Recepção: 09-06-2026
Aprovação: 15-07-2026

pág. 2655

DOI:
https://doi.org/10.61616/rvdc.v7i2.1702
Implementación de redes inalámbricas como soporte habilitador
para la transición hacia minas autónomas y conectadas en
entornos subterráneos complejos

Jaime Soto Vilca

https://orcid.org/0009-0006-7406-4607

gruposoto2025@gmail.com

Universidad Nacional del Altiplano – Puno

RESUMEN

La transición hacia minas autónomas y conectadas en entornos subterráneos complejos
depende de la existencia de infraestructuras de comunicación inalámbrica robustas que
garanticen la transmisión de datos en tiempo real entre trabajadores, maquinaria autónoma
y centros de control. Esta investigación examina las estrategias para implementar redes
inalámbricas que respondan a los desafíos físicos únicos del entorno subterráneo, donde el
blindaje por masas rocosas y la geometría cambiante de los túneles afectan la fiabilidad de la
transmisión. El estudio se fundamenta en una revisión sistemática que abarca desde los
fundamentos de la propagación de señales en medios confinados hasta experiencias de
implementación de tecnologías 5G, Wi-Fi 6 y LPWAN en operaciones mineras globales. La
propuesta incorpora estrategias de diseño de redes híbridas, modelos de propagación
específicos, evaluación orientada a casos de uso y protocolos de comunicación para
teleoperación y monitoreo ambiental. El modelo se validará mediante estudios de caso en
operaciones subterráneas que hayan implementado con éxito infraestructuras de
comunicación avanzadas.

Palabras clave: Comunicaciones subterráneas, minería autónoma, redes inalámbricas,
teleoperación, 5G minero

Licencia

Este trabajo está bajo una licencia Creative Commons Attribution 4.0 International.
pág. 2656
Implementation of wireless networks as an enabling support for

the transition to autonomous and connected mines in complex

underground environments

ABSTRACT

The transition to autonomous and connected underground mines in complex environments

depends on the existence of robust wireless communication infrastructures that ensure real
-
time data transfers between workers, autonomous machinery, and control centers.
This
research examines strategies for deploying wireless networks that address the unique

physical challenge of the underground environment, where shielding by rock masses and the

changing tunnel geometry affect transmission reliability. The study is based
on a systematic
review ranging from the fundamentals of signal propagation in confined environments to

experiences in implementing 5G, Wi
-Fi 6, and LPWAN technologies in global mining
operations. The proposal incorporates hybrid network design strategies,
specific propagation
models, use
-case-oriented evaluation, and communication protocols for teleoperation and
environmental monitoring. The model will be validated through case studies in underground

operations that have successfully implemented advanced c
ommunication infrastructures.
Keywords:
Underground communications, autonomous mining, wireless networks,
teleoperation, mining 5G

License

This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International license.
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INTRODUCCIÓN

La comunicación inalámbrica constituye la tecnología habilitadora clave que permite la
conexión entre trabajadores, maquinaria móvil y centros de control en entornos mineros
subterráneos, estableciendo las bases para la operación autónoma y la digitalización integral.
Barnewold y Lottermoser (2020) identifican la comunicación inalámbrica como una tendencia
tecnológica transversal para la digitalización global de la minería, reconociendo que la
conectividad es condición necesaria para la implementación de sistemas inteligentes. Ali et
al. (2025) proporcionaron el marco de la minería 4.0 donde la conectividad es el soporte para
la IA y la sostenibilidad, ubicando las redes inalámbricas como la base sobre la que se
desarrollan las innovaciones tecnológicas. La comunicación es uno de los principales retos
para la industria minera, pues sus infraestructuras deben funcionar bajo condiciones muy
complejas físicas y operativas.

Los desafíos físicos únicos del entorno subterráneo, como el blindaje por masas rocosas y la
geometría cambiante de los túneles, exigen modelos de propagación de señal específicos que
consideren la atenuación y la reflexión de las ondas electromagnéticas. Forooshani et al.
(2013) ofrecen modelos matemáticos para entender la atenuación de ondas de radio según
la rugosidad de las paredes de la mina, estableciendo que la propagación en entornos
confinados difiere significativamente de la propagación en superficie. Ranjan et al. (2020)
experimentalmente valida la propagación wireless frente a obstáculos físicos en minería con
datos reales y provee de datos empíricos para el diseño de redes en situ. Yarkan et al. (2009)
presentan un análisis técnico e histórico del desarrollo de las comunicaciones por radio en
minería subterránea, rastreando la evolución de las soluciones tecnológicas.

