Análisis profesional: umbrales de alarma y estándares de sensores de humo subterráneos

Los incendios subterráneos en minas de carbón son uno de los tipos de accidentes más destructivos y con ventanas de reacción más cortas. A diferencia de explosiones de gas o polvo, los incendios son difíciles de detectar en etapas tempranas, pero una vez se desarrollan, pueden dañar rápidamente los sistemas de ventilación y provocar accidentes secundarios.

El humo es una de las características físicas más tempranas, estables y reconocibles de un incendio en la mina. Por ello, los sensores de humo subterráneos y sus umbrales de alarma son elementos técnicos clave en los sistemas de monitoreo de seguridad minera.

Nexisense, con experiencia en sensores industriales para seguridad minera, ha acumulado un amplio conocimiento en aplicaciones de ingeniería, configuración de umbrales y vinculación de sistemas. Este artículo analiza de manera sistemática los umbrales de alarma basándose en normas, principios y aplicaciones de ingeniería.

Base normativa de los umbrales de alarma de sensores de humo subterráneos

Los sensores de humo subterráneos no son equipos de protección contra incendios ordinarios; sus parámetros de alarma deben cumplir tanto con la normativa de seguridad minera como con la adaptabilidad a condiciones complejas in situ. Las referencias principales incluyen:

• Reglamento de Seguridad Minera

• Normas AQ relacionadas con sistemas de monitoreo de seguridad minera

• Normas técnicas de la industria MT/T para sensores de minería

• Estándares internos de aplicación y validación en ingeniería

Rangos típicos de umbrales según la tecnología

Los sensores de humo comunes incluyen ionización, fotoeléctricos y de dispersión láser, con diferencias en sensibilidad y velocidad de respuesta:

• Sensor de humo por ionización: umbral de 0.1–0.3 dB/m, tiempo de respuesta ≤30 s

• Sensor de humo fotoeléctrico: umbral de 0.05–0.2 dB/m, tiempo de respuesta ≤15 s

• Sensor de humo por dispersión láser: umbral de 0.02–0.1 dB/m, tiempo de respuesta aprox. 10 s

Mayor sensibilidad facilita la detección temprana de incendios, pero requiere mejor manejo de interferencias de polvo y niebla.

Lógica de configuración de umbrales según el escenario subterráneo

El entorno de la mina es complejo; un umbral único no garantiza seguridad y evita falsas alarmas. Los umbrales deben establecerse según la generación de humo y la interferencia ambiental.

Galerías de cintas transportadoras

• Origen: fricción de la cinta, sobrecalentamiento de tambores (alto riesgo de incendio)

• Umbral recomendado: 0.08–0.12 dB/m

• Principio: identificar tempranamente incendios por fricción, evitar falsas alarmas por polvo normal

Cámaras eléctricas y electromecánicas

• Origen: alta densidad de equipos eléctricos, humo por sobrecalentamiento de cables o cortocircuitos

  

• Umbral recomendado: 0.05–0.08 dB/m

• Enfoque: identificar temprano envejecimiento de aislamiento o fallas eléctricas, correlacionando con monitoreo de temperatura y corriente

Frentes de extracción

• Origen: alta concentración de polvo, interferencias complejas

• Umbral recomendado: 0.1–0.15 dB/m

• Principio de ingeniería: elevar ligeramente el umbral, enfocarse en la tendencia de cambio más que en el valor instantáneo

Mecanismo de activación de alarma de los sensores de humo subterráneos

Lógica de activación por umbral de concentración

• Para evitar falsas alarmas por interferencias momentáneas, los sensores suelen usar combinación de criterio de tiempo + concentración:

• Concentración de humo > umbral durante 5 s → alarma de primer nivel

• Concentración de humo > 150% del umbral durante 10 s → alarma de emergencia de segundo nivel

• Este diseño equilibra sensibilidad y estabilidad

Mecanismo de alerta por tendencia

• Además del umbral fijo, la alerta por tendencia es importante para la detección temprana de incendios:

• Si la concentración de humo aumenta más de 0.05 dB/m/s en 30 s, se puede emitir alerta temprana aunque no se alcance el umbral absoluto

• Útil para escenarios de ignición lenta de cables o sobrecalentamiento gradual de equipos

Características de ingeniería de los sensores de humo Nexisense

• Algoritmo de identificación de polvo: distingue humo de polvo mediante distribución y variación de partículas

• Mecanismo de compensación de humedad: reduce el efecto de niebla en entornos húmedos sobre la detección óptica

• Salida de alarma múltiple: soporta señales acústicas, activación de equipos y subida de datos al sistema

• Interfaz de señal estandarizada: compatible con 4–20 mA, RS485 para sistemas de monitoreo minero

Instalación y procedimientos de respuesta a alarma

Ubicaciones típicas

• Cintas transportadoras: lado de sotavento del tambor motriz a 10–15 m

• Cerca de equipos electromecánicos: a 1.5–2 m de distancia, altura 1.2–1.5 m

• Vías principales y galerías de retorno: un sensor cada 200 m

Procedimiento estándar tras la alarma

• El sistema localiza el punto de alarma

• Detención automática o manual de equipos relacionados

• Inspección en sitio por personal

• Restablecimiento manual tras eliminar riesgos

• El proceso evita que pequeños riesgos se conviertan en accidentes graves

Preguntas frecuentes (FAQ)

• ¿Por qué el polvo provoca falsas alarmas? El polvo y el humo tienen características ópticas similares; el análisis de partículas y la detección de tendencias reduce las falsas alarmas

• ¿Umbral más bajo es más seguro? No necesariamente; umbrales muy bajos pueden generar falsas alarmas frecuentes y reducir la confiabilidad del sistema

• ¿Los sensores de humo subterráneos requieren calibración periódica? Sí, incluso los sensores ópticos o láser estables deben someterse a pruebas periódicas según la normativa minera

  

Resumen

El umbral de alarma de los sensores de humo subterráneos no es un valor simple, sino un equilibrio entre normas, mecánica de incendios y condiciones del sitio. Mediante un ajuste científico de umbrales, alertas por tendencia e instalación estandarizada, el sistema de monitoreo de humo proporciona una ventana de tiempo crítica en la fase inicial del incendio, otorgando ventaja en seguridad minera.

Con el cambio de la seguridad minera de “acción posterior” a “prevención en proceso”, la detección confiable de humo se ha convertido en una capacidad esencial de las minas modernas.