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Análisis del desarrollo y consolidación 
de la sostenibilidad en un territorio 
intervenido por proyectos mineros 
 
 
 
 
 
 
Jeison Alejandro Delgado Jiménez 
 
 
 
 
 
 
Universidad Nacional de Colombia 
Facultad de Minas, Departamento de Materiales y Minerales 
Medellín, Colombia 
2019 
 
 
 
Análisis del desarrollo y consolidación 
de la sostenibilidad en un territorio 
intervenido por proyectos mineros 
 
 
 
Jeison Alejandro Delgado Jiménez 
 
 
 
Tesis presentada como requisito parcial para optar al título de: 
Doctor en Ingeniería – Ciencia y Tecnología de Materiales 
 
 
 
Director: 
Ph.D. Oscar Jaime Restrepo Baena 
Codirector: 
Ph.D. Antonio Romero Hernández 
 
 
 
Línea de Investigación: 
Instituto de Minerales - CIMEX 
Grupo de Investigación IGNEA 
 
 
 
Universidad Nacional de Colombia 
Facultad de Minas, Departamento de Materiales y Minerales 
Medellín, Colombia 
2019 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A mi esposa, mi familia y mis amigos… Mi 
vida ha sido un viaje lleno de sorpresas, 
oportunidades y satisfacciones en las cuales 
ustedes han sido mi soporte, compañía y mis 
confidentes. 
 
 
 
 
Agradecimientos 
Un especial agradecimiento a la Universidad Pública en Colombia y a mi Alma Mater, la 
Universidad Nacional de Colombia, porque en ella se hizo mi historia, llena de sueños 
cumplidos. Por poner al alcance de miles de colombianos las posibilidades de formarse, 
crecer, volar y seguir soñando. 
 
Al Profesor Oscar Jaime Restrepo, que ha estado presente y ha sido protagonista en mi 
proceso de formación desde el nivel básico en el pregrado hasta el avanzado en 
investigación. Su vocación de Maestro me ha permitido entender la ciencia y la 
investigación como un estilo de vida, una responsabilidad y un compromiso social. Mi 
especial admiración por su motivación permanente, su compromiso y dedicación, por la 
persistencia y la motivación para pensar diferente y disfrutar el inicio, el proceso y el final 
de los objetivos propuestos. 
 
Al Profesor Antonio Romero por su enorme contribución en mi formación personal y 
profesional. A través de la experiencia práctica fue posible consolidar mi pensamiento 
económico, crítico y complejo, determinantes en mi crecimiento y perspectiva como 
investigador. A través de nuestras múltiples discusiones técnicas y filosóficas, se 
fortalecieron mis capacidades para entender las problemáticas en el negocio minero 
desde una perspectiva que integra las interacciones sociales, económicas y ambientales 
en el territorio. 
 
Al Profesor Marcello Veiga en la Universidad de British Columbia (UBC), por su amistad, 
generosidad y disposición para apoyar mi aprendizaje y proceso investigativo. Por 
compartir sus conocimientos y amplia experiencia, las cuales fueron fundamentales en el 
entendimiento de las realidades sociales y ambientales que influencian la sostenibilidad 
en el negocio minero en diferentes geografías. Las experiencias y conocimientos 
adquiridos en la estancia de investigación en UBC fueron fundamentales en la 
VIII Análisis del desarrollo y consolidación de la sostenibilidad en un territorio intervenido 
por proyectos mineros 
 
conceptualización de la sostenibilidad utilizado en esta tesis. Al Gobierno de Canadá, que 
a través del Programa Líderes Emergentes de las Américas (ELAP) financió mi estancia 
en la Universidad de British Columbia entre octubre de 2018 y febrero de 2019. 
 
Al Profesor Tim Joseph en la Universidad de Alberta (UA), por su amistad y por la 
colaboración brindada para entender el contexto extractivo en Canadá. La estancia de 
investigación en la UA fue la semilla para la proponer el flujo circular de la sostenibilidad 
propuesta en esta tesis, a partir de la interacción social, económica y ambiental 
evidenciada en la industria minera en Alberta. Allí entendí que es posible contribuir a la 
sostenibilidad del territorio desde el desarrollo minero, en la medida que los capitales 
fluyan a través del territorio y generen efectos positivos netos en el medio natural, la 
sociedad y la economía. 
 
Al Profesor Juan María Menéndez en la Universidad de Oviedo (UO) por su amistad, 
colaboración y permanente disposición para contribuir en mi proceso de investigación. La 
estancia en Oviedo me permitió entender la economía extractiva Asturiana, que para el 
tiempo de mi estancia afrontaba el reto de permanecer entre la aceptación social, la 
presión de los costos de producción y la contribución a la sostenibilidad local. 
 
A mi esposa por su soporte fundamental e incondicional en mi proceso de formación 
académica y personal. Su motivación, compañía y comprensión me impulsaron para el 
logro de este objetivo. A mi familia por su apoyo, amor y tenacidad; han sido una 
inspiración continua en la conquista de nuevos objetivos. 
 
A todos los y las estudiantes, personal administrativo y docente de la Universidad 
Nacional de Colombia, cuya gestión, reflexiones y enseñanzas contribuyeron en el 
desarrollo de todo mi proceso de formación. 
Resumen y Abstract IX 
 
Resumen 
El desarrollo de proyectos mineros y su aporte a la sostenibilidad local son temas 
actuales de discusión en la academia, la industria minera, los gobiernos y la sociedad. 
Esta discusión se alimenta en las múltiples transformaciones que se experimentan en los 
territorios como resultado de un proyecto minero y sus efectos, los cuales no ha logrado 
responder a las demandas de la sociedad en relación con los beneficios y la 
sostenibilidad del desarrollo minero. 
 
El presente trabajo contiene una propuesta para contribuir a la discusión sobre el 
desarrollo minero y la sostenibilidad en el territorio. Este trabajo se ha propuesto como 
objetivo desarrollar un modelo conceptual que permita conocer la consolidación de la 
sostenibilidad de un territorio intervenido por proyectos mineros en sus diferentes 
componentes (ambiental-económico-social), mediante la identificación de las relaciones y 
las transformaciones de los capitales a partir de las herramientas aportadas por la 
termodinámica. 
 
El modelo propuesto integra los modelos de la primera y segunda ley de la 
termodinámica, el concepto de territorio, las definiciones de la sostenibilidad y las esferas 
que lo componen, para analizar los aportes del desarrollo de proyectos mineros al 
territorio intervenido. En este modelo se reconocen las características y la dinámica del 
negocio minero y las propiedades del medio natural, la economía y la sociedad, los 
cuales son integrados para sustentar la propuesta presentada en este trabajo. 
 
El modelo tiene cuatro componentes. El primer componente es la representación del 
reactor entorno que permite entender el contexto en el cual se desarrolla el proyecto 
minero. El segundo componente es la secuencia de la dinámica que representa la 
naturaleza evolutiva del desarrollo de los proyectos mineros. El tercer componente son 
las relaciones funcionales, a través de cuatro variables: producción, regulación, 
X Análisis del desarrollo y consolidación de la sostenibilidad en un territorio intervenido 
por proyectos mineros 
 
información y hábitat, las cuales establecen la conexión dinámica entre el medio natural, 
la economía y la sociedad. Finalmente, la componente de integración y operatividad del 
modelo se da mediante una ecuación de balance que relaciona los cambios en el 
sistema a partir de los cambios en los capitales del sistema y los resultados de las 
relaciones funcionales. 
 
La aplicación del modelo se da mediante tres casos de estudio, en los cuales se ha 
aplicado el modelo relacional, y se han identificado los mecanismos de transferencia 
presentes en cada caso. 
 
Palabras clave: Minería, sostenibilidad, termodinámica, territorio. 
 
Contenido XI 
 
 
Abstract 
The development of mining projects and their contribution to local sustainability are hot 
topicsfor discussion in academia, the mining industry, governments and society. This 
discussion feeds on the multiple transformations that are experienced in the territories as 
a result of mining project and their effects, which has failed to respond to the demands of 
society in relation to the benefits and sustainability of mining development. 
 
This academic work contains a proposal to contribute to the discussion about mining 
development and sustainability in the territory. This work proposed as its main objective, 
to develop a conceptual model that allows to know the consolidation of the sustainability 
in a territory intervened by mining projects including its different components 
(environmental-economic-social), by identifying the relationships and capital 
transformations from the tools provided by thermodynamics. 
 
The proposed model integrates the models of the first and second law of 
thermodynamics, the concept of territory, the definitions of sustainability and its 
components (economy, society and environment) to analyze the contributions of the 
development of mining projects to the territory intervened. This model recognizes the 
characteristics and dynamics of the mining business and the properties of the natural 
environment, the economy, and society, which are integrated to support the proposal 
presented in this academic work. 
 
The model has four components. The first component is the representation of the reactor 
environment for understanding the context in which the mining project is developed. The 
second component is the dynamics sequence that represents the evolutionary nature of 
the development of mining projects. The third component is the functional relationships, 
through four variables production, regulation, information and habitat, which establish the 
XII Análisis del desarrollo y consolidación de la sostenibilidad en un territorio intervenido 
por proyectos mineros 
 
dynamic connection between the natural environment, the economy and society. Finally, 
the integration and operability component of the model is given by a rate process 
equation that relates the changes in the system from the changes in the capitals of the 
system and the results of the functional relationships. 
 
