PROPUESTA DE INVESTIGACIÓN INFORMACIÓN GENERAL Título del proyecto de investigación:
Implementación de un Dron inteligente detector de gases tóxicos en las minas subterráneas. INGENERIA DE MINAS
Área Línea de investigación:
Desarrollo y evaluación de tecnologías limpias en la actividad minera para minimizar riesgos e impactos ambientales.
EQUIPO DE INVESTIGACIÓN Equipo de investigación: Apellidos y nombres:
1. CHAVEZ JULIAN, Jessica 2. MORENO GASPAR, Erika Aracely 3. RAMIREZ LEON, Steven 4. VILCATOMA ACEVEDO, Mabel
PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Enunciado y formulación del problema
Planteamiento de problema. Actualmente el reporte de accidentes según MEM (ministerio de energía y minas) el 16% son causadas por los gases tóxicos que están presentes en la minería. El incremento de la demanda de los metales promovidos por el consumo de los países emergentes, hace que las empresas mineras incrementen sus niveles de producción, trayendo consigo un mayor uso de equipos en su proceso, ello conlleva en mayor riesgo de enfermedades ocupacionales por generación de ambientes altamente contaminados, ha ello se suma la falta de planeación de los sistemas de ventilación en la mina, lo cual conlleva en el incumplimiento de la normativa vigente DS 023-2017 EM, que tiene como fin preservar la seguridad y salud ocupacional de todos los colaboradores. Esta es la problemática de muchas empresas mineras que a falta de un buen sistema de ventilación los trabajadores reduces su capacidad de trabajo, que a su vez se suma el limitado abastecimiento de energía a la unidad generando restricciones en los procesos mineros que se traduce en pérdidas económicas por paralizaciones de la cadena productiva en Perú.
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Formulación del Problema.
¿Cómo implementar un DRON inteligente que permita identificar los gases tóxicos como en Nitrógeno en la mina m ina subterránea mina FENIX Jauja – Perú en el año 2019?
Objetivo General
Implementar un DRON inteligente que permita identificar los gases tóxicos como en Nitrógeno, Anhídrido carbónico, etc. Presentes etc. Presentes en la minería subterránea mina FENIX Jauja – Perú en el año 2019.
Objetivos Específicos
Estudiar y buscar sistemas adecuados para el dron que pueda identificar cada uno de los gases presentes en las minas. Determinar la comunicación inalámbrica capaz de comunicar lo identificado del dron. Determinar el accesorio accesorio adecuado adecuado para el manejo manejo del dron que ingresara de la mina. Determinar el peso específico del dron y la capacidad de eficiencia con la recolección de gases presentes en la mina.
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Justificación e importancia: ¿Para qué servirá los resultados? 3.2.1. Justificación
El Dron siempre ofrecerá mayor velocidad y agilidad en la detección de los gases los cuales servirán para prevenir los riesgos laborales que ocurre al momento de inhalar los gases tóxicos, esta información se obtendrá mediante la comunicación inalámbrica. Entre los principales gases letales son el nitrógeno, anhídrido carbónico, monóxido de carbono, gases nitrosos, anhídrido sulfuroso, gas sulfhídrico. Así mismo disminuirá la muerte de los trabajadores, brindándoles mayor calidad y seguridad. Es posible que al inicio no facilite todo información necesaria por la misma geología del terreno donde se utilice pero sin embargo habrá mejoras dependiendo al tipo de geología que se tiene en la mina. En conclusión es de vital importancia construir un Dron detector de gases tóxicos presentes en las minas subterráneas, solo así es como se podrá prevenir y evitar accidentes fatales.
