Boletin tuneles

Centro de Información Tecnológica y Apoyo a la Gestión de la Propiedad Industrial - CIGEPI

Boletín tecnológico

Noviembre de 2015

Tuneles

SUPERINTENDENCIA DE INDUSTRIA Y COMERCIO Centro de Información Tecnológica y Apoyo a la Gestión de la Propiedad Industrial - CIGEPI Luis Antonio Silva Rubio, Coordinador Andrea Bermúdez Huertas

Fotografías: © www.commons.wikimedia.org © www.pixabay.com Colaboración de: Andrés Velásquez Nota Legal Todos los contenidos, referencias, comentarios, descripciones y datos incluidos o mencionados en el presente boletín se ofrecen únicamente en calidad de información.

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Diseño y diagramación: Nathalia Rodríguez González

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Edición: Juan Sebastián Cruz Camacho

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Investigación y preparación: Paola Mojica G. Sergio Cuéllar Claudia Medina

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Gráficas Gráfica 1.

Ciclo de vida de la tecnología

17

Gráfica 2.

Países solicitantes líderes de acuerdo con la actividad inventiva y de patentamiento

18

Gráfica 3.

Mapa geoespacial de colaboración entre países líderes

19

Gráfica 4.

Oficinas líderes de destino según la actividad de presentación

20

Gráfica 5.

Tipos de solicitantes de la tecnología

24

Gráfica 6.

Solicitantes líderes identificados a partir de la relación entre actividad inventiva e impacto industrial

26

Gráfica 7.

Solicitantes líderes identificados a partir de la relación entre actividad inventiva y variabilidad tecnológica

27

Gráfica 8.

Red de colaboración entre solicitantes

28

Gráfica 9.

Tendencias tecnológicas según la actividad inventiva

29

Gráfica 10.

Relación entre la actividad inventiva y el impacto industrial de las tendencias tecnológicas

30

Gráfica 11.

Dinámica tecnológica de las tendencias identificadas

31

Gráfica 12.

Relación entre los solicitantes y las tendencias

31

Gráfica 13.

Estado de las solicitudes de patente presentadas en Colombia

67

Gráfica 14.

Países solicitantes de patentes en Colombia

68

Tablas Tabla 1.

Descripción de los indicadores empleados en el análisis de patentes

12

Tabla 2.

Países líderes en el desarrollo de la tecnología, mercados potenciales y años con mayor actividad de patentamiento

21

Tabla 3.

Principales solicitantes de patentes en dispositivos y métodos de excavación

33

Tabla 4.

Principales solicitantes de patentes en dispositivos y métodos de construcción

34

Tabla 5.

Principales solicitantes de patentes en dispositivos complementarios

36

Tabla 6.

Principales solicitantes de patentes en revestimientos y soportes

38

Tabla 7.

Actividad de presentación en Colombia

66

Tabla 8.

Tipos de solicitantes de patentes en Colombia

69

Tabla 9.

Solicitudes de patente presentadas en Colombia

76

Tabla 10.

Marcas registradas en Colombia

80

Prólogo La Superintendencia de Industria y Comercio – SIC- a través del Centro de Información Tecnológica y Apoyo a la Gestión de la Propiedad Industrial - CIGEPI realiza la publicación periódica de los BOLETINES TECNOLOGICOS que contienen información detallada sobre las novedades y los avances que se presentan en diferentes sectores tecnológicos, permitiendo con ello tener una visión clara y amplia respecto de la evolución que se ha presentado durante los últimos años y que es el reflejo de la inclusión de la Propiedad Industrial dentro de las estrategias empresariales.

Dentro de las funciones del CIGEPI está la divulgación de la información tecnológica, con lo cual se permite visualizar las tendencias del desarrollo tecnológico mundial para la toma de decisiones de los innovadores frente a nuevas oportunidades de desarrollo en el territorio nacional, así como para incentivar la innovación, competir con productos que poseen un valor agregado en el mercado y aumentar la competitividad y sostenibilidad de las empresas.

El objetivo del presente boletín tecnológico es facilitar información puntual y estructurada sobre los avances y las novedades relacionadas con la construcción de túneles, permitiendo con ello establecer el estado de la técnica, buscar soluciones a problemas tecnológicos e identificar tendencias, posibles líneas de investigación y tecnologías de uso libre.

Si desea consultar otros boletines tecnológicos puede acceder a la página web de la SIC en el siguiente link: http://www.sic.gov.co/drupal/boletines-tecnologicos

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BOLETÍN TECNOLÓGICO

Garantizar la seguridad así como agilizar los tiempos de excavación y construcción han sido las prioridades determinantes en la evolución de los dispositivos utilizados en las exvacaciones subterráneas a lo largo de su historia. El diseño de los equipos en cuestión y los sucesivos ensayos, pruebas y errores han enriquecido el conocimiento teórico del comportamiento de los materiales y han servido para depurar procedimientos.

Túneles

10

Los primeros métodos y herramientas de excavación utilizados para hacer obras subterráneas fueron piedras afiladas, las propias manos y el fuego para resquebrajar la roca (lo cual acarreó innumerables problemas, dada la generación de gases tóxicos). Si bien hoy dichos métodos resultan obsoletos o incluso descabellados (pues la identificación de sus errores solía acarrear la pérdida de vidas humanas), sirvieron para comenzar a entender los materiales y su comportamiento ante modificaciones antrópicas.

Con el tiempo las técnicas de excavación fueron perfeccionándose, dada la necesidad de las grandes sociedades e imperios por crear galerías mineras, alcantarillados o túneles para el abastecimiento de agua. Por otro lado, el avance de la mecánica y la invención de la pólvora fueron decisivos, ya que al estudiar los límites y capacidades de estos se dio una gran variedad de métodos y procedimientos.

Actualmente, el aumento de la productividad y la seguridad en las obras es el interés primordial de las empresas. Con ese objetivo crean y optimizan métodos y equipos que buscan proteger mediante patentes. Por lo tanto, el presente boletín muestra los más notables desarrollos tecnológicos relacionados con túneles, que ponen en evidencia cómo el ingenio humano busca la mejora constante de dispositivos, métodos y sistemas que benefician de forma significativa los procesos de construcción y minería.

Metodología Realizamos el análisis de patentes y marcas relacionado con túneles a través de cuatro fases: coordinación, búsqueda, análisis de la información e interpretación de los resultados. Durante todo el proceso contamos con la colaboración del experto Andrés Velásquez.

• Fase de búsqueda: obtuvimos la información de las patentes en la base de datos Thomson Innovation,1 que cuenta con los registros de más de 30 oficinas a nivel mundial, incluyendo la europea, norteamericana, china, japonesa, británica, alemana, taiwanesa, francesa, suiza y latinoamericana, así como la información correspondiente a las patentes solicitadas por medio del Tratado de Cooperación de Patentes (PCT).2 En cuanto a la búsqueda internacional, que abarcó el periodo comprendido entre enero de 2000 y agosto de 2015, definimos la siguiente ecuación, que incluye el código de clasificación cooperativa de patentes (CPC) E21D 9/00, el cual hace referencia a: túneles o galerías, con o sin revestimientos; Procedimientos o aparatos para su ejecución; Trazado de túneles o de galerías.

AIC=(E21D0009*) AND ALL=(tunnel) AND (PRYS>=(2000) AND PRYS<=(2015));3 Por su parte, recurrimos a la base de datos de la Superintendencia de Industria y Comercio para hacer la búsqueda nacional de patentes y registros de marcas.

1 Para poder analizar los documentos originales tambiénconsultamosotras bases de datos, comoEspacenet, USPTO y Latipat.

2 El Tratado de Cooperación de Patentes (PCT), administrado por la OMPI, estipula que se presente una única solicitud internacional de patente con el mismo efecto que las solicitudes nacionales presentadas en los países designados. Un solicitante que desee protección puede presentar una única solicitud y pedir protección en tantos países asociados como sea necesario.

3 La busqueda se realizó en Agosto del año 2015.

PRESENTACIÓN

• Fase de coordinación: acordamos dedicar este boletín a las nuevas tecnologías relacionadas con túneles.

11

• Fase de análisis e interpretación: para llevar a cabo el análisis recurrimosal software The Vantage Point de la compañía Search Technology, métodos bibliométricos, indicadores de análisis de patentes, redes sociales y el apoyo del experto. En la siguiente tabla describimos los indicadores de patente usados en el análisis de este boletín.4 Tabla 1

Descripción de los indicadores empleados en el análisis de patentes

BOLETÍN TECNOLÓGICO

Indicador

Túneles

12

Descripción

Actividad inventiva

Cantidad de invenciones que han solicitado protección de una patente. Este indicador se puede medir por país, solicitante o inventor y se determina teniendo en cuenta la primera solicitud presentada en cualquier lugar del mundo a partir de la fecha de presentación (o fecha de prioridad).

Solicitudes de patente presentadas o actividad de presentación

Número total de solicitudes de patente presentadas en un país determinado o en una oficina de patentes, es decir, el número de solicitudes de patente donde se presenta o se solicita la protección. Este indicador permite conocer los principales mercados para una tecnología y realizar el análisis de países destino.

Actividad de patentamiento

Suma de las publicaciones de las solicitudes de patente presentadas en diferentes países para proteger las invenciones oriundas de un mismo país.

Impacto industrial

Cantidad de solicitudes de patente que citan un documento de patente X.

Variabilidad tecnológica

Número de clasificaciones de patente usadas en un documento de patente X.

Alcance internacional

Suma de oficinas donde se presenta un documento de patente.

4 Porter, A. L., Cunningham, S. W., Banks, J., Roper, A. T., Mason, T. W. y Rossini, F. A. (2011). Forecasting and Management of Technology. Hoboken: Wiley.

Biografía del experto

Ingeniero Geólogo de la Universidad Central de Venezuela con Especialización en Geotecnia Vial y Pavimentos de la Pontificia Universidad Javeriana. Ha participado en proyectos de ingeniería para la construcción y diseño de túneles para sistemas de transporte público tipo metro y ferrocarriles, en donde ha estado vinculado en el seguimiento de excavación subterránea para fosos y estaciones así como en el diseño de estabilización de portales y clasificación geomecánica de la excavación. También se ha desempeñado en el seguimiento geotécnico para la construcción de teleféricos y diseños de estabilidad de taludes y laderas para obras de infraestructura vial, así como en estudios hidrogeológicos para excavaciones subterráneas.

PRESENTACIÓN

Andrés Velásquez

13

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BOLETÍN TECNOLÓGICO

En total, encontramos 67995 invenciones en 8263 solicitudes de patente relacionadas con túneles.

Túneles

16

5 Link base de datos internacional: https://goo.gl/xzgmIJ

Ciclo de vida

Gráfica 1

Ciclo de vida de la tecnología

Actividad inventiva

Acumulado de invenciones

800

600

7000 Etapa emergente Acitividad inventiva: 25 Acitividad de patentamiento: 99

Etapa de crecimiento Acitividad inventiva: 5538 Acitividad de patentamiento: 7596

6000 5000 4000

400 3000 2000

200 Actividad inventiva Acumulado de invenciones

0

1000

0 1996 1998 2000 2002 2004 2006 2008 2010 2012 2014 Años de presentación Fuente: Thomson Innovation, Espacenet, USPTO, Latipat, entre otras, 2015

PRESENTACIÓN

Entre 1995, cuando se presentaron las primeras solicitudes relacionadas con túneles, y 1999, la tecnología se mantuvo en su etapa emergente (con 25 invenciones en 99 solicitudes). Desde entonces y hasta la fecha, con 5538 invenciones en 7596 solicitudes, la tecnología se encuentra en fase de crecimiento, que se caracteriza por contar con un alto número de invenciones y competidores. En la Gráfica 1 pueden observarse los datos hasta el año 2013, dado que una buena parte de las solicitudes presentadas desde entonces aún no han sido publicadas.

17

BOLETÍN TECNOLÓGICO

Países líderes

Túneles

18

A nivel mundial, con 3381 invenciones en 3837 solicitudes de patente, el país líder en tecnologías relacionadas con túneles es Japón; lo siguen: China con 2210 invenciones en 2183 solicitudes, Corea del Sur con 716 invenciones en 797 solicitudes, Alemania con 143 invenciones en 86 solicitudes y Rusia con 80 invenciones en 84 solicitudes. En cuanto a países latinoamericanos encontramos primero a México con tres invenciones en seis solicitudes, luego a Colombia con tres invenciones en tres solicitudes y por último Panamá con una invención en tres solicitudes de patente.