The model is applied through three case studies, where the relational model has been 
applied, and the transfer mechanisms present in each case have been identified. 
 
Keywords: Mining, sustainability, thermodynamics, territory 
 
Contenido XIII 
 
Contenido 
Capítulo 1: La termodinámica, la sostenibilidad y el territorio, fundamentos conceptuales del 
modelo .............................................................................................................................. 11 
1.1. La termodinámica ................................................................................................ 12 
1.1.1. El sistema termodinámico ................................................................................ 13 
1.1.2. Primera Ley de la Termodinámica ................................................................... 15 
1.1.3. Segunda ley de la termodinámica .................................................................... 19 
1.1.4. Síntesis de conceptos incluidos en el modelo .................................................. 23 
1.2. La sostenibilidad ................................................................................................. 24 
1.2.1. Evolución histórica del concepto de sostenibilidad ........................................... 24 
1.2.2. El concepto de sostenibilidad ........................................................................... 26 
1.2.3. La Sostenibilidad en un sistema de recursos naturales.................................... 34 
1.2.4. Concepto de sostenibilidad utilizado en este trabajo ........................................ 36 
1.3. El Territorio.......................................................................................................... 36 
1.3.1. El Concepto de Territorio ................................................................................. 37 
1.3.2. La territorialidad como acción de delimitación del territorio .............................. 39 
1.3.3. Territorio y territorialidad: El proyecto minero ................................................... 40 
1.4. Integración de los conceptos de termodinámica, sostenibilidad y territorio .......... 41 
Capítulo 2: La economía, el medio natural y las relaciones sociales en el negocio minero 43 
2.1. El medio natural base de provisión del sistema ................................................... 43 
2.1.1. El medio natural y el capital natural ................................................................. 44 
2.1.2. Procesos de restitución .................................................................................... 45 
2.1.3. Sostenibilidad del medio natural y sus componentes ....................................... 47 
2.1.4. La Sostenibilidad del Medio Natural en el contexto del proyecto minero .......... 49 
2.2. La economía base de producción del sistema ..................................................... 50 
2.2.1. Economía de los recursos naturales no renovables ......................................... 50 
2.2.2. Función de producción, oferta, demanda y equilibrio de mercado.................... 54 
XIV Título de la tesis o trabajo de investigación 
 
2.2.3. Costos y decisiones de producción .................................................................. 57 
2.2.4. Externalidades ................................................................................................. 59 
2.2.5. Criterios económicos para la sostenibilidad en el contexto del negocio minero 60 
2.3. La sociedad eje transformador del sistema ......................................................... 62 
2.3.1. El Análisis de la vida Social ............................................................................. 63 
2.3.2. Las transformaciones sociales de la sociedad ................................................. 64 
2.3.3. La Sostenibilidad de la Sociedad ..................................................................... 65 
2.3.4. La sostenibilidad y la sociedad en el contexto del proyecto minero.................. 67 
Capítulo 3: Modelo conceptual propuesto.......................................................................... 69 
3.1. Modelo reactor- entorno. ..................................................................................... 69 
3.1.1. El proyecto minero ........................................................................................... 69 
3.1.2. El entorno - territorio ........................................................................................ 71 
3.1.3. Flujos de entrada ............................................................................................. 72 
3.1.4. Flujos de salida ................................................................................................ 74 
3.2. Modelo de dinámica ............................................................................................ 76 
3.2.1. Reservas aprovechamiento y transformación .................................................. 76 
3.2.2. Transformaciones, tasas y los flujos ................................................................ 77 
3.2.3. Dinámicas y resultados .................................................................................... 85 
3.3. Modelo de relación de las componentes de la sostenibilidad – Flujo circular de la 
sostenibilidad ................................................................................................................. 86 
3.3.1. Relaciones funcionales del flujo circular de la sostenibilidad............................ 87 
3.3.2. Variables de las relaciones funcionales ........................................................... 89 
3.4. Integración y operatividad delmodelo ................................................................. 96 
3.4.1. Componentes del sistema reactor ................................................................... 97 
3.4.2. Mecanismos de transformación ....................................................................... 98 
3.4.3. Mecanismos de evaluación de la contribución de la sostenibilidad al territorio102 
3.4.4. La entropía en el modelo ............................................................................... 104 
3.5. Recomendaciones para la aplicación del modelo .............................................. 106 
Capítulo 4: Aplicación del modelo mediante estudios de caso ......................................... 109 
4.1. Condiciones comunes en los estudios de caso ................................................. 109 
4.2. Municipio de Buriticá – Proyecto Continental Gold ............................................ 111 
4.2.1. Descripción del municipio de Buriticá y contexto histórico: ............................ 111 
4.2.2. Descripción del proyecto: ............................................................................... 112 
Contenido XV 
 
4.2.3. Cifras del municipio ....................................................................................... 113 
4.2.4. Análisis de caso ............................................................................................. 114 
4.3. Proyecto “Red Eagle Mining” - Municipio de Santa Rosa de Osos. ................... 118 
4.3.1. Descripción del municipio de Santa Rosa de Osos y Contexto histórico: ...... 118 
4.3.2. Descripción del proyecto: ............................................................................... 120 
4.3.3. Cifras del municipio ....................................................................................... 121 
4.3.4. Análisis de caso ............................................................................................. 122 
4.4. Mineros de Pequeña Escala - Municipio de Andes. ........................................... 126 
4.4.1. Contexto histórico: ......................................................................................... 126 
4.4.2. Descripción de la actividad minera: ................................................................ 128 
4.4.3. Cifras del municipio ....................................................................................... 128 
4.4.4. Análisis de caso ............................................................................................. 130 
Capítulo 5: Discusión del modelo .................................................................................... 135 
Conclusiones y recomendaciones ................................................................................... 141 
Conclusiones ............................................................................................................... 141 
Recomendaciones ....................................................................................................... 145 
Anexo 1: Contexto histórico de los municipios de Buriticá, Santa Rosa de Osos y Andes.147 
Municipio de Buriticá. ............................................................................................... 147 
Municipio de Santa Rosa de Osos ........................................................................... 152 
Municipio de Andes .................................................................................................. 156 
Anexo 2: Socialización y validación del modelo ............................................................... 161 
Metodología de entrevista ........................................................................................ 161 
Objetivo de la entrevista a expertos ......................................................................... 162 
Características del conjunto de datos ....................................................................... 162 
Bibliografía ...................................................................................................................... 169 
 
Contenido XVI 
 
Lista de tablas 
Tabla 1. Comparación conceptual entre sostenibilidad débil y fuerte .............................. 31 
Tabla 2. La minería y las transiciones conceptuales de la sostenibilidad ........................ 33 
Tabla 3. Variables de las relaciones funcionales del modelo ........................................... 96 
Tabla 4. Entropía en el modelo mediante sus componentes de la energía .................... 106 
Tabla 5. Matriz relacional estudios de caso ................................................................... 110 
Tabla 6. Indicadores del municipio de Buriticá. ............................................................. 113 
Tabla 7. Matriz relacional, estudio de caso municipio de Buriticá. ................................. 117 
Tabla 8. Indicadores del municipio de Santa Rosa de Osos. ......................................... 121 
Tabla 9. Matriz relacional, estudio de caso municipio de Santa Rosa de Osos. ............ 124 
Tabla 10. Indicadores del municipio de Andes .............................................................. 129 
Tabla 11. Matriz Relacional, estudio de caso municipio de Andes ................................ 132 
 
 
 
 
 
 
 
Contenido XVII 
 
 
Lista de figuras 
Figura 1. Ubicación conceptual del modelo propuesto.................................................... 10 
Figura 2. Esquema del modelo – proyecto minero .......................................................... 70 
Figura 3. Esquema del modelo – proyecto minero y territorio ......................................... 71 
Figura 4. Esquema del proyecto minero territorio y entradas .......................................... 73 
Figura 5. Esquema del proyecto minero, territorio, entradas y salidas ............................ 74 
Figura 6. Esquema del proyecto minero, territorio, entradas y salidas ............................ 76 
Figura 7. Reservas y transformación de capitales .......................................................... 77 
Figura 8. Transición de tasas de flujo a dinámicas de transformación ............................ 79 
Figura 9. Dinámicas del negocio minero. Producción, medio natural y flujo financiero ... 80 
Figura 10. Producción y creación de riqueza en la evolución del proyecto minero ......... 83 
Figura 11. Impacto sobre el medio natural Vs la línea base estática .............................. 84 
Figura 12 resultados del sistema ¿aportan a la sostenibilidad del territorio? .................. 85 
Figura 13. Modelo de dinámica completo ....................................................................... 86 
Figura 14 Flujo circular de la sostenibilidad .................................................................... 89 
Figura 15. Fronteras y UTE objeto de estudio. ............................................................... 97 
Figura 16. Determinación de los valores del sistema reactor entorno por UTE ............... 98 
Figura 17. Representación de le ecuación del modelo de balance para cada UTE .......101 
Figura 18. Modelo de evaluación de los aportes del proyecto minero a la UTE. ............104 
 
 
Contenido 1 
 
Introducción 
El desarrollo de los recursos minerales en el territorio es una problemática que impone un 
creciente número de complejidades que da origen a conflictos socio-ambientales. Estos 
conflictos resultan de los choques entre diferentes perspectivas y aptitudes por el uso del 
territorio. Sin embargo, las necesidades de la sociedad y la economía requieren el 
suministro de minerales y materiales, por lo cual hasta el momento, un escenario sin 
minería no es sostenible para la humanidad. 
 
