Chinese
Spanish
Explicación detallada de las normas operativas de calibración de sensores subterráneos de monóxido de carbono
El entorno subterráneo de las minas de carbón es complejo y altamente variable. El monóxido de carbono (CO), como gas indicativo típico de la combustión espontánea del carbón y de la combustión incompleta, tiene una monitorización precisa directamente relacionada con la seguridad de la vida de los mineros y el orden de la producción. Como nodo clave dentro del sistema integral de prevención y control de gases en minas de carbón, los sensores subterráneos de monóxido de carbono deben calibrarse periódicamente para garantizar lecturas fiables y alarmas oportunas.
Basándose en más de 40 años de experiencia en investigación y desarrollo de sensores para minería, Nexisense ha sistematizado las normas completas del proceso de calibración de sensores de CO subterráneos, que abarcan la preparación, la operación, la verificación, la gestión de ciclos y la resolución de fallos. El objetivo de este artículo es proporcionar una guía clara y operativa para el personal de inspección de seguridad minera, ingenieros electromecánicos y responsables técnicos, ayudando a mejorar la calidad general y el cumplimiento normativo de la monitorización de gases subterráneos.
Preparación integral antes de la calibración
El éxito de cualquier operación de calibración comienza con una preparación adecuada. La calibración de sensores de CO subterráneos tiene requisitos estrictos tanto para el entorno como para los equipos.
Las condiciones ambientales deben cumplir los siguientes requisitos: temperatura controlada entre 0 y 40 ℃, humedad relativa no superior al 85 % RH, buena ventilación en el lugar y ausencia de fuentes de interferencia electromagnética intensa. Está estrictamente prohibido realizar trabajos de calibración en áreas donde existan concentraciones excesivas de gases combustibles o acumulación de gas, con el fin de eliminar riesgos secundarios.
La lista de equipos incluye: gas patrón de CO de 50 ppm (incertidumbre ≤ 1 %), nitrógeno de alta pureza o aire comprimido limpio como gas de cero, caudalímetro (rango 0–1 L/min, precisión clase 2), válvula reductora específica, campana de calibración compatible y un detector portátil de CO como medio de monitorización auxiliar. La presión de todas las botellas de gas debe mantenerse por encima de 5 MPa para evitar inestabilidad del caudal debido a presión insuficiente.
En cuanto al personal, la operación debe ser realizada por personal debidamente capacitado y certificado, con al menos dos personas trabajando de forma coordinada: una responsable de la operación y otra de la supervisión de seguridad. Todos los participantes deben portar autorescatadores y herramientas de comunicación de emergencia, garantizando una respuesta rápida ante cualquier situación anómala.
Nexisense proporciona, en el momento de la entrega, un manual detallado de calibración y esquemas recomendados de conexión del circuito de gas para cada sensor, facilitando una rápida puesta en marcha en el sitio.
Pasos detallados de la operación de calibración
La calibración se divide en cinco etapas interconectadas: inspección visual, precalentamiento, calibración de cero, calibración de rango y verificación.
En primer lugar, se realiza una inspección visual: confirmar que la carcasa del sensor no presenta grietas ni deformaciones, que la membrana permeable esté intacta y sin obstrucciones, y que el aislamiento del cable esté en buen estado sin daños. Cualquier anomalía visual debe implicar la suspensión inmediata del uso y la notificación para reparación.
A continuación, energizar el sensor y realizar un precalentamiento de al menos 30 minutos, observando si el valor mostrado se estabiliza y registrando la lectura inicial. Este paso permite eliminar eficazmente errores causados por deriva térmica o inestabilidad del circuito.
La calibración de cero es el paso fundamental. Conectar la fuente de gas de cero (nitrógeno de alta pureza o aire limpio), ajustar el caudal de forma estable a 0,5 L/min y mantener el flujo durante más de 3 minutos hasta que el valor indicado sea completamente estable. Ingresar al menú de calibración del sensor, seleccionar la función de “calibración de cero” y confirmar que la lectura se encuentre dentro del rango 0 ± 1 ppm antes de guardar los parámetros.
La calibración de rango utiliza gas patrón de CO de 50 ppm. Del mismo modo, controlar el caudal a 0,5 L/min, suministrar el gas durante 3 minutos hasta que la lectura se estabilice, luego ingresar al menú de “calibración de rango”, introducir el valor estándar de concentración de 50 ppm y verificar que la lectura se encuentre dentro del rango 50 ± 2 ppm. Confirmar y guardar tras verificar la exactitud.
