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Seguridad de minas en Alemania
Asesor en minería
Dr. Ing. Elmar Fuchs
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Senior manager Geo&Safety Consult
Experto en seguridad de la VDMA
(Asociación alemana de empresas de construcción
de maquinaria e instalaciones)
Dr.
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Asesor en minería, Dr. en Ing.
54 años, casado, 2 hijos,
• hasta 2007: Director del departamento
de seguridad en Alemania,
Explosiones, prevención y
protección contra incendios,
cuadrilla de salvamento,
ventilación, desgasificación y
climatización,
DSK AG RAG AG
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DSK AG RAG AG
• desde 2004: Director del grupo de normalización nacional, europeo y internacional para seguridad maquinaria CEN/CENELEC IEC/ISO
• reconocido especialista en minería
• desde 2007: Senior manager
Geo & Safety Consult
Experto en seguridad
VDMA
Dr. Elmar Fuchs
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sMinera subterránea de carbon en Alemania 2011
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sAccidentes del trabajo por un millón horas de trabajo
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Accidentes mineros
1885 Camphausen, Alemania (Sarre): 180 Fallecidos
1906 Courrieres, Francia: 1099 Fallecidos
1907 Reden, Alemania (Sarre): 150 Fallecidos
1908 Radbod, Alemania (Ruhr): 331 Fallecidos
� Comienzo de la "Organización de salvamento" en Alemania y Europa y desarrollo de equipos respiratorios
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� Comienzo de la "Organización de salvamento" en Alemania y Europa y desarrollo de equipos respiratorios
( Fleuß , Pneumatophor , Shamrock, Dräger )
1946 Grimberg, Alemania (Ruhr): 405 Fallecidos
1962 Luisenthal, Alemania (Sarre): 299 Fallecidos
� Comienzo de la “protección contra explosiones" preventiva y defensiva
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sAccidentes mineros
2006 Alemania: 3 Fallecidos
� 0,07 fallecidos por 1 millón de toneladas extraídas en Alemania
14.02.2005 Sunjiawan, China: 203 Fallecidos
21.07.2005 Tongchuan, China: 26 Fallecidos
27.11.2005 Dongfeng, China: 134 Fallecidos
14.01.2006 Anina, Rumanía: 7 Fallecidos
19.02.2006 Pasta de Conchos, México: 65 Fallecidos
03.06.2006 Odaköy, Turquía: 17 Fallecidos
20.03.2007 Uljanowskaja, Siberia: 105 Fallecidos
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20.03.2007 Uljanowskaja, Siberia: 105 Fallecidos
22.02.2009 Tunlan, China : 73 Fallecidos
09.09.2009 Henan, China : 42 Fallecidos
2010 China: aprox. 12.000 fallecidos
� 3,2 fallecidos por 1 millón de toneladas extraídas en China
Colombia:
2005 37 fallecidos (producción 59 Mio.t )
2009 58 fallecidos (producción 68 Mio.t )
2010 173 fallecidos (producción 73 Mio.t )
� 15,3 fallecidos por 1 millón de toneladas extraídas en Colombia
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Protección contra explosiones en la minería
EN 1127-1 Principios básicos y metodología en la industria minera en superficie
EN 1127-2 Principios básicos y metodología en la minería subterránea
Directiva de la UE de protección contra explosiones 94/9/EG (directiva ATEX)
Directiva de la UE sobre máquinas 98/37/EG
Prevención de fuentes de
ignición
Limitación de los efectos de
explosiones
Prevención de atmósferas
explosivas
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EN 1710
Aparatos de categoría
M2EN 50303
Aparatos de categoría
M1
EN 14591-1
Estructura de ventilación a
prueba de explosiones de 2
bar
EN 14591-2
Barreras de seguridad de
cubas de agua
EN 14591-4
Equipos de extinción de
explosiones para máquinas
de avance de galería
EN 14983
Aspiración de metano
EN 13463-1
Aparatos no eléctricos –
Principios básicos
Aparatos Sistemas de protección Norma de sistemas
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sVentilación gracias a una sustentación natural (3)
en invierno
Diferencia de altitud
Temperatura exterior = 0°
Temperatura subterránea = 10°
Calentamiento del aire en
la mina ����Ventilación
ascendente
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en verano
Diferencia de altitud
Temperatura exterior = 20°
Temperatura subterránea = 10°
Enfriamiento del aire en la
mina���� Ventilación
descendente
La ventilación de minas (no de carbón) y galerías de visitantes se puede realizar
mediante medios naturales
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s¿Cómo se produce la ventilación en la mina?