Adicionalmente, la actividad minera se fundamenta en un conjunto de procesos que 
transforman un agregado de recursos de alto valor asociados a un sistema natural, cuyos 
resultados exponen a los territorios extractivosa diferentes vulnerabilidades, para lo cual 
se han desarrollado diferentes herramientas de gestión particulares a las operaciones del 
negocio minero. 
 
En consecuencia, el desarrollo de proyectos mineros con una perspectiva territorial 
puede contribuir a la consolidación de la sostenibilidad, en la medida que se pueda 
transformar una porción del capital natural en otros tipos de capitales como el humano, el 
social, el físico y financiero. Estos capitales significan la creación de capacidades en el 
territorio y en la sociedad, que contribuyan a incentivar el aprovechamiento sostenible de 
los recursos disponibles en el territorio. 
 
El trabajo que se presenta a continuación aborda el desarrollo minero como un sistema 
extractivo que trasforma los entornos que interviene y genera flujos de ingreso y salida 
que modifican las configuraciones del territorio intervenido. Los impactos generados en el 
sistema extractivo permiten estudiar las relaciones e interacciones entre los diversos 
componentes del mismo. 
 
Este trabajo aporta el entendimiento del relacionamiento que existe entre las diferentes 
dimensiones del concepto de sostenibilidad y de la transformación de los recursos en la 
2 La sostenibilidad en la industria minera y el modelo propuesto 
 
escala del territorio. A partir de lo anterior se ha formulado una función integradora que 
permite conocer la evolución de la sostenibilidad en un territorio intervenido por proyectos 
mineros y permite recomendar acciones para mejorar los resultados y orientar las 
actuaciones en relación con la planeación de territorios extractivos de minerales. 
 
Las componentes involucradas en esta dinámica revisten procesos y funcionamientos 
que aún no son estudiados a profundidad y pueden aportar en el entendimiento de las 
influencias y transformaciones que son experimentadas en el sistema extractivo objeto de 
estudio. Este aspecto tiene una alta relevancia para los diferentes actores involucrados 
en el desarrollo de proyectos mineros, ya sea desde la parte de quienes emiten el efecto 
o de la parte de quienes son receptores de los mismos. 
 
Este modelo es relevante para las empresas mineras que buscan contribuir a la 
sostenibilidad del territorio a través de sus programas de mitigación, restitución y 
compensación con resultados que se integren efectivamente en el territorio. También es 
útil para el estado para la administración de las ganancias derivadas de la explotación 
minera, para definir estrategias de inversión, compensación y redistribución. 
Adicionalmente, el modelo propuesto es útil para la sociedad dado que puede mejorar el 
entendimiento del ciclo de vida minero, sus riesgos y contribuciones al territorio, de 
manera que sus procesos de participación incluyan una visión amplia de los impactos 
sobre el medio natural, la sociedad y la economía local, unidades básicas de la 
sostenibilidad del territorio. 
 
El modelo contenido en este trabajo es una propuesta basada en tres conceptos 
principales: La sostenibilidad, el territorio y la termodinámica. La sostenibilidad es 
entendida como las condiciones que garantizan el mantenimiento de la vida en un 
entorno particular. El el territorio en una construcción social elaborada a partir de un 
espacio particular en el cual interactúan recursos, identidades y poder, que condicionan 
el acceso a ese espacio concebido. La termodinámica es la ciencia que estudia los 
estados y transformaciones de la energía. 
 
A partir de estos tres conceptos se propone un modelo conformado por una componente 
de dinámica, una componente de relacionamiento y una componente operacional, que 
Contenido 3 
 
permite identificar relaciones y transformaciones por conjuntos de recursos agrupados en 
las dimensiones del medio natural, la sociedad y la economía. 
 
Este trabajo centró su atención en cómo los desarrollos mineros pueden aportar a la 
sostenibilidad de una región, los elementos que determinan la compensación y los 
capitales del territorio en los cuales se pueda generar estas compensaciones. 
 
El planteamiento de la problemática que dio origen a esta tesis considera que el concepto 
de sostenibilidad supone la integración de los impactos sociales, económicos y 
ambientales, a través de los cuales sea posible establecer niveles de intervención y 
plantear estrategias para planear, ejecutar y revisar los desarrollos de los proyectos en el 
territorio, aunque es difícil evidenciarlo en cortos períodos de tiempo. Ante esto, esta 
propuesta involucra una mirada sistémica que contribuye al entendimiento de la 
consolidación de la sostenibilidad en términos de las relaciones y transformaciones que 
se dan entre los diferentes capitales de las dimensiones social, ambiental y económica 
en un territorio intervenido por proyectos mineros. 
 
Este trabajo se desarrolló partiendo de la siguiente hipótesis: un modelo conceptual 
podría definirse mediante el análisis de las dimensiones del concepto de sostenibilidad 
(ambiental, económica y social) en relación con los cambios de un territorio intervenido 
por proyectos mineros y la integración de sus relaciones e interacciones mediante la 
transformación de los recursos que interviene, a partir de las herramientas aportadas por 
la termodinámica, el cual permita conocer cómo se consolida la sostenibilidad en un 
territorio intervenido por proyectos mineros. 
 
En consonancia con el problema y la hipótesis planteados anteriormente, las preguntas 
de investigación que orientaron este trabajo fueron las siguientes: 
 
¿Cuáles son los principios que rigen las relaciones Minería-economía, minería-
ambiente minería-sociedad y minería-economía-ambiente- sociedad? ¿Existen estos 
principios? 
 
En caso de que puedan definirse, ¿Cuáles son los principios aplicables al análisis de 
las transformaciones de los recursos en las tres componentes de la sostenibilidad? 
4 La sostenibilidad en la industria minera y el modelo propuesto 
 
 
¿Cómo formular un sistema de indicadores a partir de las relaciones y 
transformaciones identificadas, que permitan identificar la evolución y las 
transformaciones de los recursos intervenidos en un desarrollo minero y sus aportes 
a la sostenibilidad en un territorio intervenido por desarrollos mineros? 
 
El objetivo general es desarrollar un modelo conceptual que permita conocer la 
consolidación de la sostenibilidad de un territorio intervenido por proyectos mineros en 
sus diferentes componentes (ambiental-económico-social), mediante la identificación de 
las relaciones y las transformaciones de los capitales a partir de las herramientas 
aportadas por la termodinámica. 
 
El objetivo ha sido cumplido siguiendo los siguientes objetivos específicos: 
 
 Identificar y correlacionar las variables del concepto de sostenibilidad en el 
contexto de un territorio intervenido por proyectos mineros. 
 
 Determinar las relaciones y transformaciones existentes en un territorio 
intervenido por proyectos mineros, entre minería y los capitales de las 
dimensiones de la sostenibilidad (ambiental, económica y social), a partir de 
modelos propios de la termodinámica. 
 
 Establecer un criterio de valoración que permita conocer la transformación, de los 
capitales de la sostenibilidad de un territorio intervenido por proyectos mineros. 
 
El resultado del trabajo que se presenta a en esta tesis doctoral, contribuye al 
entendimiento de la evolución de la sostenibilidad, y las relaciones existentes entre el 
desarrollo de los proyectos mineros en un territorio y sus variables sociales, ambientales 
y económicas. 
 
El modelo que se presenta a continuación está basado en las definiciones conceptuales 
de la termodinámica, el territorio, la sostenibilidad, el medio natural, la economía, la 
sociedad las cuales consolidan el sustento teórico y filosófico del modelo, que pretende 
Contenido 5 
 
aportar al entendimientode las relaciones y transformaciones en el territorio, propias del 
desarrollo de proyectos mineros. 
 
Este modelo está compuesto por tres niveles que responden a las componentes del 
sistema de estudio. El primer nivel corresponde a la identificación del contexto, el 
segundo corresponde a la dinámica del ciclo de vida de los proyectos mineros y el tercer 
nivel, corresponde al flujo circular de la sostenibilidad. 
 
El modelo conceptual desarrollado permite identificar los factores que pueden contribuir a 
la consolidación de la sostenibilidad de un territorio intervenido por proyectos mineros a 
través de las relaciones y las transformaciones de los capitales. El modelo incluye un 
criterio de evaluación basado en los cambios generados en la Unidad Territorial 
Especifica (UTE), una unidad mínima de territorio en la cual se aplica el modelo. 
 
