Diseño conceptual del sistema portante para un sensor GPR en un dispositivo para detección de minas antipersona en Antioquia-Colombia
Autor: Gutiérrez Bolívar, Julián
Asesor: Ramírez Patiño, Juan Fernando (Thesis advisor)
Fecha: 2011-02-13
Programa: Bogotá - Medicina -Fisioterapia
Facultad: Facultad de Medicina

Resumen: Resumen: Se presenta el estado del arte de las Minas Antipersona (MAPs) y Artefactos Explosivos Improvisados (AEIs), planteando estadísticas globales y nacionales, de las víctimas de estos artefactos explosivos que han resultado heridas, mutiladas o muertas. Se realiza y presenta una revisión de los proyectos desarrollados en Colombia y otros países, los cuales son enfocados al desarrollo de dispositivos para la detección de MAPs, AEIs  y otros tipos de minas. Se realiza una búsqueda de publicaciones en los directorios IEEE, Science Direct y Scopus relacionadas con la temática de las minas y con base en la información recolectada se generan gráficas que permiten estimar la tendencia del crecimiento o decrecimiento del interés de la comunidad científica en este campo. Por último se muestra el desarrollo del diseño conceptual del Sistema Portante para un sensor GPR RASCAN-4/4000 que se implementará en un Dispositivo de Exploración que actualmente es desarrollado en la Universidad Nacional de Colombia, Facultad de Minas.

1DISEÑO CONCEPTUAL DEL SISTEMA PORTANTE PARA UN SENSOR GPR
EN UN DISPOSITIVO PARA DETECCIÓN DE MINAS ANTIPERSONA EN
ANTIOQUIA-COLOMBIA
JULIÁN ALONSO GUTIÉRREZ BOLÍVAR
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA-SEDE MEDELLÍN
FACULTAD DE MINAS
ESCUELA DE MECATRÓNICA
MEDELLÍN
2011-II
2DISEÑO CONCEPTUAL DEL SISTEMA PORTANTE PARA UN SENSOR GPR EN
UN DISPOSITIVO PARA DETECCIÓN DE MINAS ANTIPERSONA EN
ANTIOQUIA-COLOMBIA
JULIÁN ALONSO GUTIÉRREZ BOLÍVAR
Tesis de pregrado que se presenta como requisito parcial para optar al título de Ingeniero
Mecánico
Director:
Ph.D Juan Fernando Ramírez Patiño
Co-Director:
Juan Sebastián Álvarez Chavarría
Ingeniero Mecánico
UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA-SEDE MEDELLÍN
FACULTAD DE MINAS
ESCUELA DE MECATRÓNICA
MEDELLÍN
2011-II
3“La preocupación por el hombre y su destino siempre debe ser el interés primordial
de todo esfuerzo técnico. Nunca olvides esto entre tus diagramas y ecuaciones.”
Albert Einstein
4DEDICATORIA
Quiero dedicar este trabajo a mis padres León y Libia.
Mis padres han estado presentes durante toda mi vida, conocen mis aciertos y desaciertos, y ante
estos se han manifestado con alegría y felicitaciones cuando se ha cumplido la meta; y me han
alentando, brindado apoyo, compañía y consejos cuando los resultados no han sido los esperados.
A mi madre, por su amor y confianza, porque nunca me dejó solo y siempre creyó en mí, por
mostrarme que uno no se debe dar por vencido sin haber hecho el último esfuerzo.
A mi padre, igualmente por su amor y confianza, por ayudarme a forjar mi carácter y enseñarme
que cuando se decide hacer algo, debe hacerse de la mejor manera posible y con total disposición.
5AGRADECIMIENTOS
Quiero agradecer a las siguientes personas:
A Juan Fernando Ramírez Patiño, docente de la Universidad Nacional de Colombia, por sus
enseñanzas y aportes, pero más que eso porque me mostró el componente humano de la
ingeniería.
A Rafael Esteban Ribadeneira Paz, docente de la Universidad Nacional de Colombia por
demostrarme la fuerza de los argumentos y enseñarme a usarlos correctamente.
A Juan Carlos Vélez Álvarez, por la revisión y edición del texto completo.
A Juan Sebastián Álvarez Chavarría, por guiarme durante el desarrollo de este trabajo y compartir
sus conocimientos conmigo.
A Melisa Fernández Gómez, por su constante apoyo, comprensión, amor leal y por acompañarme
sin reparo a construir castillos en el aire.
A mi familia:
A mis padres por brindarme todo lo que necesité, por su apoyo incondicional y entrega
desinteresada, por creer y confiar en mí.
A mis hermanos por sus consejos y porque con sus criticas me ayudan a ser un mejor ser humano y
a crecer profesionalmente.
6CONTENIDO
1. OBJETIVOS ................................................................................................................................. 17
1.1. OBJETIVO GENERAL ........................................................................................................... 17
1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS.................................................................................................... 17
2. ESTADO DEL ARTE ..................................................................................................................... 18
2.1. DEFINICIÓN DE MINA ANTIPERSONA ................................................................................ 18
2.2. DESARROLLO HISTÓRICO: UNA BREVE HISTORIA DE LA MAP ......................................... 18
2.3. PANORAMA DE LA PROBLEMÁTICA .................................................................................. 19
2.3.1. Estadísticas globales .................................................................................................. 19
2.3.2. Estadísticas nacionales .............................................................................................. 20
2.3.3. Colombia en el mundo .............................................................................................. 22
2.4. TRATADO DE OTTAWA ...................................................................................................... 23
2.5. CLASIFICACIÓN DE LAS MINAS .......................................................................................... 24
2.5.1. Complementos de las MAP: Dispositivos anti-manipulación ................................... 24
2.6. DISEÑOS DE MAP .............................................................................................................. 26
2.6.1. MAP de fabricación comercial .................................................................................. 26
2.6.2. MAP de fabricación artesanal: AEI ............................................................................ 27
2.7. DESMINADO ...................................................................................................................... 30
2.7.1. Desminado operativo ................................................................................................ 30
2.7.2. Desminado humanitario ........................................................................................... 30
2.8. DETECCIÓN DE MAP Y AEI ................................................................................................. 30
2.8.1. Métodos tradicionales de detección ........................................................................ 31
2.8.2. Métodos de detección en desarrollo ....................................................................... 32
2.9. PROYECTOS DESARROLLADOS EN DETECCIÓN DE MAP Y AEI .......................................... 34
2.9.1. Desarrollos internacionales ...................................................................................... 36
2.9.2. Desarrollos nacionales .............................................................................................. 44
2.10. PANORAMA DE LA INVESTIGACIÓN .............................................................................. 45
2.10.1. Humanitarian Demining ............................................................................................ 46
2.10.2. Anti-personnel Landmine Detection ......................................................................... 47
2.10.3. GPR Anti-personnel Landmine Detection ................................................................. 49
72.11. JUSTIFICACIÓN .............................................................................................................. 50
3. DISEÑO CONCEPTUAL .............................................................................................................. 52
3.1. METODOLOGÍA ................................................................................................................. 52
3.2. ESCALA DE PONDERACIÓN DE LOS REQUERIMIENTOS DE DISEÑO .................................. 53
3.3. ESCALA DE PONDERACIÓN DE LOS PRINCIPIOS DE SOLUCIÓN ......................................... 53
3.4. DETERMINACIÓN DE LOS REQUERIMIENTOS DE DISEÑO Y ESPECIFICACIONES DE DISEÑO
54
3.4.1. Ponderación de los requerimientos de diseño ......................................................... 55
3.5. ESTABLECIMIENTO DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN ................................................ 55
3.5.1. Funciones y sub-funciones ........................................................................................ 55
3.5.2. Función general: Caja negra ...................................................................................... 56
3.5.3. Sub-funciones: Caja transparente ............................................................................. 57
3.6. BÚSQUEDA DE PRINCIPIOS DE SOLUCIÓN ........................................................................ 58
3.6.1. Combinación de principios de solución .................................................................... 60
3.6.2. Esquemas de las Alternativas de solución ................................................................ 62
3.7. JUSTIFICACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN ...................................................... 66
3.7.1. Alternativa de solución I ........................................................................................... 66
3.7.2. Alternativa de solución II .......................................................................................... 67
3.7.3. Alternativa de solución III ......................................................................................... 67
3.8. PONDERACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN ...................................................... 68
3.8.1. Elección de alternativa de solución según ponderación ........................................... 70
3.8.2. Descripción de la alternativa de solución seleccionada ........................................... 71
Bibliografía ........................................................................................................................................ 72
8LISTA DE TABLAS
Tabla 1. Complementos de las MAP: Dispositivos anti-manipulación .............................................. 25
Tabla 2. MAPs de fabricación comercial ........................................................................................... 26
Tabla 3. MAP de fabricación artesanal: AEI. ..................................................................................... 28
Tabla 4. Proyectos desarrollados en detección de MAP y AEI. ......................................................... 35
Tabla 5. Descripción de la metodología de Palh y Beitz. .................................................................. 53
Tabla 6. Escala de ponderación de las especificaciones de diseño. ................................................. 53
Tabla 7. Escala de ponderación de las alternativas de solución. ...................................................... 54
Tabla 8. Requerimientos, especificaciones y valores para el diseño del SP. .................................... 54
Tabla 9. Ponderación de las especificaciones de diseño. ................................................................. 55
Tabla 10. Especificaciones con sus correspondientes funciones. ..................................................... 57
Tabla 11. Funciones y subfunciones. ................................................................................................ 57
Tabla 12. Principios de solución. ....................................................................................................... 58
Tabla 13. Combinación de principios de solución. ............................................................................ 60
Tabla 14. Ponderación de las alternativas de solución. .................................................................... 69
Tabla 15. Comparación de las alternativas de solución con la de mayor puntaje. ........................... 70
9LISTA DE FIGURAS
Figura 1. Distribución de víctimas por MAPs en Colombia (7). .................................................. 21
Figura 2. Distribución de víctimas por MAPs en Antioquia (7). ................................................. 22
Figura 3. Porcentaje de víctimas colombianas por MAP en las estadísticas globales. .................. 23
Figura 4. Detección de MAP con perros rastreadores (13). ...................................................... 32
Figura 5. Detección de MAP con ratas Wistar (16). ................................................................. 33
Figura 6. MiRASCAN (21). .................................................................................................... 36
Figura 7. Esquema del robot MiRASCAN y su trayectoria de exploración. .................................. 36
Figura 8. PEMEX-B (22) (23). ................................................................................................ 37
Figura 9.Esquema del robot PEMEX-B y su trayectoria de exploración. ..................................... 37
Figura 10. SILO6 (24). .......................................................................................................... 38
Figura 11.Esquema del robot SILO6 y su trayectoria de exploración. ........................................ 38
Figura 12. COMET I (25)....................................................................................................... 39
Figura 13. Esquema del robot COMET I y su trayectoria de exploración. ................................... 39
Figura 14. Tridem (26). ........................................................................................................ 40
Figura 15. Esquema del robot Tridem y su trayectoria de exploración. ..................................... 40
Figura 16. AMRU 4 (26). ...................................................................................................... 41
Figura 17. Esquema del robot AMRU 4 y su trayectoria de exploración. .................................... 41
Figura 18. The hunter (26). .................................................................................................. 42
Figura 19. Esquema del robot The hunter y su trayectoria de exploración. ................................ 43
Figura 20. LOTUS (27). ........................................................................................................ 43
Figura 21. Esquema del robot LOTUS y su trayectoria de exploración. ...................................... 44
Figura 22. SCAN I (28). ........................................................................................................ 44
Figura 23. Módulo de locomoción: Úrsula (izquierda) y Módulo de detección de minas: SCAN I
(derecha) (28). ................................................................................................................... 45
Figura 24. Esquema del robot SCAN I y su trayectoria de exploración. ...................................... 45
Figura 25. Número de publicaciones por año y directorio para Humanitarian Demining. ............ 46
Figura 26. Número de publicaciones por directorio para Humanitarian Demining. ..................... 47
10Figura 27. Número de publicaciones por tipo y directorio para Humanitarian Demining. ............ 47
Figura 28. Número de publicaciones por año y directorio para Anti-personnel Landmine Detection.
........................................................................................................................................ 48
Figura 29. Número de publicaciones por directorio para Anti-personnel Landmine Detection. ..... 48
Figura 30. Número de publicaciones por tipo y directorio para Anti-personnel Landmine Detection.
........................................................................................................................................ 48
Figura 31. Número de publicaciones por año y directorio para GPR Anti-personnel Landmine
Detection. ......................................................................................................................... 49
Figura 32. Número de publicaciones por directorio para GPR Anti-personnel Landmine Detection.
........................................................................................................................................ 49
Figura 33. Número de publicaciones por tipo y directorio para GPR Anti-personnel Landmine
Detection. ......................................................................................................................... 50
Figura 34. Sensor GPR RASCAN-4/4000 de RSLab (32). ............................................................ 52
Figura 35. Convenciones para la caja negra y caja transparente. .............................................. 56
Figura 36. Esquema de la caja negra para el SP. ..................................................................... 56
Figura 37. Esquema de la caja transparente para el SP. ........................................................... 58
Figura 38. Alternativa de solución I. ...................................................................................... 62
Figura 39. Detalle del sistema de sujeción del SP. ................................................................... 63
Figura 40. Alternativa de solución II. ..................................................................................... 63
Figura 41. Detalle del sistema de sujeción del SP. ................................................................... 64
Figura 42. Alternativa de solución III. .................................................................................... 64
Figura 43. Detalle del sistema de sujeción del SP. ................................................................... 65
Figura 44. Detalle del sistema de fijación del SP. ................................................................... 65
11ABREVIACIONES Y ACRÓNIMOS
A continuación, se presenta un listado de abreviaciones y acrónimos con sus respectivas
equivalencias. Se utilizarán estas siglas a lo largo de este texto.
