EF_RS_TALLER DE TESIS 1_MONTENEGRO HUAMAN JOHN_GUTIERREZ ROJAS CRISTHIAN

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FACULTAD DE INGENIERÍA
Carrera de Ingeniería de Minas
“Sensores en un Sistema de Monitoreo en la Industria Minera”: una revisión sistemática entre el 2012 - 2022
Trabajo de investigación para optar al grado de:
Bachiller en Ingeniería de Minas
Autores:
Gutierrez Rojas Cristhian Giovanni 
Montenegro Huamán John Duamel 
Asesor:
Mg. Wilson Gómez Hurtado
Trujillo - Perú
2022
 
 
DEDICATORIA
El presente trabajo se lo dedico a mi Dios quién supo guiarme por el buen camino, darme fuerzas para seguir adelante y no desmayar en los problemas que se presentaban, enseñándome a encarar las adversidades sin perder nunca la dignidad ni desfallecer en el intento. A mi madre quien por ella soy lo que soy, por su apoyo, consejos, comprensión, amor, ayuda en los momentos difíciles, y por ayudarme con los recursos necesarios para estudiar. Me ha dado todo lo que soy como persona, mis valores, mis principios, mi carácter, mi empeño, mi perseverancia, mi coraje para conseguir mis objetivos. 
John Duamel Montenegro Huamán
AGRADECIMIENTO
Primeramente, doy gracias a Dios por permitirme tener tan buena experiencia dentro de mi universidad, gracias a mi universidad por permitirme convertirme en ser un profesional en lo que tanto me apasiona, gracias a cada maestro que hizo parte de este proceso integral de formación y a mi madre por guiarme siempre por el buen camino. 
John Duamel Montenegro Huamán
TABLA DE CONTENIDO
RESUMEN	1
CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN	2
CAPITULO II: MÉTODO	6
CAPÍTULO III. RESULTADOS	8
CAPÍTULO IV. DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES	17
REFERENCIAS	24
ÍNDICE DE LAS FIGURAS
Figura 1 Comportamiento de los artículos científicos por país	3
Figura 2 Selección de estudios	8
Figura 3 Artículos Científicos de la Revisión Sistemática	9
Figura 4 Análisis Individual de Estudios	16
INDICE DE TABLAS
Tabla 1 Características de los Estudios	9
Tabla 2 Análisis Global de Estudios	10
 (
“Sensores en un Sistema de Monitoreo en la Industria Minera”: una revisión sistemática entre el 2010 - 2022
) 
RESUMEN
La siguiente revisión sistemática tiene como objetivo conocer los sensores en un sistema de monitoreo en la industria minera entre los años 2012 - 2022; para ello, se aplicó el método prisma permitiendo seleccionar información de Google Académico, Google Patents, Scielo, ScienceDirect, EBSCO y Scopus; asimismo, se utilizó palabras claves acorde a las variables de estudio; incluyendo, artículos que no estén duplicados, que no sobrepasen los últimos doce años, que responda a la pregunta de investigación, que sea de fuente confiable, contenga por lo menos una de las variables, tenga autor y sea de acceso abierto; logrando obtener, 24 artículos de ScienceDirect, 17 de Scopus, 3 de EBSCO, 3 de Google Patents, 2 de Scielo y 1 de Google Académico, sumando 50 artículos. Las limitaciones de esta revisión sistemática es que hay bastante información duplicada en varias fuentes; por otro lado, la gran parte de los artículos científicos están enfocados a otras ramas de sistemas de monitoreo, así como también a otras disciplinas; finalmente, se concluyó que los sensores en un sistema de monitoreo en la industria minera, según el principio físico son: los Sensores Basados en Fibra Óptica, los Sensores Resistivos, los Sensores Capacitivos, los Sensores Piezoeléctricos, los Sensores Infrarrojos, los Sensores Electroquímicos y los Sensores Ultrasónicos.
PALABRAS CLAVES: Sensores, industria minera, sistemas de monitoreo, seguridad minera.
CAPÍTULO I. INTRODUCCIÓN
En los últimos años, la mayoría de los accidentes mortales que han ocurrido en minas subterráneas de todo el mundo podrían haberse evitado si las minas hubieran sido equipadas con un sistema de monitoreo dinámico y preciso. Ya que el entorno de estas minas cuenta con varios desafíos, los cuales deben abordarse para una minería segura. Entre estos se encuentran gases nocivos, estabilidad del techo, incendios y explosiones. En especial los incendios y explosiones que están vinculados al aumento de temperatura, que es el resultado de diversas fuentes físicas y químicas, como la voladura, los estratos, la oxidación térmica y el metabolismo humano (Liu et al., 2018). 
Según Romero (2013) Las condiciones complicadas de seguridad minera y los altos índices de riesgos que afectan tanto al personal como al medio ambiente es causa de una situación inestable y versátil del medio dentro de la mina. Lo anterior crea un ambiente óptimo para la conformación de atmósferas explosivas; un detonante invisible, silencioso y para el cual se cuenta con ineficientes mecanismos de detección. Entre otros peligros, los incendios y los brotes de gas son dos eventos catastróficos que podrían provocar lesiones y muertes en la mina. Por ejemplo, las muertes en las minas subterráneas de los Estados Unidos oscilaron entre 40 y 46 durante los años 2001-2010 (Jha et al., 2020). Por lo cual, un monitoreo continuo y fiable puede ayudar a controlar las rutas de escape y minimizar los posibles daños causados por el entorno de la mina (Aminossadati et al., 2012). 
Se identifico los países con más tendencia en la publicación de artículos científicos en los últimos doce años, lo cual genera una gran información sobre los sensores en un sistema de monitoreo en minería subterránea; asimismo, la selección de esta información es de suma importancia para lograr una investigación efectiva y actualizada.
 (
Figura 
1
 