Este documento contiene una amplia recopilación bibliográfica que da soporte a los 
planteamientos incluidos en el modelo conceptual. Esta recopilación bibliográfica, incluye 
las definiciones de los conceptos de la termodinámica, la sostenibilidad, el territorio, el 
medio natural, la economía y la sociedad, que dan el sustento teórico al modelo. 
 
Este trabajo está compuesto por seis capítulos. Los dos capítulos iniciales constituyen la 
base conceptual y filosófica de este trabajo. En el primer capítulo se definen los 
conceptos de termodinámica, sostenibilidad y territorio y en el segundo capítulo se 
definen las componentes de la sostenibilidad: medio natural, economía y sociedad. 
Posteriormente, el tercer capítulo desarrolla el modelo conceptual propuesto. El cuarto 
capítulo aplica el modelo conceptual a tres casos de estudio. Finalmente, en el capítulo 
quinto se discuten los principales elementos conceptuales y filosóficos del modelo 
propuesto y en el capítulo sexto se presentan las conclusiones generales del trabajo. 
 
La sostenibilidad en la industria minera y el modelo propuesto: 
La sostenibilidad en el desarrollo de proyectos mineros, tiene diferentes manifestaciones 
durante su ciclo de vida, lo cual da características particulares a este concepto 
condicionando su dinámica y sus resultados cumulativos. Esta variedad de 
manifestaciones genera un amplio espectro de potenciales aportes del proyecto minero a 
6 La sostenibilidad en la industria minera y el modelo propuesto 
 
la sostenibilidad, en las etapas de diseño, construcción, operación o cierre, proyectadas 
en diferentes escalas de la economía, la sociedad y el ambiente. 
 
En concordancia con lo anterior, la literatura registra un creciente número de 
publicaciones que reflejan contribuciones a la sostenibilidad las cuales se encuentran 
dispersas en todo el ciclo de vida de los proyectos mineros. Estas publicaciones incluyen 
trabajos sobre la aceptación social de la minería, la administración de las rentas 
derivadas de la explotación de minerales y de los procesos de restauración de los 
ambientes intervenidos. 
 
En la revisión bibliográfica se encontraron trabajos que abordan los temas del desarrollo 
de proyectos mineros y la sostenibilidad en tres niveles: el corporativo, el operativo y el 
regional. Estos trabajos se presentan a continuación. 
 
En el nivel corporativo: 
El trabajo de (Lins & Hortwitz, 2007), presenta una evolución de las iniciativas de 
sostenibilidad en el negocio minero en el nivel corporativo. Este estudio incluye 
las iniciativas de Global Mining Initiative en 1998, Extractive Industries Review y 
Minerals, Metals and Sustainable Development en el 2000, el International Council 
on Mining and Metals en 2001, el Global Reporting Iniciative en 2002, la Resource 
Endowment Initiative en 2004 y la Canadian Business for Social Responsibility en 
2009. 
 
La investigación de (Hilson & Murck, 2000), recomendó algunas guías para que 
las empresas mineras operen un una forma más sostenible. El trabajo del 
International Institute for Environment and Development – IIED, Abriendo Brecha: 
Minería, Minerales y Desarrollo Sustentable, (IIED, 2001) resaltó la importancia de 
implementar el concepto de sostenibilidad en toda la cadena productiva minera. 
 
Los determinantes organizacionales para la puesta en práctica de la sostenibilidad 
en la industria extractiva canadiense fue analizada por (Bansal, 2005). Además 
identificó la capacidad corporativa y la presión social como los aspectos claves en 
la internalización de las prácticas del desarrollo sostenible en las compañías. Una 
propuesta de (Azapagic, 2004) midió y evaluó los avances del desarrollo 
Contenido 7 
 
sostenible de la industria minera a partir de la inclusión de los indicadores de la 
Global Reporting Initiative. 
 
Las tendencias presentes en los reportes de sostenibilidad de las principales 
compañías de la industria minera fueron analizadas por (Jenkins & Yakovleva, 
2006), evidenciando la inclusión de información relacionada con el desempeño 
social y ambiental. En la propuesta de (Petrie, 2007) se plantea una alternativa 
para re-orientar la cadena de valor de los minerales y facilitar una colaboración 
más eficaz entre las entidades individuales en ella. 
 
En términos de la aceptación social (Prno & Scott , 2012) exploraron los orígenes 
del concepto de Licencia Social para Operar, con algunos casos de estudio del 
sector minero del norte de Canadá. De manera complementaria (Owen & Kemp , 
2013) abordaron las obligaciones sociales y ambientales de la industria y cómo 
pueden ser satisfechas, tal como conciliar orientación interna de riesgo de las 
operaciones mineras, con las expectativas externas, lo cual requiere un enfoque 
menos defensivo y más constructivo. 
 
En el nivel operativo: 
Para (Laurence, 2011) "La minería es sostenible cuando se lleva a cabo de 
manera que equilibra las consideraciones económicas, ambientales y sociales, y 
que "las prácticas mineras sostenibles son aquellas que promueven este 
equilibrio". En la misma dirección, (Suranjan, 2007) plantea que la actividad 
minera puede abordarse desde el concepto de sostenibilidad débil que plantea la 
sustitución entre diferentes formas de capital, incluyendo la sustitución entre el 
capital natural y artificial. 
 
Una medición de los recursos utilizados en la operaciones mineras fue hecha por 
(Mudd, 2010) quien analizó la evolución de la minería australiana en relación con 
las condiciones tecnológicas, económicas y de calidad y su influencia en la 
sostenibilidad. El estudio de (Fuisz-Kehrbach, 2014) ilustra una amplia 
implementación de las actividades de sostenibilidad con un enfoque en la gestión 
sistemática de los aspectos ambientales en las operaciones mineras. 
 
8 La sostenibilidad en la industria minera y el modelo propuesto 
 
En (Gomes, Kneipp, Kruglianskas, Barbieri, & Schoproni, 2015) se analizó la 
relación entre las prácticas de gestión para la sostenibilidad y el rendimiento del 
negocio. Este análisis muestra que las grandes empresas indican niveles más 
altos de adopción de prácticas de gestión para la sostenibilidad y el rendimiento 
del negocio. 
 
Una revisión del estado actual de desarrollo sostenible desarrollada por (Ghorbani 
& Kuan, 2016), que comprende la energía, el agua, la participación de las partes 
interesadas, los impactos ambientales y la descentralización institucional en la 
industria minera. Presentan el grado de implicación de las empresas polacas de la 
industria minera y metalúrgica en actividades para el desarrollo sostenible. 
 
Un análisis sistemático de la literatura dedicada al desarrollo y aplicación de 
métodos cuantitativos de soporte de decisiones con criterios de sostenibilidad en 
la industria minera fue elaborado por (Pimentel, Gonzalez, & Barbosa, 2016). 
Este estudio identificó varias oportunidades para avanzar en la investigación y la 
práctica de la sostenibilidad en las operaciones mineras. 
 
En el nivel regional: 
Unsistema regional de innovación para el desarrollo en regiones extractivas es 
presentado por (Kinnear & Ogden, 2014). En términos de la administración 
pública en contextos de desarrollo minero (Fonseca, Fitzpatrick, & Mcallister, 
2013), analizan el diseño de políticas públicas para la sostenibilidad en relación 
con la explotación de minerales. 
 
En la dimensión social, (Franks, Davis, Bebbington, Ali, Kemp, & Scurrah, 2014) 
analizaron los costos derivados de los conflictos sociales y su incidencia en el 
negocio, particularmente en operaciones mineras de gran escala y (Erzurumlu & 
Erzurumlu,, 2014) plantean una aproximación de integración a la comunidad en el 
desarrollo de los programas de desarrollo. 
 
En la dimensión de los beneficios económicos derivados de la explotación minera, 
(Weijermars, 2015) plantea un modelo para la optimización de la renta derivada 
de la extracción de los recursos del subsuelo. 
Contenido 9 
 
 
Un sistema de indicadores para la gestión del territorio en el cual se desarrollan 
proyectos mineros fue elaborado por (Horsley, Prout, Tonts, & Ali, 2015). Este 
trabajo está basado en los capitales de los medios de vida sostenible: natural, 
físico, humano, social y financiero. 
 
Los trabajos presentados previamente, muestran una evolución histórica que evidencian 
cómo han progresado las preocupaciones alrededor de la industria minera. En ella se 
evidencian mayores detalles y exigencias en relación con el desempeño de la industria 
minera en el desarrollo de sus proyectos. 
 
Aunque las referencias citadas muestran un amplio rango de aplicación para el logro de 
la sostenibilidad en los territorios mineros, no se encontró un trabajo integrador que 
proponga un sistema de relacionamiento entre las componentes de la sostenibilidad a 
través de flujos dinámicos y relaciones funcionales. Ante esta ausencia identificada, esta 
propuesta aporta al conocimiento desde una perspectiva holística, sistémica y 
termodinámica. 
 
