Guía  sobre la Disposición de Sensores de Metano en Frentes de Explotación de Carbón y su Integración en Sistemas

En los frentes de explotación de minas de carbón, la eficacia del sistema de monitoreo de gas determina directamente la seguridad de la ventilación, la oportunidad de evacuación del personal y la fiabilidad del corte de energía de los equipos. Estadísticas recientes de la Administración Nacional de Seguridad Minera muestran que una proporción considerable de los incidentes y accidentes por exceso de gas está estrechamente relacionada con una mala ubicación de los sensores, zonas muertas de flujo de aire, retrasos en la calibración o una integración inadecuada del sistema.

Como proveedor especializado en sensores de gas de grado industrial, Nexisense ofrece a integradores de sistemas, proveedores de soluciones IoT para seguridad minera y contratistas EPC sensores láser de metano de alta fiabilidad y soluciones completas de integración. Desde la perspectiva de la integración de sistemas, este documento revisa de forma sistemática los requisitos de disposición de sensores de metano en frentes de explotación bajo las normas vigentes en , los parámetros técnicos clave, los errores comunes de integración y la experiencia práctica en proyectos, ayudando a los clientes B2B a lograr mayor conformidad y estabilidad del sistema durante el diseño, la aceptación de obra y la operación y mantenimiento a largo plazo.

Principios Fundamentales y Bases Normativas para la Disposición de Sensores de Metano

Las principales referencias normativas y técnicas vigentes incluyen:

• Reglamento de Seguridad en Minas de Carbón (edición revisada 2022)

• Especificaciones para la Construcción de los “Seis Grandes Sistemas” de Seguridad y Evitación de Riesgos en Minas Subterráneas de Carbón

• MT/T 1134-2019 Sensores Láser de Metano para Minas de Carbón

• AQ 6203-2020 Sensores Láser de Metano para Minas de Carbón

• Requisitos especiales de rectificación del monitoreo de gas emitidos por las autoridades locales de supervisión minera para 2024–

Los principios básicos de disposición pueden resumirse como “cobertura de tres puntos, monitoreo de áreas clave y enclavamiento fiable”:

• Cobertura de tres puntos: lado de entrada de aire (T1), lado de retorno de aire (T2) y esquina superior (T0)

• Monitoreo de áreas clave: puntos de corte del rozador, zonas de emisión de gas en áreas explotadas y zonas de acumulación en esquinas de retorno

• Enclavamiento fiable: corte de energía del frente y alarmas acústicas y visuales cuando la concentración supera el límite

Posiciones Estándar de Instalación y Funciones

Sensor T1 (Lado de Entrada / Cerca del Rozador)

Normalmente se instala en la galería de entrada del frente o cerca del muro de carbón del lado de retorno, a una distancia ≤10 metros del punto de corte del rozador (≤7 metros recomendado para minas de alto gas).

Objetivo principal: monitorear los picos instantáneos de concentración de metano liberados durante el corte y la caída del carbón, proporcionando la base para el “corte de energía inmediato durante el corte”.

Altura de instalación: ≤300 mm desde el techo, con la entrada de gas orientada hacia abajo para evitar el impacto directo del polvo de carbón sobre la ventana óptica.

Sensor T2 (Lado de Retorno de Aire)

Instalado en la galería de retorno del frente, en un tramo recto a 10–15 metros del muro de carbón.

Objetivo de monitoreo: la concentración media de metano tras la mezcla del flujo de aire en todo el frente, siendo el principal indicador para evaluar la eficacia de la ventilación y el control de gas.

Requisitos de instalación: evitar zonas con perturbaciones intensas del flujo de aire como curvas, puertas de ventilación o instalaciones de ventilación local. La altura suele ser de 1,5–1,8 metros desde el suelo o ≤300 mm desde el techo, según la dirección del flujo de aire.

Sensor T0 (Exclusivo para la Esquina Superior)

Instalado en la esquina superior del frente (intersección del techo y el muro de carbón en el lado de retorno), constituye la última línea de defensa para evitar que el metano del área explotada fluya hacia el frente.

