Iluminacion en Minas

Alumno: Cruz López Luis Iván Docente: Ing. Echevarría Flores Víctor Curso: Maquinaria y Equipos Mineros.

INTRODUCCIÓN

Hablar de iluminación en cualquier sector económico es asociar indefectiblemente este concepto a parámetros como normatividad, reglamentos, fotometrías, eficiencias, performances, garantías, entre otros. Sin embargo, para hablar de iluminación en el sector minero debemos agregar otro factor fundamental: la seguridad.

No hay que olvidarse que la historia del hombre minero (aproximadamente 3,000 años A.C.) es larga y variada. En ella se encierran sus adversidades y sueños pero también está, sin duda, la historia de sus conquistas. Una de las más importantes: hacer la luz en la oscuridad. Y es que necesitaba la luz para su seguridad y para extraer de las profundidades de la tierra los minerales que aprendió a usar en su beneficio.

Actualmente, las inversiones para iluminación en las operaciones mineras son muy importantes. Ellas buscan lograr iluminación adecuada, es decir, sin excesos. La inadecuada iluminación en las zonas de trabajo trae consigo mayor consumo de energía, mayor polución lumínica, menor control de brillo y poca iluminación, lo cual sugiere una mayor exigencia visual de los usuarios y, por lo tanto, una mayor fatiga y disminución en la productividad con tendencia a la alta probabilidad de accidentes.

Lámparas

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. La lámpara consta de dos compartimientos que se cargan con ambos reactivos (agua en el superior y carburo de calcio en el inferior). Un elemento de regulación (generalmente un grifo) permite aportar controladamente pequeñas cantidades de agua al carburo, produciéndose el gas acetileno que se quema en una boquilla que puede estar provista de un reflector parabólico.

Los modelos tradicionales llevan la boquilla, con o sin reflector, adosada al propio aparato.El primer carburero de calcio fue desarrollado en los EEUU en Nueva York el 28 de agosto de 1900 por Frederick Baldwin.1Primeramente fue empleado en la minería y su uso se ha difundido también en otras actividades como la espeleología, la pesca o el senderismo. Con menos de un kilo de agua y carburo de calcio puede obtenerse iluminación para más de 24 horas.

Lampara Minera Moderno Tenologia Ledesta lámpara minera utiliza una batería de lion(fosfato férrico) como fuente de poder es segura amigable con el medio ambiente permite ahorro de energía posee larga duración carga automática no posee caja para batería ni cable pequeña e integrada lámpara minera que utiliza un único chip para su fácil control seleccionado entre luz led de alta eficiencia (luz principal) y un conjunto de luces auxiliares

ILUMINACIONEs un hecho incontrovertible la importancia creciente que tiene una adecuada visión dentro del mundo en su conjunto (laboral, de investigación, de descanso, de recuperación de la salud, etc.). Como justificación de este hecho puede darse, por una parte, el que la automatización industrial supone la sustitución de muchos esfuerzos musculares por trabajos especializados, en que la visual es fundamental. A esta razón hay que añadir el hecho de que los procesos a realizar (industriales, de investigación, de requerimientos de cirugía y otros) suponen tareas visuales cada vez más difíciles y exigentes. Desde los primeros años del siglo XX se han realizado estudios e investigaciones para conocer la iluminación que debe proporcionarse en cada caso para satisfacer las exigencias de la tarea visual que en ella se realiza.

Luminancia (L)

Es la intensidad luminosa por unidad de superficie aparente, de una fuente de luz primaria o secundaria.Unidad: Candela por m² (Cd/m²) denominada NIT.La luminancia es la que produce en el órgano visual la sensación de claridad que presentan los objetos observados y tiene mucha importancia en los fenómenos de deslumbramiento.Esta medida debe tenerse en cuenta a la hora de proyectar un alumbrado, sobre todo en las instalaciones donde se requiera una iluminación de alta calidad; deben utilizarse luminarias apropiadas para obtener el control de deslumbramiento adecuado.Asimismo, también debe cuidarse la distribución de luminarias y mobiliario y los poderes de reflexión de éste último, con el fin de reducir, en la medida de lo posible, los deslumbramientos reflejados.En fotometría, la iluminancia ( ) es la cantidad de flujo luminoso que incide sobre una superficie por unidad de área. Su unidad de medida en el Sistema Internacional es el lux: 1 lux = 1 Lumen/m².En términos generales, la iluminancia se define según la siguiente expresión:

Dónde:• EV es la iluminancia, medida en lux (no usa el plural luxes).• F es el flujo luminoso, en lúmenes.• dS es el elemento diferencial de área considerado, en metros cuadrados.La iluminancia se puede definir a partir de la magnitud radiométrica de la irradiación sin más que ponderar cada longitud de onda por la curva de sensibilidad del ojo. Así, si es la iluminancia, representa la irradiación espectral y V(λ) simboliza la curva de sensibilidad del ojo, entonces:

Tanto la iluminancia como el nivel de iluminación se pueden medir con un aparato llamado fotómetro. A la iluminancia que emerge de una superficie por unidad de área también se le denomina admitancia luminosa ( ).