CadaCada minamina disponedispone de de
los los denominadosdenominados pozospozos
de de ventilaciónventilación. En . En elel pozopozo
extractorextractor se se instalainstala unun
ventiladorventilador. Este . Este ventiladorventilador
extraeextrae elel aireaire usadousado de la de la
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extraeextrae elel aireaire usadousado de la de la
minamina. De . De estaesta maneramanera se se
produceproduce unauna corrientecorriente de de
aireaire. A . A travéstravés del del pozopozo
inductorinductor se se introduceintroduce aireaire
limpiolimpio..
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EN 1710
Ventilador principal mina Saar
pozo Primsmulde
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tilació
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EN 14591-1
Estructuras de ventilación resistentes a explosiones de 2 bar
Instalación en la mina Saar
galería de ventilación 50.3
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Visión sur („lado de la
explosión“)
Visión norte
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Ventilador
Ventiladores
del
conducto de ventilación
Ventilación auxiliar con una estación de equipos de medición del aire
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Conducto de ventilación principal
Ventilador
de aspirador de polvo
Estación de equipos de medición
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Salida
conducto de ventilación
Aspirador
Ventilación auxiliar con una estación de equipos de medición del aire
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Aspirador
de polvo
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Creación de una representación gráfica parcial de la mina
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sProceso químico de la explosión
•• MetanoMetano -- Combustión completa Combustión completa
CHCH44+2O+2O22+8N ~ CO+8N ~ CO22+2H+2H22O+8N EnergíaO+8N Energía
•• MetanoMetano -- Combustión incompleta Combustión incompleta
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CHCH44+O+O22 ~ CO+H~ CO+H22O EnergíaO Energía
En caso de una deflagración resultan aprox.
3000ppm de CO (de 2 a 3m³ CH4)
En caso de una explosión resultan
aprox. 10.000ppm de CO
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sProceso químico de la explosión
• Polvo de carbón - Combustión completa
C+O2 ~ CO2 Energía
• Polvo de carbón - Combustión incompleta
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• Polvo de carbón - Combustión incompleta
2C+O2 ~ 2CO Energía
En una explosión de polvo de carbón
pueden resultar más de 50.000ppm de CO
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sRelación entre la concentración de monóxido de carbono en el aire
inspirado, tiempo de exposición y la saturación sanguínea
resultante del CO con una actividad física media
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VíaVía de de evacuaciónevacuación
Vía de evacuación (en caso de una explotación
en retirada en U)
α
Fin de evacuación
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Aire fresco
Aire viciado
Dirección de transporte
Compuertas de ventilación
Ventilador con tubería
de ventilación
Lín
ea
de
co
m
F
Lín
ea
de
po
s
Comienzo de
evacuación
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sEvacuación- Tiempo máximo de evacuación
1. Tiempo de aguante:
hoy generalmente 90 min.
Principio de
funcionalidad
Principio de catalizador
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Por ello el tiempo de
evacuación:
90 min. máximo
2. Aspecto ergonómico:
Agotamiento tras 90 min. de
evacuación.