Países solicitantes líderes de acuerdo con la actividad inventiva y de patentamiento

Gráfica 2 5000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

4000

3000

Japón China Corea del Sur Alemania Rusia Estados Unidos Francia Australia Canadá Finlandia

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Italia Austria Suecia Taiwán Reino Unido Países Bajos España Portugal Suiza Noruega

2000 Actividad inventiva Actividad de patentamiento

1000

0

1

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Países solicitantes Fuente: Thomson Innovation, Espacenet, USPTO, Latipat, entre otras, 2015 Hipervínculo: http://goo.gl/fped41

A su vez, observamos una red de colaboración (Gráfica 3) entre los países solicitantes que nos permitió determinar lo siguiente: • Japón también lidera en lo correspondiente a número de colaboraciones.

• El principal aliado de Japón en el desarrollo de tecnologías compartidas es Corea del Sur. • Finlandia y Alemania son los otros dos países que más alianzas han establecido con Japón.

Mapa geoespacial de colaboración entre países líderes* PRESENTACIÓN

Gráfica 3

19

* El color rojo en los nodos indica mayor actividad inventiva y el azul indica menor; el tamaño del nodo es proporcional a la actividad inventiva.

Fuente: Thomson Innovation, Espacenet, USPTO, Latipat, entre otras, 2015 Hipervínculo: https://goo.gl/1s7q8X

BOLETÍN TECNOLÓGICO

Las oficinas de patente en las cuales se busca mayor protección para las invenciones relacionadas con la materia son: Japón con 3384 solicitudes, China con 2239 y Corea del Sur con 745. En la Oficina Mundial para la Propiedad Intelectual (OMPI) se presentaron 292 solicitudes, provenientes especialmente de Japón, Alemania, Corea del Sur y Finlandia; mientras, en la Oficina Europea de Patentes (EPO) encontramos 208 solicitudes oriundas de Alemania, Japón, Francia y Finlandia.

Túneles

20

Por su parte, en el contexto latinoamericano, en México se presentaron 27 solicitudes de patente de las cuales 24 fueron hechas por extranjeros; Así mismo se presentaron 10 solicitudes en Brasil, nueve en Argentina y Perú, cuatro en Chile y una en Ecuador; todas por solicitantes extranjeros. En Colombia se encontraron tres solicitudes presentadas por locales y cinco por extranjeros.

Gráfica 4

Oficinas de destino líderes según la actividad de presentación

Solicitudes de patente presentadas 4000

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

3000

2000

Japón China Corea del Sur OMPI EPO Estados Unidos Alemania Australia Canadá Rusia

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Austria Taiwán España Sudáfrica Francia Reino Unido México Singapur Italia India

1000

0

1

2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 Oficinas de patente destino Fuente: Thomson Innovation, Espacenet, USPTO, Latipat, entre otras, 2015

En la Tabla 2, que sigue a continuación, mostramos las principales oficinas en las cuales se ha solicitado protección de las invenciones relacionadas con túneles, así como los años con mayor actividad de patentamiento (clave para determinar los mercados potenciales de la tecnología).

Países líderes en el desarrollo de la tecnología, mercados potenciales y años con mayor actividad de patentamiento Mercados potenciales País de origen de la invención [n.° de invenciones]

Japón [3381]

China [2110]

Corea del Sur [716]

Alemania [146]

Alcance internacional [n.° de oficinas donde se publicaron las solicitudes]

Oficinas donde se presentaron las solicitudes [n.° de invenciones]

Años con mayor actividad de patentamiento [n.° de invenciones]

13

Japón [3381] Corea del Sur [14] Finlandia [9] Alemania [8] Suecia [3]

2000 [470] 2001 [382] 2002 [357] 2003 [331] 2004 [294]

6

China [2110] Estados Unidos[2] Alemania [2] Corea del Sur [2] Australia [1]

2014 [443] 2013 [410] 2012 [347] 2011 [266] 2010 [185]

3

Corea del Sur [716] Japón [14] China [2]

2010 [99] 2013 [92] 2009 [74] 2011 [68] 2012 [58]

4

Alemania [146] Japón [8] Suiza [3] China [2]

2002 [18] 2000 [15] 2001 [15] 2004 [14] 2003 [12]

PRESENTACIÓN

Tabla 2

21

Mercados potenciales

BOLETÍN TECNOLÓGICO

País de origen de la invención [n.° de invenciones]

Rusia [80]

Estados Unidos [66]

Alcance internacional [n.° de oficinas donde se publicaron las solicitudes]

2

Rusia [80] Noruega [1]

2001 [13] 2011 [11] 2010 [10] 2012 [10] 2008 [6]

10

Estados Unidos[66] Canadá [7] Australia [4] Japón [3] China [2]

2008 [11] 2010 [10] 2000 [5] 2011 [5] 2001 [5]

5

Francia [45] Estados Unidos[2] Suecia [1] España [1] Japón [1]

2012 [6] 2001 [6] 2007 [5] 2009 [4] 2004 [4]

5

Australia [38] Estados Unidos[4] Nueva Zelanda [2] China [1] Japón [1]

2009 [6] 2000 [5] 2002 [5] 2008 [4] 2007 [4]

4

Canadá [32] Estados Unidos[7] Colombia [1] Japón [1]

2013 [6] 2000 [6] 2008 [4] 2002 [4] 2001 [2]

Túneles

22 Francia [45]

Australia [38]

Canadá [32]

Oficinas donde se presentaron las solicitudes [n.° de invenciones]

Años con mayor actividad de patentamiento [n.° de invenciones]

País de origen de la invención [n.° de invenciones]

Finlandia [31]

Alcance internacional [n.° de oficinas donde se publicaron las solicitudes]

5

Oficinas donde se presentaron las solicitudes [n.° de invenciones] Finlandia [31] Japón [9] Italia [1] Reino Unido [1] Suecia [1]

Años con mayor actividad de patentamiento [n.° de invenciones] 2011 [7] 2006 [4] 2007 [4] 2008 [3] 2013 [3]

Fuente: Thomson Innovation, Espacenet, USPTO, Latipat, entre otras, 2015

PRESENTACIÓN

Mercados potenciales

23

Solicitantes líderes

BOLETÍN TECNOLÓGICO

En nuestro análisis detectamos 2333 solicitantes, de los cuales 1416 son empresas, 827 corresponden a personas naturales y 90 competen a organizaciones académicas.

Gráfica 5

Tipos de solicitantes de la tecnología

Empresas (1416) Personas naturales (827) Organizaciones académicas (90)

Túneles

24

Fuente: Thomson Innovation, Espacenet, USPTO, Latipat, entre otras, 2015

China Railway Group Limited (China), con 527 invenciones en 538 solicitudes de patente, es el solicitante líder de la tecnología. Luego se encuentran cuatro empresas japonesas: Taisei Constr. Co. Ltd. con 381 invenciones en 395 solicitudes, Kajima Corp. con 313 invenciones en 327 solicitudes, Ishikawajima Harima Heavy Ind. con 293 invenciones en 304 solicitudes y Ohbayashi Corp. con 281 invenciones en 287 solicitudes.

En cuanto a los solicitantes latinoamericanos, encontramos a los mexicanos Quattlebaum G. T. con dos invenciones en cinco solicitudes, seguido por Alfher Porcewol S. A. de C. V. con una invención en una solicitud, y cierra el colombiano Édgar Alejandro Becerra Peñuela con una invención en tres solicitudes.

Por su parte, en lo correspondiente a las organizaciones académicas priman las universidades chinas, así: Tongji Universitycon 33 invenciones en 35

PRESENTACIÓN

solicitudes de patente, Univ. China Mining & Technology Beijingcon con 33 invenciones en 33 solicitudes, Univ. Southwest China Jiaotong con 27 invenciones en el mismo número de solicitudes, Shandong University of Science and Technology con 24 invenciones en 27 solicitudes y North China Electric Power University con 21 invenciones en igual número de solicitudes.

Al analizar la relación entre la actividad inventiva y el impacto industrial pudimos definir cuatro grupos clave. El primero se denomina “Líderes”,por contar con un número elevado tanto de invenciones como de citaciones recibidas, y está constituido solo por China Railway Group Limited (China). Luego, con bajo impacto industrial pero alta actividad inventiva, están los “Seguidores” (todos japoneses): Taisei Constr Co. Ltd., Ohbayashi Corp., Kajima Corp. e Ishikawajima Harima Heavy Ind. En tercer lugar figuran las “Promesas”, cuya actividad inventiva es baja pero tienen un impacto industrial alto, como es el caso de Osum Oil Sands Corp., Oil Sands Underground Mining Corp., M. H. Kobler, J. D. Watson y R. B. Drake (todos solicitantes canadienses). Por último se encuentra el grupo de los “Emergentes”, que aún cuentan con bajos resultados en ambos indicadores, tales como: Shimizu Constr. Co. Ltd. (Japón), Mitsubishi Heavy Ind. Co. Ltd. (Japón) y Okumura Corp. (Japón), entre otros.

25

Solicitantes líderes identificados a partir de la relación entre actividad inventiva e impacto industrial

Gráfica 6

Impacto industrial 76

1200

8

1000

10

BOLETÍN TECNOLÓGICO

800

Túneles

26

Solicitantes líderes Otras empresas

9

11

600

1

3

18

400

5

12

13

4

2

14

200

17 16

15

0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

100

200 300 Actividad inventiva

China Railway Group Limited Taisei Constr Co. Ltd. Ohbayashi Corp.

Kajima Corp.

Ishikawajima Harima Heavy Ind. Osum Oil Sands Corp.

Oil Sands Underground Mining Corp.

M. H. Kobler J. D. Watson

10 11 12 13 14 15 16 17 18

400

500

R. B. Drake J. D. Weston Shimizu Constr. Co. Ltd. Mitsubishi Heavy Ind. Co. Ltd. Okumura Corp.

Kumagai Gumi KK Kawasaki Heavy Ind. Ltd. Nishimatsu Construction Co. Ltd. Sandvik Mining and Construction OY

Fuente: Thomson Innovation, Espacenet, USPTO, Latipat, entre otras, 2015

China Railway Group Limited (China) también está a la cabeza de los solicitantes si tenemos en cuenta la relación entre actividad inventiva y variabilidad tecnológica, pues sus numerosas invenciones cuentan además con múltiples códigos de clasificación internacional de patentes, es decir, diversos campos de aplicación, métodos y productos. Después sigue una serie de empresas japonesas con resultados medios en ambos indicadores: Taisei Constr Co. Ltd., Ohbayashi Corp., Kajima Corp., Shimizu Constr.Co. Ltd., Ishikawajima Harima Heavy Ind., Mitsubishi Heavy Ind. Co. Ltd.y Okumura Corp. Por último aparecen, entre otras, Kawasaki Heavy Ind. Ltd. (Japón) y Hitachi Zosen Corp.

(Japón), con bajo número de invenciones pero alta variabilidad tecnológica.

Gráfica 7

Solicitantes líderes identificados a partir de la relación entre actividad inventiva y variabilidad tecnológica

Variabilidad tecnológica 3 4

30

1

2

5 7

11

10

10 12

14 15

6

8

9

13

Solicitantes líderes Otras empresas

0 0 1 2 3 4 5 6 7 8

100

200 300 Actividad inventiva

China Railway Group Limited Taisei Constr Co. Ltd. Ohbayashi Corp.

Kajima Corp.

Shimizu Constr. Co. Ltd. Ishikawajima Harima Heavy Ind. Mitsubishi Heavy Ind. Co. Ltd. Okumura Corp.

9 10 11 12 13 14 15

400

500

Nishimatsu Construction Co. Ltd. Komatsu MFG Co. Ltd. Maeba Kensetsu Kogyo KK Shanghai Tunnel Engineering Co. Ltd. Kumagai Gumi KK Hitachi Zosen Corp.

Kawasaki Heavy Ind. Ltd.

Fuente: Thomson Innovation, Espacenet, USPTO, Latipat, entre otras, 2015

En cuanto al grado de colaboración entre los solicitantes, llegamos a la conclusión de que priman las alianzas entre organizaciones del mismo país: • China Railway Group Limited (China) ha tenido desarrollos conjuntos tanto con otras empresas como con instituciones académicas también chinas, tales como: China Construction Second Engineering Bureau Ltd., China Railway 12th Bureau Group Co. Ltd., China Shanghai Railway Constr.

Bureau Co. y la Univ. Southwest China Jiaotong, entre otros.

