informe conceptualización monitoreo

Programa Nacional de Minería Alta Ley
Informe de Conceptualización Proyecto Tranques Inclusivos
Programa Nacional de Minería Alta Ley
Informe Final
Conceptualización Proyecto DESARROLLO DE
HERRAMIENTAS TECNOLÓGICAS PARA EL MONITOREO
DE
DEPÓSITOS
DE RELAVES
Marzo
de 2015
1
Programa Nacional de Minería Alta Ley
Informe de Conceptualización Proyecto Tranques Inclusivos
Tabla de Contenido
1
Resumen Ejecutivo ............................................................................................................ 5
2
Introducción...................................................................................................................... 8
3
Antecedentes .................................................................................................................. 13
4
3.1
Contexto ............................................................................................................................ 13
3.2
La estabilidad física en depósitos de relaves .................................................................... 17
3.3
La estabilidad química en depósitos de relaves ................................................................ 21
Estado del Arte................................................................................................................ 23
4.1
Estado de Arte Sistemas de Monitoreo ............................................................................ 23
4.2
Estado de Arte Instrumentación ....................................................................................... 28
4.2.1
Equipos para el monitoreo de la estabilidad física...................................................................................... 28
4.2.2
Equipos para el monitoreo de la estabilidad química ................................................................................. 35
4.3
5
Estado de Arte Modelación ............................................................................................... 43
4.3.1
Modelos de estabilidad física ...................................................................................................................... 44
4.3.2
Modelos de estabilidad química ................................................................................................................. 45
4.4
Estado de Arte Sistemas de Comunicación ....................................................................... 57
4.5
Estado de Arte Evaluación de Riesgo ................................................................................ 57
Especificaciones Técnicas para el monitoreo de los depósitos de relaves.......................... 61
5.1
Requerimientos del índice de estabilidad física ................................................................ 61
5.1.1
Objetivo índice de estabilidad física (Índice de Estabilidad Física IEF) ........................................................ 61
5.1.2
Parámetros relevantes para el índice de estabilidad física ......................................................................... 62
5.2
Requerimientos del índice de estabilidad química ........................................................... 63
5.2.1
Objetivos índice de estabilidad química ..................................................................................................... 63
5.2.2
Parámetros relevantes para el índice de estabilidad química .................................................................... 65
5.3
5.3.1
Requerimientos del índice riesgo ...................................................................................... 66
Objetivos índice de riesgo ........................................................................................................................... 66
5.3.2
Parámetros y factores mínimos a considerar para el desarrollo del índice de riesgo asociados a la estabilidad
física y química .......................................................................................................................................................... 67
6
Referencias ..................................................................................................................... 68
7
Información de Contacto ......................................................... ¡Error! Marcador no definido.
2
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Informe de Conceptualización Proyecto Tranques Inclusivos
8
Anexos ............................................................................................................................ 79
8.1
Anexo 1: Informe de talleres de trabajo (digital) .............................................................. 79
8.2
Anexo 2: Estado del Arte Detallado Instrumentación y Métodos de Laboratorio para
Monitoreo de Calidad del Agua .................................................................................................... 79
3
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Informe de Conceptualización Proyecto Tranques Inclusivos
Índice Tablas
TABLA 1. ESPECIALISTAS NACIONALES E INTERNACIONALES. ........................................................................................... 10
TABLA 2. RECIENTES INCIDENTES ASOCIADOS A DEPÓSITOS DE RELAVES A NIVEL MUNDIAL. .................................................. 16
TABLA 3. MÉTODOS O TECNOLOGÍAS PARA LA MEDICIÓN DE PARÁMETROS RELACIONADOS A LA ESTABILIDAD FÍSICA DE DEPÓSITOS DE
RELAVES Y SU APLICACIÓN EN CHILE Y EL MUNDO................................................................................................. 31
TABLA 4. SENSORES UTILIZADOS EN DEPÓSITOS DE RELAVES........................................................................................... 34
TABLA 5. PARÁMETROS, RANGOS Y PRINCIPIOS DE MEDICIÓN DE LA CALIDAD DE AGUA. FUENTE: ENVIRONMENTAL INSTITUTE, 2014.
................................................................................................................................................................. 40
TABLA 6. PARÁMETROS, RANGOS Y PRINCIPIOS DE MEDICIÓN DE LA CALIDAD DE AGUA. FUENTE: ENVIRONMENTAL INSTITUTE, 2014.
................................................................................................................................................................. 42
TABLA 7. CÓDIGOS HIDROLÓGICOS E HIDROGEOLÓGICOS UTILIZADOS PARA LA PREDICCIÓN DEL DRENAJE MINERO. ................... 49
TABLA 8. CÓDIGOS GEOQUÍMICOS UTILIZADOS PARA LA PREDICCIÓN DEL DRENAJE MINERO.................................................. 52
TABLA 9. MODELOS APLICABLES ESPECÍFICAMENTE A DEPÓSITOS DE RELAVES. ................................................................... 56
TABLA 10. FACTORES Y PARÁMETROS A CONSIDERAR PARA EL DESARROLLO DEL ÍNDICE DE ESTABILIDAD FÍSICA. ....................... 62
TABLA 11. FACTORES Y PARÁMETROS A CONSIDERAR PARA EL DESARROLLO DEL MODELO DE ESTABILIDAD QUÍMICA.................. 65
TABLA 12. PARÁMETROS, RANGOS Y PRINCIPIOS DE MEDICIÓN DE LA CALIDAD DE AGUA PARA AGUAS SUPERFICIALES. ............... 90
Índice Figuras
FIGURA 1. PRODUCCIÓN ACTUAL DE RELAVES EN CHILE DISTRIBUIDA POR RELACIÓN CON LA COMUNIDAD Y LA AUTORIDAD......... 14
FIGURA 2. UBICACIÓN DE RECURSOS FUTUROS MINEROS EN LA ZONA CENTRAL. EN DETALLE A LA DERECHA SE PRESENTAN LAS
OPERACIONES ACTUALES................................................................................................................................. 15
FIGURA 3. NÚMERO DE FALLAS EN DEPÓSITOS DE RELAVE POR DÉCADA. FUENTE: AZAM & LI, 2010. .................................... 19
FIGURA 4. DISTRIBUCIÓN GEOGRÁFICA DE FALLAS EN DEPÓSITOS DE RELAVE. FUENTE: AZAM & LI, 2010. .............................. 20
FIGURA 5. CAUSAS DE FALLAS EN DEPÓSITOS DE RELAVE. FUENTE: AZAM & LI, 2010. ........................................................ 21
FIGURA 6. ESQUEMA GENERAL DEL SISTEMA DE MONITOREO TRANQUE INCLUSIVO. .............. ¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO.
FIGURA 7. PLC (PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLERS). ............................................................................................. 24
FIGURA 8. SISTEMA SCADA. ................................................................................................................................... 24
FIGURA 9. EARLY WARNING SYSTEM DE PROPÓSITO GENERAL. ....................................................................................... 25
FIGURA 10. EARLY WARNING SYSTEM DE PROPÓSITO ESPECÍFICO. .................................................................................. 26
FIGURA 11. COMPONENTES DE EWS DESARROLLADOS EN CHINA. .................................................................................. 28
FIGURA 12. INDICADORES Y SENSORES....................................................................................................................... 28
FIGURA 13. EQUIPO DE MONITOREO DE MEDICIÓN ON LINE EN TIEMPO REAL DE LA TURBIDEZ (NTU) DE UN CUERPO DE AGUA. .. 39
FIGURA 14. MEDICIONES DE TURBIDEZ (NTU) MONITOREADO EN TIEMPO REAL Y TSS APROXIMADO O EQUIVALENTE, EN UN CUERPO
DE AGUA QUE RECIBE DESCARGAS PERIÓDICAS DE UN EFLUENTE CON REMOCIÓN DE SEDIMENTO. .................................. 39
FIGURA 15. SENSORES (ELECTRODOS) DIGITALES CON ACOPLAMIENTO INDUCTIVO PARA ANÁLISIS DE PARÁMETROS Y ANALITOS EN
AGUAS CLARAS Y AGUA POTABLE. ..................................................................................................................... 42
FIGURA 16. ESQUEMA DEL DESARROLLO DE UN ÍNDICE LOCAL DE ESTABILIDAD FÍSICA. ............ ¡ERROR! MARCADOR NO DEFINIDO.
FIGURA 17. EJEMPLO DE MONITOREO POR NIVELES...................................................................................................... 65
FIGURA 18. CONDUCTIVIDADES ESPECÍFICAS (µS/CM) PROMEDIOS DE DISTINTOS CUERPOS DE AGUA. .................................... 81
FIGURA 19. EQUIPO DE MONITOREO DE MEDICIÓN ON LINE EN TIEMPO REAL DE LA TURBIDEZ (NTU) DE UN CUERPO DE AGUA. .. 86
FIGURA 20. MEDICIONES DE TURBIDEZ (NTU) MONITOREADO EN TIEMPO REAL Y TSS APROXIMADO O EQUIVALENTE, EN UN CUERPO
DE AGUA QUE RECIBE DESCARGAS PERIÓDICAS DE UN EFLUENTE CON REMOCIÓN DE SEDIMENTO. .................................. 87
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Informe de Conceptualización Proyecto Tranques Inclusivos
FIGURA 21. SENSORES (ELECTRODOS) DIGITALES CON ACOPLAMIENTO INDUCTIVO PARA ANÁLISIS DE PARÁMETROS Y ANALITOS EN
AGUAS CLARAS Y AGUA POTABLE. ..................................................................................................................... 89
1
Resumen Ejecutivo
Uno de los temas que ha alcanzado alta relevancia en la industria minera chilena y mundial, es la
disposición segura, tanto para las personas como para el medio ambiente, de los relaves mineros.
Algunos de los mayores riesgos de los depósitos de relaves en funcionamiento o luego de la etapa
de cierre, son la ruptura de su muro de contención y la inundación de los terrenos que quedan abajo
de éste. Estos eventos pueden ocurrir como consecuencia de sucesos sísmicos, climatológicos
extremos o producto de otras causas (por ejemplo, rebose del muro, inestabilidad del muro y
filtraciones), y han causado desastres tanto a nivel nacional como internacional (como por ejemplo,
Mount Polley en Canadá el año 2014, Samarco en Brasil el año 2015 y Las Palmas en Chile el año
2010).
Por otra parte, un tema de alta relevancia dentro de las evaluaciones de impacto ambiental, referido
tanto a depósitos de relaves activos como inactivos, son las infiltraciones y las aguas de contacto.
Esto se debe a que representan un desafío a largo plazo para las operaciones mineras, ya que
pueden generar impactos ambientales incluso muchos años después de haber sido depositado el
relave. Un deficiente control y mitigación de las infiltraciones y de las aguas de contacto, puede
ocasionar efectos negativos sobre la salud y calidad de vida de personas, contaminación de cuerpos
de agua y suelos, y efectos negativos sobre otras actividades económicas como la agricultura y
ganadería.
A lo anterior se suma la creciente participación ciudadana y las demandas de las comunidades para
participar en las decisiones que afectan su entorno y calidad de vida, que plantean un desafío para
la industria minera en relación a la disposición de los relaves, que facilite la obtención de la licencia
social para operar, asegurando la continuidad operativa de los depósitos y, por consiguiente, la
viabilidad de la industria minera.
Actualmente, los grandes conflictos socio-ambientales involucran un 47% de la producción actual
de relaves en Chile y las proyecciones indican que debido al aumento de la producción de
concentrado de cobre aumentarán los volúmenes de relaves, obligando a ampliar los depósitos
actuales y a construir nuevos depósitos. A esto hay que sumar que alrededor del 50% de los recursos
futuros de cobre nacionales se encuentran en la Zona Central (IV a la VI Región), zona que concentra
la mayor densidad poblacional (60% de la población del país) y una gran cantidad de actividades
productivas relacionadas con la infraestructura, industria, agricultura y vitivinicultura.
Si bien en el mercado actual existen una serie de soluciones en relación al monitoreo de parámetros
relacionados con la estabilidad física y química de los depósitos de relave, las operaciones actuales
se caracterizan por sus limitadas técnicas de monitoreo, bajo nivel de innovación tecnológica, datos
insuficientes y porque no existe un adecuado procesamiento e integración de la información
levantada, así como la falta de sistemas de alerta temprana y de comunicación a las comunidades
aledañas.
5
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Informe de Conceptualización Proyecto Tranques Inclusivos
En este contexto, se considera necesario el desarrollo de un sistema de monitoreo en línea de
depósitos de relaves, que ponga a disposición la información monitoreada mediante una plataforma
web de información, con diferentes niveles de usuarios (por ejemplo, empresas mineras, autoridad,
comunidades) los que contarán con acceso diferenciado a la información, ya sea para edición de la
información, visualización, etc.
Esta plataforma permitirá visualizar índices de estabilidad física y química, los que serán construidos
mediante el procesamiento de la información derivada del monitoreo de parámetros y variables
relevantes relacionados con la estabilidad física y química. Este monitoreo, dependiendo de cada
parámetro y de los desarrollos actuales y futuros en relación a las tecnologías de monitoreo, podrá
incluir información de monitoreo directo de aquellos parámetros que pueden ser medidos en línea
y en tiempo real, y aquellos que requieren de un mayor análisis ya sea mediante el procesamiento
de los datos a través de modelos o softwares específicos o mediante análisis de laboratorio (por
ejemplo, en el caso de los parámetros químicos). Adicionalmente, los índices de estabilidad incluirán
un análisis en función del riesgo asociado al comportamiento de las variables.
La información en línea, por lo tanto, corresponderá tanto a información que puede ser
monitoreada con una mayor frecuencia y a la información más reciente en aquellos casos en que
las variables sean monitoreadas con menor frecuencia o cuyos métodos o tecnologías de monitoreo
no permitan tener la información en tiempo real.
Esta plataforma permitirá contar con toda la información monitoreada en un sistema único, que
responderá a las exigencias legales actuales. Cabe destacar que si bien la regulación exige a las
empresas mineras entregar información de forma trimestral, el sistema de monitoreo propuesto
permitiría a la autoridad actualizar los contenidos de los informes trimestrales, mantener
información al día y establecer buenas prácticas en relación a la entrega de información.
El sistema será alimentado mediante instrumentación y sensores que permitan levantar
parámetros relacionados con la estabilidad física y química de los depósitos, así como también, por
ejemplo, mediante la instalación de cámaras de video y circuito cerrado, para visualizar el muro,
cubeta y otras obras, en línea, de forma tal que sea visto por el público en general, las autoridades
y la empresa minera. El procesamiento de los datos en la plataforma permitirá no sólo contar con
un sistema de apoyo a la toma de decisiones y gestión de la operación, sino que también permitirá
contar con un sistema de alerta ante parámetros que amenacen la estabilidad de los depósitos.
De acuerdo al levantamiento del estado de arte de monitoreo in-situ realizado por expertos
nacionales, las condiciones específicas de los tranques de relaves limitan y condicionan el uso de
varios de los sensores y técnicas de monitoreo in-situ y en línea existentes. Es así como la calidad de
las aguas de los tranques de relaves constituye un factor crítico para el uso de los sensores de
medición existentes, tanto in-situ como en línea, provocando incrustaciones y depósitos sobre ellos
y afectando de esta manera la sensibilidad del electrodo o sensor. Para aquellos tranques que usan
agua de mar en sus procesos este factor es aún crítico. A esto se suma que solo un monitoreo en
tiempo real entrega un cuadro de variaciones actualizado de los parámetros en el tiempo; en este
sentido es relevante contar con información en línea en cuanto a la presencia de trazas inorgánicas
(metales, metaloides como arsénico e iones como sulfato) y de parámetros físico-químicos de la
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calidad de aguas, debido a la importancia que presenta el conocer estos parámetros en línea, para
alertar de situaciones anómalas o de contaminación medioambiental (de las aguas) que puedan
generar efectos perjudiciales.
El desarrollo actual de electrodos específicos no permite un monitoreo en línea y en tiempo real de
todos estos analitos; solamente algunos parámetros pueden ser monitoreados con exactitud por
sensores específicos para aguas potables y aguas muy claras antes de su potabilización. Sin
embargo, éstos no son operables en las aguas claras de los tranques de relaves debido a la alta
fuerza iónica y sólidos en suspensión en este tipo de aguas, que provocan incrustaciones y depósitos
de partículas en los sensores, aun provistos con sistemas autolimpiantes. Esto implica el desafío de
desarrollar e incorporar nuevas tecnologías de sensores para aguas de alta salinidad y alta turbiedad
y con contenidos elevados de sólidos suspendidos.
A su vez y en relación a la estabilidad física de los tranques de relaves es recomendable incorporar
en el modelo 1) sensores de señales no disponibles en el mercado; 2) sensores basados en imágenes
captadas por cámaras, o imágenes satelitales correspondientes a zonas en estudio; 3) sensores
virtuales o soft sensors que en base a software reemplacen la medición mediante dispositivos
físicos. La tecnología actual de mediciones de la estabilidad física está basada en instrumentos que
transforman las deformaciones o temperaturas en variables eléctricas como los Strain-gauges,
cuerdas vibrantes, extensómetro, inclinómetros, deformación de un cable coaxial (TDR). En este
sentido se considera necesario complementar estas mediciones con nuevos métodos que deben
desarrollarse como por ejemplo distanciómetros laser y radares locales usados en topografía y su
adaptación a depósitos de relaves, que miden desplazamientos y grandes deformaciones.
Finalmente y en materia de modelos de estabilidad física y química, se tiene el desafío de
desarrollar modelos complejos que permitan comprender la fenomenología y la fluodinámica de los
relaves y que integrados a los sistemas de medición y control permitan una mejor gestión
operacional y de situaciones anómalas que requieran activar protocolos de alerta.
7
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Informe de Conceptualización Proyecto Tranques Inclusivos
2
Introducción
El Programa Nacional de Minería Alta Ley es una iniciativa impulsada por Corfo y coordinada por
Fundación Chile, cuya visión derivó del documento, “Minería: Una Plataforma de Futuro para Chile”
(2014), elaborado por la Comisión Minería y Desarrollo de Chile del Consejo de Nacional de
Innovación y Competitividad, para la Presidenta Michelle Bachelet, en el que se establece que hacia
2035 la minera chilena habrá logrado:
“Exportar 130 a 150 millones de toneladas de cobre y otros minerales, en los 20 años que
median entre 2015 y 2035 habiéndose materializado la enorme inversión que ello requiere. Ochenta
por ciento de esta producción estará ubicada en los dos primeros cuartiles de costos de la industria
a nivel global. Además se habrán creado 250 empresas proveedoras de clase mundial que exportan
tecnologías y servicios intensivos en conocimiento con negocios ese año por un total de US$ 10.000
millones.
Establecer un liderazgo global en minería sostenible. Gracias a una gestión ambiental con normas y
referencias para el sector basadas en las mejores prácticas industriales, que permitan racionalizar
las exigencias y los procesos de permisos, facilitando el control por parte del Estado.
De esta forma se habrá reducido la demanda por agua dulce y energía respecto del año base
proyectado (BAU 2010), además de las emisiones de GEI y no se producirán pérdidas netas de
biodiversidad, contribuyendo así a la conservación del patrimonio natural del país.
Crear relaciones de confianza y colaboración entre todas las partes involucradas en el quehacer
minero. Lo anterior se ha hecho posible mediante un diálogo permanente, fluido, transparente y en
igualdad de condiciones y se ha cristalizado en acuerdos de beneficio compartido que, al
implementarse, permiten avanzar en el progreso del bien común. Asimismo está arraigada la
existencia y el cumplimiento de estándares de relacionamiento comunitario y laboral, que
comprometen el respeto a los acuerdos por todas las partes en una relación de largo plazo orientada
al mutuo beneficio”.
Para alcanzar esta visión se establecieron 3 atributos que debiesen modelar el desarrollo de la
industria en el largo plazo y su entorno directo. Estos son:

Minería Virtuosa: “Es aquella que fortaleciendo su competitividad y productividad, tiende a
generar las condiciones para que emerja un ecosistema robusto de innovación. La minería
virtuosa se impulsa a partir de la acción individual y el esfuerzo colectivo. Este último se
funda en una agenda de acción compartida entre la industria minera, la industria de
proveedores mineros, la comunidad científica, los pueblos originarios, las comunidades
involucradas y el Estado. A partir de esta agenda, aumenta la inversión para ampliar la
capacidad productiva y completar su tránsito desde una industria basada en las ventajas
naturales del país, a una de mayor complejidad. Los beneficios de este desenvolvimiento son
8
Programa Nacional de Minería Alta Ley
Informe de Conceptualización Proyecto Tranques Inclusivos
múltiples puesto que contrarrestan el deterioro de las leyes de nuestros minerales y actúan
como catapulta para que Chile se integre a cadenas globales de valor y a la sociedad del
conocimiento, exhibiendo los más altos estándares de respeto a los derechos de las
personas. La minería virtuosa asume sus tareas económicas, tecnológicas, sociales y
ambientales como fuerzas motrices para la creación de nuevas capacidades y actividades
productivas. De este modo se erige como potencia minera que invierte en conocimiento y
asegura la excelencia en la investigación, innovación, ingeniería, producción y
comercialización, logrando mantenerse sustentable, competitiva y rentable en el largo
plazo. Convertida así en polo de desarrollo tecnológico de última generación y empoderada
para solucionar problemas tecnológicos, ambientales y sociales, la minería virtuosa
multiplica los beneficios sobre otras industrias y sectores. No sólo robustece su cometido,
sino que se consolida como agente de cambio al servicio de la sociedad”.

