Mes: marzo 2019

Federico Vogel González, Juan José Martínez Reyes, Ricardo Marín Herrera, Víctor Manuel Quezada, Elia Mónica Morales Zárate.

Resumen

La historia de la tierra ha quedado subdividida en tres unidades de orden mayor o eones: Arcaico (4,500 Ma.-2,500 Ma.), Proterozoico (2,500-542 Ma.) y Fanerozoico (542 Ma.-Actualidad), tomaremos para el proyecto una pequeña  parte del Fanerozoico;   dentro de éste nos centraremos en el Cenozoico, desde el Plioceno al Holoceno. Creemos y estamos convencidos que durante  esta evolución cronológica, geológica y biológica, se dieron también una serie de acontecimientos, descubrimientos, adaptaciones y hechos, que marcaron e hicieron la historia.

Esta historia lítica y de metales, nos muestra que si el hombre no hubiera roto aquellas cadenas que lo ataban a su bosque nativo, el fin del mundo de la selva habría sido también su fin,  estos millones de años (Ma.) de evolución son los que marcaron la diferencia; podemos decir que esta adaptación mostró al ser humano como tal, se empezó a adaptar, empezó a crear, empezó a utilizar estas primeras herramientas y marcó la diferencia.

Introducción

De conformidad con los historiadores, los cuales dividen la ruta del hombre hasta sus asentamientos en dos etapas: la primera es conocida como Prehistoria y la segunda denominada Historia. En las dos etapas se encuentra estampada por un lado y muy de la mano la Historia de la Minería.

El naturalista sueco Linneo (Carl von Linné, 1707-1778) cuando hace su clasificación, coloca a los seres humano en el género Homo (hombre) y situó a los gorilas, a los chimpancés y a los seres humanos en el mismo suborden Anthropoidae (con forma de hombre), los biólogos siguen reservando a la fecha el término Homo para los humanos y sus parientes más próximos ya extinguidos; algunas especies más antiguas se encuentran en el género Australopithecus (simios del sur).

De acuerdo con lo expuesto por Aydon C. (2011), la Prehistoria  se considera a partir de los primeros homínidos en la Tierra, aproximadamente hace unos 4 millones de años (4 Ma.) datación de los fósiles más antiguos conocidos.

Los primeros habitantes vivieron de la depredación desde sus orígenes: Paleolítico, paso de recolector a cazador, es aquí en donde inicia su aprendizaje, comienza a adquirir experiencia y hacer acopio de ella. Empieza a fabricar herramientas, adquiere el conocimiento de sus instrumentos y aprende trabajos: artesano de herramientas, rastreador, cazador,  etc.

Es importante notar que a pesar del tiempo transcurrido de nuestros antepasados, los Neandertales nunca se diseminaron por el mundo; es apenas unos 60,000 años atrás cuando empezó el desplazamiento por el mundo.

Entrado el Neolítico, es también en donde se produjeron varios cambios revolucionarios; se comenzó a producir alimentos gracias a la práctica de la ganadería y la agricultura.

Estos cambios fueron importantes, más no fueron los únicos, la producción de alimentos y la agricultura conformó la forma de vivir, se produjo la sedentarización y con esto los primeros asentamientos. Aparecieron los primeros poblados con decenas de casas y centenares de habitantes, se dan transformaciones económicas y sociales que son el inicio de las civilizaciones antiguas.

Como se verá, debido a la forma de migración que presentó el humano: iniciando en Africa hace unos 200,000 años para luego migrar a la zona de Egipto entre los 70,000-50,000 años atrás para continuar hacia Europa aproximadamente unos 45,000 a 35,000 años atrás.

Cabe también mencionar que hace unos 30,000 años la población mundial alcanzaba solamente 0.5 millones de habitantes,  llegando a la Edad de Los Metales a  unos 30 millones de habitantes, y cuando se inicia la Edad del Hierro ya se tenían los 120 millones de habitantes.

Desde el Paleolítico el hombre se ha beneficiado de los recursos naturales y los minerales no han sido la excepción, han contribuido a ser fuente principal para su subsistencia, evolución, expresión cultural, religión,  industria y la tecnología actual.

El tiempo Geológico y su relación con la Historia

La historia de la Tierra (Coeuraads R. y Koivula J., 2008) comienza en el disco de materia protoplanetaria que giraba en torno al sol. La vastísima extensión del tiempo geológico, que va desde la formación de la Tierra (4,600 millones de años, Ma.) hasta nuestros días, hace que resulte un concepto difícil de ejemplificar.

La escala temporal muestra como dividimos el tiempo geológico en eones, subdivididos a su vez en eras, períodos y épocas; esta segmentación y subdivisión se realiza de forma jerárquica, de mayor a menor. La historia de la tierra ha quedado subdividida en cuatro unidades de orden mayor o eones:

Hádico: 4,600 -3,800 Ma.

Arcaico: 3,800 – 2,500 Ma.

Proterozoico: 2,500 – 542 Ma.

Fanerozoico: 542 Ma- Actualidad.

Para las determinaciones de la edad absoluta (Vojtech T., et.al., 1990), los geólogos ocurren al fenómeno de la radiactividad, es decir la propiedad que posee la materia de perder espontáneamente una parte de su masa, emitiendo partículas o radiaciones electromagnéticas. El “período” es el tiempo necesario para que la mitad de los núcleos atómicos (la mitad de la masa del elemento considerado) se desintegre; el cálculo de las proporciones relativas entre el elemento inicial y los productos de emisión, permite determinar la edad del cuerpo que los contiene.

Como ejemplo, diremos para datar un vestigio arqueológico con menos de 50,000 años, se emplea el carbono (C) 14, cuyo período de es de 5,730 años;  para datar rocas más antiguas se utiliza el rubidio (Rb), con un período de 50 Ma. (su residuo es el estroncio, Sr) y las proporciones relativas de Rb y Sr nos acercan a la edad buscada.

Paralelamente a la radiocronología, en geología también se emplea la bioestratigrafía para determinar la edad relativa de los terrenos mediante el estudio de los fósiles que se encuentran en las rocas sedimentarias.