Finalmente, realizar la verificación: primero volver a introducir gas de cero y confirmar que la lectura regrese a 0 ± 1 ppm; luego cambiar nuevamente al gas patrón y verificar que el punto de rango siga dentro de 50 ± 2 ppm. Todo el proceso debe registrarse completamente, incluyendo los datos antes y después de la calibración, para formar un archivo trazable.
Los sensores de CO para minería de Nexisense incorporan un asistente de calibración inteligente, que permite acceder al menú con un solo botón y ofrece indicaciones automáticas paso a paso, reduciendo significativamente la probabilidad de errores humanos.
Ciclo de calibración y gestión de situaciones especiales
De acuerdo con la norma AQ 1029-2019 “Reglamento de Seguridad en Minas de Carbón” y otros estándares del sector, el ciclo de calibración de los sensores de CO subterráneos varía según su ubicación de uso:
Frente de extracción y frente de avance: una vez cada 15 días
Galería de retorno de aire: una vez cada 30 días
Galería principal de entrada de aire: una vez cada 90 días
Además, en las siguientes situaciones especiales se debe realizar una recalibración inmediata: después de reparaciones o sustitución de componentes del sensor; tras la ocurrencia de un evento de alarma; antes de volver a poner en servicio un sensor que haya estado fuera de uso durante más de 30 días; o cuando se sospeche que las lecturas son anómalas.
La estricta gestión del ciclo de calibración permite controlar eficazmente el riesgo de deriva del sensor y garantizar datos fiables en momentos críticos.
Puntos clave de atención durante el proceso de calibración
La seguridad es siempre la prioridad. Antes de la calibración, se debe confirmar que la ventilación del lugar sea normal y que la concentración de gas cumpla los requisitos; el personal debe portar autorescatadores durante todo el proceso y trabajar al menos en parejas; está estrictamente prohibido operar en solitario o en zonas de alto riesgo.
Desde el punto de vista técnico, se debe prestar atención a: mantener la presión del gas por encima de 5 MPa; controlar estrictamente el caudal en 0,5 ± 0,1 L/min; asegurar un sellado adecuado de las conexiones del circuito de gas para evitar fugas; abrir las válvulas lentamente durante el suministro para evitar impactos de gas a alta presión sobre el sensor; y evitar tocar las partes sensibles del sensor durante la calibración.
El registro de calidad es indispensable. Cada calibración debe documentar detalladamente la fecha, el personal, las condiciones ambientales, las lecturas antes y después de la calibración y el número de lote del gas patrón, estableciendo archivos completos del sensor para facilitar la trazabilidad y auditorías.
Problemas comunes y métodos de tratamiento en sitio
Durante la calibración pueden presentarse los siguientes problemas típicos:
La lectura no se estabiliza o fluctúa: generalmente debido a fugas en el circuito de gas, conexiones flojas o contaminación interna del sensor. Se debe revisar exhaustivamente la estanqueidad del circuito y, de ser necesario, desmontar para limpieza o sustituir el sensor.
Desviación persistente del cero (> 2 ppm): común cuando el sensor ha estado expuesto durante largo tiempo al polvo o presenta envejecimiento. Se recomienda purgar con aire limpio durante un tiempo prolongado; si no es efectivo, limpiar la membrana permeable o enviar a reparación.
Tiempo de respuesta significativamente más largo (> 30 s): normalmente causado por acumulación de polvo o bloqueo de la membrana permeable. Limpiar oportunamente la superficie de la membrana con herramientas específicas o sustituir directamente el conjunto del filtro.
Lectura baja en el punto de rango: puede deberse a gas patrón caducado, fallo de la válvula reductora o disminución de la sensibilidad del sensor. Priorizar la verificación de la validez del gas y luego comprobar la estabilidad del caudal.
Mediante una inspección sistemática y una intervención oportuna, la mayoría de los problemas pueden resolverse en el sitio, reduciendo el tiempo de inactividad.
Los sensores de CO para minería de Nexisense utilizan celdas electroquímicas de alta estabilidad combinadas con tecnología de compensación asistida por láser, lo que reduce significativamente la deriva del cero y la lentitud de respuesta.
Selección científica y mantenimiento de sensores de CO subterráneos
Al seleccionar un sensor, se debe priorizar el nivel de protección contra explosiones (Ex d I Mb o superior), el rango de medición (0–100 ppm o 0–500 ppm), el tiempo de respuesta (T90 ≤ 30 s), la adaptabilidad a temperatura y humedad, y la presencia de funciones de compensación automática integradas.