Minería Incluyente: “Es aquella que favorece la participación de las comunidades que viven
o trabajan en zonas de influencia de la minería en los beneficios que ésta genera. La minería
inclusiva apunta a crear valor compartido con su entorno social y mantiene un diálogo fluido
y permanente con sus trabajadores; en un marco de pleno respeto a los derechos de todas
las partes. Un Estado presente y activo debe generar condiciones institucionales de
convivencia para el bien común y promover el diálogo y la participación previa, libre,
informada, responsable y de buena fe de los pueblos indígenas y de las comunidades
próximas a la faena minera. Además, debe administrar eficiente y justamente la parte de la
renta que le corresponde de un recurso natural que no es renovable y cuyo sano
desenvolvimiento beneficia a todo el país”.

Minería Sostenible: “Es aquella que integra en el diseño de sus operaciones todas las
variables críticas que afectan el sistema socio-ambiental en que se desenvuelve. De este
modo previene, evita, minimiza, mitiga y compensa sus impactos ambientales –incluida la
ecología y biodiversidad, la calidad del agua y del suelo-, y también los sociales y culturales
a lo largo de todo el ciclo de vida, hasta el cierre y abandono de los proyectos. La industria
opera con prácticas, tecnologías y estándares medioambientales verificables y de clase
mundial. Privilegia así el interés y los derechos de las actuales y futuras generaciones. En
este contexto el Estado asume un rol más efectivo en la adecuada protección del
medioambiente, a través de medios tales como el ordenamiento del territorio, la regulación
y la fiscalización de las externalidades de la industria”.
Una de las iniciativas desarrolladas por el Programa Nacional de Minería Alta Ley el año 2015 es la
Hoja de Ruta de la Minería 2035, la cual establece una serie de desafíos u oportunidades que deben
abordarse para alcanzar las metas de la industria al 2035. Estos desafíos fueron priorizados por la
industria y constituyen una serie de Núcleos Traccionantes y Habilitadores. Dentro de los Núcleos
Traccionantes se encuentran: (1) Planificación y Operación Minera, (2) Concentración de Minerales,
(3) Relaves, (4) Hidrometalurgia, y (5) Fundición y Refinería.
9
Programa Nacional de Minería Alta Ley
Informe de Conceptualización Proyecto Tranques Inclusivos
Para el núcleo “Relaves” se definió la siguiente visión:
“Alcanzar un liderazgo tecnológico mundial que, aplicado al diseño, operación y cierre ambiental
en el manejo de relaves, facilite la obtención de la licencia social para operar y asegure el
desarrollo de la industria minera”.
Además, la gestión de los relaves se caracterizará por ser:
1. Virtuosa: Porque se hace cargo de los desafíos y crea conocimiento, tecnologías y
capacidades de clase mundial para el manejo de relaves.
2. Sostenible: Integrando todas las variables críticas que afectan al sistema socio-ambiental en
el que se desarrolla la actividad minera, generando información accesible que refuerce las
confianzas de las comunidades.
3. Inclusiva: Favoreciendo la participación de las comunidades que viven o trabajan en zonas
de influencia.
Los desafíos que se identificaron para el núcleo “Relaves” son:
D1. Propiciar la
inclusión y aceptación
comunitaria
D2. Enfrentar la
creciente escasez de
agua y superficie
D3. Minimizar la
generación de
infiltraciones y aguas
de contacto, su
impacto y asegurar la
estabilidad de los
depósitos
D4. Promover la
conversión desde un
pasivo a un activo
El presente documentocontó con la participación de los siguientes especialistas nacionales e
internacionales:
Tabla 1. Especialistas nacionales e internacionales.
Especialista
Pedro Verona
Títulos
Resumen Experiencia
 Ingeniero
de
Minas.
Universidad Politécnica de
Madrid (1986)
Posee una experiencia inigualable a nivel nacional e
internacional en estudios de estabilidad de taludes,
balsas de decantación y pilas de lixiviación, análisis
numérico de diversas problemáticas asociadas a la
minería subterránea (estallidos de roca, estabilidad
de pilares, secuencia de extracción, sostenimiento
de galerías, subsidencia) y proyectos de ingeniería
civil (túneles, grandes cavernas, pantallas,
10
Programa Nacional de Minería Alta Ley
Informe de Conceptualización Proyecto Tranques Inclusivos
Especialista
Títulos
Resumen Experiencia
cimentaciones), análisis de almacenaje subterráneo
de residuos nucleares, entre otros. Es miembro del
Comité Nacional Español de Grandes Presas y de
A.E.T.O.S. ( Asociación Española de Túneles y
Obras Subterráneas) Asimismo, ha publicado
numerosos artículos en congresos y revistas, de
ámbito nacional e internacional.
Enrique Román
 Docteur d’État (ès Sciences)
Université de Rennes (France
1979),
 Docteur de Troisième Cycle
Université de Rennes (France
1977),
 Maitrise en Chimie (Equiv.
Licenciatura en Química)
Université de Rennes (France
1975).
Jorge San
Martin
 University of Chile, Santiago
Civil. Eng. Diploma 1988;
 University Pierre & Marie
Curie, Paris 6 D.E.A. 1992;
 University Pierre & Marie
Curie, Paris 6 Docteur
d’Universit´e 1996
Aldo Cipriano
 Postgrado Doktor Ingenieur,
Technische
Universität
München, 1981;
 Postgrado
Magíster
en
Ingeniería Eléctrica, U. de
Chile, 1974;
 Título
Ingeniero
Civil
Electricista, U. de Chile, 1973.
Más de 40 años entre la industria minera y la
academia. Los últimos 21 años los ha dedicado a la
conceptualización y diseño de procesos
metalúrgicos en las áreas de la Hidrometalurgia y
Bio-Hidrometalurgia, Procesamiento de Minerales,
Electro-Refinería y Tratamiento de Efluentes y
Residuos de la minería del cobre, trabajando en
instituciones como el Centro de Investigación
Minera y Metalúrgica (CIMM), el Instituto de
investigación Minera y Metalúrgica (IM2) y en
BioSigma. Ocho patentes y presentaciones a
congresos en estas áreas son el resultado de sus
investigaciones, donde ha actuado primero como
investigador Senior y luego como Director de
Desarrollo Tecnológico.
Experiencia en el desarrollo de proyectos de
colaboración
con
socios
industriales,
principalmente de la industria minera, donde la
comprensión y aplicación de modelos matemáticos
de la mecánica de medios continuos y de los
fenómenos de transporte (de masa, momento y/o
energía) son relevantes.
Profesor de docencia, investigación, consultoría y
extensión en cuatro instituciones de educación
superior, y ha colaborado con Conicyt, Fondecyt,
otros centros de investigación y diversas empresas.
En la UC ha desempeñado numerosos cargos, entre
ellos los de Vicedecano y Decano de la Facultad de
Ingeniería, éste por dos períodos.
Su actividad de investigación ha incluido temas de
fundamentos así como aplicaciones del control
automático al mundo real. Ha desarrollado sistemas
de control avanzado y de inferencia de información
en tiempo real para procesamiento de minerales,
ámbito en el cual también ha realizado una actividad
relevante de consultoría. Asimismo le motivan otras
áreas en las cuales es posible aplicar las técnicas de
análisis y control de sistemas dinámicos: gestión de
11
Programa Nacional de Minería Alta Ley
Informe de Conceptualización Proyecto Tranques Inclusivos
Especialista
Títulos
Resumen Experiencia
desastres naturales, energía, alimentos, transporte,
ingeniería biomédica.
A su vez participaron activamente en la elaboración del presente documento:
 Rodrigo Moya, AMSA
 Sebastián Fernández, AMSA
 Paulina Carrasco, Corfo
 Luis Felipe Mujica, Micomo
 Enrique Molina, FCH
 Angela Oblasser, FCH
 María Carolina Soto, FCH
 Carmen Gloria Dueñas, FCH
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Programa Nacional de Minería Alta Ley
Informe de Conceptualización Proyecto Tranques Inclusivos
3
3.1
Antecedentes
Contexto
Hoy en día, la disposición segura de los relaves mineros, tanto desde el punto de vista medio
ambiental como social, es uno de los temas que ha alcanzado alta relevancia en la industria minera
chilena y mundial. En Chile, la generación de este material de descarte está asociada principalmente
al proceso de concentración de sulfuros de cobre.
Los relaves son principalmente almacenados en depósitos, ya que en la actualidad la mayoría de sus
componentes no son reprocesados ni reutilizados en el proceso productivo. Un depósito de relaves
está típicamente formado por un muro de contención, construido normalmente con la fracción
gruesa del relave, y una cubeta. En la cubeta los sólidos finos sedimentan y en la superficie se forma
una laguna de aguas claras (Guía de Buenas Prácticas Ambientales para la Pequeña Minería, 2003).
En faenas mineras ubicadas en zonas cordilleranas, estas estructuras se construyen en quebradas,
quedando los relaves soportados principalmente por muros naturales, realizándose obras para el
desvío de los cauces de agua, cerrando la cuenca a través de un muro de contención, definiendo de
esta manera la cubeta sobre la cual se almacenarán los residuos.
Uno de los mayores riesgos de los tranques de relaves en funcionamiento o después de la etapa de
cierre, son la ruptura de su pared de contención y la inundación de los terrenos que quedan abajo
de éste. Estos eventos pueden ocurrir como consecuencia de sucesos sísmicos, climatológicos
extremos o producto de otras causas. Otro tema de alta relevancia dentro de las evaluaciones de
impacto ambiental, referido tanto a depósitos de relaves activos o inactivos, son las infiltraciones.
Esto se debe a que representan un desafío a largo plazo para las operaciones mineras, ya que
pueden generar impactos ambientales incluso muchos años después de haber sido depositado el
relave. Un deficiente control y mitigación de las infiltraciones, puede ocasionar efectos negativos
sobre la salud y calidad de vida de personas, contaminación de cuerpos de agua y suelos, y efectos
negativos sobre otras actividades económicas como la agricultura y ganadería.
Otro antecedente a considerar es la activa participación ciudadana. Hoy en día, las comunidades
demandan participar en las decisiones que afectan su entorno y calidad de vida, siendo un
fenómeno a nivel mundial, con clara expresión en Chile. Lo anterior, requiere un especial esfuerzo
de la industria minera en el tratamiento y disposición de los relaves, que facilite la obtención de la
licencia social para operar, asegurando la continuidad operativa de los depósitos y por consiguiente
la viabilidad de la industria minera. Es así como hoy una importante proporción de los depósitos de
relaves actualmente en funcionamiento presentan dificultades con las comunidades cercanas,
dificultades que se traducen en reclamos a la autoridad y acciones legales, como se muestra en la
Figura a continuación.
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Grandes
reclamos
12%
Sin Problemas
53%
Conflictos serios
35%
Figura 1. Producción actual de relaves en Chile distribuida por relación con la comunidad y la autoridad.
Fuente: JRI Ingeniería, 2015.
La existencia de grandes reclamos y conflictos serios, que involucra un 47% de la producción actual
de relaves (JRI Ingeniería, 2015), ejemplifica las dificultades que podrían obstaculizar el
cumplimiento de las metas de producción establecidas del sector. Para enfrentar la dificultad recién
señalada, se debe buscar una solución integral que aborde no solamente los conflictos sociales, sino
además los desafíos asociados a la estabilidad física y química, y la escasez de agua y de superficie,
generando espacios de participación con las comunidades, de tal forma de involucrarlas y comunicar
de manera efectiva los avances para facilitar la aceptación.
La ocurrencia de fenómenos naturales en áreas o cuencas que contienen relaves en operación, en
cierre o abandonados gatilla inmediatamente la interrogante acerca de la integridad de estas
instalaciones, requiriendo información actualizada y oportuna tanto para las mismas operaciones,
las autoridades como también las comunidades.
Un ejemplo a nivel nacional de conflictos asociados a los depósitos de relaves ocurre en la IV Región,
entre la comunidad de Caimanes y Minera Los Pelambres (tranque El Mauro), al cual se suman otros
casos de menor impacto mediático, como Talabre y la comunidad de Chiu-Chiu. La participación e
interés de la comunidad es de relevancia para la industria y, de no mediar acciones, podría adquirir
mayor importancia, de modo que la continuidad operacional de las compañías mineras depende de
sus relaciones con la comunidad, mediante información adecuada y del reforzamiento operacional
que satisfaga a todos los actores. Para enfrentar la dificultad recién señalada, se deben satisfacer
los requisitos legales e inquietudes de la comunidad, utilizando los recursos técnicos y tecnológicos
más actuales e informar a la comunidad de tales avances, de forma expedita y clara.
Al rechazo creciente de las comunidades a la disposición de relaves en Chile, se suma la escasez de
superficie para los depósitos y el fuerte incremento de la producción de relaves en Chile. A su vez,
el aumento de la producción de concentrado de cobre proyectado en el futuro conllevará a la
generación de mayores volúmenes de relaves, que a su vez obligarán a ampliar los depósitos de
relaves existentes y a construir nuevos depósitos. Según lo definido en el documento “Minería: Una
14
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plataforma de futuro para Chile”, en el período comprendido entre los años 2015 y 2035, la minería
chilena habrá exportado entre 130 y 150 millones de toneladas de cobre. Esto requeriría un
aumento de producción cercano al 25% tomando como base lo exportado en 2013 (5,6 millones de
toneladas) y comparándolo con un valor promedio para el período mencionado (7 millones de
toneladas anuales). A partir de lo anterior es posible visualizar un escenario donde la generación
actual de relaves podría casi duplicarse hacia el año 2035. Se espera un incremento en la generación
de relaves desde los 600 millones de toneladas por año (2014) a 1.100 millones de toneladas por
año (2035), según estimaciones de Fundación Chile, Mayo 2015. “Hoy, en 36 horas se depositan
relaves equivalentes a un Cerro Santa Lucía (2.572.263 toneladas), dentro de 20 años lo haremos
en sólo 21 horas”1.
A esto hay que sumar que alrededor del 50% de los recursos futuros de cobre nacionales se
encuentran en la Zona Central (IV a la VI Región) (Figura 2), estimadas de acuerdo a la SONAMI con
información 2015 del USGS, y utilizando el porcentaje de recursos indicados por los Anual Reports
2013, en un 15% de las reservas mundiales y equivalentes a 105 millones de toneladas métricas de
cobre fino. Esta zona se caracteriza por ser la zona de mayor densidad poblacional (60% de la
población del país) y por concentrar una gran cantidad de actividades productivas relacionadas con
la infraestructura, industria, agricultura y vitivinicultura. Los ingresos del Fisco provenientes de la
explotación de cobre ascenderían a US$ 165 mil millones, considerando como base el promedio
aportado por la minería en la década 2004-2013.
Figura 2. Ubicación de recursos futuros mineros en la zona central. En detalle a la derecha se presentan las operaciones
actuales.
Fuente: SONAMI
1 Estimación de Fundación Chile
15
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Este incremento de producción tendrá diversos efectos, dentro de los que se destacan el aumento
numérico de la comunidad afectada y el conflicto por el cambio de uso de suelos, por el manejo de
recursos, tanto de agua de riego como de disposición de residuos. Estos efectos se atenderán dentro
del marco legal, pero es importante desarrollar herramientas de mayor transparencia e información
a las autoridades y comunidades sobre sus depósitos de relave.
Pero no solamente la escasez de superficie y del recurso hídrico sino también los temores de las
comunidades aledañas a los depósitos de relaves de estar expuesto a un riesgo inminente y a su vez
permanente para la seguridad y salud de las personas y del medio ambiente y por la potencial
afectación del sistema hídrico en el área de influencia originan los conflictos socio-ambientales.
Estos temores se ven agudizados por los recientes incidentes en el mundo como es el colapso del
tranque de relaves de la mina Samarco en octubre del 2015 y el colapso del tranque de relaves de
la mina Mount Polley el año 2014, para nombrar solo los casos más difundidos en los medios a nivel
nacional. La tabla a continuación muestra un resumen de los recientes incidentes a nivel mundial
asociados a los depósitos de relaves.
Tabla 2. Recientes incidentes asociados a depósitos de relaves a nivel mundial.
Fecha
2015, Nov. 21
Ubicación
Compañías
Hpakant, Kachin state, Myanmar
S/I
Germano mine, Bento Rodrigues, distrito de
Mariana, Região Central, Minas Gerais, Brazil
Herculano mine, Itabirito, Região Central,
Minas Gerais, Brazil
Buenavista del Cobre mine, Cananea, Sonora,
Mexico
Mount Polley mine, near Likely, British
Columbia, Canada
Zangezur Copper Molybdenum Combine ,
Kajaran, Syunik province, Armenia
Obed Mountain Coal Mine, northeast of
Hinton, Alberta, Canada
Former Gullbridge mine site, Newfoundland,
Canada
Samarco Mineração S.A.
Billiton , 50%Vale )
Sotkamo, Kainuu province, Finland
Talvivaara Mining Company Plc
Mianyang City, Songpan County, Sichuan
Province, China
Kolontár,
Hungary
(Aerial View: Google Maps )
Xichuan
Minjiang
Manganese Plant
2010, Jun. 25
Huancavelica, Peru
Unidad Minera Caudalosa Chica
2009, Ago. 29
Karamken, Magadan region, Russia
Karamken Minerals Processing Plant
2009, May. 14
Huayuan County, Xiangxi Autonomous
Prefecture, Hunan Province, China
S/I
2015, Nov. 5
2014, Sep. 10
2014, Ago. 7
2014, Ago. 4
2013, Nov. 1519
2013, Oct. 31
2012, Dic. 17
2012, Nov. 4
2011, Jul. 21
2010, Oct. 4
(50% BHP
Herculano Mineração Ltda
Southern Copper Corp.
México )
(Grupo
Imperial Metals Corp.
Cronimet Mining AG
Sherritt International
S/I
Electrolytic
MAL Magyar Alumínium
16
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Fecha
2008, Dic. 22
2008, Sep. 8
Ubicación
Kingston fossil plant, Harriman, Tennessee,
USA
Taoshi, Linfen City, Xiangfen county, Shanxi
province, China
Compañías
Tennessee Valley Authority
Tashan mining Company
2007, Ene. 10
Miraí, Minas Gerais, Brazil
Mineração Rio Pomba Cataguases Ltda
2006, Nov. 6
Nchanga, Chingola, Zambia
Konkola Copper Mines Plc (KCM)
(51% Vedanta Resources plc )
2006, Abr. 30
near Miliang, Zhen'an County, Shangluo,
Shaanxi Province, China
Zhen'an County Gold Mining Co. Ltd.
2005, Abr.l 14
Bangs Lake, Jackson County, Mississippi, USA
Mississippi Phosphates Corp.
Fuente: http://www.wise-uranium.org/mdaf.html
A continuación se presentan los casos registrados en Chile de colapsos de tranques de relaves, los
que han estado asociados principalmente a eventos sísmicos (Toro, 2009):