Comportamiento de los artículos científicos por país
)
Nota: De un total de 2206 artículos científicos publicados, se muestra que China es el de mayor tendencia con 515 artículos y Perú es la de menor tendencia con 1 artículo publicado.
Ramírez (2020) menciona como vacío de investigación que existen muchos estudios relacionados a sensores en un sistema de monitoreo capaces de detectar variables del entorno minero, como temperatura, niveles de gas y humedad; sin embargo, existen pocas investigaciones para la tecnología DAS en el área geomecánica y sísmica.
La tecnología de sensores en un principio se desarrolló en la industria de la instrumentación como un medio de transferencia de datos en corto tiempo, sensores ubicados en una coordenada de referencia, logrando transferir la información del sensor a través de cada fibra óptica; posteriormente se desarrollaron sensores que podemos denominar “quasicontinuos”, donde a través del mismo hilo de fibra óptica se transfiere gran cantidad de información de diferentes sensores conectados o puntos con características ópticas diferentes en la fibra (Fiber Bragg Grating) que permiten establecer una medida específica; finalmente la fibra óptica en su totalidad puede ser usada como sensor, realizando un barrido de la medida en forma continua (Ramírez, 2020). 
Desde el punto de vista del sistema de seguridad de la minería subterránea, es extremadamente importante un sistema de monitoreo continuo de las minas, para la detección rápida de incendios o problemas relacionados a falla estructural a pesar de su incertidumbre y características imprecisas. Por lo tanto, la evaluación y la deducción de datos para prevenir el riesgo accidental relacionado con estas catástrofes en el sistema de minería subterránea son muy necesarios (Basu et al., 2019).
El desarrollo de sensores es un tema innovador que se ha impuesto en la industria de las construcciones desde el punto de vista de la seguridad de estas en los campos de la ingeniería civil, la ingeniería de minas y la ingeniería electrónica. En el campo de la ingeniería civil y la ingeniería de minas los sensores han demostrado que son una tecnología factible en aplicaciones para la localización de fracturas a pequeña escala en las estructuras. El desarrollo de estas tecnologías ha adquirido tanta confiabilidad que su implementación en construcciones nuevases un aspecto que se puede tener en cuenta desde el momento del diseño, ofreciendo un sistema de monitoreo efectivo de gran variedad de parámetros, como son las vibraciones en taludes, la temperatura en estructuras y ambiente minero, el nivel de gas de ciertas naturalezas, la radiación electromagnética, el nivel de ruido, la presión de aguas subterráneas, entre otros factores importantes que anteriormente requerían de sistemas de medición más complejos y menos efectivos (Sanguino et al., 2020).
Por lo expuesto, se respondió la pregunta ¿Cuáles son los sensores en un sistema de monitoreo en la industria minera en el periodo de 2012 – 2022?; por este motivo, el objetivo es conocer los sensores en un sistema de monitoreo en la industria minera en el periodo de 2012 – 2022.
CAPITULO II: MÉTODO
 La presente revisión sistemática se utilizó el método prisma. Según Carlos Manterola (2013), el método prisma es el artículo de síntesis de la evidencia disponible, en el que se realiza una revisión de aspectos cuantitativos y cualitativos de estudios primarios, con el objetivo de resumir la información existente respecto de nuestro tema en particular. Responde a la pregunta de la revisión sistemática: ¿Cuáles son los sensores en un sistema de monitoreo en la industria minera en el periodo de 2012 – 2022?
Por lo cual se estableció criterios para la selección de artículos científicos los cuales fueron los siguientes: Se tomó como primer punto los idiomas españoles, inglés, ruso y chino, todo artículo diferente a estos idiomas fue descartado. A su vez con la relación de doce años de antigüedad, desde el año 2012 hasta el 2022, artículos anteriores al año 2012 fueron descartados, a su vez artículos que no estén relacionados al tema de sensores en un sistema de monitoreo en minería subterránea. Por lo que se obtuvo a través de varias fuentes como revistas, artículos científicos, artículos de investigación, tesis y a su vez también se desechó encuestas u otros. Además, solo se consideraron artículos con acceso y archivo abiertos.
Asimismo, para la recopilación de artículos se optó como fuentes de bibliotecas virtuales de estudios realizados en años anteriores en distintos países, en las cuales su base de datos fue: Scielo, Scopus, Google Académico, Sciencedirect, EBSCO, Google Patents, tomando como recopilación 50 artículos vinculados a nuestro tema de investigación, no sin antes de ello hacer una selección minuciosa.
Para lograr la eficacia de búsqueda, se filtraron los siguientes términos: Sensores, sistemas de monitoreo, minería subterránea; al haber escaza información en español, también se realizó búsquedas en el idioma inglés con las siguientes palabras: Sensors in mining, Monitoring system, underground mining, mining incidentes. Asimismo, se hizo búsquedas con ayuda de los operadores booleanos: Sensores and minería, Sensores de monitoreo + minería. La exploración de artículos en base de datos dio como resultado lo siguiente: 1245 en ScienceDirect, 845 en Scopus, 308 en EBSCO, 132 en Google Patents, 645 en Scielo y 489 en Google Académico, sumando una cantidad de 3664, de estos se eliminaron 1398 por duplicado en las fuentes y 2266 artículos se encuentran fuera del rango de tiempo, se desvían del tema de investigación, no son de fuente confiable, no contiene una de las variables, no tiene autor y no son de acceso abierto. Finalmente, se filtró un total de 50 artículos los cuales fueron seleccionados
Y como último punto de recopilación de búsqueda, selección, orden, inclusión o exclusión de artículos, se realizó una matriz de base datos en Excel, resaltando las variables, la estructura IMRD, los tipos de artículos que se halló, los objetivos y los resultados relacionados en el rubro minero escogido para la revisión sistemática, el cuál facilitó la selección de artículos.
CAPÍTULO III. RESULTADOS
 (
Figura 
2
 
