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INTRODUCCIÓN A LA MINERÍAINTRODUCCIÓN A LA MINERÍAMÓDULO N°1 HISTORIA - PROPIEDADESMÓDULO N°1 HISTORIA - PROPIEDADES

ENRIQUE TOUTIN CISTERNA

INGENIERO CIVIL DE MINAS

EMAIL: [email protected]

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INTRODUCCIÓN A LA MINERÍAINTRODUCCIÓN A LA MINERÍA

OBJETIVOS:

• INTRODUCIR AL ALUMNO, EN UN CONOCIMIENTO GLOBAL DE LA MINERÍA

• TRANSFERIR AL ALUMNO, UN GLOSARIO DE TÉRMINOS TÉCNICOS

IMPRESCINDIBLE PARA LA COMPRENSIÓN DE LA TEMÁTICA A

DESARROLLAR EN LOS CURSOS FUTUROS

• MOSTRAR LA AMPLITUD DE ASIGNATURAS QUE DEBERÁN CONONCER

PARA EL LOGRO DE OBJETIVOS SATISFACTORIOS EN SU PROFESIÓN

• FAMILIARIZAR AL ALUMNO CON EL MEDIO NATURAL EN EL CUAL

DESARROLLARÁ SU ACTIVIDAD PROFESIONAL

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INTRODUCCIÓN A LA MINERÍAINTRODUCCIÓN A LA MINERÍA• HISTORIA - PROPIEDADES – USO - DE LOS METALES

• DISTRIBUCIÓN – PRODUCCIÓN / CÓDIGO DE MINERÍA

• PARA QUE SIRVEN LOS MINERALES – GEOLOGÍA

• YACIMIENTOS – MÉTODOS DE EXPLOTACIÓN – EQUIPOS

MINEROS

• PLANIFICACIÓN MINERA / GEOMECÁNICA

• TOPOGRAFÍA / MEDIOAMBIENTE

• OPERACIONES MINERAS / EXPLOSIVOS

• TRATAMIENTO DE MINERALES

ASISTENCIA• 70% Clases• 90% Laboratorio

CORREO CURSO• Hotmail

DELEGADOS DE CURSO•2 delegados (correos – teléfono)

EVALUACIÓN:• TRABAJOS INDIVIDUALES• CONTROLES• EXÁMEN • Exime 5,5• Aprueba 4,0

ELEMENTOS DE PROTECIÓN PERSONAL:- Casco- Lentes / Guantes- Zapatos de seguridad- Delantal blanco

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Plan de estudio de la escuela practica de explotación y mensura en minas de Chañarcillo en resumen:1º año:- Aritmética y contabilidad de minas- Jeometría aplicables al levantamiento gráfico de planos- Excavaciones de las minas- Brújula y sus usos- Ventilación de las minas, física a las bombas y a las máquinas a vapor.- Estudio práctico de ensayes de cobre, plata y oro.

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2º año:- ecuaciones y logaritmos. Resolución de triángulos rectángulos- Jeometría de tres dimensiones- Levantamiento analítico de planos de minas y resolución analítica de problemas de mensura.- Estudio de los instrumentos de trípode.- Explotación de minas-Preparación mecánica de los minerales- Esplicaciones de jeolojía aplicada- Mineralojia de los metales que se explotan en Chile y de sus principales criaderos

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Empuje educativo 1830 hasta 1920:  Este época destaca por sus profundos cambios en la educación. La educación anteriormente excluyó grandes partes de la población. Ahora nació la conciencia, que la educación tiene que ser abierta y para todos.

En la educación profesional se alejan del sistema "padre-hijo" y se instalan varios liceos superiores o escuelas profesionales. Así nació en Copiapó en 1857 la escuela de minas. En Chañarcillo abrió en 1875 la  "ESCUELA  PRACTICA DE EXPLOTACIÓN Y MENSURA DE  MINAS".