Terremoto de 1965: colapso Tranque El Cobre, mina El Soldado; más de 200 muertos
Terremoto 1928: colapso Tranque Barahona; 55 personas mueren
Terremoto 2010: colapsaron 5 depósitos, entre ellos el tranque mina abandonada Las
Palmas; 4 muertos
Las Cenizas 1981: Las aguas lluvias arrastraron relave de la minera Las Cenizas hasta el sector
de Quimquimo, llegando hasta el borde de la carretera 5 Norte.
Tranque Estay 1987: Colapso del tranque por crecida del estero El Bronce.
División Andina CODELCO 2000: Derrame de relaves en la quebrada El Maitén.
Minera Cobrex 2002: Derrame de 8.000 m³ de relaves al río Elqui.
División Chuquicamata CODELCO 2002: Rotura de cañerías y derrame de relaves.
Cerro Negro 2003: Rotura del muro de su tranque de relave Nº 5 y escurrimiento de agua
con parte de relaves aguas abajo.
A su vez, el año 2015 se produjo un temporal en el norte de Chile, generando incertidumbre y
preocupación en las comunidades acerca de la estabilidad de los depósitos de relaves en la zona. En
días posteriores, la autoridad logró constatar que no se produjeron colapsos en ningún depósito de
relaves, información que se hizo llegar a la comunidad, pero que no tuvo un efecto tranquilizante
inmediato.
En Chile, actualmente la autoridad encargada de la regulación de los depósitos de relaves es el
Servicio Nacional de Geología y Minería (en adelante, SERNAGEOMIN), a través del Departamento
de Depósitos de Relaves, el que fue creado por resolución N°1345 el 8 de julio de 2014.
3.2
La estabilidad física en depósitos de relaves
17
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Informe de Conceptualización Proyecto Tranques Inclusivos
A nivel nacional, el Decreto Supremo N°2482, Reglamento para la aprobación de proyectos de
diseño, construcción, operación y cierre de los depósitos de relaves, tiene por objetivo fijar normas
sobre procedimientos para la aprobación de los proyectos de depósitos de relaves mineros, y sobre
los requisitos de diseño, construcción, operación y cierre de los depósitos de relaves mineros y la
disposición de sus obras anexas, de manera tal que garanticen la seguridad de las personas y de los
bienes (Capítulo Primero, Artículo 1). Este reglamento es aplicado y fiscalizado por el Servicio
Nacional de Geología y Minería.
En relación a la estabilidad física de los depósitos de relave, este decreto menciona que dentro de
la solicitud de aprobación del proyecto se debe presentar, entre otros requisitos, un análisis
estabilidad de taludes para el diseño del depósito en sus etapas de operación y cierre, incluyendo
diferentes fases de precisión según la importancia y la evaluación de los riesgos que el depósito
pueda presentar para las áreas adyacentes, además de una descripción, cuando corresponda, de los
sistemas de instrumentación y control que se usarán para monitorear el comportamiento
estructural e hidráulico del depósito. Asimismo, se debe determinar la distancia peligrosa3 y un
manual de emergencias de control, mitigación, restauración y compensación de los efectos de
accidentes, situaciones de emergencia y eventos naturales, según corresponda.
Por otra parte, la Ley 20.551 que Regula el Cierre de Faenas e Instalaciones Mineras, establece que
el Plan de Cierre debe contener las medidas y acciones destinadas a garantizar la estabilidad física y
química de las instalaciones mineras, de manera de otorgar el debido resguardo a la vida, salud,
seguridad de las personas y el medio ambiente. De acuerdo a esta Ley, la estabilidad física se define
como la situación de seguridad estructural, que mejora la resistencia y disminuye las fuerzas
desestabilizadoras que pueden afectar obras o depósitos de una faena minera, para la cual se
utilizan medidas con el fin de evitar fenómenos de falla, colapso o remoción.
La estabilidad física de los depósitos de relaves es una de las tareas más difíciles en la gestión de los
residuos mineros masivos. De acuerdo a Azam & Li (2010) y basado en la revisión de un inventario
de 18401 depósitos de relaves a nivel mundial, se estima que la tasa de accidentes en los últimos
cien años es de un 1.2%. Esto es más de dos órdenes de magnitud mayor que la tasa de accidentes
asociados a los embalses de abastecimiento de agua de 0,01% (ICOLD, 2001). Según Chambers
(2014) esta diferencia refleja probablemente dos factores: (1) el uso de tipos de construcción de
depósitos de relaves que son más susceptibles a fallas, y (2) el hecho de que los depósitos de relaves
son construidos de manera secuencial a lo largo de varios años, por lo que el control de la calidad
es más difícil.
Como se ha mencionado anteriormente, la industria minera ha experimentado varias fallas de
depósitos importantes en la historia reciente, entre los cuales los más relevantes son: Merriespruit
(Sudáfrica), 1994; Omai (Guyana), 1994; Los Frailes (España), 1998; Baia Mare (Rumanía), 2000; Aitik
(Suecia), 2000; Mount Polley (Canadá), 2014 y Mina Samarco (Brasil), 2015. De acuerdo al análisis
desarrollado por Azam & Li (2010), las fallas en los depósitos de relaves se mantuvieron alrededor
2
Publicado en el Diario Oficial el 11 de abril de 2007.
La distancia, en kilómetros, que recorrería el relave en el caso de colapso del depósito (DS N°248, Capítulo
Segundo, Artículo 5.
3
18
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de 8 a 9 por década en los años 1940 y 1950, pero alcanzó su punto máximo a alrededor de 50
eventos por década durante los años 1960, 1970 y 1980 (Figura 3).
Figura 3. Número de fallas en depósitos de relave por década. Fuente: Azam & Li, 2010.
La alta tasa de fallas durante estas últimas décadas puede atribuirse a un aumento de la actividad
minera inmediatamente después de la Segunda Guerra Mundial para hacer frente a la alta demanda
mundial de metales, minerales y materias primas. Esta demanda se relaciona con la reconstrucción
de posguerra en América del Norte y Europa y para el desarrollo inicial de los nuevos países
independientes al final del colonialismo en Asia y África. Con la suficiente experiencia en ingeniería,
la aplicación de criterios de seguridad más estrictas, y mejora de la tecnología de la construcción,
las fallas se redujeron significativamente en la década de 1990 y se mantuvo en alrededor de 20
eventos por década en los años 1990 y 2000.
De los 198 casos anteriores a 2000, la mayoría de los fracasos se produjeron en América del Norte
(36%), Europa (26%) y América del Sur (19%). Por el contrario, los 20 casos posteriores a 2000
tuvieron lugar principalmente en Europa y Asia (Figura 4). A pesar de la alta actividad minera en
América del Norte, América del Sur, África y Australia, la disminución de eventos de fallo en estas
regiones durante la última década se atribuye a una práctica de la ingeniería mejorada.
19
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Figura 4. Distribución geográfica de fallas en depósitos de relave. Fuente: Azam & Li, 2010.
Debido al alarmante número de fallas de depósitos de relaves, la Comisión Internacional de Grandes
Presas (ICOLD) convocó a varios estudios para investigar las fallas (ICOLD 2001). Según Chambers
(2014) en los años transcurridos desde el informe ICOLD 2001, la tasa de fallas de los depósitos de
relaves se ha mantenido en alrededor de un fallo cada ocho meses, o cerca de tres fracasos cada
dos años. Una explicación podría ser los efectos residuales de los diseños anticuados y prácticas
antiguas de construcción de los depósitos de relaves, pero a pesar de los importantes esfuerzos para
investigar depósitos de relaves y el cambio en la construcción y de las prácticas operativas, la tasa
de fallas de los depósitos de relaves se ha mantenido relativamente constante. A su vez, la
investigación anterior indica que la mayoría de las fallas de depósitos de relaves ocurren en minas
en operación. De acuerdo a ICOLD (2001) las tres causas principales de las fallas de los depósitos de
relaves (eventos inesperados que ocurren a un depósito de relaves que representa una amenaza
para la seguridad y el medio ambiente y requiere una respuesta rápida para evitar una rotura del
depósito) son el overtopping, fallos en la estabilidad de los taludes y terremotos. Otros mecanismos
de fallo a largo plazo para los depósitos de relaves incluyen daños acumulativos (por ejemplo,
erosión interna del muro y múltiples eventos sísmicos), peligros geológicos (deslizamientos, etc.),
licuefacción inducida por carga estática (la pérdida de fuerza en el material saturado debido al
incremento de la presión del agua de poros sin relación con las fuerzas dinámicas), y los patrones
cambiantes del clima.
De acuerdo al análisis de Azam & Li (2010) las principales causas de las fallas de los depósitos de
relaves posterior al año 2000 son condiciones inusuales climáticas (8 de 20 eventos) y problemas
en la gestión y operación de los depósitos (6 de 20). Las fallas asociadas a condiciones climáticas
inusuales aumentaron de 25% antes de 2000 y el 40% después de 2000 (Figura 5). Esto podría
atribuirse a los recientes cambios en las condiciones climáticas, sobre todo en faenas mineras cerca
del mar y/o situados en regiones ecuatoriales que han recibido altas precipitaciones. Como tales
condiciones pueden aumentar en número y gravedad, el diseño de la presa en tales zonas debe
incorporar el efecto del cambio climático. Del mismo modo, los fallos debidos a la mala gestión
20
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representaron el 10% y 30%, respectivamente, para los dos grupos de tiempo. Según Rico et al.
(2007), la mala gestión incluye procedimientos inadecuados de construcción de presas,
mantenimiento inadecuado de las estructuras de drenaje, y programas inadecuados de monitoreo
a largo plazo.
Figura 5. Causas de fallas en depósitos de relave. Fuente: Azam & Li, 2010.
3.3
La estabilidad química en depósitos de relaves
De acuerdo a la Ley 20.551 que regula el cierre de faenas e instalaciones mineras, las empresas
mineras deben asegurar que todas las instalaciones remanentes luego del cierre sean estables
químicamente. Asimismo, establece que el plan de cierre de faenas mineras debe ser ejecutado por
la empresa minera antes del término de sus operaciones, de manera tal que al cese de éstas se
encuentren implementadas y creadas las condiciones de estabilidad física y química en el lugar que
operó la faena4.
De acuerdo a la Guía Metodológica para la Estabilidad Química de Faenas e Instalaciones Mineras
(2015) del Servicio Nacional de Geología y Minería (en adelante, Sernageomin), se entenderá que
una instalación minera es estable químicamente cuando, en su interacción con los factores
4
Artículo 2°, Título I, de la Ley 20.551 que Regula el Cierre de Faenas e Instalaciones Mineras.
21
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ambientales, no genera impactos que impliquen un riesgo significativo para la salud de las personas
y/o el medio ambiente.
En general, la estabilidad química de un depósito de relaves está relacionada con la generación de
drenajes mineros5 y, por lo tanto, con el riesgo asociado a la cantidad y calidad de los mismos.
Por una parte, la posibilidad de generación de drenajes mineros en este tipo de instalación está
controlada por la mineralogía, la granulometría del material dispuesto (cuyo tamaño de partícula
depende del proceso productivo), y por la disponibilidad de oxígeno, creando un sistema
relativamente homogéneo (en comparación con otros tipos de residuos masivos mineros) con
capacidad de reacción. La distribución granulométrica dentro de un depósito está controlada por
procesos sedimentológicos que hacen que las partículas más gruesas se depositen en la zona
próxima al punto de descarga del relave y las más finas conforme se alejan de ese punto. Tal es el
caso de los sulfuros, los cuales por diferencia de densidad respecto de los silicatos, se depositan con
el material más grueso (Dold, 2003). Esta segregación granulométrica influye en la permeabilidad
del sistema, siendo mayor donde se acumulan los materiales de mayor tamaño (INAP, 2012).
Asimismo, existen otros procesos que contribuyen a la generación de drenajes mineros, como el
resquebrajamiento de la superficie de los relaves por efectos del calor, favoreciendo una oxidación
profunda, o la oxidación de arenas en el muro del tranque de relaves.
Durante la operación, los drenajes mineros se pueden asociar a infiltraciones desde el depósito o a
derrames y otras descargas accidentales que pudieran ocurrir en el sistema, los que pueden afectar
cursos de aguas superficiales o subterráneos, así como la calidad química del subsuelo, a través de
la movilización de elementos y compuestos químicos agua abajo.
Estas infiltraciones y aguas de contacto hoy no se encuentran regulados en Chile, salvo en la fase de
cierre y post-cierre (Ley 20.551 nombrada anteriormente) y actualmente, las empresas mineras
reportan la calidad de aguas subterráneas aguas abajo de sus depósitos de relave en función de
normas de calidad de agua, como por ejemplo, la Norma Chilena de Requisitos de Calidad de Agua
para Diferentes Usos (NCh 1333), el DS 46 que establece la norma de emisión de residuos líquidos
a aguas subterráneas, o el DS 90 que establece la norma de emisión para la regulación de
contaminantes asociados a las descargas de residuos líquidos a aguas marinas y continentales
superficiales. En el caso de las Normas Secundarias de Calidad Ambiental (desarrolladas hoy para
una limitada cantidad de cuencas en Chile), éstas pueden ser aplicadas a infiltraciones dependiendo
de cada plan de prevención o descontaminación de cada cuenca.
En general, las medidas que actualmente adoptan las empresas mineras para controlar y monitorear
las infiltraciones desde depósitos de relaves corresponden a barreras hidráulicas, pozos de bombeo,
drenes y pozos de monitoreo aguas abajo.
5
Se define como drenaje minero (DM) al efluente generado producto de la interacción entre las fuentes
potencialmente generadoras y los factores ambientales (Guía Metodológica para la Estabilidad Química de
Faenas e Instalaciones Mineras, 2015).
22
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4
4.1
Estado del Arte
Estado de Arte Sistemas de Monitoreo
El término monitorización o monitoreo se utiliza para describir el procesamiento de señales
capturadas por sensores, con fines de detección y diagnóstico de fallas o anomalías, entendiendo
por falla o anomalía una desviación de algún indicador respecto a una condición normal.
Consecuentemente, un Sistema de Monitorización estará integrado por un conjunto de
componentes destinados a procesar señales provenientes de sensores, con el fin de detectar y
diagnosticar situaciones operacionales fuera de lo normal.
Dependiendo de la complejidad del procesamiento que se realice son los componentes que debe
incorporarse y también el potencial de aplicación que el sistema posea. En su forma más simple, un
sistema de monitoreo tiene cuatro funciones básicas: adquirir datos de los sensores, transmitir esos
datos a un computador central, almacenar esos datos y desplegar la información en forma visual,
gráfica o numérica, en pantallas. Un primer nivel de procesamiento considera filtrar el ruido que
habitualmente incluyen las señales, con el fin de obtener una mejor visualización. En un segundo
nivel de procesamiento se incluye también la obtención de predicciones que indican cómo las
señales capturadas varían en tiempos futuros. A estas funciones se puede agregar la capacidad de
comparar las señales presentes o futuras con rangos de variación predefinidos para, a partir de esta
comparación, generar una señal de alarma cuando estos rangos estén siendo superados, o bien
cuando se espera que ello ocurra a futuro, considerando las predicciones obtenidas. En todos estos
casos los sistemas de monitoreo consideran sólo el procesamiento de señales, si bien variantes de
estos sistemas incorporan el procesamiento de imágenes, o la transformación de señales e
imágenes por ejemplo al dominio de la frecuencia.
Las aplicaciones de sistemas de monitoreo con las características indicadas son numerosas, por
ejemplo en la industria de procesos con el fin de evaluar en tiempo real indicadores de su
desempeño (KPI) o detectar anticipadamente fallas en equipos. La gran mayoría de los sistemas de
monitoreo desarrollados para la industria hacen uso de productos industriales estándar, como PLC
(Programmable Logic Controllers) (Figura 6), sistemas SCADA (Supervisory Control and Data
Adquisition) (Figura 7) y DCS (Distributed Control Systems), que comercializan las empresas
proveedoras de equipos, sistemas y servicios de automatización. Entre las empresas que operan en
Chile se encuentran ABB, Emerson, Honeywell, Rockwell, Schneider, Siemens y Yokogawa. A
continuación se muestran dos arquitecturas que describen ejemplos de estos sistemas.
23
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Figura 6. PLC (Programmable Logic Controllers).
Figura 7. Sistema SCADA.
Las diferencias entre PLC, SCADA y DCS han ido disminuyendo en el tiempo, debido a las mayores
funcionalidades que han ido adquiriendo. Un ejemplo difundido de SCADA de gran tamaño es el
sistema instalado en Olympic Dam, algunas de cuyas características son: 441.257 variables, 20.445
tendencias históricas, 263 dispositivos de entradas/salidas, 40.000 señales analógicas de
entrada/salida y 20.000 señales digitales de entrada/salida.
En los últimos años se ha acuñado el término “monitorización inteligente” para hacer referencia a
nuevas capacidades incorporadas en los sistemas de monitorización, por ejemplo la posibilidad de
hacer uso de modelos estáticos o dinámicos, manejo estadístico (PCA, Principal Component
Analysis), sistemas expertos, gestión de incertezas (lógica difusa), elementos no lineales (redes
neuronales), simulaciones o algoritmos de optimización, que facilitan un procesamiento más
sofisticado de la información, con el fin de obtener predicciones más precisas así como detecciones
24
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y diagnósticos más certeros. Muchas de estas herramientas son conocidas y se encuentran
disponibles a bajo costo para uso académico y de investigación, por lo cual su incorporación en los
sistemas de monitorización industrial es factible si se cuenta con experiencia en su uso.
Estos mismos conceptos, de amplia aplicación en la industria, están actualmente siendo utilizados
en otros ámbitos, por ejemplo en sistemas de alerta temprana (EWS, Early Warning Systems) de
emergencias, ámbito en el cual inclusive se han desarrollado soluciones estandarizadas que pueden
adecuarse a una aplicación concreta (Figura 8). También se han propuesto soluciones orientadas a
alertas específicas, por ejemplo terremotos, tsunamis, deslizamientos, inundaciones y erupciones
volcánicas. La Figura 9 muestra la arquitectura de un EWS de propósito específico que contempla
cuatro subsistemas: el subsistema sensores, el subsistema comunicación, el subsistema
procesamiento (el cual incluye un Decision Support System para gestionar la toma de decisiones,
por ejemplo generación de alarmas) y un subsistema de diseminación de la información a la
población.
Figura 8. Early Warning System de propósito general.
25
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Figura 9. Early Warning System de propósito específico.
Según Darby (2015), el monitoreo de la estructura de un tranque de relaves, junto con el diseño y
la construcción, es crítico para mantener una estructura segura; asimismo indica que la
instrumentación es necesaria para: evaluar el rendimiento comparado con las expectativas y el
diseño, proveer alertas tempranas que pudieran afectar la integridad de la estructura, incrementar
el conocimiento de cómo actúa la estructura, asistir en la investigación y diagnóstico de
rendimientos anómalos, entender el comportamiento de los relaves en el corto y largo plazo y
evaluar impactos ambientales (calidad del agua). Además, propone diferenciar los aportes de la
instrumentación en 5 ámbitos: cuál es el comportamiento inicial de la estructura, cómo se comporta
durante la construcción y la operación, como responde la estructura ante sismos y como se
comportante los relaves durante la operación. En cada ámbito existe instrumentación específica
que contribuye, para la cual, a su vez, propone responder las siguientes preguntas: ¿Qué debe ser
medido? ¿Por qué necesita ser medido? ¿Cómo debe ser medido? ¿Dónde será medido? ¿Con qué
frecuencia debe ser medido? ¿Cuánto costará el sistema de medición? También plantea que el tipo
de sistema de medición dependerá del tipo de depósito y de la clasificación de riesgo de la
estructura, y para su diseño propone considerar:






Rango, resolución, precisión de la instrumentación;
Condiciones climáticas y ambientales;
Accesibilidad al emplazamiento;
Facilidad de instalación;
Protección antes y después de la construcción;
Requerimientos de energía del sistema;
26
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Informe de Conceptualización Proyecto Tranques Inclusivos
 Confiabilidad del sistema.
Asimismo, formula diversos requerimientos al sistema de medición:





Toda la instrumentación debe ser organizada de forma que refleje variaciones en el tiempo
y etapas de construcción;
La interpretación de la información debe buscar correlaciones entre los parámetros que
sean monitoreados, por ejemplo filtraciones con precipitaciones y niveles de laguna, y
asentamientos con etapas de construcción;
Un plan de monitoreo debe ser revisado periódicamente en base a la información
recolectada o a las condiciones cambiantes de la estructura;
El tipo, cantidad y niveles de sofisticación del sistema de monitoreo debe ser compatible
con el tamaño de la estructura, su nivel de clasificación de riesgo y las etapas de
construcción y operación;
Los resultados de los modelos de filtraciones y deformación pueden (y deben) ser usados
para identificar las áreas a instrumentar.
El trabajo de Darby, si bien es interesante y actual, adolece de la misma característica de otros
estudios en este ámbito, en cuanto centra la problemática exclusivamente en las mediciones, sin
entrar en los aspectos de procesamiento de la información. En este sentido, prácticamente todas
las referencias al sistema de medición deberían aplicarse más bien al sistema de monitoreo.
A diferencia de lo ya comentado, Thiebes (2012) hace una excelente revisión de decenas de EWS
desarrollados para alarma o gestión de emergencias ante deslizamientos producidos por
inundaciones u otros desastres naturales, destacando la necesaria integración ya señalada entre
instrumentación, modelación y apoyo a la toma de decisiones. Análisis como este, en los que se
incorporen las particularidades de la instrumentación y la modelación propuesta en este mismo
Informe, son perfectamente aplicables al desarrollo de sistemas de monitoreo de estabilidad física
y química en tranques de relaves.
Zhou (2015) describe con cierto detalle unos 25 sistemas de monitoreo de tranques de relaves
desarrollados en China, si bien en ciertas oportunidades las publicaciones que reproducen
investigaciones realizadas en ese país se alejan un tanto de la realidad. Las Figuras 11 y 12 muestran
los componentes de estos sistemas actuales y la relación entre indicadores que se monitorean y
sensores utilizados. Un aspecto también valioso del estudio es la explicitación de un conjunto de
deficiencias que se han detectado en estos sistemas, entre ellas:



Técnicas de monitoreo pobres, bajo nivel de innovación tecnológica, datos insuficientes y
monitoreo invasivo;
Tecnología de monitoreo en línea derivadas de centrales hidroeléctricas, caracterizada por
falta de precisión; investigación insuficiente y de poca profundidad en sistema de monitoreo
de tranques;
Prácticas de operación y mantenimiento inadecuadas, escasa estabilidad operacional y
deficiencias en la integración y análisis de dato; falta de una política nacional sobre
plataformas de monitoreo de relaves, información no compartida y normativas ineficientes.
27
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Evidentemente se justifica profundizar en estas deficiencias a fin de evitar que ellas también se
hagan presentes en nuestro país.
Figura 10. Componentes de EWS desarrollados en China.
Figura 11. Indicadores y sensores.
4.2
4.2.1
Estado de Arte Instrumentación
Equipos para el monitoreo de la estabilidad física
A nivel nacional, la Guía técnica de operación y control de depósitos de relaves del Sernageomin
(2007) entrega recomendaciones de medidas de control operacional y de mantención en depósitos
28
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de relaves que deben tenerse presente principalmente por los operadores de la pequeña y mediana
minería en el control operacional y mantención de los depósitos de relaves. A continuación se
detallan aquellos que tienen relevancia para el monitoreo de estos depósitos:










