EJERCER COMO DIRECTOR O JURADO DE LOS PROYECTOS DE GRADO, PAR, ÁRBITRO DE ARTÍCULO O PROYECTO DE INVESTIGACIÓN CUANDO SE LE

REQUIERA.

INSTRUCTIVO 2

XI ENCUENTRO DEPARTAMENTAL DE SEMILLEROS DE INVESTIGACIÓN REDCOLSI NODO HUILA - 2015

NIT: 900014966-5

FORMATO UNICO DE INSCRIPCIÓN PARA PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN

País Colombia

Nodo

Universidad Universidad Abierta y a Distancia UNAD

Nombre del Semillero

Nivel de Formación

(Indique Grado o

Semestre)

Primer Semestre

Programa Académico Ingeniería Electrónica

Título del Proyecto Sistema De Detección Movil De Minas Antipersonales

Autor(es) Ing. Hugo Hernando Diaz Raga

Identificación 81.741.224 de Fusagasuga

Ponente(s)

(máximo dos)

Andrey Eduardo Caliman Arias y Oscar Andres Artuduaga

E-mail de Contacto hugo.diaz@unad.edu.co

Teléfonos de Contacto 3163906657

CATEGORIA Propuesta de Investigación

(seleccionar una) Investigación en Curso

Área de la investigación

(seleccionar una)

Ciencias Agrarias Ciencias Biológicas y del Mar Ciencias de la Salud y el Deporte Ciencias Exactas y de la Tierra Ciencias del medio ambiente

y el hábitat

Ciencias Humanas Ciencias Sociales Navales y de Seguridad Ingenierías Lingüística, Artes y Letras

Subárea del conocimiento (ver anexo N°1)

1. TITULO. Sistema De Detección Movil De Minas Antipersonales

2. INTRODUCCIÓN. El ser humano siempre anda buscando soluciones a los problemas que se le

presentan, en esta búsqueda crea instrumentos que respondan a cada necesidad, por eso, la calidad

de vida del ser humano se relaciona con medidas que se toman mediante instrumentos presentes en

todas las áreas de vida del ser, para saber hasta dónde logra satisfacer sus necesidades.

La búsqueda de soluciones ha creado instrumentos que benefician de alguna manera pero también lo

dañan, es el caso de las Minas Antipersona (M.A), creadas como instrumentos de disuasión entre

grupos que se enfrentan por diferentes razones. Hoy después de muchos daños causados se busca

una solución que permita su localización y desactivación sin mayores perjuicios.

Una posible solución son los detectores de metales, herramientas útiles para medir y detectar los

cambios generados por un campo electromagnético de manera que permita determinar la presencia

de un objeto metálico que se encuentran bajo tierra. Se pueden utilizar en la búsqueda de objetos

metálicos, de manera que se convierten en una posibilidad técnica para observar sin remover M.A.

Para disminuir el riesgo, se propone en este proyecto un sistema de detección de M.A que detecte

cualquier tipo de metal, teniendo en cuenta que una M.A puede contener partículas de diversos

metales que podrían ser detectados por inducción electromagnética, por lo tanto, las minas que no

contienen en su interior materiales ferrosos, no pueden ser detectadas por inducción electromagnética.

De acuerdo a lo expuesto la detección, localización y ubicación del artefacto explosivo se efectúa de

manera auditiva utilizando un transmisor de FM por medio inalámbrico de tal manera que el riesgo

para el usuario es mínimo.

Con este proyecto se pretende ofrecer una pequeña luz en la investigación y desarrollo de un sistema

efectivo de detección de M.A en el país.

3. PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA Y JUSTIFICACIÓN. Una de las problemáticas existentes debido a la guerra en Colombia desde hace más de 20 años son las Minas Antipersonales, en adelante MA. Durante el transcurso de los años, este número de minas en vez de disminuir, ha aumentado, generando un gran número de víctimas tanto en las fuerzas armadas como en la población civil; de hecho, Colombia es el único país en América Latina y uno de los pocos en el mundo donde cada día se siembran más MA.