Selección de estudios
)A partir de la base de datos de la revisión sistemática antes ya expuesta, se logró un total de 50 artículos relacionados a nuestro tema. De toda esta búsqueda se armó un diagrama de prisma que se muestra a continuación.
Nota: Para la elaboración de esta figura se utilizó conocimiento teórico sobre la elaboración de un diagrama de prisma.
Tabla 1 Características de los Estudios
	Tipo de documento
	F
	%
	Año de publicación
	F
	%
	Base de datos del Artículo/Tesis
	F
	%
	Artículo de revisión
	49
	98.00%
	2022
	9
	18.00%
	Sciencedirect
	24
	48.0%
	Tesis
	1
	2.00%
	2018
	7
	14.00%
	Scopus
	17
	34.0%
	 
	 
	 
	2015
	6
	12.00%
	EBSCO
	3
	6.0%
	 
	 
	 
	2020
	6
	12.00%
	Google Patents
	3
	6.0%
	 
	 
	 
	2021
	5
	10.00%
	Scielo
	2
	4.0%
	 
	 
	 
	2017
	4
	8.00%
	Google Académico
	1
	2.0%
	 
	 
	 
	2019
	3
	6.00%
	
	
	 
	 
	 
	 
	2014
	3
	6.00%
	
	
	 
	 
	 
	 
	2013
	3
	6.00%
	
	
	 
	 
	 
	 
	2012
	3
	6.00%
	
	
	 
	
	
	
	2016
	1
	2.00%
	
	
	
	
	
	 
	
	
	
	
	
	
	TOTAL
	50
	100%
	TOTAL
	50
	100%
	TOTAL
	50
	100%
	
	
	
	
	
	
	
	
	
Nota: Mediante esta tabla se aprecia las diferentes bases de datos que se utilizaron para la revisión sistemática, así como la cantidad de artículos de revisión/tesis con las cuales se trabajaron.
 (
Figura 
3
 
