INFORME TÉCNICO N° 001-2019 A : ING. ASUNTO: ILUMINACION EN MINERIA INTEGRANTE: FECHA: UNIVERSIDAD NACIONAL MICAELA BASTIDAS DE APURIMAC Mediante el presente me dirijo a usted para presentarle el informe técnico sobre los estudios de “ILUMINACION EN MINERIA”, para ello detallo primero los fundamentos de la ILUMINACION y finalmente podremos analizar la importancia de la iluminación en la minería. Es todo cuanto informe, para su conocimiento y demás fines. INDICE INDICE............................................................................................................................................ 2 INTRODUCCION ............................................................................................................................. 3 I. DATOS GENERALES........................................................................................................ 4 II. OBJETIVO DEL INFORME ............................................................................................... 5 III. EL REGLAMETO DE SEGURIDAD E HIGINE MINERA (D.S. Nº055-2010-EM) 5 IV. ILUMINACION EN MINA SUBTERRANEA ................................................................ 7 A. FUENTES DE ILUMINACIÓN EN LAS MINAS ......................................................... 8 B. FUENTES DE ILUMINACIÓN FIJAS .......................................................................... 8 C. FUENTES DE ILUMINACIÓN MÓVILES ............................................................... 9 D. NORMAS DE ILUMINACIÓN EN LAS MINAS ...................................................... 9 E. REPERCUSIÓN DE LA ILUMINACIÓN EN LOS ACCIDENTES, LA PRODUCCIÓN Y LA SALUD ............................................................................................. 10 V. ALUMBRADO DE MINAS ............................................................................................... 11 1. ALUMBRADO INDIVIDUAL: ........................................................................................... 11 2. ALUMBRADO COLECTIVO: .......................................................................................... 12 2.1 CLASES DE ALUMBRADO COLECTIVO: ........................................................................... 14 VI. LUMINOTECNIA........................................................................................................... 17 VII. CONCLUSIONES ......................................................................................................... 23 INTRODUCCION La luz y el color forman parte permanente de nuestra vida y tienen una decidida acción sobre nuestras pautas de comportamiento. La luz artificial acompañó al hombre desde que aprendió a controlar el fuego, y fue su único recurso desde los principios de la historia hasta fines del siglo XIX. 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. Es relevante que una luminaria cumpla con los factores de seguridad en el ámbito constructivo. También hay que tener en cuenta este componente al identificar el tipo de labor en cualquier operación minera, llámese tajo abierto o socavón. La selección de las fuentes se realizará en función al área a alumbrar buscando una luminaria que cumpla no solamente en el aspecto constructivo (según la IEC-598), sino que tenga la fotometría adecuada. A través del cálculo luminotécnico respectivo se puedan apreciar los resultados buscados: luminancias mínimas, medias y máximas, uniformidades, luminancias horizontales -a la altura del plano de trabajo seleccionado- y las verticales, potencia instalada total, consumo de energía por metro cuadrado, entre otros. I. DATOS GENERALES La Luminotecnia es la ciencia que estudia las distintas formas de producción de luz, así como su control y aplicación. FLUJO LUMINOSO Es la magnitud que mide la potencia o caudal de energía de la radiación luminosa a la que el ojo humano es sensible, se mide en Lumen (Lm) EFICIENCIA LUMINOSA Expresa el rendimiento energético de una lámpara y mide la calidad de la fuente como instrumento destinado a producir luz por la transformación de energía eléctrica en energía radiante visible. ILUMINANCIA (E) Iluminancia o iluminación se define como el flujo luminoso incidente por unidad de superficie. Su unidad es el Lux. LUX se puede definir como la iluminación de una superficie de 1 m² cuando sobre ella incide, uniformemente repartido un flujo luminoso de 1 Lumen. LUMINANCIA (L) Intensidad luminosa reflejada por una superficie. Su valor se obtiene dividiendo la intensidad luminosa por la superficie aparente vista por el ojo en una dirección determinada. Su unidad es la candela/m². LUMINARIA aparato de alumbrado que reparte, filtra o transforma la luz emitida por una o varias lámparas y que comprende todos los dispositivos necesarios para el soporte, la fijación y la protección de lámparas, (excluyendo las propias lámparas) y, en caso necesario, los circuitos auxiliares en combinación con los medios de conexión con la red de alimentación. II. OBJETIVO