Proyecto de automatización de un sistema de ventilación minera subterráneo

Abstract

El presente trabajo final de grado aborda el diseño e implementación de un sistema automatizado de ventilación en el contexto de minas subterráneas. Se busca, con ello, mejorar la seguridad para los trabajadores, la eficiencia energética y la sostenibilidad operativa. La propuesta y análisis llega en un contexto geopolítico donde la extracción de materiales críticos se vuelve estratégica para la autonomía y desarrollo de la Unión Europea, resultando necesario modernizar todo lo posible los sistemas auxiliares claves como la ventilación minera. Para ello, además de hacer un análisis de la ventilación desde un punto de vista teórico, se desarrolla un prototipo funcional basado en la tecnología Arduino. Este prototipo permite activar la ventilación auxiliar en función de ciertos umbrales establecidos de temperatura, concentración de gas o humedad, gracias a un monitoreo continuo. Se realiza un análisis comparativo entre sistemas tradicionales y automatizados a través de cálculos, diferentes situaciones o simulaciones numéricas de millones de escenarios. De este modo el proyecto expone la eficiencia que puede suponer implementar procesos automatizados y lo traslada a un prototipo académico manual y que permite ver su funcionamiento a un nivel escalado. Además, se acompaña de los planos y archivos creados, y se publican en acceso abierto para contribuir a su perfil de divulgación de conocimiento, quedando el proyecto fácilmente replicable y modificable.

This final degree project addresses the design and implementation of an automated ventilation system for underground mining environments. The aim is to improve worker safety, energy efficiency, and operational sustainability. The proposal and analysis arise in a geopolitical context where the extraction of critical materials has become strategic for the autonomy and development of the European Union, making it necessary to modernize key auxiliary systems such as mine ventilation. To this end, in addition to a theoretical analysis of ventilation systems, a functional prototype based on Arduino technology has been developed. This prototype allows the activation of auxiliary ventilation depending on pre-established thresholds of temperature, gas concentration, or humidity, through continuous monitoring. A comparative analysis between traditional and automated systems is carried out through calculations, various scenarios, and numerical simulations involving millions of cases. In this way, the project demonstrates the potential efficiency gains from implementing automated processes and presents a manual, academic-scale prototype that allows observation of its operation. It is also accompanied by the necessary plans and documentation to facilitate replication.