La elección de la tecnología no debe estar basada en la potencia bruta de cálculo, sino en un
análisis exhaustivo dirigido al caso de uso particular de la operación, considerando aspectos
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como la profundidad, la geometría, el método de minado, y los requerimientos de ancho de
banda. Theissen et al. (2023) ofrecen el marco de evaluación de las tecnologías inalámbricas
basadas en casos de uso, que puede ser utilizado para decidir entre diversas opciones
tecnológicas considerando las requerimientos operativos. Branch (2021) evalúa
específicamente la viabilidad de la 5G para métodos de minería por hundimiento, donde la
densidad de datos es masiva y los requisitos de latencia son críticos. Min y Jinhao (2021)
evalúan el uso de Wi-Fi 6 como alternativa de bajo costo y alta capacidad frente a la 5G en
minas de carbón.

El éxito de la teleoperación y la autonomía depende de redes de alta tasa de datos y baja
latencia, como la tecnología 5G o Wi-Fi 6, que permitan el control remoto de equipos en
tiempo real. Aijaz (2020) analiza el potencial de las redes 5G privadas para ofrecer latencia
garantizada en aplicaciones de teleoperación crítica, estableciendo que la fiabilidad de la red
es condición para la operación autónoma segura. Bird et al. (2019) señalan que los equipos
autónomos dependen de redes de alta velocidad para la navegación y la prevención de
colisiones, lo que requiere latencias inferiores a los umbrales de percepción humana. Dong et
al. (2020) investigan cómo la comunicación continua permite una localización precisa sin GPS
en túneles mediante el uso de redes inalámbricas para geolocalizar unidades autónomas.

Para la monitorización medioambiental y de sensores en toda la ciudad, las tecnologías
LPWAN, como LoRa o MIOTY, ofrecen ventajas significativas en cuanto a bajo consumo
energético y largo alcance, lo que permite el despliegue a gran escala de sensores en áreas
extensas. Mekki et al. (2019) comparan los alcances y las velocidades de transmisión de datos
de las tecnologías LPWAN, lo cual es esencial para elegir entre LoRa, Sigfox o NB-IoT para
aplicaciones subterráneas. Ray Chowdhury y Pramanik (2020) presentan una revisión del
diseño de los nodos sensores LoRa para aplicaciones en las que estos no disponen de una
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fuente de alimentación externa constante, y señalan que son fáciles de desplegar en regiones
remotas. Abrardo y Pozzebon (2019) sientan las bases para ampliar la cobertura de las redes
LPWAN mediante arquitecturas multisalto en entornos confinados.

La infraestructura inalámbrica robusta es el antecedente necesario para la aplicación de
tecnologías de última generación tales como Internet de las Cosas (IoT) y aprendizaje
automático, las cuales dependen del acceso a los datos en tiempo real. Kruczek et al. (2019)
se justifica la necesidad de upload masivos de salud de maquinaria a la nube a través de redes
inalámbricas seguras y se afirma que el mantenimiento predictivo demanda una conectividad
robusta. Zhao et al. (2022) analizan los algoritmos para maximizar el consumo de energía en
la red 5G de minería masiva, en vistas a lograr una compensación entre el rendimiento y la
eficiencia energética. Clausen et al. (2020) indican cómo la infraestructura de comunicación
puede hacer que la actividad minera sea más eficiente energéticamente y en sus operaciones.

El diseño de la red debe tener en cuenta el modo del minado, ya que la geometría variable de
los túneles tiene un impacto directo en la transmisión de la fiabilidad, lo que requiere
soluciones adaptativas. Lööw et al. (2019) estudian de qué manera la conectividad transforma
el espacio laboral del minero en entornos remotos seguros, reconfigurando la relación entre
el trabajador y el entorno operacional. Flores-Castañeda et al. (2025) son revisores
sistemáticos de cómo las redes de comunicación impulsan las plataformas digitales
integradas. Zhironkin & Ezdina (2023) – discuten el papel de la conectividad sólida para la
transición hacia sociotécnicos sistemas del humano en el centro donde la tecnología habilita
a los humanos.
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RESULTADOS

Fundamentos de la comunicación inalámbrica en entornos subterráneos

La comunicación inalámbrica en entornos subterráneos presenta dificultades físicas y difiere
de sus homólogas en superficie; por ello, los modelos de propagación y los diseños de red son
específicos para cada operación. Forooshani et al. (2013) proporcionan modelos matemáticos
para analizar la atenuación de las ondas de radio en función de la rugosidad de las paredes
de la mina y concluyen que la propagación en espacios confinados es sustancialmente
diferente de la que se produce en espacios abiertos. Yarkan et al. (2009) presentan un análisis
histórico y técnico del desarrollo de las comunicaciones por radio subterráneas en la minería,
en el que se describen los avances tecnológicos desde los primeros sistemas de comunicación
por cable hasta las redes inalámbricas avanzadas. Ranjan et al. (2020) validan
experimentalmente el comportamiento de la señal inalámbrica ante obstáculos físicos
mineros, proporcionando datos empíricos para el diseño de redes en condiciones reales.

