al trabajo y a su cerebro excepcional, llegó a ser miembro de la Sociedad Real, y condecorado por sus descubrimientos.

El invento de Sir Humphrey Davy era sencillo. Diseñó una lámpara de aceite provista de una fina gasa alrededor de la llama; de esa manera impedía que el calor se extendiera, inflamando el peligroso grisú. Se llamó la Lámpara de Seguridad de Davy y fue usada siempre en las minas de carbón, hasta que se introdujo la luz eléctrica. Los accidentes disminuyeron y se salvaron miles de vidas.

Una versión moderna de esta lámpara se utiliza para transportar la llama olímpica.

5. Lámpara de Carburo
Una lámpara de carburo, también conocida como lámpara de gas acetileno, carburera, carburero o candil, es un dispositivo de iluminación a gas. El aparato permite obtener una llama muy luminosa producida con la ignición del gas acetileno (C2H2) que se genera por la reacción química exotérmica entre el carburo de calcio (CaC2) y agua.

Las lámparas de carburo se inventaron poco antes de 1900 y se utilizaron intensamente en minería durante muchos años, substituyendo a las tradicionales velas y lámparas de aceite que además tenían que ser llevadas en la mano. El bajo coste del carburo y la extraordinaria potencia lumínica del acetileno serían rápidamente aceptados en todas las actividades mineras. En 1899 aparecen las primeras patentes de lámparas de acetileno en Estados Unidos y Alemania, y en la primera década del siglo XX casi todos los países fabrican sus propios modelos. Los aparatos originales han sufrido muy pocas modificaciones desde la aparición de los primeros modelos, pues el fundamento de su funcionamiento apenas ha variado. La economía, robustez, rendimiento lumínico y duración del combustible hicieron de las lámparas de carburo el medio óptimo para iluminación de minas durante casi todo el siglo XX.

Toda lámpara de carburo consta de un depósito superior de agua, y mediante una válvula reguladora deja gotear el agua al depósito inferior donde se encuentra el carburo, produciéndose así gas acetileno, que por medio de un conducto se dirige al mechero o quemador, que se encuentra situado en el exterior, produciendo una llama intensa y muy brillante. Utilidad En España en tiempos de postguerra fueron muy empleadas en el hogar, pues la profunda depresión vivida en nuestro país después de la guerra hizo que el uso se extendiera incluso hasta los años 60, fue la lámpara de carburo un dispositivo esencial para la vida, sobre todo en la zonas rurales donde el desarrollo de la energía eléctrica demoró varios años en llegar.

6. Lámpara de carburo frontal
La primera lámparas de carburo frontal o de casco pesaba aproximadamente cuatro onzas y eran cuatro pulgadas de alto y 1 ½ pulgadas de diámetro. La lámpara se componía de dos compartimentos que se atornillan juntos. El agua contenida parte superior cuyo flujo en la cámara inferior que contiene el carburo, se controla mediante una válvula de goteo. Un reflector de tres pulgadas dirige una luz de energía de vela de diez pies y fue una gran mejora con respecto a la lampara de sebo.

7. Lámpara eléctrica 
Los primeros años del siglo 20, fueron algunos de los años más mortales en la historia de la minería en los Estados Unidos como las demandas de una sociedad de industrialización las demandas para el carbón aumento considerablemente. En 1909 se registraron 20 desastres mineros en minas de carbón, la mas grande en la historia. En 1910, se registraron 25 desastres mineros (metálicos / no metálicos y carbón). La mina de carbón Monongah en Virginia fue el escenario del mayor desastre de minas de carbón en la historia de EE.UU. en 1907 con 362 muertes registradas. Este desastre provocó que el Congreso creara la Oficina de Minas de EE.UU. como un intento de mejorar las condiciones de trabajo en todo el país.

Fueron estos crecientes desastres que llevaron a la mina al ingeniero John T. Ryan, padre, y George H. Deike quienes fundaron  Mine Safety Appliances Company (MSA) en 1914. Se alistó Thomas Edison para ayudarles a crear una lámpara de casco eléctrica fiable y segura. La electricidad había estado disponible en los hogares durante años, pero la aplicación de sistemas de iluminación en las minas era una propuesta más difícil debido a los importantes gastos de cableado.