“Entre los años 1998 - 2001 ocurrieron en el país, aproximadamente 274 accidentes con MA; estos

accidentes fueron reportados por las entidades hospitalarias en Colombia, en especial por la Cruz

Roja. Para el periodo del año 2002 al 2005 esta cifra aumentó considerablemente a 1829 accidentes,

lo que significa un aumento de 1015 victimas, durante los últimos 8 años”. [1]

Para disminuir el número de accidentes con MA el ejército de Colombia ha desarrollado dispositivos

para hacer detonar estas minas de manera no controlada, es decir, no desactivan el artefacto, si no

que lo hacen explotar. De hecho, implantan una antena en un campo minado, haciendo que esta

cree campos electromagnéticos obteniendo como resultado una detonación a la redonda, lo cual, se

considera un riesgo para las personas que manipulan las MA produciéndoles heridas hechas por

esquirlas o pérdida de alguna extremidad de su cuerpo.[1]

Por tanto se hace necesario implementar una herramienta tecnológica que permita la detección de

estos tipos de minas de forma controlada, sin posibles perjuicios a quienes las buscan y manipulan.

¿Cómo diseñar un dispositivo que detecte MA usando fenómenos electro-físicos1?

En el año 2002, se presentó unos datos estadísticos de posibles afectados por MA, los más

afectados fueron los militares y los campesinos de comunidades cercanas al conflicto armado con un

total de 1.103 víctimas, 342 de ellas civiles, es decir, un 31%, y 761 militares, el 69%, muy por

encima de otros países como Camboya y Afganistán. [1]

“Algunos de los departamentos de Colombia donde se han encontrado gran cantidad de MA son:

Antioquia con el 23%, Meta y Bolívar con el 9% cada uno, Caquetá con el 8%, Cundinamarca con el

6%, Santander, Arauca y Norte de Santander con el 5% cada uno y Cauca con el 4%.” [1]

Anteriormente en algunas guerras como en la segunda Guerra Mundial, se detectaban MA utilizando

un dispositivo de detección de metales de poco alcance, máximo de un metro de altura y que la

misma persona monitoreaba con unos audífonos.

En Colombia y en algunos países vecinos, se utilizaron otros medios de detección conocidos como

perros rastreadores para la detección de MA, con el fin de buscar la disminución de estos datos

estadísticos tan alarmantes, pero se encontraron con que los grupos alzados en armas mezclan

café con los explosivos, para confundir a los perros, lo que dificulta la detección y la búsqueda de los

artefactos explosivos.

1 Un fenómeno electro-físico es la forma en que se comportan elementos como el metal o pequeñas cantidades de metales dentro de un material, ya sea plástico, cartón, vidrio

o del mismo material ferroso, los cuales, pueden presentar cambios en sus formas o se pueden manipular por las personas que realizan este tipo de trabajo como los grupos especiales del ejercito de Colombia o la Policía Nacional

En el interior de la mayoría de las minas antipersonales se encuentran pequeñas cantidades de

métales mezclados con pólvora negra que es la que más se utiliza en una MA. Estas pequeñas

cantidades de metales son: Puntillas, tornillos, metralla y balines, las cuales son las que causan la

muerte y pérdida de alguna extremidad del cuerpo de la persona y no la explosión.

Teniendo en cuenta lo anterior, se puede emplear para su detección un sistema de sensado para

hallar dichos elementos explosivos que se encuentran bajo tierra.

Según datos de observadores militares, la ONU, y centros locales de acción de minas MACC, puede

haber en un campo más de 5 tipos de MA, dependiendo el daño que pretendan causar los grupos

alzados en armas. [2].

Se han presentado casos en donde el campo o el terreno se desconoce, por lo tanto no se sabe el número determinado de posibles MA que pueden existir, por lo cual debe buscarse la forma de eliminar el riesgo de caer en una MA facilitándole a los expertos en las exploraciones de terreno una forma de detección de las mismas.

4. OBJETIVOS.

Objetivo General:

Diseñar e implementar un prototipo de un sistema de detección móvil para Minas Antipersonales

terrestres.

Objetivos específicos.

