https://revistacuantica.iescinoc.edu.co/index.php/rcq/
Vol – 1 No. 2, Julio - Diciembre 2020
Pgs 74-84
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Sistema computacional para validar el cuidado ambiental
suscrito en un contrato minero
Computer system to validate environmental care subscribed in a mining contract
Lucas Bohórquez
Estudiante Ingeniería de Sistemas y Computación
Universidad de Caldas
Manizales, Colombia
lucas.1701711643@ucaldas.edu.co
https://orcid.org/0000-0002-5321-9212
Juan Pablo Castaño
Estudiante Ingeniería de Sistemas y Computación
Universidad de Caldas
Manizales, Colombia
juan.1701716215@ucaldas.edu.co
https://orcid.org/0000-0003-1971-0021
Juan Sebastián Gómez
Estudiante Ingeniería de Sistemas y Computación
Universidad de Caldas
Manizales, Colombia
juan.1701712251@ucaldas.edu.co
https://orcid.org/0000-0002-7810-7268
Juan Sebastián Mejía
Estudiante Ingeniería de Sistemas y Computación
Universidad de Caldas
Manizales, Colombia
juan.1701715778@ucaldas.edu.co
https://orcid.org/0000-0002-2000-8988
Recibido Julio 2019 – Aceptado Noviembre 2019
Quántica. Ciencia con impacto social
Vol – 1 No. 2, Julio - Diciembre 2020
e-ISSN: 2711-4600
Pgs 74-84
Vol – 1 No. 2, Julio - Diciembre 2020
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RESUMEN
El presente proyecto brindará un mecanismo tanto al titular minero como a la ANM
(Agencia nacional minera) para almacenar un registro fotográfico, el cual permitirá
establecer de manera clara el “antes, durante y después” del estado del título minero en
cuanto al estado de la superficie otorgada al titular minero, y a través de la toma de
variables ambientales con los respectivos sensores, validar el estado de deforestación,
calidad del agua, aire, etc.
Una vez se cuente con el registro fotográfico las autoridades tanto mineras como
ambientales, tendrán los elementos suficientes para tomar decisiones de tipo
administrativo y sancionatorio del caso particular.
El presente proyecto investigativo buscará la adecuación de un dron, que facilitará la
vigilancia sobre el cumplimiento de los requisitos legales y ambientales, dicho prototipo
tendrá como fin el cuidado del medio ambiente, mediante la vigilancia al proceso minero
en Colombia en todas sus etapas, evidenciando de manera temprana posibles daños
ambientales, así como la afectación a los ecosistemas y la deforestación por el proceso
minero, mediante la recolección de información confiable y oportuna.
Palabras clave: Sensores ambientales, Minería, Geolocalización, Cuidado del medio
ambiente, Contrato del título minero, Sistema de información, Reconocimiento de
imágenes, Inteligencia artificial, Toma de variables ambientales.
ABSTRACT
This project will provide a mechanism for both the mining title holder and the ANM
(National Mining Agency) to store a photographic record, which will allow to clearly
establish the "before, during and after" the status of the mining title in terms of the status
of the surface granted to the mining licensee, and through the taking of environmental
variables with the respective sensors, validate the state of deforestation, water quality,
air, etc.
Once the photographic record is in place, both the mining and environmental authorities
will have sufficient elements to make administrative and sanctioning decisions in the
particular case.
This research project will seek the adaptation of a drone, which will facilitate monitoring
of compliance with legal and environmental requirements, said prototype will aim to
care for the environment, by monitoring the mining process in Colombia in all its stages,
evidencing early possible environmental damage, as well as the impact on ecosystems
and deforestation by the mining process, through the collection of reliable and timely
information.
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Keywords: Environmental sensors, Mining, Geolocation, Environmental care, Mining
title contract, Information system, Image recognition, Artificial intelligence, Taking
environmental variables.