• Taisei Constr Co. Ltd., la empresa más destacada de Japón en lo referente a la tecnología, tiene alianzas con otros solicitantes de su mismo

PRESENTACIÓN

20

27

país: Ishikawajima Harima Heavy Ind., Japan Tunnel Systems Corp., Kajima Corp., Ishikawajima Kenzai Kogyo K. K., entre otros.

• Kajima Corp.es otra empresa japonesa que también tiene nexos colaborativos con otros solicitantes nipones, como Kawasaki Heavy Ind. Ltd., Komatsu Mfg. Co. Ltd., Ishikawajima Harima Heavy Ind., Shimizu Constr. Co. Ltd. y Mitsui Constr. Co. Ltd., entre otros.

Red de colaboración entre solicitantes*

BOLETÍN TECNOLÓGICO

Gráfica 8

Túneles

28

El tamaño del nodo indica colaboración. Cuanto más azul sea el color del nodo, mayor será la actividad inventiva y cuanto más rojo, menor. El grosor del enlace indica la intensidad de la cooperación.

Fuente: Thomson Innovation, Espacenet, USPTO, Latipat, entre otras, 2015 Hipervínculo: https://goo.gl/UxCiST

Tendencias

Gráfica 9 4500 4000 3500 3000 2500 2000 1500 1000 500 0

Tendencias tecnológicas según la actividad inventiva

4054

Actividad inventiva Actividad de patentamiento

3284 2729

29

2408 2093 1795 936 336

Dispositivos y métodos de excavación

Dispositivos y métodos de construcción

Dispositivos complementarios

PRESENTACIÓN

Clasificamos las invenciones relacionadas con túneles en cuatro tendencias principales, que son: dispositivos y métodos de excavación con 3284 invenciones en 4054 solicitudes; dispositivos y métodos de construcción con 2408 invenciones en 2729 solicitudes; dispositivos complementarios, que tienen 1795 invenciones en 2093 solicitudes; y, revestimientos y soportes con 336 invenciones en 936 solicitudes..

Revestimientos y soportes

Tendencia Fuente: Thomson Innovation, Espacenet, USPTO, Latipat, entre otras, 2015

Como indican las cifras en la siguiente gráfica, tanto los dispositivos y métodos de excavación como los de construcción tienen altos resultados en actividad inventiva e impacto industrial, por lo cual nos ocuparemos primero de ellos.

Los dispositivos complementarios, por su parte, tuvieron valores medios en ambos indicadores, por lo cual van en tercer lugar. Los revestimientos y soportes cierran la lista de tendencias porque fueron los de menor actividad inventiva e impacto.

Gráfica 10

Relación entre la actividad inventiva y el impacto industrial de las tendencias tecnológicas

Impacto industrial 3500

Dispositivos y métodos de excavación

3000 2500

Dispositivos y métodos de construcción

BOLETÍN TECNOLÓGICO

2000

Túneles

30

Dispositivos complementarios

1500 1000

Revestimientos y soportes

500

1000

1500 2000 Actividad inventiva

2500

3000

Fuente: Thomson Innovation, Espacenet, USPTO, Latipat, entre otras, 2015

También establecimos la evolución tecnológica de las tendencias a través del tiempo: las tres primeras tuvieron su mayor actividad inventiva en 2013; mientras que la cuarta, revestimientos y soportes, en 2000. En las siguientes dos gráficas se evidencia tanto la dinámica de las tendencias como la relación entre estas y los solicitantes.

Gráfica 11

Dinámica tecnológica de las tendencias identificadas

1

287

264

264

220

191

204

183

176

201

169

219

265

270

304

178

2

180

115

133

143

126

101

140

126

138

166

153

200 221

287

221

3

130

106

97

114

103

91

83

80

106

110

149

162

174

180

143

4

47

34

28

27

28

18

25

23

23

24

43

37

33

32

4

2000 1 2

2002

2004 2006 2008 2010 Años de presentación

Dispositivos y métodos de excavación Dispositivos y métodos de construcción

3 4

2012

2014

Dispositivos complementarios Revestimientos y soportes

Fuente: Thomson Innovation, Espacenet, USPTO, Latipat, entre otras, 2015

Gráfica 12 Relación entre los solicitantes y las tendencias

Fuente: Thomson Innovation, Espacenet, USPTO, Latipat, entre otras, 2015 Hipervínculo: https://goo.gl/xp0SgX

PRESENTACIÓN

Tendencia

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Antes de abordar cada tendencia detalladamente queremos dar a conocer lo siguiente sobre las tendencias en general: • El principal solicitante tanto en dispositivos y métodos de excavación como de construcción y complementarios es Kajima Corp. (Japón).

BOLETÍN TECNOLÓGICO

• La empresa más notable en revestimientos y soportes es Okumura Corp.

(Japón).

Túneles

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• Las empresas clave se concentran en invenciones relacionadas con dispositivos y métodos de excavación.

Dispositivos y métodos de excavación Los mecanismos y procedimientos utilizados en las excavaciones subterráneas mejoran el rendimiento del avance en las mismas y aumentan la seguridad que implica esta actividad. Dentro de esta tendencia encontramos los desarrollos tecnológicos (la variedad de herramientas diseñadas y los procedimientos para minimizar los riesgos y el daño ambiental) según el tipo de material por excavar. El solicitante líder es Kajima Corp. con 158 invenciones y el año de mayor actividad inventiva fue el 2013 con 304 desarrollos. La siguiente tabla ofrece información más detallada sobre la tendencia.

Principales solicitantes de patentes en dispositivos y métodos de excavación

Tendencia [n.° de invenciones]

Principales solicitantes [n.° de invenciones]

Años con mayor actividad inventiva [n.° de invenciones]

Dispositivos y métodos de excavación [3284]

Kajima Corp.(Japón) [158] Ishikawajima Harima Heavy Ind. Co. Ltd.(Japón) [129] Okumura Corp.(Japón) [119] Ohbayashi Corp.(Japón) [108] Hitachi Zosen Corp.(Japón) [78]

2013 [304] 2000 [287] 2012 [270] 2011 [265] 2001 [264]

Fuente:Thomsom Innovation, 2015

Analizando las invenciones relacionadas con esta tendencia encontramos que: • Priman las máquinas de perforación o corte (excavadoras y tuneladoras tipo escudo).

• Los dispositivos de soporte para el avance, la orientación y la herramienta de corte también están siendo protegidos.

• Existen desarrollos en dispositivos o en parte de los mismos, como por ejemplo cabezas de corte, cámaras hiperbáricas y puntas o dientes de corte.

• Se vienen desarrollado métodos de excavación a través de perforadoras o cortadoras con cabezal giratorio único o cabezales giratorios concéntricos.

• Hay escudos de excavación que avanzan por medio de la presión ejercida por la pieza de rodamiento de la cabeza de corte contra el revestimiento.

• Las invenciones optimizan los tiempos de avance (el rendimiento de la obra) así como la simplicidad en la estructura, operación o fabricación de las máquinas.

PRESENTACIÓN

Tabla 3

33

BOLETÍN TECNOLÓGICO Túneles

34

Dispositivos y métodos de construcción Esta tendencia agrupa mecanismos y procedimientos utilizados en la construcción de túneles u obras subterráneas en general, es decir, dispositivos y métodos creados para agilizar el proceso constructivo y garantizar la seguridad durante la ejecución de la obra y la puesta en servicio. De nuevo Kajima Corp. (Japón), esta vez con 75 invenciones, ocupa el puesto más destacado entre los solicitantes y el año con mayor actividad inventiva fue el 2013, al sumar 287 desarrollos. La siguiente tabla presenta información adicional sobre esta tendencia.

Tabla 4

Principales solicitantes de patentes en dispositivos y métodos de construcción

Tendencia [n.° de invenciones]

Principales solicitantes [n.° de invenciones]

Años con mayor actividad inventiva [n.° de invenciones]

Dispositivos y métodos de construcción [2408]

Kajima Corp.(Japón) [75] Ohbayashi Corp.(Japón) [58] Okumura Corp.(Japón) [52] Kumagai Gumi Co. Ltd.(Japón) [47] Shimizu Constr Co. Ltd. (Japón) [38]

2013 [287] 2012 [221] 2014 [221] 2011 [200] 2000 [180]

Fuente:Thomsom Innovation, 2015

En las invenciones concernientes a esta tendencia encontramos: • Métodos para construir túneles o galerías utilizando tuneladoras tipo escudo para colocar soportes y revestimientos.

• Mecanismos de vaciado de concreto de revestimiento in situ con encofrados desechables.

• Sistemas de inyecciones de contacto entre el concreto de revestimiento y la roca circundante.

• Las novedades tienen que ver con los dispositivos, el concreto (sus métodos de transporte y vaciado) y las técnicas para construir túneles en general.

• Las invenciones buscan reportar ventajas en seguridad y disminución en los costos de operación.

PRESENTACIÓN

• Dispositivos para extraer o transportar el material de excavación o escombros al exterior mediante plataformas de carga.

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BOLETÍN TECNOLÓGICO

Dispositivos complementarios

Túneles

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Este grupo abarca mecanismos, elementos o equipos que, sin estar directamente relacionados con el proceso de excavación, son de uso común en la construcción de obras subterráneas, pues sirven para cumplir los estándares de calidad y seguridad. Nos referimos, por ejemplo, a sistemas de drenaje, elementos de sostenimiento o materiales de sellamiento, entre otros. El principal solicitante en esta tendencia, nuevamente, es Kajima Corp. de Japón con 90 invenciones; y el año con mayor actividad inventiva fue 2013 con 90 desarrollos. En la Tabla 5 se presenta los principales solicitantes de patentes en dispositivos complementarios.

Tabla 5

Principales solicitantes de patentes en dispositivos complementarios

Tendencia [n.° de invenciones]

Principales solicitantes [n.° de invenciones]

Años con mayor actividad inventiva [n.° de invenciones]

Dispositivos complementarios[1795]

Kajima Corp.(Japón) [90] Okumura Corp.(Japón) [50] Kumagai Gumi Co. Ltd. (Japón) [42] Kidoh Construction Co. Ltd.(Japón) [29] Ohbayashi Corp.(Japón) [25]

2013 [180] 2012 [174] 2011 [162] 2010 [149] 2014 [143]

Fuente:Thomsom Innovation, 2015

Sobre los dispositivos complementarios en general se destaca lo siguiente: • Las invenciones se relacionan con tuberías de drenaje, encamizados, refuerzos mecánicos y tubos de propulsión hidráulica para tuneladoras.

• Se están desarrollando elementos como cable eléctrico y fibra óptica, entre otros.

• Se han desarrollado sellantes de juntas del concreto para evitar el paso del agua (entre otros usos, como sellos de las piezas).

PRESENTACIÓN

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• Las invenciones se relacionan con la seguridad, mantenimiento, conservación y acabados en los túneles.

Revestimientos y soportes Corresponden a los dispositivos, maquinarias o procesos relacionados con los elementos de soporte primario y revestimiento final en las excavaciones subterráneas o construcción de túneles o galerías: pernos, concreto lanzado, concreto estructural, inyecciones de contacto, sistemas de impermeabilización, entre otros. Los solicitantes clave en este grupo es Okumura Corp. (Japón) Hitachi Zosen Corp (Japón) con ocho invenciones cada uno . El año de mayor actividad inventiva fue el 2000 con 47 invenciones. En la siguiente tabla podrá encontrar mayor información relacionada con esta tendencia.

BOLETÍN TECNOLÓGICO Túneles

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Tabla 6

Principales solicitantes de patentes en revestimientos y soportes

Tendencia [n.° de invenciones]

Principales solicitantes [n.° de invenciones]

Revestimientos y soportes[336]

Okumura Corp.(Japón) [8] Hitachi Zosen Corp.(Japón) [8] Kajima Corp.(Japón) [7] Ihi Corp.(Japón) [5] Ed Züblin (Alemania) [4]

Años con mayor actividad inventiva [n.° de invenciones] 2000 [47] 2010 [43] 2011 [37] 2001 [34] 2012 [33] Fuente:Thomsom Innovation, 2015

En específico, conviene destacar lo siguiente sobre revestimientos y soportes: • Las principales novedades se relacionan con los materiales y las máquinas usadas para colocarlos, así como con el transporte de los revestimientos y sus dispositivos de instalación.

• Las ventajas que identificamos en las invenciones tienen que ver con la maquinaria implementada, el revestimiento en sí y las tuneladoras.

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PRESENTACIÓN

Invenciones destacadas

BOLETÍN TECNOLÓGICO

Las invenciones que presentamos y analizamos a continuación fueron las más destacadas porque recibieron la mayor cantidad de citaciones, abarcaron múltiples sectores industriales de aplicación o fueron protegidas en diversas oficinas.