AEI: Artefacto Explosivo Improvisado, o por sus siglas en inglés IED Improvised Explosive
Device.
AUC: Autodefensas Unidas de Colombia.
CCAC: Convención sobre Ciertas Armas Convencionales.
CMC: Coalición de las Municiones en Racimo, o en inglés Cluster Munition Coalition.
DE: Dispositivo de Exploración.
ELN: Ejército de Liberación Nacional.
GL: Grados de Libertad, o por sus siglas en inglés DOF Degrees of Freedom.
ICBL: Campaña Internacional para Prohibir las Minas Terrestres, o en inglés International
Campaign to Ban Landmines.
IMS: Espectroscopia de Movilidad Iónica, o inglés IMS Ion Mobility Spectrometry.
NME: Neutralización de Municiones Explosivas, o por sus siglas en inglés EOD Explosive
Ordnance Disposal.
REG: Restos Explosivos de Guerra, o por sus siglas en inglés ERW Explosive Remnants of
War.
FARC-EP: Fuerzas Armadas Revolucionarias de Colombia-Ejército Popular.
GPR: Ground Penetrating Radar, o en español Radar de Penetración Terrestre.
IEEE: Institute of Electrical and Electronics Engineers.
IEM: Inducción Electromagnética, o por sus siglas en inglés EMI Electromagnetic Induction.
IMSMA: Information Management System for Mine Action.
INDUMIL: Industria Militar.
MAP: Mina Antipersona.
MUSE: Munición Sin Explotar, o por sus siglas en inglés UXO Unexploded Ordnance.
OEA: Organización de Estados Americanos.
PAICMA: Programa Presidencial para la Acción Integral Contra Minas Antipersonal.
12SP: Sistema Portante.
UHF: Ultra High Frequency.
VHF: Very High Frequency.
13GLOSARIO
En el presente glosario se presentan los términos empleados en este texto que son propios de la
temática de las minas. No sustituyen las definiciones establecidas en la Convención de 1997 sobre
la prohibición del empleo, almacenamiento, producción y transferencia de minas antipersonales y
sobre su destrucción u otra convención en la que se relacionen.
Arma trampa: Término comúnmente usado para referirse al AEI.
Campo minado: Área en la cual se encuentran ubicadas de manera estratégica las MAP.
Cimbre: Camino subterráneo o túnel.
Desminador: Persona capacitada y entrenada para el levantamiento, remoción o
desactivación de MAPs.
Dispositivo de fuego: Arreglo mecánico, eléctrico o electrónico que inmediatamente luego
de la activación de la mina genera la explosión.
Metralla: Relleno usado en las minas compuesto por elementos como clavos, pernos,
tuercas, tornillos, fragmentos de varillas, casquillos de proyectil, piezas poliméricas y
huesos, entre otros, en una matriz de brea que se funde con el calor de la explosión.
Mina Terrestre: Término empleado para la denominación de la MAP.
Obús: Pieza de artillería de menor longitud que el cañón en relación con su calibre.
Quiebra patas: Término empleado para la denominación de un tipo de AEI.
Trayectoria de exploración: Recorrido que realiza el GPR durante el escaneo del terreno.
14RESUMEN
Se presenta el estado del arte de las Minas Antipersona (MAPs) y Artefactos Explosivos
Improvisados (AEIs), planteando estadísticas globales y nacionales, de las víctimas de estos
artefactos explosivos que han resultado heridas, mutiladas o muertas. Se realiza y presenta una
revisión de los proyectos desarrollados en Colombia y otros países, los cuales son enfocados al
desarrollo de dispositivos para la detección de MAPs, AEIs y otros tipos de minas. Se realiza una
búsqueda de publicaciones en los directorios IEEE, Science Direct y Scopus relacionadas con la
temática de las minas y con base en la información recolectada se generan gráficas que permiten
estimar la tendencia del crecimiento o decrecimiento del interés de la comunidad científica en
este campo. Por último se muestra el desarrollo del diseño conceptual del Sistema Portante para
un sensor GPR RASCAN-4/4000 que se implementará en un Dispositivo de Exploración que
actualmente es desarrollado en la Universidad Nacional de Colombia, Facultad de Minas.
15INTRODUCCIÓN
Colombia es un país afectado por la violencia, a manos principalmente, de grupos no estatales o al
margen de la ley, quienes usan indiscriminadamente, debido a sus ventajas estratégicas y
económicas, los artefactos explosivos denominados Artefactos Explosivos Improvisados (AEI) en su
versión de mina Quiebra Patas Química. Esto constituye un problema de seguridad, social, político
y cultural, complejo y de grandes dimensiones para la sociedad colombiana, que en última
instancia se está viendo segregada por estos hechos. Las estadísticas presentadas en el año 2010
por el PAICMA (7) muestran un total de 521 víctimas en territorio nacional debidas a estos
artefactos.
Expuesto lo anterior se genera la necesidad de contar con un dispositivo de exploración (DE) que
se encuentre en capacidad de detectar MAPs y AEIs, un proyecto que obedece a esta necesidad se
está desarrollando en la Universidad Nacional de Colombia, Facultad de Minas, bajo el título
“Diseño de un dispositivo de exploración y detección de minas antipersonal para uso en una zona
específica del territorio antioqueño” (33) y del cual hace parte el diseño del SP.
En este documento se presenta el estado del arte de las MAPs y AEI, se plantean las estadísticas
globales y nacionales de victimas por estos artefactos. Se realiza una revisión de los dispositivos
desarrollados para detección de MAPs y AEIs y por último se muestran los resultados de la
búsqueda de publicaciones afines en directorios científicos con el fin de exponer y aclarar el
panorama de la investigación en el campo de la detección de estos artefactos. Se realiza el diseño
conceptual del Sistema Portante (SP) para un sensor GPR RASCAN-4/4000 siguiendo la
metodología de Pahl y Beitz, y abordando algunos aspectos básicos según lo propuesto por Cross.
Por último se presentan las alternativas de diseño resultantes del proceso.
161. OBJETIVOS
1.1. OBJETIVO GENERAL
Realizar un diseño conceptual del sistema portante de un sensor GPR RASCAN-4/4000 para ser
ensamblado en un dispositivo empleado en la detección de Minas Antipersona en el
departamento de Antioquia (Colombia).
1.2. OBJETIVOS ESPECÍFICOS
 Establecer el estado del arte de los dispositivos para detección de Minas Antipersona y
Artefactos Explosivos Improvisados.
 Fijar los requerimientos de diseño para el sistema portante.
 Establecer las funciones y sub-funciones del sistema portante y determinar las
especificaciones de diseño.
 Generar y evaluar diferentes alternativas de diseño del sistema portante para seleccionar
la que mejor satisfaga las especificaciones de diseño.
172. ESTADO DEL ARTE
2.1. DEFINICIÓN DE MINA ANTIPERSONA
Por Mina Antipersona (MAP o APM en inglés), también conocida como Mina Terrestre, Mina
Antipersonal, Mina Contrapersonal o Quiebrapatas, se entiende todo artefacto explosivo diseñado
para ser ubicado debajo, sobre, o cerca de la superficie del terreno u otra zona cualquiera del
mismo, y concebido para activarse por la presencia, proximidad o contacto de una persona (1).
Por Munición Sin Explotar (MUSE o UXO en inglés) se entiende toda munición como obús, bomba,
mortero o granada, entre otros, que han sido abandonados o que se han utilizado, pero no han
explotado al impactar contra una superficie dura, como se había previsto. Aunque no se diseñó
para ser utilizada como una MAP, la MUSE también se incluye en el grupo de las MAP, puesto que
bajo condiciones de abandono o no explosión, tienen efectos iguales o similares sobre la población
y el entorno, que una MAP.
2.2. DESARROLLO HISTÓRICO: UNA BREVE HISTORIA DE LA MAP
El uso de la MAP, tal y como se le conoce hoy a nivel internacional, se remonta a la Primera Guerra
Mundial, donde los soldados alemanes detenían el avance de los tanques franceses y británicos
con casquetes de artillería rellenos de pólvora o dinamita que enterraban a ras de suelo y que
posteriormente se activaban con un detonador (2). El detonador de estos artefactos requería una
presión muy alta para activarse, esta presión se debía al gran peso de los tanques. Dado el tamaño
de las primeras minas y al peso requerido para accionarlas, éstas podían ser fácilmente
desactivadas por los soldados con un mínimo riesgo; así, resultaba relativamente fácil para las
fuerzas enemigas entrar en los campos minados (3). Hoy por hoy, estos artefactos se denominan
Minas Antitanque (o antivehículo). Este hecho condujo al desarrollo de la MAP, artefacto de
menor tamaño, difícil de detectar y desactivar. El objetivo de esta nueva arma era proteger las
Minas Antitanque de los soldados que pretendían desactivarlas.
El uso de estos artefactos se ha extendido hasta la actualidad y cada vez sus diseños y materiales
de construcción son optimizados para dificultar su detección. El uso indiscriminado de las MAP ha
engrosado la lista de víctimas de las guerras, entre las que se encuentran, tanto militares, como
civiles. A raíz de esta situación se ha generado toda una problemática mundial de índole social,
política, ecológica y económica, que afecta sobre todo a las personas del campo. La mayoría de los
Gobiernos le ha buscado solución a este flagelo, pues el uso de las MAP ha dejado de ser
exclusivo de las fuerzas armadas y se ha extendido a grupos armados al margen de la ley, que las
siembran en los campos de minas, sin diferenciar sus objetivos.
182.3. PANORAMA DE LA PROBLEMÁTICA
2.3.1. Estadísticas globales
Landmine and Cluster Munition Monitor, proporciona a la sociedad civil supervisión sobre las
consecuencias humanitarias y de desarrollo de las Minas Terrestres, Municiones en Racimo y los
Restos Explosivos de Guerra (REG o ERW en inglés). El monitor es una iniciativa de la Campaña
Internacional para Prohibir las Minas Terrestres (ICBL o en inglés International Campaign to Ban
Landmines) creada en 1998, proporciona servicios de investigación y monitoreo de la ICBL y la
Coalición de las Municiones en Racimo (CMC o en inglés Cluster Munition Coalition) (4).
En el informe número 13 del Landmine and Cluster Munition Monitor (5), donde se muestra el
panorama global de la situación en el año 2010, se presentan las siguientes conclusiones:
 Se identificaron 3 gobiernos que siembran MAP, estos son: Israel, Libia y Myanmar.
 Se encontró que grupos no estatales en 4 países usan MAP; estos son: Afganistán,
Colombia, Myanmar y Pakistán. Un valor más bajo que el presentado en el informe
anterior, donde se reportaron 6.
 Se identificaron 12 productores de MAP los cuales son: China, Cuba, India, Irán, Myanmar,
Corea del Norte, Pakistán, Rusia, Singapur, Corea del Sur, Estados Unidos y Vietnam.
 Se registró un total de 4191 víctimas por MAP a nivel mundial.
 Del total de víctimas reportadas en el año, 838 corresponden a miembros de la Fuerza
Pública, lo que equivale al 19.99% del total de víctimas registradas.
 Del total de víctimas reportadas en el año, 2934 corresponden a civiles, que corresponde
al 70.01% del total del imforme.
 Del 10% restante, equivalente a 419 víctimas, no se tiene información sobre su condición.
 Se reportaron 1048 menores de edad y 2515 mayores de edad equivalentes 25.01% y
60.01% respectivamente. Del 14.98% restante, correspondientes a 628 víctimas, no se
tiene conocimiento sobre su rango de edad.
 Del total de víctimas en el año, se reportaron 419 mujeres y 3101 hombres; es decir,
10.00% y 73.99% respectivamente. Del 16.01% restante, que suma 671 víctimas, no se
tiene información sobre su género.
19 Del total de víctimas reportadas, murieron 1155 individuos y resultaron heridos 2848, lo
que corresponde al 27.56% y 67.96% respectivamente. Del 4.48% restante, equivalente a
188 víctimas, no se tiene conocimiento sobre su estado.
2.3.2. Estadísticas nacionales
El Programa Presidencial para la Acción Integral contra Minas (PAICMA) es una dependencia del
Departamento Administrativo de la Presidencia de la República, coordinado por el Vicepresidente
de la República. Es responsable de la coordinación y regulación de la Acción Integral contra Minas
Antipersonal (AICMA) en Colombia, y de servir como Secretario Técnico de la Autoridad Nacional
de Minas antipersonal CINAMAP (6).
Las estadísticas presentadas en el año 2010 por el PAICMA (7), basado en el resumen del
Information Management System for Mine Action (IMSMA) son las siguientes:
 Se registró un total de 521 víctimas por MAP. La distribución de las víctimas en el territorio
nacional se muestra en la Figura 1.
 Del total de víctimas reportadas en el año, 358 corresponden a miembros de la Fuerza
Pública, lo que equivale al 68.71% del total de víctimas.