Se deben realizar periódicamente controles de la densidad in-situ en el muro de arenas y
determinar de la densidad relativa (las muestras se deben tomar a 1/3 y 2/3 de la altura total
del muro).
Controlar el nivel freático con piezómetros en el muro de arenas, comparar la cota que se
obtiene de este nivel, con la cota del nivel del coronamiento del muro de partida
impermeabilizado. El nivel freático debe ser más bajo que dicha cota, esto tiene gran relevancia
especialmente en aquellos tranques que no cuentan con un buen sistema de drenaje en el
muro de arenas.
Cuando el nivel freático es alto, se debe proceder rápidamente a bajarlo, evacuando el agua
clara de la laguna en la cubeta. Es importante además medir el nivel freático en algunos puntos
aguas abajo del tranque y mantener una estadística gráfica con los datos obtenidos.
Establecer un control periódico de la granulometría de las arenas de relave. Un aumento
repentino y significativo del % de finos compromete las condiciones de seguridad de la obra
(formación de bolsones saturados y superficies localizadas menos resistentes al corte). La
exigencia actual del contenido de finos en las arenas de relave de los muros de contención en
los tranques de relaves, es que debe estar constituida por no más de un 20% de partículas
menores de 200 mallas (74 micrones).
Se debe medir el % de sólidos en peso de la pulpa de relaves, el cual debe mantenerse en un
rango no tan alto para que se permita un buen escurrimiento de esta pulpa por la tubería de
transporte, evitando su embancamiento, y tampoco muy bajo para no saturar rápidamente de
aguas la cubeta. (un rango bien aceptado en la práctica es entre 35% a 45%) Mantener una
buena revancha con el fin de evitar posibles escurrimientos de agua a través del muro de arenas
produciéndose así su erosión.
Se deben verificar periódicamente el ángulo de talud operacional comprometido en el
proyecto y el ancho del coronamiento del muro de arenas. Este último en la actualidad se exige
como mínimo de 2 metros.
Controlar periódicamente el nivel y posición de la laguna de aguas claras, la cual debe
mantenerse siempre lo más alejada posible del muro de arenas en los casos de tranques de
relaves, con el fin de evitar humectar demasiado el muro y que se sature de agua, trayendo el
consecuente aumento de la presión de poros entre las partículas y el eventual colapso.
Verificar en forma periódica el estado de las tuberías de conducción de los relaves y también
las válvulas y bombas de impulsión de la pulpa de relaves. Además, se debe programar con
antelación el traslado de las tuberías a las posiciones de descarga siguientes.
Una medida importante a tener presente en la construcción en los muros de algunos tranque
es la de evitar conformar esquinas en ángulo recto ya que constituyen uno de los puntos
estructuralmente más débiles frente a las solicitaciones sísmicas, debido a bajo confinamiento.
Es por ello aconsejable establecer uniones redondeadas.
Es muy importante en un tranque de relaves en operación, mantener la práctica de compactar
el talud exterior a lo largo del muro de arenas, usando equipos adecuados como por ejemplo
rodillos lisos vibratorios, tractores o bulldozer pesados. Esto se hace con el fin de mantener una
compactación adecuada del muro, ayudando así a una mejor estabilidad sísmica de la obra.
29
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
Durante la operación se deben reparar todas las fisuras o grietas que se pudieren producir,
pues si no son cerradas dejan puntos débiles sobre los cuales al ser tapados con material de
relaves, la compactación posterior no será eficiente en dichos sectores.
Por otra parte, el Decreto Supremo Nº 248, Reglamento para la aprobación de proyectos de diseño,
construcción, operación y cierre de los depósitos de relaves del Ministerio de Minería, detalla en su
Artículo 14 que el usuario deberá presentar al SERNAGEOMIN una solicitud de aprobación del
proyecto de depósito de relaves que debe incluir según la letra n) y cuando corresponda, una
descripción de los sistemas de instrumentación y control que se usarán para monitorear el
comportamiento estructural, hidráulico del depósito, incluyendo las variables:







Presiones de poros,
Niveles freáticos,
Desplazamientos,
Asentamientos,
Filtraciones,
Aceleraciones sísmicas, y
Otras recomendadas por el proyectista.
La Tabla a continuación presenta las variables que hoy en día se monitorean en depósitos de relave
de Chile y el mundo y el método o tecnología asociada.
30
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Tabla 3. Métodos o tecnologías para la medición de parámetros relacionados a la estabilidad física de depósitos de relaves y su aplicación en Chile y el mundo.
Parámetro/variable
Métodos o tecnologías
En
línea
Si No
Precipitación
Dirección del viento
Velocidad del viento
Radiación Solar
Humedad del aire
Temperatura del aire
Temperatura del suelo
Evaporación
Desplazamiento vertical
(interno y externo)
Desplazamiento vertical
Desplazamiento vertical
Desplazamiento horizontal
Desplazamiento horizontal
Desplazamiento distancia
inclinada
Desplazamiento distancia
inclinada
Desplazamiento distancia
inclinada
Desplazamiento horizontal
interno
Frecuencia
usual
Se aplica hoy
en Chile en
los tranques
de relaves
Se aplica hoy
en Chile en
otras
instalaciones
Se aplica hoy
en el mundo
en tranques
de relaves
Se aplica hoy
en el mundo
en otras
instalaciones
Estación meteorológica
Estación meteorológica
Estación meteorológica
Estación meteorológica
Estación meteorológica
Estación meteorológica
Estación meteorológica
Estación meteorológica
Celdas de asentamiento
(hidroniveles)
Nivelación topográfica
Estación total/ Topografía
robotizada
Estación total/ Topografía
robotizada
GPS
x
x
x
x
x
x
x
x
1h
1h
1h
1h
1h
1h
1h
1h
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
x
1h
?
Si
Si
Si
1m
Si
Si
Si
Si
x
1h
Si
Si
Si
Si
x
1h
Si
Si
Si
Si
x
1h
?
?
Si
Si
Radar
x
10 min
Si
Si
Si
Si
Estación total/ Topografía
robotizada
x
1h
Si
Si
Si
Si
x
INSAR Satelital
x
1 sem/1 mes
?
Si
Si
Si
Inclinómetro manual
x
1 mes
Si
Si
Si
Si
31
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Parámetro/variable
Métodos o tecnologías
En
línea
Frecuencia
usual
Se aplica hoy
en Chile en
los tranques
de relaves
Se aplica hoy
en Chile en
otras
instalaciones
Se aplica hoy
en el mundo
en tranques
de relaves
Se aplica hoy
en el mundo
en otras
instalaciones
1h
No
No
Si
Si
x
1h
1 mes
1h
No
?
?
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
Si
x
1 sem/1 mes
Si
Si
Si
Si
x
1h
Si
Si
Si
Si
x
1h
Si
Si
Si
Si
x
1h
1 año
Si
?
Si
Si
Si
Si
Si
Si
x
1año
?
Si
Si
Si
1h
?
?
?
?
1 mes
evento
?
Si
?
Si
?
Si
?
Si
Si No
Desplazamiento horizontal
interno
Desplazamiento interno
Desplazamiento interno
Presión de tierras
Presión de poro
Presión de poro
Presión de poro
Flujo salida
Fugas membranas
Fugas membranas
Convergencia túneles de
evacuación
Playa
Sismo
Inclinómetro automático
(SAA)
Fibra óptica
TDR
Célula de presión
Piezómetro abierto +
pozómetro
Piezómetro abierto +
cuerda vibrante
Piezómetro múltiple cuerda
vibrante
Caudalímetro
Potencial Espontáneo (SP)
Resistividad / Tomografía
eléctrica
Distanciómetro laser
x
x
x
x
x
Topografía, drones, satélites
Acelerómetro
x
x
32
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33
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La Tabla a continuación presenta una breve descripción de algunos de los sensores o tecnologías
utilizados en la medición de los parámetros de estabilidad física.
Tabla 4. Sensores utilizados en depósitos de relaves.
Sensor
Piezómetro de cuerda vibrante/
Presión de poros
Piezómetro de
Presión de poros
fibra
óptica/
Inclinómetro/Desplazamiento
horizontal
GPS / Desplazamiento superficial
InSar / Desplazamiento superficial
Celdas
de
asentamiento/
Asentamientos
Acelerógrafos/Aceleraciones
sísmicas
Piezómetro
Casagrande/Nivel
freático, filtraciones
Medición de campos magnéticos
(Hydrametric) / Niveles freáticos /
Detecta las filtraciones
Estación
meteorológica/Viento
(velocidad
y
dirección) (+
evaporación,
temperatura,
presión, pluviometría, material
particulado, etc.)
LevelCatchR/Nivel y temperatura
del agua
Analizador
granulométrico/
calidad de las arenas
Sensores para medir humedad,
temperatura y oxígeno
Densímetros nucleares. Densidad
de las arenas del muro
Cámara de televisión
Descripción
Se emplean para medir presión de agua en suelos o rocas. Su principio
de medición se basa en la resonancia. La elongación de la cuerda
vibrante variará dependiendo de la presión externa a la que está
siendo sometido el aparato.
También se usan para medir presión intersticial de un fluido. Su
principio de medición se basa en la deformación que se genera sobre
un diafragma de acero.
Su utiliza para determinar los desplazamientos del talud del muro del
depósito de relaves a diferentes profundidades. Su principio se basa
en las deformaciones que sufren los materiales ante las cargas
laterales o gravitacionales.
Sistema que determina la posición de objetos. El funcionamiento se
basa en un receptor que recibe señales de una red de satélites,
identificando su posición.
Instrumento radiométrico. Utiliza imágenes (interferogramas) para
generar datos sobre deformaciones superficiales
Es un instrumento empleado para medir movimientos verticales.
Estos equipos permiten medir y registrar la historia de aceleraciones
durante un evento sísmico.
Se utilizan para medir niveles freáticos, y son instalados en una
perforación o terraplén.
Se genera un campo magnético que permite detectar los niveles de
agua en el interior del muro y en el subsuelo.
Equipos que incorporan varios sistemas de medición, de los cuales el
anemógrafo es útil para el monitoreo del viento. Otros sensores que
pueden incorporar son termómetro, barógrafo, higrógrafo.
Sistema que genera datos en tiempo real sobre el nivel y temperatura
del agua.
Equipo útil para medir en línea el tamaño de las partículas. Existen
varios principios de medición en el mercado: láser, ultrasónico,
escaneo de imágenes.
En el mercado existen varios sensores para monitorear humedad,
temperatura y oxígeno en terreno y/o agua.
En el mercado existen equipos portátiles.
En minería son ampliamente usadas, para monitorear de forma visual
y en tiempo real las operaciones.
34
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4.2.2
Equipos para el monitoreo de la estabilidad química
En el monitoreo de la estabilidad química en depósitos de relaves, se debe hacer la distinción de
dos tipos de mediciones: (1) Mediciones en línea y en tiempo real de parámetros específicos, que
pueden proveer una “alerta temprana” de la calidad del agua y que se miden por medio de una red
de estaciones de monitoreo pero que en ningún caso cubren la calidad del agua en su totalidad de
elementos y sustancias contaminantes; y (2) Mediciones analíticas periódicas (con respuestas en
horas o días) y que complementa el monitoreo en línea. Sin embargo, cabe destacar que solamente
un monitoreo en tiempo real entregará un cuadro de las variaciones en el tiempo de los parámetros
a medir.
La metodología instrumental y analítica de laboratorio (analizadores químicos), y sus respectivas
normas de análisis son distintas o presentan modificaciones según el origen del agua, y en
consecuencia de la calidad de las aguas. Por ejemplo, son distintas las metodologías analíticas
empleadas para un agua potable respecto a los métodos analíticos aplicados para el agua de un
tranque. Cabe destacar que los métodos analíticos se encuentran normados y descritos por la
legislación chilena, (NCh 2725, NCh 2313/5, NCh 2313/6, NCh 2313/7, NCh 2313/9, NCh 2313/10,
NCh 2313/11, NCh 2313/12, NCh 2313/14, NCh 2313/15, NCh 2313/16 y NCh 2313/17).
A continuación se presentan los métodos y tipos de análisis existentes, que permiten establecer la
calidad del agua. En relación al proyecto, se analiza la aplicabilidad de estos métodos a las aguas de
depósitos de relaves de distintos origen (aguas claras, infiltraciones, agua superficial y subterránea
en la cuenca donde está ubicado el depósito, etc.).
Actualmente, dentro de las mediciones en línea y en tiempo real de parámetros físicos - químicos
en agua se cuentan:






pH
ORP (Volts vs Ag/AgCl)
Conductividad eléctrica
Oxígeno disuelto
Sólidos totales en suspensión (TSS) y Turbiedad (NTU)
Temperatura
Por otra parte, en el caso de las mediciones analíticas periódicas por métodos químicos normados
en laboratorios químicos especializados se incluyen el análisis químico y microbiológico de las aguas
asociadas a los depósitos de relaves. Tal análisis químico de la calidad del agua se enfoca, en general,
a la medición analítica cuantitativa normada de las siguientes trazas químicas y microbiológicas:


Trazas inorgánicas: cianuro, cloruros, fluoruros, nitratos, nitritos, sulfatos, sulfuros, exigido
en aguas para riego agrícola
Nutrientes: nitrógeno total
35
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




Metales relacionados con el índice de dureza del agua: calcio y magnesio
Metales pesados: aluminio, cadmio, boro, cobre, cromo, hierro, manganeso, mercurio,
molibdeno, níquel, plomo, selenio, zinc
No metales: arsénico, (arseniatos y arsenitos), boro (boratos), selenio
Trazas orgánicas: aceites, parafinas(hidrocarburos), benceno, polialcoholes, hidrocarburos
clorados, tolueno, xileno
Microorganismos: identificación y cuantificación (cell/ml) de microorganismos patógenos
y microalgas
a. Métodos de Análisis de Parámetros Físicos - Químicos en línea y en tiempo real
A continuación se presenta un resumen del estado del arte relacionado con la instrumentación
existente para el monitoreo en línea de los parámetros indicados, así como de los métodos de
laboratorio más comúnmente utilizados. El análisis de estado del arte completo se presenta en el
Anexo 2 del presente Informe.

pH y potencial electroquímico ORP (Eh): La instrumentación en línea de estos dos
parámetros para mediciones on line está constituida por un equipo digital provisto de
electrodos robustos y batería de alta performance tal que permite medir la acidez-basicidad
(rango pH 0 a 14 y ORP -2 a +2 V vs ENH), y el estado del grado de oxidación o reducción del
agua en tiempo real y eventualmente a distintas profundidades del depósito o en acuíferos
en general. Tal instrumentación la ofrecen diversas compañías especializadas tales como
HACH (http://es.hach.com), Emerson Process Management (http://www.emerson.com),
Mettler Toledo (http://cl.mt.com), Global Water (http://www.globalw.com), Schlumberger
(http://www.slb.com), entre otras. Las mediciones digitales son conectadas a sistemas de
comunicación estandarizadas definiendo la dirección de las mediciones (Wi-fi, GSM, 3G, 4G,
Ethernet, satélite, etc.). Es necesario destacar que, en el caso del agua del depósito de
relave, su calidad caracterizada por altas concentraciones de iones de calcio, magnesio y
silicatos soluble, además de coloides y nanopartículas cargadas eléctricamente, puede
afectar de manera perjudicial a estos sensores.

Conductividad Eléctrica: Las mediciones de conductividad son útiles como una medida
general de la calidad del agua. Cada acuífero de la cuenca donde esté instalado el depósito
de relave presenta su propio rango de conductividad estableciéndose entonces una línea
base de comparación y detección del potencial impacto de infiltraciones hacia la cuenca, o
bien de la influencia de drenajes de rocas naturales vecinas al depósito. Por lo tanto, una
exacta medición de la conductividad de las aguas del depósito de relave y, paralelamente,
disponer de la información monitoreada de los acuíferos vecinos es de alta importancia. Por
ejemplo, variaciones estacionales, eventos meteorológicos y provocados (derrames y
descargas de otros efluentes mineros en el depósito) inusuales, etc., podrían hacer variar
notoriamente los parámetros de pH, ORP y conductividad de los acuíferos vecinos, y aún
más, el agua de pozo, aguas de regadío y agua potables de comunidades vecinas. Un
36
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ejemplo de integración de monitoreo de este y otros parámetros, que definen la calidad del
agua influenciada por drenajes de mina o depósitos de relave mediante monitoreo digital
en tiempo real, es el CastAway-CTD measuring device (SonTek Inc), que se describe en el
trabajo de Räsänen et al. (2015).
En general, para aguas superficiales se requiere de sensores que midan en el rango de 0 a
2000 µS/cm. Para agua que proviene de depósitos de relave podría considerase hasta 12000
µS/cm, entendiendo que en Chile existen depósitos que superan la concentración de NaCl,
Ca y Mg del agua de mar. Para este caso las aprehensiones son las mismas: la medición
continua on line y en tiempo real de la conductividad del agua de depósitos requiere de
mantención continua y calibración de sensores y componentes eléctricos y electrónicos por
efecto de incrustaciones y depósitos sobre la membrana o elementos del sensor en contacto
con aguas claras. Esto es de especial importancia y requiere un desarrollo tecnológico mayor
para las mediciones de aguas del depósito de relave y se podría considerar como un futuro
desarrollo tecnológico.

Oxígeno Disuelto: En este parámetro se dispone de varios tipos de mediciones de oxígeno
disuelto según sea el acuífero a medir y por su importancia en relación a la calidad elegida.
La Demanda Química de Oxigeno (Chemical Oxigen Demand, COD) corresponde a la
medición del contenido de oxígeno equivalente al contenido de material orgánico de una
muestra del agua que es susceptible de ser oxidada por un oxidante fuerte. Este parámetro
no puede ser medido en tiempo real y requiere analizadores químicos específicos. Para
mediciones del COD de aguas claras con mayor precisión se requiere de analizadores
químicos específicos (cromatógrafos, analizadores colorimétricos, analizadores
termocombustión) lo cual requiere un largo tiempo de respuesta además de una calibración
para el tipo de agua que se está investigando.
La Demanda de Oxígeno Biológico (Biological Oxigen Demand, BOD) corresponde a la
demanda de oxígeno que requiere la degradación de materia orgánica contenida en la
muestra de agua. La determinación del BOD se encuentra estandarizada, y requiere cinco
días de la descomposición orgánica por bacterias oxidantes, por lo cual es imposible aplicar
una medición en línea en tiempo real de este parámetro.
Considerando que las mediciones COD y BOD no pueden ser monitoreadas on line y en
tiempo real, se aplica la medición de TOD (Total Oxygen Demand), que para este caso es
más importante ante la posible contaminación de acuíferos vecinos a los depósitos de relave
con derivados orgánicos provenientes de la flotación, aditivos floculantes, aceites y en
general material orgánico descargado en el depósito por razones eventuales. Para aguas
superficiales y subterráneas, en general, es posible aplicar electrodos específicos con
membranas y sensores digitales específicos, tal como lo describe Räsanen et al (2015). Sin
embargo, para aguas claras es imposible encontrar un electrodo que resista la alta
concentración de sales incrustantes y partículas en suspensión cargadas eléctricamente que
se depositan en los elementos del sensor en contacto con este tipo de aguas. Sin embargo,
37
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
recientemente se ofrece al mercado un equipo que puede monitorear en línea el parámetro
TOD basado en la combustión de la muestra, quasi-on line (Genthe and Pliner, 2015). El
desafío en este caso es validar este u otro método para aguas claras de relave y aguas de la
cuenca del tranque en estudio.
Sólidos Totales en Suspensión (TSS) y Turbidez (NTU): La medición de sólidos en suspensión
en una muestra de agua está relacionada con la medición de turbidez mediante el método
nefelométrico estándar que se aplica generalmente en el monitoreo en línea de cuerpos de
agua, (www.fondriest.com/environmental measurements). En relación a la medición en
línea, se emplean sensores ópticos digitales autolimpiantes basados en la nefelometría de
suspensiones existiendo una amplia gama de sensores aplicables a todo tipo de
suspensiones, implementados con ultrasonido como sistema autolimpiante. La unidad del
parámetro TSS es mg/L. El método preciso de medición directa requiere de un tiempo largo
de medición en laboratorios especializados. Microfiltración, secado y pesado de muestra es
la manera de medir este parámetro con precisión y que define la calidad del agua en
términos de su claridad y transporte de sólidos en suspensión. Este método es
especialmente normado (ISO, ASTM, etc.) por las dificultades de filtración de la muestra de
agua y la precisión requerida, además por los errores potenciales debido a la calidad y
pesaje del filtro de microfibras.
En relación al equipamiento para una medición en línea y en tiempo real de la turbidez e
indirectamente el valor aproximado de TSS para aguas relativamente claras, el mercado
tecnológico ofrece una amplia variedad de equipamiento para la medición por light
scattering. Por ejemplo, se recomienda un sensor o sonda con alta resolución y preferido
en el mercado: el YSI EX02, además del NexSens CB-450 de alta durabilidad, provisto de una
celda solar fotovoltaica que provee la energía para el funcionamiento del equipo, con un
peso total de la plataforma flotante de 450 lbs (Figura 12). Además, estos equipos están
provistos de comunicación digital de los datos recogidos a cualquier computador en línea,
disponiendo de alarmas sobre el funcionamiento frente al deterioro de los sensores u otros
eventos. El desafío en este sentido es validar esta tecnología en depósitos de relave donde
la agresividad de las aguas respecto a los elementos sensores significa un factor crítico a
resolver. La ventaja de aplicar este tipo de medición en línea y en tiempo real en varias
estaciones de monitoreo existentes tanto en el depósitos de relaves como en los acuíferos
existentes en la cuenca correspondiente, es la de disponer de la información temprana de
las variaciones de turbidez y TSS frente a un fenómeno estacional (fuertes lluvias y eventos
de descargas incontroladas aguas arriba), tal como lo muestra un ejemplo en la Figura 13.
38
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Figura 12. Equipo de monitoreo de medición on line en tiempo real de la turbidez (NTU) de un cuerpo de agua.
Fuente: www.fondriest.com/environmental measurements.
Figura 13. Mediciones de turbidez (NTU) monitoreado en tiempo real y TSS aproximado o equivalente, en un cuerpo de
agua que recibe descargas periódicas de un efluente con remoción de sedimento.
Fuente: www.fondriest.com/environmental measurements.
39
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Informe de Conceptualización Proyecto Tranques Inclusivos