1. Introducción
Después de realizar un análisis de los antecedentes en investigación en visión artificial
y utilización de IoT para supervisión y validación de aspectos ambientales y jurídicos
en zonas mineras, y basándonos en experiencias propias del equipo de trabajo tanto en
la regulación minera, como la visión artificial y el georeferenciamiento, se encontró
avances en el análisis de taludes de zonas en riesgo geológico con soluciones
computacionales de internet de las cosas Yadav DK et al., 2019. Como también sistemas
que analizan el daño de una zona minera con el procesamiento de redes convolucionales
y la ayuda de visión artificial Modarres C et al., 2018; hay una investigación que utiliza
la visión artificial y estrategias de redes convolucionales para detectar los tipos de
terreno, y discernir si es un tipo de cultivo Beyaz A (2016) entre muchas otras
investigaciones en el ámbito de la visión artificial, y el manejo de herramientas de IoT
para el análisis de zonas mineras, que implementan el análisis sistémico de los datos
para realizar modelos de redes neuronales y deep-learning que dan más información
acerca de un tipo de suelo Huang L et al., 2018.
No obstante, como lo establecen Mican, E. O. C., & Aguja, F. A. P. (2021), los procesos
de registro de la innovación fomentan un valor causal que facilita los resultados acordes
con la métricas e indicadores que se pactan para el seguimiento, donde en la actualidad
una de las grandes dificultades que presenta la fiscalización minera en Colombia y más
exactamente en lo que tiene que ver con las inspecciones técnicas que realiza la Agencia
Nacional de Minería -ANM- a los títulos mineros; es la toma de datos precisos para la
identificación del daño ambiental en la explotación minera a cielo abierto. Dicha
dificultad radica en que en muchas ocasiones no es posible acceder a ciertos lugares del
título minero, ya que la topografía en ciertos casos es bastante complicada para el
funcionario que realiza dicha visita.
Debido a las falencias tecnológicas para llevar a cabo las tareas antes mencionadas, se
decidió utilizar un dron con cámara que a través de técnicas de reconocimiento de
imágenes pueda reconocer los polígonos (extensiones de terreno) que la entidad minera
está autorizada a explotar, además del uso de tecnologías de geolocalización y otros
elementos para llevar a cabo al análisis del terreno de forma adecuada. Adicionalmente
la ANM contará con un registro fotográfico mucho más preciso y confiable que se podrá
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comparar con los polígonos establecidos jurídicamente ya que una vista aérea permitirá
conocer el estado actual del título minero.
Una vez se cuente con el polígono y el registro fotográfico las autoridades tanto mineras
como ambientales, tendrán los elementos suficientes para tomar decisiones de tipo
administrativo y sancionatorio del caso particular.
Como lo relacionan Vega, L. T., Vega, D. A., & Poveda, F. A. (2020) es importante que
se identifiquen los impactos ambientales de los proyectos, debido a que se lograr el
principio de fomentar la apuesta de nuevos modelos que al transferir entreguen
soluciones asertivas del desarrollo temático, el presente proyecto investigativo tendrá
como fin el cuidado del medio ambiente, mediante la vigilancia al proceso minero en
Colombia en todas sus etapas ya sea exploración, construcción y montaje y explotación,
evidenciando de manera temprana posibles daños ambientales, así como la afectación a
los ecosistemas y la deforestación por el proceso minero, mediante la recolección de
información confiable y oportuna.
Según Aguja, F. A. P., & Vélez-Ramírez, A. C. (2019) cada institución debe aplicar
medidas que permitan el aprovechamiento de sus indicadores y formas de visibilización,
donde la georefenciación se ubica en un espacio tiempo que argumenta y posibilita los
momentos de la investigación, el propósito de la investigación lleva a desarrollar un
dispositivo (prototipo) para vigilar el cumplimiento de requisitos legales y ambientales
en un título minero usando geolocalización y visión artificial, donde se logra monitorizar
el estado ambiental dentro del título minero a través del reconocimiento de imágenes y
sensores, para desarrollar un sistema de información para comparar imágenes del antes
y después de la concesión del título minero, con el fin de establecer si existe o no daño
ambiental.