Recolectar información sobre MA y los riesgos asociados a ellas e identificar los posibles fenómenos electro-físicos que pueden existir en la detección de las MA

Diseñar un prototipo de un sistema móvil de detección de MA

Identificar el tipo de transmisión, dado como plataforma base para los datos

Implementar el prototipo del sistema diseñado para la detección de MA

Pruebas y registro de resultados del prototipo de detección de MA.

5. REFERENTE TEORICO

5.1 MARCO TEORICO

5.2 Mina Antipersonal

Es una carga explosiva con o sin metralla, que se activa al menor contacto con el detonador,

normalmente para mayor daño, este artefacto siempre va a tener fragmentos de metal e incluso

pedazos de vidrio.

Una mina terrestre, es un artefacto explosivo que se oculta enterrándola a poca profundidad

haciendo que no sea visible sobre la superficie de la tierra o sobre el nivel del suelo, de tal forma que

el explosivo que contiene detone al ser activada; normalmente la profundidad máxima que se

entierran estas minas son de 5cm a 6cm aproximadamente.[2]

Formas de activación de una mina antipersonal

Por presión. El mecanismo de presión funciona al ejercer peso sobre la mina, es decir, al pisarla o poner algún objeto sobre ella.

Alivio de presión. Funcionan al liberar un peso ejercido sobre la espoleta.

Tensión. Se activan al ejercer algún grado de tensión sobre el cable, alambre o cuerda conectado a la espoleta, como ocurre con las minas de fragmentación.

Alivio de tensión. Funciona al distensionar el cable, alambre o cuerda conectado a la espoleta.

Figura 1. Algunos tipos de MA: de izquierda a derecha: MA Idumil im-nm-map-1, MA tipo artesanal,

MA tipo sombrero chino

Fuente: MSGTM07, Archivo pdf.

5.3 Tipos de sensores inductivos para la detección de metales.

Figura 2. Izquierda a derecha: Sensor blindado, sensor no blindado

Fuente: Cekit S.A, ELECTRONICA. Edición Internacional No 73, Detector de metales. 75p [3]

Sensores blindados: tienen un agregado al núcleo y un blindaje metálico que limita el campo

magnético al frente del sensor; estos tipos de sensores son especiales para posicionamiento, pero

tiene distancias cortas de detección.

Sensores no blindados: no tienen blindaje extra, resultando en un área de sensado mayor; son

especiales para detección de presencia y una distancia más grande de detección.

6. METODOLOGIA.

El proyecto se desarrollará de forma exploratoria y experimental teniendo en cuenta las siguientes

fases:

FASE I:

Información General

a) Conocer el funcionamiento de una MA.

b) Adquirir información sobre las clases de MA que existen y sus componentes.

c) Recolectar información de las distintas formas de desactivación de una MA.

FASE II:

Identificación De La Información

d) Reconocer qué clase de fenómeno electro-físico utilizar para el diseño del sistema de detección.

e) Obtener información de posibles riesgos al momento de detectar una MA

FASE III

Análisis Y Diseño

f) Seleccionar el tipo de sensor que responda a las características de la MA seleccionadas.

g) Diseñar el sistema de detección de una MA

FASE IV

Diseño e Implementación

h) Identificar la plataforma base para la transmisión de datos

FASE V

Diseño e Implementación

i) Implementación, diseño final del prototipo y pruebas del mismo.

j) Presentación del proyecto.

7. RESULTADOS.

6.1 Pruebas realizadas en la detección con diferentes tipos de metales

Los metales que comúnmente se utiliza para crear una M.A, es de tipo hierro, por ejemplo, para causar

mayor daño en su interior contiene: tachuelas, balines, alambres de púa entre otros materiales no

metálicos como el vidrio.

Se realizan cuatro análisis con diferentes tipos de metales, como el hierro, acero, latón y cobre, para

observar la distancia máxima de detección de acuerdo al comportamiento del material, por otro lado,

se compara la distancia de detección con respecto a la frecuencia de oscilación.

A continuación en la tabla 2 se observa la distancia máxima y mínima del sensor con respecto al

material y se compara la frecuencia obtenida en el osciloscopio.