Temperatura: el impacto de este parámetro dentro del depósito de relaves y en la
profundidad del mismo, tiene un significado en la química y física del agua en éste. Distintos
fenómenos de lixiviación de partículas de mineral y arcillas suspendidas contenidas en el
depósito del relave dependen en gran parte de la temperatura del depósito. La instalación
de un sistema de monitoreo de temperatura on-line, en tiempo real, o en intervalos de
tiempo programados, puede llegar a ser una herramienta predictiva o de alerta, por
ejemplo, de fenómenos de liberación de contaminantes en mayor escala o alteración del
pH, por ejemplo, por lixiviación mayor de azufre y sulfuros. Este sistema debe incorporar un
sistema de medición de los distintos estratos del tranque en profundidad mediante una
cinta termistor. Por lo cual, distintas plataformas flotantes que contienen instrumentos
tales como termosensores, data loggers, celdas fotovoltaicas, trasmisores, etc., pueden ser
distribuidas en el tranque permitiendo mediciones en tiempo real. Además, la
implementación de un data logger e instrumentos de telemetría permitirían aplicar un
sistema de alerta. Por otra parte, la temperatura estratificada en el tranque de relave o en
cualquier acuífero afecta fenómenos de tasas de sedimentación, aglomeración o disrupción
de partículas aglomeradas tal que los parámetros de TSS, turbidez (NTU), TOD, son
afectados por la temperatura de las aguas y son variables en cuanto a la profundidad que
se mida.
La Tabla a continuación presenta un resumen rangos y principios de medición de los parámetros
físico-químicos en aguas.
Tabla 5. Parámetros, rangos y principios de medición de la calidad de agua. Fuente: Environmental Institute, 2014.
Parámetro de calidad
del agua
Temperatura
pH
Oxígeno disuelto
Conductividad
Turbidez
Unidad de medida
C°
mg/l
µS/cm
NTU
Rango de medición
0-50
0-14
0-20
0-2000
0-500
Principio de operación
Digital, análogo
Potenciométrico
Voltimetría
Conductometría
Óptico
A modo de conclusión en relación a la instrumentación para el monitoreo on-line y en tiempo real
de parámetros físicos-químicos, es posible decir que en la red de monitoreo de los acuíferos
existentes en la cuenca de los depósito y de los depósito mismo, es necesario definir los sensores
digitales requeridos para medir los parámetros físicos y químicos que definen la calidad del agua del
depósito y de las aguas superficiales y subterráneas de la cuenca. Por sobre todo, se debe poner
especial atención a la calidad y la resistencia de los sensores respecto a las incrustaciones y
depósitos que afectan la sensibilidad del electrodo o sensor.
Por otra parte, para lograr mayor precisión que la que ofrecen los métodos on-line, es necesario
recurrir a analizadores químicos que ofrece el mercado (laboratorios) los cuales cuentan con la
40
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metodología analítica normada, (bajo ISO, ASTM, NCh, etc.). Sin embargo, el tiempo de respuesta
es mayor y mayores también son los costos. Es el caso de análisis de TOD, COD y BOD.
b. Mediciones analíticas periódicas de trazas inorgánicas, orgánicas y microbiológicas
En relación a los métodos analíticos de trazas inorgánicas, orgánicas y microbiológicas de aguas
relacionadas a depósitos de relaves y sus alrededores, se distinguen entre aquellos que se realizan
a través de un monitoreo en línea y tiempo real, y aquellos que obligatoriamente son evaluados en
analizadores químicos que aplican una metodología normada.
Monitoreo en línea y en tiempo real: a diferencia de la medición periódica y en un analizador
químico (laboratorio especializado), solamente un monitoreo en tiempo real entrega un cuadro de
las variaciones en el tiempo de los parámetros a medir, y en este caso, de los analitos objetivos que
se consideran en el programa de monitoreo.
Las trazas inorgánicas que conciernen el monitoreo de depósitos de relaves se refieren a los
siguientes analitos objetivos:
-Metales pesados: Cu, Zn, Mn, Ni, Mo, Cr, Sb, Bi, Mo, Pb, Cd, Hg
-Metaloides: As, Se, B
-Metales relacionados con aguas duras: Mg, Ca, Na, K, Si
-Aniones contaminantes: cloruro, sulfatos, fluoruro, boratos, nitratos y nitritos
El desarrollo actual de electrodos específicos no permite un monitoreo en línea y en tiempo real de
todos estos analitos. Solamente alguna trazas inorgánicas y orgánicas pueden ser monitoreadas con
exactitud por sensores específicos para aguas potables, y aguas de menor carga iónica antes de su
potabilización. La Figura 14 muestra estos sensores emergentes, que para mediciones de aguas
claras no son operables, por la alta fuerza iónica y sólidos en suspensión en este tipo de agua, que
provocan efectos de incrustaciones y depósitos de partículas en los elementos principales de estos
sensores; aun provistos con sistema autolimpiante. Esto implica el desafío de desarrollar e
incorporar nuevas tecnologías de sensores para aguas de alta salinidad y alto TSS y NTU.
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Figura 14. Sensores (electrodos) digitales con acoplamiento inductivo para análisis de parámetros y analitos en aguas
claras y agua potable.
La Tabla 6 muestra las características de estos electrodos específicos de última generación aplicables
para agua potable o de baja carga iónica, que permiten realizar mediciones en línea.
Tabla 6. Parámetros, rangos y principios de medición de la calidad de agua. Fuente: Environmental Institute, 2014.
Parámetro de calidad
del agua
Amonio
TOC (Carbono orgánico
total)
Aceite superficial
Clorofila-A
Analizador de metales
pesados (cadmio,
plomo, cobre)
Nitrato
Cianuro
Unidad de medida
Rango de medición
Principio de operación
mg/l
0-10
Fotometría
mg/l
0-20
Oxidación UV acelerada
µg/l
0,1-töl
Óptico
Fluorometría
µg/l
0-5000
Polarografía
mg/l
mg/l
0-10
0-2
Fotometría
Polarografía
El mercado tecnológico actualmente ofrece instrumentos y sensores portables que pueden medir
trazas de metales pesados y metaloides, sobre todo de aquellos metales contaminantes que se
presentan en muy bajas concentraciones (Cu, Zn, Cr y As) en aguas superficiales y subterráneas. La
mayoría de ellos operan bajo un concepto electroquímico de medición (voltametría, impedancia).
Estos sensores presentan una alta sensibilidad (5 a 500 ppb), operan en un amplio rango de
temperatura (-20 a +50 ° C) y el tiempo de adquisición de la respuesta es de algunos minutos. Como
se estableció anteriormente, a la fecha presentan la desventaja que no se ha logrado una
automatización de estos sensores que permita un monitoreo en línea y en tiempo real. El punto
débil es la mantención de una respuesta que se encuentre en la línea de calibración. La depositación
de micropartículas y la alta salinidad del agua desplazan los puntos de medición fuera de la línea de
calibración entregando respuestas erróneas, (Román, 2015).
42
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Las trazas orgánicas corresponden, por ejemplo, a aquellas derivadas de la degradación de aditivos
orgánicos que se emplean en el procesamiento de minerales “aguas arriba” respecto al tranque de
relave y que se listan a continuación:
-Aceites, hidrocarburos
-Hidrocarburos aromáticos: benceno, tolueno
-Hidrocarburos clorados
-Polialcoholes
Considerando que existe un proceso de degradación acelerada de estas potenciales trazas orgánicas
(oxidación catalítica por metales y el oxígeno del aire, más oxidación bacteriana) en el depósito de
relave (Román, 2015), la metodología analítica a aplicar no solamente debe enfocar el análisis
químico a estas trazas sino también a la “cadena de degradación” del aditivo específico que se
agrega “aguas arriba”. Dada esta complejidad, a la fecha, tampoco es posible aplicar sensores que
permitan monitorear en línea y en tiempo real tales trazas orgánicas y su cadena de degradación
que identifica derivados oxidados de estas trazas orgánicas. Por lo cual, deben tomarse muestras
periódicas y enviarlas a laboratorios químicos especializados que cuentan con analizadores químicos
y metodologías normadas (ISO, ASTM, NCh, etc.) para estas trazas orgánicas.
Analizadores químicos: en la imposibilidad de monitorear en línea y en tiempo real todos los
analitos presentes en aguas tanto de depósitos de relave como acuíferos vecinos de la cuenca, se
hace necesario llevar a cabo un seguimiento periódico de las trazas de mayor impacto. Este
seguimiento se consigue a través de un programa de toma de muestra (bajo normas establecidas) y
envío a laboratorios certificados que dispongan la instrumentación o analizador químico bajo
operación normada (ISO, ASTM, NCh).
Los métodos analíticos (analizadores químicos) que normalmente se emplean para analizar analitos
tanto de naturaleza inorgánica como trazas orgánicas de distintos tipos de aguas son los siguientes
(detalles de cada método se presentan en el Anexo 2):





4.3
Método colorimétrico
Espectrometría de Absorción Atómica (AA)
ICP-Masa (Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry)
Titulación complexométrica
Métodos electrométricos (electrodo específico, polarografía, voltametría cíclica,
potenciometría y titulación electrogravimétrica)
Estado de Arte Modelación
A continuación se presenta el estado del arte respecto de los modelos y softwares utilizados para la
modelación de la estabilidad física y química, que pueden ser aplicables a depósitos de relaves.
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4.3.1
Modelos de estabilidad física
En el presente estado de arte de los modelos de estabilidad física, se incluyen modelos constitutivos
y software para análisis.
a. Modelos constitutivos
Se llama modelo constitutivo a una formulación matemática capaz de describir el funcionamiento
físico macroscópico de un “sólido ideal”, que resulta luego de aplicar hipótesis simplificativas sobre
el mismo. En este caso, a continuación se describe el modelo UBCSAND, modelo de comportamiento
idóneo para un depósito de relaves, que se puede implementar con otros modelos numéricos.
UBCSAND model: Modelo utilizado para simular la respuesta del depósito de relaves frente
a una carga sísmica. El modelo constitutivo UBCSAND (Beaty and Byrne, 2011) es un modelo
avanzado de estrés – plasticidad para el uso en análisis de estrés – deformación de estructuras
geotécnicas. El modelo fue principalmente desarrollado para suelos del tipo arenosos que
tienen potencial para licuefacción bajo carga sísmica (por ejemplo arenas y arenas limosas
con una densidad relativa menor que un 80%). El modelo predice el comportamiento del
cizalle del suelo, usando una relación hiperbólica asumida y la respuesta volumétrica asociada
al esqueleto del suelo usando una regla de flujo que es función de la razón actual entre el
estrés y la falla. El modelo puede ser usado de una manera completamente acoplada donde
la mecánica y los cálculos de flujo de agua subterránea son realizados simultáneamente.
b. Software para análisis
Dentro de los softwares para análisis de estabilidad física se encuentra el FLAC Model y el RS2
Model.
FLAC Model: (Fast Lagrangian Analysis of Continua) es un poderoso programa de
modelamiento en dos dimensiones continuo, para suelos, rocas y comportamiento
estructural. Entrega un análisis dinámico 2D de un tranque de relave, utilizando un modelo
avanzado
de
estrés
–
plasticidad
(UBCSAND)
con
datos
empíricos
(http://www.itascacg.com/software/flac). Usado interactivamente o en modo batch, es una
herramienta de diseño y análisis general que puede ser aplicada a una amplia variedad de
problemas en estudios de ingeniería. El método de diferencia finitas explícito utilizado por
FLAC, lo hace idealmente apropiado para modelar problemas geomecánicos que consisten
en varias etapas, tales como excavaciones secuenciales, rellenos y cargas de diversa
naturaleza. El método puede aceptar grandes desplazamientos, deformaciones y
comportamiento no lineal del material, aun cuando la falla abarque una gran área.
El programa trae incorporado el lenguaje de programación FISH, que permite agregar
capacidades de análisis y procesamiento de los modelos acorde con los requerimientos
específicos de los diversos usuarios.
44
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RS2 (Rock sciences): Es un programa de elementos finitos 2D para aplicaciones de suelos y
rocas (RS2 = Programa de análisis de dos dimensiones roca y suelo)
(https://www.rocscience.com/rocscience/products/rs2). El RS2 se puede utilizar para una
amplia gama de proyectos de ingeniería e incluye diseño de excavación, estabilidad de
taludes, infiltración de aguas subterráneas, análisis probabilístico, consolidación y
capacidades de análisis dinámicos.
Modelos multietapas complejos, pueden ser creados y rápidamente analizados - túneles
en roca débil o roca fracturada, cavernas subterráneas, minas y pendientes a rajo abierto,
terraplenes, estructuras de tierra estabilizadas MSE y mucho más. Pueden ser abordadas
fallas progresivas, la interacción de soporte y una variedad de otros problemas.
Una de las principales características de RS2 es el análisis de estabilidad de taludes mediante
elementos finitos usando el método de reducción de resistencia al cizallamiento. Esta
opción es totalmente automatizada y se puede utilizar con cualquiera de los parámetros de
fuerza Mohr –Coulomb o Hoek-Brown. Modelos de pendiente pueden ser importados o
exportados entre Slide y RS2, permitiendo comparación fácil del equilibrio límite y los
resultados de elementos finitos.
4.3.2
Modelos de estabilidad química
En relación a la estabilidad química es necesario definir dos ámbitos. Por una parte, se encuentran
las infiltraciones provenientes de depósitos de relaves y que pueden llegar a significar un riesgo,
dependiendo de la cantidad y calidad de las mismas, entre otros parámetros, para la salud de las
personas y el medio ambiente. Y, por otra parte, es posible evaluar la estabilidad química de los
materiales que componen un depósito de relaves, lo que tiene principalmente objetivos predictivos.
Es decir, conocer la cantidad y calidad del drenaje que se generaría al estar en contacto éstos
materiales con el agua y el oxígeno, principalmente.
En cuanto a las infiltraciones provenientes de depósitos de relaves, el año 2011, Brixel y Cadwell
(2011) presentaron un trabajo que recopilaba el estado del arte publicado a lo largo de 30 años en
las conferencias Tailings y Mine Waste. Este artículo compila de forma ordenada y concisa la
evolución y desarrollo en el marco del estudio de infiltraciones. De acuerdo a este estado de arte,
los fenómenos que conceptualmente se incorporan, o deben incorporarse en los modelos de estos
fenómenos corresponden a los siguientes:




Pérdidas por infiltración durante la operación de depositación de relaves.
Pérdidas por evaporación.
Humectación y pérdidas de agua por retención en arenas y lamas.
Precipitaciones.
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A su vez, de acuerdo a JRI Ingeniería (2015), las bases fisicoquímicas asociadas al fenómeno de
infiltración, y por ende, las ecuaciones que gobiernan en la modelación, provienen de fundamentos
o leyes tales como:
 Conservación de la materia.
 Distribución de canalículos (porosidad).
 Ley de Darcy (lineal y no lineal).
 Permeabilidad.
 Saturación.
 Concentración o densidad.
Entre los modelos matemáticos que se pueden citar, destacan:




Ecuación de Laplace para el potencial hidráulico subterráneo – Soluciones analíticas -Redes
de flujo
Ecuaciones para pozos (Dupuit, siglo XIX – Muskat, siglo XX)
Ecuación de Richards para flujos en medio porosos.
Modelos para la permeabilidad
 Escalar unidimensional – lineal y no lineal Schlichter (c. 1900), Forchheimer (c.1930),
Pérez Franco (c.1970)
 Escalar bidimensional (Irmay, Israel, 1955); Cruickshank , México, 1970
 Tensorial (c 1970)
 Determinístico; aleatorio
 Fracturado (c 1980)
La teoría y literatura, asociada a los fundamentos fisicoquímicos de transporte de fluidos en medios
permeables o porosos, es extensa y bien documentada. Desde la década de los 70’, el desafío ha
estado en programar estas ecuaciones mediante un algoritmo computacional y generar soluciones
numéricas, por ejemplo, mediante el método de elementos finitos. Actualmente, existen programas
computacionales, que incorporan modelos matemáticos y métodos numéricos para resolver las
ecuaciones, útiles para ser aplicados en la modelación y simulación de infiltraciones en depósitos
de relaves, como por ejemplo Modflow Surfact (http://www.waterloohydrogeologic.com) y SEEP/W
(http://www.geo-slope.com/products/seepw.aspx).
Asimismo, existen diferentes modelos que permiten evaluar y predecir la estabilidad química de los
materiales geológicos o de los materiales que componen los depósitos de relaves. De acuerdo a
esto, se pueden distinguir distintos tipos de modelos, los modelos hidrológicos e hidrogeológicos y
los modelos geoquímicos. Estos últimos pueden ayudar a:



