es.wedoany.com Noticia: Investigadores del Instituto de Electrónica y Matemáticas de Moscú de la Escuela Superior de Economía (nombrado en honor a A.N. Tikhonov, МИЭМ ВШЭ) y del Instituto de Desarrollo Integral de Recursos Subterráneos de la Academia de Ciencias de Rusia (nombrado en honor al académico N.V. Melnikov, ИПКОН РАН) han desarrollado un nuevo modelo matemático de monitoreo que permite determinar en tiempo real la ubicación de fuentes de vibraciones subterráneas peligrosas. Esta tecnología tiene como objetivo reducir el riesgo de daños en edificios, carreteras e infraestructuras cercanas a canteras y minas. Los resultados del estudio fueron publicados en la revista Industria Minera (Горная промышленность).
Las vibraciones subterráneas se originan por diversas causas, como operaciones de voladura y el funcionamiento de equipos mineros pesados, y pueden propagarse cientos de metros en el suelo. Su acción prolongada puede dañar edificios, carreteras e instalaciones de ingeniería. Las vibraciones de baja frecuencia son especialmente peligrosas, ya que se propagan a largas distancias y pueden generar resonancia con las estructuras, provocando grietas incluso con fuerzas relativamente débiles. En el área objetivo suelen existir múltiples fuentes de vibración, incluyendo canteras, minas, así como interferencias locales como el tráfico, obras de construcción y el funcionamiento de equipos en zonas residenciales. El ruido de fondo y las vibraciones de múltiples fuentes dificultan gravemente la interpretación de los datos, por lo que la tarea central del sistema de monitoreo es determinar si una vibración específica proviene de una empresa minera o de otra fuente.
Para identificar amenazas antes de que aparezcan grietas y deformaciones, el equipo de investigación diseñó un modelo teórico de un sistema de monitoreo basado en una antena sísmica de apertura pequeña. Actualmente, las empresas mineras monitorean las vibraciones principalmente mediante redes de sensores o estaciones de medición individuales. Las primeras tienen un alto costo de implementación, mientras que las segundas tienen dificultades para localizar con precisión la fuente de la vibración, mostrando limitaciones en escenarios que requieren alta precisión. El nuevo sistema no necesita grandes cantidades de equipos ni ajustes complejos, y está compuesto por un conjunto compacto de sensores muy próximos entre sí. Los sensores capturan simultáneamente las vibraciones del suelo, analizan las señales mediante algoritmos especiales y determinan la dirección de la fuente de vibración, permitiendo así distinguir entre voladuras en canteras, el funcionamiento de equipos pesados o fuentes de ruido local en zonas residenciales.
Para validar la tecnología, los investigadores simularon la propagación de ondas sísmicas y probaron una antena compuesta por diez sensores. Los resultados de los cálculos mostraron que, a distancias superiores a 10 metros, el error en la determinación de los parámetros de la señal no supera el 7%; a distancias superiores a 50 metros, el error se reduce al 4%. Incluso en condiciones de fuerte interferencia de fondo, el sistema mantiene una alta precisión.
El sistema es de tamaño compacto y puede instalarse directamente cerca de edificios residenciales, carreteras o instalaciones industriales, lo que reduce los costos de instalación de equipos, cableado de comunicación y mantenimiento, sin necesidad de los complejos métodos de procesamiento de datos comúnmente utilizados en la sismología clásica. Los investigadores afirman que el objetivo del desarrollo no es solo registrar vibraciones, sino prevenir sus consecuencias. Al obtener información sobre vibraciones potencialmente peligrosas con antelación, los expertos pueden ajustar oportunamente los modos de operación de los equipos, modificar las operaciones de voladura o instalar barreras de protección.
El autor del estudio, Serguéi Néfedov (Сергей Нефедов), profesor del Instituto de Electrónica y Matemáticas de Moscú de la Escuela Superior de Economía, señaló que actualmente, en muchos casos, se toman medidas solo después de que aparecen grietas o deformaciones en los edificios. El nuevo método, en cambio, primero identifica la fuente de acción peligrosa y evalúa el riesgo, y luego toma medidas, permitiendo obtener información de forma rápida y precisa en condiciones de vibraciones de múltiples fuentes. Los desarrolladores consideran que, en el futuro, este tipo de sistemas podría convertirse en un componente de un complejo inteligente de seguridad ambiental, donde la información de los sensores se transmita automáticamente a un sistema de control digital para ajustar los modos de operación de los equipos, modificar los horarios de las operaciones de voladura o instalar estructuras de protección especializadas. El coautor del estudio, Máksim Ikrennikov (Максим Икренников), estudiante de posgrado del Departamento de Ingeniería Electrónica del Instituto de Electrónica y Matemáticas de Moscú de la Escuela Superior de Economía, indicó que el siguiente paso es integrar el monitoreo en los sistemas de gestión de objetos industriales, de modo que los datos de vibración no solo se utilicen para la observación, sino también para la toma de decisiones en tiempo real, haciendo que la extracción de recursos minerales sea más segura para los seres humanos, el medio ambiente y la infraestructura urbana. Esta tecnología no solo es aplicable a la industria minera, sino también a grandes obras de construcción, carreteras principales, túneles y otras instalaciones cercanas que requieran monitoreo de vibraciones subterráneas y prevención oportuna de daños.
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