 Del total de víctimas reportadas en el año, 163 son civiles, o sea un 31.29% del total de
víctimas registradas. Igualmente, se reportaron 22 menores de edad y 499 mayores de
edad, que son el 4.22% y 95.77%, respectivamente. Asimismo, se documentaron 15
mujeres y 506 hombres; es decir, el 2.87% y el 97.12%, respectivamente.
 Del total de víctimas reportadas, murieron 55 individuos y resultaron heridos 466, lo que
corresponde al 10.55% y 89.44%, respectivamente.
 Del total de víctimas que murieron, 49 fueron miembros de la Fuerza Pública y 6 fueron
civiles, cuyos porcentajes son el 89.10% y el 10.90%.
 Del total de víctimas que resultaron heridas, 309 fueron miembros de la Fuerza Pública y
157 fueron civiles, lo que equivale al 66.30% y 33.70% respectivamente.
20Figura 1. Distribución de víctimas por MAPs en Colombia (7).
 Los departamentos más afectados son: Antioquia con 117 víctimas (22.45%), Caquetá con
62 víctimas (11.90%), Norte de Santander con 47 víctimas (9.02%), Nariño con 46 víctimas
(8.82%) y Meta con 42 víctimas (8.06%).
 Los municipios del departamento de Antioquia más afectados son: Tarazá con 32 víctimas
(27.35%), Ituango con 23 víctimas (19.65%), Valdivia con 12 víctimas (10.25%) y Dabeiba
con 9 víctimas (7.69%). La distribución de las víctimas en el territorio antioqueño se
muestra en la Figura 2.
 Del total de víctimas reportadas durante el año, en estos municipios, 38 corresponden a
miembros de la Fuerza Pública y 36 son civiles.
21Figura 2. Distribución de víctimas por MAPs en Antioquia (7).
2.3.3. Colombia en el mundo
Colombia es el único país en América Latina, y uno de los pocos países del mundo, donde aún se
siembran MAP. En el mundo se cuentan alrededor de 110 millones de minas, entre almacenadas y
sembradas, de las cuales 100 mil se encuentran plantadas a lo largo del territorio nacional (2).
A pesar de los esfuerzos del gobierno por dar solución al conflicto armado que aqueja a gran parte
de la población colombiana, el uso indiscriminado y no sistemático de estos artefactos, por parte
de los grupos armados al margen de la ley, dificulta las tareas de desminado. Los Artefactos
Explosivos Improvisados (AEI o IED en inglés), una versión artesanal de las MAP, son sembrados en
áreas rurales cerca de carreteras, caminos por los que los habitantes deben transitar, en los
alrededores de las poblaciones y cerca de algunos sitios de interés para la comunidad, lo que
genera temor en los habitantes y los obliga a refugiarse en sus hogares, los niños deben
abandonar la escuela y los adultos, los campos y sitios de trabajo.
22Porcentaje de víctimas colombianas por MAP en las
estadísticas globales
Colombia
12,43%
87,57%
Figura 3. Porcentaje de víctimas colombianas por MAP en las estadísticas globales.
Las víctimas reportadas por el PAICMA representan el 12.43% de las víctimas por MAP, a nivel
global, reportadas por el Monitor en el año 2010, de las cuales el 42.72% corresponde a miembros
de la Fuerza Pública y el 5.56%, a civiles, con respecto a las estadísticas del Monitor (Figura 3).
2.4. TRATADO DE OTTAWA
El Tratado de Ottawa es el resultado de la Convención de 1997 sobre la prohibición del empleo,
almacenamiento, producción y transferencia de minas antipersonales y sobre su destrucción, fue
firmado por el Gobierno Colombiano entre el 3 y 4 de diciembre de 1997 (en vigencia a partir de
marzo 1 de 1999) y ratificado el 6 de septiembre de 2000 (en vigencia a partir de marzo 1 de 2001)
(1).
El Tratado de Ottawa surgió en respuesta a dos hechos particulares, uno de ellos la crisis de índole
humanitaria que azotaba a la comunidad internacional, originada por la proliferación mundial de
las MAP, y como mejora y complemento los protocolos de la Convención de 1980 Sobre Ciertas
Armas Convencionales, debido a insuficiencias existentes en el Protocolo II en cuanto a la
prohibición o limitación del uso de minas terrestres (antipersonal y antivehículos), armas trampa y
otros artefactos explosivos, al que varios Estados tildaban como inadecuado y limitante para dar
solución total al problema de la MAP, mediante su prohibición.
Al adherirse a este tratado el Estado Colombiano se compromete a no emplear, desarrollar,
producir, almacenar o transferir minas, ni ayudar a un tercero a que lo haga en ninguna
circunstancia. Además, debe destruir, en el plazo establecido, las MAP y AEI existentes, que estén
almacenadas o sembradas. El Gobierno puede conservar una reducida cantidad de minas con la
única finalidad de desarrollar técnicas de remoción y destrucción de las mismas, así como para
formar personal en estas técnicas (8).
232.5. CLASIFICACIÓN DE LAS MINAS
Las minas se clasifican principalmente según tres criterios: Aplicación, acción que activa el
dispositivo de fuego, y el efecto.
 Aplicación: Se refiere al objetivo para el cual se diseñó la mina.
 Acción que activa el dispositivo: Se refiere al mecanismo de activación del dispositivo de
fuego en la mina.
 Efecto: Se refiere al efecto que causa la mina sobre el objetivo después de la explosión.
En la Tabla 1 se presenta la clasificación de las minas según los tres criterios descritos, tipos y
características.
2.5.1. Complementos de las MAP: Dispositivos anti-manipulación
Con el fin de dificultar la desactivación de la MAP, ésta se complementa con dispositivos que
complican su proceso de extracción del suelo. La gota de mercurio, la fotocelda y la granada, son
algunos ejemplos de los dispositivos anti-manipulación (2).
 Gota de mercurio o interruptor de mercurio
La MAP posee un dispositivo de fuego alterno que se activa por medio de un interruptor de
mercurio. Al transportar la mina, luego de su desactivación, la cantidad de mercurio en el
interruptor une los contactos dentro de él y permite el flujo de corriente eléctrica al circuito que
activa la mina.
 Fotocelda
Se emplea una fotocelda para activar la mina con la exposición a la luz. Cuando es sembrada, ésta
queda aislada de la luz; este hecho se aprovecha y se añade a la MAP una fotocelda, de modo que
a la menor exposición de luz, explote.
 Granada
Con un alambre se amarra una granada desde su seguro a la base de la MAP, de manera que
cuando el desminador haya desactivado la mina y proceda a retirarla, halándola del suelo, retire
también el seguro de la granada y ésta explote.
24CLASIFICACIÓN TIPO CARACTERÍSTICAS
Es aquella mina diseñada para explotar por la proximidad o presencia de un vehículo y destruirlo o averiarlo. En principio se usan para atacar
Antivehículo
especialmente vehículos militares y tanques, con el fin de retardar el avance de las fuerzas enemigas. Estas minas también son conocidas como
(o Contracarro)
Aplicación Minas Contracarro.
Antipersonal (o Esta mina es diseñada para explotar por la presencia, proximidad o contacto de una persona y matarla o herirla. En principio se emplea para atacar
Contrapersonal) especialmente soldados de las fuerzas enemigas. También es conocida como Mina Contrapersonal o Quiebrapata.
El mecanismo de activación es la presión ejercida sobre el dispositivo de fuego, debido al peso ubicado sobre la mina. Cuando el peso, de una
Presión
persona o animal, es ubicado sobre el dispositivo de fuego, la presión en él aumenta y hace explotar el artefacto.
Su mecanismo de activación es el aumento de tensión en un alambre (o hilo). Se basa en un sistema conformado por el cable y el dispositivo de
Tensión (o fuego.
tracción) Se amarra un alambre a ras de suelo desde el dispositivo de fuego hasta otro objeto cercano a la mina, como por ejemplo un árbol o una roca, de
manera que cuando una persona tensione el alambre el artefacto explote.
Mecanismo de Alivio de Contrario al mecanismo de activación por presión, estas minas se activan cuando el peso es retirado y por ende no hay presión sobre el dispositivo
activación: presión de fuego. Se suele ubicar objetos llamativos sobre el artefacto de manera que cuando alguien sea atraído por éste y lo levante, el artefacto explote.
Acción que Su mecanismo de activación es la disminución de tensión en un alambre unido al dispositivo de fuego. Este principio de activación es contrario al
activa el Alivio de anterior.
dispositivo de tensión (o El alambre se dispone como en el caso anterior a ras de suelo, se amarra desde el dispositivo de fuego hasta otro objeto y se tensiona de manera
fuego tracción) que cuando se alivie la tensión en el alambre, ya sea cortándolo o rompiéndolo inconscientemente al caminar, se active la mina y se produzca la
explosión.
Las minas que cuentan con un mecanismo de activación eléctrico basan su principio de activación en el cierre de un circuito eléctrico, cuando esto
Eléctricas
ocurre el dispositivo de fuego se activa y posteriormente la mina explota.
Algunas minas poseen sensores de inducción como mecanismo de activación para el dispositivo de fuego. Existe una amplia variedad de sensores
Inducción de
de inducción por lo que el mecanismo de activación de una mina queda definido según el tipo de sensor que se emplee, se encuentran sensores
sensores
magnéticos, electromagnéticos, acústicos e infrarrojos, entre otros. La señal generada por el sensor se usa para activar la mina.
Generalmente son minas con mecanismo de activación por presión y por tanto se encuentran enterradas. Como se ha descrito anteriormente, este
Explosivas (o de
tipo de mina es diseñada para que se active con el peso de una persona y por tanto suele matar o herir solo a quien se para sobre ella. La magnitud
onda de
de la explosión generada, cuando no causa la muerte, hace que la persona víctima sufra lesiones tan graves que en algunos casos se requiera la
choque)
amputación de los miembros afectados; adicionalmente, esto causa quemaduras y heridas secundarias.
Son minas con mecanismo de activación por tensión o alivio de tensión y por tal motivo se encuentran ubicadas a ras de suelo. Como se ha descrito
De anteriormente, este tipo de mina es diseñada para que se active con el aumento o diminución de tensión en el alambre que la compone, debido a
fragmentación la acción de una persona. Se caracterizan porque además del material explosivo contienen metralla, la cual incrementa la cantidad y gravedad de
Efecto (MAP) las heridas.
Al igual que las minas de fragmentación, generalmente son minas con mecanismo de activación por tensión o alivio de tensión y se encuentran
De
ubicadas a ras de suelo. También se caracterizan porque además de explosivo contienen metralla, la cual incrementa la cantidad y gravedad de las
fragmentación
heridas. La diferencia radica en que las minas de fragmentación dirigida son diseñadas de manera que la metralla se esparza en un área
dirigida
determinada y no solo mate o hiera a quien la activa, sino también a las personas que se encuentren dentro del área de fragmentación de la mina.
Son minas con mecanismo de activación por presión, tensión o alivio de tensión. Al igual que las descritas anteriormente, se caracterizan porque
De salto además de explosivo contienen metralla, pero incluyen también una carga de propulsión que las hace elevar sobre el nivel del suelo entre 1𝑚. y
2𝑚., para incrementar su área de fragmentación.
Tabla 1. Complementos de las MAP: Dispositivos anti-manipulación
252.6. DISEÑOS DE MAP
Existe una gran variedad de diseños de MAP y esto es debido a los requerimientos particulares de
diseño y a las restricciones asociadas a este tipo de artefactos. Hoy por hoy, las minas pueden
clasificarse de acuerdo con la naturaleza de su fabricación, de este modo, existen las MAP de
fabricación comercial y por otro lado se tienen las minas de fabricación artesanal, que se
denominan con las siglas AEI.
2.6.1. MAP de fabricación comercial
La Industria Militar (INDUMIL) es una dependencia del Ministerio de Defensa Nacional de la
República de Colombia y se encarga producir, importar y abastecer de armas, municiones,
explosivos, equipos y elementos complementarios a las Fuerzas Militares, a la Policía Nacional y a
otros organismos estatales (9). Esta dependencia también se dedicaba a la producción de MAP; sin
embargo, con la firma del Tratado de Ottawa y debido a los compromisos adquiridos con éste, se
dio cese definitivo a la producción de estos artefactos.
A la fecha solo los grupos no estatales como las FARC-EP, AUC y el ELN se dedican a la producción
de MAP, en la versión de AEI. En la Tabla 2 se presentan algunos modelos de MAP de fabricación
comercial y se relacionan sus características, mecanismo de activación y país de fabricación. Se
muestra un modelo de MAP que fue fabricado por INDUMIL y otros modelos fabricados en Estados
Unidos y Bélgica.
Mecanismo de País de
Tipo Modelo Características
activación fabricación
Peso total: 200
Por presión, con un
Mina Antipersonal gramos
peso de 30
INDUMIL IM-NM- Color: Verde
kilogramos, Colombia.
MAP-1 oliva
aplicados sobre el
Explosiva Recipiente:
plato de presión.
Plástico
Peso total: 200
gramos Por presión, con un
Mina Antipersonal Color: Verde peso de 30
SOPRO oliva con letras kilogramos, Bélgica.
Explosiva amarillas aplicados sobre el
Recipiente: plato de presión.
Plástico
Tabla 2. MAPs de fabricación comercial
26Mecanismo de País de
Tipo Modelo Características
activación fabricación
Peso total: Por presión, con un
127.575 gramos peso de 9.072
Mina Antipersonal Color: Verde kilogramos a 15.876
M-14 oliva kilogramos, Estados Unidos.
