Lámpara de Davy

La lámpara Davy es una lámpara de seguridad utilizada en atmósferas inflamables, inventada en 1815 por Sir Humphry Davy . ^{[ 1 ]} Consiste en una lámpara de mecha con la llama encerrada dentro de una rejilla. Fue creada para su uso en minas de carbón , para reducir el peligro de explosiones debido a la presencia de metano y otros gases inflamables, llamados grisú o grisú minero .

El polímata alemán Alexander von Humboldt , que trabajaba para la Oficina Alemana de Minas, se preocupó por la salud y el bienestar de los mineros e inventó una especie de respirador y «cuatro lámparas de distinta construcción, adecuadas para su uso en diversas circunstancias. El respirador servía para evitar la inhalación de gases nocivos y para suministrar al minero aire puro; las lámparas estaban diseñadas para arder en el tipo de gas ignífugo más inflamable sin que se produjera la ignición del gas. Fueron precursoras del invento posterior de Davy y los mineros las utilizaban con frecuencia». ^{[ 2 ]}

La invención de Davy fue precedida por la de William Reid Clanny , un médico irlandés de Bishopwearmouth , quien había presentado un trabajo ante la Royal Society en mayo de 1813. La lámpara de seguridad de Clanny, más aparatosa, fue probada con éxito en Herrington Mill, y él ganó medallas de la Royal Society of Arts . ^{[ 3 ]}

A pesar de su falta de conocimientos científicos, el mecánico George Stephenson ideó una lámpara en la que el aire entraba a través de pequeños orificios, por los que no podían pasar las llamas. Un mes antes de que Davy presentara su diseño a la Royal Society , Stephenson demostró su propia lámpara a dos testigos llevándola a la mina de carbón de Killingworth y colocándola frente a una fisura de la que emanaba grisú . ^{[ 4 ]}

La primera prueba de una lámpara Davy con un tamiz de alambre se realizó en la mina de carbón de Hebburn el 9 de enero de 1816. ^{[ 5 ]} Una carta de Davy (que pretendía mantener en privado) que describía sus hallazgos y varias sugerencias para una lámpara de seguridad se hizo pública en una reunión en Newcastle el 3 de noviembre de 1815, ^{[ 6 ]} y un documento que describía la lámpara se presentó formalmente en una reunión de la Royal Society en Londres el 9 de noviembre. ^{[ 7 ]} Por ello, Davy recibió la Medalla Rumford de la sociedad . La lámpara de Davy se diferenciaba de la de Stephenson en que la llama estaba rodeada por una pantalla de gasa, mientras que el prototipo de lámpara de Stephenson tenía una placa perforada contenida en un cilindro de vidrio (un diseño mencionado en el documento de Davy para la Royal Society como una alternativa a su solución preferida). ^{[ 7 ]} Por su invención, Davy recibió 2000 libras esterlinas en plata (el dinero se recaudó mediante suscripción pública), mientras que Stephenson fue acusado de robarle la idea a Davy, porque Stephenson no había demostrado la lámpara Geordie completamente desarrollada hasta después de que Davy presentara su trabajo en la Royal Society, y (se sostuvo) las versiones anteriores no habían sido realmente seguras. ^{[ 6 ] [ 8 ] [ a ]}

Un comité local de investigación reunido en apoyo de Stephenson lo exoneró, demostrando que había estado trabajando por separado para crear la lámpara Geordie, ^{[ 10 ]} y recaudó una suscripción para él de £ 1,000. ^{[ 11 ]} Davy y sus partidarios se negaron a aceptar sus conclusiones y no veían cómo un hombre sin educación como Stephenson podía haber dado con la solución que tenía: el propio Stephenson admitió libremente que había llegado a una solución práctica sobre la base de una teoría errónea. ^{[ 11 ]} En 1833, un comité de la Cámara de los Comunes determinó que Stephenson tenía igual derecho a haber inventado la lámpara de seguridad. ^{[ 11 ]} Davy murió afirmando que Stephenson le había robado la idea. La lámpara Stephenson se usó casi exclusivamente en el noreste de Inglaterra , mientras que la lámpara Davy se usó en todas partes. La experiencia le generó a Stephenson una desconfianza de por vida hacia los expertos científicos teóricos con sede en Londres. ^{[ 12 ] [ b ]}

La lámpara consiste en una mecha con la llama encerrada dentro de una rejilla. La rejilla actúa como un parallamas ; el aire (y cualquier grisú presente) puede pasar a través de la rejilla con la suficiente libertad como para mantener la combustión, pero los orificios son demasiado pequeños para permitir que la llama se propague a través de ellos e incendie el grisú que se encuentre fuera de la rejilla. La lámpara Davy se alimentaba con aceite o nafta (líquido para encendedores). ^{[ 13 ]}