Túneles

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Número de publicación US6349249B1 Hipervínculo de consulta: http://goo.gl/mwCQmr Título en inglés: Automated Guided Apparatus Suitable for Toping Applications Título en español: Aparato de guiado automatizado adecuado para aplicaciones de topografía Oficinas, de, destino: Australia, Austria, Canadá, China, EPO, Estados, Unidos, Japón, Noruega, Sudáfrica Patente solicitada en Colombia: No Solicitante: INCO LTD (Canadá) Contenido técnico: aparato de posicionamiento automatizado que genera vistas de la planta y el contorno de los túneles mineros para así obtener un mapa de la mina.

Las técnicas actuales requieren de personal calificado que debe permanecer dentro de las excavaciones por largos periodos. Lo anterior resulta peligroso y tedioso para el personal e implica altos costos presupuestales.

Al usar este equipo se disminuye considerablemente la presencia de personal dentro de la mina, ya que el dispositivo puede transportarse mediante rieles o ruedas y puede operarse de manera remota desde una zona exterior y segura.

Número de publicación US6349249B1 El sofisticado sistema de navegación del aparato cuenta con giroscopios, láseres o radares para utilización. No funciona como otros equipos para minería a cielo abierto que se pueden controlar con sistemas de posicionamiento global, pues en el caso de la minería subterránea la señal satelital no alcanza al equipo de destino.

Opinión del experto: la invención beneficia especialmente la minería subterránea, pues generar un mapa 3D de los túneles optimiza la búsqueda de los recursos minerales y caracteriza geológicamente la zona. Además, al poderse operar remotamente, supone un avance notable en materia de seguridad industrial, ya que evita el aumento de personal dentro de la excavación y los riesgos que esto supone.

PRESENTACIÓN

En conclusión, la invención permite delinear las paredes de la excavación de minas u obras subterráneas con más detalle y en menos tiempo que las técnicas manuales estándar. Asimismo, limita la cantidad de personal requerido dentro de la mina. El resultado final es la obtención de vistas de planta y secciones que conforman un mapa completo y fiel de la mina.

Para el caso de obras subterráneas que no sean mineras, como túneles viales o férreos, el equipo podría servir para determinar con precisión la cantidad de sobreexcavación o soporte colocado en el túnel en contraste con la medición de excavación teórica. A propósito, es necesario considerar que el equipo de medición debe tener una ruta libre para su labor, por lo que este debe ser un parámetro primordial en la logística de construcción; de lo contrario, entorpecería los demás procesos que se lleven a cabo simultáneamente en la obra.

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Número de publicación: AU2004215218A1 Hipervínculo de consulta: http://goo.gl/kZzvOp Título en inglés: Method and Composition for Injection at a Tunnel Boring Machine

BOLETÍN TECNOLÓGICO

Título en español: Método y composición para inyección en una tuneladora

Túneles

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Oficinas de destino: Alemania, Australia, Austria, Canadá, China, EPO, España, Estados Unidos, Hong Kong, Japón, OMPI, Reino Unido, Taiwán Patente solicitada en Colombia: No Solicitante: Constr. Res. & Tech. GmbH (Alemania) Contenido técnico: Esta invención radica en la inyección de una solución acuosa espumosa y una solución acuosa de polímero de ácido acrílico en el cabezal de corte, que optimiza el equilibrio de presión de tierras que debe existir entre la tuneladora y el suelo al excavar. Los fluidos inyectados facilitan la extracción del material a través de las bandas transportadoras y evitan el asentamiento o elevación en la superficie de la tierra Al excavar en suelo blando es común usar tuneladoras tipo escudo, en cuya cabeza de corte (situada en la parte frontal) hay una cámara de extracción para recibir el suelo perforado que luego será transportado hacia afuera mediante bandas y tornillos de Arquímedes.

Existe también un modelo de tuneladora dotada con un dispositivo conocido como “escudo de balance de presión de tierras” (EPB), en el cual se inyecta espuma acuosa. .La presión en el frente de excavación es controlada por la velocidad del escudo, la presión y la tasa de inyección de espuma y la tasa de extracción de material por medio del tornillo y la banda transportadora.

Ahora bien:, la invención proporciona un método de perforación por medio de un escudo EPB con inyección de espuma acuosa y una solución acuosa de polímero de ácido acrílico. Esto incrementa el rendimiento en los procesos de excavación.

Cualquier tensoactivo que pueda ser espumado es adecuado para utilizar como primera sustancia, destacándose los ésteres de sulfato, éteres de sulfato y sulfonatos. Respecto a la segunda sustancia, el uso del término “ácido acrílico” incluye el ácido como tal y sus sales, preferiblemente aquellas con un catión monovalente, como sodio, potasio, amonio o una amina terciaria o cuaternaria.

Número de publicación: AU2004215218A1 Esta invención supera los métodos anteriores, que se sirven de espumas con EPB, ya que el polímero de ácido acrílico actúa como plastificante del suelo.

Lo anterior acarrea tres consecuencias fundamentales: 1. Le otorga al suelo una consistencia que facilita su excavación y extracción.

2. Dado que el suelo se hace más blando, aumenta la velocidad de la operación de la cabeza de corte.

En resumen: la sustancia de inyección adicional a la espuma de EPB propuesta en esta invención modifica satisfactoriamente las condiciones del suelo, por lo cual mejora el rendimiento de la excavación y la disposición del material.

Opinión del experto: Para reducir los costos y los tiempos de operación que implican las obras subterráneas es fundamental incrementar el rendimiento.

Por lo general, en el país se han usado tuneladoras con sustancias tensoactivas para mantener la presión e impedir la obstrucción de los discos de corte (hecho común al operar en terrenos blandos). La inyección de la solución acuosa de polímero de ácido acrílico debe evaluarse en campo, ya que al excavar se pueden presentar niveles freáticos y materiales que hagan innecesaria la modificación de las condiciones del suelo; también se deben medir las variaciones en el rendimiento de la operación a fin de justificar la inclusión de dicha solución en el proceso de excavación.

PRESENTACIÓN

3. Reduce la cantidad de agua necesaria para plastificar el suelo, por lo cual el material se puede disponer más fácilmente.

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Número de publicación: AU2012322514A1 Hipervínculo de consulta: http://goo.gl/tCBJWE Título en inglés: Organomineral Solid and Foamed Material Título en español: Material organomineral sólido y espumoso Oficinas de destino: Australia, China, EPO, Estados Unidos, OMPI, Reino Unido

BOLETÍN TECNOLÓGICO

Patente solicitada en Colombia: No

Túneles

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Solicitante: Minova Int. Ltd. (Reino Unido) Contenido técnico: Proceso para fabricar un material organomineral espumoso que consolida y sella tanto la roca como el suelo en excavaciones de minas carboníferas y construcción de túneles. Dicho material se compone de dos partes: la primera es, una fuente de iones metálicos y agua (opcionalmente con aditivos de carga inorgánica, un retardador orgánico de llama, un compuesto activo, una amina, y un gel) y la segunda es, un isocianato (opcionalmente con aditivos seleccionados, un plastificante y un compuesto activo). Seleccionando una concentración determinada de iones metálicos presentes en la primera parte se obtiene la espuma, que luego se mezcla con el isocianato.

Una de las ventajas que ofrece la invención es el control en la generación de la espuma, material que además es impermeable y se forma a una temperatura de reacción baja con propiedades que retrasan la ignición.

Opinión del experto: Esta invención es muy beneficiosa en la construcción de túneles (mineros, viales, ferroviarios o hidroeléctricos) en los cuales se usen equipos TBM ( minador a sección completa ) o tuneladoras, ya que uno de los principales problemas al usarlos es la extracción del material excavado por la rueda de corte del equipo.

Las espumas suelen emplearse para consolidar el material y así extraerlo más fácilmente, pero estas suelen ser altamente inflamables y resistentes al agua en terrenos abrasivos, por lo cual se requieren cantidades excesivas en este tipo de zonas. El organomineral sólido como material espumado propuesto aquí tiene bajo nivel inflamable, resiste en zonas caracterizadas por un alto nivel freático, flujos de agua y condiciones abrasivas, por lo cual reduce las cantidades requeridas de material (y por lo tanto los costos).

En Colombia esta invención puede ser muy útil para llevar a cabo obras subterráneas en zonas cuyas condiciones geológicas sean las antes descritas.

Número de publicación: JP04914550B2 Hipervínculo de consulta: http://goo.gl/Fws9VU Título en inglés: Advanced Containment System Título en español: Sistema avanzado de contención Oficinas de destino: Australia, Estados Unidos, Japón, OMPI Patente solicitada en Colombia: No

Contenido técnico: Sistema de barrera subterránea para gestionar los residuos causados por una obra bajo tierra; está integrada por una serie de tuberías revestidas dispuestas de forma adyacente y unidas por una junta adhesiva o soldadura.

La gestión de residuos implica excavar y remover la tierra contaminada para tratarla o disponer de ella, lo que con frecuencia acarrea problemas de transporte del material removido en las zonas requeridas para su disposición.

En general los sistemas de barrera tienen algunas deficiencias, como poca durabilidad, baja resistencia a la corrosión y escasa integridad estructural, dada su exposición a agentes químicos agresivos, tales como soluciones salinas concentradas, de yeso o gradientes geotérmicos extremos.

Esta invención disminuye la perturbación en la formación. Además, evita el transporte de material porque lleva a cabo procesos para cambiar la composición química de los materiales contaminantes y aislarlos.

La invención permite calentar selectivamente las tuberías, así como emitir señales radiográficas para ubicar e interceptar elementos contaminantes.

Opinión del experto: El beneficio de esta invención es la reducción de la contaminación química, nuclear y de otros tipos potencialmente nocivos.

A menudo los residuos (metales pesados ​​como el mercurio, sustancias cancerígenas, materiales radioactivos y otros agentes peligrosos) son enterrados, y entonces contaminan las aguas subterráneas, ríos, lagunas, etc. que pueden ser usadas para el consumo humano, riego y demás, lo cual compromete la salud y el desarrollo de los ecosistemas.

PRESENTACIÓN

Solicitantes: Bechtel Bwxt Idaho Llc (Estados Unidos), Ohbayashi Corp. (Japón)

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Número de publicación: JP04914550B2

BOLETÍN TECNOLÓGICO

Implementando este sistema se podrían retener y almacenar los residuos tóxicos y garantizar así la salubridad de las aguas. Esta invención especifica cómo construir el revestimiento, pero no hace lo mismo en cuanto a los métodos de instalación y espacios necesarios para su disposición desde superficie.

Convendría analizar la utilidad y viabilidad de este desarrollo en el terreno colombiano, teniendo en cuenta los costos y mecanismos hoy empleados para el almacenaje seguro de los residuos químicos.

Túneles

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Número de publicación: US2014232170 Hipervínculo de consulta: http://goo.gl/Bj7Uyo Título en inglés: Apparatus for the Milling Cutting of Rock, Mineral or Other Materials Título en español: Aparato para fresado de rocas, minerales u otros materiales Oficinas de destino: Alemania, Argentina, Australia, Canadá, China, EPO, Estados Unidos, Japón, México, OMPI, Perú, Polonia, Reino Unido, Rusia Patente solicitada en Colombia: No

Contenido técnico: Dispositivo para excavar roca, minerales u otros materiales duros. Está compuesto por herramientas de corte colocadas en la periferia por dos discos giratorios soportados por un tambor giratorio (como se observa en la figura 1).

Su principal ventaja sobre otras máquinas excavadoras es el rendimiento, optimizado gracias a los ángulos de los ejes de trabajo así como a los movimientos particulares de sus herramientas de corte.

Opinión del experto: Estas máquinas de fresado, también conocidas como minadoras o rozadoras, son de amplio uso en obras subterráneas, pues excavan de manera homogénea. Esta característica es clave, ya que ayuda a definir los contornos más cercanos a la sección transversal establecida en los diseños (y por consiguiente reduce los costos de sobreexcavación).

De acuerdo con la patente, el aparato puede requerir una maquinaria espacial para su transporte, que servirá como soporte para el tambor giratorio. Lo anterior implica que estos dispositivos de corte, a diferencia de otros del mismo tipo, no pueden ser instalados en maquinarias de uso más generalizado, como retroexcavadoras. Por lo tanto, este aspecto debe evaluarse a la par del rendimiento.

