INTRODUCCION

Fluidos e Hidraacuteulica en Minas

La mecaacutenica de fluidos se aplica en minas en

Presas de embalse de lagunas de relave

Conduccioacuten de pulpas

Canales de conduccioacuten en mina subterraacutenea procedentes de la estructura rocosa

Relleno hidraacuteulico (en trabajos de cierre de minas)

Provisioacuten de agua para labores de desarrollo (chimeneas tajeos frentes cruceros etc) para lautilizacioacuten de maquinas perforadoras y para mitigar la polucioacuten de partiacuteculas despueacutes de lavoladura

A los desechos que emite la planta de concentracioacuten se llaman relaves el transporte de la pulpa serealiza disuelta en agua los soacutelidos son transportados por tuberiacuteas canales se depositan en presasnormalmente disentildeados para tiempos eventuales con materiales como el suelo compactadosimpermeabilizadas con geomembranas para que posteriormente en la etapa de cierre de mina sebombea el material relave dentro de los espacios que se dejo al extraer el mineral econoacutemico

Lagunas relavaras (Mina San Rafael)

Lagunas relavaras (Mina Yanacocha)

La provisioacuten de agua y las estrategias de ahorro ya sea la recirculacioacuten del agua son trabajos delingeniero especialista en hidrologiacutea En las labores se tiene la presencia de agua napa freaacuteticageodas llenas de agua por filtracioacuten regado de labores para mitigar polucioacuten se requiere controlar elagua en mina para esto se aprovisiona un sistema de conduccioacuten (canal) denominado cuneta de labor

Relleno hidraacuteulico

El Relleno Hidraacuteulico utilizado en la minapara rellenar los espacios vaciacuteos que quedan despueacutes de la extraccioacuten del mineral econoacutemico se compone de una mezcla de relave con cemento agua y en algunos casos con escoria proveniente de las refineriacuteas comportaacutendose dicha mezcla como un fluidoal principio (bombeable) y luego rigido por lo tanto una sustancia capaz de resistir fuerzas o esfuerzos de corte sin desplazarse

(Modelamiento de relleno hidraacuteulicoldquoData Minerdquo Cerro de Pasco)

Presas de embalse de lagunas de relave

Conceptos Baacutesicos y Generalidades sobre los Relaves

Toda planta minera cuyo proceso de concentracioacuten es Flotacioacuten produce residuossoacutelidos que se denominan relaves y que corresponden a una ldquoSuspensioacuten fina desoacutelidos en liacutequidordquo constituidos fundamentalmente por el mismo material presente insitu en el yacimiento al cual se le ha extraiacutedo la fraccioacuten con mineral valiosoconformando una pulpa que se genera y desecha en las plantas de concentracioacutenhuacutemeda de especies minerales y esteacuteriles que han experimentado una o varias etapas en circuito de molienda fina esta pulpa o lodo de relaves fluctuacutea en la praacutectica con una razoacuten aproximada de aguasoacutelidos que van del orden de 11 a 21 Las caracteriacutesticas y el comportamiento de esta pulpa dependeraacute de la razoacuten aguasoacutelidos y tambieacuten de las caracteriacutesticas de las partiacuteculas soacutelidas Esto puede ilustrarse si seconsideran los siguientes ejemplos

1048766 Una masa de relaves con un gran contenido de agua escurriraacute faacutecilmente inclusocon pendientes pequentildeas1048766 Una masa de relaves con un contenido de agua suficientemente bajo (por ejemplo relaves filtrados) no escurriraacute gravitacionalmente1048766 Si las partiacuteculas soacutelidas son de muy pequentildeo tamantildeo (equivalentes a arcillas) sedemoraraacuten un gran tiempo en sedimentar mantenieacutendose en suspensioacuten y alcanzando grandes distancias respecto al punto de descarga antes de sedimentar1048766 Si las partiacuteculas soacutelidas son de gran tamantildeo (equivalentes a arenas) sedimentaraacuten raacutepidamente y se acumularaacuten a corta distancia del punto de descargaLas alternativas a utilizar en la depositacioacuten de un material de relaves dependeraacute de las caracteriacutesticas de los relaves que produce la planta

(cantidad suficiente de material tamantildeo arena) del costo del agua (si es escasa se justifican inversiones en equipos para optimizar su recuperacioacuten) y de las caracteriacutesticas del lugar de emplazamiento del depoacutesito de relaves

Para conseguir estructuras estables con los relaves deben determinarse suscaracteriacutesticas similares a lo que se hace con los suelos (granulometriacutea densidadrelativa razoacuten de vaciacuteos relaciones de fase etc) Estas determinaciones permitentambieacuten evaluar el cumplimiento de las disposiciones legales contenidas en el DSNordf248 (2006) ldquoReglamento para la Aprobacioacuten de Proyectos de Disentildeo

Opciones para la Descarga de los Relaves

Opcioacuten A Descarga del Relave Completo

Se requiere disponer de un volumen suficientemente grande para permitir almacenar todos los relaves que se produciraacuten durante la vida uacutetil de la planta Pueden utilizarse cavidades pre- existentes como rajos mineros abandonados depresiones naturales en superficie cavernas naturales antiguas minas subterraacuteneas abandonadas etc En cualquiera de estos casos si bien en el pasado en Chile pudieron darse la posibilidad de ser considerados hoy debido a la legislacioacuten ambiental vigente resulta difiacutecil de ser aceptados por su alta connotacioacuten ambiental y deberiacutean realizarse estudios muy completos y detallados para demostrar que no se afectaraacute el medio ambiente Por esto para la descarga de relaves completos resulta teacutecnica y ambientalmente maacutes aceptable construir un muro perimetral con talud interno impermeabilizado hecho con materialgrueso de empreacutestito y generar asiacute una cubeta de depositacioacuten Este tipo de depoacutesito de relaves se denomina ldquoEmbalses de Relavesrdquo y han sido aceptados como alternativa de depositacioacuten de relaves en nuestro paiacutes

Opcioacuten B Construccioacuten del Muro Resistente con Parte del Relave

Esta opcioacuten corresponde a tratar los relaves provenientes de la planta de manera de separar la fraccioacuten gruesa (arenas de relaves) de la fraccioacuten fina (lamas) para poder utilizar la primera como material para la construccioacuten del muro perimetral y descargar la segunda a la cubeta de embalse Al construir el muro utilizando las arenas de los relaves es posible hacerlo de 3 formas o meacutetodos de crecimiento distintas Crecimiento del muro hacia ldquoaguas arribardquo (no lo contempla la legislacioacuten

actual en Chile) crecimiento del muro hacia ldquoaguas abajordquo y crecimiento del muro seguacuten el meacutetodo llamado ldquoeje central o mixtordquo (ver fig 3) Cualquiera de estos meacutetodos constructivos conforman finalmente a los denominados en Chile ldquoTranques de Relavesrdquo