BASES TEORICAS 4.1 Antecedentes
Nacional Nancy M. (2011), realizó la investigación titulada: modelo para la seguridad e higiene para la minería subterránea de carbón en Colombia, realizado en la Universidad Nacional de Ingeniería Lima para optar el grado académico de maestro en ciencias con mención en: seguridad y salud minera. Actualmente en Colombia, los programas de salud ocupacional son presentados por las empresas que independientemente de su actividad económica, se encuentran clasificadas en diferentes clases de riesgos. La minería subterránea y a cielo abierto, son consideradas como actividades de alto riesgo. La minería subterránea del carbón en Colombia y los procesos tecnológicos incluidos han traído un aumento de los factores de riesgos en el ambiente laboral minero, las probabilidades de accidente de trabajo, y enfermedades profesionales en la población de trabajadores expuestos; razón por la cual se elaboró el presente proyecto como contribución para minimizar los accidentes de trabajo y enfermedades profesionales; mejoramiento de las condiciones de vida, trabajo, salud de los mineros y sus familias. Fue necesario estructurar una base de datos cuyo procesamiento y análisis estadístico de los accidentes de trabajo en las minas de carbón subterráneas, aplicando el software estadístico SPSS 18, resulta que los derrumbes, las explosiones de metano e incendios, han constituido las mayores emergencias mineras atendidas por Ingeominas, siendo los departamentos más afectados, Norte de Santander, Antioquia y Boyacá, y la causa de mayor fatalidad ha sido las explosiones de metano en los departamentos de Antioquia y Norte de Santander. Los programas de seguridad y salud tomados como referencia y que Actualmente se presentan en los países como: Perú, Chile, México y España, aplicados al desarrollo de las actividades mineras, muestran un gran compromiso en la prevención y protección de sus trabajadores ante la ocurrencia de accidentes
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y enfermedades que puedan resultar como consecuencia del trabajo que desarrollan. Con la adopción del modelo de programa de seguridad y salud para la pequeña y mediana minería subterránea del carbón, y su implementación en las empresas mineras se logrará disminuir los índices de accidentalidad y el tiempo de horas hombres que se pierden por la ausencia del trabajador debido a incapacidades producto de incidentes y/o enfermedades profesionales. - Internacional Manuel, S. (2017), realizó la investigación titulada: Uso y aplicaciones de drones en la minería, realizado en la universidad UMANRESA (Universitat de vic Universitat central de Catalunya), para obtener el título de ingeniero de minas. Los drones son una tecnología actual y en pleno desarrollo con múltiples aplicaciones pero ¿conocemos todas las posibilidades que nos ofrecen dentro de la minería? Este proyecto pretende dar respuesta a esta pregunta y poner de manifiesto todas las aplicaciones potenciales. potenciales. Los drones, también conocidos como VANT (Vehículo Aéreo No Tripulado) o UAV (Unmaned Aerial Vehicle), son aeronaves que vuelan sin tripulación, reutilizables, capaz de mantener de manera autónoma un vuelo controlado y sostenible, y que son propulsadas por un motor de explosión, eléctrico o de reacción. Existen varios tipos de drones según su fisonomía: helicópteros (un rotor), multirrotor (varios rotores) o ala f ija (planeadores). (planeadores). A todos t odos ellos se le puede equipar con diferentes sensores según la función deseada: cámaras de fotografía, f otografía, sensores miltiespectrales miltiespectrales o cámaras termográficas termográficas entre otros. La normativa actual que regula el uso profesional de los drones es la Ley 18/2014 de 15 de octubre, aunque actualmente existe un borrador de Ley en fase de aprobación. Con todo esto, y una vez estudiadas las necesidades específicas de la minería, las aplicaciones aplicaciones potenciales de los los drones son: Prospección, Prospección, Topografía, Control de operaciones, Inspección técnica, Prevención de riesgos laborales, Control medioambiental, medioambient al, Vigilancia, Promoción audiovisual y Servicios de emergencia y rescate. De esta manera, se puede concluir que esta tecnología dron que se encuentra en pleno auge y desarrollo, es de gran utilidad y tiene múltiples aplicaciones en el ámbito de la minería. Es por ello que se cree que necesario difundir esta información a las empresas tanto mineras como operadoras de drones para fomentar el uso de los drones en este campo. Gracias a ello, obtendremos una minería mucho más precisa, eficiente y sostenible ambientalmente. -Local ( internacional ) Martin, A. y German, G. (2014) realizaron la investigación titulada: monitoreo inalámbrico de gases en minería con servicio web en tiempo real fase II, realizado en la universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia Facultad Seccional Sogamoso Escuela de Ingeniería Electrónica Sogamoso, para obtener