PRESENTACIÓN

Solicitante: Caterpillar Global Mining Eur. (Alemania)

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Número de publicación: US20140231398A1 Hipervínculo de consulta: http://goo.gl/thK89l Título en inglés: High Power Laser Tunneling Mining and Construction Equipment and Methods of Use

BOLETÍN TECNOLÓGICO

Título en español: Métodos de uso del láser de alta potencia para túneles en minería y equipos de construcción

Túneles

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Oficinas de destino: Australia, Canadá, China, Corea del Sur, EPO, Estados Unidos, Japón, México, OMPI, Rusia Patente solicitada en Colombia: No Solicitantes: Foro Energy Inc. (Estados Unidos) Contenido técnico: Métodos, equipos y sistemas que utilizan haces de rayos láser de alta potencia con múltiples aplicaciones en las áreas de minería, construcción e infraestructura, entre otros. Estos desarrollos reducen los peligros, ruidos, vibraciones o imprecisiones de los métodos tradicionales. Además, las superficies de trabajo en las cuales se puede implementar esta invención son múltiples: carreteras, taludes, apoyos de puentes, presas, tuberías, columnas, cables, vigas, hormigón, hormigón armado, barras de refuerzo, estructuras de metal, tanques, entre muchos otros.

Opinión del experto: Este sistema láser sirve para cortar secciones de roca y puede ser de gran utilidad en actividades subterráneas, en las cuales se emplean tuneladoras, pues reduce los desvíos en las trayectorias de exvacación y emite información sobre los avances desde el cabezal del corte. Además, este sistema beneficia con creces la construcción de túneles férreos y vehiculares, pues disminuye los volúmenes de sobreexcavación que siempre acarrean los métodos convencionales (lo cual, a la larga, disminuiría el costo de operaciones).

Número de publicación: AU2003289707A1 Hipervínculo de consulta: http://goo.gl/FAwgML Título en inglés: Method and Composition for Reducing Wear in a Cutting Head of a Tunnel Boring Machine Título en español: Método y composición para reducir el desgaste en la cabeza de corte de las tuneladoras

Patente solicitada en Colombia: No Solicitante: Constr. Res. & Tech. GmbH (Alemania) Contenido técnico: Método para reducir el desgaste de los discos cortantes de las tuneladoras a través de un agente espumoso. El principal problema del uso de TBM es el rápido desgaste de sus elementos de corte (discos de acero endurecido que sobresalen del cabezal) y la necesidad de reemplazarlos frecuentemente, una desventaja desde el punto de vista operativo y presupuestal.

Hay composiciones particulares que reducen considerablemente el desgaste, optimizan la perforación y hacen más rentable el uso de las TBM en operaciones con roca dura. Un ejemplo de lo anterior es la composición líquida propuesta en esta invención, que contiene un agente espumante y un lubricante del grupo de óxidos de polietileno de alto peso molecular y bentonita, la cual se adiciona a la cabeza de corte.

Los materiales preferidos para formar la espuma en esta invención son agentes tensoactivos (componentes hidrófilos e hidrófobos). Aunque cualquier tensoactivo puede ser utilizado, los mejores para esta aplicación son de tipo aniónico (es decir, no iónicos).

Opinión del experto: Esta invención es ideal para ser aplicada en formaciones geológicas con alto índice de abrasividad (como muchas de las encontradas en el país), pues beneficia significativamente los avances y el rendimiento en las excavaciones al reducir los tiempos de parada para sustituir los discos de corte. Estos últimos dispositivos están diseñados en función de la abrasividad del material por excavar, y una vez se desgastan deben ser reemplazados, lo cual implica labores logísticas que paralizan las obras.

PRESENTACIÓN

Oficinas de destino: Alemania, Australia, Austria, Brasil, Canadá, China, Corea del Sur, Dinamarca, EPO, España, Estados Unidos, Islandia, Japón, Malasia, México, Noruega, OMPI, Perú, Portugal, Reino Unido, Rusia, Sudáfrica, Taiwán, Ucrania

49

Número de publicación: AU2005243406A1 Hipervínculo de consulta: http://goo.gl/W4kojY Título en inglés: Method and Device for Building Tunnel Immersed on SubSea Soil

BOLETÍN TECNOLÓGICO

Título en español: Procedimiento y dispositivo para construir un túnel sumergido en un suelo submarino

Túneles

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Oficinas de destino: Australia, Brasil, Canadá, China, Corea del Sur, EPO, Egipto, Estados Unidos, Francia, Hong Kong, Irlanda, Japón, México, OMPI, Rusia, Ucrania Patente solicitada en Colombia: No Solicitante: Bouygues Travaux Publics (Francia) Contenido técnico: Este es un método para construir un túnel sumergido en un cuerpo de agua mediante el uso de dispositivos mecánicos y procedimientos propios para ser ubicado sobre un lecho marino artificial o natural.

Existen varias técnicas para realizar este tipo de obras, como la construcción de secciones anulares del túnel en tierra o en una embarcación flotante. Sin embargo, uno de los objetivos de la presente invención es evitar la construcción de infraestructuras terrestres sofisticadas y así reducir costos y plazos de entrega.

El procedimiento tiene las siguientes características ventajosas: –– El túnel está construido en sucesivas secciones cortas, de no más de un par de metros de largo, preferiblemente de 3m.

–– Se utiliza una máquina que puede preparar total o parcialmente el subsuelo marino a medida que se avanza en la preparación para colocar el túnel.

–– Se realizan tratamientos de consolidación para mejorar la capacidad de carga.

–– La máquina es empujada por pistones situados en la porción de túnel ya construido. Las fuerzas de tracción permiten orientar la máquina, comprimir los sellos y dar estabilidad temporal contra los empujes hidrostáticos que se presentan.

–– El dispositivo implica una máquina capaz de operar en inmersión con una cámara con presión atmosférica que puede albergar al personal y los equipos de trabajo necesarios para construir cada tramo. Así el túnel se mantiene hermético durante toda su construcción.

Número de publicación: AU2005243406A1

PRESENTACIÓN

Opinión del experto: La invención sería de gran utilidad especialmente cuando se requiera atravesar zonas en la que existan cuerpos de agua, ríos, lagos y áreas costeras, pues al hacer estos túneles se minimizan los costos, se agilizan los tiempos de entrega y se evitan las construcciones innecesarias (gracias al uso de embarcaciones flotantes). La adecuación previa del suelo donde se instalarían estas estructuras también es ejecutada por el equipo, lo que representa otro beneficio en el proceso constructivo.

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Número de publicación: AU2012315788A1 Hipervínculo de consulta: http://goo.gl/kQdLi2 Título en inglés: Cutting Head Tool for Tunnel Boring Machine Título en español: Herramientas de corte para cabezal de tuneladora

BOLETÍN TECNOLÓGICO

Oficinas de destino: Alemania, Australia, Canadá, China, EPO, Estados Unidos, Japón, OMPI

Túneles

52

Patente solicitada en Colombia: No Solicitante: Caterpillar Inc (Estados Unidos) Contenido técnico: Sistema de sensores que colectan información relacionada con el funcionamiento de las partes del equipo de excavación. La invención propone mejorar el método actual usado para determinar cuándo es necesario realizar mantenimiento o sustituir las partes de una excavadora, que inevitablemente se desgastan o sufren daños durante su uso.

Algunos componentes de las excavadoras pueden seguir funcionando adecuadamente incluso después del término de su vida útil promedio. Por lo tanto, la sustitución de partes basada solo en el tiempo puede ser prematura, y generar tanto costos como retrasos innecesarios. De la misma manera, otros componentes pueden fallar mucho antes del término de su vida útil, lo que compromete el funcionamiento del equipo y posibles averías colaterales.

Los sensores situados a lo largo de la máquina emiten señales recogidas por un computador que revela las condiciones en las que se encuentran todos los componentes del sistema.

En la figura se muestra el sistema propuesto en la invención, que puede instalarse dentro de la máquina.

Número de publicación: AU2012315788A1 Opinión del experto: Incorporar sensores en las tuneladoras es de gran beneficio. Por lo general, los sensores habidos en estos equipos sirven para medir solo la presión, ya que estas máquinas trabajan equilibrando la presión de excavación entre la máquina y la tierra.

PRESENTACIÓN

Incluir sensores en componentes como cortadores, dientes y demás elementos de las tuneladoras que sufren desgastes por la abrasividad optimizaría la logística de reemplazos y mantenimiento, lo cual reduciría costos operativos, disminuiría las paralizaciones de la obra y en últimas aumentaría el rendimiento. Esta invención también podría implementarse en otros equipos de construcción para definir con precisión los periodos de depreciación.

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Número de publicación: AU2002346766A1 Hipervínculo de consulta: http://goo.gl/LPHrAr Título en inglés: Method for Controlling a Drilling Sequence, a Rock Drilling Apparatus and a Computer Programme to Form a Drilling Sequence

BOLETÍN TECNOLÓGICO

Título en español: Método para controlar una secuencia de perforación, aparato de perforación de roca y software para formar una secuencia de perforación

Túneles

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Oficinas de destino: Alemania, Australia, Austria, Canadá, China, EPO, Estados Unidos, Finlandia, Japón, Noruega, OMPI, Sudáfrica Patente solicitada en Colombia: No Solicitante: Sandvik Mining & Constr. O. Y. (Finlandia) Contenido técnico: Software para controlar un equipo de perforación de roca, cuya codificación hace que la unidad programe la secuencia de perforación según un plan de perforación que determina el orden de los agujeros por realizar.

Lo novedoso de la invención es que sirve para controlar la perforación de tal manera que las herramientas se usen de forma óptima, lo cual hace más expedito el proceso de la obra. Otra ventaja del sistema radica en tener en cuenta los cambios producidos durante la perforación y las condiciones de la misma.

La unidad de control registra el tiempo total que se necesita para: –– Mover una unidad de perforación.

–– Cambiar una barra de perforación o una broca.

–– Perforar un agujero escariado.

–– Tiempo total transcurrido para perforar (de acuerdo con el plan de perforación y duración de cada operación individual).

La unidad, además, mide la tasa de penetración (a partir de la cual se calcula el tiempo necesario para perforar), es decir, el sistema determina las propiedades de la roca en diferentes ubicaciones y actualiza la secuencia de operación. Una ventaja adicional de la invención es que su ejecución no requiere de operadores experimentados, pues las secuencias de perforación pueden guardarse en el computador de la unidad para servir como guía a nuevos operarios.

Número de publicación: AU2002346766A1

PRESENTACIÓN

A continuación se muestran, a través de tres figuras, los principales componentes de la invención:

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Opinión del experto: En Colombia hay equipos de perforación como los propuestos en la invención (detonaciones en roca). Sin embargo, estos no cuentan con software alguno para programar la secuencia de perforación. Por lo tanto, esta invención clave para mejorar el rendimiento de este tipo de obras, midiendo la tasa de penetración de la perforación y los tiempos de ejecución, pues así, al haber algún retraso en el avance (por dureza de la roca, falla o desgaste de las brocas), el software se actualiza y reajusta la distribución los brazos de perforación. Como consecuencia de lo anterior, el rendimiento incrementa y se reduce el tiempo de instalación de los explosivos que generan la detonación.

Número de publicación: AU2012331962A1 Hipervínculo de consulta: http://goo.gl/El9Fej Título en inglés: Excavating and Shoveling Buffer Transmission Device of Blocking Coal Shovel Buffering and Transmission Device for Lump Coal Shovel Excavating Punching Shovel

Oficinas de destino: OMPI, Rusia, Australia

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La invención implementa, además, un canal de rodadura para prevenir la vibración causada por la percusión del movimiento. De esa manera se evitan daños al cuerpo de la máquina y sus partes, lo cual mejora la estabilidad global y extiende la vida útil del aparato. De la misma manera, para mejorar la eficiencia, incluye una maquinaria con cabeza de corte con percusión y movimiento alterno de rotación que genera un mecanismo de trituración útil en la minería de carbón.

Túneles

BOLETÍN TECNOLÓGICO

Título en español: Dispositivo de trasmisión para excavación y paleo de carbón, servicio de transmisión para pala de carbón en el taladro de excavación

Patente solicitada en Colombia: Sí Solicitante: Suhua Liu (China) Contenido técnico: Equipo para minería y método con disminución de impacto para optimizar el proceso de perforación. Implica tres dispositivos que previenen el daño en el equipo: uno de accionamiento, otro de amortiguación de energía giratoria y uno más de amortiguación estructural.

Vista lateral de la maquinaria

Vista de planta de la maquinaria Opinión del experto: Este desarrollo, diseñado para la industria carbonífera (en la cual fue probada), también podría ser útil en la minería de otros materiales y para la excavación de túneles en construcción, ya que su mecanismo del cabezal aumenta la vida útil de la maquinaria (lo que representa un gran beneficio comercial).