Artículos Científicos de la Revisión Sistemática
)
Nota: Se puede observar que la principal fuente de recolección de artículos ha sido de Sciencedirect, por otra parte, la menor fue Google Académico.
Tabla 2 Análisis Global de Estudios
	Categorías
	Aportes
	SENSORES BASADOS EN FIBRA ÓPTICA
	El desarrollo y la utilización reciente de sensores de fibra óptica centrados en aplicaciones mineras demuestran que estos ofrecen una serie de ventajas en comparación con la tecnología de detección eléctrica tradicional, como la seguridad intrínseca, a prueba de corrosión, alta sensibilidad, interferencia anti electromagnética, larga vida útil, confiabilidad y fácil de integrar en el sistema de comunicaciones (Aminossadati & Amanzadeh, 2017; Y. Zhao et al., 2014). Así mismo, esta tecnología frente a otros modelos de sensores en monitoreo estructural se basa principalmente en su capacidad de vigilancia en áreas extensas, además, de su velocidad en transmitir información y medir una alta gama de variables relacionadas a las estructuras (Sanguino et al., 2020).Sin embargo, actualmente no se puede convertir una red de comunicaciones de fibra óptica en un sensor sísmico suficientemente preciso (du Toit et al., 2022).
Existen distintos tipos de sensores de fibra óptica con sus respectivas ventajas y aplicaciones, tal es el ejemplo del sistema DTS, este es un dispositivo de medición de temperatura razonablemente preciso. Con una resolución de distancia de 1 m y una precisión de temperatura dentro de 1 °C, el sistema DTS podría escanear toda una mina subterránea y localizar cualquier punto de alta temperatura (Aminossadati et al., 2012). En la actualidad La seguridad y protección de la minería subterránea; se han adaptado a nuevas tecnologías como los sensores Raman, Brillouin y FBG y las redes de sensores inalámbricos (Zrelli & Ezzedine, 2018). Por otra parte, el FOS tiene características suficientemente altas y cumple completamente con los requisitos de seguridad contra explosiones, que, a diferencia de los conocidos sistemas basados en un interferómetro óptico, rejillas de fibra de Bragg y rejillas de fibra de período largo, el diseño FOS se diferencia por su costo económico, lo que lo hace más adecuado de implementar en minas de carbón que son peligrosas para la explosión de gas metano (Yugay et al., 2022). Otra alternativa serían Los sensores óptico-di electrométricos que otorgan un sistema de detección distribuido inalámbrico de bajo costo/baja potencia y se puede colocar en toda la mina para monitorear continuamente el Contenido Total Incombustible (TIC) del polvo de carbón que se deposita en minería subterránea (Mahdavipour et al., 2017).
Al fusionar los sensores de fibra óptica distribuidos DTS y DAS, se logra una perspectiva más amplia de datos vinculados a seguridad y producción en minería (Ramírez, 2020).Además, la precisión de detección puede mejorar aún más, teniendo en cuenta que esta combinación se realiza idealmente mediante un solo sistema y no es necesario instalar ningún cable de fibra óptica adicional (Wijaya et al., 2022). Otra combinación aplicada sería utilizando un sensor de fibra óptica distribuida y extensómetros de pozo multipunto para monitorear la deformación de estratos clave de alto nivel in situ durante el proceso de extracción en el frente de trabajo de una mina de carbón (Wang et al., 2022). Por otra parte, se determinó la precisión y la resolución de la temperatura de tres sensores de fibra óptica y se compararon con las sondas PT100 de referencia. En términos de resolución espacial de 1 m, los sensores FBG y CFBG fueron los más adecuados para el experimento, por otra parte, los sensores DTS no son adecuados debido a que la resolución espacial es insuficiente para la configuración a pequeña escala (Drusová et al., 2021).
A continuación, se presentan distintas aplicaciones de los distintos sensores de fibra óptica vistos anteriormente. Primero, el método de sensor basado en fibra óptica proporciona un método de medición de flujo de gas altamente efectivo para el monitoreo remoto, aplicable en situaciones críticas de seguridad minera (Z. Li et al., 2021). Esto se puede validar con la siguiente investigación del desarrollo de un entorno controlado donde se producía la interacción entre el cabezal de un sensor de fibra y gas metano, donde se usa una fuente láser DFB para generar luz a una longitud de onda de 1666 nm, demostrando que a un 10% de metano en la cámara de gas, el sensor de fibra de núcleo hueco microperforado es capaz de detectarlo (Amanzadeh et al., 2012). Segundo, se implementó un sistema de detección de fibra óptica que comprende cientos de sensores FBG distribuidos a lo largo de muchos kilómetros para monitorear la condición del pavimento de una carretera importante sujeta a los efectos de hundimiento inducidos por la minería y tras su instalación y un periodo de tiempo, el sistema se convirtió en una pieza fundamental del sistema de gestión integral desarrollado e implementado por la autoridad de carreteras y la empresa minera (Nosenzo et al., 2013).Tercero, las deformaciones y tensiones mecánicas en la fibra óptica se determinan bajo el aumento gradual de la presión. A partir de estos datos, se ha propuesto un modelo para un sensor de fibra óptica destinado a monitorizar tensiones mecánicas en los trabajos mineros (Yurchenko et al., 2018). Además, para garantizar la seguridad de la minería de carbón, la tecnología de sensor de fibra óptica distribuida se ha aplicado en los estratos de techo de una mina y los resultados de la tensión de la fibra óptica muestran que, con el avance de la cara de trabajo, los estratos del techo se rompen en el medio de la fibra óptica, luego la rotura se desarrolla hacia arriba y hacia los dos lados de los pilares de carbón en dirección horizontal (Hu et al., 2020). Así como, el sistema FBG se puede utilizar para realizar un monitoreo en línea preciso, confiable y continuo de la actividad del techo de la carretera, lo que facilita la prevención de accidentes catastróficos de derrumbe de techo(Y. Zhao et al., 2016). Finalmente, esta tecnología aplica también en la variación máxima de desplazamiento de la capa de separación del techo durante una voladura, concluyendo que el método basado en sensores de desplazamiento FBG podría aplicarse en una mina de carbón subterránea para el monitoreo de este de manera segura y pronosticar la estabilidad de la separación (Z.-G. Zhao et al., 2015).
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	SENSORES RESISTIVOS
	Esta investigación enfatiza la necesidad de tomar medidas concretas para colocar el desarrollo de la tecnología de redes de sensores inalámbricas (WSN) y el uso de la información proporcionada a través de esta tecnología, como una prioridad máxima de los sistemas de gestión de Seguridad y Salud en el Trabajo (SST) para crear espacios mineros más saludables y seguros en un futuro próximo (Sadeghi et al., 2022). Un claro ejemplo son las minas subterráneas de carbón que se encuentran en constante cambio de su infraestructura, un sistema de monitoreo de alertas basado en una red de sensores inalámbricos (ZigBee) le otorga a la mina, flexibilidad y seguridad frente al entorno altamente explosivo de esta (Romero et al., 2013). Además, al utilizar el concepto de transmisión jerárquica de datos y minería de reglas de asociación en cada nivel de la red de sensores, se reduce en gran medida el consumo de energía de la red de sensores del edificio de varios pisos y, en consecuencia, prolonga la vida útil de la red (Ujager et al., 2022). 