Lux

El lux (símbolo: lx) es la unidad derivada del Sistema Internacional de Medidas para la iluminancia o nivel de iluminación. Equivale a un lumen /m². Se usa en fotometría como medida de la intensidad luminosa, tomando en cuenta las diferentes longitudes de onda según la función de luminosidad, un modelo estándar de la sensibilidad a la luz del ojo humano.1 lx = 1 lm/m2 = 1 cd• sr/m2

El lux es una unidad derivada, basada en el lumen, que a su vez es una unidad derivada basada en la candela. Un lux equivale a un lumen por metro cuadrado, mientras que un lumen equivale a una candela x estereorradián. El flujo luminoso total de una fuente de una candela equivale a 4π lúmenes (puesto que una esfera comprende 4π estereorradianes).

Lumen

El lumen (símbolo: lm) es la unidad del Sistema Internacional de Medidas para medir el flujo luminoso, una medida de la potencia luminosa percibida. El flujo luminoso se diferencia del flujo radiante (la medida de la potencia luminosa total emitida) en que el primero se ajusta teniendo en cuenta la sensibilidad variable del ojo humano a las diferentes longitudes de onda de la luz.1 lm = 1 cd.sr = 1 lx•m2

Lux y lumen

La diferencia entre el lux y el lumen consiste en que el lux toma en cuenta la superficie sobre la que el flujo luminoso se distribuye. 1000 lúmenes, concentrados sobre un metro cuadrado, iluminan esa superficie con 1000 lux. Los mismos mil lúmenes, distribuidos sobre 10 metros cuadrados, producen una iluminancia de sólo 100 lux. Una iluminancia de 500 lux es posible en una cocina con un simple tubo fluorescente. Pero para iluminar una fábrica al mismo nivel, se pueden requerir decenas de tubos. En otras palabras, iluminar un área mayor al mismo nivel de lux requiere un número mayor de lúmenes.

stilb

La stilb (SB) es la unidad CGS de luminancia. Es igual a la candela por centímetro cuadrado o 10 4 nits (candelas por metro cuadrado). El nombre fue acuñado por el físico francés André Blondel alrededor de 1920. Viene de la stilbein palabra griega que significa "brillo".La unidad ha sido sustituido por la unidad SI: candela por metro cuadrado. La norma nacional para el SI en los Estados Unidos desalienta el uso de la stilb.EE

NATURALEZA DE LA LUZDesde tiempos muy remotos, la naturaleza de la luz fue uno de los grandes enigmas para el hombre; hoy en día se conocen varias teorías al respecto.

A) Teoría CorpuscularFormulada por Isaac Newton en el siglo XVII:“La luz está formada por pequeños corpúsculos que salen del cuerpo luminoso y que al llegar a otro cuerpo se reflejan (rebotan) para luego viajar al ojo, permitiendo así la observación de los objetos”.

B) Teoría OndulatoriaSe fundamenta en que la luz está formada por ondas.B.1) Teoría Mecánica.- Enunciada por Cristiam Huygens, en el siglo XVII; apoyado un siglodespués por Thomas Young y luego por Augustin Fresnel.“La luz está formada por ondas similares a las ondas del sonido, es decir ondas longitudinales”. Sabemos que las ondas longitudinales son ondas mecánicas, y éstas siempre se propagan en un medio elástico, pero también se sabe que la luz se propaga en el vacío (y en el vacío no hay ningún medio).

B.2) Teoría Electromagnética.- Formulada por James Maxwell y comprobada experimentalmente por Heinrich Hertz, en el siglo XIX.“Las ondas electromagnéticas experimentan los mismos efectos que las ondas luminosas: reflexión, refracción, polarización, interferencia, difracción, etc.”La existencia de un cuerpo eléctrico y magnético descarta la necesidad de un medio elástico para la propagación de la luz.