De forma análoga con la escala cronológica, que se aplica a la duración, los paleontólogos han aportado para un  período de más de 600 Ma., una escala bio-estratigráfica que se aplica a los cuerpos rocosos; a cada unidad cronológica le corresponde una unidad estratigráfica, en la tabla 1 se muestran las equivalencias.

Siguiendo con el tiempo geológico, se muestra en forma de resumen una escala cronogeológica en la que se presentan las principales eras, nos enfocaremos a lo último del Terciario y Cuaternario  (Tabla 2).

Como se puede apreciar en la Escala Geológica se habla de tiempos muy grandes y fechamientos con isótopos minerales de más de un millón de años (1 Ma); la Tierra es muy antigua 4,500 Ma., y hubo miles de especies o tipos de animales prehistóricos, al paso del tiempo especies diferentes evolucionaron y otras murieron.

Algunos creen que los verdaderos seres humanos aparecieron hace unos 5 millones de años  como sugieren ciertos fósiles encontrados (Figura 1), los fósiles más antiguos corresponden al Austrolopithecus que vivió en el período denominado Plioceno (5.0-2.0 Ma). Se cree también como punto de origen de la mayor parte de especies de homínidos  la región de Africa. Se cree también que debió existir una sincronía muy marcada en la evolución de los homínidos y los procesos climáticos, geomorfológicos, tectónicos y los cambios del paisaje en el Africa antigua. 

Como vemos (Tablas 2-3) la Prehistoria abarca una pequeña parte del Plioceno – Pleistoceno; lo que equivale geológicamente sólo a la parte terminal del Terciario (Plioceno) y el Pleistoceno del inicio del Cuaternario. En la Tabla 3, se muestra de forma resumida el esquema cronológico de la Prehistoria y la Historia.

Uno de los puntos que son notorios en la evolución del hombre y que queda de manifiesto conforme avanza el tiempo y el conocimiento es esa capacidad única que tiene el hombre dentro de todo el reino animal de construir herramientas.

La minería en la prehistoria

Hablamos de Prehistoria el período de tiempo desde que el hombre (evoluciona como tal) y  surge en las primeras regiones de la Tierra, de acuerdo con Rivera A. 2007, el concepto de evolución como explicación biológica del origen de los seres vivos, es utilizado por las ciencias que estudian la formación de las diferentes especies y su consecuente variación conductual, la teoría explica que favorece aquellas especies que presenten un mayor poder adaptativo y/o de supervivencia; hasta los primeros textos escritos.

Del excelente dibujo (Figura 1) se aprecia la evolución desde el Plioceno hace 3.2 Ma, hasta el Pleistoceno con el Homo Erectus (1.6 Ma.).

En los siguientes esquemas se pretende mostrar los instrumentos líticos en los inicios del Paleolítico, sin entrar en detalle sobre los sistemas de fabricación, y el uso del utillaje, solamente se comentará que los principales materiales líticos fueron de sílex al parecer por la dureza del mismo y su facilidad para trabajarlo (Figura 2).

En la evolución neurológica humana todo aumento cerebral debería justificarse con alguna mejora adaptativa, para que la selección natural pudiera proporcionarlo.

Otro de los aspectos que hace constar la evolución se presenta en las pinturas rupestres (Figura 3) dejadas como testigos del proceso de las capacidades cognitivas emergentes.  Pinturas del Paleolítico sobre rocas, usando ocre como colorante.

El arte parietal o rupestre se muestra en las pinturas y relieves con la que el hombre paleolítico decoró las paredes de las cavernas que habitó. Los materiales utilizados como colorantes son pigmentos naturales machacados y extendidos sobre rocas o agujeros óseos: para el color rojo, óxido de hierro; óxido de manganeso y carbón vegetal para los colores oscuros.

En la figura inferior (Figura 4) se aprecia una lámina de sílex (pedernal) y una hoz del Neolítico. Se aprecian los cortes tallados y bicelados en el pedernal, la lámina de sílex se insertaba en la ranura de la hoz en la parte media.

El Neolítico está plasmado por una serie de cambios que caracterizaron la historia, el paso de cazadores a la invención de la agricultura, el pastoreo  y la ganadería marcó ese gran cambio, que también evolucionó por la producción y almacenamiento de granos y la conformación de comunidades de trabajo. De igual forma aquí aparecen las primeras manifestaciones de minería subterránea con la creación de pozos y galerías para extracción de sílex.

El paso de los bosques y cuevas a la conformación de áreas para cultivo, chozas y pastoreo en praderas, la invención de nuevas herramientas para cultivo. La agricultura y producción de alimentos estuvo asociada al sedentarismo de las poblaciones, la aparición de los primeros poblados con decenas de casas y centenares de habitantes, dando inicio a la especialización artesanal.

Estos cambios fueron posibles debido a los cambios geológicos que se produjeron en el Plioceno, retiro del hielo, cambio climático, formación de ríos  y la extensión de las sabanas servirían como motor de cambio.

Un claro ejemplo de la culminación de Edad de Piedra y del trabajo colectivo es la construcción de las Pirámides (Keops-Quefrén y Micerino) en la meseta de Guiza (2589 a.C.).

La minería en la edad de los metales

Al parecer el inicio de la minería se centra a finales del Neolítico, iniciando con piezas pequeñas martilladas en frío sobre cobre nativo, no son piezas propiamente fundidas. Esto probablemente debido a la abundancia del mismo y algunas de sus propiedades: ductilidad, maleabilidad y bajo punto de fusión.

Se ha denominado Período Calcolítico al tránsito entre la Edad de Piedra y la Edad de los Metales (Figura 5), el cobre fácil de trabajar tiene la desventaja de su baja dureza, esta propiedad se mejora trabajándolo con el martillo.

El Calcolítico se ha subdividido en las siguientes fases (Tabla 4).

El comienzo de la Edad de los Metales adquiere importancia por la existencia de metal y su carácter tecnológico productivo, así como por lo que sucede a nivel social. Se da paso a una especialización artesanal, desarrollo de redes comerciales, aumento de producción, aparición de cerámicas con formas y decoraciones concretas, puntas de cobre, agujas, puñales, brazaletes. El cobre fácil de trabajar tiene la desventaja de su baja dureza, esta propiedad se mejora trabajándolo con el martillo (Figura 6).