Un sistema integrado basado en las WSN y los SIG para automatizar el monitoreo y la comunicación de las minas subterráneas, que a su vez mejora la seguridad y la salud, la gestión operativa y reduce los costos de capital. Teniendo en cuenta la capacidad de la red ZigBee y ArcGIS, las aplicaciones de monitoreo subterráneo en tiempo real (temperatura, humedad y concentración de gas), control del sistema de ventilación y comunicación en condiciones de emergencia por usuario de superficie serían alcanzables (Moridi et al., 2015). Se observó que el sistema de redes de sensores inalámbricos (WSN) es capaz de detectar precozmente los incendios en un panel de mina de carbón Bord-and-Pillar y generar una alarma en caso de emergencias (Bhattacharjee et al., 2012). Los datos se recopilan de sensores diferentes colocados en varios lugares alrededor de la mina de carbón para detectar gas metano. Todos los atributos excepto uno es numérico, y los ejemplos recopilados forman una serie temporal. Este conjunto de datos se puede utilizar en una variedad de tareas analíticas, incluida la clasificación, la regresión, las series temporales y el análisis de datos de flujo (Kozielski et al., 2021). Por otra parte, se desarrolló un sistema de monitoreo inalámbrico basado en el protocolo ZigBee que monitorea de manera efectiva los parámetros ambientales de las minas, como la temperatura, la humedad, la concentración de gases como metano, CO2, etc. El sistema de monitoreo inalámbrico se crea a través de la unión de varios nodos y están interconectados con sensores de tamaño en miniatura (Dohare et al., 2014), si se le adiciona al software Middleware Mash-up liviano le otorgará un monitoreo remoto de la seguridad en minas de carbón y una mejor visualización con la tecnología 3D (Cheng et al., 2017). Adicionalmente, se tiene la aplicación de estas redes en minería, estas son: Primero, para la evaluación de seguridad en minería subterránea, se implementó un sistema de red inalámbrico de sensores subterráneos (WUSN), donde el sistema de lógica difusa tipo 2 (T2FLC) ayudó a rastrear las entradas y salidas de una manera segura y completa, de modo que se pudieran predecir varios tipos de condiciones ambientales subterráneas durante la extracción del carbón. A partir de los resultados simulados, se predice que el sistema recomendado es altamente aceptable y manejable en el caso de la seguridad contra incendios en comparación con el sistema de monitoreo alámbrico (Basu et al., 2019). Segundo, el sistema WMCS está diseñado como un módulo de red de sensores inalámbricos, un controlador de lógica difusa de retroalimentación y un módulo de comunicación remota junto con la plataforma de base de datos. El sistema se implementó en pozos de salmuera y los resultados indican que permite rastrear el rendimiento del equipo y recopilar datos en tiempo real desde el lugar (L. He et al., 2018).
A medida que las minas de carbón se vuelven cada vez más seguras, la prioridad se desplaza más hacia el medio ambiente y condiciones de trabajo saludables, los sensores portátiles de polvo de carbón láser de baja potencia y asequibles, los sensores de viento y humedad serán cada vez más importantes (Liu et al., 2018). Además, el sistema de sensores puede proporcionar una protección fiable para el desarrolloy la utilización de los recursos minerales. Además, el sistema también se puede utilizar para la lucha contra incendios en edificios inteligentes (Diao et al., 2015). El futuro de los sensores de gas está determinado en gran medida por los nuevos principios de detección, sensores nuevos o mejorados, algoritmos de evaluación sofisticados y las últimas tecnologías de comunicación. Del mismo modo, las nuevas demandas que surgen de las aplicaciones no convencionales han estimulado nuevas soluciones, combinando tecnologías probadas de formas novedosas e innovadoras (Mandal et al., 2013).
Para un seguimiento confiable del personal basado en RSS en sitios de minería de carbón de tajo largo, se deben considerar los efectos de propagación de la guía de ondas (Fink & Beikirch, 2015). Por lo que, el sistema de alerta temprana de seguridad de la mina de carbón utiliza un mecanismo de red de sensores inalámbricos, de esta manera se recopilan datos relevantes y se coordinan los parámetros ambientales. Por lo tanto, el diseño de un algoritmo de posicionamiento preciso en el sistema de alerta tiene un gran impacto en la mejora de la seguridad y la estabilidad en la mina subterránea (Chen et al., 2020).
El sistema de automatización industrial, basado en sistemas de sensores y soluciones de TI, permite la identificación temporal de todas las interrupciones no planificadas en el funcionamiento de las máquinas probadas. Su precisión depende únicamente de la frecuencia de registro de datos, estimado en Hz (Brodny & Tutak, 2022). Una alternativa enfocada al desarrollo de esta tecnología sería, un dispositivo IIoT de microcontrolador Wi-Fi que puede identificar cada nodo sensor para rastrear y monitorear el entorno, activar la ventilación durante la investigación de la mina y activar una alerta a la superficie. Esto debido a que el nodo sensor recopila los datos del entorno (contenido de gas, CO2 y temperatura, y la humedad) (Ali et al., 2022).
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	SENSORES CAPACITIVOS
	Existen distintas aplicaciones para los sensores capacitivos, estos están ligados al desplazamiento y posicionamiento, así como a la proximidad. Un ejemplo sería, el sistema de monitoreo del transportador de elevación frontal de minería completamente mecanizado cuenta con una alta precisión y su capacidad de interferencia anti electromagnética es fuerte, por lo que su uso en minas es elevado (Yajun et al., 2019). Además, un sistema de monitoreo de salud para la cinta transportadora de minería de roca blanda que utiliza sensores de grietas basados en UHF RFID, que incluya el uso de antenas únicas y múltiples para extraer el RSSI de múltiples sensores es de gran ayuda (Salim et al., 2021). Por otra parte, la banda ultra ancha (UWB) es un sensor de posicionamiento prometedor con una precisión de alto alcance. Sin embargo, las aplicaciones actuales sobre posicionamiento UWB en minas de carbón se centran en información de posición, pero rara vez en información de orientación (M.-G. Li et al., 2020). 
Los sensores de tubo son fáciles de instalar e implementar en el interior de túneles de roca y las pruebas de campo en el interior de un túnel de mina muestran que es posible detectar eventos de desplazamiento que inducen tensiones a lo largo del sensor de tubo (Moffat et al., 2015). Así mismo, el dispositivo de adquisición de datos utilizado por la placa circular de control, los sensores de desplazamiento de cable de tracción y los sensores de inclinación pueden satisfacer el requisito de medición de túnel o deriva debido a cualquier frecuencia de medición, poco error de medición y alta precisión que alcanza los 0,01 mm (Y. hui Li et al., 2015).
	