el título de ingeniero electrónico. El desarrollo de la industria colombiana está enmarcado con la aparición de las máquinas de vapor y las calderas en el siglo xx, razón por la cual la explotación minera se ha convertido en una de las fuentes energéticas de mayor impacto, cobrando mayor importancia en los ´últimos años con el apoyo del gobierno, el cual dio origen al Plan Nacional Minero 2007-2010 coordinado por la Agencia Nacional Minera fomentando la explotación minera como una actividad lucrativa enfocada al aumento de la exportaciones, pese a los esfuerzos de estas entidades siguen siendo visibles factores como la falta de seguridad industrial y salud ocupacional para los mineros. Las difíciles condiciones de seguridad industrial dentro del sector minero se ven reflejadas en los altos índices de accidentalidad y riesgos que afectan directamente a los trabajadores, esto se debe en gran parte a la situación inestable y cambiante Página Nº 4
que se presentan dentro de las minas, estos ambientes se convierten el lugares propicios para la conformación de atmosferas explosivas como un detonante invisible y silencioso para el cual existen limitados mecanismos de detección. Actualmente la detección de gases explosivos explosivos se realiza de forma manual, el operario es el encargado de recorrer la mina y alertar de los niveles de estos gases, sin embargo estos métodos tradicionales de medición otorgan una barrera para el análisis de ocurrencia de riesgos de accidentes como contaminación, envenenamiento, sofocamientos o explosiones por concentraciones excesivas de estos gases, los esfuerzos tecnológicos se centran en la búsqueda de soluciones autónomas para el censado y alerta de estos gases, una visión interesante es el manejo de información por red de sensores inalámbricos basada en el protocolo Zigbee. Este trabajo pretende desarrollar un sistema inalámbrico de monitoreo y censado de gases explosivos con servicio web en tiempo real, el sistema está compuesto por módulos configurados en una red de sensores dispuestos en las galerías internas de la mina, cada uno estos módulos está en la capacidad de recibir señales provenientes de sensores de metano, dióxido de carbono y un sensor auxiliar que depende de los estudios que se le realicen a la mina, además cu enta con un módulo Xbee encargado de la transmisión de los datos que entreguen los sensores, finalmente se realiza la conexión del módulo más externo con una tarjeta de desarrollo BeagleBone encargada de la visualización de los datos en una plataforma realizada en Python.
4.2 Bases Teóricas Contenido 1. DRONE INTELIGENTE .................. ......... ................... ................... ................... ................... .................. .................. ................. ........ 6
2.
1.1.
DEFINICION DEFINICION ................................. .................................................. ................................. ................................. ......................... ........ 6
1.2.
TIPOS ................................ ................................................. ................................. ................................. .................................. ................... .. 6
1.2.1.
Dron de ala rotatoria................... ......... ................... ................... ................... .................. .................. ................. ........ 6
1.2.2.
Drones de ala fija .................. ......... ................... ................... .................. ................... ................... .................. ............ ... 6
GASES TOXICOS TOXICOS................................ ................................................. ................................. ................................. ......................... ........ 7 2.1.
DEFINICION DEFINICION ................................. .................................................. ................................. ................................. ......................... ........ 7
2.2.
ORIGEN DE LOS GASES DE MINA .................. ......... .................. .................. ................... ................... ......... 7
2.3.
CLASIFICACIÓN DE LOS GASES.................. ........ ................... ................... ................... ................... ............ .. 7
2.3.1.
Irritantes, asfixiantes .................. ........ ................... ................... ................... .................. .................. ................. ........ 7
1.1.2.
Sofocantes ................... ......... ................... .................. ................... ................... .................. ................... ................... ............ ... 7
1.1.3.
Explosivos Explosivos inflamables .................. ......... .................. ................... ................... ................... ................... ............. .... 7
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1. DRON INTELIGENTE
1.1.
