TRABAJO DE INVESTIGACIÓN: Diseño de un sistema de Ventilación Minera Subterránea: Monitoreo continuo para un ambiente seguro, empleando sensores e IoT

INSTITUCIÓN: Universidad Nacional de Piura

INVESTIGADOR: Carmelo Arturo Arnao Ochoa, Alexander Zavaleta Palacios

DOCENTE: Dr. Juan Manuel Jacinto Sandoval

RESUMEN:

Este proyecto busca revolucionar la seguridad y eficiencia en minas subterráneas mediante la implementación de un sistema de ventilación inteligente que utiliza sensores e Internet de las Cosas (IoT). En un sector donde la calidad del aire y la exposición a contaminantes representan riesgos constantes para la salud de los trabajadores, esta iniciativa es crucial.

Al monitorear continuamente parámetros como gases tóxicos, polvo y temperatura, la tecnología no solo crea un ambiente laboral significativamente más seguro, protegiendo directamente a los mineros, sino que también optimiza el uso de la energía al ajustar la ventilación en tiempo real según las necesidades.

La minería, pilar económico, se enfrenta al desafío de operar de forma sostenible. Este proyecto apoya directamente esos objetivos, reduciendo los costos asociados a problemas de salud ocupacional y paradas de producción derivadas de una ventilación deficiente.

En línea con los criterios ASG (Ambientales, Sociales y de Gobernanza), el sistema contribuye al bienestar social al mejorar drásticamente las condiciones de trabajo y asegurar una operación más responsable y regulada. Esto fortalece el compromiso de la empresa con la seguridad laboral y la sostenibilidad operativa.

CAPÍTULO I:

Capítulo 1: Planteamiento del problema

1.1 Descripción de la problemática

La seguridad y la salud de los trabajadores en las minas subterráneas peruanas, particularmente en el contexto de proyectos como Tambogrande y las operaciones de minería artesanal, enfrentan un desafío crítico debido a la deficiente gestión de la ventilación. Actualmente, muchas minas carecen de sistemas de monitoreo en tiempo real, lo que resulta en una exposición prolongada a concentraciones peligrosas de gases tóxicos (monóxido de carbono, óxidos de nitrógeno), gases asfixiantes (dióxido de carbono, deficiencia de oxígeno) y polvo respirable (especialmente sílice).

Estas condiciones no solo aumentan drásticamente el riesgo de enfermedades ocupacionales como la silicosis y otras afecciones respiratorias crónicas, sino que también elevan la probabilidad de accidentes graves por asfixia, explosiones de gas o golpes de calor. La respuesta a estos incidentes suele ser tardía y reactiva, comprometiendo la vida de los mineros y la continuidad operativa.

La falta de datos precisos y en tiempo real impide una toma de decisiones informada, llevando a una ventilación ineficiente, altos costos energéticos y un cumplimiento normativo difícil de verificar.

Problemática:
¿De qué manera el uso de sensores e IoT pueden garantizar un ambiente seguro y minimizar los impactos en un proyecto futuro en Tambogrande y en las minas explotadas artesanalmente?

1.2 Justificación de la investigación

La problemática de la ventilación minera subterránea es de alta relevancia social, económica y tecnológica. Socialmente, la vida y la salud de los mineros son innegociables. La persistencia de ambientes laborales insalubres es una falla fundamental en la responsabilidad social de la industria. La implementación de sensores e Internet de las Cosas (IoT) ofrece una solución directa a este problema, permitiendo el monitoreo continuo y la optimización dinámica de la calidad del aire.

Económicamente, los accidentes y las enfermedades ocupacionales representan costos significativos en indemnizaciones, atención médica, pérdida de productividad y daños a la reputación de las empresas. Un sistema de ventilación inteligente no solo previene estos costos, sino que también promueve la eficiencia energética al ajustar los flujos de aire según la necesidad real, reduciendo el consumo eléctrico y los gastos operativos a largo plazo.

Desde una perspectiva tecnológica, el diseño de un sistema que integre sensores e IoT es una solución innovadora y viable que se alinea con las tendencias globales de la minería 4.0. Esta investigación contribuirá al desarrollo de conocimiento aplicado y soluciones concretas para un sector vital para la economía peruana, mejorando sus estándares de seguridad y sostenibilidad en un contexto geográfico y socialmente complejo como Tambogrande.

1.3 Objetivo(s) principal(es) y secundarios de la investigación

1.3.1 Objetivo principal

• Diseñar un sistema de ventilación mediante sensores e IoT para optimizar la seguridad y salud de los trabajadores en un proyecto minero subterráneo en Tambogrande y en las minas explotadas artesanalmente.

1.3.2 Objetivos secundarios

• Desarrollar una arquitectura IoT robusta para la transmisión y procesamiento de datos en tiempo real.
• Evaluar la calidad del aire y otros indicadores como temperatura, presión y humedad relativa.

1.4 Proyecto(s) de Premios ProActivo en el que está inspirada la investigación

• Proyecto Premios ProActivo 2024: Diseño y desarrollo de prototipo para volquetes autónomos en minería subterránea en beneficio de la seguridad.
  Presentado por: Marco Antonio Roca Hermoza y Eduardo Alonso Namuche Mendoza, de la Universidad Nacional de Ingeniería (Lima).
  Categoría: Estudiantes.