Opcioacuten C Material de Relaves Equivalente a un Suelo Huacutemedo

Esta opcioacuten requiere tratar los relaves provenientes de la planta de manera de extraerle la mayor cantidad de agua obteniendo asiacute un material equivalente a un suelo huacutemedo el cual puede ser depositado sin necesidad de un muro perimetral para su contencioacuten

Para este propoacutesito existen distintos meacutetodos ldquoEspesar los Relavesrdquo ldquoFiltrar losRelavesrdquo y la alternativa maacutes reciente es la de crear lo que se denomina ldquoPasta deRelavesrdquo

Efectos de la Razoacuten SoacutelidoAgua (SA)

Una pulpa de relaves con suficiente agua se comportaraacute como una suspensioacuten acuosa cuya viscosidad aumenta si disminuye el agua hasta que para contenidos de agua suficientemente bajos se comportaraacute como un lodo espeso y eventualmente como un suelo huacutemedo

Experimentalmente podemos sentildealar que1048766 Si la razoacuten SA es menor que 50 la pulpa de relaves se comporta comosuspensioacuten acuosa y escurriraacute incluso con pendiente menores al 2 y se producesegregacioacuten de las partiacuteculas con la distancia al punto de descarga1048766 Si la razoacuten SA es mayor o igual que 55 la pulpa de relaves comienza a tenercomportamiento de un lodo viscoso disminuye fuertemente la segregacioacuten departiacuteculas y se necesitaraacute pendientes mayores al 2 para escurrir

La siguiente tabla nos indica la pendiente liacutemite que admite un pulpa de relaves paradistintas concentraciones de soacutelidos en peso (pendientes mayores produciraacuten su

escurrimiento)

Permeabilidad de los Suelos-

Se dice que un material es permeable cuando tiene huecos continuos e interconectado de modo tal que el agua pueda escurrir por ellos Al movimiento del agua a traveacutes del material se le denomina ldquoInfiltracioacuten o filtracioacutenrdquo y a su medida ldquoPermeabilidadrdquoLa circulacioacuten del agua a traveacutes del suelo se debe a la diferencia de presioacuten hidrostaacutetica entre dos puntosEn forma muy resumida podemos decir que se cumple la relacioacutenν = k iDonde ν = es la velocidad de descargai = es el gradiente hidraacuteulicok = es el coeficiente de permeabilidadLas unidades en que ldquokrdquo se expresa comuacutenmente son cmseg

Determinando el coeficiente de permeabilidad se puede determinar el volumen de las filtraciones el que depende del tamantildeo y granulometriacutea de las partiacuteculas gruesas de la cantidad de finos y de la densidad de la muestra

El coeficiente de permeabilidad variacutea en un amplio margen para los distintos suelosnaturales desde 102 cmseg (permeable) hasta 10-9 cmseg (impermeable)

Los especialistas clasifican los suelos con respecto a la permeabilidad de la siguiente manera102 10 10-2 10-4 10-6 10-8 cmsegGrava ArenaZona de semipermeabilidad

VARIACION DE LA PENDIENTE LIMITE CON LA CONCENTRACIOumlN DE SOacuteLIDOS

EN UNA PULPA DE RELAVES Pendiente Liacutemite Porcentaje de Soacutelido en Peso

lt 2 lt 50 2-3 55-66 3-5 60-63 4-6 63-65 gt 6 gt 65

Arenas finas y Limos y ArcillasPermeable Limite Impermeable

Densidad Relativa-

El grado de compactacioacuten que se requiere para una arena de relave con el fin deminimizar el riesgo de licuefaccioacuten es expresado en teacuterminos de la llamada densidad relativa Dr la que se define seguacuten la siguiente expresioacuten(emaacutex - e)Dr = ----------------- x100(emaacutex - e miacuten)Donde Dr = densidad relativaemaacutex = relacioacuten de vaciacuteos de la arena en la condicioacuten maacutes sueltaemaacutex = relacioacuten de vaciacuteos de la arena en la condicioacuten maacutes densa

Otra forma de calcular la densidad relativa es mediante la expresioacuten

ρmaacutex (ρin situ - ρ miacuten)Dr = ---------------------------- x100 ρin situ (ρmaacutex - ρ miacuten)

Siendo ρmaacutex = densidad maacutexima de las arenasρ miacuten = densidad miacutenima de las arenasρin situ = densidad en el lugar de las arenas

Nota- Todos los paraacutemetros indicados en las expresiones anteriores se debendeterminar a nivel de laboratorio mediante ensayos normalizados

Ademaacutes cuando las arenas poseen entre el 10 y de 20 de finos (-200 mallaTyler) las medidas de densidad relativa pueden dejar de ser representativas yes maacutes conveniente la utilizacioacuten de densidades expresadas como porcentajede la densidad maacutexima alcanzada en ensayos de compactacioacuten Proacutector(estaacutendar y modificado)

Depoacutesitos de Relaves

Dentro de la disposicioacuten de relaves existen diferentes y variadas formas de depositacioacuten de relaves que dependiendo de diversos factores como son las cercaniacuteas al concentrador capacidad de almacenamiento de

relaves topografiacutea del lugar produccioacuten del yacimiento se deberaacute seleccionar la forma maacutes apropiada para disponer estos relaves

Atendiendo a lo indicado anteriormente los distintos tipos de ldquoDepoacutesitos de Relavesrdquo que se consideran en la actualidad en Chile indicados en el ldquoReglamento para la Aprobacioacuten de Proyectos de Disentildeo Construccioacuten Operacioacuten y Cierre de Depoacutesitos deRelavesrdquo son los siguientes

1048766 Tranques de Relaves1048766 Embalses de Relaves1048766 Depoacutesito de Relaves Espesados1048766 Depoacutesito de Relaves Filtrados1048766 Depoacutesito de Relaves en Pasta

A continuacioacuten se realiza una breve descripcioacuten general de estas formas dedepositacioacuten de relaves

Tranques de RelavesA continuacioacuten se describen brevemente las alternativas de construccioacuten del muro de arenas de Los Tranques de Relaves