El origen de la industria del Bronce está en las experiencias con el cobre, el primer metal acabado y las impurezas de los óxidos de cobre llevaron al ensayo con las aleaciones. Todo indica que al revolucionario metal se llegó tras un largo período de experimentación. En esta época la invención del horno Metalúrgico fue la innovación más importante. Lo anterior debido a que se podían alcanzar temperaturas para llegar a  los puntos de fusión de los metales (1,100 ºC).

El bronce es una aleación de cobre (Cu) y estaño (Sn) cuando se funden juntos, la aleación resultante (bronce) revolucionaría la fabricación de herramientas y conduciría a una mayor fabricación de armas. El bronce no pudo utilizarse a una escala significativa hasta que se descubrieron (Figura 5) grandes fuentes de estaño.

A finales del segundo milenio a.C, el suministro de estaño al Mediterráneo se colapsó por la aparición de hordas y guerras entre los pueblos; esta circunstancia y las nuevas técnicas de metalurgia (innovación en los hornos) propicio la sustitución del bronce por un nuevo metal conocido como hierro. El hierro pronto empezó a usarse en la fabricación de herramientas, armas y otros instrumentos.

El sistema empleado en los primeros tiempos de la Edad del Hierro era el uso de un horno de tipo cubeta y la reducción de metal con carbón vegetal, que se realizaba a una temperatura menor a la de fusión del hierro (1,500 ºC). El producto obtenido consistía en una mezcla de hierro metálico y escoria, que obligaba a purificarlo mediante el martillado. Con la aparición de los primitivos hornos de fuelle, se abrió la posibilidad de la reducción parcial de los minerales de hierro. Con el hierro carburado comienza una vertiginosa expansión por Oriente, Chipre y el Mar Egeo, poco tiempo después será conocido y utilizado en Europa, gracias a sus minerales y bosques.

El posterior desarrollo de la metalurgia del hierro supone un hito de gran importancia en la generalización del uso de los metales, que debido a la mayor abundancia y dispersión de los minerales de hierro amplía considerablemente el espectro geográfico y social, además de proporcionar elementos de una mayor resistencia y funcionabilidad.

En la figura 7 se aprecia los esquemas de la Metalurgia.

Las fuentes de materia prima para la obtención de metales (yacimientos minerales) no se encuentran repartidos regularmente, sino  su concentración se realiza en zonas geográficas específicas debido a sus características  geológicas. Este hecho dará lugar a un intenso comercio de metales y sustancias minerales entre los centros de producción y los centros de consumo.

Los cambios en los materiales de minería utilizados desde la Prehistoria, pasaron de forma gradual y se fueron modificando según se dieron las condiciones de adaptación; las primeras explotaciones subterráneas de sílex apenas alcanzaron los 12 metros de profundidad, mientras que las explotaciones romanas ya sobrepasan los centenares de metros (Tabla 5):

En México las primeras explotaciones mineras  se remontan a Monte Albán (500 a.C.) y se trabajaba principalmente obsidiana, huesos de animales labrados, oro, jade, cristal de roca y turquesa;  mientras que la utilización del  hierro se trabaja a la llegada de los españoles.

Como apreciamos,  desde los inicios de nuestra sociedad siempre nos hemos beneficiado de los recursos naturales y los minerales -como se muestra- no son la excepción, sino que son la base de la sociedad moderna, desde tiempos prehistóricos a la industria actual.

El Paleolítico inicia a fines del Plioceno y se extiende por todo el Pleistoceno, siendo éste el período de desarrollo humano más largo y el que dejó de manifiesto una gran cantidad de restos líticos que se han encontrado.

Conclusiones

A manera de conclusión,  se enlistan algunos puntos importantes:

Los cambios geológicos, climáticos que se han registrado en la historia permitieron que el hombre se ajustara a estos cambios y dejara los bosques.

El hombre ha sido minero desde los albores de la humanidad, desde la producción inicial de instrumentos líticos en la Edad de Piedra  a la Edad de los Metales.

Las riquezas minerales han sido una constante en toda nuestra historia, siendo la minería una de las primeras actividades en las que el hombre incursionó.

La Prehistoria presenta su inicio a mediados del Plioceno, fines del Terciario, para concluir en el Cuaternario.

La mayor cantidad de instrumentos generados por el hombre que se han encontrado son los restos líticos, mismos que propiciaron la transición a la Edad de los Metales debido a su dificultad de extracción y ubicación de yacimientos minerales.

Conforme se fue evolucionando, se modificaron los instrumentos y otros nuevos fueron creados, mejorando las técnicas y las propiedades de los mismos minerales; los usos de los diferentes tipos de minerales también evolucionaron.

Agradecimientos.

Deseamos hacer patente nuestro sincero agradecimiento a la Revista GEOMIMET por el apoyo que siempre nos han brindado, a la Universidad de Guanajuato y al CA de Ingeniería de Minas,  del Departamento de Ingeniería de Minas.

Referencias Bibliográficas

Aydon Cyriln  (2011).  Historia del Hombre. 150 mil  años de Historia de la Humanidad. Editorial Planeta Mexicana, S.A. México.

Cipolla Carlo M. (1990).  Historia Económica de la Población Mundial. Editorial Grijalbo. S. A. México.

Coeuraads R. R. y Koivula J. I. (2008).  Geología. Las Fuerzas Dinámicas de la Tierra. Tandem Verlag.  GMBH. H.f. Ullmann. China.

Corchón R. M. S.  y Gárate M. D. (2010).  Nuevos Hallazgos de Arte Parietal Paleolítico en la Cueva de La Peña (Candamo, Asturias). Zephyrus, LXV, enero-junio 2010, Univ., de Salamanca., pp 75-102. España.

Fischman Josh.  (2011). Parte Simio, Parte Hombre.  National Geographic. Vol. 29. Num. 2,  pp. 102-115. México.

Gibaja J. F., Estremera M. S., Ibañez J. J. y Perales U.  (2012). Instrumentos Líticos tallados del Asentamiento Neolítico de La Vaquera (Segovia) Empleados en Actividades Agrícolas. Zephyrus, LXX, julio-diciembre 2012, Univ., de Salamanca., pp 33-44. España.