El modelo propuesto en este trabajo integra los conceptos de una ciencia básica como la 
termodinámica, con el estudio de la sostenibilidad y las ciencias que la soportan, tales 
como las ciencias sociales, ambientales y económicas y el estudio del negocio minero. 
En la revisión bibliográfica no se encontraron modelos similares aplicados al negocio 
minero. Se identificaron trabajos en el área de la ecología (De Groot, 1992) y la 
planeación urbana (Giampetro, Aspinall, Ramos-Martin, & Bukkens, 2014), (Pulselli, 
Morandzi, & Tiezzi, 2010) y (Neuman & Churchill , 2015) los cuales han sido referentes 
para el modelo propuesto en este trabajo. 
 
Esta propuesta integradora, aporta en el entendimiento de las condiciones del negocio 
minero, su desarrollo y el entorno intervenido, que permitan la sostenibilidad en el medio 
físico, social y económico que interviene y garantizar el mejor desempeño de los 
diferentes recursos que el desarrollo minero afecta. 
 
10 La sostenibilidad en la industria minera y el modelo propuesto 
 
El presente trabajo aborda de manera holística el concepto de la sostenibilidad en los 
territorios extractivos de minerales, el cual es útil para entender las diferentes relaciones 
e interacciones generadas entre las dimensiones social, económica y ambiental. 
 
En un plano que representa en su eje vertical la escala de intervención y en el plano 
horizontal el foco del modelo, este modelo se ubica en el cuadrante superior derecho, 
indicando esto que su escala objetivo es la regional con foco en el entorno intervenido 
por el proyecto minero. Una representación esquemática de la ubicación conceptual de 
este modelo es representado en la Figura 1. 
 
Figura 1. Ubicación conceptual del modelo propuesto. 
 
Fuente: Elaboración propia 
Adicionalmente, busca entender las potenciales transformaciones de los diferentes 
recursos asociados que se dan en la escala del territorio, a partir de las cuales se formule 
una función integradora que permita conocer la evolución de la sostenibilidad en un 
territorio intervenido por proyectos mineros, recomendar acciones para mejorar los 
resultados y orientar las actuaciones en relación con la planeación de territorios 
extractivos de minerales. 
 
 
 
Capítulo 1: La termodinámica, la 
sostenibilidad y el territorio, fundamentos 
conceptuales del modelo 
En este capítulo se conceptualiza la termodinámica como modelo básico para la 
identificación de las componentes del sistema y el entendimiento de sus 
transformaciones; la sostenibilidad como marco filosófico que integra las acciones y 
relaciones económicas, sociales y ambientales y el concepto de territorio, como el 
contexto receptor de las transformaciones. 
 
La primera parte del capítulo está dedicada a la termodinámica la cual contiene sus 
definiciones básicas, el sistema termodinámico, variables intensivas y extensivas y los 
procesos en el sistema; posteriormente se definen la primera y la segunda ley de la 
termodinámica y los potenciales termodinámicos. La primera parte del capítulo finaliza 
con la propuesta de aplicación de los conceptos termodinámicos como herramientas 
básicas de análisis en el modelo propuesto de desarrollo minero y la escala territorial. 
 
La segunda parte es dedicada al concepto de sostenibilidad, en la cual se presenta su 
evolución conceptual. El concepto de sostenibilidad se ha hecho evidente en diferentes 
hitos históricos y ha estado presente desde los estados más primitivos del hombre, 
principalmente mediante el pensamiento económico, que manifestó sus preocupaciones 
en relación con la disponibilidad de los recursos, su uso y distribución, entendidos en 
cada momento por pensadores económicos. Esta definición conceptual es la base del 
modelo propuesto y se integra a los conceptos de la termodinámica, a través del 
entendimiento de la transformación energética como símil con los recursos del territorio. 
 
El capítulo finaliza abordando las diferentes conceptualizaciones del territorio y establece 
una definición específica que será la utilizada en el modelo propuesto. 
12 Análisis del desarrollo y consolidación de la sostenibilidad en un territorio intervenido 
por proyectos mineros 
 
 
El objetivo de este capítulo es presentar el territorio como el contexto sobre el cual se 
ejecutan las transformaciones, la termodinámica como herramienta para entender las 
transformaciones y el concepto de sostenibilidad como un marco filosófico que integra las 
acciones de la economía, la sociedad y el medio natural. 
1.1. La termodinámica 
El cuerpo teórico de la termodinámica y su aplicación en diferentes áreas de la ingeniería 
es amplio, profundo y específico. En este trabajo se toman las definiciones generales con 
el fin de establecer su aplicación en el contexto económico, social y ambiental, en 
relación con el desarrollo minero y sus contribuciones al territorio, para establecer un 
símil con los cambios energéticos sufridos en un sistema termodinámico, e identificar las 
transformaciones que sufren los recursos de un territorio sujeto de un desarrollo minero. 
 
El desarrollo de la termodinámica clásica fue iniciado por Carnot en 1824 a través de sus 
intentos por comprender las máquinas de vapor. Es responsable de la noción de trabajo 
mecánico, ciclos, procesos reversibles y declaraciones iniciales de la primera y la 
segunda ley (Schneider & Kay, 1994, pág. 3). 
 
El campo de la termodinámica se ocupa de la ciencia de la energía enfocada en el 
almacenamiento de la energía y su proceso de conversión (Borgnakke & Sonntag, 2013, 
pág. 1) y las condiciones requeridas para que ocurran; también permite describir el 
comportamiento, el rendimiento y la eficiencia de los sistemas para la conversión de 
energía de una forma a otra (Dincer & Rosen , 2007, pág. 23). 
 
La termodinámica es un marco para describir qué procesos pueden ocurrir 
espontáneamente en la naturaleza(Grossman, 2014, pág. 16). Ella proporciona un 
formalismo para entender cómo los materiales responden a todo tipo de fuerzas en su 
entorno. La termodinámica desempeña un papel clave en el análisis de procesos, 
sistemas y dispositivos en los que se producen transferencias de energía y 
transformaciones de energía (Dincer & Rosen , 2007, pág. 1). 
 
Capítulo 1. Fundamentos Conceptuales del Modelo 13 
 
La termodinámica desde la perspectiva del equilibrio se define como la ciencia de la 
transición de los sistemas entre diferentes estados de equilibrio y los cambios asociados 
a sus energías y composición química (Thess, 2011, pág. 18). Los cambios asociados en 
la transición de equilibrios, se relacionan con la extracción de "trabajo útil" y el 
componente disponible (transformable) de los flujos y reservas de energía (Ayres, Ayres 
L, & Martinas, 1996, pág. 2). 
 
En tal sentido, el principio termodinámico que rige el comportamiento de los sistemas es 
que, a medida que se alejan del equilibrio, utilizarán todas las vías disponibles para 
contrarrestar los gradientes aplicados (Schneider & Kay, 1994, pág. 5). A medida que los 
gradientes aplicados aumentan, también lo hace la capacidad del sistema para oponerse 
a un mayor movimiento del equilibrio. 
 
En este trabajo el concepto de termodinámica, es un marco de referencia para clasificar 
los recursos como fuentes energéticas (en este caso, los recursos minerales como una 
fuente energética que alimentan el sistema de estudio), entender sus propiedades, 
establecer las interacciones a partir de las actividades del desarrollo minero y entender 
los posibles resultados de la dinámica del desarrollo minero a la sostenibilidad del 
entorno intervenido. 
1.1.1. El sistema termodinámico 
Para la aplicación de la termodinámica al objeto de estudio, se define el sistema 
termodinámico. El primer paso en cualquier consideración termodinámica es la 
identificación de un sistema que uno quiere definir (Struchtrup, 2014, pág. 11). Cualquier 
sistema complejo puede ser visto como una composición de algunos o muchos sistemas 
más pequeños y simples que interactúan entre ellos. 
 
La descripción de dicho sistema se compone de sus fronteras y materiales. El proceso en 
el interior del sistema se describe mediante leyes de balance que son ecuaciones que 
contabilizan los cambios en el sistema y las transferencias que se dan en las fronteras 
del sistema. 
 
14 Análisis del desarrollo y consolidación de la sostenibilidad en un territorio intervenido 
por proyectos mineros 
 
Dos tipos de sistemas son los más utilizados, el sistema cerrado y el sistema abierto. El 
sistema más simple es el cerrado donde una sustancia está dentro de un contenedor que 
no permite el flujo de masa o energía a través de las fronteras del sistema. El sistema 
abierto es aquel en el cual la masa puede entrar o salir, lo cual puede provocar el cambio 
de masa o energía en el interior del sistema (Struchtrup, 2014, pág. 11). El tratamiento de 
este sistema considera las interacciones que se dan entre el sistema y el entorno. 
 
El comportamiento de un sistema termodinámico puede ser descrito a partir de las 
variables termodinámicas, las cuales definen el estado del sistema a nivel macroscópico. 
Cada sistema termodinámico se caracteriza por dos clases de variables, las variables 
intensivas y las variables extensivas. 
 
Las variables extensivas tienen la propiedad que cuando dos sistemas (A y B) son 
combinados, sus variables extensivas son agregadas (Ayres, Ayres L, & Martinas, 1996, 
pág. 3). La magnitud de estas variables es proporcional al tamaño del sistema que se 
describe, esto es, que tienen el mismo valor para el sistema y para cada una de sus 
partes consideradas como subsistemas y se comportan como variables aditivas. 
 