DEL INFORME Conocer la importancia de la iluminación en minería de acuerdo al tipo de iluminación y requerimiento de seguridad y comodidad. III. EL REGLAMETO DE SEGURIDAD E HIGINE MINERA (D.S. Nº0552010-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 la 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. IV. ILUMINACION EN MINA SUBTERRANEA Dentro de las minas subterráneas, es imprescindible tener una iluminación eficiente y segura. Airfal fabrica luminarias con alto rendimiento óptico, adaptadas a las minas subterráneas, que cumplen con las normas más exigentes de seguridad como la normativa ATEX. El riesgo de explosión en las minas subterráneas conlleva el uso de una iluminación especial para evitar posibles accidentes. En las minas de carbón, cuando la concentración de gas grisú es alta, se forman atmósferas explosivas, y puede producirse una explosión si en la zona existe una fuente de energía suficiente. Ésta explosión puede producirse por culpa de chispas de origen mecánico o eléctrico. En el interior de la mina, donde existen atmósferas potencialmente explosivas, la utilización de la energía eléctrica necesita estar protegida con total seguridad. Para evitar explosiones o minimizar sus efectos, además de ventilar las minas, se suele utilizar equipos y materiales especialmente diseñados para utilizarse en atmósferas explosivas. Todo el material eléctrico y de iluminación empleado en la mina tiene que estar blindado, capaz de soportar una explosión en su interior y evitar cualquier riesgo de propagación, es lo que se llama material anti de flagrante. Las normas de iluminación ayudan a garantizar la seguridad de las instalaciones de iluminación en las minas. Los sistemas de iluminación utilizados en la parte inferior de una mina deben de cumplir con la normativa ATEX, y así evitar el riesgo de propagación de la explosión. La Normativa ATEX (atmósferas explosivas) proviene de dos directivas europeas (1994/9/CE y ATEX 137 para los equipos destinados a ser utilizados en zonas ATEX, y 1999/92/CE o ATEX 100A para la seguridad de los trabajadores). Fruto de la experiencia de Airfal, la luminaria MINEX ha sido pensada tanto para un uso en áreas peligrosas como no peligrosas, con costes de mantenimiento bajos, una instalación sencilla, y mayor seguridad. La luminaria MINEX cumple con la normativa Atex y fue creada especialmente para la iluminación de minas y subterráneos. También puede ser utilizada en otras instalaciones industriales interiores, exteriores o de bajo techo. A. FUENTES DE ILUMINACIÓN EN LAS MINAS En 1879 se patentó la lámpara de filamento incandescente, y a partir de entonces la iluminación dejó de depender de una fuente de combustible. Desde el descubrimiento de Edison se han producido numerosos e importantes avances en el conocimiento de la luz, entre ellos algunas aplicaciones para las minas subterráneas que presentan ventajas e inconvenientes específicos. La corriente para alimentar fuentes de iluminación puede ser de tipo alterno (CA) o continuo (CC). Las fuentes de iluminación fijas utilizan casi siempre corriente alterna mientras que las portátiles, como las lámparas de casco y los faros de los vehículos subterráneos, se sirven de baterías de corriente continua. No todos los tipos de fuentes de iluminación resultan adecuados para corriente continua. B. FUENTES DE ILUMINACIÓN FIJAS Las lámparas de filamento de tungsteno son las más habituales y a menudo están provistas de una bombilla esmerilada y una protección para reducir el deslumbramiento. La lámpara fluorescente es la segunda fuente de iluminación más utilizada y se distingue fácilmente por su diseño tubular. En las minas, donde suele escasear el espacio, se emplean diseños compactos de tipo circular y en forma de U. En las minas subterráneas las fuentes de filamento de tungsteno y fluorescentes se utilizan para iluminar estaciones de pozo, acarreadores, galerías, comedores, estaciones de carga, depósitos de combustibles, instalaciones de reparación, almacenes, cuartos de herramientas y estaciones de trituración. La tendencia en materia de iluminación de minas es utilizar fuentes de iluminación más eficientes, del tipo de las de descarga de alta intensidad (HID), vapor de mercurio, haluro metálico, y sodio a alta presión y a baja presión. Estas fuentes requieren algunos minutos (1-7) para alcanzar su capacidad lumínica total y, si se interrumpe el suministro de energía a la lámpara, el tubo de arco debe enfriarse antes de poder encenderse de nuevo (salvo en las lámparas de sodio a baja presión (Sox), de reencendido casi instantáneo). La distribución espectral es diferente a la de la luz natural. Las lámparas de vapor de mercurio producen una luz blanco azulada mientras que las de sodio a alta presión producen una luz amarillenta. Dado que en el trabajo subterráneo es importante distinguir bien los colores (por ejemplo para utilizar botellas de gas con diferentes códigos de color en los trabajos