Fa.Dräger
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Vigilancia de las mediciones de una
explotación minera
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explotación minera
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Seguridad debido a un elevado número de
equipos de medición
Desconexión automática de los
equipos cuando se sobrepasa el
límite legal autorizado en los
equipos de medición de metano
Control completo de los niveles de
CO para la detección temprana de
incendio
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Control de la cantidad de aire
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s
Equipos de medición de aire para
el control de la ventilación
CO
Cabezal de
medición
de CH4
M
Cabezal de medición de
monóxido de carbono
Cabezal de medición del caudal V
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Equipo de
medición
de CO
Equipo de medición
de CH4
M
CO
de CH4
Equipo de
medición
del caudal
V
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sEN 50303 -
Equipo de medición estacionario de CH4
GAMEX II Ex-Trans S
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31Empresa Woelke Empresa MSA Auer
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sEquipo de medición del aire
en corriente de aire libre (estacionarios)
Equipo de medición de la corriente del aire
Equipo de evaluación EE 1 Sensor 1
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Equipo de evaluación EE 1
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s
Densidad de los equipos de medición de CO en una mina
Vigilancia de CO
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Vigilancia de los datos de medición en la sala
de control en superficie (SiWa)
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sSistema móvil de análisis subterráneo de gas
combustible - BGM 2005
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Representación gráfica del LIE/LSE
en el caso del metano
Vol.-%
en aire
me
ng
ua
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La mezcla es demasiado grasa, aunque en
caso de que se exponga a una fuente de aire
continua en zonas marginales puede llegar a
arder. (Escasez de oxígeno)
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arder. (Escasez de oxígeno)
Mezcla explosiva
Mezcla demasiado magra
(Escasez de material combustible)
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Gas combustibleLímite inferior de explosividad
LIELímite superior de explosividad
LOE
CH4 4,4 16,5
Límites de explosividad del CH4, CO, H2 e hidrocarburos por
Vol.% bajo condiciones normales p = 1013hPa, T = 20°C
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CH4 4,4 16,5
CO 10,9 76,0
H2 4,0 77,0
hidrocarburos 2,3 15,1
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sControl del riesgo de explosión
con el diagrama de explosividad de Fuchs/Culmann
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Control de un incendio con
la planta de medición de gas de combustión BGM 2000
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s
Dirección de una misión durante
un incendio subterráneo
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Organización de la cuadrilla de salvamento minero
� 10 cuadrillas de salvamento minero
voluntarias
� Número total: 1000 personas
� Cuadrilla = 1 capitán y 4 rescatadores
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� Despliegue mínimo por incidente:
2 cuadrillas un oficial superior,
2 cuadrillas se enviarán
posteriormente
� La alarma se transmite a la cuadrilla a
través del teléfono móvil (celular)
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Equipamiento de la cuadrilla
de salvamento minero
� Aparato respiratorio autónomo
– 4 horas
Dräger PSS BG 4
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� Equipo de medición de gas:
Multiwarn (CO, CH4, O2, CO2)
� Mediciones del clima
Sicrómetro electrónico
� Teléfono de salvamento minero
� Vestimenta antideflagrante
Dr.
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Extinción de incendios por inertización
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Full space inertisation
Goaf inertisation
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GEO & SAFETY CONSULT Dr. Fr
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sFuentes de ignición
•• TrabajosTrabajos de de detonacióndetonación
•• IncendioIncendio en la en la minamina
La ignición requiere una fuente de ignición, que actúe sobre el
material combustible con una energía mínima de ignición
y durante un periodo de tiempo mínimo
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•• ElectricidadElectricidad ((cortocircuitocortocircuito, , chispaschispas))
•• FormaciónFormación de de chispaschispas ((golpesgolpes, , fricciónfricción, , rodillosrodillos, ,
etc.)etc.)
•• CargaCarga electrostáticaelectrostática
•• FuenteFuente de de iluminacióniluminación, , humohumo
Dr.
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s
Capacidad de explosión y seguridad de ignición de metano y polvo de carbón
Explosivos para roca
Explosivos de seguridad clase 1
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Explosivos de seguridad clase 1
Explosivos de seguridad clase 2
Explosivos de seguridad clase 3
Seguridad Capacidad de explosión
Dr. Frank FuchsD
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Dr. Frank Fuchs
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Aspiración de gas en el colgante y yaciente
de una zona de explotación
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EN 14983
Aspiración subterránea de metano
Agujero
de
perforaci
ón Aspiración
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Perforaciones de gas de
la galería
ón
entubado
Colector de agua
Aspiración
para la
tubería
colectora
de gas
Conducto
de medición
Perforación de gas
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EN 14983
Aspiración de metano en superficie
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Tubería
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Medidas preventivas contra explosiones
� Ventilación principal y auxiliar
estable y suficiente
� Velocidades mínimas del aire
� Mediciones de gas continuas
� Dilución de metano
� Aspiración de metano
� Inertización del polvo de carbón
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� Inertización del polvo de carbón
con polvo mineral (max. 20 %
de elementos combustibles)
� Ligamiento del polvo de carbón
gracias a sales higroscópicas
(MgCl,KCl )
El polvo de carbón entonces
pierde su volatilidad
-
Dr.