El blindaje por masas rocosas constituye el principal desafío para la propagación de señales
en entornos subterráneos, requiriendo el uso de frecuencias que puedan penetrar el medio
rocoso o la instalación de infraestructura de repetidores. Theissen et al. (2023) proporcionan
el marco de evaluación de tecnologías inalámbricas basado en casos de uso, estableciendo
criterios para seleccionar entre diferentes alternativas tecnológicas según las necesidades
operativas. Abrardo y Pozzebon (2019) proveen la base teórica para extender el alcance de
redes LPWAN mediante arquitecturas multihalto en espacios confinados, demostrando que
es posible cubrir áreas extensas con nodos de bajo consumo. Mekki et al. (2019) comparan
rangos y tasas de datos de LPWAN, fundamental para elegir entre LoRa, Sigfox o NB-IoT bajo
tierra.
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Figura 1. Modelo de propagación de señal en entornos mineros subterráneos

Tecnologías de comunicación para teleoperación y monitoreo ambiental

La teleoperación de equipos mineros requiere redes de alta tasa de datos y baja latencia que
permitan el control remoto en tiempo real, siendo la tecnología 5G y Wi-Fi 6 las principales
alternativas para estas aplicaciones. Aijaz (2020) analiza el potencial de las redes 5G privadas
para ofrecer latencia garantizada en aplicaciones de teleoperación crítica, estableciendo que
la fiabilidad de la red es condición para la operación autónoma segura. Branch (2021) evalúa
específicamente la viabilidad de la 5G para métodos de minería por hundimiento, donde la
densidad de datos es masiva y los requisitos de latencia son críticos. Min y Jinhao (2021)
evalúan el uso de Wi-Fi 6 como alternativa de bajo costo y alta capacidad frente a la 5G en
minas de carbón, mostrando que esta tecnología puede ser una solución viable para
operaciones con restricciones presupuestarias.
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El monitoreo ambiental y de sensores a gran escala se beneficia de las tecnologías LPWAN,
que ofrecen bajo consumo energético y amplio alcance, permitiendo el despliegue masivo de
sensores en áreas extensas. RayChowdhury y Pramanik (2020) revisan la arquitectura LoRa
para nodos sensores que no requieren alimentación eléctrica externa constante, lo que
facilita el despliegue en zonas de difícil acceso. Bhanot et al. (2025) destaca una que los
sensores conectados son un requisito para el monitoreo ambiental en tiempo real en
ecosistemas mineros y que la calidad de los datos ambientales está sujeta a la confiabilidad
de la red de comunicación. Cacciuttolo et al. (2023) discuten cómo la digitalización requiere
sensores y protocolos de datos estandarizados para que el monitoreo sea accesible y útil.

Tabla 1. Comparación de tecnologías inalámbricas para minería subterránea

Tecnología
Ancho de
banda

Latencia
Alcance Consumo Aplicación típica
5G
Muy alto Muy
baja

Medio
Alto Teleoperación, vehículos
autónomos

Wi-Fi 6
Alto Baja Bajo Medio Comunicación en áreas de
producción

LoRa
Muy bajo Alta Muy alto Muy bajo Monitoreo ambiental,
sensores

Bluetooth
Bajo Media Muy
bajo

Bajo
Seguridad de personal,
rastreo

MIOTY
Muy bajo Alta Muy alto Muy bajo Monitoreo en áreas
extensas

Diseño de redes híbridas y estrategias de implementación

Una estrategia de red híbrida que combine diferentes frecuencias y tecnologías constituye la
solución más funcional para cubrir tanto áreas de producción activa como zonas remotas,
optimizando la relación entre costo, cobertura y rendimiento. Theissen et al. (2023)
presentan un marco de evaluación de las tecnologías inalámbricas basado en casos de uso,
en el que señalan que la elección de la tecnología debe tener en cuenta el método de
extracción, la geometría del túnel y los requisitos operativos. Zhao et al. (2022) investigan