INTRODUCCIÓN

Los diques de relaves, también denominados colas o TSF (Tailings Storage Facility), son estructuras de contención utilizadas en la industria minera para almacenar de forma segura los residuos sin valor económico generados durante el proceso de concentración de minerales. Su función principal es confinar el material y favorecer la decantación del agua, que puede ser posteriormente recuperada y reutilizada en el proceso productivo, optimizando así el uso de recursos hídricos.

El diseño de estas estructuras debe garantizar su estabilidad a lo largo de toda su vida útil, considerando la capacidad de soportar cargas estáticas y dinámicas, eventos hidrológicos extremos y, en zonas sísmicas, movimientos telúricos significativos. Debido a su naturaleza y volumen, una falla en un dique de relaves puede generar consecuencias ambientales, económicas y humanas de gran magnitud, por lo que su monitoreo permanente y la implementación de sistemas de auscultación resultan esenciales para la gestión del riesgo y la seguridad operativa.

Se denomina sistema de auscultación de un dique al conjunto integrado de instrumentos, sensores y procedimientos destinados a monitorear de forma periódica o en tiempo real el comportamiento estructural y geotécnico del dique durante las etapas de construcción, operación y posterior al cierre.

Estos sistemas permiten medir y registrar variables clave como presiones de poro, deformaciones, desplazamientos, vibraciones, nivel freático y aceleraciones sísmicas, integrando toda la información en una plataforma de análisis que facilita la toma de decisiones tempranas. Su objetivo principal es garantizar la estabilidad y seguridad de la estructura, prevenir fallas catastróficas y cumplir con las exigencias regulatorias y de gestión de riesgo.

En el caso del sistema de auscultación del Dique D de Mina Porco, propiedad del Grupo Minero Sinchi Wayra, este contaba originalmente con diez piezómetros de cuerda vibrante con medición manual. Dicho sistema fue complementado con la instalación de siete nuevos piezómetros, dos sistemas de adquisición de datos basados en dataloggers y un acelerógrafo, además de los sistemas de alimentación, protección y comunicación necesarios.

Todos los datos generados por la instrumentación, tanto de medición manual como automática, fueron integrados en la plataforma Gie Cloud para su almacenamiento, visualización y análisis.

DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE AUSCULTACIÓN IMPLEMENTADO

PIEZÓMETROS

Los piezómetros de cuerda vibrante son instrumentos diseñados para medir la presión intersticial (o presión de poros) en el material constitutivo del dique o en su fundación. En el Dique D, estos sensores instalados en los taludes contribuyen a evaluar su estabilidad dado que un aumento en la presión de poros reduce la resistencia efectiva del material, incrementando el riesgo de inestabilidad o licuefacción.

La instalación se realizó de acuerdo con el método tradicional consistente en perforar hasta una profundidad ligeramente mayor a la requerida y formar una zona de captación de arena donde se coloca el piezómetro, para luego instalar un sello de bentonita y rellenar el resto con lechada de bentonita-cemento. Los cables fueron tendidos en zanja hasta casetas en cada extremo donde se instaló el sistema de adquisición, alimentación y comunicación.

Figura 1. Equipamiento casetas piezómetros

ACELERÓGRAFO

El acelerógrafo es un instrumento capaz de registrar aceleraciones en tres ejes (longitudinal, transversal y vertical). En el Dique D, se encuentra instalado en la corona, donde se registran las máximas solicitaciones dinámicas.

Su función principal es activar protocolos de inspección y control en caso de registrar un evento sísmico que supere umbrales predefinidos de aceleración que pudiesen haber generado daños estructurales.

La instalación se realizó sobre un dado de hormigón en la corona del dique, asegurando un contacto firme con la estructura para una transmisión precisa de las aceleraciones. El equipo fue integrado al sistema de alimentación y comunicación de su propia caseta.

Figura 2. Equipamiento caseta acelerógrafo

INTEGRACIÓN CON GIE CLOUD

Gie Cloud es una plataforma IoT de gestión, almacenamiento, visualización y análisis de datos proveniente de diversos sistemas de monitoreo. Su objetivo es centralizar y unificar la información capturada por distintos sensores e instrumentos, permitiendo su consulta en tiempo real o histórico desde un entorno web seguro.