Ibáñez J.J. (2009). El Origen del Neolítico. Investigación y Ciencia, noviembre 2009,  pp. 72-79. España.

Ríos Garaizar J. (2010). Organización Económica de las Sociedades Neandertales: El caso del Nivel VII de Amalda (Zestoa, Gipuskoa). Zephyrus, LXV, enero-junio 2010, Univ., de Salamanca., pp. 15-37. España.

Rivera A. A. (2007). Relación entre Neandertales y Cromañones: Un Enfoque Cognitivo. Zephyrus, LXI, enero-junio 2008, Univ., de Salamanca., pp. 85-106. España.

Vojtech T., Jaroslav M. y Benes J. (1990). La Gran Enciclopedia de los Fósiles. Susaeta, S.A. Praga, Checoslovaquia.

C. A.  Ingeniería de Minas/Depto. de Ing. en Minas, Metalurgia y Geol./UG

Mtro. Fernando Huerta Ancheta ^1,2A

Resumen

La Teoría del Aprendizaje Significativo  aborda  los elementos, factores, condiciones y contextos de enseñanza que permitan  la adquisición, asimilación, comprensión, retención y aplicación  del contenido  curricular  al estudiante de minería, de modo que impacte su sentido trascendente. La solución de problemas en sus diversas formas, es a menudo la única manera factible de probar si los alumnos en realidad comprendieron  los conceptos teóricos y prácticos de las asignaturas En este sentido la Tecnología CAD-CAE de software especializado en modelado, evaluación, diseño y planeación  de proyectos mineros adquiere gran relevancia en creatividad e innovación para un joven actual donde la información virtual  de gran contenido visual tiene alta penetración. La permanencia de las empresas mineras radica en la vanguardia tecnológica aplicada y el reto de la docencia universitaria en alentar su utilización. La evaluación del aprendizaje significativo en la Universidad Tecnológica de Hermosillo es realizada por medio de carteles con resultados satisfactorios.

Palabras Claves: Tecnologías. Aprendizaje. Motivación. Evaluación. Cartel.

Abstract

The Theory of Significant Learning addresses the elements, factors, conditions and teaching contexts that allow the acquisition, assimilation, comprehension, retention and application of curricular content to the mining student, so that it impacts its transcendent meaning. The solution of problems in its various forms, is often the only feasible way to test whether students actually understood the theoretical and practical concepts of the subjects. In this sense the CAD-CAE technology of software specialized in modeling, evaluation, design and planning of mining projects acquire great relevance in creativity and innovation for a young today where virtual information of great visual content has high penetration. The permanence of the mining companies lies in the applied technological avant-garde and the challenge of university teaching in encouraging their use. The evaluation of significant learning at the Technological University of Hermosillo is done through posters with favorable results.

Keyword: Technology. Learning. Motivation. Evaluation, Poster.

Introduccion

Los procesos mineros están siempre en posibilidad de mejorarse a fin de asegurar la competitividad de la empresa y la optimización de recursos naturales y energéticos. Se requiere que los directivos tengan acceso oportuno a información que les permita  tomar decisiones adecuadas. En este sentido la tecnología  ha sido  un factor importante en el desarrollo de la minería. La utilización de software especializado en modelación, diseño, planeación a partir de la exploración, permite la evaluación de escenarios en la explotación y beneficio del recurso en tiempo oportuno y en condiciones de cambio permanente.

Ligada a la innovación tecnológica está el conocimiento y experiencia del factor humano que las utilizará. Las empresas mineras invierten tiempo y dinero en la capacitación del personal en los sistemas operativos de licencias de software, algunos de los cuales implican inversión considerable sólo al alcance de medianas y grandes compañías.

En este sentido, los centros de educación superior que ofrecen carreras de Minería y Geología entre otras Ciencias de la Tierra, juegan un papel esencial en la formación académica de sus estudiantes en el empleo de estas tecnologías, de manera que adquieran competencias de visualización, comprensión, interacción, que les permitan plantear y resolver problemas prácticos en el entorno laboral. Sin embargo, las experiencias docentes confirman  altos porcentaje de estudiantes de minería con pobre motivación para el auto aprendizaje en tecnologías aplicadas a su profesión a pesar del ambiente virtual que los rodea. Lo anterior representa un reto para los académicos que desean colaborar con el sector empleador a fin de elevar los niveles de confianza en los egresados y evitar errores que puedan tener consecuencias considerables. Lo antes mencionado, debe considerarse un problema didáctico y motivacional, que puede enfocarse desde la teoría del aprendizaje significativo.

Sirva el presente artículo para mostrar la conveniencia de la evaluación del aprendizaje significativo en asignaturas de modelado, diseño, planeación, entre otras, por medio de carteles de contenido definido donde el estudiante presente exposición, explicación y defensa de proyectos, casos, prototipos.

Marco Conceptual

Tecnologías CAD-CAE.

La tecnología virtual ha alcanzado altos  niveles de creatividad, y los software especializados no son la excepción. Se conoce como CAD  un instrumento para realizar tareas de creación, modificación, análisis y optimización de un diseño. Toda aplicación que incluya una interfaz gráfica, realice alguna tarea de ingeniería se considera como base del software CAD. Esta abarca desde herramientas de  modelación geométrica hasta aplicaciones de análisis y optimación de un producto. Debido a su gran flexibilidad en el diseño de modelos, este tipo de software ha ido evolucionando hasta especializarse en diferentes sectores industriales incluyendo por supuesto la minería, a este tipo de tecnología se le ha llamado CAE ( Computer Aided Engineering), que agrega a las funcionalidades del CAD( Computer aided design) tareas sobre un modelo, además, lleva el análisis y evaluación a lo largo de la vida del proyecto permitiendo al diseñador, simular y estudiar su comportamiento hasta optimizarlo. En minería el CAE  se emplea  a  modelación geológica, estimación de reservas, diseño de obras y planeación minera.