Construccioacuten del Muro Meacutetodo Aguas ArribaEl Meacutetodo Aguas Arriba- consiste en un muro inicial (starter dam) construido conmaterial de empreacutestito compactado sobre el cual se inicia la depositacioacuten de los relaves utilizando clasificadores denominados ldquoHidrociclonesrdquo la fraccioacuten maacutes gruesa o arena se descarga por el flujo inferior del hidrocicloacuten (Underflow) y se deposita junto al muro inicial mientras la fraccioacuten maacutes fina o lamas que sale por el flujo superior del hidrocicloacuten (Overflow) se deposita hacia el centro del tranque en un punto mas alejado del muro de modo tal que se va formando una especie de playa al sedimentar las partiacuteculas maacutes pesadas de lamas y gran parte del agua escurre formando el pozo de sedimentacioacuten o laguna de sedimentacioacuten la que una vez libre de partiacuteculas en suspensioacuten es evacuada mediante un sistema de estructura de descarga que pueden ser las denominadas torres de evacuacioacuten o bien se utilizan bombas montadas sobre una balsa flotante Una vez que el depoacutesito se encuentra proacuteximo a llenarse se procede al levante del muro desplazando los hidrociclones a una mayor elevacioacuten en la direccioacuten hacia aguas arriba y comenzando una nueva etapa de descarga de arenas y peralte del muro se continuacutea sucesivamente la construccioacuten en la forma indicada

Con este meacutetodo en la praacutectica se pueden alcanzar alturas de hasta 25 metros (verfigura1) Si bien este meacutetodo es el que requiere un menor volumen de material arenoso por lo que ha sido utilizado en la pequentildea mineriacutea para

construir numerosos tranques es el que produce el tipo de muro menos resistente frente a oscilaciones siacutesmicas es por ello que en la actualidad en Chile no estaacute contemplado aprobar este tipo de proyecto de tranques de relaves en la legislacioacuten vigente

Figura 1 Meacutetodo de aguas arriba

Construccioacuten del Muro Meacutetodo Aguas Abajo

El Meacutetodo Aguas Abajo-

La construccioacuten se inicia tambieacuten con un muro de partida de material de empreacutestito compactado desde el cual se vaciacutea la arena cicloneada hacia el lado del talud aguas abajo de este muro y las lamas se depositan hacia el talud aguas arriba Cuando el muro se ha peraltado lo suficiente usualmente 2 a 4 m se efectuacutea el levante del muro desplazando los hidrociclones a una mayor elevacioacuten en la direccioacuten hacia aguas abajo y comenzando una nueva etapa de descarga de arenas y peralte delmuro A veces se dispone tambieacuten de un segundo muro pre-existente aguas abajo (ver fig2) Las arenas se pueden disponer en capas inclinadas seguacuten el manteo del talud del muro de partida o bien disponerlas en capas horizontales hacia aguas abajo del muro de partida

Este meacutetodo de aguas abajo requiere disponer de un gran volumen de arenas y permite

lograr muros resistentes maacutes estables del punto de vista de la resistencia siacutesmica

Figura 2 Meacutetodo Aguas Abajo (capas de arenas inclinadas)

Construccioacuten del Muro Meacutetodo Eje Central o Mixto

El Meacutetodo Eje Central o Mixto- se inicia al igual que los meacutetodos anteriores con unmuro de partida de material de empreacutestito compactado sobre el cual se depositan las arenas cicloneadas hacia el lado de aguas abajo y las lamas hacia el lado de aguas arriba Una vez completado el vaciado de arenas y lamas correspondiente al muro inicial se eleva la liacutenea de alimentacioacuten de arenas y lamas siguiendo el mismo plano vertical inicial de la berma de coronamiento del muro de partida Lo que permite lograr un muro de arenas cuyo eje se mantiene en el mismo plano vertical cuyo talud de aguas arriba es maacutes o menos vertical y cuyo talud de aguas abajo puede tener la inclinacioacuten que el disentildeo considera adecuada

Este meacutetodo requiere disponer de un volumen de arenas intermedio entre los 2meacutetodos anteriores y permite lograr muros suficientemente estables

Estos meacutetodos constructivos del muro de arenas de los Tranques de Relavesmencionados anteriormente son sobradamente conocidos en Chile siendo los meacutetodos de aguas abajo y eje central los que contempla hoy nuestra

legislacioacuten en los proyectos de Tranques de Relaves que se presentan al Servicio Nacional de Geologiacutea (SERNAGEOMIN) para su aprobacioacuten

La inseguridad que muchas veces despiertan los tranques de arenas de relave nodeben atribuirse al material con que se construyen sino al sistema de construccioacuten por relleno hidraacuteulico que puede inducir elevadas presiones de poros e incluso lalicuefaccioacuten total en caso de un sismo Sin embargo las teacutecnicas modernas de disentildeo construccioacuten y control permiten obtener estructuras seguras a base de buenos sistemas de drenaje de un eficiente sistema de ciclonaje y disposicioacuten de las arenas y tambieacuten de una buena compactacioacuten de la arena que permita alcanzar una elevada densidad utilizando un equipo adecuado para ello Lo anterior complementado con un control piezomeacutetrico en el cuerpo del prisma resistente deja al tranque de arenas de relave en condiciones de estabilidad semejante al de otras obras de Ingenieriacutea de Importancia

Figura 3- Meacutetodos Constructivos del Muro de Arenas de Tranques de Relaves

Embalses de Relaves

Este tipo de depoacutesito de relaves consiste en construir un muro resistente hechototalmente de material de empreacutestito compactado e impermeabilizando el talud interior del muro y tambieacuten parte o todo su coronamiento los relaves se depositan completos en la cubeta sin necesidad de clasificacioacuten pero tambieacuten deben disponer de un sistema de evacuacioacuten de las aguas claras de la laguna que se forma Los embalses de relaves no se diferencian esencialmente de las presas de embalse de aguas las que constituyen una teacutecnica ampliamente desarrollada en todo el mundo

Es interesante destacar no obstante que las teacutecnicas de disentildeo evolucionan con gran rapidez y cada diacutea se descubren nuevos meacutetodosTal vez la diferencia fundamental entre un embalse destinado a la acumulacioacuten deagua y uno destinado a relaves es que mientras el embalse para agua se construye de una vez con su capacidad definitiva el embalse para relaves se puede ejecutar por etapas a medida que se avanza con el depoacutesito de los relaves a fin de no anticipar inversiones y reducir a un miacutenimo su valor presente La construccioacuten por etapas obliga a que la zona impermeable de la presa se disentildee como una membrana inclinada cercana y en la direccioacuten del talud de aguas arriba Un perfil como eacuteste limita los grados de libertad en el disentildeo de las presas de tierra cuando estaacuten destinadas a contener relaves (Ver Figura 4)

Figura 4 Muro construido con material de empreacutestito

Del punto de vista siacutesmico los Embalses de Relaves son maacutes resistente que cualquiera de los meacutetodos indicados para los Tranques de Relaves