Por su parte, las variables intensivas son propiedades locales del sistema que son 
independientes de su tamaño o magnitud. Puede ser el cómputo de dos variables 
extensivas. Cuando dos sistemas termodinámicos se combinan, sus variables no se 
adicionan (Ayres, Ayres L, & Martinas, 1996, pág. 3). Las Variables intensivas 
corresponden a una variable local del sistema, independiente del tamaño o magnitud del 
mismo. 
 
El sistema termodinámico es una herramienta para dilucidar el sistema objeto de este 
estudio. A partir de los recursos y relaciones de sus partes y el entendimiento de su 
comportamiento, es posible entender su dinámica. Esto permitirá la formulación de 
estrategias que contribuyan a mejorar el desempeño en la explotación de los minerales 
de manera que su desarrollo permita contribuir a la sostenibilidad del entorno intervenido. 
 
Capítulo 1. Fundamentos Conceptuales del Modelo 15 
 
A continuación se describe el concepto de la primera ley de la termodinámica, una de las 
leyes que permite entender las transformaciones de la energía en un sistema 
termodinámico. 
1.1.2. Primera Ley de la Termodinámica 
Según (Montes V, García T, & Querol A, 2009, pág. 2) este principio establece, que la 
energía no se crea ni se destruye, sino que simplemente se transforma, cambia de forma. 
Por tanto, la energía perdida por un sistema en un proceso cualquiera es igual a la 
ganada por su entorno. Este hecho permite formular balances de energía, que son útiles, 
por ejemplo, para valorar las pérdidas de un sistema. 
 
La primera ley de la termodinámica se llama la ley de la conservación de la energía y 
establece que aunque la energía puede cambiar de forma, esta no puede ser creada o 
destruida. Esta ley define la energía interna como una función de estado y provee una 
declaración formal de la conservación de la energía (Dincer & Rosen , 2007, pág. 8). 
 
Los sistemas manifiestan sus contenidos energéticos a través de procesos de 
desequilibrio, los cuales se balancean mediante las transferencias energéticas a través 
de los mecanismos de calor o trabajo. Esto es, hay una manifestación energética 
originada en un desequilibrio presente entre varios sistemas o entre el sistema y su 
entorno, el cual busca recobrar el equilibrio mediante una transferencia energética en 
forma de trabajo o de calor. 
 
El concepto de flujos y mecanismos de transferencia de energía tienen alta relevancia en 
la regulación de los procesos de equilibrio/desequilibrio entre sistemas/entorno en el 
modelo que se propone en esta tesis. Las dinámicas de la transferencia y transformación 
son determinantes en los resultados de la sostenibilidad que puedan ser aportados al 
territorio por el desarrollo de proyectos mineros. 
 
La definición de la primera ley de la termodinámica relaciona la transformación de la 
energía a partir de sus dos componentes, calor y trabajo. A continuación se definen estos 
conceptos fundamentales. 
 
16 Análisis del desarrollo y consolidación de la sostenibilidad en un territorio intervenido 
por proyectos mineros 
 
 El Concepto de Energía 
La energía es una cantidad escalar que no puede ser observada directamente, pero que 
puede ser registrada y evaluada mediante medidas indirectas. El valor absoluto de la 
energía de un sistema es difícil de medir, mientras que el cambio de energía es 
relativamente fácil de evaluar (Dincer & Rosen , 2007, pág. 2). De manera 
complementaria, (Kümmel, 2011, pág. 29) define la energía como “la capacidad de 
causar cambios en el mundo; se almacena en materia y campos de fuerza. La conversión 
de energía proporciona el trabajo que impulsa los procesos de la vida y la producción de 
bienes y servicios”. Esto es, la energía es un agente que promueve las transformaciones 
en un sistema, regulado por las propiedades de los componentes del sistema y de su 
entorno. 
 
Una forma simple de clasificar la energía, es a partir de sus formas; las cuales se 
diferencian entre formas macroscópicas y formas microscópicas. “Las formas 
macroscópicas de energía, son aquellas que posee un sistema con respectoa su marco 
de referencia, relacionada con el movimiento y la influencia de efectos externos como la 
gravedad, magnetismo, electricidad y tensión superficial. Por su parte, Las formas 
microscópicas de energía son aquellas relacionadas con la estructura molecular de un 
sistema y el grado de actividad molecular; esta es independiente de los sistemas de 
referencia exteriores. La suma de todas las formas microscópicas de energía de un 
sistema es su energía interna y depende de sus calidades inherentes, o propiedades 
(Dincer & Rosen , 2007, págs. 2-3). 
 
Adicionalmente, la energía se puede diferenciar por sus características a partir de la 
clasificación entre energía cinética y energía potencial, las cuales dependen del ambiente 
en el cual el sistema existe. La energía cinética es la que posee un sistema como 
resultado de su movimiento relativo a algún marco de referencia, ya sea traslacional o 
rotacional. La energía potencial es la que posee un sistema como resultado de su 
elevación en un campo gravitatorio y es la suma de sus energías gravitacional, 
centrifuga, eléctrica y magnética potencial. Las energías cinética y potencial (Dincer & 
Rosen , 2007, pág. 3). 
 
Capítulo 1. Fundamentos Conceptuales del Modelo 17 
 
Hasta aquí se han definido tres elementos contenidos en el concepto de energía, que son 
fundamentales en el desarrollo del modelo: 
 
 Primero, la determinación indirecta de su cantidad a partir de los cambios 
generados en el sistema; 
 Segundo, sus formas, entre macroscópica y microscópica determinada en 
función de la escala; 
 Tercero, sus características entre energía potencial y cinética, dependientes 
del ambiente específico en el que se desarrolla el análisis. 
 
Ambiente, forma y cantidad, son tres elementos relevantes para el uso de la definición 
del sistema termodinámico y la definición de energía en este modelo, de los cuales se 
derivan tres contextos: un delta asociado a los cambios de energía, una escala en la cual 
se manifiesta una forma específica de energía y un ambiente de acuerdo a la 
característica de la energía. 
 
La aplicación de estos conceptos se abordará en la formulación del modelo y se 
relacionará con las propiedades del sistema que sea definido para el análisis de las 
contribuciones del desarrollo de un proyecto a la sostenibilidad. Cómo cambia la energía, 
cómo afecta la escala y cuál es el contexto en el cual se desarrolla el proyecto, serán 
interrogantes que puedan ser abordados a partir de estas definiciones en el modelo. 
 
A continuación se definen los mecanismos mediante los cuales se manifiestan las 
transferencias de energía en un sistema; estos son el calor y el trabajo. 
 
 El Concepto de Calor 
El calor se define como una forma de energía que se transfiere a través de la frontera 
entre dos sistemas que se encuentran a temperaturas diferentes. 
 
El calor solo se puede identificar a medida que cruza un límite en el sistema, por lo tanto, 
el calor es un fenómeno transitorio (Borgnakke & Sonntag, 2013, pág. 98). Para (Poirier, 
2014, pág. 59), calor es "lo que sobra" en un cambio termodinámico, cuando el trabajo se 
extrae del cambio en la energía interna. Según (Struchtrup, 2014, pág. 40), los 
principales mecanismos de transferencia de calor son: 
18 Análisis del desarrollo y consolidación de la sostenibilidad en un territorio intervenido 
por proyectos mineros 
 
 
(a) Conducción de calor: la energía térmica se transmite mediante intercambio 
microscópico de energía entre partículas vecinas. 
(b) Convección: un fluido se mueve hacia partes más calientes o más frías del 
sistema e intercambia energía con el entorno. 
(c) transferencia por radiación electromagnética que cruza las fronteras del 
sistema es absorbida o emitida por la materia al interior del sistema. 
 
El calor indica cuanta energía posee el sistema en los puntos entre los cuales se da una 
transferencia. Un estado se caracteriza por su energía o temperatura, un cambio de 
energía se caracteriza por el calor identificado en su transferencia (Struchtrup, 2014, pág. 
41). 
 
Para el modelo objeto de este trabajo, el concepto de calor tiene relevancia en los 
procesos que se dan a través de un campo de temperatura y refleja las características 
del sistema a partir de una función del estado del sistema y su entorno, además de sus 
mecanismos de transferencia energética. 
 
 El Concepto de Trabajo 
El trabajo es una forma de energía transportada y se asocia con una fuerza que actúa a 
través de la distancia, o en el caso del "trabajo eléctrico" de electrones que se mueven a 
través del límite contra una diferencia de potencial eléctrico (Sidebotham, 2015, pág. viii). 
El trabajo es una función de la ruta del proceso, así como del estado inicial y final 
(Borgnakke & Sonntag, 2013, pág. 132). 
 
Hay cuatro mecanismos básicos para desarrollar trabajo desde o hacia los sistemas: 
expansión/compresión, calentamiento/enfriamiento, difusión y transformación química. 
Estos pueden suceder (al menos idealmente) de manera separada y secuencialmente, 
(Ayres, Ayres L, & Martinas, 1996). 
 
