Cables y Sensores de Fibra Óptica Distribuida en Mina

Resumen Técnico

Monitoreo térmico continuo DTS y detección acústica DAS mediante cables híbridos con fibra óptica en túneles y alimentadores mineros según IEEE.

Publicado:21 de junio de 2026Normativa minera aplicable: ICEA S-75-381 / NEMA WC 58 / NOM

En infraestructuras mineras subterráneas de gran escala, los alimentadores principales de media tensión (5 kV a 25 kV) recorren kilómetros a través de tiros verticales, piques y túneles de acarreo donde el acceso físico para inspección visual o termográfica periódica es peligroso y costoso. Un punto caliente no detectado en un empalme o una sobrecarga sostenida en una galería poco ventilada puede desembocar en un incendio catastrófico o en una parada prolongada de producción.

Para superar estas limitaciones, la tecnología de Detección Térmica Distribuida (DTS, Distributed Temperature Sensing) y Detección Acústica Distribuida (DAS) mediante cables de fibra óptica ha transformado el mantenimiento predictivo minero. Integrando tubos de acero inoxidable con fibras ópticas monomodo o multimodo directamente en el intersticio de cables de potencia MP-GC y cables de arrastre SHD-GC, o adosando cables sensores dieléctricos a lo largo de las charolas, es posible convertir cada metro de la fibra en un termómetro continuo de alta precisión.

Nota

Capacidades de la Fibra Óptica Distribuida en Minería (TL;DR)

Monitoreo Térmico Continuo DTS: Mide la temperatura a lo largo de miles de metros con resolución de ±1°C y resolución espacial de 0.5 a 1 metro, detectando puntos calientes en tiempo real antes de que se produzca una falla de aislamiento. Detección Acústica y Sísmica DAS: Permite captar microvibraciones en la roca circundante, crujidos estructurales previos a derrumbes en túneles y descargas parciales de alta energía dentro de los cables conforme a los estándares de CIGRE TB 446. Inmunidad Electromagnética Total: Al transmitir fotones en lugar de electrones, las señales de fibra óptica son completamente inmunes al ruido electromagnético severo generado por variadores de frecuencia y transformadores, como se explica en nuestro reporte sobre compatibilidad electromagnética en cables de mina (EMC).

Principio Físico: Dispersión Raman y Brillouin

El sistema DTS inyecta pulsos láser ultracortos a través del núcleo de la fibra óptica y analiza la luz retrodispersada (Optical Time Domain Reflectometry, OTDR). La interacción de los fotones con las moléculas de sílice genera líneas espectrales de Stokes y Anti-Stokes por efecto Raman:

Figura 1: Arquitectura DTS con analizador optoelectrónico central, pulso láser Raman, fibra embebida en cable MP-GC y localización métrica precisa de puntos calientes en tiros y galerías.

Mientras que la intensidad de la línea Stokes es prácticamente independiente de la temperatura, la línea Anti-Stokes varía fuertemente con la agitación térmica molecular. Calculando la relación logarítmica entre ambas intensidades y midiendo el tiempo de vuelo del pulso reflejado, el procesador calcula la temperatura exacta y la ubicación kilométrica del evento con un margen de error menor a un metro.

Integración en Cables Mineros Híbridos MP-GC y SHD-GC

La instalación de fibra óptica distribuida en minería se realiza típicamente bajo dos configuraciones constructivas:

Configuraciones de fibra óptica distribuida en cables de potencia minera
Característica	Cable Híbrido Integrado de Fábrica	Cable Sensor Óptico Adosado Externo
Tipo de Cable Base	MP-GC o SHD-GC con tubo intersticial	Cualquier cable existente en charola o tiro
Protección de la Fibra	Tubo de acero inoxidable (FIMT) soldado láser	Armadura dieléctrica de aramida y cubierta TPU
Medición Térmica	Temperatura interna real en el alma del cable	Temperatura superficial o ambiental exterior
Capacidad Dinámica (Ampacity Dinámica)	Cálculo RTTR en tiempo real del límite térmico	Aproximación con margen de seguridad
Aplicación Recomendada	Alimentadores críticos en tiros verticales	Retrofit y modernización de túneles ya instalados

Aplicación en Tiros Verticales y Prevención de Descargas Parciales

En piques y tiros de extracción que superan los 500 metros de profundidad vertical —como se analiza en nuestra guía de instalación de cables en tiros verticales de mina con MP-GC—, las corrientes de tiro forzado de aire y la concentración de humedad generan gradientes térmicos no uniformes. El sistema DTS permite calcular la capacidad de conducción dinámica (RTTR, Real-Time Thermal Rating), permitiendo operar los alimentadores al máximo de su capacidad segura sin riesgo de degradar el aislamiento EPR a más de 90°C.

Figura 2: Verificación de reflectometría óptica y empalmes de fibra protegidos en cajas herméticas IP68 resistentes a polvo y sulfatos.

Asimismo, la combinación de sensores térmicos y acústicos DAS actúa como un centinela complementario a las pruebas de campo descritas en nuestra monografía de descargas parciales en el aislamiento de cables mineros, detectando anomalías dieléctricas incipientes semanas antes de que ocurra una perforación franca del aislamiento.

Precaución

Precauciones en el Empalme de Fibras en Áreas Clasificadas

Las fusionadoras de arco voltaico de fibra óptica no deben encenderse en atmósferas con presencia de metano o polvo de carbón combustible, conforme a la norma NOM-001-SEDE-2012 Artículo 500. Todos los empalmes en interior mina deben realizarse en cámaras limpias presurizadas o utilizar empalmes mecánicos precalibrados aprobados para minería.

Para conocer más sobre soluciones de cables mineros de media tensión con fibra óptica integrada MP-GC y SHD-GC o solicitar una evaluación técnica para proyectos de monitoreo DTS en México, comuníquese con nuestro departamento de ingeniería en contacto para minería subterránea e instrumentación.

Fuentes y referencias

Productos Certificados

Cables de Minería Relacionados con este Artículo

Cables portátiles y de alimentación con características constructivas aptas para este régimen de trabajo.

Cable alimentador de energía para minas tipo MP-GC
Cable de energía para minas con tres conductores de fase, cada uno con pantalla individual de cinta de cobre, dos conductores de puesta a tierra y un conductor de verificación de tierra. Se usa como alimentador entre las unidades del sistema de distribución de la mina: subestaciones, casetas de interruptores y centros de potencia portátiles.
Tensión:5,000 a 25,000 V, según la claseCalibres:6 AWG a 500 kcmil (13.3 a 253 mm²); 2 AWG a 500 kcmil en 15 y 25 kVTemperatura:90 °C, máxima del conductor
Cable de energía portátil tipo SHD-GC
Cable portátil con tres conductores de fase, cada uno con pantalla individual, dos conductores de puesta a tierra y un conductor de verificación de tierra. Alimenta equipo móvil de minería de media tensión: palas eléctricas, dragalinas, perforadoras, excavadoras eléctricas, minadores continuos, frentes largos (longwall) y subestaciones móviles.
Tensión:2,000 a 25,000 V, según la claseCalibres:6 AWG a 500 kcmil (13.3 a 253 mm²); 2 AWG a 250 kcmil en 15 y 25 kVTemperatura:90 °C, máxima del conductor