Entender la interacción entre el depósito de relaves y el agua que entra en contacto con
éste.
Predecir la calidad y cantidad de drenaje minero producido.
Evaluar escenarios futuros con enfoque en la gestión integral del depósito de relaves.
46
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
Entender la química del drenaje, por ejemplo, la especiación de elementos químicos, la
precipitación o disolución de los productos de reacción, y los límites de solubilidad de los
minerales, entre otros.
Actualmente, la utilización de modelos se considera como una de las herramientas más fiables y
sofisticadas para predecir la generación de drenajes mineros y la calidad de los mismos. Cabe
destacar que en el caso de la predicción de la calidad de los drenajes mineros asociados, los modelos
geoquímicos pueden utilizar como datos de entrada los resultados de test de predicción estáticos o
cinéticos realizados en laboratorios y en campo sobre el material sólido de interés. Por lo tanto, su
utilidad está sujeta a la cantidad y calidad de información que se disponga del sitio, ya que necesita
alimentarse de una caracterización lo más completa posible. Por otra parte, es importante
mencionar que las predicciones obtenidas a través de modelos deben siempre ser validadas con
datos de campo antes de ser aceptadas y utilizadas en la toma de decisiones en relación a la gestión
de la estabilidad química (Maest et al., 2005).
La complejidad y sofisticación del modelo a utilizar dependerá del tipo de preguntas que se quieran
responder. Así, para preguntas de orden cualitativo (sí o no) basta con emplear modelos simples
donde no se requiere un entendimiento acabado del sistema. En cambio, cuando se requiere hacer
una predicción de tipo cuantitativa, es necesario utilizar modelos mucho más complejos, donde pasa
a ser muy importante la conceptualización detallada del sistema a modelar (INAP, 2012) y el
conocimiento de códigos avanzados de modelación.
A continuación se detallan algunos de los modelos disponibles. Se mencionan las categorías y
subcategorías de los códigos más utilizados, los parámetros de entrada requeridos y los procesos
que son modelados (resultados del modelo).
a. Modelos hidrológicos e hidrogeológicos
Gran parte de la comunidad científica diferencia los modelos hidrológicos para referirse al
modelamiento de aguas superficiales y los modelos hidrogeológicos para sistemas de aguas
subterráneas. Los modelos hidrológicos incluyen el destino, transporte y las potenciales descargas
o infiltraciones del drenaje minero a través de un sistema de aguas superficiales, así como la
estimación de la calidad del agua en relaves. Los modelos para zona no saturada y aguas
subterráneas en cambio, abordan el flujo de agua y el transporte de contaminantes bajo la
superficie.
Además de los modelos mencionados, existe también un tipo de mayor complejidad denominado
modelamiento dinámico que incorpora códigos hidrológicos, geoquímicos, económicos y de otros
tipos. Este tipo de modelo permite evaluar el cambio de un sistema en el tiempo, sistemas oscilantes
y sistemas con circuitos de retroalimentación. Los más utilizados para el modelamiento hídrico,
balance hídrico y calidad de agua son GoldSim (www.goldsim.com) y Stella (www.iseesystems.com).
Sin embargo, debido a que pueden llegar a ser muy complejos y que no existe una forma estándar
para ensamblar un modelo dinámico, puede resultar difícil su evaluación y réplica. La tabla a
47
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continuación resume los principales modelos hidrológicos e hidrogeológicos que se utilizan en la
predicción del drenaje minero.
48
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Tabla 7. Códigos hidrológicos e hidrogeológicos utilizados para la predicción del drenaje minero.
Categoría del
código
Códigos
hidrológicos
para procesos
cercanos a la
superficie
Códigos zona
no saturada
Subcategoría
Códigos disponibles
Balance hídrico
(infiltración,
escorrentía,
evapotranspiración)
HELP (Schroeder et al.,1994a, b);
SOILCOVER (MEND 1994) CASC2D;
CUHP; CUHP/SWMM;
DR3M; HEC-HMS (US ACOE 2000);
PRMS; PSRM; SWMM; TR20.
Balance hídrico
(infiltración,
escorrentía,
evapotranspiración)
y transporte de
contaminantes
Percolación en zona
no saturada
SESOIL (Bonazountas and Wagner,
1981, 1984); PRZM 3 (Versión 3,
Carsel et al., 1984; U.S. EPA, 2003a);
HSPF(Bicknell et al., 1997);
LEACHM (Wagenety Hudson, 1987).
Percolación en zona
no saturada y
transporte de
contaminantes
Códigos 1D: SESOIL; HELP; CHEMFLO2000 (U.S. EPA, 2003b); Hydrus-1D
(U.S.Salinity Lab; Simonek et al.,
1998); SWACROP (IGWMC); SWIM
HEAPCOV (Sulphide Solutions);
Unsat-1 (IGWMC); Unsat-H (Pacific
Northwest Laboratory); 2D codes:
Hydrus-2D (U.S. Salinity Lab);
FEFLOW (Waterloo Hydrogeologic);
SEEP/W (Geo-slopeIntl., 1994);
SUTRA (USGS); VS2D (Lappala et al.
1987; Healy, 1990; USGS).
SUTRA (USGS); VS2D/T (USGS,
Lappala et al., 1987; Healy, 1990);
FEFLOW (Waterloo Hydrogeologic).
Entradas necesarias (inputs)
Procesos modelados/resultados
Precipitación, temperatura, velocidad del
viento, radiación solar incidente, cubierta
vegetal (evapotranspiración) (los datos
climáticos pueden ser estimados utilizando
WGEN), conductividad/permeabilidad
hidráulica del suelo/material geológico,
capacidad de retención de humedad del suelo
y propiedades de transmisión.
Entradas necesarias para un balance hídrico,
concentraciones y cargas de fuente,
concentraciones iniciales en suelo,
destino/transporte de contaminantes (por
ejemplo, adsorción o precipitación).
Contribución de precipitación en
escorrentía, evapotranspiración e
infiltración, estimación de la escorrentía,
infiltración, tasas de evaporación en o a
través de instalaciones/cubiertas mineras,
estimación de precipitaciones que caen en
lagunas de aguas claras.
Tasas de infiltración, estratificación o
heterogeneidad en materiales geológicos,
propiedades hidráulicas del suelo/unidades
geológicas: tales como capacidad de
retención de humedades (medidas o
modeladas).
Filtración a través de porciones insaturadas
de instalaciones mineras (por ejemplo,
botaderos) y de zona no saturada
subyacente.
Ídem anterior más calidad de agua entrante
en zona no saturada y concentraciones
iniciales de los constituyentes en zona no
Ídem anterior más transporte de
contaminantes.
Cantidad y calidad de infiltración y
escorrentía en, desde y hacia las
instalaciones mineras.
49
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Categoría del
código
Códigos agua
subterránea
Códigos
integrados
hidrológicos/
cuenca
Subcategoría
Códigos disponibles
Flujo
MODFLOW (McDonald and
Harbaugh, 1988; Harbaugh and
McDonald, 1996; MODFLOW 2000);
FEFLOW (Waterloo Hydrogeologic).
Flujo y transporte de
contaminantes
MODFLOW con MT3D; MODFLOW
SURFACT; SUTRA (USGS); FEFLOW
(Waterloo Hydrogeologic);
FEMWATER (U.S. EPA). Flujo de agua
subterránea y transporte de soluto
en roca fracturada: FRAC3DVS y
FRACTRAN (Waterloo
Hydrogeologic); TRAFRAP-WT
(IGWMC).
MIKE SHE (Instituto Británico de
Hidrología, Instituto Danés de
Hidráulica); PRMS/MMS (Leavesley
et al., 1981; 1983; USGS); HSPF
(Bicknell et al., 1997; U.S. EPA).
Entradas necesarias (inputs)
saturada, partición de componentes y
compuestos entre suelo/roca y agua.
Conductividad hidráulica, porosidad,
características de almacenamiento, espesor
de unidades geológicas, recarga areal, recarga
de agua superficial, bombeo o reinyección de
agua a través de pozos, descarga a agua
superficial, fronteras del modelo (corrientes,
barreras de flujo, etc.). Para flujo/transporte
en fracturas se necesita espaciado,
orientación y apertura de fractura.
Ídem anterior más concentraciones de
entrada de contaminantes, propiedades de
dispersión del acuífero, características de
retardo de contaminante. Para flujo y
transporte en fracturas se necesita espaciado,
orientación y apertura de fractura.
Ídem códigos de procesos cercanos a la
superficie y de aguas subterráneas.
Procesos modelados/resultados
Simula desagüe de minas y reanegamiento;
flujo y transporte en relaves saturados.
Transporte de contaminantes y recarga de
agua subterránea o superficial desde una
instalación minera.
Simular todos los componentes del régimen
de flujo hidrológico (deshielo, terrestre,
canalizaciones, flujo zona
insaturada/saturada) e interacción entre
componentes.
Fuente: Modificada de Maest et al., 2005
50
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b. Modelos geoquímicos
En principio los modelos geoquímicos pueden ser utilizados para predecir la generación de drenaje
minero en los depósitos de relaves tanto para agua superficial como subterránea. El tipo de modelo
a utilizar dependerá del objetivo perseguido y sus vías de transporte.
Los modelos de especiación química son uno de los más importantes. La especiación química se
refiere a la distribución de los elementos y componentes químicos entre las distintas formas o
especies posibles. Este concepto es de gran importancia, debido a que se ha demostrado que ciertos
procesos, como la precipitación y disolución de minerales, la sorción, la utilización por organismos
vivos y su toxicidad, se ven afectados por la especiación química. Estos modelos asumen
generalmente un equilibrio de las especies redox, cuestión que en la práctica no sucede, ya que
estas especies se encuentran habitualmente en desequilibrio, por lo que se recomienda que éstas
sean determinadas analíticamente y no modeladas.
Asimismo, existen también los modelos de transferencia de masa, enfocados en el modelamiento
de la disolución y precipitación de minerales y la transferencia de gases. Generalmente, en este tipo
de modelos se asume un estado de equilibrio.
Otros tipos son los modelos de transporte (reactivo o no reactivo) que se acoplan con modelos de
reacción para determinar los efectos del flujo en las reacciones y viceversa. Y los modelos
geoquímicos de equilibrio, que consideran sólo reacciones químicas. Estos modelos son estáticos y
permiten conocer la distribución de especies químicas en el agua y las reacciones químicas en
equilibrio.
En la siguiente tabla se enumeran los principales modelos geoquímicos que se utilizan en la
predicción del drenaje minero.
51
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Tabla 8. Códigos geoquímicos utilizados para la predicción del drenaje minero.
Categoría del
código
Códigos de
Especiación
Geoquímica,
Avance de
Reacción,
Transporte
Reactivo
Códigos disponibles
WATEQ4F v.2 (Ball y
Nordstrom, 1991 y
actualizaciones de base de
datos)
MINEQL (Schecher y
McAvoy, 1991); MINEQL+ v.
4.5 (Environmental
Research Software, 2005)
MINTEQ (Allison et al.,
1991)
HYDRAQL (Papelis et al.,
1988)
Geochemist’s Workbench
(Bethke, 1994; 1996 -REACT
is mass transfer module)
PHREEQC/PHRQPITZ
(Parkhurst, 1995; Plummer
and Parkhurst, 1990);
PHREEQC v. 3.1.2 (Parkhurst
and Appelo, 1999 y 2013)
GEOCHEM (Parker et al.,
1995)
EQ3/6 (Wolery y Daveler,
1992)
Características especiales
La más completa base de datos de minerales para
drenaje ácido, especies redox.
Base para MINTEQ (junto con WATEQ);
Temperaturas = 0-50°C,
Fuerza iónica <0.5M.
La más completa información acerca de intercambio
iónico y sorción, patrocinado/aprobado por la EPA.
Especiación, adsorción, ligandos orgánicos.
Entradas necesarias
Variable, puede incluir:
Concentraciones en flujos de
entrada y otras aguas de
interés, pH, temperatura,
concentraciones de especies
redox y o Eh, masa y área de
superficie, identidad de los
minerales, tasas/volúmenes
de infiltración, área de
superficie reactiva; bacterias,
constantes de reacción.
Procesos
modelados/resultados
Estimar concentraciones de las
especies en solución, cantidad
de minerales precipitados
desde la solución/disueltos
desde la roca, pH, Eh, cantidad
de elementos
adsorbidos/desorbidos desde
sólidos.
Puede incluir bacterias, ecuaciones de Pitzer,
evaporación, transferencia de masa, cálculos
isotópicos, dependencia de temperatura 0-300°C,
sorción, cinéticas complejas y reacciones redox
desacopladas.
Incluye ecuaciones de Pitzer, puede definir
cinética, transferencia de masa, vías de reacción,
mezcla de fluidos de intercambio iónico, sorción,
equilibrio sólido-solución, transporte 1D,
modelamiento inverso (NETPATH; Plummer et al.,
1991; Parkhurst, 1997), composición isotópica.
Especiación y transferencia de masa,
adsorción, interacciones suelo-agua.
Búsqueda de vías, Pitzer, evaporación, solución sólida,
programa de transferencia de masa mejor
documentado, cinéticas, especies orgánicas.
52
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Categoría del
código
Códigos de
Especiación
Geoquímica,
Avance de
Reacción,
Transporte
Reactivo
Códigos disponibles
SOLMINEQ.88 (Kharaka et
al., 1988); SOLMINEQ.GW
(Hitchon et al., 1996)
SOLVEQ-CHILLER (Spycher
and Reed, 1990a and b)
PATHARC (Alberta Research
Council; Bill Gunter and
Ernie Perkins)
Códigos de
oxidación de
pirita
Códigos vía/flujo
de reacciones
acopladas
PYROX (Wunderly et al.,
1995)
Davis/Ritchie approach
(Davis and Ritchie, 1986;
Davis et al., 1986; Davis and
Ritchie, 1987; Ritchie,2003)
FIDHELM (Kuo and Ritchie,
1999; Pantelis, 1993;
Pantelis y Ritchie, 1991)
TOUGH AMD (Lefebvre et
al., 2002; Lefebvre and
Gelinas, 1995)
PHREEQM (Appelo and
Postma, 1993)
REACTRAN (Ortoleva et al.,
1987)
Procesos
modelados/resultados
Características especiales
Entradas necesarias
Fácil de utilizar, Pitzer, ligandos orgánicos,
temperatura entre 0- 350°C y presión entre 1-1,000
bar, opciones de transferencia de masa (mezcla de
fluidos, precipitación/disolución de minerales,
intercambio iónico, sorción).
Reacción de fases fluidas y sólidas, mezcla de fluidos,
gases, evaporación, ebullición. Requiere que usuario
defina tasas y dimensión de etapa para la adición de
reactivos.
Programa de vías de reacción más amigable,
disolución/cinéticas de precipitación y reacciones en
equilibrio, gases, evaporación; isotérmica, no incluye
solución sólida.
Simulan oxidación de pirita en un contexto de difusión
limitada.
Simula difusión de oxígeno como único mecanismo
para la oxidación de pirita usando soluciones
analíticas.
Variable, puede incluir:
Concentraciones en flujos de
entrada y otras aguas de
interés, pH, temperatura,
concentraciones de especies
redox y o Eh, masa y área de
superficie, identidad de los
minerales, tasas/volúmenes
de infiltración, área de
superficie reactiva; bacterias,
constantes de reacción.
Estimar concentraciones de las
especies en solución, cantidad
de minerales precipitados
desde la solución/disueltos
desde la roca, pH, Eh, cantidad
de elementos
adsorbidos/desorbidos desde
sólidos.
Geometría/estructura del
botadero, contenido de pirita,
distribución del tamaño de
partícula, contenido de agua
de la matriz rocosa,
estimaciones de las tasas de
difusión de oxígeno en la roca
matriz y total.
Simula la generación de ácido y
sulfato por la oxidación de
sulfuros en los materiales; se
utilizan resultados en conjunto
con resultados de test cinéticos
para la estimación de la
liberación de metales por
oxidación; los efectos del
bombeo barométrico no se
incorporan en los modelos.
Variable, puede incluir: tasas
de infiltración,
concentraciones en corrientes
de alimentación (por ejemplo,
Destino y transporte de
constituyentes en unidades
mineras, mineralogía,
Simula difusión y convección de oxígeno como
mecanismos de oxidación de pirita; entrega también
registro de temperaturas.
Simula flujo insaturado de agua, la difusión y
convección de oxígeno, generación de calor y la
transferencia y transporte de soluto.
1D, usa PHREEQE, no incluye cinéticas, celda de
mezcla, simple
1D, tasas de reacción definidas por usuarios,
gradientes de temperatura
53
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Categoría del
código
Códigos disponibles
MPATH (Lichtner, 1985)
MINTRAN (Walter et al.,
1994)
CIRF.A (Potdevin et al.,
1992; Universidad de
Illinois)
1DREACT (Steefel, 1993)
FMT (Novak, 1993 and
1994)
TOUGHREACT y TOUGH2CHEM (Xu et al., 2001)
TOUGH-AMD (Lefebvre et
al., 2001)
KGEOFLOW (Sevougian et
al., 1992)
RETRASO (Saaltink et al.,
2002)
OTIS-OTEC (Runkel et al,
1996, 1999)
RT3D (Clement, 1997)
Características especiales
Entradas necesarias
1D, la concentración varía únicamente con la distancia
a lo largo de la trayectoria de flujo.
2D, usa MINTEQA2 pero con un cálculo más riguroso
de flujo/transporte que PHREEQM, para transporte en
aguas subterráneas, asume equilibrio total fluido y
roca, como PHREEQM, incluye modelo de núcleo
decreciente y difusión de oxígeno, cinéticas.
2D, correcciones de temperatura y presión para
propiedades, leyes de velocidad múltiple; salida =
mineralogía, porosidad, composición del fluido, etc.
1D, diferencia finita, estado estacionario y transiente,
usa leyes de velocidad.
2D, diferencia finita, puede similar flujo a través de
fracturas, correcciones de coeficientes de actividad
Pitzer y Debye-Huckel extendida.
Puede simular generación de ácido y reacciones
tampón en medio insaturado, cinéticas.
Diseñado específicamente para estériles y pilas de
lixiviación, incluye generación de calor por producción
de ácido y convección de oxígeno, no incluye
mecanismos de atenuación.
1D, similar a 1DReact, usa ecuaciones cinéticas simples
y EQ3/6.
Cinéticas, oxidación de minerales de sulfuro, flujo
transiente, precipitación secundaria de minerales.
Transporte de solutos en flujos 1D y almacenamiento
en riveras combinado con MINTEQA2, puede simular
química redox y sorción.
3D, multi-especies, transporte reactivo en agua
subterránea.
resultados de test cinéticos y
concentraciones background
en agua subterránea),
contenido de humedad, área
de superficie reactiva,
porosidad, conductividad
hidráulica, parámetros de
función hidráulica del suelo,
coeficientes de difusión,
dispersividades, bacterias (si
se contemplan en modelo),
constantes de equilibrio,
mineralogía del acuífero y
unidades geológicas aguas
abajo, formación fase mineral
secundaria (a partir de la
reacción de la reacción de las
filtraciones mineras con los
minerales del acuífero,
constantes de velocidad,
sorción/capacidad de
intercambio catiónico.
Procesos
modelados/resultados
porosidad, composición de
fluidos.
54
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Informe de Conceptualización Proyecto Tranques Inclusivos
Categoría del
código
Códigos disponibles
Características especiales
SULFIDO (basado en Ritchie,
1994)
MINTOX (Gerke et al., 1998)
Liberación y atenuación de DM en estériles y pilas de
lixiviación.
Relaves, 2D, oxidación y transporte de sulfuros,
transporte difusivo de gas.
Actualización de MINTOX, elementos finitos, estados
estacionario y transiente, variablemente saturado, el
usuario establece ecuaciones de velocidad, transporte
difusivo de gases en zona no saturada, cinéticas, redox
de azufre, tamponamiento de pH, expresiones de
velocidad.
Código integral y de propósito general de transporte
reactivo y de cinética de disolución de minerales
aluminosilicatos.
Transporte 3D; combina código de transporte reactivo
de soluto HST3D (Kipp, 1998) e itera en cada paso con
PHREEQC.
Procesos en zona no saturada, puede simular
liberación y atenuación de DM.
Simulación de transporte reactivo y transformación
biogeoquímica de contaminantes.
MIN3P (Mayer et al., 2002)
MULTIFLO (Lichtner, 1996)
PHAST (USGS)
CRUNCH (Steefel, 2000)
Códigos
biogeoquímicos y
de transporte
reactivo
BIOKEMOD (Salvage and
Yeh, 1998) acoplado con
HYDROGEOCHEM (Yeh and
Tripathi, 1989)
Entradas necesarias
Procesos
modelados/resultados
Complejación, adsorción,
intercambio iónico,
precipitación/disolución,
crecimiento de biomasa,
degradación o transformación
de químicos mediante el
metabolismo, de nutrientes y
redox,
transform.biogeoquímicas.
Fuente: Modificada de Maest et al., 2005
55
Programa Nacional de Minería Alta Ley
Informe de Conceptualización Proyecto Tranques Inclusivos
c.
Modelos aplicables específicamente a depósitos de relaves
En la tabla a continuación se presentan los tipos de predicción (modelos) de drenajes mineros
desarrollados y aplicables a depósitos de relaves.
Tabla 9. Modelos aplicables específicamente a depósitos de relaves.
Categoría
del
código
Depósitos
de
relaves
Objetivo
Caracterización /datos de entrada
Códigos específicos
disponibles
- Predicción calidad
de agua en poro
- Predicción potencial
de filtración y calidad
de filtración
- Predicción calidad
de agua subterránea
aguas abajo
- Predicción calidad
de agua superficial (si
filtraciones impactan
manantiales, cauces,
lagos)
Mineralogía de relave (contenido de
sulfuros)
Tasa de liberación de contaminantes
desde relave
Dimensiones de tranque o embalse
Gestión de aguas claras durante
operación y post-cierre (presencia de
laguna, grado de saturación)
Tasas de oxidación de minerales de
sulfuro
Especificaciones de cubierta
(liberación/cero descarga)
Proximidad agua superficial
Distancia a napa en el tiempo
Tasa de infiltración a través de zona no
saturada
Características de zona no saturada y el
acuífero que afectan la hidráulica y el
transporte.
Características de transporte en agua
subterránea (si filtraciones impactan la
matriz)
Características agua superficial (si
filtraciones descargan a aguas
superficiales)
WATAIL (Scharer et al.,
1993),
RATAP (Scharer et al.,
1994),
MINTRAN (Walter et
al., 1994),
MIN3P (Mayer et al.,
2002)
Modelación de
infiltraciones
provenientes de los
tranques de relaves.
Para ello hay que
saber dónde están las
fracturas.
Modelo para LIS (Lixiviación in-situ):
Considera tres modelos: Modelos
Hidrodinámico; Modelo de Transporte y
Modelo Químico. Combina fuljo en
medio poroso con medios fracturados.
3FLO
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Informe de Conceptualización Proyecto Tranques Inclusivos
4.4
Estado de Arte Sistemas de Comunicación
Para transmitir la información capturada por un sensor o sistema de monitoreo, y que esté
disponible en tiempo real, se destacan las siguientes tecnologías:


4.5
Fibra óptica. Los sistemas de comunicación en base a fibra óptica se han utilizado en forma
masiva en la industria de las telecomunicaciones y minería. Sus ventajas son: o Permite
control de variables en forma automática.
 Permite el diagnóstico en tiempo real.
 Operatividad perpetua, sin mantenimiento. Permitiría control durante post-operación.
 Transmisión de datos a largas distancias.
 Transmisión de gran cantidad de datos (alta tasa de transferencia en comparación a
otros sistemas cableados).
Comunicación satelital o radiocomunicación. Estos sistemas permiten la comunicación en
todo momento, en cualquier lugar, y en cualquier dispositivo. Sus ventajas son:
 Comunicación simultánea a varios receptores.
 Alertar tempranamente a la Comunidad.
Estado de Arte Evaluación de Riesgo
En general, las evaluaciones de riesgo en la industria minera en Chile han tenido como concepto de
partida que el riesgo es el resultado de la relación entre la probabilidad y la consecuencia. Lo
anterior, procede originalmente a lo establecido en la ISO/IEC Guide 736 que define el riesgo como:
“Combinación de la probabilidad de un suceso y su consecuencia”, aun cuando no es una norma
específica para la minería. En este sentido se entiende como Probabilidad de Ocurrencia de un
hecho, a la combinación de circunstancias y elementos que provocan un evento no deseado que
trae consigo consecuencias para las personas y el medioambiente; en el marco del presente
proyecto se consideran factores ambientales, de diseño y operacionales. La Severidad de las
Consecuencias es definida como el grado de impacto o daño que pueda generarse como resultado
de la ocurrencia del hecho sobre las personas y el medio ambiente existentes en el área de estudio.
Los riesgos para la seguridad, salud de las personas y para el medio ambiente asociados a la
estabilidad física tienen relación con la liberación de relaves desde el depósito hacia el entorno,
produciendo un riesgo por la acción física de los relaves liberados, afectando a las personas,
6
ISO 31000, ISO 31010 e ISO/IEC Guide 73
57
Programa Nacional de Minería Alta Ley
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infraestructuras, suelos, sedimentos, cuerpos de aguas y flora y fauna. En segunda instancia se
pueden producir riesgos para la salud de las personas y el medio ambiente asociados a la liberación
de ciertos elementos como metales u otros desde los relaves hacia el entorno, produciendo cambios
en la calidad de los suelos, sedimentos o aguas. A su vez los riesgos asociados a la estabilidad química
tienen relación con la generación de aguas de contacto y de infiltraciones provenientes desde los
depósitos provocando cambios en la calidad de las aguas superficiales y subterráneas, afectando de
esta manera a los ecosistemas y a las personas.
Los métodos más utilizados en Chile para determinar el nivel de riesgos corresponden a (1) Métodos
Cualitativos, (2) Métodos Cuantitativos y (3) Métodos Semi-cuantitativos.
Los métodos cualitativos como objetivo establecer la identificación de los riesgos en su origen, así
como la estructura y/o secuencia con que se manifiestan cuando se convierten en accidente. En
ocasiones son preliminares y sirven de soporte estructural para los estudios cuantitativos. Ejemplos
de métodos cualitativos son:
• HAZOP (Análisis de riesgos y operabilidad)
• AMFE (Análisis de modo de fallos y efectos)
En el análisis semi-cuantitativo, a las escalas cualitativas, se les asignan valores numéricos. El
número asignado a cada descripción no pretende normalmente guardar una relación precisa con la
magnitud real de las consecuencias o probabilidades. El objetivo es establecer una gradación más
clara que la que se logra normalmente en el análisis cualitativo, sólo eso. No permite obtener valores
realistas para los riesgos, tales como los que se procuran en el análisis cuantitativo. Una
característica particular de los enfoques cualitativo o semi-cuantitativo es que no persiguen
comprender con exactitud la relación probabilidad/severidad/riesgo.
Los métodos cuantitativos utilizan calificativos y escalas descriptivas para especificar la magnitud de
las consecuencias potenciales y la probabilidad de que esas consecuencias ocurran. Ejemplos de
métodos cuantitativos son:
• Análisis del árbol de fallos
• Análisis del árbol de sucesos
• Determinación del fallo de modo común o causa común
• Cálculo del alcance de efectos
• Cálculo cuantitativo de riesgo
En Chile la exigencia de evaluar los riesgos relacionados con la estabilidad física y química de los
depósitos de relaves queda normada en la Ley que Regula el Cierre de Faenas e Instalaciones
Mineras (Ley 20.551). Para los efectos de la citada Ley y su Reglamento, el riesgo es una relación
entre la probabilidad de ocurrencia de un hecho y la severidad de sus consecuencias. En este
58
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sentido, la probabilidad de ocurrencia corresponde a la combinación de circunstancias y elementos
que provocan un evento no deseado, que trae consigo consecuencias para las personas y el
medioambiente. Por su parte, la severidad de las consecuencias se refiere al impacto o daño que
pueda producirse como resultado de ese hecho, ya sea sobre las personas o el medioambiente
(SERNAGEOMIN y Arcadis Geotécnica, 2014).
A pesar de ser un instrumento reconocido en la Ley de Bases Generales del Medio Ambiente (Ley
19.300), no existe a la fecha una metodología consensuada a nivel nacional, sino que diferentes
guías elaboradas por las autoridades sectoriales y ambientales, algunas de las cuales se describen
brevemente a continuación:

Guía Metodológica de Evaluación de Riesgos para el Cierre de Faenas Mineras (SNGM,
2014). Esta guía busca orientar a las empresas mineras en identificar y evaluar los riesgos
de una instalación en su condición de cierre en forma progresiva durante la vida útil de la
operación minera. La base de esta metodología radica en la identificación y cuantificación
de los riesgos manteniendo los lineamientos de la norma “ISO 31.000 Risk Management
Principles and Guidelines” y complementado con el análisis de factores técnicos
operacionales, además de las condiciones geográficas que permitan que la evaluación
recoja los aspectos propios e individuales de cada faena.