La lámpara también servía para comprobar la presencia de gases. Si había mezclas de gases inflamables, la llama de la lámpara Davy ardía más alto con un tono azulado. Las lámparas estaban equipadas con un medidor metálico para medir la altura de la llama. Los mineros podían colocar la lámpara de seguridad cerca del suelo para detectar gases, como el dióxido de carbono , que son más densos que el aire y, por lo tanto, podían acumularse en las depresiones de la mina; si el aire de la mina era pobre en oxígeno ( gas asfixiante ), la llama de la lámpara se extinguiría ( humedad negra o sofocante ). Una llama de metano-aire se extingue con un contenido de oxígeno de aproximadamente el 17 % (que aún permite la vida), por lo que la lámpara proporcionaba una indicación temprana de una atmósfera insalubre, lo que permitía a los mineros salir antes de morir por asfixia. ^{[ 14 ] [ 15 ]}

En 1816, el Cumberland Pacquet informó sobre una demostración de la lámpara Davy en William Pit, Whitehaven. Colocada en un soplador, "...el efecto fue grandioso e indescriptible. Al principio, se vio una llama azul coronar la llama de la lámpara; luego, una llama brillante que se extendía por el cilindro; y poco después, la llama del grisú se expandió hasta llenar por completo la malla metálica. Durante un tiempo, la llama de la lámpara se vio a través de la del grisú, que finalmente se extinguió sin explosión. No se podían desear resultados más satisfactorios..." ^{[ 16 ]} Otro corresponsal del periódico comentó: "La lámpara ofrece seguridad absoluta al minero... Con la excelente ventilación de las minas de carbón de Whitehaven y la aplicación del valioso instrumento de Sir Humphry, los accidentes por explosión de hidrógeno (carburado) que se han producido (aunque relativamente pocos para obras tan extensas) se evitarán gracias a este feliz invento". ^{[ 16 ]}

Sin embargo, esta predicción no se cumplió: en los siguientes treinta años, las explosiones de grisú en las minas de Whitehaven mataron a 137 personas. ^{[ 17 ] : 139} Más generalmente, el Comité Selecto sobre Accidentes en Minas informó en 1835 que la introducción de la lámpara Davy había provocado un aumento de los accidentes mineros; ^{[ 11 ] : 130} la lámpara fomentó el trabajo de minas y partes de minas que anteriormente habían sido cerradas por razones de seguridad. ^{[ 18 ]} Por ejemplo, en 1835, 102 hombres y niños murieron por una explosión de grisú en una mina de carbón de Wallsend que trabajaba en la veta Bensham, descrita en la investigación posterior por John Buddle como "una veta peligrosa, que requería el máximo cuidado para mantenerla en estado de trabajo", que solo podía trabajarse con la lámpara Davy. El forense señaló que una explosión anterior de grisú en 1821 había matado a 52 personas, pero instruyó a su jurado que cualquier conclusión sobre la conveniencia de continuar explotando la veta estaba fuera de su competencia. ^{[ 19 ]}

Las lámparas debían ser proporcionadas por los propios mineros, no por los propietarios, ya que tradicionalmente los mineros compraban sus propias velas en la tienda de la compañía. Los mineros seguían prefiriendo la mejor iluminación de una luz directa, y las normas mineras que insistían en que solo se usaran lámparas de seguridad ^{[ 17 ] : 139} eran draconianas en principio, pero en la práctica ni se observaban ni se aplicaban. Tras dos accidentes en dos años (1838-1839) en las minas de Cumberland, ambos causados ​​por controles de seguridad realizados a la luz de una llama abierta, la Comisión Real sobre el Empleo Infantil comentó tanto la falta de aprendizaje del primer accidente como la «adicional absurdidad» de «llevar una lámpara Davy en una mano por seguridad y una vela encendida en la otra, como si fuera por peligro. Más allá de esto, no puede haber mayor irreflexión ni insensatez; y cuando se permite tal gestión en la mina de dos de los propietarios de carbón más acaudalados del reino, dejamos de asombrarnos de lo que pueda ocurrir en minas explotadas por hombres igualmente carentes de capital y conocimientos». ^{[ 17 ] : 140}