	
	
	
	
	
	
	SENSORES PIEZOELÉCTRICOS
	La ventaja de desplegar un sistema de monitoreo basado en sensores sísmicos para nuevos proyectos mineros es que se pueden establecer niveles de sismicidad de fondo para minas ubicadas en áreas sísmicamente activas. Además, la colocación de estos sensores en varias elevaciones en pozos de exploración también podría ser muy beneficiosa para bloquear minas de espeleología y minas con depósitos planos que sufren de acceso limitado (Butler & Simser, 2018). Además, es posible construir un sistema de información que pueda emitir alertas tempranas sobre los peligros sísmicos en las minas de carbón subterráneas. Basado en modelos analíticos construidos sobre la base de datos sensoriales y conocimientos de dominio (Janusz et al., 2017). 
Un sistema multisensor puede realizar un monitoreo continuo en el tiempo y el espacio, así mismo tiene una alta confiabilidad en el monitoreo de deformación de pendientes de minas a cielo abierto, brindando una solución para el monitoreo y pronóstico de deformaciones de pendientes (Ren et al., 2014).
Los resultados de las pruebas experimentales demuestran la validez del sensor inercial MEMS; teóricamente, para una excavación subterránea solo se requieren 2 módulos sensores. Se espera que este enfoque pueda servir como un nuevo método de monitoreo de bajo costo aplicado en áreas de investigación relacionadas y prácticas de ingeniería (Zhang et al., 2018).
La piel electrónica se fabrica a partir de la matriz de sensor piezoeléctrico-gas de nano cables compuestos (NW) basados en ZnO mediante la técnica de fotolitografía suave. La e-skin incluye cuatro matrices de sensores piezoeléctricos-gaseosos basadas en NW ZnO, NW Pd/ZnO, NW CuO/ZnO y TiO2/ZnO NWs para monitorear de forma cruzada y en tiempo real la humedad, etanol, H2S y CH4 del entorno minero (H. He et al., 2018).
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	
	SENSORES INFRARROJOS
	Se desarrolló un sistema de monitoreo atmosférico con capacidades SIG para una operación de espeleología de bloques. Las capacidades de ArcGIS se exploraron mediante la integración de los datos de sensores basados en microcontroladores Arduino con SIG. Además, se logró el desarrollo de un sistema de alerta basado en el riesgo, ventilación bajo demanda y análisis de datos para la atmósfera de la mina (Jha & Tukkaraja, 2020).
Se observó que los sensores infrarrojos de CH4 se ven afectados por la humedad relativa debido a su naturaleza y, por lo tanto, requieren una calibración más frecuente en lugares con una humedad relativa alta. Asimismo, se da a entender que la tecnología de sensores en cuanto a sus ubicaciones individuales en la entrada de una mina, el mantenimiento regular y las propiedades del aire y los gases definen la máxima eficacia de estos (Baris & Aydin, 2020).
	
	
	
	
	SENSORES ELECTROQUÍMICOS
	El sensor de electrodo de carbono recubierto de Fe-Quitosano desarrollado exhibió una alta sensibilidad y una excelente selectividad para As (III) en matrices de agua complicadas y demostró una capacidad de monitoreo confiable de As (III) útil para aguas residuales reales y lixiviados de sitios contaminados, con una ventaja de fabricación de bajo costo y rendimientos confiables (Hwang et al., 2019).
	
	SENSORES ULTRASÓNICOS
	Formando un híbrido que integra enfoques de red y multinivel, se obtienen resultados prometedores en la mejora de la vida útil de la red y la utilización de la energía con una mayor resiliencia al problema del agujero de energía, en el despliegue de minas subterráneas (Thirumal & Kumar, 2022).
	