Guía Metodológica para la Gestión de Suelos con Potencial Presencia de Contaminantes
(MMA, 2013) y Lineamientos Metodológicos para la Evaluación de Riesgo Ecológico
(MMA, 2014). La Guía Metodológica para la Gestión de Suelos con Potencial Presencia de
Contaminantes tiene por objetivo definir los procedimientos para estandarizar la
investigación de sitios con potencial presencia de contaminantes en el país, para lo cual se
describen las etapas y procedimiento requeridos. A su vez la guía Lineamientos
Metodológicos para la Evaluación de Riesgo Ecológico constituye una exposición
metodológica práctica y sistemática de los procedimientos involucrados en la evaluación de
riesgo con un enfoque ecológico que implica la identificación de peligros, el análisis y
caracterización de riesgo, y finalmente, la gestión y comunicación de éste.

Guía de Evaluación de Riesgo (SEA, 2012). Esta guía busca clarificar y entregar lineamientos
sobre la pertinencia de presentar un EIA, específicamente sobre lo que respecta a la letra a)
del artículo 11 de la Ley N° 19.300, referida al “Riesgo para la salud de la población, debido
a la cantidad y calidad de efluentes, emisiones y residuos”.
A nivel internacional están disponibles para la industria minera una amplia gama de enfoques de
evaluación de riesgos cualitativos, semi-cuantitativos y cuantitativos. Tradicionalmente, la
evaluación de riesgos socio-ambientales ha sido un tanto limitada por las limitaciones de las técnicas
59
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cualitativas y semi-cuantitativas, pero, con el tiempo, nuevas herramientas cuantitativas de
evaluación del riesgo se han desarrollado para superar algunas de las deficiencias de estos métodos.
60
Programa Nacional de Minería Alta Ley
Informe de Conceptualización Proyecto Tranques Inclusivos
5
Especificaciones Técnicas para el monitoreo de los depósitos de relaves
A continuación se presenta la propuesta que fue trabajada en los talleres de conceptualización con
el grupo de expertos.
5.1
Requerimientos del índice de estabilidad física
5.1.1
Objetivo índice de estabilidad física (Índice de Estabilidad Física IEF)
Desarrollar un índice (Índice de Estabilidad Física IEF) que permita evaluar la estabilidad física de
los depósitos de relaves en operación y en cierre que considera los efectos asociados a eventos
extremos (sismos, eventos climáticos extremos, otros) y a las condiciones de operación normales.
1) Conocer el comportamiento de las obras en condiciones de carga normales y
extraordinarias (sismos, grandes crecidas, precipitaciones intensas) para evaluar su
seguridad.
2) Detectar oportunamente problemas o deficiencias en el comportamiento de estructuras de
tierra y su cimentación durante su construcción y posterior operación para corregirlas
oportunamente.
3) Obtener conocimientos que permitan mejorar el estado del arte en diseño y construcción
geotécnica, reduciendo costos sin demérito de la seguridad de las estructuras y
cimentaciones.
4) Activar sistemas de acciones de emergencia (detección de asentamientos,
5) desplazamientos).
6) Seguimiento del comportamiento de la estructura a largo plazo
7) El índice de estabilidad física debe ser escalado a un número comprendido entre 0 y 1, que
represente la probabilidad de pérdida de estabilidad física de un tranque de relaves, es
decir, el valor 0 significará que el tranque de relaves es absolutamente estable físicamente
y el valor 1 significará que el tranque de relaves es absolutamente inestable físicamente.
𝐼𝐸𝐹 = 𝑓( [𝑝𝑎𝑟á𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜𝑠], [𝑣𝑎𝑟𝑖𝑎𝑏𝑙𝑒𝑠])
Que permiten medir la
sismoresistencia del
muro, manejo de
crecidas, otros.
Eventos (sismos,
pluviometría,
infiltraciones)
61
Programa Nacional de Minería Alta Ley
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Entendiendo que el valor extremo 0 (de la absoluta estabilidad) es un valor poco realista en
la práctica, es posible también modelar el logaritmo en base diez del índice, en cuyo caso
los valores obtenidos estarán en el intervalo (−∞, 0).
8) El IEF es una combinación de diferentes probabilidades relacionadas a la ocurrencia de una
serie de eventos que pueden causar la pérdida de estabilidad física en un tranque de relaves.
Se deberán identificar los eventos independientes (e1, e2,……en) que causan ésta pérdida.
Estos eventos deberán al menos considerar los siguientes:
a. Sismos (e1)
b. Crecidas (e2)
c. Prácticas de Operación (e3)
9) Para cada componente y variable crítica se deberán definir rangos de aceptabilidad respecto
al cual se medirá la desviación que determinará la pérdida de estabilidad física de tranque.
5.1.2
Parámetros relevantes para el índice de estabilidad física
Los parámetros y factores que se deben considerar como mínimo en el índice de estabilidad física
son los que se presentan en la tabla a continuación. De ninguna forma se considera que esta lista es
exhaustiva. Adicionalmente se deben considerar los requerimientos actuales de la autoridad
sectorial.
La Tabla 10 considera los factores naturales, de diseño y operación que influyen en la estabilidad
física de un depósito de relaves, y que debieran ser tomados en consideración en el desarrollo del
IEF, constituyendo la “situación deseada” en relación al monitoreo en línea de la estabilidad física.
Estos factores han sido clasificados como eventos (es decir, factores asociados a eventos naturales
externos a la operación del depósito), condición base (es decir, factores inherentes al sector donde
se ubica el depósito), y operación normal (es decir factores que dependen directamente de la
operación normal del depósito de relaves).
Tabla 10. Factores y parámetros a considerar para el desarrollo del índice de estabilidad física.
Situación deseada
Sísmica
Eventos
Condición
base
Operación
normal
X
62
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Situación deseada
Lluvia directa
Eventos
Condición
base
X
Morfología
X
Cuenca de captación aguas arriba
X
Geología local
X
Estabilidad túnel evacuación
Caudal desde vertederos y túneles de infiltración del
muro
Pendiente talud aguas arriba
Operación
normal
X
X
X
Pendiente talud aguas abajo
X
Ancho coronamiento
X
Revancha total
X
X
Distancia agua al muro
X
Porcentaje de finos
X
Disminución de permeabilidad por factores químicos
X
Evolución de la Capacidad de almacenamiento de agua
X
Asentamiento (deformación vertical)
X
X
Deformación horizontal
X
X
Volumen de agua almacenado
X
Densidad o compactación
X
Nivel freático muros
X
X
Caudal de los drenes
X
X
Revancha impermeabilizada
Revancha vertedero operación (hay tranques que
consideran un vertedero de emergencia)
5.2
5.2.1
X
X
X
Requerimientos del índice de estabilidad química
Objetivos índice de estabilidad química
El objetivo del índice de estabilidad química (Índice de Estabilidad Química IEQ) es evaluar la
estabilidad química de los depósitos de relaves en operación y en cierre.
El IEQ debe tener las siguientes características:
63
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1.
Detectar y alertar sobre problemas ambientales (infiltraciones, polución).
2. Debe ser escalado a un número, que represente el impacto de las infiltraciones de un
depósito de relaves en los cuerpos de aguas receptores o en los medios potencialmente
impactados.
3. Entre los valores extremos del IEQ, es decir, entre la condición de absolutamente estables y
absolutamente inestable químicamente, el índice debe dar cuenta de la variación en los
parámetros de calidad de las infiltraciones, de manera de dar alertas cuando un parámetro crítico
varíe de manera tal que sea necesario implementar medidas de gestión al respecto. Para esto,
se deberán definir rangos de aceptabilidad para la variación de cada parámetro. Los rangos de
aceptabilidad deben definirse en función de la normativa chilena y en función del riesgo para la
salud de las personas y el medio ambiente.
4. Los parámetros relevantes asociados a la calidad química de las infiltraciones deberán ser
definidos cumpliendo los siguientes criterios:
• Deben ser definidos en función de modelos hidrogeoquímicos del depósito de relaves. Es
decir, en función de las características geoquímicas e hidrológicas/hidrogeológicas se
deberá determinar los elementos que pueden movilizarse en las infiltraciones.
• Se deben tomar en consideración al menos los parámetros establecidos en la normativa
chilena (NCh 1333, DS46, DS90, Normas Secundarias, entre otros).
5. Además de los parámetros de calidad química, el IEQ debe dar cuenta de la movilidad de los
contaminantes asociados.
6. Se debe considerar el monitoreo en línea de parámetros críticos (Nivel I) y la evaluación de
parámetros a nivel de análisis de laboratorio certificado (Nivel II). Además, se debe establecer la
frecuencia de monitoreo de cada parámetro. Los parámetros de Nivel I deben incluir al menos la
medición de pH, conductividad eléctrica, SO4 y metales como As, así como los parámetros
establecidos en la NCh 1333, DS 46 y DS 90. La definición de niveles permitirá priorizar el
monitoreo de parámetros, como por ejemplo, de acuerdo a la siguiente Figura.
NIVEL I (Parámetros críticos)
Próximo ciclo de monitoreo
del Nivel I
¿Se observan cambios en los
parámetros?
NO
SÍ
NIVEL II (Otros parámetros)
Variación dentro de rangos
aceptables
NO
NIVEL III (Evaluación de riesgo
ambiental)
Próximo ciclo de monitoreo
del Nivel II
64
SÍ
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Medidas de gestión
Figura 15. Ejemplo de monitoreo por niveles.
7. Puntos de referencia de calidad de aguas: el índice debe considerar la calidad de agua de un
sector de referencia o background del depósito o tranque de relaves. Para esto se deberá
establecer si esta información será levantada desde líneas base, puntos de monitoreo agua
arriba, entre otros.
5.2.2
Parámetros relevantes para el índice de estabilidad química
Los parámetros y factores que se deben considerar como mínimo en el índice de estabilidad química
son los que se detallan en amarillo en la tabla a continuación.
Tabla 11. Factores y parámetros a considerar para el desarrollo del modelo de estabilidad química.
SITUACIÓN DESEADA
EVENTOS
CONDICIÓ
N BASE
OPERACIÓN
NORMAL
Factores Naturales
Mineralogía del relave
X
Balance hídrico e hidrogeológico del entorno
Capacidad de neutralización del subsuelo
(aguas abajo)
Condiciones físicas del entorno (climatología, altura, etc.)
X
X
X
X
65
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SITUACIÓN DESEADA
Concentración y carga de contaminantes en cuerpos de aguas
superficiales y subterráneas (se deben considerar al menos los
parámetros establecidos en la NCh 1333, DS 46 y DS 90.
Capacidad de dilución de cuerpos receptores
EVENTOS
CONDICIÓ
N BASE
OPERACIÓN
NORMAL
X
X
X
X
X
Disponibilidad de oxígeno a distintas profundidades del tranque
X
Factores de Diseño
Método depositación (espesado, filtrado, en pasta, convencional)
X
Factores Operacionales
Calidad y caudal de aguas de proceso
x
Calidad y caudal operación cortafuga
X
X
Factores de estabilidad química que influyen estabilidad física
Precipitación de minerales secundarios
5.3
5.3.1
X
Requerimientos del índice riesgo
Objetivos índice de riesgo
Desarrollar un índice que permite evaluar el riesgo para las personas y el medio ambiente asociado
a la estabilidad física y química de los depósitos de relaves en operación y en cierre que considera
los efectos asociados a eventos extremos (sismos, eventos climáticos extremos, otros) y a las
condiciones de operación normales. De acuerdo a la normativa nacional sectorial vigente el modelo
debe regirse por la siguiente definición para riesgo: Riesgo = Probabilidad de ocurrencia x
Severidad de consecuencias.
𝐼𝑅𝐸𝐹𝑄 = 𝑓( [𝐼𝐸𝐹, 𝐼𝐸𝑄], [ 𝐶𝑜𝑛𝑠𝑒𝑐𝑢𝑒𝑛𝑐𝑖𝑎𝑠])
Índice de Estabilidad
Física y de Estabilidad
Química
Vulnerabilidad
del entorno.
Severidad de las
consecuencias
El índice de riesgo debe utilizar los resultados del índice de estabilidad física y el índice de estabilidad
química como indicador para la probabilidad de ocurrencia y debe definir la metodología para
66
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determinar la severidad de las consecuencias para la salud y seguridad de las personas y para el
medio ambiente de un evento.
5.3.2
Parámetros y factores mínimos a considerar para el desarrollo del índice de riesgo
asociados a la estabilidad física y química
Los parámetros y factores que se deben considerar como mínimo en el índice de riesgo asociado a
la estabilidad física y química son los que se detallan a continuación. De ninguna forma se considera
que esta lista es exhaustiva.










Presencia de áreas de uso humanos (residencial, recreacional o económico) en el área de
influencia del depósito de relaves.
Proximidad del depósito de relaves al área de uso humano.
Fragilidad de las personas frente a una falla en el depósito de relaves; por ejemplo presencia
de niños o ancianos.
N° de personas potencialmente afectadas por una falla en el depósito de relaves.
Daño a la vida o salud de las personas (lesiones, muerte, entre otros).
Recuperabilidad del daño producido
Afectación de cuerpos de agua superficial o subterránea.
Afectación de suelo.
Afectación de flora y fauna.
Presencia de ecosistemas sensibles.
El índice de riesgo debe tomar en consideración la vulnerabilidad del entorno y la severidad de
consecuencias en el en caso de una falla en la estabilidad física o química del depósito. Se
recomienda tomar como base lo desarrollado por la autoridad sectorial y ambiental
correspondiente, tomando en consideración al menos las siguientes guías:


Guía metodológica de evaluación de riesgos para el cierre de faenas mineras, SNGM, 2014
Manual de evaluación de riesgos de faenas mineras abandonadas o paralizadas (FMA/P),
SNGM, 2006
67
Programa Nacional de Minería Alta Ley
Informe de Conceptualización Proyecto Tranques Inclusivos
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7
Anexos
7.1
Anexo 1: Informe de talleres de trabajo (digital)
7.2
Anexo 2: Estado del Arte Detallado Instrumentación y Métodos de Laboratorio para
Monitoreo de Calidad del Agua
A continuación se presenta un el estado del arte detallado en relación a los métodos de análisis de
parámetros físicos y químicos de la calidad del agua.
a. Métodos de Análisis de Parámetros Físicos y Químicos en línea y en tiempo real

pH y potencial electroquímico ORP (Eh):
La instrumentación en línea de estos dos parámetros para mediciones on line está constituida por
un equipo digital provisto de electrodos robustos y batería de alta performance tal que permite
medir la acidez-basicidad (rango pH 0 a 14 y ORP -2 a +2 V vs ENH), y el estado del grado de oxidación
o reducción del agua que se mide en tiempo real y eventualmente a distintas profundidades del
tranque o en acuíferos en general. El sensor de pH recomendado es un semiconductor ISFET con un
sistema de auto limpieza o membrana de teflón. La precisión de la lectura se comprueba de manera
periódica con soluciones estándares disponibles. El equipo en línea contiene un software que
corrige los valores de pH y ORP con la temperatura, y además, ante fallas del electrodo, comprueba
la anomalía automáticamente por mediciones de impedancia compensada con temperatura
enviando una señal de alarma para la reposición de un nuevo electrodo. Tal instrumentación la
ofrecen diversas compañías especializadas tales como HACH, Emerson Process Management,
Mettler Toledo, Global Water, Schlumberger, YS y otras. Es necesario destacar que en general la
calidad del agua del tranque, caracterizada por sus altas concentraciones de iones de calcio,
magnesio y silicatos soluble, además de coloides y nanopartículas cargadas eléctricamente, afecta
de manera perjudicial los elementos sensores basados en uniones de membranas específicas y
elementos de un componente electrónico en contacto con este tipo de aguas que favorecen
fenómenos de incrustaciones y adsorciones de tal manera que las lecturas son por lo general
erróneas. Para lo cual se requiere aplicar continuas calibraciones mediante mediciones manuales y
operaciones de limpieza o recambio de componentes. Por lo general se recomienda aplicar las
siguientes consideraciones respecto a conexiones del sensor y componentes empleados en el
monitoreo en tiempo real aplicado en estaciones de control de la calidad de aguas y que además
son normadas, por ejemplo, en la norma CEN/ISO europea, entre otras:

Para aguas superficiales, aguas subterráneas y de pozos: se requiere sensores y electrodos
específicos digitales con acoplamiento inductivo, de alta sensibilidad y robustos apropiados
79
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



para mediciones on line y en tiempo real en estaciones de monitoreo. Tales equipos están
profusamente ofrecidos en el mercado tecnológico, presentan un mínimo costo de
mantención (por reposición y consumo energético, más aún si se emplean celdas solares
fotovoltaicas para su operación).
Para aguas de filtración y drenaje de tranques es mayormente complicado por la calidad del
agua del tranque lo cual favorece las incrustaciones y destrucción en definitiva de la
membrana del electrodo. Es un tema que requiere un desarrollo al aplicar una estación de
monitoreo continuo para las aguas del tranque. El mercado de los electrodos para este caso
específico es limitado y en general son electrodos auto-limpiantes y blindados donde el
contacto con el agua del tranque se lleva a cabo en torno a un anillo de platino que de todas
manera requiere calibraciones continuas.
Las mediciones digitales son conectadas a sistemas de comunicación estandarizadas
definiendo la dirección de las mediciones (Wi-fi, GSM, 3G, 4G, Ethernet, satélite, etc.)
Es recomendable un laboratorio móvil que inspecciones periódicamente las estaciones de
monitoreo instaladas en torno al tranque y en la cuenca correspondiente para una medición
en línea y en tiempo real confiable.
Conductividad Eléctrica
Las mediciones de conductividad son útiles como una medida general de la calidad del agua. Cada
acuífero de la cuenca donde esté instalado el tranque de relave presenta su propio rango de
conductividad estableciéndose entonces una línea base de comparación y detección del impacto de
infiltraciones y drenaje del tranque hacia la cuenca, o bien de la influencia de drenajes de rocas
naturales vecinas al tranque. Por lo tanto, una exacta medición de la conductividad de las aguas del
tranque de relave y paralelamente disponer de la información monitoreadas de los acuíferos vecinos
es de alta importancia. Mediciones interrelacionadas de conductividad, pH y ORP se requieren para
disponer de una visión holística del origen de la posible contaminación de acuíferos vecinos al
tranque. Por ejemplo variaciones estacionales, eventos meteorológicos y provocados (derrames y
descargas de otros efluentes mineros en el tranque) inusuales, etc., podrían hacer variar
notoriamente los parámetros de pH, ORP y conductividad de los acuíferos vecinos, y aún más, el
agua de pozo, aguas de regadío y agua potables de comunidades vecinas. Un ejemplo de integración
de monitoreo de este y otros parámetros que definen la calidad del agua influenciada por drenajes
de mina o tranques de relave mediante monitoreo digital en tiempo real, es el CastAway-CTD
measuring device (SonTek Inc) y que se describe en el trabajo de Räsanen (2015).
En general, para aguas superficiales se requiere de sensores que midan en el rango de 0 a 2000
µS/cm. Para agua que proviene de tranques de relave podría considerase hasta 12000 µS/cm,
entendiendo que en Chile existen tranques que superan la concentración de NaCl, Ca y Mg del agua
de mar. Para este caso las aprehensiones son las mismas: la medición continua on line y en tiempo
real de la conductividad del agua de tranques requiere de mantención continua y calibración de
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sensores y componentes eléctricos y electrónicos por efecto de incrustaciones y depósitos sobre la
membrana o elementos del sensor en contacto con al agua clara del tranque. Esto es de especial
importancia y requiere un desarrollo tecnológico mayor para las mediciones de aguas del tranque
de relave y se podría considerar como un futuro desarrollo tecnológico.
La medición de la conductividad del agua clara del tranque tiene relación directa con el parámetro
de salinidad que paralelamente se aplica en el ámbito de la ingeniería ambiental. La salinidad que
define la calidad del agua corresponde a la concentración de sales minerales disueltas en un cuerpo
de agua. La unidad de este parámetro de salinidad es la unidad práctica de salinidad ups (psu,
practical salinity unity) referida a una solución de KCl de 32,4356 gramos disueltos en 1 Kg de
solución a 15°C, y que presenta una conductividad definida. Por lo cual lo que se monitorea en línea
y en tiempo real es la conductividad eléctrica de la muestra del agua a una temperatura fija. Luego
el software acoplado deberá traducir este valor de conductividad a un valor correspondiente a la
salinidad del agua monitoreada, (Lewis, 1980). Correlaciones de salinidad y estacionalidad del
tranque y los acuíferos vecinos son de extrema importancia a la hora de la interpretación de los
resultados del monitoreo. La Figura 16 entrega una idea de la dimensión del parámetro
conductividad de distintos tipos de agua.
Figura 16. Conductividades específicas (µS/cm) promedios de distintos cuerpos de agua.
Fuente: www.fondriest.com/environmental measurements.