C) Teoría de los CuamtonsFormulada por Max Planck y ampliada en 1 905 por Albert Einstein.“La luz está formada por pequeños paquetes de energía llamados FOTONES”. ExplicaciónEn 1 900 se descubrió un fenómeno; cuando un cuerpo cargado de electricidad es iluminado, preferentemente con luz ultravioleta, se desprenden de él, cargas eléctricas negativas (electrones), a este fenómeno se le llamó “Efecto fotoeléctrico” y sólo se puede explicar, si se admite que la luz no está formada por ondas, sino por corpúsculos.

En cierto modo un retorno a la teoría corpuscular, es así que Planck formula su teoría de los Cuamtons.

D) Teoría ActualEn la actualidad se considera que luz tiene naturaleza Dual, es decir que en algunos fenómenosse comporta como corpúsculos y en otros como onda electromagnética.En realidad la investigación sobre la naturaleza de la luz no ha terminado.

PROPAGACIÓN Y VELOCIDAD DE LA LUZEn un medio homogéneo, la luz se propaga en línea recta y con velocidad constante que en el vacío es igual a: v = (2,997 92 ± 0,000 03)´108 m/s, aproximadamente: 300 000 km/s.

EJERCICIOS

1. Calcule la iluminación producida por una fuente de 200 cd a 5,00 m de una pared. R: 8,00 lxResolución

Aplicamos la ley de Lambert:

Reemplazando:

2. Una fuente de 800 cd está situada en el centro de una esfera de 4,00 m de radio. Calcule el flujo luminoso que atraviesa 0,300 m2 de área de la esfera. R: 15,0 lx.Resolución

Cálculo del ángulo solido:

Reemplazando:

La intensidad luminosa: de donde despejamos el flujo luminoso,

Reemplazando:

3. Hallar la distancia a la que se debe colocar una lámpara de 27,0 cd de una pantalla para producir sobre ella la misma iluminación producida por una lámpara de 75,0 cd a una distancia de 15,0 m de dicha pantalla. R: 9,00 mResolución

Aplicamos la ley de Lambert:

Reemplazando: , despejando tenemos que:

4. Calcular la iluminación producida por una fuente de 125 cd sobre una superficie situada a una distancia de 7,00 m. a) si la superficie es normal a los rayos de luz. R: 2,55 lxb) si la normal a la superficie forma un ángulo de 15,0° con los rayos. R: 2,46 lx.Resolución

a) Aplicamos la ley de Lambert:

Reemplazando:

b) Aplicamos la ley de Lambert:

Reemplazando:

5. Hallar la iluminación en la periferia de una mesa circular de 1,00 m de radio producida por una fuente de 200 cd suspendida a una distancia de 3,00 m de su centro. 19,0 lxResolución

Aplicamos la ley de Lambert:

Reemplazando:

6. ¿Cuánto tiene de descender una lámpara de 60 cd para duplicar la iluminación sobre un objeto situado 6,00 m directamente debajo de ella? 1,76 m.

Resolución

Aplicamos la ley de Lambert:

Reemplazando: Finalmente, tiene que descender: x = 1,76 m

7. Dos lámparas de 5,00 cd y 20,0 cd están separadas una distancia de 150 cm. Determinar un punto sobre la recta que las une y situado entre ellas, en que las iluminaciones producidas por las dos lámparas son iguales. A 50,0 cm de la lámpara de 5,00 cd.Resolución

Aplicamos la ley de Lambert:

Reemplazando:

despejando tenemos que: A 50,0 cm de la lámpara de 5,00 cd.

8. Una pequeña pantalla se ilumina por 16 velas muy juntas entre sí, encontrándose a 1,20 m de una pantalla. Si se apagan 7 velas ¿En cuánto tendrá que desplazar la pantalla para que su iluminación no cambie? 0,300 mResolución

Aplicamos la ley de Lambert:

Reemplazando:

despejando tenemos que:

9. Una lámpara de 30,0 cd está colocada a 25,0 cm de una pantalla. ¿A qué distancia de la pantalla y del mismo lado que la primera habría que colocar una lámpara de 240 cd para que la iluminación total sea el triple de la inicial? 50,0 cmResolución

Aplicamos la ley de Lambert: y

La ecuación es:

Reemplazando:

despejando tenemos que:

10. Dos focos A y B de igual intensidad luminosa se encuentran en la misma horizontal. Un punto P ubicado verticalmente debajo del foco B presenta una iluminación total igual al triple del generado por el foco A. ¿Cuál es la medida del ángulo que define la posición del punto P?

R: 30,0°

Resolución

Aplicamos la ley de Lambert: y dado que la iluminación total en el punto P es igual al triple de la iluminación del foco A.