de soldadura, para reconocer señales con códigos de color, para conectar cables eléctricos o para clasificar minerales por su color), hay que tener en cuenta la apreciación de color que permite cada fuente. Los objetos, al ser iluminados por una lámpara de sodio a baja presión, presentan un color superficial distorsionado. C. FUENTES DE ILUMINACIÓN MÓVILES Cuando los puestos de trabajo están diseminados tanto en sentido horizontal como vertical y se realizan operaciones continuas de voladura en ellos, las instalaciones permanentes resultan impracticables por su alto coste de instalación y mantenimiento. En muchas minas, la lámpara de baterías en el casco del minero es la principal fuente de iluminación. Aunque a veces se utilizan lámparas de casco fluorescentes, en su mayoría son de filamento de tungsteno alimentadas con batería (bien de tipo ácido de plomo o bien de níquel-cadmio). En ocasiones también se utiliza una mini bombilla halógena de tungsteno; la mini bombilla permite enfocar fácilmente el rayo y el gas halógeno alrededor del filamento evita que éste hierva y ennegrezca las paredes de la lámpara. La bombilla también puede arder con más calor y, por tanto, con más luz. Para los vehículos móviles, el método de iluminación más utilizado son las lámparas incandescentes, que no requieren mecanismos especiales, resultan económicas y son fáciles de sustituir. En los faros de los vehículos se utilizan lámparas parabólicas de reflector aluminizado (PAR). D. NORMAS DE ILUMINACIÓN EN LAS MINAS En los países con una industria minera subterránea fuerte existen, por lo general, requisitos muy específicos de seguridad de iluminación en las minas y, en especial, en aquellas en que se desprende gas metano, generalmente minas de carbón. El gas metano puede entrar en combustión y ocasionar explosiones subterráneas de efectos devastadores. Por lo tanto, el diseño de la iluminación debe ser “intrínsecamente seguro” o “anti deflagración”. Una fuente luminosa intrínsecamente segura es aquella que dispone de una corriente de alimentación de baja energía, de forma que un cortocircuito no puede producir chispas que den lugar a la combustión del gas metano. En una lámpara anti deflagración cualquier explosión causada por la electricidad de la lámpara debe quedar contenida dentro de la misma, y no debe generar calor suficiente para causar una explosión. Este tipo de lámparas son más caras y más pesadas, pues contienen piezas de metal fundido. Los gobiernos suelen disponer de instalaciones de prueba para certificar las lámparas clasificadas como válidas para su uso en minas con emisiones de gas. Una lámpara de sodio a baja presión no podría ser certificada como tal, ya que en caso de rotura el sodio de su interior ardería en contacto con el agua. Los Estados han adoptado asimismo normas que establecen la cantidad de luz necesaria para cada tarea; según las diferentes legislaciones, la cantidad de luz para cada puesto de trabajo varía considerablemente. Las organizaciones internacionales que se ocupan de la iluminación, como la Sociedad de Ingeniería de la Iluminación (IES) y la Comisión Internacional de la Iluminación (CIE), también elaboran directrices de iluminación para minas. Según la CIE, la calidad de la luz recibida por el ojo es tan importante como la cantidad y ha establecido fórmulas para evitar que el deslumbramiento afecte al rendimiento visual. E. REPERCUSIÓN DE LA ILUMINACIÓN EN LOS ACCIDENTES, LA PRODUCCIÓN Y LA SALUD Cabría esperar que una mejor iluminación permitiría reducir el número de accidentes, aumentar la producción y reducir los riesgos para la salud, pero esto no resulta fácil de justificar. En una mina, es difícil medir el efecto directo de la iluminación sobre la eficiencia y la seguridad, porque la iluminación es sólo uno de los muchos factores que inciden en la producción y la seguridad. Está bien documentado el hecho de que los accidentes en las autopistas disminuyen cuando se mejora la iluminación. También en las fábricas se ha observado una correlación similar. Sin embargo, en la minería, las zonas de trabajo experimentan un cambio continuo y hay muy pocos informes que relacionen los accidentes en las minas con la iluminación, por lo que ésta sigue siendo un campo de investigación muy poco explorado. Las investigaciones sobre accidentes demuestran que una iluminación deficiente rara vez es la causa primera de los accidentes subterráneos, aunque sí un factor adicional. Las condiciones de iluminación influyen en muchos accidentes en las minas y de forma especial en los producidos por caídas, ya que una mala iluminación dificulta la observación de situaciones peligrosas que podrían haberse evitado. Hasta comienzos del siglo XX los mineros sufrían, por lo general, de una afección ocular denominada nistagmus, para la que no existía curación. Esta enfermedad producía un movimiento incontrolado de los globos oculares, dolor de cabeza, vértigos y pérdida de la visión nocturna