La industria minera se proyecta cada vez más como la de mayor crecimiento a nivel mundial, pues genera miles de empleos, desarrollo e ingresos para los países, así que todas las invenciones para mejorar estos procesos son bienvenidas. En específico, este desarrollo evita que un sinnúmero de partes de la máquina se conviertan en desperdicio al tener que ser reemplazadas.

Estos aparatos deben ser comparados con los de uso común en materia de rendimiento y facilidad de uso. Así mismo, el equipo puede tener partes de difícil consecución, por lo cual se debe garantizar un inventario de repuestos que solvente cualquier eventualidad.

PRESENTACIÓN

Número de publicación: AU2012331962A1

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Número de publicación: AU2012257428A1 Hipervínculo de consulta: http://goo.gl/I0Sl4B Título en inglés: Mobile Mining Machine and Method for Driving Tunnels, Roadways or Shafts, in Particular in Hard Rock

BOLETÍN TECNOLÓGICO

Título en español: Rozadora móvil y método para excavación de túneles, carreteras o pozos, particularmente en roca dura

Túneles

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Oficinas de destino: Alemania, Argentina, Australia, Canadá, China, EPO, Estados Unidos, México, OMPI, Perú, Polonia, Reino, Unido Rusia Patente solicitada en Colombia: No Solicitante: Caterpillar Global Mining Eur. (Alemania) Contenido técnico: Máquina móvil para excavar túneles en roca dura con alto porcentaje de extracción y poco desgaste en las herramientas de corte.

Posee dispositivos de corte situados en la periferia de un tambor cilíndrico que, a su vez, está soportado en una pluma o brazo que puede rotar sobre su propio eje; también presenta movimientos de oscilación en el brazo y un dispositivo para inclinar la pluma.

La disposición de las herramientas de corte permite que con cada balanceo se reduzca el material, de manera que se minimiza el desgaste de los elementos cortantes. Además, permite ajustar los ángulos de oscilación con el eje del tambor cilíndrico por medio de barras guía, lo cual mejora considerablemente el comportamiento del fresado mientras disminuye el desgaste de los dientes.

Número de publicación: AU2012257428A1

PRESENTACIÓN

Opinión del experto: El mayor aporte tecnológico aquí es la herramienta con base oscilante sobre la cual reposa un brazo que tiene una rueda de corte. Al girar sobre su propio eje, la base oscilante despliega la rueda de corte hacia diferentes ángulos y excava el túnel sin tener que desplazarse ni mantener el brazo del todo perpendicular a la excavación. La base oscilante, además, permite llegar de forma más precisa a las paredes laterales del área de excavación y así evita tener que volver a perfilar la zona y la sobreexcavacion. Debe evaluarse la relación costo/beneficio con respecto a otros métodos comúnmente usados en macizos con resistencias mayores a 50MPa en roca intacta, tomando en consideración el riesgo que implican las vibraciones producidas por la detonación.

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Número de publicación: AU2001246599B2 Hipervínculo de consulta: http://goo.gl/U0DAvS Título en inglés: Arrangement for Determining Position of Unmanned Mining Vehicles

BOLETÍN TECNOLÓGICO

Título en español: Arreglo para determinar la posición de los vehículos no tripulados de minería

Túneles

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Oficinas de destino: Alemania, Australia, Austria , Canadá, EPO, Estados Unidos, Finlandia, Japón, OMPI, Sudáfrica Patente solicitada en Colombia: No Solicitante: Sandvik Tamrock O. Y. (Finlandia) Contenido técnico: Método para operar y determinar la posición de los vehículos mineros no tripulados. Estos pueden ser controlados desde una fuente externa con cámaras de video y dispositivos de navegación inercial (basados en el campo gravitacional terrestre). El vehículo posee un dispositivo de medición inercial y escáneres ultrasónicos que transmiten información a partir de la cual se puede trazar un mapa digital en tres dimensiones. Los elementos del equipo son: –– Vehículo que contiene una base móvil.

–– Dispositivos de control para la conducción sin tripulante (operados desde una sala externa a la mina).

–– Unidad de comunicación de datos (para transmitir información de control) y medición entre la sala de control y el vehículo.

–– Dispositivo de medición que determina áreas y secciones dentro de la mina; además apoya en los avances de excavación y retiro de material.

Tradicionalmente, las mediciones mineras se hacen manualmente y requieren tanto de personal técnico dentro de la mina como de equipos fijos situados en lugares predeterminados. Adicionalmente, dichos equipos están sujetos a diversos errores; su fiabilidad en condiciones exigentes es cuestionable.

En cuanto a las ventajas de la invención: prescinde de infraestructura fija de control, por lo cual la extracción es mucho más rápida; la operación no se interrumpe a causa del proceso de marcación, ya que dicha tarea la realiza otro vehículo. Además, los vehículos de producción no requieren equipos de posicionamiento, dado que estos están dispuestos en otros vehículos.

Número de publicación: AU2001246599B2 En un futuro próximo estos dispositivos teleoperados se implementarán en todos los vehículos de producción minera (como perforadores, retroexcavadoras o de carga), reduciendo los costos de personal y los riesgos que implica la minería subterránea.

PRESENTACIÓN

Opinión del experto: La industria minera exige cada vez más equipos que puedan ser controlados remotamente, ya que así se reducen los riesgos mortales, aunque también es cierto que reducen los empleos directos. Esta tecnología debe evaluarse para garantizar que sea útil y puedan depurarse los posibles errores para garantizar su eficiencia y accesibilidad.

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Número de publicación: AU2005237158A1 Hipervínculo de consulta: http://goo.gl/Tn0YFm Título en inglés: Tunnel Boring Method Título en español: Método para perforación de túnel Oficinas de destino: Alemania, Australia, Austria, Brasil, China, EPO, España, Estados Unidos, Japón, OMPI, Portugal, Reino Unido, Taiwán Patente solicitada en Colombia: No Solicitante: Contr. Res. & Tech. GmbH (Alemania)

Número de publicación: AU2005237158A1 Contenido técnico: Composiciones químicas para máquinas perforadoras de túneles.

BOLETÍN TECNOLÓGICO

Las EPB (máquinas perforadoras de túneles de escudo con balance de presión a tierra) son cada vez más recurrentes en la perforación de túneles en estratos no rocosos, ya que ofrecen muchas ventajas (como la amplia variedad de estratos).

Túneles

62

Las EPB tienen un cabezal de corte circular giratorio montado en un escudo cilíndrico de diámetro similar, de tal manera que su eje de rotación coincida con el eje longitudinal del escudo. Adentro del escudo, además, están contenidos materiales que alimentan la cabeza de corte y medios para transportar el suelo hacia afuera.

De este modo, el material extraido pasa hacia una cámara de excavación a través de aberturas situadas en la cabeza de corte. De ahí el material se retira mediante un tornillo transportador.

Las EPB son ideales en suelos cohesivos con buenas propiedades plásticas, pero no son tan eficientes en otros, como en los suelos gruesos y pegajosos.

Una solución al problema antes descrito es la adición de un material acuoso espumado que facilite la eliminación de suciedad; así es posible extraer material de manera más eficiente.

A propósito, esta invención expone un proceso para excavar un túnel utilizando una EPB en cuya cabeza de corte se aplica una solución acuosa compuesta por dos elementos: un sulfato o sulfonato con tensoactivo aniónico y naftaleno-sulfonato condensado de formaldehído. Cuenta también con un segundo líquido acuoso con alto peso molecular de óxido de polietileno y, opcionalmente, sulfato o sulfonato que también contiene un agente tensoactivo aniónico que ayuda a eliminar los escombros en la cámara de excavación.

Esta tecnología es particularmente útil al trabajar suelos con alta proporción de arcilla y agua, pues hace que el proceso sea más expedito y económico.

Opinión del experto: La novedad de la espuma aquí presentada es la presencia sulfatos o sulfonatos con tensoactivo aniónico y naftaleno-sulfonato condensado de formaldehido que también contiene sulfonato. La invención es ideal para suelos cohesivos saturados de agua, como los de Bogotá (donde se han realizado estudios de factibilidad para la realización de un metro subterráneo usando EPB), pues facilitaría la extracción del material proveniente de la cabeza de corte y su transporte a través del tornillo sin fin. Así habría avances eficientes, mejor rendimiento de las herramientas de corte, reducción de costos y disminución de equipos.

Número de publicación: EP2099390A2 Hipervínculo de consulta: http://goo.gl/LrcWpa Título en inglés: Devices for Forming Curved or Closed-Loop Structures Título en español: Dispositivos para formar estructuras de curva cerrada o bucle Oficinas de destino: EPO, Estados Unidos, Israel, OMPI

Contenido técnico: Dispositivo para formar estructuras curvas y/o cerradas.

Posee un elemento alargado de segmentos interconectados en forma de bisagras que permiten la deflexión de cada parte en relación con las adyacentes.

Los segmentos, además, se instalan de tal manera que forman un bloqueo eficaz entre la porción delantera y trasera a lo largo del elemento. Su campo de aplicación es múltiple: construcción, minería, industria, carpintería y medicina.

El dispositivo puede desplegarse sobre cualquier superficie (cuerpo humano o animal, madera, materiales biológicos, paredes, muebles, minerales, entre otros), ajustando previamente las dimensiones, materiales y otros parámetros de diseño. Para uso médico, por ejemplo, las dimensiones del dispositivo son pequeñas; para túneles, minería o submarinos son grandes.

Los materiales para construir el dispositivo, que se eligen según la aplicación prevista y sus propiedades mecánicas, pueden ser metales, aleaciones, plásticos, polímeros, compuestos o cerámicos.

Las siguientes figuras muestran el elemento construido en estado plano y en estado curvo, respectivamente.

Opinión del experto: Actualmente no hay suficiente registro sobre la efectividad del dispositivo presentado en el área de túneles u obras subterráneas. Sin embargo, dada la articulación del sistema, es posible inferir que sería provechoso porque se adaptaría a cualquier forma de excavación y serviría como refuerzo primario.

PRESENTACIÓN

Patente solicitada en Colombia: No

63

Inv en

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nacional

Ciclo de vida

BOLETÍN TECNOLÓGICO

Al evaluar la tecnología a través del tiempo, observamos que en Colombia se han presentado siete solicitudes de patente relacionadas con túneles; la primera de ellas data de 1998, y hasta hoy se han presentado las restantes de forma esporádica, según lo relacionado en la siguiente tabla:

Túneles

66

Tabla 7

Actividad de presentación en Colombia Año de presentación

N.º de solicitudes

1998

1

2002

1

2010

2

2011

1

2013

2 Fuente: SIC, 2015

Estado de las patentes en Colombia Como se observa en la siguiente gráfica, cinco de las siete solicitudes nacionales están en dominio público y dos se encuentran concedidas.

Dominio público (5) Concedidas (2)

PRESENTACIÓN

Gráfica 13 Estado de las solicitudes de patente presentadas en Colombia

67 Fuente: SIC, 2015

Países solicitantes de patentes

BOLETÍN TECNOLÓGICO

A nivel nacional, Colombia está a la cabeza con tres solicitudes; los demás solicitantes relacionados con la tecnología provienen de Estados Unidos, Italia, Corea del Sur y Francia.

Gráfica 14 Países solicitantes de patentes en Colombia

Francia (1) Estado Unidos (1) Colombia (3) Italia (1) Corea del Sur (1)

Túneles

68 Fuente: SIC, 2015

Solicitantes líderes En la base de datos de la Superintendencia de Industria y Comercio identificamos seis solicitantes de patentes relacionadas con túneles, de los cuales dos son personas naturales y cuatro corresponden a empresas.

Tipos de solicitantes de patentes en Colombia

Tipo de solicitante

Empresa

Persona natural

Nombre

País

Cifa S. P. A.

Italia

Ingenieros Calderón y Jaramillo S. A.

Colombia

Geopier Foundation Company Inc.

Estados Unidos

Compagnie du Sol

Francia

Luis Enrique Becerra Peñuela

Colombia

Jong Seung Chung

Cora del Sur Fuente: SIC, 2015

También se solicitó protección a las invenciones presentadas en el país, en otras oficinas de patentes; la principal oficina fue la de Estados Unidos con tres solicitudes; seguida por la Canadá y China con dos cada una; y cierran Argentina, México, Francia, Alemania, España, Singapur, Austria, Hong Kong, Corea del Sur, Brasil, Australia y Japón con una cada una.