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Querido Padre, Madre, Hermanos y Hermanas, tengo el honor de escribir estas pocas líneas, esperando que ustedes están de buen salud, como dejé a ustedes. Recibí tu carta al 13 de junio y me alegró la noticia que todos están bien. Estamos viviendo bien  aquí y estamos sanos y trabajando con toda la fuerza;  me gusta el país, aún cuando es muy seco (pobre). Nuestra mina se ubica arriba en el desierto Atacama. Aquí no hay nada, todo que necesitamos traen mulas arriba de su espalda ... una gran cantidad de los animales se muere durante ese camino. No hay casa ni “edge” en el camino. La primera vez donde yo subí, vi un hombre botado en el suelo – él estaba muerto . ....       

Domingo es el día de las peleas de gallos y de corrida de toros .... En los domingos se pagan a todos los sueldos, padre, nuestra mina es bien rica, pero bajo 20 fathoms (36m) se empobrece, yo saqué alrededor de 20.000 dólares de  un  socavón.

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Al día 6 de abril ocurrió aquí un terremoto – con un sonido de trueno y empezó a las 11 de noche.   Todo era muy  “?solom” para un minuto y casi todos los ingleses y chilenos arrancaron desde sus casas hacia afuera. Todos los chilenos se bajaron a las rodillas para rezar.  En la mina de nosotros se cayó un edificio firme. Yo creo, sí este terremoto ocurría en Tuckingsmill, todos los edificios se caerían. Yo sentí dos (temblores) desde llegué aquí.

La mina tiene una profundidad de 30 fathoms (54m) y tiene un piso (roca) muy duro. Yo pregunté por mechas de seguridad – tenemos algunos de Tuckingmill en la mina – pero yo vi mechas normales en otras minas, cuales se llaman de seguridad, pero el minero tiene bastante temor para usar las. Estas mechas no sirven para nada, y yo mostré a algunos superiores (Captains) la diferencia entre nuestras mechas y las tradicionales. Dijeron que las mechas (Tuckingmill) de seguridad son los mejores. Yo salvé en este manera muchas vidas, especialmente de mineros chilenos. Muchas veces los superiores de otras minas compraron mechas de seguridad aunque tenían cientos de paquetes de mechas tradicionales guardado en su mina

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Globalización (1830 hasta 1920):

En este lapso de 90 años el mundo empezó para globalizarse. La globalización era una necesidad vital para realizar una minería tecnificada, empujar las ciencias naturales y entrar a mercados más grandes. Alrededor de 1840 / 1850 se puede observar la gran cantidad de científicos, viajeros y empresarios que vienen a la región Atacama. Empieza con Darwin, Domeyko,  Edwards, Treutler, Schwartzenberg, Powdich, Gay y muchos más.

La construcción del ferrocarril era solamente posible con fuertes enlaces a países como Inglaterra y Estados Unidos.Otro gran avance era la instalación de telégrafos que tenían conexión a los Estados Unidos y Europa por medio de cables submarinas. A partir de este momento los dueños de minas en Copiapó podrían vender sus productos más directo y con conocimiento de los precios internacionales. Además tenían acceso mucho más fácil para adquirir máquinas o tecnología en general.

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La Minería en la época entre 1830 y 1920 ya se ubicó a un nivel tecnológico bastante elevado. Todavía las leyes de los minerales, por razones técnicos estaban bastante elevados (plata 1% - 3%, cobre en el comienzo 20 % - 25 % al fin 3% hasta 8 %). Eso provocó, que las minas se profundizaron rápidamente.

En general la minería de esta época se caracteriza por una explotación relativamente  masiva en comparación de los años anteriores, de yacimientos relativamente pequeños (vetiformes, estratoligados) de alta ley. Generalmente la accesibilidad a energía era muy limitada. Agua, maquina de vapor y el caballo eran las fuentes principales.

En algunas minas de Alemania (Harz) tenían una "Fahrkunst" (máquina para subir/bajar a la mina) es decir el minero podría subir o bajar a la mina sin grandes refuerzos y en un tiempo razonable. Ahora una fuerte profundización de las minas era más factible.