Tabla 2. Pruebas en la detección con diferentes tipos de metales

HIERRO ACERO LATÓN COBRE

Distancia

de

sensado

(Cm)

Frecuencia

de

oscilación

(KHz)

Distancia

de

sensado

(Cm)

Frecuencia

de

oscilación

(KHz)

Distancia

de

sensado

(Cm)

Frecuencia

de

oscilación

(KHz)

Distancia

de

sensado

(Cm)

Frecuencia

de

oscilación

(KHz)

15 1.4 15 1.4 15 1.5 15 1.4

14 1.9 14 1.7 14 1.9 14 1.4

13 2.3 13 2.2 13 2.6 13 1.5

12 2.8 12 2.6 12 2.9 12 1.6

11 3.5 11 3.3 11 3.4 11 1.6

10 3.9 10 3.6 10 4.1 10 1.7

9 4.6 9 4.2 9 4.6 9 1.8

8 5.2 8 4.8 8 5.0 8 2.0

7 5.9 7 5.5 7 5.8 7 2.5

6 6.7 6 6.4 6 6.4 6 2.9

5 7.5 5 7.2 5 6.8 5 3.4

4 8.3 4 8.0 4 7.2 4 3.8

3 8.4 3 8.2 3 7.6 3 4.4

2 8.4 2 8.3 2 8.01 2 4.9

1 8.5 1 8.3 1 8.25 1 5.2

Fuente: Autor

Como se observa en la tabla 2, el tipo de material que es sensible al campo electromagnético generado

por el sensor presentando una detección a los 14cm de distancia es el hierro.

A medida que disminuye la distancia de sensado, aumenta la frecuencia, a partir de 13cm se obtiene

una frecuencia de 2KHz logrando que sea audible, a excepción del material de cobre, este tipo de

material es sensible al campo electromagnético generado por el sensor a una distancia de 8cm.

Los alcances y limitaciones presentadas en el anteproyecto, superan las expectativas debido a que el alcance detección inicialmente fue de 5cm, teniendo como resultado final un alcance de 12cm a 13cm de detección.

8. CONCLUSIONES.

Con la construcción de este proyecto se ha logrado determinar, en la práctica, los aspectos que se

deben considerar cuando se procura desarrollar un transmisor o un detector. Entre tales aspectos se

puede mencionar lo siguiente:

Los elementos que se utiliza para la construcción o manufactura deben de ser livianos, debido al peso,

esto evita que el prototipo se bloquee impidiendo trasladarse en campo abierto. Por otro lado, también

disminuye el consumo de las baterías, es decir, mientras más peso tenga el sistema, se requiere de

más potencia, por lo tanto el consumo de energía se hace mayor.

El diseño de la bobina de búsqueda mientras menos números de enrollados tengan ayuda ahorrar el

consumo de energía. Para lograr un mayor alcance de detección la forma ideal es aumentar el voltaje

de entrada de 9V a 18V con esta opción se logra una detección de 13.5Cm de distancia.

9. BIBLIOGRAFIA.

ARENY PALLAS, Ramón. Sensores y acondicionadores de señal. 3ª Edición, 2001 Bogotá:

Universidad politécnica de Colombia, 474p.

PATON E. Barry, Sensors Transducers y LabView, 1999, Prentice Hell PTR, 316p.

JOHN WILEY Y SONS INC. Semiconductor Sensors. 1994 New York,.

www.tutorsimupaz.mil.ar, MSGTM07, introducion ¿Qué es una mina?.

[1] Conflicto Armado Y Minas Antipersona En Colombia info@seguridadydemocracia.org, Bogotá

D.C., Colombia

[2] www.tutorsimupaz.mil.ar, MSGTM07, Archivo pdf. p.9.

[3] Cekit S.A, ELECTRONICA. Edición Internacional No 73, Detector de metales. 75p

ANEXO 2: CLASIFICACIÒN DE LAS ÁREAS DEL CONOCIMIENTO PARA EL REGISTRO DE PONENCIAS

ÁREA SUBÁREA

Ingeniería

Aeroespacial

Biomédica

Civil

Materiales y Metalúrgica

Minas

Producción

Sistemas

Transporte

Eléctrica: Electrónica, Telecomunicaciones

y sus derivadas

Mecánica

Naval y Oceánica

Nuclear

Química

Sanitaria

Industrial

Financiera

Ambiental