Un elemento fundamental en la generación de trabajo, es su transferencia entre 
diferentes sistemas. Según (Struchtrup, 2014, pág. 39) mediante el uso de engranajes y 
palancas, se puede transferir el trabajo de sistemas de movimiento lento a sistemas de 
Capítulo 1. Fundamentos Conceptuales del Modelo 19 
 
movimiento rápido y viceversa y se puede transmitir trabajo desde sistemas de alta 
presión a sistemas de baja presión y viceversa. 
 
En esta investigación el concepto de trabajo termodinámico se utiliza para determinar la 
porción de energía transformada que contribuye a mejorar las condiciones del entorno 
intervenido, es decir, aquella que tiene un cambio en la cualidad de los recursos 
mediante un desplazamiento positivo en función del tiempo. Esto es, energía 
transportada de un recurso en un estado dado a uno de mejor calidad. 
 
En el caso específico del desarrollo de proyectos mineros, el concepto de trabajo 
termodinámico se determina mediante los impactos positivos que resulten del desarrollo 
del proyecto minero, es decir, el fortalecimiento de los capitales del territorio. 
 
Ejemplo de trabajo termodinámico, resultante del desarrollo de un proyecto minero son el 
mejoramiento de las condiciones del medio natural, la economía y las comunidades que 
lo habitan. En el medio natural, el mejor aprovechamiento de los recursos naturales a 
través de la explotación, adaptación y conservación, o una combinación de los mismos; 
en la economía mediante la diversificación, el desarrollo y crecimiento de la economía 
local; en las comunidades mediante el fortalecimiento del capital social. 
1.1.3. Segunda ley de la termodinámica 
La segunda ley de la termodinámica es una de las leyes fundamentales de la naturaleza, 
que determina claramente la dirección de todos los procesos termodinámicos que se 
desarrollan. Teóricamente, todos los procesos reales son irreversibles. Significa que no 
pueden avanzar en dirección contraria sin cambios permanentes en el medio ambiente, 
esto es, sin consumo adicional de recursos. Esta ley también permite la determinación de 
la posición de equilibrio a la que se mueve el sistema en condiciones externas fijas 
(Stanek, 2017, pág. 50). 
 
La segunda ley establece la diferencia en la calidad de diferentes formas de energía y 
explica por qué algunos procesos pueden ocurrir espontáneamente, mientras otros no 
pueden hacerlo (Dincer & Rosen , 2007, pág. 9). 
 
20 Análisis del desarrollo y consolidación de la sostenibilidad en un territorio intervenido 
por proyectos mineros 
 
Una afirmación simple de la segunda ley es: “En cualquier transferencia o conversión de 
energía” dentro de un sistema cerrado, la entropía (concepto que se define en la 
siguiente sesión) del sistema incrementa (Dincer & Rosen , 2007,pág. 8). La segunda ley 
se expresada usualmente como una desigualdad, que establece que la entropía total 
después de un proceso es mayor o igual que la de su estado previo. La igualdad solo es 
equivalente para procesos ideales o reversibles (Dincer & Rosen , 2007, pág. 9). 
 
Dado que la segunda ley permite determinar las pérdidas inevitables que resultan de la 
irreversibilidad de los procesos, las direcciones de los procesos reales y la posición de 
equilibrio a la que se mueve el sistema en condiciones externas fijas. Se dice que un 
proceso es irreversible si es imposible devolver el sistema y sus alrededores del estado 
final al estado inicial (Thess, 2011, pág. 55). 
 
Por lo anterior, la segunda ley “es de particular importancia para determinar la máxima 
eficiencia teórica y capacidades de los procesos de fabricación para determinar las 
condiciones óptimas (parámetros operativos y de diseño) de los procesos de 
transformación de recursos naturales. La optimización termodinámica basada en la 
segunda ley de la termodinámica representa una herramienta importante desde el punto 
de vista de la gestión racional de los recursos naturales” (Stanek, 2017, pág. 50). 
 
Dos definiciones de la segunda ley de la termodinámica conocidas ampliamente son, 
según (Dincer & Rosen , 2007, pág. 10): 
 
(I) Declaración de Clausius: es imposible que el calor se mueva de un 
depósito de temperatura más baja a un depósito de temperatura superior. 
Es decir, la transferencia de calor solo puede ocurrir espontáneamente en 
la dirección de la disminución de la temperatura. 
 
(II) Declaración de Kelvin-Planck: es imposible que un sistema reciba una 
determinada cantidad de calor de un depósito de alta temperatura y 
proporcione la misma cantidad de trabajo. Mientras que un sistema que 
convierte el trabajo en una transferencia de energía equivalente como 
Capítulo 1. Fundamentos Conceptuales del Modelo 21 
 
calor es posible, un dispositivo que convierte calor en una transferencia 
equivalente de energía como trabajo es imposible. 
 
Un corolario de la segunda ley de la termodinámica es que la suma de los cambios de 
entropía de un sistema y de su entorno debe ser siempre positiva. En otras palabras, el 
universo (la suma de todos los sistemas y entornos) está obligado a volverse siempre 
más desordenado y proceder hacia el equilibrio termodinámico con algún valor máximo 
absoluto de entropía. (Dincer & Rosen , 2007, pág. 9). El concepto de desorden está 
relacionado con la probabilidad de predecir la disposición de un sistema en un tiempo 
dado, la cual disminuye en la medida que el sistema sufre transformaciones, es decir 
aumenta su entropía. 
 
Lo anterior resala el valor de la segunda ley de la termodinámica como guía para 
formular una política energética a través de la relación entre la entropía y la utilidad de la 
energía. La energía es más útil cuando está disponible para hacer el trabajo o se puede 
hacer que fluya de una sustancia a otra (Dincer & Rosen , 2007, pág. 10). 
 
 El concepto de entropía 
La segunda ley de la termodinámica define la entropía, como un estado de energía 
aleatorio no disponible para la conversión directa a trabajo. La formulación de la entropía 
en el contexto moderno, es fundamental para entender los aspectos termodinámicos de 
la auto organización y la evolución del orden y la vida que se observa en la naturaleza 
(Dincer & Rosen , 2007, pág. 7). 
 
En la segunda ley, también se establece que todos los procesos espontáneos, tanto 
físicos como químicos, tienden a aumentar la entropía, y a convertir la energía a una 
forma de menor disponibilidad (Dincer & Rosen , 2007, pág. 9). 
 
En términos de transferencia, un intercambio de entropía se asocia con el intercambio de 
calor y materia. Cuando un sistema está aislado, la entropía del sistema continuamente 
incrementa debido a procesos irreversibles que ocurren en su interior y llega al valor 
máximo posible cuando el sistema alcanza el estado de equilibrio termodinámico (Dincer 
& Rosen , 2007, pág. 7). 
 
22 Análisis del desarrollo y consolidación de la sostenibilidad en un territorio intervenido 
por proyectos mineros 
 
Cuando un sistema empieza a intercambiar entropía con sus alrededores, en general, es 
desplazado del estado de equilibrio que ha alcanzado cuando estaba aislado y los 
procesos irreversibles producidos por la entropía inician (Dincer & Rosen , 2007, pág. 7). 
Mediante el concepto de entropía (S) es posible examinar la magnitud, los motivos de las 
pérdidas resultantes de la irreversibilidad de los procesos y caracterizar los procesos 
irreversibles (Stanek, 2017, pág. 49). 
 
Los sistemas que intercambian energía con su alrededor, no simplemente incrementan la 
entropía de sus alrededores; también pueden experimentar una transformación 
espontánea hacia la auto-organización. Los procesos irreversibles que producen entropía 
crean estados organizados. Los procesos irreversibles son la fuerza motriz que dan 
origen a una organización especifica (Dincer & Rosen , 2007, pág. 7). 
 
La transformación espontánea resulta de la evolución en el tiempo del sistema 
termodinámico restringido por las condiciones energéticas de este, hasta alcanzar un 
estado de equilibrio energético. La auto organización es el resultado de la sincronización 
autónoma y las interacciones de los componentes de un sistema, en función de la 
disponibilidad energética del sistema y sus alrededores. 
 
La entropía es una medida de disponibilidad energética para hacer trabajo en un estado 
de desequilibrio, la cual disminuye en función de las transferencias energéticas; en 
términos de lo formulado por Bolztman, es un conjunto de micro estados dentro de un 
macro estado, no disponible para ser transferida en forma de trabajo. Es un agotamiento 
en la calidad de la energía, la cual se acumula como resultado de las transferencias de 
energía. 
 
Las consecuencias de la segunda ley pueden ser establecidas como: (1) la dirección 
natural o espontanea de la transferencia o conversión de energía es hacia el incremento 
de entropía o (2) todas las transferencias o conversiones de energía son irreversibles 
(Dincer & Rosen , 2007, pág. 8). 
 
Otra consecuencia directa de importancia fundamental es la implicación de que en el 
equilibrio termodinámico la entropía de un sistema está en un máximo relativo; es decir, 
Capítulo 1. Fundamentos Conceptuales del Modelo 23 
 
no es posible un aumento adicional del desorden sin cambiar el estado termodinámico 
del sistema por algún medio externo (como la adición de calor) (Dincer & Rosen , 2007, 
pág. 9). 
 