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La misma época destaco por:

a) sus innovaciones técnicasb) innovaciones científicos c) cambios en la conciencia social d) empuje educativo e) mejoramiento de la seguridad de la mina f) fuerte globalización

La minería histórica de la Región Atacama refleja bastante bien este cambios en un entorno de un mundo que empezó de globalizarse. La Región Atacama se acercó considerablemente al foco de la industrialización cual se inició en Europa y EE.UU.

Alrededor de 1920 se cambio el aspecto en una forma profunda:  La instalación de generadores eléctricos - y el cambio general a la energía eléctrica. A partir de 1920 era posible de explotar yacimientos de baja ley, pero de enormes dimensiones. Principalmente los pórfidos cupríferos.

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Gran culpa de la alta tasa de accidentes eran la insuficiencia en tecnología, materiales de mala calidad (escaleras, fortificaciones, explosivos etc..), desconocimientos geológicos o geotécnicos y el exceso de las horas de trabajo.

Se reporta, que habían en Copiapó una considerable cantidad de hombres ciegos, a causa de accidente de tronaduras, y   que estas personas gozaban un alto respeto social. Especialmente recibieron ayuda de la población.

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Generalmente en esta época los trabajadores exigieron condiciones de mayor seguridad. Cada accidente perjudicó primero la persona y su posibilidad de ganar dinero. Con este perspectiva se formaban los primeros sindicatos que se preocuparon -entre otros fines- del mejoramiento de la seguridad de la mina.

Un cambio en la política industrial-minera generó el accidente en la mina de carbón de Radbod (Alemania) que en 1908 provocó la muerte de 348 mineros. Eso obligó a las autoridades la implementación de un organismo controlador de seguridad.    

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Treutler (1882): "Auffällig war mir die große Anzahl von  Blinden,  die  man hier traf. Sie brauchten  nicht  zu betteln, sondern saßen ruhig  vor ihren...“ 

Muy llamativo era la gran cantidad de personas ciegas que se puede encontrar aquí, no tenían que mendigar, solo estaban sentado tranquillo al frente de..

TREUTLER, PAUL (1882): Fünfzehn Jahre in Südamerika an de Ufern des Stillen Ozeans. - 3 Bd., Seite 50; Weltpostverlag, Leipzig.

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Seguridad en la minería (1830 hasta 1920):

Las faenas generalmente eran bastante inseguras en este época, más por falta de medios y conocimiento. En la literatura y en las descripciones se puede observar un fuerte interés en la materia de seguridad.

Generalmente se puede pensar que el minero de esta época era bastante cuidadoso - el sabía: rescates eran muy difícil, hospitales no había o eran muy lejos y caros, la medicina y los medicamentos disponibles en esta época no eran una ayuda significante. Entonces el seguramente trató evitar accidentes

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El libro francés (también existe en inglés " La Vie Souterraine Du Les Mines et les Mineures" (Paris 1867) - La vida subterránea de las minas y los mineros - describe y muestra bastante drástico los resultados de un comportamiento inadecuado.

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El cobre es uno de los pocos metales que pueden encontrarse en la naturaleza en estado "nativo", es decir, sin combinar con otros elementos. Por ello fue uno de los primeros en ser utilizado por el ser humano.

Se han encontrado utensilios de cobre nativo de en torno a 7.000 A.C. en Cayonu Tepesi (en la actual Turquía) y en el Iraq.

Los primeros crisoles para producir cobre metálico a partir de carbonatos mediante reducciones con carbón datan del V milenio a. C. Es el inicio de la llamada Edad del Cobre, apareciendo crisoles en toda la zona entre los Balcanes e Irán, incluyendo Egipto.

El cobre en la Antigüedad

Se han encontrado pruebas de la explotación de minas de carbonatos de cobre desde épocas muy antiguas tanto en Tracia (Ai Bunar) como en la península del Sinaí.