Los componentes del Software Minero CAE  (Granados G., Maldonado L. 2012)  en forma genérica son los siguientes: Interfaz del Usuario, Técnicas de Interacción gráfica, Herramientas de geo-estadística, Modelado geométrico, Conceptos de minería, Visualización 3D. La tecnología CAD-CAE interviene en todas las etapas del desarrollo de un proyecto minero tanto conceptual como ejecutivo, de tal forma que prácticamente es imprescindible ante la cantidad de variables y datos que se manejan actualmente:

Modelado geológico. Es una representación gráfica de sondeos de exploración y el modelo inferido de presencias de rocas, características de interés, mineralogía, litología, alteraciones y características del macizo rocoso.

Modelado de Bloques 3D. Permite visualizar la distribución espacial del recurso minero, estimar volumen, valores de leyes, zonas de interés.

Estimación de Recursos y Reservas. Permite evaluar  mineral probado y probable existente en un yacimiento mineral. Una etapa sensible del proyecto dado que determina su viabilidad económica y financiera.

Diseño de obras mineras. Alcanza a simular forma geométrica de tajos a cielo abierto con caminos de acceso, bancos, bermas, límites y taludes finales. En minas subterráneas, las obras de acceso, de preparación, rebajes explotación, conductos ventilación, entre otras obras.

Planeación minera. Facilita  ejecutar de manera ordenada los procesos de explotación de mina,  planta de beneficio, predicción de escenarios, ciclos operativos de la mina, equipo requerido, análisis de costo-beneficio.

Aprendizaje Significativo

¿Qué sostiene la Teoría del Aprendizaje Significativo?

Su principal impulsor, David Paul Ausubel nació en Brooklyn, Nueva York, el 25 de octubre de 1918. Estudió psicología en la Universidad de Pensilvania y medicina en la Universidad de Middlesex. Estudió en la Universidad de Columbia y obtuvo su doctorado en Psicología del Desarrollo. Entre 1950 y 1966 trabajó en proyectos de investigación en la Universidad de Illinois, donde publicó extensivamente sobre psicología cognitiva. Una de sus frases más conocidas es: “Si tuviese que reducir toda la psicología educativa a un solo principio, enunciaría este: el factor más importante que influye en el aprendizaje es lo que el alumno ya sabe. Averígüese esto y enséñele consecuentemente”. Sus aportaciones caen dentro del constructivismo.

 La teoría del conocimiento constructivista,  postula la necesidad de entregar al estudiante las herramientas necesarias  que le permitan construir sus propios procedimientos para resolver una situación problemática, lo que implica que sus ideas puedan verse modificadas y siga aprendiendo. El constructivismo considera holísticamente al ser humano, propone la enseñanza- aprendizaje   como un proceso dinámico, participativo e interactivo del sujeto, de modo que el conocimiento sea una auténtica construcción operada por la persona que aprende.

La Teoría del Aprendizaje Significativo (Rodríguez M.L 2004) en general aborda  los elementos, factores, condiciones y contextos de enseñanza que aseguran en cierta medida la adquisición, asimilación, comprensión, retención y aplicación  del contenido  u objetivos de aprendizaje que la escuela ofrece al alumno, de modo que adquiera un significado Psicológico. En relación a esta teoría, Ausubel³ parte del concepto que los nuevos conocimientos se adquieren a partir de conceptos, ideas, propuestas, experiencias previas en relación a la capacidad cognoscitiva y psicológica del estudiante.

Es deseable que el conocimiento sea sustancial y en el largo plazo a partir de la capacidad de asociación y decodificación del cerebro y para poder anclarse requiere de motores psicológicos que le otorguen significado y utilidad. El aprendizaje y su información asociada puede generar redes cognoscitivas a través de la repetición arbitraria de percepciones, es decir en forma mecánica. La debilidad de esta forma es una memoria de corto plazo que requiere más esfuerzo en recordarse y asociarse en el largo plazo. La otra forma de aprender es por propio descubrimiento, la cual es construida por el interesado que reproduce conocimiento deseado exprofeso, y esto se logra cuando la materia estudiada es psicológicamente  satisfactoria por cualquier razón intrínseca o extrínseca del aprendiz. A este respecto el Dr. Ausubel¹ es determinante al afirmar que “el alumno quiere aprender aquello que se le presenta, porque lo considera valioso”.

¿Qué ofrece el aprendizaje significativo a los estudiantes?

Es posible resumirlo en lo siguiente (D. Ausubel. *):

Retención duradera del conocimiento, en memoria de largo plazo.

Relación constructiva de nuevos conocimientos con los previos.

Aplicación del nuevo conocimiento atractivo y satisfactorio.

Aprovechamiento de los conceptos y proposiciones aisladas.

Generación de nuevos conceptos y proposiciones en forma sustantiva, no sólo receptiva.

Crecimiento  evolutivo a lo largo del desarrollo del individuo.

¿Qué motivación  impulsa el aprendizaje del estudiante?

En el plano pedagógico motivación significa proporcionar o fomentar motivos, es decir, estimular la voluntad de aprender. La motivación escolar logra que los alumnos inviertan su atención y esfuerzo en determinados asuntos, que pueden ser o no los que desean sus profesores, pero que en todo caso se relacionan con sus experiencias subjetivas, su disposición y razones para involucrarse en las actividades académicas. El manejo de la motivación en el aula supone que el docente y sus estudiantes comprendan que existe interdependencia entre los siguientes factores:

Despertar el interés en el alumno y dirigir su atención.

Estimular el deseo de aprender que conduce al esfuerzo y la constancia.

Dirigir estos intereses y esfuerzos hacia el logro de fines apropiados y la realización de propósitos definidos.

Desde las experiencias subjetivas (Anaya. A, Anaya. C. 2010) la fuente de voluntad de aprender son la motivación intrínseca y motivación extrínseca. La motivación intrínseca se centra en la tarea misma y en la satisfacción psicológica  personal que representa enfrentarla con éxito congruente con sus expectativas, mientras que la motivación extrínseca depende de la percepción de la respuesta a los resultados de la propia tarea, como la calificación obtenida, comentarios de sus compañeros, alcance de créditos curriculares. Los estudiantes con motivación intrínseca prefieren trabajar siguiendo un cierto grado de reto, al contrario los extrínsecos se inclinan por trabajos y problemas con un menor grado de dificultad, usando el mínimo esfuerzo necesario para obtener el máximo reconocimiento posible. Por supuesto que existe un continuo entre ambos extremos de motivación.

