Inspección y mantenimiento de cables mineros: empalmes, aislamiento y continuidad de tierra

En México, la NOM-023-STPS-2012 (sitio externo) no fija cada cuánto se revisa un cable de mina ni qué resistencia de aislamiento debe tener. Lo que pide es un sistema: procedimientos de seguridad escritos, un programa anual de revisión y mantenimiento con registros, y personal capacitado y autorizado por escrito. La NOM-032-STPS-2008 (sitio externo), de las minas subterráneas de carbón, pide procedimientos equivalentes y añade reglas propias para los empalmes.

Esta guía resume esos requisitos y los completa con prácticas de referencia. Vienen del repertorio de la OIT (Organización Internacional del Trabajo) para minas a cielo abierto, de las reglas de la MSHA de Estados Unidos y de estudios de su Oficina de Minas (USBM). Para saber qué norma rige cada tipo de mina, vea nuestra guía de normas para cables eléctricos en minas de México.

Puntos clave

• El patrón debe contar con procedimientos de seguridad para empalmar o conectar cables, verificar la continuidad y la resistencia de puesta a tierra y medir la resistencia de aislamiento (NOM-023, 8.9.4 y 9.9.4).
• El programa anual de revisión y mantenimiento debe indicar la frecuencia de cada actividad (8.9.7 f) y 9.9.6 f)). La NOM-023 no la fija para los cables; la OIT recomienda definirla según el uso.
• En las minas subterráneas de carbón, los empalmes solo se permiten en cajas a prueba de explosión, en cajas con resinas dieléctricas o con empalmes en frío aprobados (NOM-032, 9.4.34).
• Un empalme permanente debe tener buena resistencia mecánica y una conductividad cercana a la del cable original, y al menos su mismo aislamiento, estanqueidad y protección (OIT; 30 CFR 56.12013).
• NIOSH revisó las lesiones eléctricas en la minería de EE. UU. de 2000 a 2009. En 21 de los 27 accidentes mortales ocurridos en trabajos eléctricos de mantenimiento o reparación, no desenergizar, bloquear y etiquetar el circuito fue causa o factor contribuyente.

Lo que pide la NOM-023: procedimientos, programa y personal

La NOM-023-STPS-2012 obliga al patrón a cumplir su capítulo 8 en las minas subterráneas y el 9 en las minas a cielo abierto (5.5). En los dos casos, el patrón debe contar con procedimientos de seguridad para estas tareas (8.9.4 y 9.9.4):

• la colocación de tarjetas y candados de seguridad;
• la instalación de conductores y equipo eléctrico;
• el empalme o la conexión de cables;
• la descarga de tensiones residuales de los equipos instalados;
• la revisión de las instalaciones, incluido el buen estado de las protecciones de los circuitos derivados;
• la verificación de la continuidad eléctrica y la medición de la resistencia del sistema de puesta a tierra;
• la medición de la resistencia de aislamiento de los cables.

Cada procedimiento debe incluir las instrucciones de seguridad, la secuencia de acciones, las herramientas e instrumentos, el equipo de protección personal y qué hacer en una emergencia (8.9.5 y 9.9.5).

El patrón también debe contar con un programa anual de revisión y mantenimiento de las instalaciones eléctricas, conforme a la NOM-029-STPS-2011 (8.9.6 y 9.9.6). El programa indica, entre otros datos, el equipo, su código de identificación, el procedimiento de bloqueo, la frecuencia de la actividad y su responsable (8.9.7 y 9.9.6). Los registros guardan la fecha programada y la real, el tipo de actividad, sus resultados y el nombre del responsable (8.9.8 y 9.9.7).

En las minas comprendidas por la NOM-023, el sistema de puesta a tierra se evalúa al menos una vez al año (8.9.13 y 9.9.9 d)). Esos numerales remiten a la NOM-022-STPS-2008 o a las normas que la sustituyan. La edición vigente es la NOM-022-STPS-2015 (sitio externo), que sustituyó a la de 2008. Bajo tierra, además, se registran los resultados de la resistencia de puesta a tierra (8.9.13).

Solo personal capacitado y autorizado por el patrón debe trabajar en las instalaciones eléctricas (8.9.10 y 9.9.16). La autorización es por escrito y precisa, entre otros datos, el trabajo, el lugar, los factores de riesgo, las medidas de seguridad, la fecha y hora de inicio y quién autoriza (11.1 y 11.2). La mina lleva un registro de esas autorizaciones (11.3).