Depoacutesitos de Relaves Espesados

El Ingeniero canadiense Eli I Robinsky ha desarrollado un sistema de depoacutesito que no requiere de un dique o muro contenedor para su construccioacuten El procedimiento se basa en la mayor viscosidad que alcanza la pulpa de relave al aumentar la concentracioacuten de soacutelidos El autor propone una curva en que relaciona el aacutengulo de reposo del relave con el contenido de soacutelidos de la pulpa Para concentracioacuten del orden de 53 en peso la pendiente de reposo es del 2 y eacutesta aumenta hasta un 6 siacute la concentracioacuten sube a 65 De esta manera pueden disponerse los relaves en forma de un cono cuya pendiente seraacute la que corresponde a la respectiva concentracioacuten de soacutelidos Si se trata por ejemplo de

depositar relaves en un valle plano desde la ladera que limita dicho valle se puede iniciar el depoacutesito desde pequentildea altura con una pulpa relativamente diluida para luego elevar el punto de descarga simultaacuteneamente con un aumento de la concentracioacuten a fin de disponer para las capas siguientes de una pendiente mas pronunciada El punto de descarga puede luego ser desplazado lateralmente con el objeto de formar un depoacutesito de base ovoidal

No obstante que este tipo de depoacutesito no requiere la construccioacuten de un dique paralimitar el aacuterea comprometida se recomienda la construccioacuten de un pequentildeo terrapleacuten algo alejado del borde exterior del depoacutesito el cual sirve para contener un volumen para el depoacutesito del agua desalojada por el relave la cual es captada por un vertedero u otro dispositivo para ser bombeada y recirculada Este pequentildeo terrapleacuten sirve a la vez para colectar las aguas lluvias y conducirlas hacia cauces naturales

Otro principio baacutesico de este tipo de depoacutesito se deriva de la diferencia en lo que asegregacioacuten del material se refiere entre una pulpa diluida y otra concentradaEn efecto si la concentracioacuten de soacutelidos es baja el escurrimiento de la pulpa produce una segregacioacuten de materiales depositaacutendose en primer lugar los granos mayores y a continuacioacuten y separadamente los maacutes finos Es el fenoacutemeno usual en el depoacutesito de lamas en un tranque y maacutes auacuten el que ocurre en los tranques construidos por el meacutetodo de aguas arriba Si por el contrario la pulpa es concentrada (del orden del 50 o maacutes) la pulpa escurre como un todo sin ocasionar segregacioacuten Es el caso que ocurre con el escurrimiento de relaves por tuberiacuteas en que es conveniente evitar la segregacioacuten mediante el uso de concentraciones del orden del 50 ya que con el uso de pulpas maacutes diluidas los granos gruesos se separan y ruedan por el fondo aumentando la abrasioacuten de la tuberiacutea seguacuten el autor en un escurrimiento libre ocurre el mismo fenoacutemeno y al evitarse la segregacioacuten se obtiene una mayor densidad que impide que el relave depositado sea erosionado por el agua desalojada por el propio relave por las aguas lluvias o por el viento

El procedimiento propuesto por Robinsky resulta aparentemente muy atractivoespecialmente en aquellos casos en que la topografiacutea es favorable La relativa bajaaltura de los depoacutesitos al tener estos una pendiente maacutexima del tipo 6 ocupangrandes extensiones relativamente planas o de poca inclinacioacuten Existen sin embargo algunas interrogantes que no estaacuten claramente especificados por su autor En efecto la obtencioacuten de concentraciones de pulpa tan alta como 65 de soacutelidos es un problema que el autor no ha explicado como se puede obtener Solamente ha sugerido en forma general que podriacutean

usarse espesadores coacutenicos profundos meacutetodos centriacutefugos y de filtracioacuten y vaciacuteo Por otra parte si las pulpas asiacute concentradas tienen un aacutengulo de reposo de 6 su escurrimiento por tuberiacutea desde el concentrador hasta el veacutertice del cono implica una peacuterdida de carga hidraacuteulica superior a dicho 6 en forma que una conduccioacuten por ejemplo a 2 Km significariacutea una perdida de energiacutea del orden de 150 m lo que resultariacutea muy costoso si el relave debe ser bombeado No siempre es posible la instalacioacuten del espesador junto al veacutertice del depoacutesito

En resumen el meacutetodo de depositacioacuten de relaves espesados es una posibilidad muy interesante que merece ser investigada en profundidad para resolver los interrogantes que se plantean Es posible que puedan ser utilizados en forma experimental con un grado de espesamiento del orden de 53 de soacutelidos el que puede ser alcanzado por meacutetodos corrientes usando para el depoacutesito un terreno casi horizontal ya que el talud de reposo del relave asiacute espesado seriacutea del tipo 2

Figura 5 Disposicioacuten de Relaves Espesados (Meacutetodo Robinsky)Depoacutesitos de Relaves Filtrados

Este tipo de depoacutesitos de relaves es muy similar al de los relaves espesados con ladiferencia de que el material contiene menos agua debido al proceso de filtradoutilizando equipos similares a los que se emplean para filtrar concentrados como son los filtros de prensa o de vaciacuteo

El relave una vez filtrado se transporta al lugar de depoacutesito mediante cintastransportadoras o bien mediante equipos de movimiento de tierra yo camiones En el primer caso se logra un domo de material similar al meacutetodo de Robinsky mientras que en el segundo caso se utiliza el equipo de movimiento de tierras para ir construyendo moacutedulos de material compactado los cuales permiten conformar un depoacutesito aterrazado de gran volumen Es importante sentildealar que en este meacutetodo aunque el contenido de humedad que se logra (20 a 30) permite su manejo con equipos de movimiento de tierra es suficientemente alto como para tener un relleno praacutecticamente saturado por lo que es posible que se produzcan infiltraciones importantes de las aguas contenidas en estos relaves si el suelo de fundacioacuten es relativamente permeable Tambieacuten es necesario sentildealar que la presencia de algunas arcillas yeso etc en los materiales de relaves pueden reducir significativamente la eficiencia de filtrado

Depoacutesito de Relaves Filtrados

75 Depoacutesitos de Relaves en Pasta

Los relaves en pasta corresponden a una mezcla de agua con soacutelido que contieneabundante partiacuteculas finas y un bajo contenido de agua de modo que esta mezclatenga una consistencia espesa similar a una pulpa de alta densidadUna buena pasta de relaves requiere tener al menos un 15 de concentracioacuten en peso de partiacuteculas de tamantildeo menor a 20 micrones La mejor propiedad de las pastas de relaves es que pueden ser eficientemente trasportadas en tuberiacuteas sin los problemas de segregacioacuten o sedimentacioacuten que ocurren normalmente en las pulpas de relaves y permiten una gran flexibilidad en el desarrollo del concepto del sitio de emplazamiento una vez depositados los relaves se dejan secar luego acopiar permitiendo asiacute minimizar la superficie de suelo cubierto con relaves