Los conceptos que soportan este valor científico se dan desde los apartados;
Geo-localización: Los Servicios Basados en la Localización (LBS), también llamados
geo-localización es una tecnología mediante la cual un grupo de sensores estiman la
ubicación usando transmisores que transmiten la posición (coordenadas) a través de
radiofrecuencia A. S. King (2013).
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Visión artificial: Es un área de la inteligencia artificial que busca programar un
computador para que pueda obtener características de una imagen. Esta información es
usada para tomar decisiones, analizar o controlar un proceso G. Benavides (2017).
Sensórica: Son las tecnologías relacionadas con la selección, uso, calibración,
configuración y optimización de los sensores y que permiten adquirir la información de
las magnitudes físicas de procesos de la forma más óptima y precisa posible C. B. M.
Ríos (s,f).
A continuación, se citan algunas normas, artículos o decretos que legislan acerca de la
explotación minera, el otorgamiento de títulos y el control ambiental en el país:
● Artículo 35 de la Ley 685 de 2001: Establece los requisitos contenidos en el
contrato de concesión minera en lo respectivo al uso de zonas mineras en el país.
● Artículos 65 y 69 del Código de Minas: Establecimiento de los polígonos
contenidos en la red geodésica nacional, según lo estipulado en los:
(…) “Artículo 65: El área para explorar y explotar terrenos de cualquier clase y
ubicación con exclusión del cauce de las corrientes de agua, estará delimitada por un
polígono de cualquier forma y orientación delimitado con referencia a la red geodésica
nacional. Dicha área tendrá una extensión máxima de diez mil (10.000) hectáreas.” (…)
(…) “Artículo 69: El área del contrato de concesión se otorga por linderos y no por
cabida. En consecuencia, el concesionario no tendrá derecho a reclamo alguno en caso
de que la extensión real contenida en dichos linderos resulte inferior a la mencionada en
el contrato. La autoridad concedente, de oficio y en cualquier tiempo, podrá ordenar,
previa comprobación sobre el terreno y mediante resolución motivada, la rectificación
o aclaración de los linderos si advirtiere errores o imprecisiones en los mismos.“ (…)
● Artículo 82 del código de Minas:(…)
“Al finalizar el período de exploración se deberá presentar la delimitación definitiva
de la zona del área contratada que va a quedar vinculada a los trabajos y obras de
explotación, más las obras estrictamente necesarias para el beneficio, transporte
interno, servicios de apoyo y obras de carácter ambiental para lo cual se deberán tener
en cuenta los valores, ubicación y cálculo de las reservas existentes al igual que la
producción esperada indicados en el Plan de Trabajos y Obras de explotación
elaborado de acuerdo con el artículo 84 de este Código. Con oportunidad de esta
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delimitación, el concesionario estará obligado a devolver, en lotes contiguos o
discontinuos, las partes del área que no serán ocupadas por los trabajos y obras
mencionados. El área retenida deberá estar constituida por una extensión continua.
● Artículo 85 de la ley 685 de 2001:
”Las obras de recuperación geomorfológica, paisajística y forestal del ecosistema
alterado serán ejecutados por profesionales afines a cada una de estas labores. Dicha
licencia con las restricciones y condicionamientos que imponga al concesionario,
formarán parte de sus obligaciones contractuales.” (…),
● Artículo 198 del Código de minas:
Establece que los medios e instrumentos para la vigilancia de las labores mineras serán
los establecidos en la normatividad ambiental vigente, es decir: Planes de Manejo
Ambiental, Estudio de Impacto Ambiental, Licencia Ambiental, permisos o concesiones
para la utilización de recursos naturales renovables, Guías Ambientales y autorizaciones
en los casos en que tales instrumentos sean exigibles.
