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🛠️ Innovación en Minería y Construcción: UTEM desarrolla sensor inteligente para túneles y minas
🔍 ¿Qué es el Perno Split Set Sensorizado?
La Universidad Tecnológica Metropolitana (UTEM) ha desarrollado una solución tecnológica única en Chile: el Perno Split Set Sensorizado, una herramienta de monitoreo estructural en tiempo real que revoluciona la forma en que se gestionan y supervisan las condiciones geotécnicas en túneles y obras subterráneas.
Este dispositivo consiste en un perno de fricción tradicional tipo Split Set, ampliamente utilizado en la estabilización de túneles, al que se le han incorporado sensores electrónicos de alta precisión. Estos sensores permiten obtener información continua sobre el comportamiento del macizo rocoso, incluyendo:
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🧱 Esfuerzos de compresión y tensión que actúan sobre el perno.
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📉 Deformaciones longitudinales del acero a medida que cambia la presión del terreno.
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🌐 Vibraciones y microdesplazamientos generados por actividad sísmica, voladuras o movimientos del terreno.
Este monitoreo permite detectar, con anticipación, condiciones que podrían derivar en una falla estructural, como desprendimientos, colapsos o inestabilidad en el túnel. Así, el perno no solo cumple una función pasiva de anclaje, sino que se convierte en un dispositivo activo de control y alerta temprana.
Gracias a su capacidad de transmisión de datos inalámbrica o por cable, los ingenieros pueden observar en tiempo real el estado del terreno desde una central de monitoreo, tomar decisiones informadas y reducir significativamente los riesgos operacionales y económicos.
Además, esta innovación permite una trazabilidad completa de la evolución del túnel o galería a lo largo del tiempo, lo que es esencial en proyectos de gran escala o larga duración.
“El Perno Split Set Sensorizado transforma una herramienta convencional de estabilización en un sistema inteligente de vigilancia geotécnica, elevando los estándares de seguridad en minería, construcción e infraestructura”, destacan desde el equipo de investigación UTEM.
⚙️ ¿Cómo funciona?
El Perno Split Set Sensorizado funciona a partir de la integración de sensores de medición estructural directamente en el cuerpo del perno de fricción, sin alterar su función mecánica como elemento de anclaje. Esta integración convierte al perno en un dispositivo dual: cumple con la estabilización del terreno y, al mismo tiempo, actúa como una unidad de monitoreo geotécnico en tiempo real.
Su funcionamiento se basa en cuatro etapas principales:
1. 🧩 Integración de sensores en el perno
Los sensores se incorporan durante el proceso de fabricación del perno o mediante adaptaciones en campo. Entre los componentes típicos destacan:
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Strain gauges (galgas extensiométricas): Miden las microdeformaciones del acero, lo que permite inferir la carga o esfuerzo aplicado por la roca sobre el perno.
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Acelerómetros triaxiales: Detectan vibraciones, desplazamientos súbitos o eventos sísmicos localizados.
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Sensores de temperatura y humedad (opcional): Para registrar las condiciones ambientales del entorno subterráneo y detectar cambios que puedan afectar la estabilidad estructural.
2. 📡 Adquisición y transmisión de datos
Los datos recopilados por los sensores se envían a un módulo de adquisición y transmisión conectado al perno. Este sistema puede operar:
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De forma local, con registro en memorias internas para análisis posterior.
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De forma remota, a través de conexiones inalámbricas (LoRa, WiFi industrial, Zigbee, o incluso red celular), que permiten enviar la información a una central de monitoreo, incluso desde lugares de difícil acceso.
Además, puede integrarse con plataformas SCADA o sistemas de gestión de infraestructura BIM y GIS.
3. 🔔 Generación de alertas en tiempo real
La plataforma receptora analiza los datos entrantes y compara los valores con parámetros críticos definidos previamente. Si se detectan condiciones anormales (como un aumento brusco de tensión o una vibración fuera de rango), el sistema:
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Activa alertas automáticas vía correo electrónico, mensajes de texto o interfaces industriales.
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Permite a los equipos técnicos tomar decisiones preventivas, como reforzar zonas inestables, detener operaciones o iniciar evacuaciones si es necesario.
4. 🧠 Análisis avanzado y aprendizaje automatizado
Gracias a la acumulación continua de datos, el sistema puede ser complementado con herramientas de inteligencia artificial y machine learning, que permiten:
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Identificar patrones de comportamiento del terreno.
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Anticipar posibles zonas de falla antes de que presenten síntomas visibles.
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Optimizar la ubicación y cantidad de anclajes necesarios según el comportamiento real del macizo rocoso.