Recipiente: aplicados sobre el
Plástico plato de presión.
Por presión y
tracción. Así se
Peso total:
activa el dispositivo
3538.08 gramos
Mina Antipersonal de fuego que inicia
Color: Verde
M-16 una carga Estados Unidos.
oliva
secundaria, que
Recipiente:
causa la expulsión de
Metálico
la carga principal
hacia arriba.
Tabla 2 (continuación). MAP de fabricación comercial
2.6.2. MAP de fabricación artesanal: AEI
El AEI es un artefacto explosivo de fabricación rápida, sencilla y artesanal. Se construye con
materiales económicos y fáciles de conseguir.
Existen 12 tipos de AEI diseñados, fabricados y usados por los grupos no estatales en Colombia,
éstos son: las minas Quiebrapatas, Quiebrapatas Química; las tipo Abanico, Sombrero Chino o
Vietnamita, Cajón, Camándula, Cilindro, Costal y Cumbo, y las Tumba Postes, Kleimor y
Antivehículos. No todos los artefactos mencionados son MAP, en la Tabla 3 se presentan los
artefactos cuyo funcionamiento permite clasificarlos como tal.
Las minas quiebra patas y quiebra patas química se construyen con materiales no metálicos como
envases plásticos, jeringas, madera, tubos y accesorios PVC. Estas minas no contienen metralla.
Los demás artefactos se construyen con alambre, lámina, madera, tubos y accesorios PVC; la
metralla se prepara con brea y tornillos, pernos, tuercas, clavos y piedras, todos éstos
impregnados de materia fecal con el objetivo de complicar las heridas causadas.
Los AEI son utilizados por los grupos no estatales con el objetivo de proteger sus campamentos y
cultivos, así como de evitar la avanzada del Ejército. Por estas razones, dichos dispositivos
constituyen la mejor opción para diezmar al adversario en un conflicto irregular, pues su costo se
ajusta fácilmente al bajo presupuesto de este tipo de combatientes (10).
27Mecanismo de
Tipo de AEI Modelo Ubicación Información
activación
Forma cilíndrica.
Presión, alivio de
Consta de un
Se siembran en presión, tensión,
recipiente donde se
senderos de paso alivio de tensión.
almacena el explosivo
Mina quiebra obligado, caminos y Se usa
y la jeringa como
patas. zonas aledañas a comúnmente una
dispositivo de fuego.
cultivos y fotocelda como
Fabricada con
campamentos. dispositivo anti-
materiales no
manipulación.
metálicos.
Forma cilíndrica.
Consta de recipiente y
jeringa, en el
Se siembran en
recipiente se
senderos de paso
Mina quiebra Presión y almacenan los
obligado, caminos y
patas posterior reacción explosivos principal y
zonas aledañas a
química. química. secundario y en la
cultivos y
jeringa el iniciador.
campamentos.
Fabricada con
materiales no
metálicos.
Presión, alivio de Forma triangular.
presión, tensión, Consta de un solo
Se siembran en
alivio de tensión. cuerpo donde se
senderos de paso
Mina tipo Se usa encuentran metralla,
obligado, caminos,
Abanico. comúnmente una explosivo y
carreteras y trochas
fotocelda como detonador. Fabricada
abandonadas
dispositivo anti- en su mayoría con
manipulación. materiales metálicos.
Presión, alivio de
Forma cónica. Consta
presión, tensión,
Se siembran en de un solo cuerpo
Mina tipo alivio de tensión.
senderos de paso donde se encuentran
Sombrero Se usa
obligado, caminos, metralla, explosivo y
Chino o comúnmente una
carreteras y trochas detonador. Fabricada
Vietnamita. fotocelda como
abandonadas. en su mayoría con
dispositivo anti-
materiales metálicos.
manipulación.
Tabla 3. MAP de fabricación artesanal: AEI.
28Mecanismo de
Tipo de AEI Modelo Ubicación Información
activación
Presión, alivio de Forma de prisma
presión, tensión, rectangular. Consta
Se siembran en
alivio de tensión. de un solo cuerpo en
senderos de paso
Mina tipo Se usa donde se encuentran
obligado, caminos,
Cajón. comúnmente una metralla y explosivo.
carreteras y
fotocelda como Fabricada en su
taludes.
dispositivo anti- mayoría con
manipulación. materiales metálicos.
Forma de cadena de
Formando una
cilindros. Consta de
cadena a los
varios cilindros
alrededores de
Mina tipo Tensión, alivio de conectados entre
senderos de paso
Camándula. tensión. ellos.
obligado, caminos,
Fabricada con
carreteras y trochas
materiales metálicos y
abandonadas.
no metálicos.
Se siembran en
Presión, alivio de
senderos de paso
presión, tensión, Forma de costal
obligado, caminos,
alivio de tensión. relleno.
Mina tipo carreteras y
Se usa Fabricada con
Costal. taludes.Lugares
comúnmente una materiales metálicos y
altos desde donde
fotocelda como no metálicos.
puedan ser
dispositivo anti-
lanzadas.
manipulación.
Forma de medio
cilindro.
Se ubican alrededor Consta de un solo
de senderos de Presión, alivio de cuerpo en donde se
Mina Kleimor. paso obligado, presión, tensión, encuentran metralla y
caminos, carreteras alivio de tensión. explosivo. Fabricada
y taludes. con materiales
metálicos y no
metálicos.
Tabla 3 (continuación). MAP de fabricación artesanal: AEI.
En el caso particular del Departamento de Antioquia, el AEI más empleado por los grupos no
estatales es la mina quiebra patas química, debido, además de las ventajas propias del AEI, a que
no es fácilmente detectable con los métodos de detección con los que cuenta el Ejército Nacional
de Colombia, caso particular del detector de metales y los perros rastreadores.
Debido a la naturaleza de los materiales con que se construye, la mina Quiebrapatas Química no
es percibida por el detector de metales, y como el explosivo principal es elaborado con fertilizante
29y pintura, los olores emanados por estas sustancias suelen confundir a los perros y como resultado
pasan por alto la presencia del AEI.
El empleo de este tipo de artefactos ha incrementado la dificultad de las tareas de desminado,
poniendo en riesgo a los miembros de la Fuerza Pública que participan en dicha actividad y a la
comunidad civil que debe transitar obligatoriamente por las zonas afectadas.
La mina quiebra patas química utiliza un detonador químico para causar la ignición del explosivo
principal. Su mecanismo de activación se debe a la presión ejercida sobre una jeringa que contiene
ácido sulfúrico. Este líquido fluye hacía la pólvora negra, contenida en el recipiente de la mina
haciéndola explotar. El calor generado por esta explosión hace detonar la carga principal de
explosivo, que generalmente es Indugel.
2.7. DESMINADO
El desminado constituye un conjunto de actividades para el levantamiento o remoción de minas,
en un área determinada y puede concebirse de dos maneras: Desminado operativo y desminado
humanitario.
2.7.1. Desminado operativo
El desminado operativo hace referencia a las acciones que realizan las fuerzas militares para
desminar la zona por la que deben transitar y en la cual se han instalado minas para detener su
avanzada. Estas actividades no incluyen un proceso completo de detección de estos artefactos, y
por tanto, es posible que sobre el área cercana quede material explosivo que puede ocasionar
daños a la población civil que vive y transita cerca del lugar (1).
2.7.2. Desminado humanitario
El desminado humanitario abarca una serie de actividades para la limpieza y remoción de MAP y
MUSE de una zona determinada. Estas actividades incluyen estudios técnicos, levantamientos
cartográficos, remoción completa de minas y municiones sin estallar, señalización, documentación
posterior al desminado, contacto directo con las comunidades afectadas y traspaso de las tierras
desminadas (1).
2.8. DETECCIÓN DE MAP Y AEI
Existen diversos métodos de detección de MAP y AEI. A continuación se describen algunos de
ellos, clasificándolos en Métodos tradicionales de detección y Métodos de detección en desarrollo.
302.8.1. Métodos tradicionales de detección
 Detector de metales
La detección de objetos metálicos enterrados en el suelo, con el detector de metales es un
método no destructivo. El funcionamiento del detector de metales se basa en la Inducción
Electromagnética (IEM) la cual consiste en la generación de un campo eléctrico a partir de un
campo magnético y viceversa. En el caso del detector de metal, se usa una corriente eléctrica
generada con una batería para inducir un campo magnético en una bobina primaria, este campo
se denomina campo primario y se proyecta en el suelo. Este último induce un campo eléctrico en
el objeto metálico enterrado. El campo eléctrico en el objeto genera un campo magnético,
conocido como campo secundario, que se proyecta a una bobina secundaria, esta bobina
identifica los cambios de tensión debidos al campo magnético y los convierte a señales sonoras o
luminosas, entre otras. El campo secundario generado depende de las propiedades
electromagnéticas del objeto que son asociadas al material del mismo.
El detector de metales puede sufrir interferencias por señales electromagnéticas del entorno,
como las causadas por cables de alta tensión de líneas eléctricas, transmisores de radio, motores
eléctricos y hasta la misma presencia de otro detector de metales. Algunos detectores de metales
cuentan con filtros para disminuir las interferencias (11).
Esta técnica presenta como desventaja los numerosos falsos positivos, debido a la presencia de
objetos metálicos abandonados en las proximidades de la superficie de la tierra, suelos ricos en
minerales que se componen de diversos metales y suelos salinos como las zonas costeras, ya que
la sal es buena conductora de la electricidad y puede generar un campo magnético secundario en
suelos bastante húmedos (12).
 Perros rastreadores
La técnica de los perros rastreadores es una de las más empleadas a nivel internacional. Los perros
tienen el sentido del olfato muy desarrollado y además pueden ser entrenados para detectar,
reconocer y diferenciar una gran variedad de explosivos, en cantidades muy pequeñas.
Los perros se utilizan para la detección de minas aprovechando la filtración del olor del vapor del
explosivo de la MAP, a través del suelo. El vapor que desprenden las minas contiene sustancias
muy diversas que los perros entrenados son capaces de reconocer. La técnica requiere del
entrenamiento del perro y su guía.
31Figura 4. Detección de MAP con perros rastreadores (13).
La técnica depende en su mayor parte del perro y el procedimiento de detección de minas se lleva
a cabo por binomios. Cada binomio consta de un perro y un guía. Las tareas de rastreo se efectúan
por áreas, el guía permanece a una distancia determinada mientras dirige al perro con su correa y
aguarda mientras éste olfatea el área. Cuando el perro detecta rastros de explosivos éste se sienta
cerca del lugar donde se encuentra el artefacto y el guía procede a comunicar el hallazgo al
desminador, para que proceda con su labor. Si por el contrario el perro no detecta rastros de
explosivo entonces entra un segundo binomio a realizar la tarea de rastreo sobre la misma área,
con el fin de definirla como limpia, siempre y cuando no encuentre rastros de explosivos. Si no
ocurre esto y el perro detecta rastros, entonces su guía da aviso al desminador (14).
Esta técnica de desminado resulta ser costosa debido a los largos tiempos de entrenamiento del
perro y el guía, a los costos asociados a la compra de los canes y su manutención, entre otros.
También resulta ser peligrosa para el perro ya que su peso es suficiente para activar una MAP.
2.8.2. Métodos de detección en desarrollo
 Detección de MAP con ratas
Se trata de un proyecto que actualmente desarrolla la Escuela de la Policía Nacional de la
República de Colombia, en el cual se adiestran ratas blancas de ojos rojos de la raza Wistar, para
que puedan olfatear las sustancias químicas que conforman las MAP y de esta manera puedan ser
ubicadas. Al igual que en el caso de los perros este proyecto se basa en la filtración del olor del
vapor del explosivo a través del suelo (15).
32Figura 5. Detección de MAP con ratas Wistar (16).
En África, específicamente en Mozambique, también se ha desarrollado un proyecto similar con
roedores entrenados en Tanzania. La diferencia radica en el tipo de ratas empleadas, puesto que
el entrenamiento se realiza con roedores conocidos como gigantes de carrillos (Cricetomys) (17).
La utilización de ratas (en vez de perros) para detectar MAP y AEI es mucho más segura, ya que las
ratas son de bajo peso, lo que les permite rastrear en espacios reducidos sin hacer detonar las
cargas y además son fáciles de transportar. Igualmente, el tiempo de entrenamiento, el costo de
compra y manutención son bajos (comparados con e los de los perros) y a diferencia de éstos, las
ratas no necesitan la compañía de su guía durante la actividad.
 Métodos de detección biológica
Existen otros métodos de detección de MAP en desarrollo, que suelen ser denominados por los
investigadores como Métodos de Detección Biológica, los cuales emplean las propiedades y/o
comportamientos de los seres vivos en la solución de problemas específicos. En el caso de la
detección de MAP, actualmente se desarrollan proyectos con plantas y bacterias, entre otros.
 Plantas: La Mostaza Arabidopsis Thaliana ha sido modificada por científicos del laboratorio
biotecnológico, Biodetection Aresa, de tal manera que han creado una cepa que sólo
cambia de color en respuesta al óxido nitroso que se filtra al suelo desde las minas
terrestres. Luego de sembrar vía terrestre o aérea y permitir un tiempo de contacto entre
las plantas y el suelo, éstas cambian de color indicando la presencia de minas que
contengan trazas de óxido nitroso (18).