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MétodoMétodo de de ligamientoligamiento de de polvopolvo concon clorurocloruro de de magnesiomagnesio
((MgClMgCl) o ) o clorurocloruro de de potasiopotasio ((KClKCl) ) parapara ligarligar polvopolvo de de
carbóncarbón
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57 ©RAG
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Inertización del polvo de carbón con polvo mineral
(max. 20 % de elementos combustibles)
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•• Explosión de grisú:Explosión de grisú:
Combustible: CHCombustible: CH44 4,4% 4,4% –– 16,5%16,5%
Oxígeno: > 14%Oxígeno: > 14%
Limitación de los efectos de explosiones
con Sistemas de protección
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Oxígeno: > 14%Oxígeno: > 14%
•• Explosión de polvo de carbón:Explosión de polvo de carbón:
Combustible: Polvo de carbón 50g/m³ Combustible: Polvo de carbón 50g/m³ ––
>2kg/m³>2kg/m³
Oxígeno: > 14%Oxígeno: > 14%
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sDesarrollo de una explosión de polvo de carbón:
llama polvoRáfaga
de
viento
∆∆∆∆s > 100 m
Comienzo de la Explosión
Presión dinámica:de 0 a 100 mbar
Presión estática: de 0 a 1 mbar
llama
polvo
onda
expansiva
∆∆∆∆s ~ 80 m
Explosión en curso
de 100 a 2.500 mbar
de 1.000 a 5.000 mbar
llamapolvo
onda
de choque
∆∆∆∆s ~ 1 m
Explosión detonante
> 2.500 mbar
> 5.000 mbar
po t
po t
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desplazamiento s
vFl ~ 0 a 100 m/s∆∆ ∆∆
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1s
vS ~ 330 m/s
tiempo
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∆∆ ∆∆t
~ 2
00 m
s
vFl = vS ~ 400 m/s
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desplazamiento s
∆∆ ∆∆t
~ 1
ms
vFl = vS ~ 1.000 m/s
llama presión dinámica
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EN 14591-2
Deflagración de metano en el techo de la galería
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Barreras contra explosiones
� Las barreras de polvo mineral son útiles para
prevenir explosiones de polvo de carbón,
pero éstas ya no se emplean en la minería
alemana.
� Las barreras de cubas de agua son útiles
contra el polvo de carbón y las explosiones
de metano
� Las barreras de cubas de agua pueden ser
- "barreras concentradas" (200 l/m²
sección transversal de la galería) en las
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sección transversal de la galería) en las
galerías principales se instalan cada 400
m
- "barreras distribuidas" (1 l/m³ caudal de
la galería) distribuidas de manera
homogénea por toda la galería
cuba de
agua
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Las barreras de polvo mineral son
útiles para prevenir explosiones de
polvo de carbón, pero éstas ya no
se emplean en la minería alemana.
