Fuentes de luz en minería

En 1879 se patentó una práctica lámpara de filamento incandescente. Como resultado, la luz ya no dependía de una fuente de combustible. Se han realizado muchos avances sorprendentes en el conocimiento de la iluminación desde el descubrimiento de Edison, incluidos algunos con aplicaciones en minas subterráneas. Cada uno tiene ventajas y desventajas inherentes. La Tabla 1 enumera los tipos de fuentes de luz y compara algunos parámetros.

Tabla 1. Comparación de fuentes de luz de minas

cd = candela, DC = corriente continua; lm = lúmenes.

La corriente para energizar las fuentes de luz puede ser alterna (CA) o directa (CC). Las fuentes de luz fijas casi siempre usan corriente alterna, mientras que las fuentes portátiles, como las lámparas de gorra y los faros de vehículos subterráneos, usan una batería de CC. No todos los tipos de fuentes de luz son adecuados para corriente continua.

Fuentes de luz fijas

Las lámparas de filamento de tungsteno son las más comunes, a menudo con una bombilla esmerilada y un escudo para reducir el deslumbramiento. La lámpara fluorescente es la segunda fuente de luz más común y se distingue fácilmente por su diseño tubular. Los diseños circulares y en forma de U son compactos y tienen aplicaciones mineras, ya que las áreas mineras suelen estar en espacios reducidos. Las fuentes fluorescentes y de filamento de tungsteno se utilizan para iluminar aberturas subterráneas tan diversas como estaciones de pozo, cintas transportadoras, vías de circulación, comedores, estaciones de carga, bahías de combustible, depósitos de reparación, almacenes, cuartos de herramientas y estaciones de trituración.

La tendencia en la iluminación de minas es utilizar fuentes de luz más eficientes. Estas son las cuatro fuentes de descarga de alta intensidad (HID) denominadas vapor de mercurio, haluro metálico, sodio a alta presión y sodio a baja presión. Cada uno requiere unos minutos (de uno a siete) para llegar a la máxima potencia lumínica. Además, si se pierde o apaga la energía de la lámpara, el tubo del arco debe enfriarse antes de que se inicie el arco y la lámpara vuelva a encenderse. (Sin embargo, en el caso de las lámparas de sodio de baja presión (Sox), el reencendido es casi instantáneo). Sus distribuciones de energía espectral difieren de las de la luz natural. Las lámparas de vapor de mercurio producen una luz blanca azulada, mientras que las lámparas de sodio de alta presión producen una luz amarillenta. Si la diferenciación de colores es importante en el trabajo subterráneo (p. ej., para usar botellas de gas codificadas por colores para soldar, leer señales codificadas por colores, conexiones de cableado eléctrico o clasificar el mineral por color), se debe tener cuidado con las propiedades de reproducción cromática del material. fuente. Los colores de la superficie de los objetos se distorsionarán cuando se enciendan con una lámpara de sodio de baja presión. La Tabla 1 ofrece comparaciones de reproducción cromática.

Fuentes de luz móviles

Con los lugares de trabajo dispersos a menudo tanto lateral como verticalmente, y con voladuras continuas en estos lugares de trabajo, las instalaciones permanentes a menudo se consideran poco prácticas debido a los costos de instalación y mantenimiento. En muchas minas, la lámpara de casco que funciona con baterías es la fuente de luz individual más importante. Aunque se utilizan lámparas de casco fluorescentes, la gran mayoría de las lámparas de casco utilizan lámparas de casco que funcionan con baterías de filamento de tungsteno. Las baterías son de plomo ácido o níquel cadmio. A menudo se usa una bombilla de lámpara de tungsteno-halógeno en miniatura para la lámpara de casquillo del minero. La bombilla pequeña permite que el haz se enfoque fácilmente. El gas halógeno que rodea el filamento evita que el material del filamento de tungsteno hierva, lo que evita que las paredes de la lámpara se ennegrezcan. La bombilla también se puede quemar más caliente y, por lo tanto, más brillante.

Para la iluminación de vehículos móviles, las lámparas incandescentes son las más utilizadas. No requieren equipo especial, son económicos y fáciles de reemplazar. Las lámparas reflectoras parabólicas aluminizadas (PAR) se utilizan como faros en los vehículos.