En las minas subterráneas de carbón, la NOM-032-STPS-2008 pide procedimientos de seguridad para las mismas tareas. Entre ellas están el empalme o la conexión de cables, la verificación de la continuidad y la resistencia de los conductores de puesta a tierra, y la medición de la resistencia de aislamiento (9.4.46). La resistencia de las puestas a tierra se mide cada seis meses y cuando hay cambios o nuevas instalaciones; los resultados se registran y se conservan al menos doce meses (9.4.40). Este plazo corresponde a las puestas a tierra, no a la prueba de aislamiento de los cables.

Inspección: qué revisar y cada cuánto

Cada mina fija la frecuencia en su programa. Así lo pide la NOM-023: el programa debe indicarla para cada actividad (8.9.7 f) y 9.9.6 f)), pero la norma no fija un valor para los cables. El repertorio de la OIT sobre minas a cielo abierto (sitio externo), que no es jurídicamente vinculante, recomienda definir los intervalos de inspección y verificación del equipo según su uso (473).

Para saber qué buscar en una revisión, las reglas de Estados Unidos dan criterios concretos. En las minas de carbón no deben usarse cables de arrastre con alambres expuestos ni con empalmes que se calienten o hagan chispas bajo carga (30 CFR 75.603 (sitio externo) bajo tierra y 77.601 (sitio externo) en superficie).

La MSHA fija un régimen más estricto para los minadores continuos de 2,400 V de las minas subterráneas de carbón (75.823 (sitio externo) y 75.832 (sitio externo)). Una vez al día, en el primer turno en que se energiza la máquina, una persona calificada desenergiza el cable de arrastre de alta tensión y lo inspecciona en toda su longitud. Esa revisión incluye los empalmes y las reparaciones de la cubierta. Al inicio de cada turno, una persona designada lo desenergiza y revisa visualmente la cubierta en un tramo definido.

Cuando un cable sufre daño mecánico, la OIT recomienda retirarlo del servicio lo antes posible. Solo puede seguir en uso de forma provisional si lo examina una persona con conocimientos eléctricos adecuados y determina que no presenta peligro. Antes de repararlo, hay que desconectarlo del punto de alimentación y descargar cualquier carga residual (464).

La OIT añade que los cables situados en la zona de peligro de una voladura se desconecten durante la operación y se inspeccionen antes de volver a conectarlos (464).

Empalmes y reparaciones

En las minas subterráneas de carbón, la NOM-032-STPS-2008 restringe los empalmes en el interior de la mina. Solo se permiten en cajas de conexión a prueba de explosión, en cajas con relleno de resinas dieléctricas o con empalmes aprobados para hacerse en frío (9.4.34). Las cajas de empalme deben figurar en el diagrama unifilar.

En las demás minas, la NOM-023 pide un procedimiento de seguridad para empalmar o conectar cables (8.9.4 c) y 9.9.4 c)). Bajo tierra, también pide que las cajas de empalme de la maquinaria móvil o portátil estén colgadas de manera firme y protegidas de golpes y agua (8.9.21 c)).

La NOM-001-SEDE-2012 (sitio externo) no rige en las áreas subterráneas de las minas ni en el cable de la maquinaria móvil autopropulsada de minería superficial (1.2.2 d)). Como referencia técnica, en los cables portátiles de más de 600 V solo admite empalmes de tipo moldeado permanente o vulcanizado (400-36).

Las referencias internacionales coinciden en lo que debe lograr un empalme permanente. Según la OIT, todo empalme permanente o reparación, incluso en el conductor de tierra, debería (466):

• tener buena resistencia mecánica, con una conductividad que no sea sensiblemente inferior a la del cable original;
• poseer al menos el mismo aislamiento y la misma estanqueidad que el cable original;
• estar al menos tan protegido contra daños exteriores como el cable original, con una buena unión a la camisa exterior.

Las reglas de la MSHA para minas metálicas y no metálicas de superficie piden lo mismo (56.12013 (sitio externo)). En las minas subterráneas de carbón de EE. UU., los empalmes permanentes de los cables de arrastre deben además tener cualidades de resistencia a la flama. Se hacen con juegos de empalme aceptados o aprobados por la MSHA como resistentes a la flama (75.604 (sitio externo)). En los cables de arrastre de alta tensión de esas minas no se permiten empalmes temporales (75.810 (sitio externo)).