y estaba causada por el trabajo con niveles de luz muy bajos durante largos períodos de tiempo. Los mineros del carbón eran especialmente susceptibles a esta enfermedad, dado que el carbón refleja muy poca luz. Además, a menudo tenían que tumbarse de lado para poder trabajar en los filones de carbón más bajos, lo que también parece haber contribuido a esta enfermedad. Con la introducción en las minas de las lámparas eléctricas de casco esta enfermedad ha desaparecido y se ha eliminado el mayor riesgo para la salud asociado a la iluminación de las minas. Con los últimos avances tecnológicos en materia de fuentes de iluminación se ha reavivado el interés por la iluminación y la salud. En la actualidad, es posible disponer en las minas de niveles de iluminación que hubieran sido extremadamente difíciles de alcanzar hace tiempo. Ahora, el principal problema es el deslumbramiento, aunque también existe cierta preocupación por la energía radiométrica que emiten las luces, que puede afectar a los trabajadores al actuar directamente sobre las células de la piel o activar ciertas respuestas, como los ritmos biológicos que influyen en la salud física y mental. Una fuente de iluminación HID puede seguir funcionando aunque la parte exterior de vidrio que contiene la fuente esté rajada o rota, dando lugar a que los trabajadores reciban dosis superiores a los valores límite umbral, especialmente porque estas fuentes de iluminación a menudo tienen que instalarse a baja altura. V. ALUMBRADO DE MINAS Este puede ser: Alumbrado individual o Alumbrado colectivo. 1. ALUMBRADO INDIVIDUAL: Se ha generalizado con el empleo de las lámparas de casco, por las siguientes razones: • Deja libres las manos al operario. • Ilumina directamente 10 que se mira y de muy cerca. • Da una iluminación directa sin sombras. • Es Ligera y económica. • Es de alta seguridad para el trabajo en minas grisutuosas. 2. ALUMBRADO COLECTIVO: Principalmente se está generalizando el empleo del alumbrado colectivo en galerías, sobre guías y dernas vías que sean duraderas. EI sistema más eficaz y de mas econ6mica explotaci6n, para mejorar el alumbrado en el interior de una mina es por medio de lámparas incandescentes y fluorescentes alimentadas directamente por una red de energía eléctrica de baja tensi6n. (110/ 127 Voltios). PORTA LAMPARA DE ALUMBRADO INCANDESCENTE: PARTES: CARACTERISTICAS: Son de construcción antideflagrante y están constituidas por un cuerpo metálico con un gancho de suspensión y con dos cornetas para entrada y salida de cables conductores y un dispositivo de interrupción. Una pieza cilíndrica se adapta al cuerpo y se asegura por tornillos de cabeza triangular embutida, soporta el globo de vidrio muy resistente. EI cristal bastante grueso está protegido por una rejilla metálica. Antideflagrante: Las explosiones que se puedan presentar en su interior por corto – circuito o por presencia de grisú, no se propagan al exterior. 2.1 CLASES DE ALUMBRADO COLECTIVO: EI alumbrado colectivo puede ser: PERMANENTE CON SEÑALIZACION Por norma general de seguridad los trabajos eléctricos en la mina se deben efectuar sin tensión. 2.1.1 Alumbrado colectivo permanente: Las lámparas se conectan en paralelo a la red y para su accionamiento se utiliza un interruptor bipolar antideflagrante con fusibles de protección. Protección a tierra: Es una línea conductora de cobre que se adiciona a los circuitos en general, pero especialmente bajo tierra, y tiene por objeto la seguridad de los equipos y operarios cuando se presente una falla. Como por ejemplo, el daño en el aislamiento de los conductores quedando estos en contacto con los cuerpos metálicos: la corriente eléctrica circula entonces por la línea de tierra y se desconecta así el circuito. Can protección a tierra, la corriente eléctrica de la falla, circula a través de la línea de protección a tierra. Riesgo de electrocución: la corriente electrice circula a troves del cuerpo del operario cuando no existe la línea a tierra. 2.1.2 Alumbrado colectivo con señalización: Se utilizan los portalámparas con un interruptor de cadena o tireta con el fin de dar diferentes señales de acuerdo con un código previamente establecido. La línea de protección a tierra es la primera que se conecte en un montaje y la última que se desconecta. Como se observa, las lámparas están permanentemente prendidas; al accionar cualquiera de los interruptores, tirando de la cadena el circuito se interrumpe dando así una señal. CODIGO DE SEÑALES CON ALUMBRADO: Tránsito de máquinas y personal: EI c6digo de señales empleado en algunas minas para transite de máquinas y personal es el siguiente: Las palabras ¡ALEJESE! y ¡ACERQUESE! son respecto a quien ejecuta la señal y deben ser respondidas de la misma forma. VI. LUMINOTECNIA VII. CONCLUSIONES 1) 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. 2) 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. 3) 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. .