DEFINICION
Un dron Según el autor editorial MX. En el año 2015, En l a ciudad de México se dice que es un vehículo capaz de volar y de ser comandado a distancia, sin que se requiera de la participación de un piloto. Existen drones de todos los tamaños y orientados ori entados a finalidades distintas, sobre todo en los últimos años. No obstante, es importante señalar que artefactos de este tipo existen desde hace bastante tiempo, aunque por supuesto nunca fue tan barato fabricarlos, ni tampoco poseían la gran cantidad de características que poseen en la actualidad. 2. DRONE INTELIGENTE
2.1. TIPOS Según Miguel Según Miguel Gonzáles en el libro filmora f ilmora en el año 2017 hay muchas variedades de drones que se pueden encontrar fácilmente, y todas ellas están sirviendo en diferentes aplicaciones, por lo que no podemos definir ningún conjunto de criterios para su clasificación. Dependiendo de la necesidad o de las aplicaciones, pueden tener un tamaño y diseño variable.
2.1.1. Dron de ala ala rotatoria La construcción más común en los drones tiene motores tipo multirrotor, pero en este caso el modelo tiene un solo rotor. Otro será un rotor de cola que simplemente ayuda a proporcionar proporcionar control al encabezado. encabezado.
drones multirotatorios Tricóptero Quadcóptero Hexacóptero Octocóptero
Drones de rotor único
2.1.2. Drones de ala fija Estos drones sus diseños son absolutamente distintos a los drones de tipo multirrotor del uso común. Les dan apariencia de aviones tradicionales. Estos drones no son capaces de mantenerse estables en el aire, ya que no tienen mucha potencia para luchar contra la fuerza gravitatoria.
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3. GASES TOXICOS 3.1. DEFINICION En las minas metálicas como no metálicas, pueden encontrarse diversos gases que están normalmente presentes. Estos gases se producen por el uso de explosivos, por la descomposición de las sustancias orgánicas, combustiones espontáneas, incendios, reacciones químicas de los minerales y por el uso de los equipos mecanizados de motores de combustión, a consecuencia de la falta de ventilación o ventilación insuficiente en las faenas subterráneas.
3.2.
ORIGEN DE LOS GASES DE MINA En la voladura con el uso de explosivos, origina mayor gases tóxicos. Por ejemplo el uso de ANFO, genera diversos óxidos de nitrógeno los mismos que aun en bajas concentraciones pueden resultar de necesidad mortal.
3.3. CLASIFICACIÓN DE LOS GASES 3.3.1. Irritantes, asfixiantes Monóxido de carbón CO Hidrogeno Sulfurado H2S Humos Nitrosos N02 Anhídrido Sulfuroso 1.1.2. Sofocantes Nitrógeno N Anhídrido Carbónico CO2 Acetileno HC Metano CH4 1.1.3. Explosivos inflamables Metano CH4 Monóxido de Carbono CO Hidrogeno de sulfurado H2S Acetileno
4.3 Definición de términos básicos
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1. Acetileno: Según la RAE acetileno es hidrocarburo gaseoso y muy inflamable que se obtiene por la acción del agua sobre el carburo de calcio y se utilizó como gas de alumbrado y, actualmente, en la soldadura y en la industria química. 2. Combustión: Es Reacción química que se produce entre el oxígeno y un material oxidable, que va acompañada de desprendimiento de energía y habitualmente se manifiesta por incandescencia o llama. 3. Dron: Según la RAE Dron es una aeronave no tripulada. 4. Gases: Según la RAE y con el término acuñado por J. B. van Helmont gas es un fluido que tiende a expandirse y que se caracteriza por su baja densidad, como el aire. 5. Gravitatoria: Según la RAE es moverse alrededor de otro por la atracción gravitatoria. 6. Metano: Según la RAE es un hidrocarburo gaseoso e incoloro, formado por un átomo de carbono y cuatro de hidrógeno, que se produce en las minas de carbón y en la descomposición de la materia orgánica. 7. Multirrotor: Los multirrotores modernos utilizan normalmente palas de paso fijo, el ángulo del rotor no varía cuando las palas giran, el control del movimiento del vehículo se consigue mediante la variación de la velocidad relativa de cada rotor para cambiar el empuje y el par producido por cada uno de ellos. 8. Octocóptero: Es un helicóptero multirrotor teledirigido que nos permite fotografiar o grabar vídeo aéreo HD en lugares que de otra manera serían imposible de registrar y obtener perspectivas totalmente nuevas. Dispone de tecnologías en aparatos multicópteros con navegación GPS, control de posición y altura. 9. Rotor: Pieza de una máquina electromagnética o de una turbina que gira dentro de un elemento fijo. El rotor de la dinamo es una bobina; las centrales eólicas aprovechan la energía del viento para hacer girar un rotor 10. Sofocante: Según la RAE sofocante es ahogar, impedir la respiración.