 Bacterias: Una bacteria, conocida como Bioreporter ha sido genéticamente modificada en
el laboratorio Nacional Oak Ridge, para exhibir fluorescencia bajo luz ultravioleta en
presencia de TNT. Las bacterias se esparcen sobre el área de estudio y luego de un tiempo
de contacto entre las bacterias y el suelo se efectúa una exposición a la luz ultravioleta
para identificar las zonas de fluorescencia. Actualmente se trabaja en un método para
revisar el campo minado desde una plataforma aérea (19).
 Abejas: Al igual que con perros y ratas se aprovecha la filtración del olor del vapor del
explosivo de la mina a través del suelo. Con el entrenamiento las abejas logran ubicar las
33MAP y AEI en un área determinada. Su entrenamiento, similar al de los perros, se realiza a
toda una colmena y consiste en exponerla a vapores de explosivos. Una abeja al percibir el
olor del vapor de un explosivo se comunica con la colmena. Posteriormente todas las
demás abejas acuden al lugar indicado, mostrando la ubicación de la mina. Debido al bajo
peso de las abejas las minas no logran ser activadas (20).
 El GPR
La detección de objetos enterrados en el suelo con el Radar de Penetración Terrestre (GPR del
inglés Ground Penetrating Radar) es un método no destructivo que emplea la radiación
electromagnética en la banda de microondas, en frecuencias UHF (Ultra High Frequency) y VHF
(Very High Frequency) del espectro radioeléctrico. Las ondas de alta frecuencia generadas se
proyectan al suelo y se propagan a través de éste. Durante la propagación de la onda se genera
una señal de retorno debido a la variación de constantes dieléctricas de los objetos en el suelo.
Luego, con estas señales se genera una imagen que muestra una forma aproximada de los objetos
enterrados en el suelo.
Las imágenes que proporciona el GPR tienen una escala vertical que indica el tiempo que tarda la
onda electromagnética en viajar por el suelo, hasta detectar la variación de constantes dieléctricas
y regresar a la antena. Conociendo la escala de velocidad de propagación de la onda
electromagnética, dicha escala de tiempo se convierte en una escala de profundidad (11).
El rango de profundidad del GPR se encuentra limitado principalmente por la conductividad
eléctrica del suelo. A medida que aumenta la conductividad, la profundidad de penetración
disminuye. Las frecuencias altas no penetran tanto como las frecuencias bajas, pero ofrecen una
mejor resolución de imagen.
2.9. PROYECTOS DESARROLLADOS EN DETECCIÓN DE MAP Y AEI
Los avances y desarrollos ligados a la investigación en exploración y detección de MAP y AEI
dependen de las necesidades propias de la zona y del tipo de mina que se desea detectar. En la
Tabla 4 se muestran diferentes proyectos desarrollados alrededor del mundo. Varios de estos
proyectos no tratan sobre el desarrollo de nuevos métodos o técnicas de detección, sino sobre los
robots que constituyen la plataforma móvil para el sistema de detección.
34Grados de Libertad (GL) del
Sistema de Tipo de minas que sistema portante (Ejes
Proyecto Sistema portante
detección utilizado detecta coordenados fijos en la
estructura)
GL: 0.
La estructura en la que se
encuentra el GPR no tiene
MiRASCAN GPR. MAP y AEI. Estructura fija.
movimiento, pero el sensor
puede desplazarse sobre
ella en un plano horizontal.
GL: 0.
El brazo no tiene
MAP con movimiento, pero con
Detector de
PEMEX-BE componentes Brazo fijo. desplazamientos
metales.
metálicos. oscilatorios de todo el
dispositivo explora un área
determinada.
GL: 5.
MAP con Brazo móvil con 3 Rotación para el
Detector de
SILO6 componentes articulaciones y 2 movimiento de altitud.
metales.
metálicos. ejes de rotación. Rotación para mantener el
detector paralelo al suelo.
GL: 2 (Detector de metales)
Rotación y traslación en el
GPR y detectores de MAP, AEI, MUSE y Parte inferior de la
COMET I plano horizontal.
metales. minas antivehículo. plataforma móvil.
GL: 0 (GPR).
Fijo en la estructura.
GPR, cámara de GL: 2.
MAP con
infrarrojos y Brazo móvil con 8 Rotación en el plano
Tridem componentes
detector de articulaciones. horizontal. Rotación para el
metálicos.
metales. movimiento de altitud.
GPR, cámara de GL: 2.
Brazo móvil con 1
infrarrojos y Rotación en el plano
AMRU 4 No registra. articulación y 1 eje
detector de vertical. Rotación para el
de rotación.
metales. movimiento de altitud.
GPR, cámara de GL: 3.
Brazo móvil con
infrarrojos y Traslación en el plano
The hunter No registra. cilindros
detector de horizontal. Traslación en el
actuadores.
metales. plano vertical.
GL: 0.
GPR, cámara de
Brazo fijo Estructura fija sobre la que
infrarrojos y
LOTUS MAP y AEI. (Estructura en se encuentran
detector de
voladizo). ensamblados el GPR y
metales.
detector de metales.
GL: 2.
MAP con Brazo móvil con 1
Detector de Rotación en el plano
SCAN I componentes articulación y 1 eje
metales. horizontal. Rotación para el
metálicos. de rotación.
movimiento en altitud.
Tabla 4. Proyectos desarrollados en detección de MAP y AEI.
Los proyectos presentados previamente se agrupan en desarrollos internacionales y nacionales, y
se describen a continuación.
352.9.1. Desarrollos internacionales
 MiRASCAN
Proyecto: MiRASCAN.
Desarrollador: RSLab Remote Sensing Laboratory.
Origen: USSR.
Figura 6. MiRASCAN (21).
MiRASCAN (21) es un proyecto enfocado a la detección de MAP, más que al desarrollo de la
plataforma móvil para el sistema de detección. La detección de minas se efectúa con un GPR
equipado en una estructura fija en la parte delantera, sobre la cual el sensor GPR puede realizar
desplazamientos en un plano horizontal para la exploración del terreno. Figura 6. MiRASCAN .
En la Figura 7 se presentan un esquema básico del MiRASCAN y de la trayectoria de exploración
para la detección de minas, el GPR se representa con un círculo gris. Desde una posición inicial, el
robot avanza hacia adelante en línea recta, posteriormente el GPR se desplaza al extremo derecho
tomando su posición inicial para la exploración. Luego el GPR se desplaza hasta el extremo
izquierdo, de nuevo el robot se desplaza hacia adelante en línea recta y el GPR se desplaza hacia el
extremo derecho para iniciar nuevamente la exploración.
Figura 7. Esquema del robot MiRASCAN y su trayectoria de exploración.
36 PEMEX-B
Proyecto: Personal Mine Explorer BE (PEMEX-BE).
Desarrollador: Microprocessors and Interfaces Laboratory (LAMI) at EPFL.
Origen: Suiza.
Figura 8. PEMEX-B (22) (23).
El PEMEX BE (22) (23) es un robot de bajo peso y configuración sencilla. La detección de MAP se
efectúa con un detector de metales que se encuentra en un domo en la parte delantera del robot.
Este domo constituye también el tercer punto de apoyo del robot. El PEMEX-BE detecta y evita
obstáculos con infrarrojos. Figura 8.
En la Figura 9 se presentan un esquema básico del PEMEX-BE y de la trayectoria de exploración
para la detección de minas, el detector de metales se representa con un círculo gris. Desde una
posición inicial, el robot avanza hacia adelante en línea recta, posteriormente una de las ruedas se
deja sin movimiento mientras que la otra, dotada de movimiento, hace rotar el robot alrededor de
la rueda fija. Luego la condición de las ruedas se intercambia, la rueda fija se mueve y la rueda con
movimiento ahora se fija, y debido a esto se genera el giro en sentido contrario.
Figura 9.Esquema del robot PEMEX-B y su trayectoria de exploración.
37 SILO6
Proyecto: SILO6.
Desarrollador: Agencia Estatal Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC).
Origen: España.
Figura 10. SILO6 (24).
El SILO6 (24) es un proyecto más enfocado al desarrollo de la plataforma móvil que al sistema de
detección de minas. Sin embargo, para fines de investigación, cuenta con un detector de metales
incorporado en la cabeza sensor, el cual se encuentra unido a un brazo móvil llamado manipulador
(o escáner) con el que se realiza la exploración y detección de MAP. Adicional a esto, cuenta con
infrarrojos en la cabeza sensor, con el fin de mantener el detector de metales a una determinada
altura sobre el suelo; también tiene sensores de flexión para evitar los obstáculos del terreno.
Figura 10.
En la Figura 11 se presentan un esquema básico del SILO6 y de la trayectoria de exploración para
la detección de minas, el detector de metales se representa con un círculo gris. El SILO6 se
desplaza hacia adelante en línea recta y desde ahí gracias a la rotación conjugada de sus seis patas
puede moverse en cualquier dirección pero el detector de metales siempre se desplaza
describiendo media circunferencia. La trayectoria del robot es muy parecida a la del COMET I, solo
difiere en la trayectoria del detector de metales para el caso del SILO6.
Figura 11.Esquema del robot SILO6 y su trayectoria de exploración.
38 COMET I
Proyecto: COMET I.
Desarrollador: University of Chiba.
Origen: Japón.
Figura 12. COMET I (25).
El COMET I (25) es un proyecto enfocado al desarrollo, tanto de la detección de minas, como de la
plataforma móvil. El COMET I está equipado con una cámara de luz visible, cámara de infrarrojo,
sensor de control de posición, sensores ultrasónicos, antenas de recepción y transmisión de datos
de imagen, antenas para el control de comando, sensores de proximidad, detectores de metal,
potenciómetros, GPR y GPS. El sistema de detección de minas está conformado por detectores de
metales en la base de cada pata y un GPR ubicado en la parte inferior del cuerpo del COMET I.
Figura 12 . Al COMET I lo sucede su versión actual el COMET IV.
En la Figura 13 se presentan un esquema básico del COMET I y de la trayectoria de exploración
para la detección de minas, el GPR se representa con un círculo gris. El COMET I se desplaza hacia
adelante en línea recta y desde esa posición puede desplazarse en cualquier dirección gracias a la
rotación conjugada de sus seis patas. El GPR debido a su ubicación describe la misma trayectoria
que el robot.
Figura 13. Esquema del robot COMET I y su trayectoria de exploración.
Los tres desarrollos que se describirán a continuación, son el resultado de un proyecto liderado
por la Real Academia Militar Belga, llamado Hudem. Esto consiste en el desarrollo de nuevos
métodos de procesamiento de datos y algoritmos de fusión en el mejoramiento del GPR y de
39sistemas robóticos para sensores de detección de minas. Cualquiera de estos robots puede
adaptarse a diferentes tipos de sensores para detección de MAP.
 Tridem
Proyecto: Tridem.
Desarrollador: Hudem.
Origen: Bélgica.
Figura 14. Tridem (26).
El Tridem (26) es un robot diseñado especialmente para desenvolverse en terrenos muy definidos,
debido a su estructura rígida de 3 ruedas. Las minas son percibidas por un detector de metales,
que se instaló en el Tridem para efectos de la investigación, aunque como se mencionó
anteriormente se puede adaptar para otro tipo de sistemas de detección. Figura 14.
En la Figura 15 se presentan un esquema básico del Tridem y de la trayectoria de exploración para
la detección de minas, el GPR se representa con un círculo gris. Las tres ruedas del robot poseen
rotación completa, desde la posición inicial mostrada el robot se desplaza hacia adelante y con la
rotación adecuada de las ruedas se logra la rotación completa del Tridem para la exploración. El
robot retorna a su posición inicial de exploración para iniciar nuevamente.
Figura 15. Esquema del robot Tridem y su trayectoria de exploración.
40 AMRU 4
Proyecto: AMRU 4.
Desarrollador: Hudem.
Origen: Bélgica.
Figura 16. AMRU 4 (26).
El AMRU 4 (26) es un robot constituido por dos estructuras deslizantes, cuyo movimiento relativo
genera un desplazamiento lineal del robot y por un cilindro giratorio que se emplea para cambiar
la dirección del movimiento. La parte superior el robot cuenta con un manipulador, el cual, como
se mencionó antes, puede adaptarse para equipar al AMRU 4 con diferentes tipos de sensores
para detección de minas. Figura 16.
En la Figura 17 se presentan un esquema básico del AMRU y de la trayectoria de exploración para
la detección de minas, el detector de metales se representa con un círculo gris. Como se mencionó
antes el AMRU4 se compone de dos marcos móviles, estando en la posición inicial mostrada en
figura tal el movimiento se da hacia adelante en línea recta por el desplazamiento de un marco
móvil respecto del otro que está fijo, luego se intercambian las condiciones, el marco fijo se mueve
y el marco con movimiento se fija. El desplazamiento hacia los lados se logra de igual manera.
Figura 17. Esquema del robot AMRU 4 y su trayectoria de exploración.
41 The hunter
Proyecto: The hunter.
Desarrollador: Hudem.
Origen: Bélgica.
Figura 18. The hunter (26).
The hunter (26) es el resultado de una serie de modificaciones realizadas sobre un diseño de un
vehículo para Neutralización de Municiones Explosivas (NME) que utilizaba el Ejército belga para
las operaciones contra el terrorismo. The hunter es un robot de plataforma móvil con sistema de
locomoción tipo Caterpillar. Para efectos de la investigación, la detección de minas se realizó con
detector de metales y GPR. Figura 18.