● Estudio de impacto ambiental: artículo 204:
Con el Programa de Obras y Trabajos Mineros que resultare de la exploración, el
interesado presentará, el Estudio de Impacto Ambiental de su proyecto minero. Este
estudio contendrá los elementos, informaciones, datos y recomendaciones que se
requieran para describir y caracterizar el medio físico, social y económico del lugar o
región de las obras y trabajos de explotación; los impactos de dichas obras y trabajos
con su correspondiente evaluación; los planes de prevención, mitigación, corrección y
compensación de esos impactos; las medidas específicas que se aplicarán para el
abandono y cierre de los frentes de trabajo y su plan de manejo; las inversiones
necesarias y los sistemas de seguimiento de las mencionadas medidas.
El interesado en adelantar un proyecto de explotación minera deberá cumplir con lo
establecido en el plan de manejo ambiental y las guías ambientales, en caso de que la
actividad minera requiera la utilización o el aprovechamiento de recursos naturales
renovables.
● Decreto Único Reglamentario 1076 de 2015, mediante el cual se reglamentó el
Sector Ambiente y Desarrollo Sostenible.
80
Zonas de uso sostenible: Que Incluye los espacios para adelantar actividades
productivas y extractivas compatibles con el objetivo de conservación del área
protegida.
Área de influencia: Área en la cual se manifiestan de manera objetiva y en lo posible
cuantificable, los impactos ambientales significativos ocasionados por la ejecución de
un proyecto, obra o actividad, sobre los medios abiótico, biótico y socioeconómico, en
cada uno de los componentes de dichos medios. Debido a que las áreas de los impactos
pueden variar dependiendo del componente que se analice, el área de influencia podrá
corresponder a varios polígonos distintos que se entrecrucen entre sí.
Funciones del Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible.
Corresponde al Ministerio de Ambiente y Desarrollo Sostenible, dentro de la órbita de
sus competencias, en relación con la calidad y el control a la contaminación del aire:
a) Definir la política nacional de prevención y control de la contaminación del aire;
b) Fijar la norma nacional de calidad del aire;
c) Establecer las normas ambientales mínimas y los estándares de emisiones máximas
permisibles, provenientes de toda clase de fuentes contaminantes del aire;
d) Dictar medidas para restringir la emisión a la atmósfera de sustancias contaminantes
y para restablecer el medio ambiente deteriorado por dichas emisiones:
e) Definir, modificar o ampliar, la lista de sustancias contaminantes del aire de uso
restringido o prohibido;
f) Declarar, en defecto de la autoridad ambiental competente en el área afectada, los
niveles de prevención, alerta y emergencia y adoptar las medidas que en tal caso
correspondan;
g) Fijar los estándares, tanto de emisión de ruido, como de ruido ambiental;
h) Fijar normas para la prevención y el control de la contaminación del aire por aspersión
aérea o manual de agroquímicos, por quemas abiertas controladas en zonas agrícolas o
la ocasionada por cualquier actividad agropecuaria:
i) Establecer las densidades y características mínimas de las zonas verdes zonas
arborizadas y zonas de vegetación protectora y ornamental que en relación con la
densidad poblacional, deban observarse en los desarrollos y construcciones que se
adelanten en áreas urbanas;
j) Establecer las normas de prevención y control de la contaminación atmosférica
proveniente de actividades mineras, industriales y de transporte, y, en general, de la
ocasionada por toda actividad o servido, público o privado.
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k) Definir y regular los métodos de observación y seguimiento constante, medición,
evaluación y control de los fenómenos de contaminación del aire así como los
programas nacionales necesarios para la prevención y el control del deterioro de la
calidad del aire.
l) Homologar los instrumentos de medición y definir la periodicidad y los
procedimientos técnicos de evaluación de la contaminación del aire, que utilicen las
autoridades ambientales.