De un modo endógeno, no conectado con las civilizaciones del Viejo Mundo, en la América precolombina, en torno al siglo IV a. C. la cultura Moche desarrolló la metalurgia del cobre ya refinado a partir de la malaquita y otros carbonatos cupríferos

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De ellos surgió una gran parte de la materia prima para realizar las grandes campanas, puertas y estatuas de las catedrales góticas europeas. Además del uso bélico del cobre para la fabricación de objetos, como hachas, espadas, cascos o corazas; también se utilizó el cobre en la Edad Media en luminarias como candiles o candelabros; en braseros y en objetos de almacenamiento, como arcas o estuches.

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Edad Media y Edad Moderna

La resistencia a la corrosión del cobre, el bronce y el latón permitió que estos metales hayan sido utilizados no sólo como decorativos sino también como funcionales desde la Edad Media hasta nuestros días. Entre los siglos X y XII se hallaron en Europa Central grandes yacimientos de plata y cobre, principalmente Rammelsberg y Joachimsthal.

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Durante gran parte del siglo XIX, Gran Bretaña fue el mayor productor mundial de cobre, pero la importancia que fue adquiriendo el cobre motivó la explotación minera en otros países, llegando a destacarse la producción en Estados Unidos y Chile, además de la apertura de minas en África. De esta forma, en 1911 la producción mundial de cobre superó el millón de toneladas de cobre fino.

Durante 1831 y 1832, Michael Faraday descubrió que un conductor eléctrico moviéndose perpendicularmente a un campo magnético generaba una diferencia de potencial. Aprovechando esto, construyó el primer generador eléctrico, el disco de Faraday, empleando un disco de cobre que giraba entre los extremos de un imán con forma de herradura, induciendo una corriente eléctrica.

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Edad Contemporánea

El posterior desarrollo de generadores eléctricos y su empleo en la historia de la electricidad ha dado lugar a que el cobre haya obtenido una importancia destacada en la humanidad, que ha aumentado su demanda notablemente.

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La situación cambió a comienzos del siglo XX, cuando grandes grupos mineros estadounidenses, dotados de avances tecnológicos que permitían la recuperación de cobre en yacimientos de baja concentración, iniciaron la explotación de los yacimientos chilenos.

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ChileEn 1810, año de su independencia, Chile producía unas 19.000 toneladas de cobre al año. A lo largo del siglo la cifra fue creciendo hasta convertir al país en el primer productor y exportador mundial. Sin embargo, a finales del siglo XIX comenzó un período de decadencia, debido por un lado al agotamiento de los yacimientos de alta ley y por otro al hecho de que la explotación del salitre acaparaba las inversiones mineras. En 1897 la producción había caído a 21.000 toneladas, casi lo mismo que en 1810.

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En 1966 el Congreso Nacional de Chile impuso la creación de Sociedades Mineras Mixtas con las empresas extranjeras en las cuales el Estado tendría 51% de la propiedad de los yacimientos. El proceso de "chilenización del cobre" culminó en julio de 1971, bajo el mandato de Salvador Allende, cuando el Congreso aprobó por unanimidad la nacionalización de la Gran Minería del Cobre.

...por exigirlo el interés nacional y en ejercicio del derecho soberano e inalienable del Estado de disponer libremente de sus riquezas y recursos naturales, se nacionalizan y declaran por tanto incorporadas al pleno y exclusivo dominio de la Nación las empresas extranjeras que constituyen la gran minería del cobre.

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El Estado chileno recibió pocos beneficios de la minería de cobre durante toda la primera mitad del siglo XX. La situación empezó a cambiar en 1951 con la firma del Convenio de Washington, que le permitió disponer de 20% de la producción.

Disposición transitoria agregada en 1971 al artículo 10 de la Constitución de Chile:

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La mina de Chuquicamata, en la cual se han encontrado evidencias de la extracción de cobre por culturas precolombinas, inició su construcción para la explotación industrial en 1910 .