Sin embargo el problema de la motivación suele ser más complejo. Recordemos la jerarquización de niveles de necesidades de A.Maslow:

Nivel 1. Necesidades fisiológicas: alimentación, salud, ropa, confort, etc.

Nivel 2. Necesidades de seguridad y protección contra el peligro y el temor.

Nivel 3. Necesidades de pertenencia, de amor, de afiliación con otros, de aceptación.

Nivel 4. Necesidades de reconocimiento: de competencia, de aprobación, reconocimiento y prestigio.

La gran mayoría de los seres humanos procuran por motivo elemental cubrir los requerimientos anteriores. Sin embargo, Maslow  describe niveles de orden superior:

Nivel 5. Necesidades cognitivas: conocer, comprender, explorar.

Nivel 6. Necesidades estéticas: simetría, orden, belleza.

Nivel 7. Necesidades de autoaprendizaje: llenar sus expectativas y aprovechar su propio potencial.

 Nivel 8. Necesidades de trascender: saliendo del esquema individualista, ayudando a otros a encontrar su propio desarrollo y a realizar su potencial.

¿En qué nivel deben estar nuestros estudiantes para aprender?

(Anaya. A, Anaya. C.  2010) sostiene  que en la medida que el individuo se vuelve más trascendente, plenamente logrado y aprovecha su propio potencial, se vuelve más sabio y automáticamente sabe cómo actuar ante una gran variedad de situaciones. Es, en resumen, una persona plenamente auto motivada. Tomando como referencia esta afirmación se podría plantear la hipótesis de que una buena parte de los estudiantes (y de los individuos en general), se encuentran ubicados en los primeros niveles de motivación. Esto es, presentan deficiencias en satisfactores primarios, no solamente de falta de seguridad, de afecto y  reconocimiento, sino incluso en algunos casos, de necesidades básicas más apremiantes como la alimentación. Es por ello que el alumno medio requiere de motivación extrínseca (calificaciones, seguridad en la aprobación del curso, reconocimiento explícito de sus maestros, etc.), como un principal gradiente impulsor para seguir adelante en su proceso educativo. En otras palabras, responden a todo aquel estímulo  que más le proporcione seguridad y que le refuerza su propia autoestima y prestigio ante sus compañeros y maestros.

¿Será posible evaluar el aprendizaje significativo en los estudiantes?

No siempre es fácil demostrar que ha ocurrido aprendizaje significativo. La comprensión genuina implica la posesión de significados claros, precisos, diferenciados y transferibles; pero si uno intenta probar tales conocimientos preguntándoles a los estudiantes por los atributos de  un concepto o los elementos esenciales de una proposición, únicamente logrará extraer expresiones verbales memorizadas mecánicamente. Diversos autores convergen  que la solución de problemas  es a menudo la única manera factible de probar si los estudiantes en realidad comprendieron significativamente las ideas que son capaces de expresar verbalmente.  El estudio de casos, elaboración de proyectos, investigación aplicada, diseño conceptual, elaboración de prototipos, son medios con significado psicológicamente emotivo que obliga al estudiante a recurrir a conocimientos previos, llevarlo al umbral del descubrimiento para generar soluciones por su cuenta. Permiten ejercitar las asignaturas de manera integrada con sentido de utilidad en el corto plazo y facilita al docente valorar los conocimientos, habilidades y actitudes aprendidas en el aula.

Planteamiento del Problema

El docente universitario debe facilitar la integración de la tecnología CAD-CAE al aprendizaje significativo de los estudiantes para procurar niveles de competencia satisfactorios en su futuro entorno profesional.

Por fortuna, el acceso a software de minería y geología se ha democratizado. Existe en la red universal software de carácter libre de fácil descarga como el RecMin, Google Earth, Global Mapper, otros son de licencia de bajo costo como Autocad; otros que sólo las medianas y grandes empresas pueden adquirir como MineSight, Vulcan y otras más. Algunas licencias se ponen generosamente  al alcance de las universidades, así como cursos y tutoriales, en una relación de ganar-ganar; los proveedores aseguran usuarios futuros que apliquen sus productos informáticos y las universidades, egresados con mayores oportunidades de colocación. Sin embargo, ante la demanda creciente de ingreso, las computadoras y licencias proporcionadas no alcanzan a la instrucción en la jornada de clases. De aquí que los software libres tomen relevancia por la portabilidad de sus sistemas operativos.

Es importante conservar la congruencia ética en los estudiantes evitando la utilización de tecnologías “piratas” y adaptarse a los recursos disponibles. No olvidar el enfoque de las empresas mineras que requieren que los egresados dominen dichas tecnologías antes de su práctica laboral, reduciendo tiempos de “inducción profesional”.

Metodo de Evaluación

En el caso particular de la Universidad Tecnológica de Hermosillo (UTH) se emplea software de minería tanto libres como licenciados (cortesía proveedores). Para los primeros se facilitan guías didácticas, tutoriales, ligas de acceso, cursos extracurriculares; para los segundos se imparte instrucción presencial en aulas equipadas exprofeso en asignatura optativa. En las evaluaciones parciales y finales en asignaturas con contenidos de Modelado, Diseño, Planeación minera, es obligatorio su empleo dejando a criterio del alumno utilizar cualquier software para la documentación, visualización, exposición de sus evidencias de aprendizajes. Al cierre del ciclo escolar, se solicita la exposición y defensa de sus proyectos académicos utilizando el cartel (Díaz  M.R.,  Muñoz  A. 2013) o poster  como medio visual de manifestación  de ideas, conceptos, imágenes.

A continuación se presenta galería de imágenes de evaluación a estudiantes de ingeniería en minería en la Universidad Tecnológica de Hermosillo, Sonora.

Conclusión

 El aprendizaje significativo es la base de un ejercicio profesional competente y este se facilita con la utilización de tecnología CAD-CAE y software especializados que expresen la creatividad e innovación del estudiante universitario.