2. Materiales y métodos
La metodología general del proyecto se fundamenta en un modelo basado en las fases
de investigación de ingeniería: levantamiento de requerimientos, análisis y diseño,
implementación de un prototipo y pruebas.
a. Levantamiento de requerimientos: Revisar estado del arte de legislación
minera, fiscalización y control ambiental en el país, Instrumentación para calidad del
aire y composición de los suelos, geolocalización, reglamentación uso de drones,
compensación forestal. De acuerdo a estas condiciones definir las necesidades, retos y
especificaciones del dispositivo.
b. Análisis y diseño del sistema automatizado: Analizar calidad y condiciones de
la captura de imágenes desde el dron, así como la precisión en la geolocalización del
GPS desde el mismo vehículo robótico. Establecer todas las condiciones y parámetros
que se medirán para establecer las condiciones de calidad de aire y de los suelos.
Establecer los requerimientos del sistema de información y comunicaciones
inalámbricas para el registro y trazabilidad del impacto ambiental.
c. Implementación del prototipo de captura de imágenes: Con los materiales
solicitados en la convocatoria y los materiales existentes en la Facultad de Ingeniería y
el apoyo del centro de ciencias Francisco José de Caldas (Dron, impresora 3D) se
adaptará el dron para la captura de imágenes y la adquisición de las coordenadas para la
geolocalización. Se implementará el sistema de instrumentación para la adquisición de
variables ambientales y su transmisión al sistema de información que almacenará:
coordenadas de los polígonos, partículas de aire y variables de composición del suelo,
imágenes de la mina a cielo abierto. La implementación del software (sistemas
embebidos, y sistema de información) se hará utilizando metodologías ágiles para hacer
cambios de acuerdo a cada nueva fase de desarrollo (ICONIX embed).
82
d.Validación y pruebas del prototipo: Además de las pruebas que se harán
periódicamente para verificar el funcionamiento parcial y total del dispositivo, se espera
realizar también una prueba piloto en las instalaciones de la Universidad de Caldas
(Jardín Botánico) para registrar las variables medidas en el sistema de información.
También se debe realizar una validación de la geolocalización de los polígonos
capturados con GPS en tierra y la información obtenida por el dron.
3. Resultados
Resultado
Descripción
Indicador de logro
Generación
de nuevo
conocimiento
Dispositivo computacional para
asistencia para establecer polígonos
contenidos en la red geodésica nacional y
verificar el cumplimiento de los requisitos del
contrato de concesión minera en lo respectivo
al cuidado ambiental.
1 prototipo de
dispositivo
1 posible trámite de
patente en Universidad de
Caldas
Fortalecimien
to de la comunidad
académica del
programa de
Ingeniería de
Sistemas y
Computación.
Formación de investigadores
Formación de
estudiantes: fortalecer el
semillero de investigación
en robótica aplicada SiRap
Apropiación
social del
conocimiento
Presentación de los resultados
Presentar un artículo
científico derivado de la
investigación ante una
revista indexada u
homologada por
Colciencias.
Vol – 1 No. 2, Julio - Diciembre 2020
83
Participación con
ponencia presentando
resultados preliminares y/o
finales en eventos
científicos regionales o
nacionales.
4. Conclusiones
Es importante que el desarrollo de la investigación reconocer el impacto desde lo social,
económico, ambiental.
a. Social: Generando conciencia en la sociedad sobre la explotación minera que
sucede actualmente en el país mostrando las deficiencias que tienen actualmente para
cumplir la norma exigida para poder llevar a cabo el proceso de minería legalmente.
b. Económico: Ayudará económicamente a las empresas que hacen auditoría sobre
los procesos de minería, automatizando ciertos procesos de recolección de información
sobre algunas minas que están siendo explotadas en ese momento. De esta manera se
reducirán los costos de personal que tendría que hacer la recolección de esta información
a mano, reducir el riesgo a la hora de esta recolección y haciendo de este un proceso
más preciso mediante el uso de sensores.
c. Ambiental: Se ayudará al cuidado ambiental velando por la protección del
ecosistema verificando que se esten cumpliendo todas las normativas del cuidado
ambiental y que no se viole ninguna de ellas ocasionando un mal mayor al ecosistema.
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