 (
Figura 
4
 
Análisis Individual de Estudios
)Nota: Se agrupa los aportes de acuerdo con la clasificación de tipos de sensores según el principio físico.
 CAPÍTULO IV. DISCUSIÓN Y CONCLUSIONES
DISCUSIÓN
De acuerdo a la Figura 2 denominada Selección de estudios, se realizó una búsqueda en las siguientes bases de datos: Scielo, Scopus, Google Académico, Sciencedirect, EBSCO, Google Patents, tomando en cuenta los periodos 2012 – 2022, donde se encontraron una totalidad de 3664, de los cuales aplicando el diagrama del prisma se descartaron 1398 de documentos duplicados, 995 son de fuentes no confiables, 621 no tienen alguna de las variables estudiadas, 568 no responden a la pregunta de investigación y 32 no cuentan con autor, de esta manerase obtuvo 50 artículos para la realización de la revisión sistemática.
Según la Tabla 1 denominada Características de los Estudios, se aprecian las diferentes bases de datos que se utilizaron para la revisión sistemática, así como la cantidad de artículos de revisión/tesis con las cuales se trabajaron.
De acuerdo con la Figura 3 denominada Artículos Científicos de la Revisión Sistemática, se puede observar que la principal fuente de recolección de artículos ha sido de Sciencedirect, por otra parte, la menor fue Google Académico.
Con respecto al primer aspecto, monitoreo ambiental, encontramos que (Z. Li et al., 2021) mencionaron que el método de sensor basado en fibra óptica proporciona un método de medición de flujo de gas altamente efectivo para el monitoreo remoto; por otro lado, (Bhattacharjee et al., 2012) mencionaron que un sistema de redes de sensores resistivos inalámbricos es capaz de detectar precozmente los incendios en un panel de mina de carbón Bord-and-Pillar y generar una alarma en caso de emergencias; por otra parte, (H. He et al., 2018) mencionaron la fabricación de una piel electrónica a partir de la matriz de un sensor piezoeléctrico, capaz de monitorear de forma cruzada y en tiempo real la humedad, etanol, H2S y CH4 del entorno minero; sin embargo, (Baris & Aydin, 2020) observaron que los sensores infrarrojos de CH4 se ven afectados por la humedad relativa debido a su naturaleza y, por lo tanto, requieren una calibración más frecuente en lugares con esta condición; por otra lado, (Hwang et al., 2019) concluyeron que el sensor electroquímico de electrodo de carbono recubierto de Fe-Quitosano desarrolla una alta sensibilidad y una excelente selectividad para As(III) en matrices de aguas complicadas y demostraron una capacidad de monitoreo confiable para aguas residuales reales y lixiviados de sitios contaminados, con una ventaja de fabricación de bajo costo y rendimientos confiables.
Con respecto al segundo aspecto, monitoreo estructural, encontramos que (Sanguino et al., 2020) mencionaron que los beneficios de la fibra óptica frente a otros modelos de sensores en monitoreo estructural se basan principalmente en su capacidad de vigilancia en áreas extensas, además, de su velocidad en transmitir información, así como también medir una alta gama de variables relacionadas a las estructuras de la mina; por otro lado, (Ujager et al., 2022) mencionaron que al utilizar el concepto de transmisión jerárquica de datos y minería de reglas de asociación en cada nivel de la red de sensores resistivos, se reduce en gran medida el consumo de energía de la red, prolongando la vida útil de esta; así mismo, (Thirumal & Kumar, 2022) concluyeron que formando un híbrido que integra enfoques de red de sensores ultrasónicos y multinivel, se obtienen resultados prometedores en la mejora de la vida útil de la red y la utilización de la energía con una mayor resiliencia en el despliegue de minas subterráneas; por otra parte, (Moffat et al., 2015) observaron que los sensores capacitivos de tubo son fáciles de instalar e implementar en el interior de túneles de roca y las pruebas de campo en el interior de un túnel de mina muestran que es posible detectar eventos de desplazamiento que inducen tensiones a lo largo del sensor de tubo; por otro lado, (Ren et al., 2014) concluyeron que un sistema multisensor piezoeléctrico puede realizar un monitoreo continuo en el tiempo y el espacio, así mismo tiene una alta confiabilidad en el monitoreo de deformación de pendientes de minas a cielo abierto.
Con respecto al tercer aspecto, monitoreo de equipos, encontramos que (Brodny & Tutak, 2022) mencionan que el sistema de automatización industrial, basado en sistemas de sensores resistivos y soluciones de TI, permite la identificación temporal de todas las interrupciones no planificadas en el funcionamiento de las máquinas probadas y su precisión depende únicamente de la frecuencia de registro de datos, estimado en Hz; por otra parte, (Yajun et al., 2019) concluyeron que el sistema de monitoreo basado en sensores capacitivos del transportador de elevación frontal de minería completamente mecanizado cuenta con una alta precisión y su capacidad de interferencia anti electromagnética es fuerte, por lo que su uso en minas es elevado.
Con respecto al cuarto aspecto, monitoreo sísmico, encontramos que (Butler & Simser, 2018) concluyeron que la ventaja de desplegar un sistema de monitoreo basado en sensores piezoeléctricos sísmicos para nuevos proyectos mineros es que se pueden establecer niveles de sismicidad de fondo para minas ubicadas en áreas sísmicamente activas. Además, la colocación de estos sensores en varias elevaciones en pozos de exploración también podría ser muy beneficiosa para bloquear minas de espeleología y minas con depósitos planos que sufren de acceso limitado; por otro lado, (du Toit et al., 2022) concluyeron que actualmente no se puede convertir una red de comunicaciones de fibra óptica en un sensor sísmico suficientemente preciso. Sin embargo, sería ventajoso si las soluciones futuras pueden utilizar la infraestructura de comunicaciones de fibra existente de alguna manera.
CONCLUSIONES