Recomendaciones de mantenimiento diario: inspeccionar semanalmente el aspecto externo y la membrana permeable; purgar mensualmente con aire limpio; verificar el cero trimestralmente; y enviar a una institución especializada para calibración completa cada seis meses. Evitar que el sensor permanezca durante largos periodos en ambientes de alta concentración de CO para prolongar su vida útil.
Nexisense ofrece soporte integral desde la celda sensora hasta el equipo completo, incluyendo formación técnica gratuita, orientación remota para calibración, suministro rápido de repuestos y servicios en sitio, garantizando que los equipos se mantengan siempre en condiciones óptimas.
Preguntas frecuentes (FAQ)
¿Por qué los sensores de CO subterráneos deben calibrarse periódicamente? Los sensores electroquímicos presentan deriva del cero y degradación de sensibilidad con el tiempo y el entorno; sin calibración, pueden producirse fallos de detección o falsas alarmas que afectan directamente la seguridad.
¿La concentración del gas patrón debe ser necesariamente 50 ppm? 50 ppm es un punto de calibración común, pero pueden utilizarse otras concentraciones (como 20 ppm o 100 ppm) según el rango real; lo clave es que el valor sea preciso y con incertidumbre ≤ 1 %.
¿Puede utilizarse aire comprimido en lugar de nitrógeno de alta pureza como gas de cero? Sí, siempre que el contenido de CO en el aire comprimido sea < 1 ppm y esté filtrado y secado; de lo contrario, se introducirán errores.
¿Por qué el caudal debe controlarse en 0,5 L/min durante la calibración? Este caudal es la velocidad de muestreo óptima diseñada para la mayoría de los sensores mineros; un caudal excesivo puede causar impactos y uno insuficiente prolonga el tiempo de respuesta.
¿Por qué es necesario recalibrar tras una alarma del sensor? Un evento de alarma puede implicar exposición del sensor a altas concentraciones de CO, causando polarización temporal o contaminación de la celda, por lo que es necesario recalibrar para restaurar la precisión.
¿Cómo limpiar una membrana permeable obstruida? Utilizar un cepillo suave específico o aire limpio a baja presión; está prohibido usar líquidos u objetos duros para evitar dañar la estructura de la membrana.
¿Puede ampliarse el ciclo de calibración según la situación real? No se recomienda. La norma AQ 1029-2019 establece claramente los ciclos; en entornos especiales incluso deben acortarse. Cualquier ampliación requiere aprobación y registro por parte del departamento de seguridad.
¿Cómo determinar si un sensor debe ser sustituido? Si tras varias calibraciones consecutivas la degradación de sensibilidad supera el 20 %, la deriva del cero no puede ajustarse a ± 1 ppm o el tiempo de respuesta excede significativamente los límites, debe considerarse la sustitución.
¿Los sensores de CO por láser requieren la misma calibración? Los sensores de absorción láser presentan menor deriva, pero aún requieren verificaciones periódicas según el fabricante; el ciclo suele ser más largo, aunque los pasos de calibración de cero y rango son similares.
¿Cómo es el desempeño de los sensores mineros Nexisense en ambientes de alta humedad y polvo? Gracias a diseños de protección múltiple y algoritmos de compensación automática, mantienen alta estabilidad incluso con humedad del 95 % RH y alta concentración de polvo, con tasas de deriva muy inferiores al promedio del sector.
Conclusión
La calibración de sensores subterráneos de monóxido de carbono, aunque parezca una operación rutinaria, está directamente relacionada con la fiabilidad de cada alerta y la protección de cada vida. Una preparación estandarizada, pasos rigurosos, gestión estricta de ciclos y un tratamiento oportuno de fallos constituyen conjuntamente una sólida línea de defensa para la monitorización de gases en minas de carbón.
Nexisense siempre sitúa la seguridad y la precisión en primer lugar, ofreciendo soluciones de monitorización más fiables para las empresas mineras mediante innovación tecnológica continua y un sistema de servicios completo. Esperamos que este artículo se convierta en un manual práctico para el personal operativo en sitio y damos la bienvenida al intercambio de experiencias entre profesionales del sector para impulsar conjuntamente la mejora de la gestión de la seguridad subterránea. Si su mina enfrenta desafíos en la monitorización de CO, Nexisense está dispuesta a trabajar con usted para proteger cada espacio de producción segura.