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EN 14591-2
Barreras de seguridad de cubas de agua
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sEN 14591-2
Distribución de agua durante la extinción
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EN 14591-2
Barreras de activación, activas y móviles
SaarEX 2000
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EN 14591-2
Distribución de agua SaarEX 2000
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Scope
Explosive atmospheres – ISO/IEC-80079-38
Equipment and components intended for use in potentially
explosive atmospheres in underground mines
To develop an International ISO/IEC-Standard on the basis of
European Standard EN 1710 “Equipment and components
intended for use in potentially explosive atmospheres in
underground mines”
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Introducción
Atmósferas explosivas – ISO/IEC-80079-38
Equipamiento y componentes que deben usarse en caso de
atmósferas potencialmente explosivas en minas subterráneas
Desarrollar la Directiva Internacional ISO/IEC basándonos en
la Directiva Europea EN 1710 “Equipamiento y componentes
que deben usarse en caso de atmósferas potencialmente
explosivas en minas subterráneas”
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Miembros de la directiva ISO/IEC TC31M-WG 1
„Necesidades de equipamiento minero“
Director: Mr Elmar Fuchs, GERMANY
Project Manager:Mr Hans Georg Blasgude, GERMANY
Miembros:
AUSTRALIA Mr Gordon Jervis
Mr Rob Robson
CHINA Ms Shuling Fu
Ms Hengyun Liu
Mr Gang Zhang
GERMANY Mr Michael Bauer
Mr Rainer Klose
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Mr Rainer Klose
Mr Matthias Kuhn
ITALY Mr Francesco Alessandro Esposito
Mr Fabio Pera
NORWAY Mr Thore Andersen
POLAND Mr Kazimierz Lebecki
RUSSIA Mr Vitaly Borisovich Solntsev
UK Mr Peter Hetherington
Mr Mansell Williams
Mr Brian Worthington
Invitados:
CZECH REPUBLIC Mr Milan Macura
USA Mr Roy Teather
VIETNAM Mr Doan Minh Hoa
Mr Phang Trung Tuang
Dr.
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s
Aparatos y zonas de riesgoCategoría M1
Aparatos que están construidos y equipados
con medidas de protección especiales, de tal
manera que ofrecen un alto nivel de seguridad.
Los aparatos de esta categoría tienen que
seguir funcionando, incluso en caso de fallos
extraordinarios, en atmósferas explosivas y
están equipados con medidas de protección
contra explosiones quepermiten que incluso en
caso de fallo de una de las medidas de
protección del aparato una segunda medida de
protección del aparato garantice la seguridad
necesaria, tambiénen el caso de aparición de
Zona de riesgo 1 (atmósfera explosiva)
Zonas subterráneas minas y sus
instalaciones en superficie
correspondientes que están sometidos a
peligros debido a metano y/o polvos
combustibles.
Zonas donde la concentración de metano
está dentro de los niveles de explosividad,
por ejemplo debido a un fallo de
funcionamiento (por ejemplo fallo de
ventiladores), liberación repentina de
grandes cantidades de metano (irrupción
de gas) o una fuerte desgasificación
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necesaria, tambiénen el caso de aparición de
un segundo fallo la seguridad necesaria debe
de ser garantizada.
Categoría M2
Aparatos construidos de tal manera que
ofrecen un alto grado de seguridad.
En caso de formación de una atmósfera
explosiva estos aparatos tienen que ser
desconectados.
Las medidas de protección contra explosiones
de los aparatos de esta categoría tienen que
garantizar los niveles necesarios de seguridad
bajo condiciones normales y duras de trabajo,
sobre todo cuando su manejo es rudo y las
condiciones del entorno variables.
de gas) o una fuerte desgasificación
(presión de aire descendente o extracción
de carbón intensa).
Zona de riesgo 2 (zona de riesgo de
explosión)
Zonas subterráneas minas y sus
instalaciones en superficie
correspondientes que pueden estar
sometidos a peligros debido a metano
y/o polvos combustibles.
Zonas en donde la concentración de
metano en la corriente de aire o en la
aspiración de gas está por debajo de los
límites de explosividad.
Dr. Frank Fuchs
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Glückauf –
Buena suerte y muchas gracias
por su atención
Cómo contactarnos: Contacto en Colombia a traves de:
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Cómo contactarnos:
Geo&Safety Consult Dr Frank Fuchs
Ringelgasse 66
66646 Marpingen
Alemania
Tel.: +49 6853 5868
Mobil : +49 176 6322 6980
Con su representante, Dr. Elmar Fuchs ,
se puede contactar directamente
por correo electrónico a través de:
Contacto en Colombia a traves de:
Camara de Industria y Comercio Colombo-
Alemana
Cra. 43 A No. 1 sur – 100
Edificio Sudameris, Of. 1404
Medellin
Tel (4) 604 1037