En un cable con pantalla, el empalme debe restituir también la pantalla. El manual de 1990 de la USBM, Mine Power Systems (IC 9258) (sitio externo), pide reponerla por completo y dejar el conductor de puesta a tierra en contacto íntimo con ella. También pide retirar los residuos de la cinta semiconductora antes de reponer el aislamiento y evitar que los hilos de la malla penetren en él.

Para los minadores continuos de 2,400 V, la MSHA lo resume en su definición: un empalme une los conductores cortados y repone el aislamiento, la cinta semiconductora, la pantalla metálica y las cubiertas exteriores. Esos empalmes solo los hace una persona calificada, con juegos de alta tensión aprobados por la MSHA (75.830 (sitio externo)).

En la práctica, un estudio de 1980 para la USBM (sitio externo) sobre el manejo de cables en minas de superficie encontró que la vulcanización era el método de reparación más usado. Muchos operadores usaban juegos de empalme para reparaciones temporales en campo, hasta llevar el cable al taller. Según el estudio, la mayoría de las quejas de los inspectores de campo de la MSHA venían de empalmes mal hechos con juego.

Pruebas de aislamiento, de tensión y de continuidad de tierra

La NOM-023 pide procedimientos para medir la resistencia de aislamiento y verificar la continuidad de tierra (8.9.4 f) y g); 9.9.4 f) y g)), pero no establece un valor mínimo de aislamiento. La medición con megóhmetro y la prueba de tensión de mantenimiento son ensayos distintos: su método, tensión, duración y criterios deben estar definidos por el procedimiento aprobado de la mina y las instrucciones del fabricante para ese cable.

El manual Mine Power Systems (IC 9258) (sitio externo) describe prácticas de 1990. Sus valores orientativos no son ajustes universales para cables actuales: no deben trasladarse entre clases de tensión, aislamientos o condiciones de servicio. El responsable eléctrico selecciona y aprueba el ensayo junto con el fabricante; esta guía no fija una tensión de prueba, un tiempo ni un umbral de aceptación.

El registro debe identificar el cable y su longitud, el instrumento, el método, la tensión y la duración aplicadas, las condiciones de temperatura y humedad, el resultado, el criterio usado y la persona responsable. Conserve los resultados en el programa de mantenimiento y compárelos bajo condiciones equivalentes (NOM-023, 8.9.8 y 9.9.7; guía de Fluke).

La norma ICEA S-75-381 (sitio externo), en su edición 2017, incluye un anexo informativo con las tensiones de prueba en corriente continua después de la instalación (anexo J). El texto completo de la norma es de pago.

También hay que probar el monitor que vigila la continuidad de tierra. Como referencia, la MSHA regula los frentes largos de alta tensión de las minas subterráneas de carbón. Exige examinar y probar cada monitor de hilo de tierra al menos cada 30 días, para verificar que abre el interruptor correspondiente (75.821 (sitio externo)).

Para la OIT, los equipos eléctricos portátiles y los cables flexibles deberían tener un dispositivo automático que corte la corriente si se interrumpe el conductor a tierra del cable (471). Bajo tierra, la NOM-023 pide un dispositivo para monitorear la continuidad del cable en la caja de conexiones de los motores (8.9.18 b)). Los cables tipo G-GC, SHD-GC y MP-GC llevan un conductor de verificación de tierra para el monitoreo de la continuidad de tierra.

Los resultados de las pruebas forman parte de los registros del programa anual (8.9.8 e) y 9.9.7 e)). Como referencia, en esos frentes largos la MSHA pide certificar las pruebas con firma y fecha y guardar los registros al menos un año (75.821).

Manejo seguro: desenergizar, bloquear y usar equipo aislante

Un análisis de NIOSH (sitio externo) de 865 lesiones eléctricas en la minería de EE. UU. entre 2000 y 2009 muestra dónde está el riesgo. Los cables de arrastre aparecen en el 8.9 % de los 856 casos revisados: el 71 % de esas lesiones ocurrió al manejar el cable y el 16 %, durante su reparación. Los acopladores y clavijas suman otro 6.9 %, y casi la mitad de esas lesiones ocurrió al conectarlos o desconectarlos.