La consistencia alcanzada permite que una pasta permanezca estable auacuten cuando esteacute varias horas sin moverse La pasta puede formarse a partir de una gran variabilidad de componentes como cuarzofeldespato arcillas micas y salesEs posible producir materiales con la consistencia de pasta a partir de un amplio rango de concentracioacuten de soacutelidos en peso y sobre la base de la variacioacuten de la distribucioacuten de tamantildeo de las partiacuteculas Es decir la produccioacuten de pasta es especiacutefica para cada tipo de material

Cuando se dispone pasta de relaves en superficie una muy pequentildea fraccioacuten de agua podraacute drenar o infiltrarse ya que la mayor parte de la humedad es retenida en la pasta debido a la tensioacuten superficial de la matriz de suelo finoLa flexibilidad que permiten las pastas en cuanto al desarrollo del lugar de emplazamiento del depoacutesito puede ser extendida al uso de teacutecnicas de construccioacuten aguas arriba donde las consideraciones de disentildeo antisiacutesmicos de otra manera seriacutea prohibida Con la alternativa de pasta no se requiere una solucioacuten tipo embalse

Para faenas de pequentildea escala la pasta puede ser transportada en camiones desde las instalaciones de operacioacuten y descargadas en el lugar de disposicioacuten final Una vez depositada se deja secar y se puede acopiar Esta forma de acumular permite minimizar la superficie de suelo cubierto con relaves realizar un cierre progresivo y al cese de operaciones el depoacutesito puede ser dejado sin requerir medidas adicionales de cierre

Para faenas de mayor tamantildeo por economiacutea de escala para el manejo de materiales el sistema considera el uso de bombas o cintas transportadoras hasta un repartidor que realiza la disposicioacuten final Cabe destacar que debido a su alta densidad las pastas son transportadas mediante el uso de bombas de desplazamiento positivo

i) En los depoacutesitos de relaves en pasta se reducen significativamente lo siguiente

1048766 La necesidad de disentildear y construir grandes depoacutesitos1048766 El volumen de materiales involucrados en la construccioacuten de depoacutesitos1048766 Los riesgos de falla geomecaacutenica asociados a los tranques convencionales1048766 Los riesgos de generacioacuten de aguas aacutecidas y lixiviacioacuten de metales1048766 El manejo del volumen de agua clara1048766 Las peacuterdidas de agua por infiltracioacuten y evaporacioacuten1048766 La superficie de suelo para disponer los relaves optimizando el uso del suelo1048766 La emisioacuten de material particulado

ii) En los depoacutesitos de relaves en pasta se incrementa significativamente lo siguiente1048766 La recuperacioacuten de aguas desde los relaves1048766 La aceptacioacuten ambiental de la comunidad1048766 La posibilidad de co-depositar junto a otros residuos mineros (esteacuteriles o lastre)1048766 La flexibilidad operacional

iii) Ademaacutes1048766 Se pueden desarrollar actividades de vegetacioacuten o de remediacioacuten en formaparalela a la operacioacuten

1048766 Permite la encapsulacioacuten de contaminantes en el depoacutesito

Depoacutesito de Relaves en Pasta

Otros Depoacutesitos de Relaves

Nota A continuacioacuten se mencionan otros tipos de Depoacutesitos de Relaves que en otros paiacuteses son factibles de desarrollar Sin embargo en Chile en la actualidad existen grandes restricciones de las autoridades competentes del punto de vista legal de la Seguridad de la Personas y del Medio Ambiente para otorgar permisos a los proyectos que pudieren presentarse de modo tal que no los contempla nuestra legislacioacuten aunque se debe reconocer que en el pasado se realizaron proyectos en Chile que utilizaron las teacutecnicas de Depoacutesitos de Relaves que nombraremos a continuacioacuten

A) Depoacutesitos en Minas Subterraacuteneas en ExplotacioacutenB) Depoacutesitos en Minas Subterraacuteneas AbandonadasC) Depoacutesitos en Minas Explotadas a Cielo AbiertoD) Depoacutesitos Relaves RadiactivosE) Depoacutesitos costerosF) Depoacutesitos submarinos

Descripcioacuten de los Componentes Principales de un Depoacutesito de Relaves yAlgunos Otros Conceptos Importantes

Cubeta- Corresponde al volumen fiacutesico disponible donde de depositan las lamas(finos) y gran parte del agua de los relaves de tal modo que se forma en ella lalaguna de aguas claras debido a la sedimentacioacuten de las partiacuteculas finas La cubetaes la componente maacutes importante en relacioacuten con la vida uacutetil del depoacutesito

Muro o Prisma Perimetral o Prisma Resistente- Este muro delimita la cubeta ypermite contener los residuos que en ella se descargan Por lo tanto el muroperimetral generalmente es la componente maacutes importante en lo que dice relacioacutencon la estabilidad o grado de seguridad del depoacutesito En los tranques de relaves este muro se va construyendo con el material grueso (arenas) de los relaves a lo largo de la vida uacutetil del depoacutesito

Sistema de Descarga yo Clasificacioacuten y Seleccioacuten de los Relaves- El sistemade descarga de residuos mineros permite depositar estos en la cubeta por lo queuna falla de este sistema se traduce en la detencioacuten de la operacioacuten eficiente deldepoacutesito Ademaacutes muchas veces este sistema se utiliza tambieacuten para clasificar yseleccionar los residuos de modo de utilizar parte de los mismos como material para la construccioacuten del muro perimetral (uso de ciclones)

Zona de descarga de los Residuos o Zona de Playa - La zona donde sedescargan los residuos a la cubeta se le llama zona de playa porque usualmenteestaacute seca en la superficie y se asemeja a una playa de arenas finas Es la parte deldepoacutesito de relaves o lamas situada en las cercaniacuteas de la liacutenea de vaciado estaplaya de forma junto al prisma resistente

Poza de Aguas Claras o Laguna de Decantacioacuten- Corresponde a la laguna deaguas clarificadas que se forma en la cubeta debido a la sedimentacioacuten o

decantacioacuten de las partiacuteculas soacutelidas Esta poza permite la recuperacioacuten de aguas yal mismo tiempo la evacuacioacuten de estas desde la cubeta Esta laguna debemantenerse lo mas alejada posible del muro de arenas o prisma resistente y suevacuacioacuten debe hacerse siempre para no disminuir el grado de estabilidad del muroSistema de Recuperacioacuten de Aguas- El sistema de recuperacioacuten de aguas permitedevolver a la planta las aguas claras que se han recuperado desde la poza o laguna de aguas clara mediante bombeo desde balsas yo descargas de torres deevacuacioacuten o decantacioacuten que son obras destinadas a la descarga gravitacional delas aguas claras desde la poza de decantacioacuten de un tranque o embalse de relaves