La solución a este problema era un paquete de batería recargable diseñada por Edison. El casquillo de la lámpara Edison consistía en una batería dentro de una caja de acero de cierre automático que se lleva en el cinturón de los mineros. Un cable flexible conducía a la lámpara de casco, y su entrada en la batería estaba protegido por una cubierta de acero flexible. La batería podría alimentar una lámpara de seis candelas durante 12 horas y se recarga al final del turno de un minero. Las medidas de seguridad en el bulbo incluyen una desconexión inmediata de los contactos eléctricos si la bombilla se rompe que enfría el filamento de tungsteno en un grado tal que no podría encender cualquier gas inflamable en el aire.

La MSA mas tarde fabrica cascos optimizados para la lámpara del casquillo Edison ofrece un montaje en la parte frontal de la lámpara y una guía en la parte posterior para el cable, lo que permite al minero para moverse libremente sin ningún tipo de estorbo del cable que va desde la batería hasta el bulbo. Los cascos mineros también incluían un soporte de cuero que podía adaptarse a cualquier lámpara ya sea de carburo o eléctrica, con un cable de guía en el reverso del sombrero. Antes de los cascos con normas de seguridad requeridas, los mineros llevaban lámparas eléctricas en ambos lados de sus gorras de tela y cascos duros.
Una lámpara portátil se compone de dos partes, la batería que suministra la corriente, y la bombilla. La bombilla se perfeccionó rápidamente, pero la batería estaba desacomodada. De hecho, ninguna de las lámparas experimentales al inicio tuvo éxito, ya que el bulbo requería de una batería demasiado pesada. Además, las fugas de ácido era un problema grave. Hoy en día, el casquillo de la lámpara utiliza una batería que no se derrama y un reflector parabólico equipado con características de seguridad que se engancha al protector minero. Estos aparatos eléctricos llegaron al mercado alrededor del año 1902 y tenían una vida útil de aproximadamente cinco años.

Los comienzos de la lámpara eléctrica permitió que el minero pueda trabajar en cualquier posición sin restricción, ya que no interfiere con el movimiento libre del cuerpo. Las portalámparas en las diversas minas de carbón tenían instalaciones para la carga, y limpieza de dos lámparas eléctricas y lámparas de seguridad de aceite.

8. LED (Light Emitting Diode).
La iluminación minera no son ya las bombillas o bulbos de las lámparas de casco, sino los modernos LED (sigla proveniente de su denominación inglesa Light Emitting Diode) que conjugan todas las aspiraciones, sobre todo las de luz para el trabajo y seguridad frente a los gases de la mina.

En 1907 fue descubierta la electroluminiscencia, principio básico de los LED, por el investigador británico Henry Joseph Round (2 de junio de 1881-17 de agosto de 1966), de Marconi Labs, usando un cristal de carburo de silicio y detectores de puntas de contacto.

El 31 de diciembre de 1929 el científico ruso Oleg Vladimirovich Losev (10 de mayo de 1903-22 de enero de 1942) obtuvo la patente rusa n.º 12191 por la creación de un LED. Su trabajo de investigación fue dado a conocer en varias revistas científicas rusas, alemanas e inglesas, pero no se hizo uso práctico hasta varias décadas después.

En 1955 Rubin Braunstein de Radio Corporation of America presentó la emisión de color infrarrojo del arseniuro de galio.

En 1961 James Robert Biard y Gary E. Pittman, de Texas Instruments, descubrieron que el arseniuro de galio emitía radiación infrarroja al aplicarle la corriente eléctrica, por el que obtuvieron la patente US n.º 3.293.513 de 20 de diciembre de 1966.

En 1962 el científico norteamericano Nick Holonyak, Jr. (3 de noviembre de 1928), inventó el primer LED visible de luz roja mientras trabajaba en el laboratorio de la General Electric Company en Syracuse, New York. Se le conoce como el padre de los LED.