De los 39 accidentes mortales, 27 ocurrieron en trabajos eléctricos de mantenimiento o reparación. En 21 de ellos, no desenergizar, bloquear y etiquetar el circuito fue causa o factor contribuyente.

Antes de trabajar en un circuito, la OIT recomienda cortar la corriente, salvo que se usen instrumentos especiales para líneas en tensión, y colocar señales de aviso (475). Los dispositivos de bloqueo y las señales solo deberían retirarlos quienes los instalaron o el personal autorizado. Ese es el objeto del procedimiento de tarjetas y candados que pide la NOM-023 (8.9.4 a) y 9.9.4 a)).

Si un cable energizado de más de 150 V entre fase y tierra se mueve a mano, la OIT recomienda ganchos, tenazas, cuerdas o eslingas aislados. La excepción es que otros medios protejan a las personas. Con máquinas, solo debería moverse con dispositivos de arrastre o eslingas aislados de ellas. Ninguna de las dos reglas impide que la máquina arrastre su propio cable si está sujeto con dispositivos mecánicos adecuados y bien aislado (467). La MSHA dice lo mismo para las minas metálicas y no metálicas de superficie (56.12014 (sitio externo)).

En las minas de carbón de superficie, la MSHA exige guantes de hule de al menos 20,000 V para manejar cables de arrastre de alta tensión energizados. Para cables de 660 a 1,000 V, los guantes deben ser de al menos 1,000 V y usarse siempre con guantes protectores de cuero. Todos se inspeccionan antes de usarlos en cada turno y, si se usan durante un periodo prolongado, al menos una vez más dentro del turno (77.606-1 (sitio externo)).

En esas mismas minas, las conexiones entre cables y con la fuente no deben hacerse ni deshacerse bajo carga (77.605 (sitio externo)). A modo de comparación, la NOM-001-SEDE-2012 pide medios de conexión con seguro, precauciones para no abrirlos ni cerrarlos energizados y un dispositivo que elimine la tensión mecánica en ellos (400-35).

El estudio de 1980 para la USBM resume de qué depende la seguridad al manejar un cable energizado. Hacen falta protecciones eléctricas confiables y un cable de calidad, con pantallas por fase y continuidad de tierra asegurada. También, una cubierta en excelente estado y empalmes que aseguren la continuidad de todos los componentes y una buena unión con la cubierta.

Lista de verificación para el programa de mantenimiento

Esta tabla reúne lo que conviene incluir en el programa de mantenimiento de los cables, con su base en la norma mexicana o una referencia práctica.

Preguntas frecuentes

¿Cada cuánto hay que revisar un cable de mina en México?

La NOM-023-STPS-2012 no fija una frecuencia de inspección de los cables: el programa anual de la mina debe indicarla para cada actividad (8.9.7 f) y 9.9.6 f)). La OIT recomienda definirla según el uso. Para las puestas a tierra sí hay plazos: la NOM-023 exige una evaluación al menos anual (8.9.13 y 9.9.9 d)); en carbón subterráneo, la NOM-032 exige medir cada seis meses y cuando hay cambios o nuevas instalaciones (9.4.40). No son intervalos de prueba de aislamiento del cable.

¿Qué empalmes se permiten en un cable minero?

En las minas subterráneas de carbón, solo en cajas a prueba de explosión, en cajas con resinas dieléctricas o con empalmes en frío aprobados (NOM-032-STPS-2008, 9.4.34). En las demás minas, la NOM-023 pide un procedimiento de seguridad para empalmar (8.9.4 c) y 9.9.4 c)). La OIT, por su parte, pide que el empalme iguale al menos el aislamiento, la estanqueidad y la protección del cable original (466).

¿Qué resistencia de aislamiento debe dar un cable?

La NOM-023-STPS-2012 no fija un valor mínimo: pide un procedimiento para medirla (8.9.4 g) y 9.9.4 g)). El responsable eléctrico debe aprobar el método y el criterio de aceptación según el cable y las instrucciones del fabricante. Pida los valores de referencia y el reporte de pruebas de fábrica del pedido; no use un valor único para todos los cables ni confunda la medición de aislamiento con una prueba de tensión.

Si necesita reponer un cable o el reporte de pruebas de un pedido, escríbanos desde la página de contacto con el tipo de cable, la tensión del sistema y el servicio.