Oxígeno Disuelto
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En este parámetro se dispone de varios tipos de mediciones de oxígeno disuelto según sea el
acuífero a medir y por su importancia en relación a la calidad elegida:

Demanda Química de Oxigeno: (Chemical Oxigen Demand, COD). Corresponde a la
medición del contenido de oxígeno equivalente al contenido de material orgánico de una
muestra del agua que es susceptible de ser oxidada por un oxidante fuerte. Este parámetro
no puede ser medido en tiempo real y requiere analizadores químicos específicos. Para
mediciones del COD de agua clara de tranque con mayor precisión requiere de analizadores
químicos específicos (cromatógrafos, analizadores colorimétricos, analizadores
termocombustión) lo cual requiere un largo tiempo de respuesta además de una calibración
para el tipo de agua que se está investigando. Para el caso de aplicación de la determinación
del CODMnIII mediante oxidación de la materia orgánica en ambiente ácido por Mn(III) o
alternativamente por el dicromato, resultará ser errónea, por cuanto en el agua de tranques
hay trazas inorgánicas oxidables como son los sulfuros y polisulfuros solubles, Cr(III), Mn(II)
y otros más. En opinión de los expertos consultados durante el taller de conceptualización,
este método solo es aplicable a aguas superficiales y subterráneas. Sin embargo, se conoce
que algunos laboratorios en Chile proceden a medir este COD mediante un método que
entrega una respuesta de semana(s) por cuanto contiene etapas de extracción continua con
solvente orgánico seguido de métodos cromatográficos y espectrometría de masa. Es el
caso de una Compañía Minera que analiza aceites y aditivos orgánicos de flotación en el
agua clara de relave mediante esta metodología, la cual se encuentra normada en cuanto a
sus operaciones propias contenidas en el método. Sería de amplia utilidad integrar y
normalizar en Chile el análisis de aguas de Minería del Cobre, especialmente aguas
provenientes de drenajes mineros y aguas claras de tranques de relave.

Demanda de Oxígeno Biológico: (Biological Oxigen Demand, BOD). Los métodos para medir
el COD y el BOD5 indican la demanda de oxígeno que requiere la degradación de este tipo
de materia contenida en la muestra de agua. La determinación del BOD se encuentra
estandarizada, y requiere cinco días de la descomposición orgánica por bacterias oxidantes,
por lo cual es imposible aplicar una medición en línea en tiempo real de este parámetro.

TOD (Total Oxygen Demand): considerando que las mediciones COD y BOD no pueden ser
monitoreadas on line y en tiempo real, se aplica la medición de TOD, que para este caso es
más importante ante la posible contaminación de acuíferos vecinos al tranque de relave con
derivados orgánicos provenientes de la flotación, aditivos floculantes, aceites y en general
material orgánico descargado en el tranque por razones eventuales. Para aguas
superficiales y subterráneas, en general, es posible aplicar electrodos específicos con
membranas y sensores digitales específicos, tal como lo describe Räsanen (2015). Sin
embargo, para aguas claras de tranques de relave es imposible encontrar un electrodo que
resista la alta concentración de sales incrustantes y partículas en suspensión cargadas
eléctricamente que se depositan en los elementos del sensor en contacto con este tipo de
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aguas. Sin embargo, recientemente se ofrece al mercado un equipo que puede monitorear
en línea el parámetro TOD basado en la combustión de la muestra, quasi-on line (Genthe
and Pliner, 2015). Consiste en introducir la muestra de agua y oxigeno como gas-carrier en
el equipo formado por un horno tubular sometido a la temperatura de 1200°C. En menos
de 3 minutos se logra leer en el equipo el valor de TOD. Las interferencias inorgánicas como
nitratos, fosfatos, cloruros son descontadas por el equipo a través de un cálculo de “balance
de masas” descontando la combustión de especies inorgánicas. Este equipo ha sido validado
en aguas residuales y corresponde a un equipo analizador químico pero que entrega en
minutos la respuesta requerida. El desafío entonces es validar este u otro método para
aguas claras de relave y aguas de la cuenca del tranque en estudio de la medición on line
del TOD del tranque.

Sólidos Totales en Suspensión (TSS) y Turbidez(NTU)
La medición de sólidos en suspensión en una muestra de agua está relacionada con la medición de
turbidez mediante el método nefelométrico estándar que se aplica generalmente en el monitoreo
en línea de cuerpos de agua, (www.fondriest.com/environmental measurements). En relación a la
medición en línea, se emplean sensores ópticos digitales autolimpiantes basados en la nefelometría
de suspensiones existiendo una amplia gama de sensores aplicables a todo tipo de suspensiones,
implementados con ultrasonido como sistema autolimpiante.
Las normas vigentes para la determinación de la turbidez en la calidad del agua son las siguientes,
además de las normas chilenas al respecto.




ISO 7027. (1999). Water quality - Determination of turbidity.
DIN 38404-10. (1995). German standard methods for the examination of water, waste water
and sludge.
ASTM D1889-00. Standard test method for turbidity of water.
Method 180.1 USEPA: Determination of turbidity by nephelometry, light scattering,
En cuanto a normas sobre los métodos mismos de medición de la turbidez y TSS en aguas y que se
refieren principalmente a: (a) la toma de nuestra y (b) la aplicación normada de distintas
configuraciones instrumentales, son las siguientes:






EPA Method 180.1
ISO 7027
GLI Method 2
Hach Method 101033
Standard Methods 2130B
2009 EPA-Approved Methods
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La medición instrumental del parámetro TSS es considerada para partículas en suspensión estable y
con tamaño de partícula mayor a 2µ en una columna de agua. Partículas suspendidas menores a 2µ
se las considera partículas disueltas (bacterias, microalgas, coloides, nano y micropartículas de
arcillas). Partículas orgánicas derivadas de una degradación química o biológica pueden sufrir
aglomeración con micropartículas de arcillas dando origen a micropartículas mayores de 2µ en
suspensión estable y por lo tanto no sedimentables. Por lo tanto se puede esperar que tales tipos
sólidos suspendidos en el agua clara del relave y con tamaño de partícula mayor a 2µ, tengan esta
composición. Por lo cual se requeriría, en este caso, la identificación de estas trazas de materia
orgánica, la cual se lleva a cabo más bien por analizadores químicos en laboratorios especializados
mediante técnicas específicas y normadas de extracción por solventes, cromatografía de gases o
cromatografía líquida seguida de espectrometría de masas. Desde luego el tiempo de respuesta
puede llegar a semanas, sin embargo hay un caso muy particular de alta importancia y que se
menciona como ejemplo. Es el caso de un tranque de relave cercano a una ciudad cuyo relave
presenta infiltraciones y drenajes, en los cuales se ha identificado residuos de aceites, hidrocarburos
y materia orgánica derivada de aditivos del proceso de flotación y/o descargas de otros efluentes
de las distintas Plantas e instalaciones mineras, aplicando este método analítico normado de
extracción por solventes, seguido de cromatografía HPLC y espectroscopia de masas. Actualmente
constituye un control químico periódico para esta compañía minera, de las aguas claras del tranque
en cuanto a este tipo de contaminantes, (Román, 2015).
Por otra parte, la turbidez corresponde a una medición de la claridad del agua siendo los sólidos en
suspensión los que reducen la claridad y color de un cuerpo de agua, haciéndola más “turbia”, opaca
y a veces también coloreada. La medida de turbidez corresponde al parámetro indicador que define
también la calidad del agua en cuanto a la claridad y en términos indirectos del parámetro TSS.
La turbidez del agua se basa en la cantidad de luz que es dispersada por las partículas en suspensión
y dispuestas en una columna o cubeta de agua, al incidir un haz de luz de una determinada
frecuencia en tal columna de agua (efecto light scattering). La cantidad de luz dispersada es
proporcional a la concentración de TSS. Sin embargo esta medición por light scattering mide más
bien la turbidez del agua y no la concentración exacta de TSS, aun cuando hay tablas de
correspondencia entre el valor de turbidez y la concentración de TSS.
La unidad del parámetro TSS es mg/L. El método preciso de medición directa requiere de un tiempo
largo de medición en laboratorios especializados. Microfiltración, secado y pesado de muestra es la
manera de medir este parámetro con precisión y que define la calidad del agua en términos de su
claridad y transporte de sólidos en suspensión. Este método es especialmente normado (ISO, ASTM,
etc.) por las dificultades de filtración de la muestra de agua y la precisión requerida, además por los
errores potenciales debido a la calidad y pesaje del filtro de microfibras.
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La turbidez es la que actual y comúnmente por su mayor precisión se aplica para determinar la
calidad del agua en términos de su claridad y TSS en suspensión. La turbidez se entrega en términos
del parámetro NTU (Nephelometric Turbidity Meter) que se refiere a la base conceptual de este
método analítico instrumental. Este procedimiento requiere de un fotodetector dispuesto en un
ángulo de 90° respecto a la fuente de iluminación. Una vez que aplica el haz de luz (400 a 680 nm
de longitud de onda) e incide en las partículas en suspensión, el fotodetector mide
cuantitativamente la cantidad de luz dispersa.
En relación al equipamiento para una medición en línea y en tiempo real de la turbidez e
indirectamente el valor aproximado de TSS para aguas relativamente claras, el mercado tecnológico
ofrece una amplia variedad de equipamiento para la medición por light scattering. Por ejemplo, se
recomienda un sensor o sonda con alta resolución y preferido en el mercado: el YSI EX02, además
del NexSens CB-450 de alta durabilidad, provisto de una celda solar fotovoltaica que provee la
energía para el funcionamiento del equipo, con un peso total de la plataforma flotante de 450 lbs
(Figura 12). Además, estos equipos están provistos de comunicación digital de los datos recogidos a
cualquier computador en línea, disponiendo de alarmas sobre el funcionamiento frente al deterioro
de los sensores u otros eventos. El desafío en este sentido es validar esta tecnología en tranques de
relave donde la agresividad de las aguas respecto a los elementos sensores significa un factor crítico
a resolver. La ventaja de aplicar este tipo de medición en línea y en tiempo real en varias estaciones
de monitoreo existentes tanto en el tranque de relaves como en los acuíferos existentes en la
cuenca correspondiente, es la de disponer de la información temprana de las variaciones de turbidez
y TSS frente a un fenómeno estacional (fuertes lluvias y eventos de descargas incontroladas en aguas
arriba), tal como lo muestra un ejemplo en la siguiente Figura.
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Figura 17. Equipo de monitoreo de medición on line en tiempo real de la turbidez (NTU) de un cuerpo de agua.
Fuente: www.fondriest.com/environmental measurements.
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Figura 18. Mediciones de turbidez (NTU) monitoreado en tiempo real y TSS aproximado o equivalente, en un cuerpo de
agua que recibe descargas periódicas de un efluente con remoción de sedimento.
Fuente: www.fondriest.com/environmental measurements.

Temperatura
El impacto de este parámetro dentro del tranque y en la profundidad del mismo, tiene un significado
en la química y física del agua en el tranque. Distintos fenómenos de lixiviación de partículas de
mineral y arcillas suspendidas contenidas en el depósito del relave dependen en gran parte de la
temperatura del tranque. La instalación de un sistema de monitoreo de temperatura on-line, en
tiempo real, o en intervalos de tiempo programados, puede llegar a ser una herramienta predictiva
o de alerta, por ejemplo de fenómenos de liberación de contaminantes en mayor escala o alteración
del pH por ejemplo por lixiviación mayor de azufre y sulfuros. Este sistema debe incorporar un
sistema de medición de los distintos estratos del tranque en profundidad mediante una cinta
termistor. Por lo cual distintas plataformas flotantes que contienen los instrumentos tales como
termosensores, data loggers, celda fotovoltaica, trasmisores, etc., pueden ser distribuidas en el
tranque permitiendo mediciones en tiempo real. Además la implementación de un data logger e
instrumentos de telemetría permitiría aplicar un sistema de alerta. Por otra parte, la temperatura
estratificada en el tranque de relave o en cualquier acuífero afecta fenómenos de tasas de
sedimentación, aglomeración o disrupción de partículas aglomeradas tal que los parámetros de TSS,
turbidez (NTU), TOD, son afectados por la temperatura de las aguas y son variables en cuanto a la
profundidad que se mida.
A modo de conclusión en relación a la instrumentación para el monitoreo on-line y en tiempo real,
es posible decir que en la red de monitoreo de los acuíferos existentes en la cuenca del tranque y
del tranque mismo, es necesario definir los sensores digitales requeridos para medir los parámetros
físicos y químicos que definen la calidad del agua del Tranque y de las aguas superficiales y
subterráneas de la cuenca del tranque. Por sobre todo la calidad y la resistencia de los elementos
de sensores respecto a las incrustaciones y depósitos que afectan la sensibilidad del electrodo o
sensor, en el monitoreo de las aguas del tranque. Se recomienda en este caso específico un
desarrollo o estudio de sensores para aguas de tranques de relave incluyendo aquellos tranques
que operan con agua de mar.
Para lograr mayor precisión de los parámetros que definen la calidad de aguas, no es posible lograrlo
con mediciones en línea y en tiempo real. Es así que se recurre a analizadores químicos que ofrece
el mercado y que podrían operar en una estación de monitoreo central o simplemente las muestras
se envían a laboratorios especializados, los cuales cuentan con la metodología analítica normada,
(bajo ISO, ASTM, NCh, etc.). El tiempo de respuesta es mayor y mayores también son los costos. Es
el caso de análisis de TOD, COD y BOD.
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b. Mediciones analíticas periódicas

Métodos Analíticos de Trazas Inorgánicas, Orgánicas y Microbiológicas
En el análisis de los métodos analíticos de trazas inorgánicas, orgánicas y microbiológicas de aguas
claras de tranque y acuíferos vecinos al tranque de relave, se distinguen entre aquellos que se
realizan a través de un monitoreo en línea y tiempo real, y aquellos que obligatoriamente son
evaluados en analizadores químicos que aplican una metodología normada.
Monitoreo en línea y en tiempo real: a diferencia de la medición periódica y en un analizador
químico (laboratorio especializado), solamente un monitoreo en tiempo real entrega un cuadro de
las variaciones en el tiempo de los parámetros a medir, y en este caso de los analitos objetivos que
se consideran en el programa de monitoreo.
Las trazas inorgánicas que conciernen este monitoreo en aguas claras de tranques de relave y
acuíferos vecinos se refieren a los siguientes analitos objetivos:
-Metales pesados: Cu, Zn, Mn, Ni, Mo, Cr, Sb, Bi, Mo, Pb, Cd, Hg
-Metaloides: As, Se, B
-Metales relacionados con aguas duras: Mg, Ca, Na, K, Si
-Aniones contaminantes: cloruro, sulfatos, fluoruro, boratos, nitratos y nitritos
El desarrollo actual de electrodos específicos no permite un monitoreo en línea y en tiempo real de
todos estos analitos. Solamente alguna trazas inorgánicas y orgánicas pueden ser monitoreadas con
exactitud por sensores específicos para aguas potables, y aguas muy claras antes de su
potabilización. La siguiente Figura muestra estos sensores emergentes que para mediciones de
aguas claras de tranques de relave no son operables por la alta fuerza iónica y sólidos en suspensión
en este tipo de agua, que provocan efectos de incrustaciones y depósitos de partículas en los
elementos principales de estos sensores; aun provistos con sistema autolimpiante. Esto implica un
el desafío de desarrollar e incorporar nuevas tecnologías de sensores para aguas de alta salinidad y
alto TSS y NTU.
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Figura 19. Sensores (electrodos) digitales con acoplamiento inductivo para análisis de parámetros y analitos en aguas
claras y agua potable.
La siguiente Tabla muestra las características de estos electrodos específicos de última generación
aplicables para aguas superficiales.
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Tabla 12. Parámetros, rangos y principios de medición de la calidad de agua para aguas superficiales.
El mercado tecnológico actualmente ofrece instrumentos y sensores portables que pueden medir
trazas de metales pesados, sobre todo de aquellos metales contaminantes que se presentan en muy
bajas concentraciones (Cu, Zn, Cr y As) en aguas superficiales y subterráneas. La mayoría de ellos
operan bajo un concepto electroquímico de medición (voltametría, impedancia). Estos sensores
presentan una alta sensibilidad (5 a 500 ppb), operan en un amplio rango de temperatura (-20 a +50
° C) y el tiempo de adquisición de la respuesta es de algunos minutos. Como se estableció
anteriormente, a la fecha presentan la desventaja que no se ha logrado una automatización de estos
sensores que permita un monitoreo en línea y en tiempo real. El punto débil es la mantención de
una respuesta que se encuentre en la línea de calibración. Depositaciones de micropartículas y la
alta salinidad del agua desplazan los puntos de medición fuera de la línea de calibración entregando
respuestas erróneas (Román, 2015).
En todo caso, tales sensores de última generación aplican para aguas superficiales de baja salinidad
y bajo TSS, pero no aplican en monitoreo automáticos en tiempo real.
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Las trazas orgánicas corresponden por ejemplo a aquellas derivadas de la degradación de aditivos
orgánicos que se emplean en el procesamiento de minerales “aguas arriba” respecto al tranque de
relave y que se listan a continuación:
-Aceites, hidrocarburos
-Hidrocarburos aromáticos: benceno, tolueno
-Hidrocarburos clorados
-Polialcoholes
Considerando que existe un proceso de degradación acelerada de estas potenciales trazas orgánicas
(oxidación catalítica por metales y el oxígeno del aire, más oxidación bacteriana) en el tranque de
relave, (Román, 2015), la metodología analítica a aplicar no solamente debe enfocar el análisis
químico a estas trazas sino también a la “cadena de degradación” del aditivo específico que se
agrega “aguas arriba”. Dada esta complejidad, a la fecha, tampoco es posible aplicar sensores que
permitan monitorear en línea y en tiempo real tales trazas orgánicas y su cadena de degradación
que identifica derivados oxidados de estas trazas orgánicas. Por lo cual, deben tomarse muestras
periódicas y enviarlas a laboratorios químicos especializados que cuentan con analizadores químicos
con metodologías normadas (ISO, ASTM, NCh, etc.) para estas trazas orgánicas.
Analizadores químicos: en la imposibilidad de monitorear en línea y en tiempo real todos los
analitos presentes en aguas tanto de tranque de relave como acuíferos vecinos de la cuenca, se hace
necesario llevar a cabo un seguimiento periódico de las trazas de mayor impacto. Este seguimiento
se consigue a través de un programa de toma de muestra (bajo normas establecidas) y envío a
laboratorios certificados que dispongan la instrumentación o analizador químico bajo operación
normada (ISO, ASTM, NCh).
Los métodos analíticos (analizadores químicos) que normalmente se emplean para analizar analitos
tanto de naturaleza inorgánica como trazas orgánicas de distintos tipos de aguas son los siguientes:

Método colorimétrico: se basa en la formación de un complejo soluble entre el metal
objetivo y una molécula o ligando orgánico formando un ion complejo soluble de un color
determinado intenso denominado un cromóforo. La medición de la concentración de este
cromóforo mediante espectroscopia de absorción a la longitud de onda de mayor absorción
de la luz por parte del cromóforo y aplicando la ley de Lambert-Beer se determina la
concentración molar del cromóforo y por lo tanto del metal en la muestra tomada. La
precisión de esta medición es alta y garantizada por la curva de calibración [concentración
Metal, mol/L] vs Longitud de onda de la medición, λ. Además, se garantiza por muestras
blancos o estándares pre-programados, y por la normalización de las operaciones analíticas
(normas ISO y ASTM). El método colorimétrico no aplica para muestras con alto valor de TSS
y NTU y ni en aguas coloreadas, entregando en este caso resultados erróneos. Este método
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permite operar con kits de terreno especialmente para aguas superficiales, (mediciones in
situ).
Desventajas: interferencias con otros cromóforos que absorben a la misma longitud de
onda. Requiere previo estudio de interferencia para la matriz objeto. No aplica a monitoreo
en línea, salvo en plantas de agua potable donde las interferencias son mínimas.
Ventajas: test rápido. Equipos portátiles en el mercado disponibles


Espectrometría de Absorción Atómica (AA): La detección de metales y no metales presentes
en distintos tipos de aguas se lleva a cabo en instrumentos de alto costo pero con alta
precisión y sensibilidad (método analítico instrumental de absorción atómica de llama).
Actualmente los instrumentos de AA mayormente utilizados son aquellos que emplean
horno termoeléctrico y generador de hidruros. La muestra de agua es inyectada a la llama
generándose la ionización total de los metales presentes de tal manera que el fotodetector
específico para cada metal, (lámpara de cátodo hueco), identifica y cuantifica sobre la base
de la emisión de una longitud de onda específica para cada metal o elemento químico.

ICP-Masa (Inductively Coupled Plasma-Mass Spectrometry): este es el método analítico de
laboratorio de mayor precisión analítica y de alta confiabilidad para la determinación de
metales, no metales y prácticamente todos los metales presentes en la muestra de agua.
También normado por ASTM y normas ISO en su aplicación desde la toma y análisis de la
muestra. El instrumento usa argón como gas, cuyos átomos excitados por una alta energía
de radiofrecuencia producen un plasma denominado antorcha-ICP. La muestra es entonces
introducida en el plasma como un aerosol en el cual las moléculas se disocian en sus átomos
libres ionizados también en un estado físico de plasma. Desde este estado es traspasado a
una sección del instrumento (el analizador) donde los iones se separan bajo un campo
magnético en función de sus masas atómicas y carga iónica (M/é), razón másica que permite
identificar y cuantificar todos los metales y elementos químicos presentes en la muestra.
Este método es de mayor aplicación en el análisis de alta precisión de todo tipo de aguas
incluyendo las aguas claras de relave.

Titulación complexométrica: consiste en una titulación de un ión, generalmente Ca2+, y Mg2+
mediante la acción de un agente poliquelante como el reactivo etilendiamino-tetracético,
EDTA, a un pH definido y generalmente en presencia de un indicador. Este método normado
es aplicado para agua potable y algunas aguas superficiales de baja salinidad. Para el agua
clara de tranque no aplica.

Métodos electrométricos: Equipos de análisis electrométricos diversos, tanto para analitos
inorgánicos (metales, metaloides) y orgánicos, para muestras de aguas, se encuentran
disponible en el mercado tanto para mediciones en terreno (in situ) como para mediciones
en laboratorios especializados. Los tipos de análisis electrométricos para muestras de aguas
se agrupan en los siguientes métodos electrométricos:
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-Electrodo específico
-Polarografía
-Voltametría cíclica
-Potenciometría
-Titulación electrogravimétrica
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