Los sensores en un sistema de monitoreo en la industria minera, según el principio físico son: los Sensores Basados en Fibra Óptica, los Sensores Resistivos, los Sensores Capacitivos, los Sensores Piezoeléctricos, los Sensores Infrarrojos, los Sensores Electroquímicos y los Sensores Ultrasónicos.
 La caracterización de los estudios muestra que en la base de datos de ScienceDirect se ha encontrado la mayor cantidad de los artículos expuestos, seguido del Scopus, ocupando el 24% y 17% consecutivamente; por otro lado, entre los años 2013 y 2022 se ha evidenciado un aumento notorio de publicaciones realizadas, teniendo como pico más alto el 2022 con un total de 9 publicaciones; modo contrario se observó en los años 2010, 2012 y 2016 cuyos artículos científicos son escasos.
Con la implementación de Sensores Basados en Fibra Óptica en un Sistema de Monitoreo Ambiental se observa que es altamente efectivo para la medición de flujo de gas de manera remota; Asimismo, en un Sistema de Monitoreo Estructural cuenta con una capacidad de vigilancia en áreas extensas, una mayor velocidad en transmitir información, así como también medir una alta gama de variables; sin embargo, no es posible convertir una red de sensores de fibra óptica en un Sensor Sísmico suficientemente preciso. 
Con la implementación de Sensores Resistivos en un Sistema de Monitoreo Ambiental es capaz de detectar precozmente los incendios y generar una alarma de alerta; Además, en un Sistema de Monitoreo Estructural, al utilizar el concepto de transmisión jerárquica de datos y minería de reglas de asociación en estos sensores, se reduce en gran medida el consumo de energía de la red, prolongando la vida útil de esta; Asimismo, en un Sistema de Monitoreo de equipos, el sistema de automatización industrial, basado en sistemas de sensores resistivos y soluciones de TI, permite el control de interrupciones no planificadas en el funcionamiento de las máquinas mineras.
Con la implementación de Sensores Capacitivos en un Sistema de Monitoreo Estructural, se determinó que en tubos son fáciles de instalar e implementar en el interior de túneles de roca, logrando detectar eventos de desplazamiento en la estructura de la mina; Asimismo, en un Sistema de Monitoreo de Equipos, cuentan con una alta precisión y capacidad de interferencia anti electromagnética para el monitoreo de un transportador de elevación frontal de minería completamente mecanizado. 
Con la implementación de Sensores Piezoeléctricos en un Sistema de Monitoreo Ambiental, se logra la fabricación de una piel electrónica capaz de monitorear de forma cruzada y en tiempo real la humedad, etanol, H2S y CH4; Además, en un Sistema de Monitoreo Estructural, se observa un monitoreo continuo en el tiempo y el espacio, así mismo tiene una alta confiabilidad en el monitoreo de deformación de pendientes de minas a cielo abierto;Asimismo, en un Sistema de Monitoreo Sísmico, desplegar estos sensores para nuevos proyectos mineros, permiten establecer niveles de sismicidad de fondo para minas ubicadas en áreas sísmicamente activas. 
Con la implementación de Sensores Infrarrojos en un Sistema de Monitoreo Ambiental, se determinó que son sensibles a condiciones de humedad relativa, por lo que se deben calibrar frecuentemente. 
Con la implementación de Sensores Electroquímicos en un Sistema de Monitoreo Ambiental, se concluyó que cuentan con una alta sensibilidad y una excelente selectividad para As (III) en matrices de aguas complicadas, asimismo su fabricación es de bajo costo y alto rendimiento.
Con la implementación de Sensores Ultrasónicos en un Sistema de Monitoreo Estructural, y la combinación de una red multinivel, se logra mejorar la vida útil de la red y la utilización de la energía con una mayor resiliencia en el despliegue de minas subterráneas.
Las limitaciones de esta revisión sistemática es que hay bastante información duplicada en varias fuentes; por otro lado, la gran parte de los artículos científicos están enfocados a otras ramas de sistemas de monitoreo, así como también a otras disciplinas como ingeniería civil, industrial, medicina, comunicaciones, entre otros.
La implementación de Sensores Basados en Fibra Óptica pretende ser la mejor opción para un sistema de monitoreo ambiental en la actividad minera; en la presente revisión sistemática se ha podido observar que es la mejor en todos los aspectos excepto en monitoreo sísmico; además, los estudios mencionan que la implementación de un sistema de monitoreo basado en sensores de fibra óptica ha brindado grandes resultados de seguridad en proyectos mineros de empresas extranjeras; de esta manera, el entorno de las minas puede estar más seguro frente a la temperatura, humedad y concentraciones de gases.
Se recomienda que futuras investigaciones indaguen sobre sensores en sistemas de monitoreo de equipos y sísmicos; puesto que, una de las debilidades detectadas en esta revisión, es la escaza información de ellos; por otro lado, se sugiere realizar búsquedas en el idioma inglés ya que allí se encuentra más información. 
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F	
Sciencedirect	Scopus	EBSCO	Google Patents	Scielo	Google Académico	24	17	3	3	2	1	%	
Sciencedirect	Scopus	EBSCO	Google Patents	Scielo	Google Académico	0.48	0.34	0.06	0.06	0.04	0.02	
FIBRA ÓPTICA	
MONITOREO AMBIENTAL	MONITOREO ESTRUCTURAL	MONITOREO DE EQUIPOS	MONITOREO SÍSMICO	0.22	0.14000000000000001	0	0.02	 RESISTIVO	
MONITOREO AMBIENTAL	MONITOREO ESTRUCTURAL	MONITOREO DE EQUIPOS	MONITOREO SÍSMICO	0.28000000000000003	0.02	0.04	0	CAPACITIVO	
MONITOREO AMBIENTAL	MONITOREO ESTRUCTURAL	MONITOREO DE EQUIPOS	MONITOREO SÍSMICO	0	0.06	0.04	0	 PIEZOELÉCTRICO	
MONITOREOAMBIENTAL	MONITOREO ESTRUCTURAL	MONITOREO DE EQUIPOS	MONITOREO SÍSMICO	0.02	0.04	0	0.04	 INFRARROJO	
MONITOREO AMBIENTAL	MONITOREO ESTRUCTURAL	MONITOREO DE EQUIPOS	MONITOREO SÍSMICO	0.04	0	0	0	 ELECTROQUÍMICO	
MONITOREO AMBIENTAL	MONITOREO 	ESTRUCTURAL	MONITOREO DE EQUIPOS	MONITOREO SÍSMICO	0.02	0	0	0	ULTRASÓNICO	
MONITOREO AMBIENTAL	MONITOREO ESTRUCTURAL	MONITOREO DE EQUIPOS	MONITOREO SÍSMICO	0	0.02	0	0	
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