En la Figura 19 se presentan un esquema básico del Hunter y de la trayectoria de exploración para
la detección de minas, el detector de metales se representa con un círculo gris. La posición inicial
para la exploración es la mostrada en la Figura 19, desde esta posición el GPR se desplaza hasta el
extremo derecho y posteriormente hacia adelante hasta llegar al desplazamiento máximo. En este
punto el robot, sin modificar la posición del GPR, se mueve hacia adelante en línea recta y
finalmente el GPR retorna a su posición inicial de exploración para iniciar nuevamente.
42Figura 19. Esquema del robot The hunter y su trayectoria de exploración.
 LOTUS
Proyecto: Light Ordnance detection by Teleoperated Unmanned System (Lotus).
Desarrollador: EMRAD, Foerster, TNO, Demira.
Origen: Bosnia.
Figura 20. LOTUS (27).
LOTUS (27) es un proyecto que tiene como objetivo la detección y ubicación de MAPs, por medio
de un vehículo equipado con detector de metales, cámara de infrarrojos y GPR. Estos dispositivos
se encuentran instalados en una estructura en voladizo unida por un extremo al techo del
vehículo. Figura 20.
En la Figura 21 se presentan un esquema básico del LOTUS y de la trayectoria de exploración para
la detección de minas, el GPR se representa con un círculo gris. El LOTUS se desplaza en las
direcciones establecidas para un vehículo corriente para realizar la exploración como se muestra
en la figura tal.
43Figura 21. Esquema del robot LOTUS y su trayectoria de exploración.
2.9.2. Desarrollos nacionales
 SCAN I
Proyecto: SCAN I.
Desarrollador: Grupo de investigación de Sistemas Inteligentes, Robótica y Percepción (SIRP) del
departamento de Electrónica de la Pontificia Universidad Javeriana de Bogotá.
Figura 22. SCAN I (28).
El SCAN I (28) es el resultado de una serie de proyectos enfocados en el diseño y construcción de
un robot detector de minas. Figura 22. El proyecto fue desarrollado por módulos que se integraron
al final en un solo robot. De manera general, los módulos son: locomoción, sistema sensorial y
detección de minas. Úrsula (28) es el módulo correspondiente a la locomoción Figura 23
(Izquierda). Y Orión (29) es la interfaz que permite la comunicación entre Úrsula y el operario. El
sistema sensorial está constituido por sensores de posicionamiento, orientación y proximidad. La
detección de MAP se realiza con un detector de metales integrado en el brazo móvil del módulo
de detección de minas Figura 23 (Derecha).
44Figura 23. Módulo de locomoción: Úrsula (izquierda) y Módulo de detección de minas: SCAN I (derecha) (28).
En la Figura 24 se presentan un esquema básico del SCAN I y de la trayectoria de exploración para
la detección de minas, el detector de metales se representa con un círculo gris. Su trayectoria se
logra de forma muy similar a como se hace en el PEMEX-BE. Desde una posición inicial, el robot
avanza hacia adelante en línea recta, posteriormente una de las ruedas se deja sin movimiento
mientras que las otras, dotadas de movimiento, hacen rotar el SCAN I alrededor de la rueda fija.
Para lograr una rotación contraria ahora se deja sin movimiento una rueda del otro costado y se
permite el movimiento de las demás.
Figura 24. Esquema del robot SCAN I y su trayectoria de exploración.
2.10. PANORAMA DE LA INVESTIGACIÓN
Se realizó una búsqueda de publicaciones relacionadas con el tema de las MAP en la base de
datos de la Universidad Nacional de Colombia - Sede Medellín - (30). Ésta se hizo con el fin de
mostrar la tendencia de crecimiento y decrecimiento del interés de investigadores por este tema,
a través de los años.
Las fuentes consultadas de mayor relevancia fueron:
 IEE (Institute of Electrical and Electronics Engineers).
 Science Direct.
 Scopus.
Los criterios de búsqueda considerados fueron:
45 Humanitarian Demining.
 Anti-personnel Landmine Detection.
 GPR Anti-personnel Landmine Detection.
De la Figura 25 a la Figura 33 se muestra que en general el año 2005 fue el año de mayor interés
en el tema de desminado y otros tópicos afines. Entre las publicaciones se encuentran
investigaciones en materia de desminado, sistemas de detección y técnicas de detección, entre
otros. Estas investigaciones han sido desarrolladas a nivel internacional como respuesta a la
problemática generada alrededor de las MAP y AEI, por investigadores de diferentes
nacionalidades.
Con la información recopilada se generaron las gráficas. (Figura 25 a Figura 33)
2.10.1. Humanitarian Demining
En el siguiente bloque de gráficas se presentan los resultados para la búsqueda relacionada con
Humanitarian Demining, se observa lo siguiente:
 En los años 2004, 2005 y 2007 se presentó el mayor número de publicaciones, siendo el
año 2007 el de mayor registro y 2011 el de menor exploración, con 11 publicaciones.
Figura 25.
 El directorio con mayor número de publicaciones es Scopus. Figura 26.
 Las conferencias fueron el tipo de publicación con más registros. Figura 27.
Humanitarian Demining
25
20
15
10
5
0
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
IEEE Science Direct Scopus
Figura 25. Número de publicaciones por año y directorio para Humanitarian Demining.
46Humanitarian Demining
150
100
50
0
Desde año 2000 hasta año 2011
IEEE Science Direct Scopus
Figura 26. Número de publicaciones por directorio para Humanitarian Demining.
Humanitarian Demining
150
100
50
0
Conferencia
Libros
Artículos
Otros
IEEE Science Direct Scopus
Figura 27. Número de publicaciones por tipo y directorio para Humanitarian Demining.
2.10.2. Anti-personnel Landmine Detection
En el siguiente bloque de gráficas se presentan los resultados para la búsqueda relacionada con
Anti-personnel Landmine Detection, se observa lo siguiente:
 En los años 2004, 2005 y 2008 se presentó el mayor número de publicaciones, siendo el
mayor registro el obtenido para el año 2004 y los años 2009, 2010 y 2011 presentaron el
menor récord, con 3 publicaciones para cada año. Figura 28.
 El directorio con mayor número de publicaciones es Scopus. Figura 29.
 Las conferencias fueron el tipo de publicación con más registros. Figura 30.
47Anti-personnel Landmine Detection
30
25
20
15
10
5
0
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
IEEE Science Direct Scopus
Figura 28. Número de publicaciones por año y directorio para Anti-personnel Landmine Detection.
Anti-personnel Landmine Detection
80
60
40
20
0
Desde año 2000 hasta año 2011
IEEE Science Direct Scopus
Figura 29. Número de publicaciones por directorio para Anti-personnel Landmine Detection.
Anti-personnel Landmine Detection
50
40
30
20
10
0
Conferencia Libro Artículo Otros
IEEE Science Direct Scopus
Figura 30. Número de publicaciones por tipo y directorio para Anti-personnel Landmine Detection.
482.10.3. GPR Anti-personnel Landmine Detection
En el siguiente bloque de gráficas se presentan los resultados para la búsqueda relacionada con
GPR Anti-personnel Landmine Detection, se observa lo siguiente:
 En los años 2005, 2006 y 2007 se presentó el mayor número de publicaciones, siendo el
mayor registro el obtenido para el año 2007 y el menor registro para los años 2008 y 2009,
con 0 publicaciones, seguidos del año 2002 con una publicación. Figura 31.
 El directorio con mayor número de publicaciones es IEEE. Figura 32.
 Las conferencias fueron el tipo de publicación con más registros. Figura 33.
GPR Anti-personnel Landmine Detection
10
8
6
4
2
0
2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 2011
IEEE Science Direct Scopus
Figura 31. Número de publicaciones por año y directorio para GPR Anti-personnel Landmine Detection.
GPR Anti-personnel Landmine Detection
20
15
10
5
0
Desde año 2000 hasta año 2011
IEEE Science Direct Scopus
Figura 32. Número de publicaciones por directorio para GPR Anti-personnel Landmine Detection.
49GPR Anti-personnel Landmine Detection
25
20
15
10
5
0
Conferencia Libros Artículos Otros
IEEE Science Direct Scopus
Figura 33. Número de publicaciones por tipo y directorio para GPR Anti-personnel Landmine Detection.
La actividad relacionada con las MAP y AEI se comenzó a monitorear en el mundo por el Landmine
and Cluster Munition Monitor, en 1999, y en Colombia por el PAICMA, en el año 1990. Los
resultados de las búsquedas realizadas se muestran desde el año 2000, debido a que de los años
anteriores se tienen muy pocos registros de investigaciones relacionadas con el tema. El mayor
número de resultados obtenidos fue de 2 registros entre 1990 y 2000, lo que indica que a pesar de
la problemática existente y sus efectos en la sociedad, investigadores, entidades y autoridades
competentes, demoraron varios años para iniciar estudios en esta área alrededor del mundo.
2.11. JUSTIFICACIÓN
La mina Quiebra Patas Química, al igual que otros AEIs, representa para los habitantes de
Antioquia una amenaza constante, a tal punto que se ha manifestado como uno de los efectos
sociales más notorios de estos artefactos el miedo a viajar dentro de la región y especialmente por
lugares de tránsito obligatorio para la población, logrando aislar localidades enteras de otros
territorios, restringiendo el acceso a la educación, salud, servicios públicos y dificultando la
satisfacción de las necesidades básicas. A esto se suman efectos como la perdida de la capacidad
del suelo para ser cultivado y el desplazamiento forzado de la población. Las MAP, AEI y MUSE,
luego de sembradas tienen una vida útil de aproximadamente 50 años, lo que extiende la
problemática en el tiempo.
Adicionalmente, las características del territorio antioqueño, como la densa vegetación y el
terreno irregular, debido a la topografía montañosa, combinadas con la habilidad estratégica de
los sembradores de minas, aumentan la complejidad de las tareas de desminado. Otros factores
son el clima, que aumenta la humedad del suelo y tiende a causar el desplazamiento de las minas
y la forma y tamaño de ellas (11).
Como respuesta a este problema el gobierno Colombiano, por medio de la firma del Tratado de
Ottawa, se ha comprometido a desminar el territorio nacional, devolviendo a la población
terrenos aptos para cultivar y zonas seguras para su movilidad.
50Según las conclusiones dadas en un estudio desarrollado en la Universidad Nacional de Colombia,
Sede Medellín, se propone el uso de perros rastreadores, la Espectroscopia de Movilidad Iónica
(IMS), y la alteración de fluorescencia emitida por resinas poliméricas, conocida con el nombre
comercial de FIDO, IMS-GPR Y FIDO-GPR, como las herramientas por utilizar en Antioquia para la
detección de AEIs (11).
En este contexto, se concibe el diseño de un dispositivo con GPR para detección de MAPs y AEIs en
Antioquia que facilite en algún grado las tareas de desminado y las haga más seguras para las
personas involucradas en este proceso. Dentro de este proyecto se hace necesario el diseño del
sistema portante para el sensor GPR RASCAN-4/4000 de RSLab, que se desea implementar en tal
dispositivo.
513. DISEÑO CONCEPTUAL
El diseño conceptual es la parte del proceso de diseño en la cual, por medio de la identificación de
problemas sin solucionar a través de la abstracción, el establecimiento de estructuras funcionales
(Caja negra y caja transparente), la búsqueda de principios de solución adecuados y la
combinación de éstos, se llega al planteamiento de la alternativa de solución que mejor satisface
los requerimientos de diseño (31).
Presentada la justificación de la necesidad del desarrollo del diseño de un dispositivo con GPR para
la detección de MAP y AEI en Antioquia, se prosigue a plantear el diseño conceptual del SP para el
sensor GPR RASCAN-4/4000 de RSLab Figura 34, que se desea implementar en tal dispositivo.
Figura 34. Sensor GPR RASCAN-4/4000 de RSLab (32).
3.1. METODOLOGÍA
El desarrollo del diseño conceptual del SP se realizará empleando la metodología planteada por
Pahl y Beitz (31) y adicionalmente se abordarán algunos aspectos básicos según lo propuesto por
Cross (32).
La metodología de Palh y Beitz, que se clasifica como un modelo prescriptivo de diseño, se define
como un método sistemático de diseño que se desarrolla en etapas ordenadas con el objetivo de
dar solución a un problema existente. Dicha metodología se desarrolla según las etapas
presentadas en la Tabla 5.
52Etapa Resultado Descripción
Se recolectan los requerimientos y se hace una lista con
Determinación de la
1 Clarificación de la tarea. ellos. Posteriormente éstos se transforman en
lista de requerimientos.
especificaciones de diseño.
Identificación de Se analiza la lista de requerimientos con respecto a la
Identificación de
2 problemas por función requerida y las limitaciones esenciales con el fin
problemas esenciales.
solucionar. de confirmar y refinar el problema.
Establecimiento de Función general-Sub- Los problemas determinados que se desean solucionar
3
estructuras funcionales. funciones. se transforman en funciones y sub-funciones.
Búsqueda de principios
de solución que Principios de solución a Se determina un principio de solución para cada sub-
4
cumplan las sub- las sub-funciones. función y finalmente se forma una estructura funcional.
funciones.
Posibles soluciones o Empleando un esquema de combinación de principios de
Combinación de los
5 alternativas de solución como una matriz, se generan alternativas de
principios de solución.
solución. solución.
Selección de las Posibles soluciones o
Por medio de diagramas se eligen todas las alternativas
posibles soluciones o alternativas de solución
6 de solución adecuadas para satisfacer la función y sub-
alternativas de solución que satisfagan criterios
funciones definidas.
más adecuadas. de selección.