PRESENTACIÓN

Tabla 8

69

BOLETÍN TECNOLÓGICO

Tendencias

Túneles

70

En Colombia las invenciones presentadas se han enfocado en procedimientos, maquinarias y dispositivos para la excavación de túneles y construcción de obras subterráneas que aumentan el rendimiento, facilitan la construcción y aumentan la seguridad durante la realización de la obra y su puesta en servicio. Las tres invenciones que analizamos a continuación fueron las más notables según nuestro análisis de indicadores.

Número de solicitud: 2-10236 Hipervínculo: http://goo.gl/upYVor

Estado: Dominio público

Título en español: Remolque de tren seguidor para tuneladora Título en inglés: Wagon of the Train Following a Tunnelling Machine Oficinas de destino: Francia, EPO, Estados Unidos, Colombia, Alemania, Canadá, Argentina, España, Singapur, Austria, Hong Kong

FR2821386

http://goo.gl/UU0YhX

Año de presentación: 2002 Solicitante: Compagnie du Sol (Francia) Contenido técnico: Los remolques que conforman este tren para tuneladora tienen dos funciones principales: transportar los elementos necesarios para hacer el túnel a medida que se excava y extraer el material proveniente de la perforación. Además, el tren no necesita rieles para transportar los remolques, pues cuenta con ruedas de pivote situadas sobre la pared del túnel.

Se entiende que si la carga del remolque no es simétrica con respecto al plano longitudinal, o si el túnel tiene un sentido horizontal curvado, se genera una inclinación que debe ser corregida. Por eso es determinante contar con un sistema para mantener el remolque del tren en posición horizontal.

Número de solicitud: 2-10236 El remolque seguidor de TBM presente en la invención implica una base provista de un conjunto de ruedas que definen la dirección del remolque (ver figuras 1 y 2).

El sistema no implica ningún elemento sofisticado, sino simplemente tanques para almacenamiento de líquido y un sistema de válvulas solenoide controladas por una unidad central para ajustar el volumen en cada una de las dos bandejas. El líquido cumple dos funciones clave: asegurar el enfriamiento de la TBM y mantener el remolque en posición horizontal.

PRESENTACIÓN

La estructura cuenta con: al menos dos tanques montados en el chasis de manera simétrica con respecto al plano longitudinal, dispositivos para medir cualquier inclinación en relación al plano horizontal alrededor del eje longitudinal del remolque, así como líquido para los tanques y medios o dispositivos para controlar la cantidad de este en cada tanque (ver figuras 3A y 3B).

71

Figura 1. Vista de planta del remolque seguidor de TBM.

Figura 2. Vista de perfil del remolque.

Figura 3A y 3B. Vista frontal del remolque, en la cual se aprecia el tranque de nivelación (números 30 y 32 marcados en la figura).

Número de solicitud: 2-10236

BOLETÍN TECNOLÓGICO

Opinión del experto: La invención acarrea una ventaja importante en comparación con los métodos habituales: la omisión de rieles, que disminuye los costos de construcción. Sin embargo, en la patente hay omisiones considerables: no están especificadas las dimensiones geométricas máximas y mínimas del túnel, ni los radios de giro máximo a los cuales pueden ser sometidos los vagones.

Túneles

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Número de solicitud: 13-36769 Hipervínculo: http://goo.gl/Rli9Ox

Estado: Dominio público

Título en español: Túneles de trinchera cerrada Título en inglés: Closed Trench Tunnels Oficinas de destino: OMPI, Colombia, China

WO2012017314

http://goo.gl/1Xy5XI

Año de presentación: 2013 Solicitante: Luis Enrique Becerra Peñuela (Colombia) Contenido técnico: Máquina y sistema para construir túneles urbanos de tipo zanja o trinchera cuya principal novedad es evitar el cierre del tránsito superficial, ya que incluye un puente metálico por el cual pueden circular los vehículos mientras se avanza en construcción del túnel.

Una máquina rozadora u otro dispositivo de corte se instala en la parte inferior del puente de manera que queda suspendida para excavar el segmento de trinchera correspondiente; mientras, una retroexcavadora también suspendida recoge con su pala el material sobrante y lo deposita en camiones de remolque situados dentro del túnel ya construido (Ver Figura 1).

Una vez que un área determinada se ha excavado, segmentos prefabricados de concreto le darán al túnel trinchera su forma cerrada, la instalación o montaje. El proceso implica la combinación de tres tipos diferentes de segmentos (lateral, piso y techo) que se transportan en camabajas o remolcadas en camiones que pasan a través del túnel (ver Figura 2).

Figura 1. Estructura de acero a manera de puente arqueado para el paso de vehículos, colgando de esta figura el equipo de excavación y dentro del túnel los vehículos de carga pesada que transportan las estructuras de concreto y extraen el material de excavación.

Figura 2: Estructura de concreto prefabricada (lateral, piso y techo).

Los segmentos son enganchados y levantados por una grúa instalada suspendida en la estructura del puente. Una vez que estos se han montado y asegurado con tornillos o cualquier otro método, el puente avanza a un nuevo tramo a través de ruedas que elevan e hidráulicamente giran en cualquier dirección, de manera que la sitúan en una nueva sección para construir un nuevo tramo.

Opinión del experto: Es necesario un estudio detallado de esta invención que en principio muestra una ventaja importante al no interrumpir el tráfico, uno de los principales factores que deben considerarse en la construcción de túneles urbanos. El desarrollo puede ser aprovechado en nuestro país si se evalúa cuidadosamente la logística, ya que sin duda alguna puede favorecer la construcción de vías bajo tierra o posibles estaciones de metro suburbano en calles cuyo flujo vehicular requiera este tipo de medidas.

PRESENTACIÓN

Número de solicitud: 13-36769

73

Número de solicitud: 98-60109 Hipervínculo: http://goo.gl/ye1PcJ

Estado: Dominio público

Título en español: Sistema de control automático para tubería de distribución de concreto en túneles revestidos

BOLETÍN TECNOLÓGICO

Título en inglés: Automatic Control System for a Concrete Distributing Pipe in Tunnel Lining

Túneles

74

Oficinas de destino: OMPI, Colombia, China

ES2205567

http://goo.gl/ufR6z7

Año de presentación: 1998 Solicitante: Cifa S. P. A. (Italia) Contenido técnico: Sistema para mover automáticamente la tubería extrema del brazo que suministra mezclas fluidas de hormigón y aire a máquinas que revisten bóvedas de túneles y similares. Está diseñado para mejorar las condiciones de trabajo en túneles, pues evita que los operarios realicen labores manuales repetitivas y continuas para lograr el mismo fin; así los trabajadores pueden ocuparse de otras operaciones más demandantes.

En estas máquinas el brazo articulado se muestra en su funcionamiento límite, con una tubería de pulverización que hace movimientos oscilatorios cíclicos controlados tanto en el plano vertical (movimiento transversal vertical) como en el plano horizontal (movimiento transversal horizontal) desde una posición de partida. De este modo, ambos movimientos pueden modificarse: la posición de inicio y la amplitud de los movimientos transversales de la tubería.

En la actualidad, el control de los movimientos de la tubería es efectuado manualmente por un operario mediante accionadores electrohidráulicos.

Esta labor es continua y repetitiva, así como exigente y agotadora; además, es difícil llevar a cabo esta tarea de manera precisa, y cuando no se realiza correctamente (como inevitablemente tiende a ocurrir) puede acarrear inestabilidades en el revestimiento. Así las cosas, es evidente lo beneficioso que sería automatizar dicha operación, que es el propósito de esta invención, facilitando la tarea del operario y mejorando la fiabilidad y calidad del trabajo.

Esta tecnología controla los accionadores electrohidráulicos enviándoles, en secuencias apropiadas, órdenes eléctricas en forma de señales de onda rectangular con frecuencia variable (cada tipo de movimiento tiene su propia señal adjudicada).

Número de solicitud: 98-60109 Preferiblemente, se proporcionan al menos tres señales: la primera controla los movimientos transversales verticales, la segunda se encarga de los transversales horizontales y la tercera se ocupa de ambos en una combinación predeterminada.

El proceso más demandante en términos de manipulación corresponde a las de concreto lanzado que sostienen el túnel; a pesar de que existen maquinarias para llevar a cabo esta labor, por lo general se recurre a personal capacitado para hacer este procedimiento, ya que requiere una distribución pareja a lo largo de la superficie. Asimismo, las mangueras para concreto de revestimiento también requieren una manipulación esmerada que, según esta invención, puede optimizar los recursos humanos y mejorar la calidad final.

Es necesario un estudio detallado para evaluar los rendimientos y valorar los beneficios específicos que estos dispositivos puedan tener en la excavación y construcción de túneles.

PRESENTACIÓN

Opinión del experto: La principal ventaja de esta invención es que, como automatiza el movimiento de la manguera que dispensa el concreto para revestimientos, evita al trabajador la agotadora tarea de manipular las mangueras.

75

En la tabla que figura abajo aparecen las otras cuatro solicitudes de patente presentadas en Colombia: Tabla 9

Solicitudes de patente presentadas en Colombia

BOLETÍN TECNOLÓGICO

Expediente

Túneles

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Año de presentación

Solicitante

Estado

Título: Máquina y sistema para la construcción de túneles de trinchera cerrada sin detener el tráfico de vehículos 10-93917

http://goo.gl/G0SnpN

2010

Luis Enrique Becerra Peñuela (Colombia)

Dominio público

Título: Método y aparato para construir un pilote de base ensanchada 13-62720

http://goo.gl/MgWJBd

2013

Geopier Foundation Company Inc. (Estados Unidos)

Dominio público

Título: Sistema de revestimiento para soporte temporal de túneles y método de instalación 11-18651

http://goo.gl/LWP0KK

2011

Ingenieros Calderón y Jaramillo S. A. (Colombia)

Concedida

Título: Ventilador de túnel de alta velocidad con filtro electrostático 10-23991

http://goo.gl/VH6JaG

2010

Jong Seung Chung (Corea del Sur)

Concedida

Fuente: SIC, 2015

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PRESENTACIÓN

Marcas

registradas en Colombia

En cuanto a las marcas sobre túneles registradas en Colombia, pertenecientes a las clases 7 y 37 de la Clasificación de Niza,6 identificamos ocho, las cuales corresponden a tres solicitantes extranjeros: Atlas Copco A. G. (Suecia), Hunan Sunward Intelligent Machinery Co. Ltd. (China) y Sandvik Intellectual Property A. B. (Suecia).

BOLETÍN TECNOLÓGICO

Tabla 10 Marcas registradas en Colombia Expresión

Logo

Atlas Copco

Clase 7

13-013126

http://goo.gl/LlfLr5

Titular: Atlas Copco A. B. Herrenknecht H Tunnelvortriebstechnik

7

80 Túneles

Expediente

03-036571

http://goo.gl/oPvkju

Titular: Herrenknecht A. G. Sunwárd

7

10-142485

http://goo.gl/lf1fFQ

Titular: Hunan Sunward Intelligent Machinery Co. Ltd. Sandvik

Nominativa

37

08-026402

http://goo.gl/oYbA2X

Titular: Sandvik Intellectual Property A. B. Sandvik

Nominativa

7

92-302367

http://goo.gl/ZnkCqO

Titular: Sandvik Intellectual Property A. B.

6 La clase 7 comprende principalmente máquinas, herramientas y motores; la clase 37, servicios prestados para la construcción y reparaciones.

Expresión Sandvik

Logo Nominativa

Clase 7

Expediente 08-026399

http://goo.gl/rox6Np

Titular: Sandvik Intellectual Property A. B. Sandvik

37

08-037884

http://goo.gl/oesVg1

Titular: Sandvik Intellectual Property A. B.

Titular: Sandvik Intellectual Property A. B.

7

08-037896

http://goo.gl/GlrrfA

PRESENTACIÓN

Sandvik

81

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BOLETÍN TECNOLÓGICO Túneles

84

Según consta en los registros históricos, la construcción de túneles se remonta al año 40000 a. C., cuando el hombre recurrió a ellos para superar obstáculos naturales (fueran montañas, ríos o mares). Con el tiempo su uso se diversificó: primero sirvieron para fines mineros; luego para el abastecimiento de agua y otros servicios naturales; posteriormente para el tránsito de vehículos, ferrocarriles, redes de metros y peatones; más recientemente, como elemento urbanístico característico en zonas densamente edificadas. A la fecha, son innumerables los túneles construidos en el mundo; sus múltiples funciones, además, han servido para desarrollar y depurar novedosas técnicas referidas tanto a la construcción como a los materiales empleados para tal fin.