Posición de instalación: en el lateral del soporte o mediante un soporte independiente, ≤200 mm desde el techo, con el eje del sensor inclinado aproximadamente 10–15° respecto al plano horizontal para captar mejor el metano ascendente.

Obligatorio en minas de alto gas y minas con riesgo de explosión de gas; fuertemente recomendado en minas de bajo gas.

Estrategias de Configuración según el Nivel de Gas de la Mina

Minas de Alto Gas y Minas con Explosión de Gas

Configuración mínima: T1 + T2 + T0

Configuración recomendada: T1 + T2 + T0 + punto de respaldo intermedio del frente (T3)

• T1 ≥ 1,0%–1,5% CH₄: alarma acústica y visual

• T1 ≥ 1,5% CH₄: corte de todos los suministros eléctricos no intrínsecamente seguros del frente

• T2 ≥ 1,0% CH₄: alarma y refuerzo de la ventilación

• T0 ≥ 1,0% CH₄: alarma y activación del plan de prevención de explosiones

Minas de Bajo Gas

Configuración legal mínima: T1 + T2

Se recomienda añadir un sensor T0 en frentes con grandes áreas explotadas o con emisiones estacionales significativas de gas.

Puntos Clave de Integración del Sistema y Compatibilidad

• Comunicación: RS-485 Modbus RTU, velocidades de 9600/19200 baudios

• Salida analógica: 4–20 mA (0–4% CH₄ o 0–100% LEL)

• Extensión inalámbrica: módulos mineros LoRa, 4G/5G

• Alimentación: 9–24 V DC, alimentación intrínsecamente segura

• Datos: concentración, estado de alarma, códigos de fallo, intensidad óptica, temperatura interna, deriva de cero

  
  

Gestión Dinámica y Requisitos de Calibración

• Por cada avance de 50 metros del frente, reposicionar T1 y T0 y realizar calibración de cero en sitio

• Utilizar aire fresco y gas patrón de 2,00% CH₄

• Registrar los datos de calibración para trazabilidad

• Aunque los sensores láser presentan baja deriva, deben cumplirse los procedimientos de calibración móvil

Preguntas Frecuentes (FAQ)

1. ¿Cuál es el número mínimo de sensores de metano requeridos?
Dos sensores para minas de bajo gas; al menos tres para minas de alto gas o con explosión de gas.

2. ¿A qué distancia debe colocarse el sensor T1 del rozador?
Generalmente ≤10 metros; ≤7 metros recomendado para minas de alto gas.

3. ¿Puede instalarse el sensor T0 directamente en el soporte hidráulico?
No se recomienda; debe utilizarse un soporte independiente.

4. ¿Con qué frecuencia se requiere recalibración?
Cada 50 metros de avance del frente o según las normas de la mina.

5. ¿Diferencias entre sensores láser y catalíticos?
Los sensores láser no dependen del oxígeno y responden más rápido, pero requieren mayor atención a la protección contra polvo.

6. ¿Admiten corte de energía por enclavamiento?
Sí, mediante contactos de relé libres de potencial.

7. ¿Cumplen los requisitos de calibración móvil y aceptación?
Sí, siempre que cumplan con MT/T 1134-2019.

8. ¿Qué hacer si la distancia de comunicación es demasiado larga?
Instalar repetidores o utilizar soluciones inalámbricas.

Conclusión

La correcta disposición de los sensores de metano en frentes de explotación de carbón constituye la primera línea técnica de defensa en los sistemas de control de gas. Con el endurecimiento continuo de la supervisión de seguridad minera en , los requisitos sobre ubicación, redundancia del sistema y fiabilidad de los datos serán cada vez más estrictos.

La serie de sensores láser de metano de Nexisense, con alta estabilidad, baja deriva y múltiples interfaces, ofrece a los integradores de sistemas un componente de detección fiable para minas de alto gas y frentes de explotación inteligentes.

Si está planificando la modernización del sistema de monitoreo de gas o el diseño de un nuevo frente de explotación, le invitamos a contactar con el equipo técnico de Nexisense para obtener referencias normativas actualizadas y soluciones de soporte para proyectos.