Sistema de Drenaje- Es el sistema (por ejemplo dedos o lechos drenantes) utilizado para deprimir al maacuteximo el nivel freaacutetico en el interior del cuerpo del murousualmente protegido por filtros para evitar que el flujo de aguas arrastre laspartiacuteculas finas y produzca la colmatacioacuten del sistema

Sistema de Impermeabilizacioacuten de la Cubeta- Si los relaves en la cubetacontienen sustancias toacutexicas debe evitarse la infiltracioacuten de aguas al subsuelo yaque estas podriacutean provocar la contaminacioacuten de los recursos de aguas subterraacuteneasyo de superficie de la zona de emplazamiento del depoacutesito En este caso es preciso que se disponga de un sistema de impermeabilizacioacuten del piso y paredes de la cubeta usualmente construido en base a una serie de estratos impermeables ypermeables-drenantes

Canales de Desviacuteo- Son las zanjas construidas o tuacuteneles construidos en las laderas para captar y desviar las escorrentiacuteas superficiales impidiendo su ingreso a la cubeta del tranque o embalse de relaves

Berma de Coronamiento- Es la faja horizontal de mayor cota del talud externo delprisma resistente o muro de contencioacuten

Revancha- Es la diferencia de cota entre la liacutenea de coronamiento y la superficie

inmediatamente vecina de la fraccioacuten aguas adentro del tranque generalmentelamosa o de arena muy fina Se denomina como revancha miacutenima al desnivel entreel coronamiento del prisma resistente y el punto maacutes alto de las lamas y sedenomina revancha maacutexima al desnivel entre el coronamiento y la superficie de lapoza de decantacioacuten

Nivel Freaacutetico- Es la cota de los puntos en que el agua de poros tiene presioacuten nula

Muro de Partida o Muro Inicial- Muro construido con material grueso de empreacutestito al inicio del depoacutesito de relaves En los sistemas constructivos del muro resistente de aguas abajo y eje central las arenas se vaciacutean hacia aguas abajo del muro inicial y las lamas hacia aguas arriba La altura del muro de partida queda determinada por el avance en altura del prisma de arenas en relacioacuten al avance en altura del nivel de lamas El muro inicial debe permitir mantener una revancha miacutenima a lo largo del periacuteodo de operacioacuten del tranque

Muro de Pieacute- Es el que se construye generalmente de enrocados en el extremo deaguas abajo del prisma resistente en los meacutetodos constructivos de eje central y deaguas abajo Este muro tiene por objeto dar un liacutemite fiacutesico al muro de arenas y evitar el escape de material fuera de la traza del prisma

Muro de Cola- Se suele construir para limitar el depoacutesito por el extremo de aguasarriba Puede construirse de tierra o por alguno de los sistemas de construccioacutenempleados para el muro resistente

Licuefaccioacuten- Perdida total de la resistencia al corte de un suelo saturado porincremento de la presioacuten de poros El caso maacutes frecuente de licuefaccioacuten ocurre poraccioacuten siacutesmica sobre materiales areno-limosos saturados Los relaves saturados son altamente susceptibles a licuefaccioacuten siacutesmica en especial si la permeabilidad ydensidad son bajas Es el fenoacutemeno maacutes preocupante que ocurra en un tranque derelaves

Piezometriacutea - Es el sistema de control de las presiones hidrostaacuteticas en el interior

del prisma resistente para detectar la presencia de sectores saturados Losinstrumentos utilizados se llaman piezoacutemetros y con ellos se detecta el nivel freaacuteticodel subsuelo

Vertederos de emergencia- Son vertederos de umbral variable destinados aevacuar el exceso de aguas acumuladas en la cubeta de un tranque al crecer lalaguna de decantacioacuten por lluvias intensas

Medidas de Control Operacional y de Mantencioacuten en Tranques de Relaves

A continuacioacuten se recomiendan una serie de medidas que deben tenersepresente principalmente por los operadores de la pequentildea y mediana mineriacutea enel control operacional y mantencioacuten de los depoacutesitos tranques de relaves Estasmedidas constituyen el principal objetivo de esta guiacutea

1048766 Se deben realizar perioacutedicamente controles de la densidad in-situ en el muro dearenas y determinar de la densidad relativa (las muestras se deben tomar a 13 y23 de la altura total del muro) Estas medidas son importante porque indican encierta medida el grado de compactacioacuten con que cuenta el muro de arenas en laoperacioacuten

1048766 Controlar el nivel freaacutetico con piezoacutemetros en el muro de arenas comparar lacota que se obtiene de este nivel con la cota del nivel del coronamiento delmuro de partida impermeabilizado El nivel freaacutetico debe ser maacutes bajo que dichacota esto tiene gran relevancia especialmente en aquellos tranques que nocuentan con un buen sistema de drenaje en el muro de arenas

1048766 Cuando el nivel freaacutetico es alto se debe proceder raacutepidamente a bajarloevacuando el agua clara de la laguna en la cubeta Es importante ademaacutes medirel nivel freaacutetico en algunos puntos aguas abajo del tranque y mantener una

estadiacutestica graacutefica con los datos obtenidos

1048766 Establecer un control perioacutedico de la granulometriacutea de las arenas de relave Unaumento repentino y significativo del de finos compromete las condiciones deseguridad de la obra (formacioacuten de bolsones saturados y superficies localizadasmenos resistentes al corte) La exigencia actual del contenido de finos en lasarenas de relave de los muros de contencioacuten en los tranques de relaves es quedebe estar constituida por no maacutes de un 20 de partiacuteculas menores de 200mallas (74 micrones)

1048766 Las partiacuteculas de las arenas de los relaves son muy angulares y heterogeacuteneas locual es favorable del punto de vista de la estabilidad ya que ayuda a lograr unabuena compactacioacuten pues las partiacuteculas en dicha operacioacuten de compactacioacutense traban unas con otra de modo que se necesitan grandes esfuerzos de cortepara romper este entrabamiento

1048766 Se debe medir el de soacutelidos en peso de la pulpa de relaves el cual debemantenerse en un rango no tan alto para que se permita un buen escurrimientode esta pulpa por la tuberiacutea de transporte evitando su embancamiento ytampoco muy bajo para no saturar raacutepidamente de aguas la cubeta (un rangobien aceptado en la praacutectica es entre 35 a 45)

1048766 Mantener una buena revancha con el fin de evitar posibles escurrimientos deagua a traveacutes del muro de arenas producieacutendose asiacute su erosioacuten