El estado de la energía disponible, la transformación espontánea y la auto organización 
pueden fundamentar un nuevo modelo de gestión de la sostenibilidad en el territorio 
intervenido por proyectos mineros. Mediante el estado y la cantidad de energía disponible 
en el sistema, es posible planear el nivel y alcance de los impactos en el entorno 
intervenido; la transformación espontánea permite proyectar los posibles estados de 
equilibrios hacia los cuales se orientará el sistema; y la auto organización, permite 
entender posibles escenarios de los estados potenciales que puede adoptar el sistema. 
 
La segunda ley de la termodinámica y el concepto de entropía contribuyen al 
entendimiento de una reconfiguración del sistema a partir de las diferentes transiciones 
energéticas sufridas al interior del mismo. En este concepto, se incluye la dirección 
natural del proceso analizado y la irreversibilidad de los procesos de conversión o 
transferencia de energía. 
 
En este trabajo el concepto de calidad de la energía y el agotamiento como resultado de 
las transformaciones sucesivas, es fundamental, principalmente en función de los efectos 
que se generan por el desarrollo de proyectos mineros y su acumulación durante el 
tiempo, en diferentes dimensiones del proyectominero. 
1.1.4. Síntesis de conceptos incluidos en el modelo 
En los apartados anteriores se definieron tres conceptos de la termodinámica clásica que 
se utilizan en la formulación de este modelo: 
A través del sistema termodinámico se propone definir las componentes y relaciones 
presentes en el objeto de estudio. Mediante el uso de la primera ley se identifican las 
componentes de la energía presentes en objeto de estudio, y las diferentes 
manifestaciones de desequilibrio reflejados en la transferencia energética en forma de 
calor o trabajo. Finalmente, la segunda ley de la termodinámica permite entender los 
resultados de las transiciones energéticas y las reconfiguraciones resultantes del 
proceso. 
24 Análisis del desarrollo y consolidación de la sostenibilidad en un territorio intervenido 
por proyectos mineros 
 
1.2. La sostenibilidad 
La noción de sostenibilidad es intrínseca a la evolución del hombre, sin embargo su 
conceptualización se evidencia a principios del siglo veinte mediante el desarrollo de 
aproximaciones de la teoría económica, que reflejaban la preocupación del hombre por el 
futuro y por garantizar recursos suficientes para su permanencia. 
 
En diferentes hitos históricos, se han evidenciado modelos predominantes de 
administración de las actividades humanas y su relación con el bienestar de la 
humanidad. Diferentes consideraciones fueron predominantes, desde adaptarse a un 
entorno para vivir hasta garantizar las materias primas para el logro de diferentes estados 
de bienestar. En la etapa más reciente, el concepto se ha enfocado en balancear los 
diferentes efectos de la satisfacción de las necesidades humanas en las dimensiones 
sociales, ambientales y económicas, de manera que se integren el bienestar social, el 
mejoramiento de las condiciones económicas y la continuidad de los bienes y servicios 
del ecosistema. 
 
A continuación se presenta la evolución histórica del concepto de sostenibilidad, sus 
diferentes aproximaciones conceptuales y los elementos que dan forma al concepto de 
sostenibilidad utilizado en esta tesis. 
1.2.1. Evolución histórica del concepto de sostenibilidad 
El Concepto de sostenibilidad según (Gibson, Hassan, Holtz, Tansey, & Whitelaw, 2005, 
pág. 59) “Fue formulado como una respuesta amplia a preocupaciones persistentes y 
fundamentales sobre la adecuación y la viabilidad a largo plazo de los enfoques 
prevalecientes para el progreso, el desarrollo y el bienestar”. 
 
Estas preocupaciones se originaron principalmente en el incremento de la degradación 
ambiental, el aumento de los riesgos sobre la calidad de los recursos naturales, en los 
costos asociados a las intervenciones sobre sociedades y ecologías complejas y en los 
efectos económicos derivados del daño o afectación a las fuentes primarias de recursos 
naturales. 
 
Capítulo 1. Fundamentos Conceptuales del Modelo 25 
 
Los pensadores de la escuela clásica de la economía, resaltaron preocupaciones 
particulares en relación con el uso acumulación y distribución de los recursos. En lo 
planteado por (Forstater, 2008) se identifican algunas de estas preocupaciones a partir 
de la escuela clásica. Thomas Malthus planteó las preocupaciones en relación con el 
crecimiento de la población y la pobreza en 1798; en el siglo XIX David Ricardo propuso 
la teoría de los rendimientos decrecientes en 1817; John Stuart Mill presentó sus 
inquietudes sobre la distribución de la riqueza en 1848; Karl Marx teorizó en relación con 
la propiedad de los recursos en 1867 y Stanley Jevons acerca de la utilidad Marginal en 
1871. 
 
En el siglo XX Karl William Kapp identificó la importancia de reconocer los costos 
sociales de la actividad económica; (Hicks, 1946) propuso el concepto del ingreso 
sostenible relacionado con la explotación de recursos del subsuelo; (Hirschman, 1958) 
planteó estrategias macroeconómicas para la gestión de las rentas de la explotación de 
los recursos del subsuelo y las teorías del desarrollo de las naciones; y Georgescu-
Roegen incluyó los conceptos de la segunda ley de la termodinámica en la economía en 
1971. 
 
En relación con la optimización del uso de los recursos no renovables, se resaltan los 
aportes de Hotelling en 1931, describió una “regla” acerca del sendero óptimo de 
extracción de los recursos agotables que se obtiene al maximizar el ingreso neto. 
Hartwick-Solow en 1971, propusieron un modelo para obtener un nivel de flujo constante 
de consumo per cápita hacia el infinito, la sociedad debía invertir todos los retornos 
obtenidos de la utilización del stock de los recursos agotables. 
 
En 1972 el grupo encabezado por Donella Meadows, publicó el trabajo de los límites del 
crecimiento basados en la idea del agotamiento por el uso excesivo de los recursos 
disponible en el sistema planetario, el cual se constituyó en la fuente pionera de la 
modelación de la sostenibilidad, y generó un estudio sistemático e histórico sobre la 
demanda global de los recursos naturales. En 1972 la declaración de las Naciones 
Unidas sobre el ambiente humano, presentó sus principios “habiendo considerado la 
necesidad de una visión común y los principios comunes para inspirar y guiar a los 
26 Análisis del desarrollo y consolidación de la sostenibilidad en un territorio intervenido 
por proyectos mineros 
 
pueblos del mundo en la conservación y mejora del medio ambiente humano1”. En 1987 
la comisión mundial sobre medio ambiente y desarrollo de la ONU (WCED), presentó en 
el informe Brundtland la definición el desarrollo sostenible como “la capacidad para 
asegurar que se cumple con las necesidades del presente sin comprometer la capacidad 
de las generaciones futuras para satisfacer sus propias necesidades". 
 
Posterior a 1987 se han dado desarrollos conceptuales que dan mayor relevancia a los 
elementos de la sostenibilidad principalmente en términos de los efectos de las 
actividades económicas sobre el medio ambiente y sus contribuciones a la sociedad. 
1.2.2. El concepto de sostenibilidad 
En la nutrida discusión que se ha generado durante las últimas décadas, se encuentran 
varias definiciones del concepto de sostenibilidad, las cuales están centradas en definir 
contextos de continuidad para la sociedad, el medio natural y la provisión de sus bienes y 
servicios necesarios para su permanencia. Esta continuidad se entiende como una 
relación de dependencia entre las sociedades, los recursos naturales y las condiciones 
que garantizan continuidad de los mismos, en búsqueda de preservar y mejorar las 
condiciones que hacen posible la vida del hombre y de los ecosistemas que habita. 
 
Una descripción es la presentada por (Gibson, Hassan, Holtz, Tansey, & Whitelaw, 2005) 
que relaciona el concepto que se originó en las comunidades antiguas, como una 
relación entre lo funcional, necesidades y demandas: 
 
La sostenibilidad es una sabiduría antigua, tal vez la sabiduría antigua. Para la 
mayoría de la gente en la mayoría de las comunidades humanas desde el 
comienzo de los tiempos, el principal objetivo terrenal era tener continuidad en el 
tiempo. Y la estrategia central era seguir con lo que funcionaba, lo que significaba 
mantener las prácticas tradicionales que garantizaban relaciones viables con la 
naturaleza y otras personas y el reino de los espíritus, los dioses o Dios. Era una 
vista aparentemente compartida por casi todos los cazadores y recolectores, por 
 
 
1
 http://www.unep.org/documents.multilingual/default.asp?documentid=97&articleid=1503 
Capítulo 1. Fundamentos Conceptuales del Modelo 27 
 
casi todos en las primeras sociedades agrícolas, en las civilizaciones antiguas y 
en los arreglos feudales (Gibson, Hassan, Holtz, Tansey, & Whitelaw, 2005, pág. 
40). 
 
La cita anterior se entiende a partir del instinto de conservación propia de cada momento 
histórico, relacionado