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Generar modelos predictivos adaptativos para mejorar el diseño de futuras obras subterráneas.
🎯 Problema que resuelve
En el ámbito de la minería subterránea y la construcción de túneles, uno de los desafíos más críticos es mantener la estabilidad del macizo rocoso que rodea las excavaciones. Este entorno es dinámico y está sujeto a constantes cambios debido a factores como la presión geológica, la actividad sísmica, las voladuras controladas, el ingreso de agua o los propios trabajos de excavación.
Para controlar estos riesgos, se utilizan comúnmente pernos de anclaje, como el tipo Split Set, cuya función es estabilizar temporal o permanentemente el terreno al generar fricción entre el acero del perno y las paredes del túnel. Sin embargo, estos pernos tradicionales son elementos pasivos: una vez instalados, no entregan información sobre su comportamiento o sobre el estado del terreno circundante.
Esta limitación conlleva varios problemas graves:
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⚠️ Dificultad para anticipar fallas estructurales: Sin datos en tiempo real, las empresas no pueden detectar a tiempo signos de inestabilidad, como movimientos progresivos o acumulación de esfuerzos que podrían desencadenar un colapso.
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🧍♂️ Altos riesgos para la vida de los trabajadores: Las fallas repentinas en túneles pueden poner en peligro a personas que operan maquinaria pesada o realizan trabajos de mantenimiento bajo tierra.
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💸 Costos económicos significativos: Una paralización no planificada debido a un derrumbe o deformación puede generar millonarias pérdidas por retrasos, daños en equipos o necesidad de reforzar estructuras de emergencia.
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📉 Falta de trazabilidad y monitoreo continuo: Las decisiones de ingeniería se basan muchas veces en inspecciones visuales o mediciones puntuales, lo que deja grandes vacíos de información sobre cómo evoluciona la estabilidad de la obra a lo largo del tiempo.
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❌ Intervenciones tardías o inadecuadas: Ante la ausencia de datos precisos, los equipos de terreno deben actuar de forma reactiva y no preventiva, con respuestas muchas veces ineficaces o costosas.
👷 Aplicaciones estratégicas
El Perno Split Set Sensorizado representa un avance clave en la seguridad estructural y el monitoreo de obras subterráneas, convirtiéndose en una herramienta con amplias aplicaciones estratégicas en sectores donde la estabilidad del terreno y la gestión del riesgo son fundamentales.
Esta tecnología es ideal para entornos de alta exigencia técnica, tales como:
🏗️ Construcción de túneles para autopistas, líneas de metro y ferrocarriles, donde el control de deformaciones del macizo rocoso es esencial para evitar interrupciones, daños a las estructuras o accidentes durante y después de la fase constructiva. Los sensores permiten monitorear tramos críticos en tiempo real, optimizando la planificación de refuerzos o mantenimientos.
⛏️ Minería subterránea, uno de los sectores más beneficiados por esta innovación. En faenas de explotación profunda, donde la presión geológica y los riesgos de colapso son constantes, el sensor permite anticipar fallas estructurales, proteger a los trabajadores y evitar paralizaciones no programadas que generan millonarias pérdidas. También es útil para evaluar la efectividad de los sostenimientos instalados.
🌋 Estudios geológicos, sísmicos y geotécnicos, donde el monitoreo continuo de la actividad del subsuelo aporta datos clave para el análisis científico. Este sistema puede integrarse en estaciones experimentales o redes de monitoreo en zonas volcánicas o sísmicamente activas, aportando a la prevención de desastres naturales o al diseño de soluciones de ingeniería resiliente.
🚧 Proyectos de infraestructura crítica, como centrales hidroeléctricas, túneles hidráulicos, refugios subterráneos, pasos cordilleranos, presas o depósitos de residuos mineros. En estos contextos, la estabilidad del terreno debe garantizarse a largo plazo y bajo condiciones extremas, lo que hace indispensable contar con sistemas de vigilancia estructural automatizados como este.
Además, su capacidad de integración con plataformas digitales de análisis estructural, modelos BIM o sistemas SCADA lo convierte en una herramienta versátil para ser incluida en los estándares modernos de gestión de activos de infraestructura.
Como explica el académico David Blanco, líder del proyecto:
“Monitorizar lo que hasta ahora no se veía nos permite mejorar la seguridad y la eficiencia de estas obras, que suelen enfrentar pérdidas millonarias en caso de accidentes. Este perno sensoriza el terreno desde adentro y en tiempo real, entregando información que antes era invisible o llegaba demasiado tarde.”