Concreción de la Conceptos concretos y Según criterios de selección más refinados se escoge la
7
solución final. definidos alternativa de solución más adecuada de todas.
Concepto que satisface Se realiza la evaluación de los aspectos técnicos,
Evaluación de la
8 los criterios de políticos, ambientales y económicos de la alternativa de
solución final.
evaluación. solución seleccionada.
Definición de solución Definición del diseño Se presenta el diseño conceptual de la alternativa de
9
final. conceptual. solución seleccionada.
Tabla 5. Descripción de la metodología de Palh y Beitz.
3.2. ESCALA DE PONDERACIÓN DE LOS REQUERIMIENTOS DE DISEÑO
Los requerimientos de diseño se pueden ponderar de 1 a 5 según la escala mostrada en la Tabla 6.
Escala de ponderación de las especificaciones de diseño.
Ponderación Significado
1 Deseable
2 Importancia baja
3 Importancia media
4 Importancia alta
5 Muy importante
Tabla 6. Escala de ponderación de las especificaciones de diseño.
3.3. ESCALA DE PONDERACIÓN DE LOS PRINCIPIOS DE SOLUCIÓN
Los principios de solución se pueden evaluar según la escala de ponderación mostrada en la Tabla
7
53Ponderación Significado
1 Inadecuado
2 Débil
3 Satisfactorio
4 Bueno
5 Excelente
Tabla 7. Escala de ponderación de las alternativas de solución.
3.4. DETERMINACIÓN DE LOS REQUERIMIENTOS DE DISEÑO Y ESPECIFICACIONES
DE DISEÑO
El diseño conceptual del SP hace parte del desarrollo del proyecto que lleva por nombre, “Diseño
de un dispositivo de exploración y detección de minas antipersonal para uso en una zona específica
del territorio antioqueño” (33). Los requerimientos de diseño y por consiguiente las
especificaciones de diseño para el SP, se derivan de los del proyecto mencionado previamente.
Siguiendo este orden de ideas se presenta en la Tabla 8 los requerimientos y especificaciones de
diseño con sus valores asociados para el SP.
Requerimiento Especificación Valor
El desplazamiento del GPR se debe
El SP debe permitir el desplazamiento del sensor Mayor relación
realizar de forma que cubra la mayor
1 de la forma más eficiente posible para cubrir la Á𝑟𝑒𝑎
parte de terreno en el menor tiempo .
mayor cantidad de terreno en el menor tiempo. 𝑇𝑖𝑒𝑚𝑝𝑜
posible.
El sistema debe utilizar el sensor GPR RASCAN- GPR RASCAN-4/4000 de
2 Sensor GPR RASCAN-4/4000 de RSLab.
4/4000 de RSLab. RSLab.
El SP se va a emplear en un dispositivo que realiza
3 tareas de desminado humanitario (sujeto a las -/- -/-
restricciones y requerimientos que esto implique).
4 El SP debe tener el menor peso posible. Menor peso posible. Peso: Menor posible.
Todos los elementos deben soportar Temperatura: -10 a 50℃
El SP debe poder soportar las condiciones de
el trabajo bajo las condiciones del Presión: 0.5 a 1.2 𝑎𝑡𝑚
5 trabajo en exteriores: Exposición a luz solar,
exterior y el sensor debe ser Humedad relativa: <90%
humedad, lluvia, entre otros factores.
protegido de éstas. Impacto: <10 𝑔
Número de herramientas
Mínimo número de piezas o
máximo: 2.
6 El SP debe ser modular y de fácil ensamble. subsistemas y mínimo
Número de piezas: Menor
número de herramientas necesarias.
posible.
El SP debe permitir su montaje en un DE, para lo
Ensamble a otro sistema por medio de
7 cual debe contar con un subsistema de -/-
un subsistema de ensamble.
aseguramiento versátil.
El SP debe poder facilitar el correcto Correcto funcionamiento para
Minas: AEI mina Quiebra
8 funcionamiento del GPR para la detección de AEI detección de AEI (específicamente
Patas Química
(específicamente la mina Quiebra Patas Química). minas Quiebra Patas Químicas)
Tabla 8. Requerimientos, especificaciones y valores para el diseño del SP.
Las normas que regulan las labores de desminado humanitario en Colombia son el decreto 2150
de 2007 y las leyes 759 de 2000 y 1421 de 2010.Se hace necesario aclarar que esta normativa no
abarca el desminado humanitario tipo mecánico, por tanto, éstas no se pueden emplear para
54regular las condiciones de trabajo del DE y por consiguiente del SP, ya que precisamente el
desminado que se desea realizar con el DE es el desminado humanitario de tipo mecánico.
3.4.1. Ponderación de los requerimientos de diseño
Cada requerimiento es ponderado según la Tabla 6 con el fin de establecer su importancia. En la
Tabla 9 se presenta la ponderación para los requerimientos de diseño del SP.
Requerimiento de diseño Ponderación
El SP debe permitir el
desplazamiento del sensor de la
1 forma más eficiente posible para 5
cubrir la mayor cantidad de terreno
en el menor tiempo.
El sistema debe utilizar el sensor
2 5
GPR RASCAN-4/4000 de RSLab.
El SP se va a emplear en un
dispositivo que realiza tareas de
3 desminado humanitario (sujeto a las 1
restricciones y requerimientos que
esto implique).
El SP debe tener el menor peso
4 4
posible.
El SP debe poder soportar las
condiciones de trabajo en
5 exteriores: Exposición a luz solar, 4
humedad, lluvia, entre otros
factores.
El SP debe ser modular y de fácil
6 4
ensamble.
El SP debe permitir su montaje en
un DE, para lo cual debe contar con
7 3
un subsistema de aseguramiento
versátil.
El SP debe poder facilitar el correcto
funcionamiento del GPR para la
8 5
detección de AEI (específicamente la
mina Quiebra Patas Química).
Tabla 9. Ponderación de las especificaciones de diseño.
La especificación 2 de la Tabla 9 es de obligatorio cumplimiento y por tanto se le asigna el máximo
valor de ponderación disponible.
3.5. ESTABLECIMIENTO DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN
3.5.1. Funciones y sub-funciones
Se presentarán la caja negra y caja transparente para el SP y para interpretarlas es necesario
conocer la convención de la Figura 35.
55Energía
Masa o Materia
Señal
Figura 35. Convenciones para la caja negra y caja transparente.
3.5.2. Función general: Caja negra
La función general es la operación principal para ejecutar por el dispositivo que se va a diseñar, las
entradas y salidas necesarias para llevar a cabo la función general corresponden a energía, masa o
materia y señal. En la
Figura 36 se muestra el esquema de la caja negra para el SP.
Energía del operario.
Energía eléctrica.
GRP ensamblado en el SP y en
una posición determinada.
SP
GPR-RASCAN 4/4000.
SP ensamblado en el dispositivo
de exploración.
GRP ensamblado.
Posición requerida
para exploración.
SP ensamblado.
Energía de desecho.
Figura 36. Esquema de la caja negra para el SP.
Las especificaciones se convierten en funciones y se muestran en la Tabla 10. Nótese que una
función puede satisfacer varias especificaciones de diseño, sin esto representar un conflicto,
puesto que para cada función se definen una o más sub-funciones que conduzcan a la ejecución
de la función.
56Especificación Función
El desplazamiento del GPR se debe realizar de
1 forma que cubra la mayor parte de terreno en el Desplazar el GPR.
menor tiempo posible.
Soportar y mantener las condiciones
2 Sensor GPR RASCAN-4/4000 de RSLab.
de operación del GPR.
Todos los elementos deben soportar el trabajo
Mantener las condiciones de trabajo
3 bajo las condiciones del exterior y el sensor debe
en exterior.
ser protegido de éstas.
Mínimo número de piezas o subsistemas y mínimo
4 Ensamble y posicionamiento.
número de herramientas necesarias.
Ensamble a otro sistema por medio de un
5 Ensamble y posicionamiento.
subsistema de ensamble.
Correcto funcionamiento para detección de AEI Soportar y mantener las condiciones
6
(específicamente minas quiebra patas químicas). de operación del GPR.
Tabla 10. Especificaciones con sus correspondientes funciones.
En la Tabla 11 se muestran las sub-funciones asociadas a cada función definida previamente y se
puede ver que se redujo el número de funciones con respecto a la Tabla 10, esto ocurre como se
explicó anteriormente, porque una función puede depender de varias sub-funciones para poder
ejecutarse.
Función Subfunción
1 Desplazar el GPR. Desplazamiento de exploración.
Soportar y mantener las condiciones
2 Mantener altura y paralelismo para operación.
de operación del GPR.
Funcionamiento del GPR bajo condiciones de operación en
Mantener las condiciones de trabajo ambiente exterior.
3
en exterior. Funcionamiento del SP bajo condiciones de operación en
ambiente exterior.
Ensamble del GPR al SP.
4 Ensamble y posicionamiento.
Ensamble del SP al DE.
Tabla 11. Funciones y subfunciones.
3.5.3. Sub-funciones: Caja transparente
La caja transparente es un diagrama de bloques en el que se muestran las funciones y sub-
funciones requeridas para llevar a cabo la función general. Éstas se enlazan mediante sus
respectivas entradas y salidas, que al igual que la convención utilizada en el esquema de la caja
negra, son energía, masa o materia y señal. En la Figura 37 se muestra el diagrama de bloques de
la caja transparente para el SP
57Energía
eléctrica.
Ensamblar el SP GPR ensamblado en el
Energía del Ensamblar el
al dispositivo de Mover el GRP. SP y en una posición
operario. GRP al SP.
exploración. determinada.
Señal de Señal de
fijación fijación
GPR-RASON
del SP. del GPR.
4/4000.
SP ensamblado en el
Posición
dispositivo de
requerida para
exploración.
exploración.
GRP ensamblado
en el SP.
Energía de desecho.
Figura 37. Esquema de la caja transparente para el SP.
3.6. BÚSQUEDA DE PRINCIPIOS DE SOLUCIÓN
Los principios de solución son mecanismos, elementos mecánicos o métodos que satisfacen las
funciones y sub-funciones planteadas en la Tabla 11. En la Tabla 12 se listan las funciones con sus
respectivas sub-funciones y para cada una de ellas las alternativas A, B, C y D que las satisfacen.
Al realizar una revisión de las trayectorias de los sistemas de detección instalados en los robots,
presentados en el numeral 2.9, se concluye que la trayectoria óptima de exploración es la que
presentan los robots MiRASCAN y TheHunter, debido a que se tiene una mejor cobertura del
terreno durante la exploración. Es por esta razón que se tratará al máximo de encontrar el
principio de solución que mejor cumpla esta condición.
Principios de solución
Función Sub-función
A B C D
Desplazar el Desplazamiento
1 1.1
GPR. de exploración.
Biela Tornillo sin fin Riel Actuador
Tabla 12. Principios de solución.
58Principios de solución
Función Sub-función
A B C D
Soportar y
Mantener la
mantener las
altura y el
2 condiciones de 2.1
paralelismo
operación del
para operación.
GPR.
Soporte de Unión universal
Rótula de esfera
pasador (Cardán)
Funcionamiento
del GPR bajo
condiciones de
3.1
operación en
ambiente
exterior.
Mantener las
Carcasa Recubrimiento Aislante
condiciones de
3
trabajo en
exterior.
Funcionamiento
del SP bajo
condiciones de
3.2
operación en
ambiente
exterior.
Material
Carcasa Recubrimiento
adecuado
Ensamble del
4.1
GPR al SP.
Abrazadera Alojamiento (en
Abrazadera partida Seguro
Ensamble y completa carcasa)
4
posicionamiento.
Ensamble del
4.2
SP al DE.
Soporte de
Tornillo Perno Eje-Pines
pasador
Tabla 12 (Continuación). Principios de solución.
593.6.1. Combinación de principios de solución
La generación de las alternativas de solución o estructuras funcionales se da por la combinación de
los principios de solución mostrados en la Tabla 12. Para lograr esto, se utiliza el método
propuesto por Zwicky, el cual es conocido como matriz morfológica.
La matriz que se presenta aquí difiere de la planteada por Zwicky en que no se utiliza una línea
para combinar los principios de solución, con el fin de generar una alternativa de solución, sino
que se dispone de varias celdas por cada principio que se rellenan de un color diferente para cada
alternativa. Las alternativas de solución se muestran en la Tabla 13.
Principios de solución
Función Sub-función
A B C D
Desplazar el Desplazamiento
1 1.1
GPR. de exploración.
X X X
Biela Tornillo sin fin Riel Actuador
Soportar y Mantener
mantener las altura y el
2 condiciones de 2.1 paralelismo
operación del para la
GPR. operación.
X X X
Soporte de Unión universal
Rótula de esfera
pasador (Cardán)
Funcionamiento
Mantener las del GPR bajo
condiciones de condiciones de
3 3.1
trabajo en operación en
exterior. ambiente
exterior.
Carcasa Recubrimiento Aislante
Tabla 13. Combinación de principios de solución.
60Principios de solución
Función Sub-función
A B C D
Funcionamiento
del SP bajo
condiciones de
3.2
operación en
ambiente
exterior.
X X X
Material
Carcasa Recubrimiento
adecuado
Ensamble del
4.1
GPR al SP.
Abrazadera Alojamiento (en
Abrazadera partida Seguro
completa carcasa)
Ensamble y
4
posicionamiento.