1048766 Se deben verificar perioacutedicamente el aacutengulo de talud operacional comprometidoen el proyecto y el ancho del coronamiento del muro de arenas Este uacuteltimo en laactualidad se exige como miacutenimo de 2 metros

1048766 Controlar perioacutedicamente el nivel y posicioacuten de la laguna de aguas claras la cual

debe mantenerse siempre lo maacutes alejada posible del muro de arenas en loscasos de tranques de relaves con el fin de evitar humectar demasiado el muro yque se sature de agua trayendo el consecuente aumento de la presioacuten de porosentre las partiacuteculas y el eventual colapso

1048766 Mantener siempre operativas las torres colectoras o bien las balsas con lasbombas de impulsioacuten para la evacuacioacuten de las aguas de la laguna declarificacioacuten aseguraacutendose asiacute la continuidad de esta operacioacuten

1048766 Verificar en forma perioacutedica el estado de las tuberiacuteas de conduccioacuten de losrelaves y tambieacuten las vaacutelvulas y bombas de impulsioacuten de la pulpa de relavesAdemaacutes se debe programar con antelacioacuten el traslado de las tuberiacuteas a lasposiciones de descarga siguientes

1048766 Una medida importante a tener presente en la construccioacuten en los muros dealgunos tranque es la de evitar conformar esquinas en aacutengulo recto ya queconstituyen uno de los puntos estructuralmente maacutes deacutebiles frente a lassolicitaciones siacutesmicas debido a bajo confinamiento Es por ello aconsejableestablecer uniones redondeadas

1048766 Es muy importante en un tranque de relaves en operacioacuten mantener la praacutecticade compactar el talud exterior a lo largo del muro de arenas usando equiposadecuados como por ejemplo rodillos lisos vibratorios tractores o bulldozerpesados Esto se hace con el fin de mantener una compactacioacuten adecuada delmuro ayudando asiacute a una mejor estabilidad siacutesmica de la obra

1048766 Cuando la compactacioacuten es deficiente los tranques de relaves tienen mayorprobabilidad de colapsar frente a una solicitacioacuten siacutesmica significativa Es por elloque la operacioacuten de compactacioacuten en el muro resistente debe hacerse en formaregular junto con todas aquellas otras medidas que tienen incidencia con la

estabilidad del tranque

1048766 Durante la operacioacuten se deben reparar todas las fisuras o grietas que sepudieren producir pues si no son cerradas dejan puntos deacutebiles sobre los cualesal ser tapados con material de relaves la compactacioacuten posterior no seraacuteeficiente en dichos sectores

1048766 Cuando durante la operacioacuten de un tranque de relaves no hay suficiente arenasde una calidad adecuada es conveniente considerar agregar una o maacutes capasintermedias de material de empreacutestitos bien compactado para continuar laconstruccioacuten del muro resistente y asiacute se tendraacute una mejor estabilidad fiacutesica

1048766 Es importante mantener despejados los muros de arenas de cualquier objetoextrantildeo puesto que los relaves sedimentan a la altura de los obstaacuteculos queencuentran en el trayecto

1048766 Los operadores de los depoacutesitos de relaves deben tener claro conocimiento delManual de Emergencia del depoacutesito de relaves con que obligatoriamente debecontar la Empresa de modo que les permita enfrentar en forma exitosa lassituaciones adversas climaacuteticas hidroloacutegicas siacutesmicas volcaacutenicas o falla delsistema de captacioacuten de aguas claras o situaciones de emergencias de otranaturaleza que pudieren presentarse

1048766 Si la causa de la emergencia se debe a fenoacutemenos naturales extremosimprevistos como sismos nevazones lluvias intensas erupciones volcaacutenicas uotros que impidan una normal operacioacuten o pongan en peligro la vida de laspersonas o el medio ambiente deberaacuten suspenderse las operaciones dedepositacioacuten de relaves hasta que las condiciones de seguridad del depoacutesito serestablezcan

1048766 En caso de precipitacioacuten de nieve o granizo sobre el prisma resistente y en que

a la vez se produzca la posibilidad de que debido a bajas temperaturas puedanintercalarse capas de agua a estado soacutelido que puedan crear planos de falla enel muro deberaacute paralizarse la depositacioacuten de arenas en el muro hasta quepase la situacioacuten de riesgo

Medidas que deben considerarse entre otras al Cierre y Posterior Abandonode un Tranque de Relaves

1048766 Desmantelamiento de las instalaciones (ductos de relaves bombashidrociclones liacuteneas eleacutectricas muelles de acceso)

1048766 Secado de la laguna de aguas claras

1048766 Dejar operativos los canales perimetrales interceptores de aguas de laderas

1048766 Mantencioacuten del sistema de evacuacioacuten de aguas lluvias

1048766 Estabilizacioacuten de taludes (considerando maacuteximo sismo probable de ocurrenciaen la zona de emplazamiento)

1048766 Cercado en torno a las torres colectoras y en algunos casos se justifica elsellado de estas torres

1048766 Instalacioacuten de cierres de acceso al lugar donde se encuentran los relaves

1048766 Instalacioacuten de sentildealizaciones preventivas

1048766 Instalacioacuten de cortavientos

1048766 Habilitacioacuten de vertederos de seguridad (disentildeado considerando el evento demaacutexima crecida probable)

1048766 Compactacioacuten de la berma de coronamiento

1048766 Recubrimiento con material adecuado para evitar la erosioacuten eoacutelica o tambieacutenpara posibilitar la forestacioacuten del tranque en aquellos lugares en donde esfactible hacerlo

Algunos conceptos que se deben conocer y recordar

1048766 Un buen disentildeo y una buena operacioacuten de un depoacutesito de relaves desde suinicio los transformaraacute en obras amigable con el medio ambiente

1048766 Los depoacutesitos de relaves son formas geoloacutegicas artificiales que debenpermanecer en el tiempo y por ello no se debe escatimar en esfuerzos paragarantizar la seguridad de las personas y el medio ambiente

1048766 Todo plan de abandono de un depoacutesito de relaves debe tener como objetivoslos siguientes conceptos Estabilidad Fiacutesica Estabilidad Quiacutemica y usoposterior del suelo

1048766 En la construccioacuten de un tranque de relaves es obligatorio considerar unabuena impermeabilizacioacuten del muro de partida para evitar infiltraciones en labase del muro de arenas y ayudar asiacute a la estabilidad de eacuteste

1048766 Es importante tener presente en el disentildeo del muro de arenas que en el casode un sismo en el coronamiento del muro se pueden producir aceleracionesdel orden de un 40 - 50 mayores que en la base de alliacute la importancia detener siempre una buena compactacioacuten del muro