Chuquicamata es la explotación a cielo abierto de mayores dimensiones del mundo y fue varios años la mina de cobre de mayor producción del mundo. En el año 2002 se fusionaron las divisiones de Chuquicamata y Radomiro Tomic, creando el complejo minero Codelco Norte, que consta de dos minas a cielo abierto, Chuquicamata y Mina Sur. Aunque el yacimiento de Radomiro Tomic fue descubierto en los años 1950, sus operaciones comenzaron en 1995, una vez actualizados los estudios de viabilidad técnica y económica.

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En 1976, ya bajo el régimen militar , el Estado fundó la Corporación Nacional del Cobre de Chile (Codelco) para

gestionar las grandes minas de cobre.

En 1995 se inició la construcción de la mina de Minera Escondida, en la II Región de Antofagasta, y en 1998 se iniciaron las operaciones de extracción. Es la mina de mayor producción del mundo. La Huelga de la Minera Escondida en el 2006 paralizó la producción durante 25 días y alteró los precios mundiales del cobre. La producción de Minera Escondida alcanzó en 2007 las 1.483.934 t. Esta producción representa el 9.5% de la producción mundial y el 26% de la producción chilena de cobre, según estimaciones para 2007.En las últimas décadas Chile se ha consolidado como el principal productor de cobre, pasando de un 14% de la producción mundial en 1960 a un 36% en 2006.

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La conductividad eléctrica del cobre puro fue adoptada por la Comisión Electrotécnica Internacional en 1913 como la referencia estándar para esta magnitud, estableciendo el International Annealed Copper Standard (Estándar Internacional del Cobre Recocido) o IACS. Según esta definición, la conductividad del cobre recocido medida a 20 ºC es igual a 58,1086 S/m. A este valor de conductividad se le asigna un índice 100% IACS y la conductividad del resto de los materiales se expresa en porcentaje de IACS. La mayoría de los metales tienen valores de conductividad inferiores a 100% IACS pero existen excepciones como la plata o los cobres especiales de muy alta conductividad designados C-103 y C-110.

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PROPIEDADES FÍSICAS

El cobre posee varias propiedades físicas que propician su uso industrial en múltiples aplicaciones, siendo el tercer metal, después del hierro y del aluminio, más consumido en el mundo. Es de color rojizo y de brillo metálico y, después de la plata, es el elemento con mayor conductividad eléctrica y térmica. Es un material abundante en la naturaleza; tiene un precio asequible y se recicla de forma indefinida; forma aleaciones para mejorar las prestaciones mecánicas y es resistente a la corrosión y oxidación.

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Permite la procesos de fabricación de deformación como laminación o forja, y procesos de soldadura y sus aleaciones adquieren propiedades diferentes con tratamientos térmicos como temple y recocido. En general, sus propiedades mejoran con las bajas temperaturas lo que permite utilizarlo en aplicaciones criogénicas.

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PROPIEDADES MECÁNICAS

Tanto el cobre como sus aleaciones tienen una buena maquinabilidad, es decir, son fáciles de mecanizar. El cobre posee muy buena ductilidad y maleabilidad lo que permite producir láminas e hilos muy delgados y finos. Es un metal blando, con un índice de dureza 3 en la escala de Mohs (50 en la escala de Vickers) y su resistencia a la tracción es de 210 MPa, con un límite elástico de 33,3 MPa.

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El cobre se encuentra en una gran cantidad de alimentos habituales de la dieta tales como ostras, mariscos, legumbres, vísceras y nueces entre otros, además del agua potable y por lo tanto es muy raro que se produzca una deficiencia de cobre en el organismo.

INTRODUCCIÓN A LA MINERÍAINTRODUCCIÓN A LA MINERÍAPROPIEDADES BIOLÓGICAS

En las plantas, el cobre posee un importante papel en el proceso de la fotosíntesis y forma parte de la composición de la plastocianina. Alrededor del 70% del cobre de una planta está presente en la clorofila, principalmente en los cloroplastos. Los primeros síntomas en las plantas por deficiencia de cobre aparecen en forma de hojas estrechas y retorcidas, además de puntas blanquecinas. Las panículas y las vainas pueden aparecer vacías por una deficiencia severa de cobre, ocasionando graves pérdidas económicas en la actividad agrícola.