Así, el Perno Split Set Sensorizado no solo ofrece un nuevo nivel de control técnico, sino que también se alinea con los objetivos estratégicos de sostenibilidad, prevención de riesgos y digitalización de la infraestructura, fundamentales para enfrentar los desafíos del siglo XXI.
🛡️ Reconocimiento legal y tecnológico
El desarrollo del Perno Split Set Sensorizado alcanzó un importante hito el 28 de abril de 2025, cuando el Instituto Nacional de Propiedad Industrial (INAPI) otorgó a la Universidad Tecnológica Metropolitana (UTEM) la concesión oficial del Modelo de Utilidad, consolidando la protección legal de esta innovadora tecnología.
Este reconocimiento no solo valida la originalidad, aplicabilidad y nivel de invención del dispositivo, sino que también marca un avance clave en la maduración tecnológica del proyecto, permitiendo a la UTEM dar nuevos pasos hacia la transferencia efectiva del conocimiento al mundo productivo. La obtención del modelo de utilidad significa que la universidad posee derechos exclusivos de explotación comercial por un período determinado, lo cual protege la inversión en I+D y garantiza un entorno seguro para futuras colaboraciones público-privadas.
A partir de esta concesión, se abren diversas oportunidades estratégicas para impulsar el despliegue de la tecnología:
🤝 Alianzas con empresas del sector minero y constructor, interesadas en incorporar soluciones avanzadas de monitoreo estructural en sus proyectos. La validación legal del sensor facilita acuerdos de colaboración, licenciamiento o pruebas piloto en entornos reales.
🚀 Creación de una spin-off tecnológica desde UTEM, que permita industrializar, fabricar y comercializar el producto a mayor escala. Esta empresa emergente actuaría como puente entre el ecosistema académico y el mercado, promoviendo una gestión empresarial profesional que acelere la llegada del sensor al sector productivo nacional e internacional.
🌍 Proyección internacional del dispositivo, especialmente hacia países con alta actividad minera o vulnerabilidad sísmica, como Perú, México, Canadá, Japón o Chile mismo. La necesidad global de soluciones inteligentes en obras subterráneas abre un amplio mercado potencial para esta innovación chilena.
Este avance es también un reflejo del compromiso institucional de UTEM con la ciencia aplicada y la innovación con impacto. Como lo destaca Carolina Parodi, directora de la Dirección de Transferencia Tecnológica (DTT) de la universidad:
“Cada nuevo modelo de utilidad representa un activo estratégico para la UTEM. Nuestra labor es acompañar estos procesos para que las ideas de nuestros investigadores lleguen a buen puerto y logren generar impacto real en la sociedad y la industria.”
La inclusión de este sensor inteligente en el portafolio tecnológico de UTEM consolida a la universidad como un actor relevante en el desarrollo de tecnologías de seguridad estructural avanzada, y demuestra que la investigación universitaria puede dar lugar a soluciones concretas para problemas complejos de la infraestructura moderna.
Imagen créditos: UTEM
🧭 Futuro del Perno Split Set Sensorizado
La Universidad Tecnológica Metropolitana (UTEM) proyecta una nueva fase de crecimiento para esta innovación, con una hoja de ruta enfocada en la transferencia tecnológica efectiva, que permitirá llevar el Perno Split Set Sensorizado del laboratorio a entornos reales de aplicación. Esta etapa contempla acciones concretas orientadas a validar su funcionalidad en terreno, generar vínculos con la industria, y escalar su impacto tanto a nivel nacional como internacional. El objetivo es que esta solución no solo se convierta en un aporte técnico para la seguridad estructural subterránea, sino también en un ejemplo de cómo la investigación universitaria puede convertirse en valor económico, social y tecnológico para el país.
✅ Validación en terreno: Pruebas en faenas reales para medir su desempeño bajo condiciones operativas y ajustar su diseño final.
✅ Licenciamiento comercial: Búsqueda de empresas interesadas en fabricar, integrar o distribuir el sensor en proyectos reales.
✅ Expansión regional: Proyección hacia mercados latinoamericanos con fuerte actividad minera y necesidad de monitoreo geotécnico, como Perú, México o Colombia.
✅ Integración digital: Compatibilidad con modelos BIM y plataformas IoT para incorporar datos del sensor en sistemas de gestión inteligente de infraestructura.
Estas acciones buscan posicionar al Perno Split Set Sensorizado como una tecnología clave en la seguridad estructural subterránea a nivel nacional e internacional.
¿Te imaginas lo que se puede lograr con un sensor que detecta a tiempo los riesgos en túneles y minas, antes de que ocurran accidentes?
Fuente: uestv I CONSTRUCTIVO