I.
VARIABLE 1.1 Variables
DRON INTELIGENTE:
Un dron Según el autor editorial MX. En el año 2015, En l a ciudad de México se dice que es un vehículo capaz de volar y de ser comandado a distancia, sin que se requiera de la participación de un piloto. Existen drones de todos los tamaños y orientados a f inalidades distintas, sobre todo en los últimos años. No obstante, es importante señalar que artefactos de este tipo existen desde hace bastante
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tiempo, aunque por supuesto nunca fue tan barato fabricarlos, ni tampoco poseían la gran cantidad de características que poseen en la actualidad.
GASES TOXICOS: En las minas metálicas como no metálicas, pueden encontrarse diversos gases que están normalmente presentes. Estos gases se producen por el uso de explosivos, por la descomposición de las sustancias orgánicas, combustiones espontáneas, incendios, reacciones químicas de los minerales y por el uso de los equipos mecanizados de motores de combustión, a consecuencia de la falta de ventilación o ventilación insuficiente en las faenas subterráneas. FORMULACIÓN DE HIPÓTESIS
Hipótesis general
La acelerada detección de gases tóxicos influye en el rendimiento del trabajador minero, producción, salud etc. Con la información brindada del dron acerca de los gases existentes en la minería, se disminuirá a un 80% los accidentes fatales provocados por gases tóxicos en la mina subterránea.
Hipótesis especifico
II.
Cuanta más información sobre gases tóxicos, se lograra minimizar los costos de la minería por indemnizaciones, etc. El dron lograra disminuir tiempo de detección de gases gases que que hoy en día se demora como un promedio de media guardia para poder identificar en algunas ocasiones no se llega a la meta por causa del tiempo de demora. El dron dron satisface satisface las necesidades en la mina subterránea, subterránea, mejorando rendimiento de la producción y del trabajador minero.
METODOLOGÍA 2.1 Tipo de investigación: i nvestigación: Básica o aplicada.
2.2 Diseño de la investigación: Experimental Experimental / No experimental.
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2.3 Población y muestra: Tipo de muestra, tamaño de muestra.
2.4 Técnicas de recolección de datos: Observación directa / documental, encuesta, entrevista, etc.
2.5 Técnicas de análisis de datos: Estadística descriptiva / inferencial (pruebas paramétricas o no paramétricas) paramétricas)
III.
ASPECTOS ADMINISTRATIVOS ADMINISTRATIVOS 3.1 Cronograma: No.
Actividades de investigación
Meses Jun
Jul
Ago
Sep
Oct Nov Dic Ene Feb
1
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2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
3.2 Presupuesto: de acuerdo a formato electrónico http://www.universidad.continen http://www.unive rsidad.continental.edu.pe/inve tal.edu.pe/investigacion stigacion
IV.
disponible
en:
REFERENCIAS REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS BIBLIOGRÁFICAS (ISO 690 / Vancouver), mínimo 8 referencias.
Arana, Martin. (2014). monitoreo inalámbrico de gases en minería con servicio web en tiempo real fase II. Colombia: Industria colombiana Sánchez, Manuel. (2017). Uso y aplicaciones de drones en la minería. marensa: España. Moreno, Nancy. (2011). modelo de un programa de seguridad e higiene para la minería subterránea del carbón en Colombia. Perú: torres. Osinermin. (2016). Mercado mundial, nacional, efectos derivados y visión de la minería. reporte de análisis económico sectorial sector minería, (6), 23,24,25.
Ciudad y fecha de presentación
Firma del investigador investigador principal: principal: Apellidos y nombres nombres del Investigador principal:
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