La Facultad de Ingeniería obtuvo una nueva patente: un método matemático para determinar la redondez de arenas de fracking

La Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de San Juan obtuvo una nueva patente por la invención de un método matemático para la determinación de la redondez de partículas de arenas utilizadas en técnicas de fracking - o fracturación hidráulica-  para la extracción de hidrocarburos. Este desarrollo fue logrado por un equipo de docentes investigadores del Instituto de Investigaciones Mineras (IIM) liderado por el Dr. Ing. Daniel Chuk, e integrado por el Mg. Ing. Carlos Gustavo Rodríguez y la Lic. Adriana Luna.

La décima patente de la UNSJ y octava por parte de la Facultad de Ingeniería corresponde a un “Método automático para la determinación de la medida de redondez de un objeto en dos dimensiones utilizando visión artificial y la Transformada de Fourier”, según indica su nombre técnico. El Instituto Nacional de la Propiedad Industrial (INPI) aprobó su otorgamiento el 30 de enero de 2026, luego de un exhaustivo proceso de corroboración a nivel mundial que reveló la inexistencia de una invención similar.

El método consiste en la aplicación de la herramienta matemática denominada Transformada de Fourier al análisis del contorno de partículas de arena, para la determinación de características geométricas como la redondez y esfericidad, fundamentales para su empleo en el fracking de la industria hidrocarburífera.

Tal como explica el Dr. Chuk, la Transformada de Fourier se combinó con otras herramientas matemáticas y la aplicación de redes neuronales e inteligencia artificial. De este modo, el equipo logró diseñar un método que permite realizar determinaciones objetivas y de gran exactitud a partir de muestras fotográficas de arena. 

La fracturación hidráulica o fracking es una técnica que permite extraer petróleo y gas desde yacimientos no convencionales, a partir de la inyección de agua, arena y químicos a muy alta presión en rocas subterráneas. La arena cumple una función fundamental en esta actividad, puesto que soporta la presión que se ejerce sobre la roca, una vez fracturada. Esta función física de sostén, conjuntamente con las características esféricas de las partículas de arena, permiten que el petróleo y el gas puedan fluir libremente y ser extraídos. Sin embargo, no cualquier arena es aplicable: para poder cumplir óptimamente su función debe poseer composición silícea de alta resistencia y tener la mayor redondez y regularidad superficial posible.

Si bien en la actualidad existen métodos de análisis de arena, es notable la necesidad de perfeccionarlos. Variables como las grandes distancias geográficas entre yacimientos de arena silícea y yacimientos petroleros implican logística y transporte de alto costo. Por estas razones se busca contar con materiales de comprobada eficacia, con anticipación a su movimiento. Motivados por esta demanda de la industria a nivel nacional e internacional, el equipo de investigadores de la Facultad de Ingeniería decidió buscar una solución.

A través de investigaciones llevadas a cabo desde el Instituto de Investigaciones Mineras lograron combinar métodos matemáticos para ofrecer un aporte concreto a la solución de esta demanda particular. De este modo, comenzaron a publicar resultados desde el año 2017 y en 2021 presentaron la solicitud de la patente mencionada. Posteriormente, desarrollaron un software que combina diferentes métodos y operaciones matemáticas. Gracias al mismo, en la actualidad el IIM de la Facultad de Ingeniería de la UNSJ cuenta entre sus servicios el de análisis de visión artificial para una determinación segura y automatizada de la redondez de partículas de arena.

Actualmente, el IIM ofrece este servicio de determinación, lo que significa un aporte tecnológico y científico muy importante, y con gran potencial a nivel económico para nuestro país.

Este aporte representa una solución concreta y contribuye a la necesidad de cambios en la actual normativa para la determinación de propiedades de arena para fracking a nivel global, que actualmente involucra métodos menos seguros. A través de la invención recientemente patentada, es posible calcular de manera automatizada parámetros geométricos como redondez y regularidad superficial, reduciendo la subjetividad asociada a los métodos tradicionales de evaluación visual o medición manual.

Si bien el desarrollo surge con foco en el sector hidrocarburífero, su potencial de aplicación en minería es significativo. En procesos mineralúrgicos como trituración, molienda, clasificación granulométrica y lixiviación, la forma de las partículas influye en variables operativas como la eficiencia de separación, la superficie específica de reacción y el comportamiento mecánico del material. Una caracterización precisa puede traducirse en mejoras en la recuperación metalúrgica y en la optimización de circuitos de procesamiento.

Los investigadores señalan que la incorporación de algoritmos avanzados e inteligencia artificial permite analizar grandes volúmenes de muestras con mayor consistencia estadística, lo que representa una ventaja para laboratorios petroleros. La automatización del análisis también facilita la estandarización de criterios técnicos en industrias donde la calidad del material granular impacta directamente en los resultados productivos.

En imágenes 1 y 2: muestra de arena de fracking en estado natural y mediante fotografía microscópica. Imágenes 3 y 4: análisis de muestras a partir del software.