En 1971 los primeros LEDs de color azul fueron desarrollados Jacques Pankove, inventor del LED de nitruro de galio, en los laboratorios de Radio Corporation of America. Sin embargo eran muy débiles para su uso práctico. 

En 1972 George Craford, que había sido discípulo de Nick Holonyak, descubrió el primer LED de luz amarilla.

Entre los años 1980-1990 el japonés Shuji Nakamura (22 de mayo de 1954), contribuyó al desarrollo de los LEDs verdes azules y blancos trabajando en la empresa Nichia Chemical Industries Ltd., en Tokushima, Japón.

Tras estas invenciones, científicos británicos, japoneses y norteamericanos experimentaron con otros semiconductores de galio, arsénico y fósforo, para llegar fabricar los LEDs comerciales que hoy tiene muchas aplicaciones el iluminación de todo tipo de instrumentos. Los LEDs de luz blanca ha supuesto una innovación tecnológica, que no ha hecho más que empezar su camino, se convirtió en el primer paso para un futuro en el que se trabajará con lámparas cada vez más pequeñas, del tamaño de un teléfono móvil, con un peso insignificante, lo que facilita las tareas en el interior y con una autonomía muy superior a los modelos actuales.

9. Lámpara inalámbrica Led 
Las lámparas de casco sin cable integran una batería compacta y un eficiente LED blanco en una pequeña lámpara de casco de tal manera que la tradicional petaca con la batería y el cable de conexión, se han suprimido, suponiendo una innovación radical del producto.

Con este diseño se aumenta de forma significativa la seguridad ya que no hay derrames de ácido u otros líquidos tóxicos, ni calor en la superficie de la lente, ni partes que puedan causar la ignición del gas. La supresión de la petaca de la batería y el cable mejora también la eficiencia y se reducen los costos de mantenimiento.

La iluminación en el interior de una mina debe ser de buena cantidad y calidad. La cantidad de luz es importante para poder llevar a cabo cualquier trabajo minero. Si aumenta la iluminación, la claridad del lugar también aumentará. La calidad de la luz está relacionada con el brillo, difusión, dirección y su uniformidad.

La iluminación debe proporcionar a los que laboran un ambiente seguro en interior mina. Es importante mencionar que cerca del 36% de accidentes mineros en la minería subterránea es producida por los desprendimientos de roca, muchos de los cuales han sido atribuidos a la mala iluminación.

En el 2016 la marca Nitecore lanzo al mercado lámparas led de una sola pieza que es a prueba de explosiones, el faro ha sido clasificado en Ex ib IIB T5 Gb acreditada por "Coal Industry Shanghai Electric Explosion-Proof Inspection Station" y lleva una credencial. Diseñado para la industria de alto riesgo, explotación de petróleo y trabaja a multiples tipos de temperaturas se trata de Nitecore EH1, con un frontal dedicado, que es alimentado por 2 baterías 18650 disponiendo de dos fuentes de luz independientes.
Esta fabricado con materiales de policarbonato de alta resistencia, las ventajas de este tipo de fabricación es la resistencia al impacto, polvo, altas temperaturas, agua y es a prueba de explosiones, su tiempo máximo de ejecución es de 120 horas (5 días).

Esta lámpara tiene tres niveles de brillo, modos especiales (S.O.S. / Baliza de localización) y luces rojas de emergencia que es buena para la visión nocturna adaptada para no cegar los ojos cuando tratas de ver algo de cerca o leer algo. El rojo es la longitud de onda más larga del espectro de luz visible, por lo que el trabajador puede enviar una señal funcional para la ayuda o rescate cuando quedan atrapados en una mina o cueva  por ejemplo o también cuando estamos atascados en un lugar pequeño o un lugar confinado y todavía queremos algún tipo de iluminación sin agotar la batería.

Una buena iluminación permite efectuar una inspección visual correcta del lugar. Gracias a ella, puede observarse el techo, cajas y frente de una labor minera, detectando la existencia de fracturas y rocas sueltas, igualmente el color de las rocas y los lugares donde se procederá al desate de rocas.



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Posted by Red Ingeniería de Minas on Sábado, 31 de enero de 2015