Otra razón del aumento de accidentes fue la poca fiabilidad de las propias lámparas. La rejilla metálica se dañaba con facilidad, y bastaba con que un solo cable se rompiera o se oxidara para que la lámpara dejara de ser segura. El trabajo realizado por un testigo científico e informado por el comité demostró que la lámpara Davy se volvía insegura en corrientes de aire tan bajas que una lámpara Davy llevada a paso normal contra corrientes de aire normales en pasillos solo era segura si se le proporcionaba un escudo contra corrientes de aire ^{[ 20 ] : 13–17} (que normalmente no se instalaba), y el comité observó que habían ocurrido accidentes cuando la lámpara se usaba "de forma general y cuidadosa; nadie sobrevivió para contar cómo ocurrieron estos sucesos; la conjetura suplió la falta de conocimiento positivo de manera muy insatisfactoria; pero se registran incidentes que demuestran lo que debe suceder después de una prueba irrazonable de la lámpara; y su Comité se ve obligado a creer que la ignorancia y una falsa confianza en sus méritos, en casos que conllevaban riesgos injustificados, han llevado a consecuencias desastrosas" ^{[ 11 ] : 131} El "Comité de South Shields", un organismo establecido por una reunión pública allí ^{[ 21 ]} (en respuesta a una explosión en la mina St Hilda en 1839) ^{[ 22 ]} a Considerar la prevención de accidentes en las minas había demostrado que la ventilación de las minas en el noreste era generalmente deficiente, con un suministro insuficiente de aire fresco que propiciaba la acumulación de mezclas explosivas de gases. ^{[ 20 ] : 28–36 [ c ]} Un comité selecto posterior en 1852 coincidió con esta opinión; las explosiones de grisú se podían prevenir mejor mejorando la ventilación de las minas (mediante el uso de eyectores de vapor: el comité desaconsejó específicamente la ventilación con ventiladores), que se había descuidado debido a la excesiva confianza en la seguridad de la lámpara Davy. ^{[ 23 ] : viii}

La práctica de usar una lámpara Davy y una vela juntas no era del todo absurda, si se entiende que la lámpara Davy no solo proporciona luz de seguridad en una atmósfera explosiva, sino que también sirve para medir los niveles de grisú. Sin embargo, en la práctica, la advertencia de la lámpara no siempre se percibía a tiempo, especialmente en las condiciones de trabajo de la época. ^{[ 24 ]}

Por lo tanto, la Ley de Regulación de Minas de 1860 exigía que las minas de carbón contaran con una ventilación adecuada, producida constantemente, para diluir y neutralizar los gases nocivos, de modo que las áreas de trabajo estuvieran, en circunstancias normales, en condiciones aptas para ser trabajadas (las áreas donde no se pudiera garantizar una atmósfera normalmente segura debían ser cercadas "en la medida de lo posible"): también exigía que las lámparas de seguridad fueran examinadas y bloqueadas de forma segura por una persona debidamente autorizada antes de su uso.

Incluso cuando eran nuevas y limpias, la iluminación de las lámparas de seguridad era muy deficiente, ^{[ 25 ]} y el problema no se resolvió por completo hasta que las lámparas eléctricas estuvieron ampliamente disponibles a finales del siglo XIX. ^{[ 26 ]}

Una lámpara equivalente a la lámpara Davy se ha utilizado en los relevos de la antorcha olímpica . Se empleó en los relevos de los Juegos Olímpicos de la Juventud de Sídney, Atenas, Turín, Pekín, Vancouver y Singapur . También se utilizó en los Juegos Olímpicos Especiales de Shanghái, los Juegos Panamericanos y los Juegos Centroafricanos, así como en el relevo de los Juegos Olímpicos de Verano de Londres 2012. ^{[ 27 ]}

Todavía se fabrican lámparas en Eccles, Gran Manchester ; ^{[ 28 ]} en Aberdare , Gales del Sur ; ^{[ 29 ]} y en Calcuta , India . ^{[ 30 ]}

Una réplica de una lámpara Davy se encuentra frente a la taquilla del Stadium of Light (Sunderland AFC), construido sobre una antigua mina de carbón.

En 2015, con motivo del bicentenario de la invención de Davy, la antigua mina de carbón de Bersham , en Wrexham , Gales, ahora convertida en museo minero, organizó un evento para que el público llevara sus lámparas Davy para su identificación. ^{[ 31 ]} El Museo Nacional de Minería de Escocia en Newtongrange , Escocia, también celebró el 200 aniversario de la invención. ^{[ 32 ]} En 2016, la Royal Institution of Great Britain , donde se exhibe el prototipo de la lámpara Davy, decidió escanear la invención en 3D, realizar ingeniería inversa y presentarla a los visitantes del museo en un formato digital más accesible mediante una cabina de realidad virtual. A primera vista parece una vitrina tradicional, pero cuenta con una pantalla táctil con diversas opciones para que los visitantes vean y consulten las exhibiciones virtuales en su interior. ^{[ 33 ]}

• James, Frank AJL (2005). "¿Qué tan grande es un agujero?: Los problemas de la aplicación práctica de la ciencia en la invención de la lámpara de seguridad para mineros por Humphry Davy y George Stephenson en la Inglaterra de finales de la Regencia" ( PDF) . Transactions of the Newcomen Society . 75 (2): 175–227 . doi : 10.1179/tns.2005.010 . S2CID 111936569. Archivado (PDF) del original el 27 de septiembre de 2019. 

• Vídeo de Popular Science que muestra un experimento que demuestra el principio de la lámpara de Davy.
• Edwards, Eric. La lámpara de seguridad de los mineros en el Museo Pitt Rivers , Universidad de Oxford.
• Biografía breve de Humphry Davy en Spartacus Educational
• Martyn Poliakoff, Martyn Poliakoff . "La lámpara de Davy" . La tabla periódica de vídeos . Universidad de Nottingham .