La experiencia docente en la UTH al respecto, ha sido satisfactoria permitiendo aflorar talento, área de oportunidad, distinguir que conocimiento impartido impacta en la motivación y realización profesional, adecuando contenidos de aprendizaje de poca o nula significancia para el alumno.

Es deseable que tanto las empresas mineras como los proveedores de tecnologías colaboren con el magisterio universitario en propósitos formativos para bien del desarrollo minero nacional.

Agradecimientos

En el caso particular de UTH debemos gratitud a las siguientes organizaciones por la aportación y facilitación de asesorías, licencias, cursos,  relativos al tema del artículo.

AIMMGM AC. Distrito Sonora.Geo. Luis Fernando Oviedo.

SOLMINE/ RECMIN Ing. Yhonny Ruiz, Dr. César Castañón.HEXAGON MINING ( MineSight.  Ing. Luz Leyva).

Referencias

Granados G., Maldonado L. 2012.Diseño de una Estrategia para la implantación de un software aplicado a la industria minera. Tesis profesional UNAM. http://www.ptolomeo.unam.mx:8080/xmlui/bitstream/handle/132.248.52.100/2555/tesis.pdf

Rodríguez M.L 2004.  La teoría del aprendizaje significativo. Centro de Educación a Distancia (C.E.A.D.). Revisión Teoría conceptos. http://cmc.ihmc.us/papers/cmc2004-290.pdf

D. Ausubel. * Significado y aprendizaje significativo.  Psicología Educativa. Un punto de vista cognoscitivo. Trillas, México. * Articulo sin fecha. http://www.arnaldomartinez.net/docencia_universitaria/ausubel02.pdf

Anaya. A, Anaya. C.  2010. ¿Motivar para aprobar o para aprender? Estrategias de motivación del aprendizaje para los estudiantes. Tecnología, Ciencia, Educación. file:///C:/Users/Usuario/Downloads/art%C3%ADculo_redalyc_48215094002.pdf

Díaz  M.R.,  Muñoz  A. 2013.  Los murales y carteles como recurso didáctico para enseñar ciencias en Educación Primaria. http://rodin.uca.es/xmlui/bitstream/handle/10498/15451/12-368-Diaz.pdf?sequence=7

Autor: Mtro. Fernando Huerta Ancheta

PTC-investigador Universidad Tecnológica de Hermosillo.

Socio # 11078 Distrito Sonora. fhuerta@uthermosillo.edu.mx.

¹Universidad Tecnológica de Hermosillo. Carrera de Técnico Superior Universitario e Ingeniería en Minería. Blvd. Los Seris final S/n, Parque Industrial.Hermosillo,Son. CP 83297. fhuerta@uthermosillo.edu.mx.

²Centro de Investigación y Educación Superior,CIES-UNEPROP. Blvd. José María Escribá No.157 entre Lucrecia R.Ayón y Luz Valencia. Col. Villa del Palmar, CP 83105, Hermosillo,Sonora. Mex.

¹Pablo Vizguerra Morales, ^1*Juan Carlos Baltazar Vera, ¹Carolina Rodríguez Rodríguez, Joel Everardo Valtierra Olivares,¹Roberto Ontiveros Ibarra, ¹Dulce María Esquivel Gómez, ¹Juan Esteban García Dobarganes Bueno, ²Alberto Florentino Aguilera Alvarado.

Resumen

En algunos casos la suspensión y movimiento de material particulado en minas subterráneas puede alcanzar tamaños de 2.5, 5 y 10 μm, lo cual genera condiciones de clima laboral altamente inadecuadas para el trabajador de este sector, dichas condiciones producen severos daños en la salud (afectaciones cardio pulmonares, silicosis, entre otras).

En este trabajo se llevó a cabo la simulación de las condiciones de ventilación de una mina subterránea a una temperatura de 40 °C y humedad relativa máxima del 95%; para realizar la simulación, se utilizó el software Fluent del paquete ANSYS 16 utilizando el modelo estándar κ-ε (2ecn).

Los resultados indican que, de acuerdo a la simulación, al emplear el sistema de extracción propuesto los niveles de concentración de partículas suspendidas en el aire por efecto del mismo se mantienen por debajo del máximo permitido por la norma correspondiente, la cual es de 120 μg/m³. En este sentido, el estudio indica que dicho sistema de ventilación mono extractivo puede ser viable para ser considerado en un sistema real de multi-extracción.

Palabras clave: Mina Subterránea, Tamaño de Partícula, Simulación, Modelo de Transferencia, Concentración de partícula.

Abstract

In some cases the suspension and movement of particulate material in underground mines can reach sizes of 2.5, 5 and 10 μm, which generates highly inadequate working environment conditions for the worker in this sector, such conditions produce severe damage to the worker’s health (pulmonary heart disease, silicosis, among others).

In this work, the simulation of the ventilation conditions of an underground mine at a temperature of 40 ° C and maximum relative humidity of 95% was carried out; To perform the simulation, the Fluent software of the ANSYS 16 package was used, applying the standard model κ-ε (2ecn).

The results indicate that, according to the simulation, when using the proposed extraction system, the concentration levels of suspended particles in the air are kept below the maximum allowed by the corresponding standard, which is 120 μg/m³. In this sense, this study indicates that this mono extractive ventilation system may be viable to be considered in a real multi-extraction system.

Keywords: Underground Mine, Particle Size, Simulation, Transfer Model, Particle Concentration.

Introducción

La minería ha sido a lo largo de la historia una de las actividades básicas para el desarrollo económico y tecnológico de la humanidad [Hartman, 1992], ya que los minerales constituyen el elemento base de la mayoría de las industrias, desde la materia prima hasta el producto ya fabricado [Hustrulid and Bullock, 2001]. La minería subterránea representa una actividad trascendental a lo largo de la historia ya que fue el primer método de extracción de mineral (rústicamente) con el uso de pico y pala, el cual se ha ido perfeccionando mediante la aplicación de la ingeniería [Vergne, 2008].