Ensamble del
4.2
SP al DE.
X X X X X X
Soporte de
Tornillo Perno Eje-Pines
pasador
Tabla 13 (Continuación). Combinación de principios de solución.
Los principios de solución marcados con color amarillo y una “X” no se consideran en las
alternativas de solución dado que violan, o no satisfacen cabalmente, las premisas de los
requerimientos de diseño de la Tabla 8, a continuación se presentan los argumentos respectivos:
 Actuador: Bien sea hidráulico o neumático requiere de una línea de suministro y una
bomba o compresor para generar tanto el flujo como las presión requerida, esto va en
contravía de la premisa de bajo peso y fácil ensamble.
 Rótula de esfera: La rótula es un elemento que por sí solo es incapaz de mantener una
posición y requiere un elemento externo de aseguramiento, con este elemento no se
garantiza una posición determinada del GPR y por lo tanto se afecta su correcto
funcionamiento.
61 Carcasa: Para buscar que el SP pueda soportar las condiciones de trabajo en exteriores no
se considera el uso de una carcasa porque resulta más práctico emplear un recubrimiento
o fabricar el SP en un material adecuado para el trabajo a las condiciones dadas que
fabricar una carcasa, la cual a su vez, va en contra de las premisas de bajo peso y fácil
ensamble.
 Tornillo y perno: El tornillo y el perno se consideran elementos de fijación, a pesar de
satisfacer la premisa de ensamble y posicionamiento no permiten el movimiento del SP
para satisfacer la premisa del correcto funcionamiento del GPR.
3.6.2. Esquemas de las Alternativas de solución
A continuación se presentan los esquemas 3D de las 3 alternativas de solución resultantes de la
combinación de los principios de solución.
 Esquemas de las Alternativas de solución I
Figura 38. Alternativa de solución I.
62Figura 39. Detalle del sistema de sujeción del SP.
 Alternativa de solución II
Figura 40. Alternativa de solución II.
63Figura 41. Detalle del sistema de sujeción del SP.
 Alternativa de solución III
Figura 42. Alternativa de solución III.
64Figura 43. Detalle del sistema de sujeción del SP.
Figura 44. Detalle del sistema de fijación del SP.
653.7. JUSTIFICACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN
3.7.1. Alternativa de solución I
Esta alternativa de solución es el resultado de la combinación de los principios de solución
descritos a continuación:
 Tornillo sin fin: Este elemento permite la transformación de movimiento circular,
generado por otro elemento y transmitido al tornillo, en movimiento lineal; el cual es
aprovechado para lograr el desplazamiento sobre éste de un anillo al cual va unido el GPR.
 Cardán: Como principio de solución para mantener las condiciones de operación del GPR
en esta alternativa también se considera este elemento, el cual ya se ha mencionado, y
que le permite al GPR la rotación en los 3 ejes del sistema coordenado para mantener la
condición de paralelismo durante la operación.
 Carcasa: Se concibe como una protección para el GPR durante el trabajo en ambiente
exterior, debe garantizar que los valores de la temperatura, presión, humedad relativa e
impacto estén dentro de los límites permitidos.
 Material adecuado: El SP debe funcionar bajo las mismas condiciones de operación del
GPR, es por esto que se debe hacer una correcta selección del material de fabricación del
SP para que esto pueda ocurrir.
 Alojamiento-Seguro: La carcasa es el elemento que permite el ensamble del GPR al SP, la
parte interna de la carcasa, es decir el alojamiento, cuenta con unas salientes que
corresponden a las estrías que tiene el GPR en su cara cilíndrica, éstas se aprovechan para
a su vez realizar el posicionamiento del GPR respecto el SP. Como el alojamiento es abierto
en su parte superior para poder insertar el GPR, se usa un seguro para evitar que en
posiciones extremas, tanto del SP como del GPR, éste se salga.
 Soporte de pasador: Es el elemento que permite el ensamble del SP al DE y a su vez le
permite la rotación en un eje del sistema coordenado para generar un cambio de altura y
mantener las condiciones de operación (altura y paralelismo con respecto al suelo) del
GPR.
663.7.2. Alternativa de solución II
En esta alternativa de solución también se utilizan los principios de solución de cardán, material
adecuado y soporte de pasador, bajo las mismas justificaciones. Todos los principios de solución
son descritos a continuación:
 Biela y disco excéntrico: Este elemento permite la transformación de movimiento circular,
generado por otro elemento, en movimiento lineal; el cual es aprovechado para lograr el
desplazamiento del GPR sobre el riel durante la exploración.
 Cardán: Como principio de solución para mantener las condiciones de operación del GPR
en esta alternativa también se considera este elemento, el cual ya se ha mencionado, y
que le permite al GPR la rotación en los 3 ejes del sistema coordenado para mantener la
condición de paralelismo durante la operación.
 Recubrimiento: Para garantizar que el GPR opere dentro de los límites establecidos para la
temperatura, presión, humedad relativa e impacto, se emplea un recubrimiento capaz de
mantener estas condiciones.
 Material adecuado: Al igual que en la Alternativa I, el SP debe funcionar bajo las mismas
condiciones de operación del GPR y por esta razón se debe hacer una correcta selección
del material de fabricación del SP para que esto pueda ocurrir.
 Abrazadera partida: Para lograr el ensamble del GPR al SP se utiliza una abrazadera
partida, o de dos cuerpos, la cual sujeta el GPR de la superficie cilíndrica del mismo y lo
asegura por medio de un tornillo.
 Soporte de pasador: Como en la Alternativa I se concibe este elemento para lograr el
ensamble del SP al DE y a su vez permitirle la rotación en un eje del sistema coordenado
para generar un cambio de altura y mantener las condiciones de operación, altura y
paralelismo con respecto al suelo, del GPR.
3.7.3. Alternativa de solución III
En esta alternativa de solución se combinan los principios de solución descritos a continuación:
 Riel: El riel, en conjunto con un mecanismo generador de movimiento circular, logran la
conversión del movimiento circular en un movimiento lineal, que se transmite al GPR y
logra desplazarlo sobre los rieles.
67 Pasador: Se utiliza este elemento para proveer rotación alrededor de 1 eje del sistema
coordenado al GPR y así mantener la condición de paralelismo con respecto al suelo para
la operación del mismo.
 Aislante: Se emplea aislante con el fin mantener los valores de las condiciones de
temperatura, presión, humedad relativa e impacto, dentro de los límites definidos y
conseguir que el GPR pueda operar en ambientes exteriores. Puede tratarse de un aislante
que satisfaga todas las condiciones o de la combinación de varios de ellos, con el objeto
de satisfacer cada variable.
 Recubrimiento: Como se ha expresado ya, el SP portante debe funcionar en las mismas
condiciones de operación del GPR, por tanto para garantizar que esto suceda se utiliza un
recubrimiento para el SP, para que éste no se vea afectado durante su funcionamiento en
las condiciones de operación establecidas para el GPR.
 Abrazadera completa: Para lograr el ensamble del GPR al SP se utiliza una abrazadera
completa, la cual sujeta el GPR de la superficie cilíndrica del mismo y lo asegura por medio
de un tornillo.
 Eje-Pines: El eje se utiliza como el elemento que permite la rotación del SP y el juego de
pines permite fijar y mantener una posición (altura) determinada del SP respecto del
suelo. Estos elementos combinados permiten mantener las condiciones de operación del
GPR (altura y paralelismo con respecto del suelo).
3.8. PONDERACIÓN DE LAS ALTERNATIVAS DE SOLUCIÓN
Cada principio de solución propuesto para satisfacer un requerimiento de diseño se pondera
según la escala de la Tabla 9. Consecutivamente se multiplica por la ponderación asignada al
requerimiento correspondiente según la Tabla 9. Los valores obtenidos para cada par (principio,
requerimiento) se suman y de esta manera se obtiene una calificación para cada alternativa de
solución, como se muestra en la Tabla 14.
68Alternativas de solución
I II III
Ponderación del Ponderación
Requerimiento Producto de Ponderación Producto de Ponderación Producto de
requerimiento del principio
las del principio las del principio las
de solución
ponderaciones de solución ponderaciones de solución ponderaciones
El SP debe
permitir el
desplazamiento
del sensor de la
forma más
1 5 4 20 3 15 3 15
eficiente posible
para cubrir la
mayor cantidad
de terreno en el
menor tiempo.
El sistema debe
utilizar el sensor
2 5 5 25 5 25 5 25
GPR RASCAN-
4/4000 de RSLab.
El SP se va a
emplear en un
dispositivo que
realiza tareas de
desminado
3 humanitario 1 1 1 1 1 1 1
(sujeto a las
restricciones y
requerimientos
que esto
implique).
El SP debe tener el
4 menor peso 4 5 20 3 12 4 16
posible.
El SP debe poder
soportar las
condiciones de
trabajo en
5 exteriores: 4 5 20 4 16 3 12
Exposición a luz
solar, humedad,
lluvia, entre otros
factores.
El SP debe ser
6 modular y de fácil 4 5 20 3 12 3 12
ensamble.
Tabla 14. Ponderación de las alternativas de solución.
69Alternativas de solución
I II III
Ponderación del Ponderación
Requerimiento Producto de Ponderación Producto de Ponderación Producto de
requerimiento del principio
las del principio las del principio las
de solución
ponderaciones de solución ponderaciones de solución ponderaciones
El SP debe
permitir su
montaje en un DE,
para lo cual debe
7 3 4 12 4 12 3 9
contar con un
subsistema de
aseguramiento
versátil.
El SP debe poder
facilitar el
correcto
funcionamiento
8 del GPR para la 5 5 25 4 20 3 15
detección de AEI
(específicamente
la mina quiebra
patas química).
Total -/- -/- 143 -/- 113 -/- 105
Tabla 14 (Continuación). Ponderación de las alternativas de solución.
3.8.1. Elección de alternativa de solución según ponderación
Según la Tabla 14, la alternativa de solución que mejor satisface los requerimientos de diseño es la
Alternativa I con 143 puntos, seguida por la Alternativa II con 113 puntos y por último aparece la
Alternativa III con 107 puntos. La diferencia en las ponderaciones obtenidas para las Alternativas I
y II es de 30 puntos, y entre las alternativas I y III es de 38 puntos. Se tiene como criterio que si
existe una diferencia porcentual mayor al 20% entre las ponderaciones más altas, entonces esa
diferencia es suficiente para declarar cuál alternativa de solución es la mejor.
𝑷𝒐𝒏𝒅𝒆𝒓𝒂𝒄𝒊𝒐𝒏 𝒄𝒐𝒎𝒑𝒂𝒓𝒂𝒅𝒂
Alternativa de solución %=
𝑷𝒐𝒏𝒅𝒆𝒓𝒂𝒄𝒊𝒐𝒏 𝒎𝒂𝒔 𝒂𝒍𝒕𝒂
I 100
II 79.0
III 73.43
Tabla 15. Comparación de las alternativas de solución con la de mayor puntaje.
Según la Tabla 15, se tiene que la diferencia porcentual entre las alternativas I y II, que son las que
tienen mayor puntuación, es de 21% y por tanto es válido aceptar la Alternativa de solución I como
la que mejor satisface los requerimientos de diseño.
703.8.2. Descripción de la alternativa de solución seleccionada
Por tratarse de un diseño conceptual se entiende que la alternativa de solución seleccionada no
está totalmente definida, ya que con los principios de solución elegidos se satisfacen los
requerimientos de diseño planteados, y por tanto las funciones y sub-funciones del dispositivo que
se diseña, pero quedan indeterminados elementos que vinculan algunos principios o funciones.
Dicho esto, es necesario explicar que para que las alternativas de solución determinadas operen
correcta y completamente se debe considerar el uso de motores para dotar de movimiento a los
diferentes elementos que intervienen en el proceso pero ese tipo de determinaciones se hacen en
la etapa del diseño de detalle.
La alternativa de solución seleccionada, Figura 38, cuenta con una estructura rígida (de color azul)
sobre la que se ensamblan los demás elementos del SP. Esta estructura se vincula al DE por medio
de un par de pasadores. En ese punto se requiere un motor que pueda producir la rotación del SP
alrededor de los pasadores para generar la variación en la altura del GPR.
El tornillo sin fin (de color gris claro) es el elemento que convierte el movimiento circular,
suministrado por un motor (de color negro), en movimiento lineal conducido a un anillo (bloque
de color rojo).
La unión universal, cardán o junta de cardán (de color amarillo y azul claro) se encuentra vinculada
al anillo, por medio de un eje, y se mueve solidario con él según el movimiento inducido a éste
por el motor. Al cardán se encuentra unida la carcasa con alojamiento en la cual se ubica el GPR.
Para lograr el movimiento rotacional de los elementos de la junta es necesario contar con dos
motores, uno para la rotación en cada eje. Las dos rotaciones restantes necesarias para mantener
el GPR operando en las condiciones establecidas se da de la siguiente manera:
 En el anillo debe disponerse un motor en cuyo eje se ensamblará la pieza amarilla del
cardan, de este modo el GPR puede rotar sobre el eje del anillo mismo para cuando sea
necesario buscar paralelismo con el suelo.
 La pieza azul claro del cardán requiere de otro motor para poder rotar y garantizar el
paralelismo del GPR con el suelo. Este motor puede ser ensamblado mediante algún
vínculo en el mismo cardán.
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Juan Carlos Vélez Álvarez.
E-mail: juancarlosvelezalvarez@yahoo.com
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