La ecuación es:

Reemplazando: despejando tenemos que:

, reemplazando:

la medida del ángulo es:

SEGURIDAD EN CUANTO A LA ILUMINACION

La iluminación en interior mina debe ser en 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 trabajadores un ambiente seguro en interior mina. Es importante mencionar que cerca del 40% de accidentes mineros en la minería subterránea peruana es producida por los desprendimientos de roca, muchos de los cuales han sido atribuidos a la mala iluminación.Una buena iluminación permite efectuar una inspección visual correcta del lugar. Gracias a ella, puede observarse el techo, cajas y frente de la 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 respectivo.Una mala iluminación durante las horas de trabajo provoca fatiga en el trabajador, es decir, un sentimiento de molestia, cansancio o dolor, esencialmente desagradable, de carácter sicológico, mas no de naturaleza física. La mala iluminación obliga al trabajador a tener que acercarse con frecuencia al objeto de trabajo, provocando la fatiga, lo que podría causar algún accidente. El Reglamento de Seguridad e Higiene Minera (D.S. Nº055-2010-EM) con relación a la iluminación en interior mina dice lo siguiente:Art. 349.- El titular está obligado a proporcionar iluminación individual adecuada a los trabajadores que por razones de trabajo lo requieran.Art. 350.- Es obligación del titular minero que las lámparas a emplearse estén en perfecto estado de funcionamiento y protección debiendo garantizar una intensidad luminosa mayor o igual a 2500 lux a 1.2 metros de distancia en interior mina durante toda la guardia, con un mínimo de doce (12) horas continuas de uso.Las empresas mineras incluyen en sus reglamentos internos de seguridad disposiciones para los trabajadores para la correcta utilización de las lámparas mineras.Las lámparas mineras de casco son parte del equipo de protección personal, la cual es individual e intransferible, siendo proporcionada por la empresa.Ningún trabajador ingresará a la mina sin previamente haber recogido su lámpara, la cual deberá ser canjeada por una ficha de metal, que servirá para verificar su ingreso y permanencia en interior mina.Al concluir su labor en interior mina, el trabajador deberá entregar la lámpara minera en la casa-lámpara, canjeándola por la ficha de metal.

El trabajador de interior mina es responsable por el debido uso y conservación de la lámpara minera durante su jornada.La lámpara minera es de uso obligatorio y deberá estar en buenas condiciones. El trabajador nunca deberá apagarla cuando se encuentre en interior mina.Por ningún motivo el trabajador deberá caminar ni trabajar con la lámpara minera apagada.El trabajador minero nunca deberá dirigir el flujo luminoso de su lámpara minera directamente a la cara (ojos) del compañero, pues lo cegaría por unos instantes.Al cruzarse con un equipo móvil (volquetes, scoop, etc.) en interior mina, el trabajador deberá colocarse en el refugio oficial, dirigiendo el flujo luminoso de su lámpara al suelo y no a la cara del conductor.La lámpara minera siempre deberá estar en el porta lámpara ubicado en el casco minero. El trabajador minero nunca deberá llevarla en las manos o colgada en el cuello.Nunca se deberá ingresar a las labores con la lámpara en regulares o malas condiciones.Si la lámpara comienza a tener problemas de iluminación en interior mina, de inmediato deberá informar a su compañero, para salir con él a la superficie y reportar la anomalía.Si por alguna circunstancia se apagara la lámpara en interior mina (caminando o trabajando), el trabajador no deberá moverse hasta la llegada de su compañero, quien lo llevará de inmediato a la superficie.Los trabajadores por ningún motivo deberán alterar, modificar, perjudicar o malograr algún mecanismo de las lámparas.Los motoristas pueden utilizar la luz de la lámpara de mina como señales bajo el siguiente esquema: Mover de pared a pared en forma horizontal : Parar el convoy; Mover subiendo y bajando en forma vertical : Acercarse hacia la señal; Darle vueltas en círculo : Alejarse de la señal; Tapar y destapar la luz : Reducir la velocidad. El motorista debe repetir las señales para hacer entender que las ha comprendido. (En base al reglamento minero)Los equipos utilizados en interior mina (scoop, locomotoras, volquetes, etc.), así como las instalaciones (estaciones eléctricas, polvorines, bodegas, etc.), deberán contar con la iluminación exigida en los reglamentos respectivos.El equipo de iluminación deberá contar con un programa de mantenimiento para operar con eficiencia. Una constante capacitación sobre la iluminación en minas subterráneas aumentará los conocimientos del trabajador, evitando futuros accidentes.