El cobre contribuye a la formación de glóbulos rojos y al mantenimiento de los vasos sanguíneos, nervios, sistema inmunólogico y huesos y por tanto es esencial para la vida humana. El cobre se encuentra en algunas enzimas como la citocromo c oxidasa, la lisil oxidasa y la superóxido dismutasa.

El desequilibrio de cobre en el organismo cuando se produce en forma excesiva ocasiona una enfermedad hepática conocida como enfermedad de Wilson, el origen de esta enfermedad es hereditario, y aparte del trastorno hepático que ocasiona también daña al sistema nervioso. Se trata de una enfermedad poco común.

Puede producirse deficiencia de cobre en niños con una dieta pobre en calcio, especialmente si presentan diarreas o desnutrición. También hay enfermedades que disminuyen la absorción de cobre, como la enfermedad celiaca, la fibrosis quística o al llevar dietas restrictivas.

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Al emplear utensilios de cobre para la cocción de alimentos, deben tomarse precauciones para evitar intoxicaciones por cardenillo que, a pesar de su mal sabor, puede ser enmascarado con salsas y condimentos y ser ingerido.

CARACTERÍSTICAS QUÍMICAS

En la mayoría de sus compuestos, el cobre presenta estados de oxidación bajos, siendo el más común el +2, aunque también hay algunos con estado de oxidación +1.

Expuesto al aire, el color rojo salmón inicial se torna rojo violeta por la formación de óxido cuproso (Cu2O) para ennegrecerse posteriormente por la formación de óxido cúprico (CuO). La coloración azul del Cu+2 se debe a la formación del ión [Cu(OH2)6]+2.

Expuesto largo tiempo al aire húmedo, forma una capa adherente e impermeable de carbonato básico (carbonato cúprico) de color verde y venenoso. También pueden formarse pátinas de cardenillo, una mezcla venenosa de acetatos de cobre de color verdoso o azulado que se forma cuando los óxidos de cobre reaccionan con ácido acético, que es el responsable del sabor del vinagre y se produce en procesos de fermentación acética.

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A pesar de que el cobre es un oligoelemento necesario para la vida, unos niveles altos de este elemento en el organismo pueden ser dañinos para la salud. La inhalación de niveles altos de cobre puede producir irritación de las vías respiratorias. La ingestión de niveles altos de cobre puede producir náuseas, vómitos y diarrea. Un exceso de cobre en la sangre puede dañar el hígado y los riñones, e incluso causar la muerte. Ingerir por via oral una cantidad de 30 g de sulfato de cobre es potencialmente letal en los humanos.

Para las actividades laborales en las que se elaboran y manipulan productos de cobre, es necesario utilizar medidas de protección colectiva que protejan a los trabajadores. El cobre reacciona con oxidantes fuertes tales como cloratos, bromatos y yoduros, originando un peligro de explosión. Además puede ser necesario el uso de equipos de protección individual como guantes, gafas y mascarillas. Además, puede ser recomendable que los trabajadores se duchen y se cambien de ropa antes de volver a su casa cada día.

La Organización Mundial de la Salud (OMS) en su Guía de la calidad del agua potable recomienda un nivel máximo de 2 mg/l. El agua con concentraciones de cobre superiores a 1 mg/l puede ensuciar la ropa al lavarla y presentar un sabor metálico desagradable. La Agencia para Sustancias Tóxicas y el Registro de Enfermedades de Estados Unidos recomienda que, para disminuir los niveles de cobre en el agua potable que se conduce por tuberías de cobre, se deje correr el agua por lo menos 15 segundos antes de beberla o usarla por primera vez en la mañana.

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PRECAUSIONES SANITARIAS