Normas para iluminación de minas

Los países con una industria minera subterránea bien establecida suelen ser bastante específicos en sus requisitos con respecto a lo que constituye un sistema de iluminación de mina seguro. Esto es especialmente cierto en el caso de las minas en las que se emite gas metano en la explotación, normalmente las minas de carbón. El gas metano puede encenderse y causar una explosión subterránea con resultados devastadores. En consecuencia, todas las luces deben estar diseñadas para ser "intrínsecamente seguras" o "a prueba de explosiones". Una fuente de luz intrínsecamente segura es aquella en la que la corriente que alimenta la luz tiene muy poca energía, por lo que cualquier cortocircuito en el circuito no produciría una chispa que pudiera encender el gas metano. Para que una lámpara sea a prueba de explosiones, cualquier explosión provocada por la actividad eléctrica de la lámpara está contenida dentro del dispositivo. Además, el dispositivo en sí no se calentará lo suficiente como para provocar una explosión. La lámpara es más cara, más pesada, con partes metálicas generalmente hechas de fundición. Los gobiernos suelen tener instalaciones de prueba para certificar si las lámparas se pueden clasificar para su uso en una mina gaseosa. Una lámpara de sodio de baja presión no podría certificarse de tal manera que el sodio de la lámpara podría encenderse si la lámpara se rompiera y el sodio entrara en contacto con el agua.

Los países también legislan normas sobre la cantidad de luz necesaria para diversas tareas, pero la legislación varía mucho en cuanto a la cantidad de luz que debe colocarse en los distintos lugares de trabajo.

Los organismos internacionales relacionados con la iluminación, como la Illumination Engineering Society (IES) y la Commission internationale de l'éclairage (CIE), también proporcionan pautas para la iluminación de minas. La CIE destaca que la calidad de la luz que recibe el ojo es tan importante como la cantidad y proporciona fórmulas para determinar si el deslumbramiento puede ser un factor en el rendimiento visual.

Efectos de la Iluminación en Accidentes, Producción y Salud

Uno esperaría que una mejor iluminación redujera los accidentes, aumentara la producción y redujera los riesgos para la salud, pero no es fácil corroborar esto. El efecto directo de la iluminación en la eficiencia y seguridad subterráneas es difícil de medir porque la iluminación es solo una de las muchas variables que afectan la producción y la seguridad. Existe evidencia bien documentada que muestra que los accidentes de carretera disminuyen con una mejor iluminación. Se ha observado una correlación similar en las fábricas. Sin embargo, la naturaleza misma de la minería dicta que el área de trabajo cambia constantemente, por lo que en la literatura se pueden encontrar muy pocos informes que relacionen los accidentes mineros con los rayos y sigue siendo un área de investigación que ha sido en gran medida inexplorada. Las investigaciones de accidentes muestran que la iluminación deficiente rara vez es la causa principal de los accidentes subterráneos, pero a menudo es un factor contribuyente. Si bien las condiciones de iluminación juegan algún papel en muchos accidentes mineros, tienen un significado especial en los accidentes que involucran caídas desde el suelo, ya que la iluminación deficiente hace que sea fácil pasar por alto condiciones peligrosas que de otro modo podrían corregirse.

Hasta principios del siglo XX, los mineros padecían comúnmente nistagmo, una enfermedad ocular para la que no se conocía cura. El nistagmo producía oscilación incontrolable de los globos oculares, dolores de cabeza, mareos y pérdida de la visión nocturna. Fue causado por trabajar bajo niveles de luz muy bajos durante largos períodos de tiempo. Los mineros del carbón eran particularmente susceptibles, ya que se refleja muy poca luz que incide sobre el carbón. Estos mineros a menudo tenían que acostarse de costado cuando trabajaban con poco carbón y esto también puede haber contribuido a la enfermedad. Con la introducción de la lámpara de casquillo eléctrica en las minas, el nistagmo de los mineros ha desaparecido, eliminando el peligro para la salud más importante asociado con la iluminación subterránea.

Con los recientes avances tecnológicos en nuevas fuentes de luz, se ha reavivado el interés por la iluminación y la salud. Ahora es posible tener niveles de iluminación en las minas que hubieran sido extremadamente difíciles de lograr anteriormente. La principal preocupación es el deslumbramiento, pero también se ha expresado preocupación por la energía radiométrica emitida por las luces. La energía radiométrica puede afectar a los trabajadores actuando directamente sobre las células de la superficie de la piel o cerca de ella o desencadenando determinadas respuestas, como los ritmos biológicos de los que depende la salud física y mental. Una fuente de luz HID aún puede funcionar aunque la envoltura de vidrio que contiene la fuente esté agrietada o rota. En ese caso, los trabajadores pueden correr el peligro de recibir dosis superiores a los valores límite del umbral, especialmente porque estas fuentes de luz a menudo no pueden montarse muy alto.

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