Los primeros túneles planificados hechos en Colombia se debieron al desarrollo ferroviario; hoy, dado el abandono de este sistema de transporte, dichas construcciones pasaron al uso urbano de residentes cercanos. Pero el desarrollo económico del país, impulsado por la suscripción de tratados de libre comercio con otras naciones, ha reactivado la construcción de túneles en diferentes zonas del país. Al respecto, cabe destacar los siguientes corredores: Mariquita-Manizales, Buenaventura-Orinoquía, y más recientemente la doble calzada Loboguerrero-Buenaventura, cuyos desafíos topográficos superados ponen de manifiesto que la ingeniería colombiana está en capacidad de asumir grandes retos. Al respecto, según María Claudia Álvarez, directora de la Cámara Colombiana de Infraestructura (CCI), seccional Suroccidente “la tecnología aplicada en la construcción de los túneles y los viaductos es de clase mundial, en especial en el tramo 4 de la doble calzada”.7 Dado el reciente auge de la construcción de túneles en el país, los retos que esta labor conlleva en nuestra topografía y la necesidad de implementar tecnologías que le hagan frente a estos, la Superintendencia de Industria y Comercio tomó la decisión de ofrecer a sus lectores este boletín. Aquí presentamos avances tecnológicos en métodos, maquinarias y materiales para mejorar la rapidez, la seguridad y reducir la contaminación ambiental de la operación.

Al preguntarle al Ingeniero Velásquez, (Ingeniero Geólogo y experto invitado para el desarrollo de este boletín tecnológico) por el estado actual de las 7 El País. (2014, sept. 15). Así va la construcción de los túneles de la vía a Buenaventura. El País.

Noticias de Cali, Valle y Colombia. Recuperado de http://www.elpais.com.co/elpais/economia/ noticias/asi-van-tuneles-construyen-buenaventura

PRESENTACIÓN

85 tecnologías relacionadas con túneles, él asegura que si bien estas dependen del desarrollo económico de los países, la tendencia general consiste en reducir gastos y mejorar materiales mientras escasean los procedimientos que aumenten la seguridad industrial. Anteriormente, en las obras subterráneas se seguían ciertos procedimientos y protocolos que han venido mejorando con el tiempo. En este tipo de obras hay riesgos permanentes causados por gases y caída de piedras, entre otras causas. Al respecto, si hay algo destacado en el caso colombiano tiene que ver justamente con la seguridad, pues se han implementado métodos logísticos para evitar accidentes y garantizar la integridad tanto de las personas como de las maquinarias involucradas. Para tal fin ha sido clave la presencia de diseñadores de túneles extranjeros, como los noruegos (cuya geografía nacional es también escarpada como la colombiana), pues su amplia experiencia en la construcción de obras subterráneas ha sido aprovechada aquí.

Revisando la evolución de las solicitudes de patente, el experto infiere que la tecnología ha concentrado sus innovaciones en lo correspondiente a materiales; específicamente, para que estos sean más livianos y más fáciles de

implementar, lo cual reduce los tiempos de construcción y el monto de inversión. Así lo atestiguan al menos dos desarrollos notables: el uso de mallas de fibra metálica en lugar de mallas electrosoldadas de acero para acompañar el concreto lanzado, y los pernos de vidrio en lugar de acero.

BOLETÍN TECNOLÓGICO

En segunda instancia, se observan avances en las máquinas utilizadas para excavar, cuya mayoría proviene de Alemania. La tendencia dominante aquí es crear aparatos como rozadoras o tuneladoras con mayor rendimiento que las anteriores. En tercera parte, una menor porción de invenciones se enfoca en

Túneles

86

mejorar las técnicas y procedimientos que brindan mayor seguridad durante la excavación.

Según el Ingeniero Velásquez, lo habitual en Colombia es usar tecnología foránea adaptada a las condiciones del país. Al ser un país tropical, la construcción de túneles en Colombia debe tener en cuenta factores como el terreno y la degradación del macizo rocoso a causa de las lluvias: ni la roca ni el suelo se pueden dejar descubiertos, es necesario usar mucho concreto y anclaje para cubrirlo. Las tecnologías foráneas se pueden usar, pero es indispensable adaptarlas a las condiciones endémicas.

Para dar un ejemplo de lo anterior: Colombia cuenta con grandes cantidades de agua subterránea y en muchos casos es necesario usar técnicas como la detonación en roca, que requiere sumo cuidado porque en las zonas de la construcción se presentan asentamientos humanos o condiciones ambientales que deben protegerse y preservarse. Esto implica que la ingeniería colombiana debe ser más recursiva y modificar las tecnologías y métodos conocidos, lo cual podría ser protegibles por patentes .

Para Velásquez es determinante que los grupos de investigación relacionados con tecnologías para túneles en el país conozcan a fondo las bases de datos de patentes, pues así también los empresarios podrían estar al tanto de los avances tecnológicos en su sector. Para lograr lo anterior, en consideración del experto, es indispensable promover la interacción entre los grupos de investigación nacionales y las empresas locales y multinacionales con sede en Colombia. De la activa colaboración entre la academia y la empresa en materia de procedimientos y materiales depende la producción de nuevas tecnologías que puedan protegerse.

PRESENTACIÓN

Por su parte, el experto considera viable el surgimiento de nuevas invenciones, especialmente en las tres tendencias en las cuales se está enfocando el sector: mejorar el rendimiento, garantizar la seguridad y disminuir los daños ambientales. Además, resultarían prometedoras invenciones relacionadas con obras subterráneas urbanas que resolvieran cómo interferir lo menos posible en los servicios públicos durante su ejecución; de la misma manera, dada la renovación urbana, existe una tendencia mundial que consiste en hacer circular bajo tierra los vehículos que se desplazaban por la superficie, como está ocurriendo en Boston, Madrid y Seúl.

87

Glosario

BOLETÍN TECNOLÓGICO Túneles

90

Actividad inventiva

Indicador fijado por la cantidad de invenciones que han solicitado protección de una patente. Este indicador se puede medir por país, solicitante o inventor y se determina teniendo en cuenta la primera solicitud presentada en cualquier lugar del mundo a partir de la fecha de presentación (fecha de prioridad).

Actividad de presentación

Indicador determinado por el número total de solicitudes de patente presentadas en un país determinado o en una oficina de patentes, es decir el número de solicitudes de patente donde se presenta o se solicita la protección. Este indicador permite conocer los principales mercados para una tecnología y así realizar el análisis de países destino.

Actividad de patentamiento

Indicador definido por la suma de las publicaciones de las solicitudes de patente presentadas en diferentes países para proteger las invenciones oriundas de un mismo país.

Alcance internacional

Indicador establecido por el número de oficinas donde se solicita la patente.

Ciclo de vida o evolución tecnológica

Secuencia anual de la actividad inventiva o la actividad de patentamiento de una tecnología. Proporciona información relativa a la inversión potencial realizada por las compañías del presente estudio (tanto en el año de solicitud como en los inmediatamente posteriores).

CIP

Sigla de Clasificación Internacional de Patentes, sistema jerárquico que divide los sectores tecnológicos en varias secciones, clases, subclases y grupos.

Citas

Referencias al estado anterior de la técnica contenidas en los documentos de patente, que pueden ser a otras patentes, a publicaciones técnicas, libros, manuales y demás fuentes.

Concesión

Derechos exclusivos de propiedad industrial que una oficina otorga a un solicitante. Por ejemplo, las patentes se conceden a los solicitantes para que hagan uso y exploten su invención durante un plazo limitado de tiempo. El titular de los derechos puede impedir el uso no autorizado de la invención.

Estado de la técnica

Es todo aquello accesible al público por una descripción escrita u oral, utilización, comercialización o cualquier otro medio antes de la fecha de presentación de la solicitud de patente. El estado de la técnica sirve para evaluar la patentabilidad de una invención.

Familia de patente

Conjunto de solicitudes de patente relacionadas entre sí que se presentan en uno o más países para proteger la misma invención.

Fecha de presentación de la solicitud

Es el día en que se presenta la solicitud de patente en una oficina determinada.

Fecha de prioridad

Primera fecha en la que se presenta la solicitud de una patente, en cualquier lugar del mundo (por lo general, en la oficina de patentes del país del solicitante), para proteger una invención. Es la más antigua y, por lo tanto, puede considerarse la más cercana a la fecha de la invención.

Fecha de publicación

Fecha en la que la oficina de propiedad industrial publica la solicitud de patente. Indica el momento en el que la información relativa a la invención se divulga públicamente. Por lo general, el público tiene acceso a la información relativa a la solicitud de patente 18 meses después de su fecha de prioridad.

Impacto industrial

Indicador determinado por la cantidad de solicitudes de patente que citan un documento de patente X.

PRESENTACIÓN

Dominio público

Son aquellas invenciones en que la protección que otorga la patente ha finalizado por causas establecidas por la ley.

Es decir, ha terminado el tiempo de protección, no ha sido solicitada en el territorio nacional aún estando vigente en otros países o fue abandonada.

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BOLETÍN TECNOLÓGICO

Información tecnológica

Información que describe invenciones relacionadas con procesos y/o productos. Las fuentes de información son diversas (publicaciones, artículos, documentos especializados, tesis académicas, etc.); una fuente primordial son los documentos de patente, que, por su estructura normalizada, describen las invenciones en su totalidad incluyendo el estado de la técnica.

Invención

Es un nuevo producto (aparato, máquina, material, sustancia), procedimiento o forma de hacer algo que resuelve alguna necesidad o problema técnico.

Inventor

Autor de una invención que, por lo tanto, tiene derecho a ser reconocido como tal en la patente.

País de origen

País en que reside el solicitante o el inventor de la solicitud de patente. En caso de que sea una solicitud conjunta, corresponde al país en que reside el inventor o solicitante mencionado en primer lugar. El país de origen sirve para determinar el origen de la invención o de la solicitud de patente.

País u oficina destino

País(es) donde se busca proteger una invención.

País de prioridad

País en el que se presentó la solicitud de patente por primera vez en todo el mundo, antes de solicitarla en otros países.

Patente

Derecho exclusivo concedido por ley a los solicitantes o inventores sobre sus invenciones durante un periodo limitado (generalmente de 20 años). El titular de la patente tiene el derecho a impedir la explotación comercial de su invención por parte de terceros durante dicho periodo.

Como contrapartida, el solicitante está obligado a dar a conocer su invención al público, de modo que otras personas expertas en la materia puedan reconocer y reproducir la invención. El sistema de patentes tiene como objetivo equilibrar los intereses de los solicitantes (derechos exclusivos) y los intereses de la sociedad (divulgación de la invención).

Túneles

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Solicitud de patente

Procedimiento mediante el cual se solicita protección por patente en una oficina de propiedad industrial (PI). Para obtener los derechos derivados de una patente, el solicitante debe presentar una solicitud de patente y suministrar todos los documentos necesarios, así como abonar las tasas. La oficina de PI examina la solicitud y decide si concede o no la patente.

Solicitud prioritaria

Primera solicitud presentada en otro país para el mismo objeto.

Solicitud de patente publicada

En la mayoría de países se publica la solicitud de patente transcurridos dieciocho meses contados a partir de la fecha de presentación de la solicitud o cuando fuese el caso desde la fecha de prioridad que se hubiese invocado. La publicación tiene por objeto permitir a las personas enterarse qué se está intentando proteger a través de la solicitud de patente.

Tecnología de uso libre:

Producto o procedimiento que no tiene derecho de propiedad industrial vigente y puede ser utilizado por cualquiera sin cometer ningún tipo de infracción.

Titular de la patente:

Persona natural o jurídica a la que pertenece el derecho exclusivo representado por la patente.

Transferencia de tecnología:

Acto por medio del cual se produce una transmisión de conocimientos. Dicha transferencia se puede realizar a partir de publicaciones, bases de datos, compra de tecnología, asistencia técnica, documentos de patente, licencias de patente, cesiones entre otras.

Variabilidad tecnológica:

Indicador precisado por el número de clasificaciones de patente usadas en un documento de patente X.

PRESENTACIÓN

Solicitante

Persona o empresa que presenta una solicitud de patente o marca. Cabe la posibilidad de que en una solicitud figure más de un solicitante. El nombre del solicitante permite determinar el titular de la patente o la marca.

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Cualquier inquietud o información tecnológica adicional, por favor consultar al Centro de Información Tecnológica y Apoyo a la Gestión de la Propiedad Industrial - CIGEPI al teléfono (57) 1 5870000 ext 30022 o al correo electrónico cigepi@sic.gov.co

Este boletín fue publicado por la Superintendencia de Industria y Comercio, en el mes de noviembre de 2015, Bogotá, Colombia

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