Es por lo descrito en el párrafo anterior que un área de suma importancia dentro de la Ingeniería de minas es la “Ventilación” la cual consiste en un flujo constante de aire que circula a través de las obras mineras subterráneas desarrolladas para esta actividad tales como, contrapozos, robines, rampas, niveles, etc. El cual ocurre debido a unas diferencias de presiones [Salazar, 1987]. En este sentido, un parámetro importante a considerar es la concentración de material particulado el cual se encuentra en suspensión constante debido al efecto de las corrientes generadas por los sistemas de ventilación mecánica utilizados; por lo anterior en este trabajo se desarrolla un estudio de simulación que permite dilucidar si al analizar un caso de estudio de ventilación mono-extractiva, este sistema se encontraría dentro de los niveles permitidos en la norma NOM-025-SSA1-1993.

Metodología

Estudio aerodinámico del material particulado

Para el estudio aerodinámico del material particulado, las ecuaciones que están implicadas en la solución del problema a ser modelado son las ecuaciones de Navier – Stokes, (κ – ε) Modelo de turbulencia RNG [LeVeque, 2004] y el modelo multifásico VOF, las cuales se muestran a continuación:

                                                     (1)

Ecuación de continuidad

Generación del elemento geométrico y malla para el proceso de simulación.

Para la elaboración de la malla de la obra de mina se utilizó un método de construcción de geometría Superior – Abajo en GAMBIT, empleando unidades de mallado del tipo mixto con celdas tetraédricas y hexahédricas con un total de 250000 unidades (ver Figura 1a y 1b) utilizando las siguientes dimensiones de mallado:

Dimensiones de 7m X7m con una longitud de 150m.

Magna de ventilación está conformada por una tubería concéntrica de 0.5m y una longitud de 120m, ubicada en la parte superior derecha.

Tubería de extracción tiene un diámetro de 1m con una longitud de 75m, ubicada en el centro de la mina.

Tubería que genera la combustión tiene un diámetro de 0.08m con una altura de 1m.

Para generar las mallas se emplearon las condiciones de frontera mostradas en las Tabla 1a, 1b y 2.

Resultados

Estudio aerodinámico del material particulado en un sistema de ventilación en una obra de mina subterránea.

La figura 2 muestra el comportamiento del material particulado a través de la obra minera, en dicha figura se puede observar que el material particulado presenta movimiento del tipo turbulento en toda la sección, lo cual es indicativo de que existe una distribución de aire homogénea.

La figura 3 muestra el perfil de concentración de material particulado en función de la posición en obra de mina subterránea con un tamaño de partícula de 2.5μm, en este sentido se puede observar que en dicho perfil se tiene una tendencia ascendente moderada en las posiciones 20m, 50m, 75m y 120m con valores de concentración de 5.8 μg/m³, 13.2 μg/m³, 17.2 μg/m³ y 25.1 μg/m³ respectivamente. Posteriormente, en la posición 150 m la concentración aumenta a un valor de 93.9 μg/m³, lo cual se debe a que en esa posición se encuentra el frente de mina lo que genera mayor turbulencia del material particulado debido al choque del aire proveniente del inyector con el material rocoso de esta zona.

La figura 4 muestra el perfil de concentración de material particulado en función de la posición en obra de mina subterránea con un tamaño de partícula de 5μm, en este sentido se puede observar que la tendencia de este perfil es similar que el mostrado para un tamaño de partícula de 2.5μm reportando valores de 3.2 μg/m³, 10.2 μg/m³, 17.2 μg/m³, 24.1 μg/m³ y 93.9 μg/m³ para las posiciónes 20m, 50m, 75m, 120m y 150m respectivamente.

La figura 5 muestra el perfil de concentración de material particulado en función de la posición en obra de mina subterránea con un tamaño de partícula de 5μm, la cual muestra que la tendencia de este perfil es similar al de los dos casos anteriores teniendo valores de 3.5 μg/m³, 10.2 μg/m³, 17.4 μg/m³, 23.1 μg/m³ y 93.3 μg/m³ para las posiciónes 20m, 50m, 75m, 120m y 150m respectivamente.

Conclusiones

El estudio aerodinámico de material particulado mostró que existe un régimen de movimiento turbulento a través de todo el tramo de obra en desarrollo de mina subterránea, el cual se incrementa en el frente de mina. En este sentido los resultados muestran que en todos los tamaños de partícula el sistema de ventilación presenta valores inferiores de concentración de partícula suspendida a los permitidos en la norma (120μg/m³) registrando valores entre 93 μg/m³ y 94 μg/m³ en todos los casos estudiados. Los resultados mostrados en este trabajo son indicativos para sugerir que implementar un sistema de ventilación como el estudiado para obras en desarrollo en mina subterránea, presenta viabilidad en términos de la cantidad de material particulado suspendido en el aire y puede ser estudiado con la finalidad de conocer su eficacia en relación a condiciones termo-ambientales así como en la extracción de gases nocivos

Agradecimientos

Se agradece el apoyo para la realización de este proyecto de investigación al programa de Apoyo a la Incorporación de NPTC-PRODEP, UGTO-PTC-626.

Referencias

Hartman H. (1992) “SME Mining Engineering Handbook”. 2 (2), https://trove.nla.gov.au/work/7563043.

Hustrulid, W., and Bullock, R. (2001) “Underground Mining Methods”. Society for Minng, Metallurgy, and Exploration, Inc, https://archive.org/stream/UndergroundMiningMethodsEngineeringFundamentals

/Underground%20Mining%20Methods%20Engineering%20Fundamentals_djvu.txt.

Vergne J. (2008). “Hard Rock Miner’s Handbook”. Stantec Consulting. p 157-175.

Salazar R. (1987). “Estudio General de Ventilación de la Mina La Negra”. Guanajuato, México. 1: 56-57 pp.

Norma oficial mexicana NOM-025-SSA1-1993. “Salud ambiental. criterio para evaluar la calidad del aire ambiente, con respecto a las partículas menores de 10 micras (pm10). valor permisible para la concentración de partículas menores de 10 micras (pm10) en el aire ambiente, como medida de protección a la salud de la población”,http://www.salud.gob.mx/unidades/cdi/nom/025ssa13.html.

Leveque, R. J. (2012). “Finite Volume Methods for Hiperbolic Problems”, Cambridge, United Kingdom, Cambridge University Press; 1, 19: 64 -85 pp.