En el caso de sistemas de auscultación, Gie Cloud actúa como un repositorio centralizado donde convergen datos de:

• Piezómetros (presiones de poro, nivel freático).
• Acelerógrafos (aceleraciones sísmicas y vibraciones).
• Otros instrumentos como inclinómetros, estaciones meteorológicas o medidores de desplazamiento.

Entre sus principales funcionalidades se incluyen:

• Almacenamiento seguro de datos en la nube, con respaldo y redundancia.
• Visualización gráfica de series temporales, tendencias y comparaciones.
• Generación de reportes automáticos y exportación de datos.
• Gestión de alarmas y umbrales configurables para detección temprana de condiciones críticas.
• Acceso multiusuario con distintos niveles de permisos.

En el dique se implementó una red inalámbrica que vincula todas las casetas de instrumentación, proporcionando conectividad con la nube mediante un módem celular. La plataforma Gie Cloud fue desplegada en conjunto con un servidor OpenVPN, lo que permite el acceso remoto al equipamiento para la realización de tareas de mantenimiento y/o actualización.

Figura 3. Integración con plataforma Gie Cloud

Los dataloggers transmiten diariamente, mediante protocolo MQTT, los datos de frecuencia y temperatura registrados por los piezómetros, a partir de los cuales la plataforma calcula los valores de presión y cota piezométrica.

El acelerógrafo es verificado cada 15 minutos en busca de nuevos eventos registrados, los cuales son posteriormente cargados en la plataforma.

Adicionalmente, los parámetros de alimentación del panel solar y voltaje de batería son supervisados cada hora, permitiendo el control del estado energético del sistema.

Figura 4. Vista de instrumentación georreferenciada

Figura 5. Eventos acelerógrafo

Figura 6. Datos operación dataloggers

El sistema de alertas de Gie Cloud notifica automáticamente por correo electrónico (o mensaje SMS si se prefiere) a los usuarios cuando cualquier parámetro de un instrumento excede los niveles de alerta establecidos. En el caso del acelerógrafo, además del aviso, se adjunta el archivo correspondiente al nuevo evento detectado, facilitando su análisis inmediato.

Este enfoque permite que el personal técnico pueda supervisar el comportamiento del dique de forma continua, tanto en campo como de manera remota, optimizando recursos y reduciendo tiempos de respuesta ante cualquier condición anómala.

La capacidad de monitoreo en tiempo real y el historial de datos almacenados proporcionan una base sólida para el análisis de tendencias, la evaluación de la efectividad de medidas correctivas y la actualización de modelos geotécnicos.

De este modo, la infraestructura de comunicación e integración con Gie Cloud asegura que la gestión de la estabilidad del dique se realice con altos estándares de confiabilidad y trazabilidad.

CONCLUSIÓN

La implementación del sistema de auscultación en el Dique D de Mina Porco, complementada con conectividad remota y gestión centralizada en Gie Cloud, representa un avance significativo en la vigilancia de la seguridad estructural.

La combinación de piezómetros, acelerógrafo, dataloggers y sistema de alertas automatizadas proporciona una herramienta integral para la detección temprana de riesgos, permitiendo adoptar medidas preventivas antes de que las condiciones puedan comprometer la estabilidad del dique.

Contar con una plataforma como GIECloud, permite al usuario centralizar la información de diferentes tipos de sensores, de diferentes proveedores, en un único sitio. Sin esta herramienta, la conexión remota de cada tipo de instrumento debe realizarse mediante la plataforma que provee cada fabricante, dificultando enormemente las tareas de integración y análisis

En conjunto, esta solución no solo cumple con los requerimientos normativos y de gestión de riesgo, sino que también establece un estándar de buenas prácticas para la operación segura y el mantenimiento proactivo de infraestructuras críticas en minería. La experiencia obtenida en este proyecto sienta las bases para replicar y escalar este modelo de monitoreo en otras operaciones mineras con características y desafíos similares, con la posibilidad de incorporar a la plataforma otros tipos de instrumentación.