1048766 Los tranques de relaves tienen una mayor probabilidad de colapsar cuando lacompactacioacuten del muro resistente es deficiente

1048766 Las aceleraciones siacutesmicas pueden producir un mecanismo de cuntildeadeslizante en los muros y tambieacuten producir zonas de licuefaccioacuten

1048766 Los taludes pueden fallar por inestabilidad a causa de- El peso que tiende a deslizar el talud por mala compactacioacuten- Erupcioacuten volcaacutenica- Nieve al derretirse- Hielo fundido- Sismos- Crecida de un riacuteo cercano

1048766 Con la construccioacuten de los Depoacutesitos de Relaves se protege el medioambiente al desecharlos en estas obras adecuadas recuperando el agua que

en algunos sectores es prioritario hacerlo y ademaacutes (en algunos casos) existeuna buena potencialidad futura de retratamiento de estos materialesA continuacioacuten se incluyen algunos anexos que incluyen datos teacutecnicos especiacuteficosexistentes en la literatura que son de utilidad en el tema de Depoacutesitos de Relaves

V REFERENCIAS BIBLIOGRAFICASldquoTuacuteneles y disentildeo de excavaciones subterraacuteneasrdquo UNAP Ing Esteban Aquino AlanocaldquoSostenimiento y relleno de labores minerasrdquo UNAP Ing Jorge Durant BrodenConferencia de apertura I CONEIMIN 2005 Arequipa (Roacutemulo Mucho Mamani)Conferencia 6ordm congreso peruano de mineriacutea 2006 (Guido del castillo Echegaray)Conferencia del director de energiacutea y minas de la regioacuten puno 2007 en inauguracioacuten del jueves

minero FIM-UNAP (Ernesto Sagua Alanguia)Revista rdquoTeoriacutea y accioacuten del mundo minerordquo ediciones 246- 249 director Luciano C DeliotXVII convencioacuten minera Arequipa setiembre 2005Congresos de estudiantes de ingenieriacutea de minas realizadas en el Peruacute I II CONEIMINArequipa05 e Ica06 VI VII CONEINGEMET Tacna05 y Puno06

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURAFACULDAD DE INGENIERIA DE MINAS

ESCUELA PROFESIONALDE INGENIERIA DE MINAS

TEMA APLICACIONES DE LA MECANICA DE FLUIDOS EN MINERIA

CURSO MECANICA DE FLUIDOS E HIDRAULICA

DOCENTE ING LUIS SAAVEDRA FRIAS

ESTUDIANTE CARRION BACA ANTHONY FRANCOIS

CODIGO O602005022

Lagunas relavaras (Mina San Rafael)

Lagunas relavaras (Mina Yanacocha)

La provisioacuten de agua y las estrategias de ahorro ya sea la recirculacioacuten del agua son trabajos delingeniero especialista en hidrologiacutea En las labores se tiene la presencia de agua napa freaacuteticageodas llenas de agua por filtracioacuten regado de labores para mitigar polucioacuten se requiere controlar elagua en mina para esto se aprovisiona un sistema de conduccioacuten (canal) denominado cuneta de labor

Relleno hidraacuteulico

El Relleno Hidraacuteulico utilizado en la minapara rellenar los espacios vaciacuteos que quedan despueacutes de la extraccioacuten del mineral econoacutemico se compone de una mezcla de relave con cemento agua y en algunos casos con escoria proveniente de las refineriacuteas comportaacutendose dicha mezcla como un fluidoal principio (bombeable) y luego rigido por lo tanto una sustancia capaz de resistir fuerzas o esfuerzos de corte sin desplazarse

(Modelamiento de relleno hidraacuteulicoldquoData Minerdquo Cerro de Pasco)

Presas de embalse de lagunas de relave

Conceptos Baacutesicos y Generalidades sobre los Relaves

Toda planta minera cuyo proceso de concentracioacuten es Flotacioacuten produce residuossoacutelidos que se denominan relaves y que corresponden a una ldquoSuspensioacuten fina desoacutelidos en liacutequidordquo constituidos fundamentalmente por el mismo material presente insitu en el yacimiento al cual se le ha extraiacutedo la fraccioacuten con mineral valiosoconformando una pulpa que se genera y desecha en las plantas de concentracioacutenhuacutemeda de especies minerales y esteacuteriles que han experimentado una o varias etapas en circuito de molienda fina esta pulpa o lodo de relaves fluctuacutea en la praacutectica con una razoacuten aproximada de aguasoacutelidos que van del orden de 11 a 21 Las caracteriacutesticas y el comportamiento de esta pulpa dependeraacute de la razoacuten aguasoacutelidos y tambieacuten de las caracteriacutesticas de las partiacuteculas soacutelidas Esto puede ilustrarse si seconsideran los siguientes ejemplos

1048766 Una masa de relaves con un gran contenido de agua escurriraacute faacutecilmente inclusocon pendientes pequentildeas1048766 Una masa de relaves con un contenido de agua suficientemente bajo (por ejemplo relaves filtrados) no escurriraacute gravitacionalmente1048766 Si las partiacuteculas soacutelidas son de muy pequentildeo tamantildeo (equivalentes a arcillas) sedemoraraacuten un gran tiempo en sedimentar mantenieacutendose en suspensioacuten y alcanzando grandes distancias respecto al punto de descarga antes de sedimentar1048766 Si las partiacuteculas soacutelidas son de gran tamantildeo (equivalentes a arenas) sedimentaraacuten raacutepidamente y se acumularaacuten a corta distancia del punto de descargaLas alternativas a utilizar en la depositacioacuten de un material de relaves dependeraacute de las caracteriacutesticas de los relaves que produce la planta

(cantidad suficiente de material tamantildeo arena) del costo del agua (si es escasa se justifican inversiones en equipos para optimizar su recuperacioacuten) y de las caracteriacutesticas del lugar de emplazamiento del depoacutesito de relaves

Para conseguir estructuras estables con los relaves deben determinarse suscaracteriacutesticas similares a lo que se hace con los suelos (granulometriacutea densidadrelativa razoacuten de vaciacuteos relaciones de fase etc) Estas determinaciones permitentambieacuten evaluar el cumplimiento de las disposiciones legales contenidas en el DSNordf248 (2006) ldquoReglamento para la Aprobacioacuten de Proyectos de Disentildeo

Opciones para la Descarga de los Relaves

Opcioacuten A Descarga del Relave Completo

Se requiere disponer de un volumen suficientemente grande para permitir almacenar todos los relaves que se produciraacuten durante la vida uacutetil de la planta Pueden utilizarse cavidades pre- existentes como rajos mineros abandonados depresiones naturales en superficie cavernas naturales antiguas minas subterraacuteneas abandonadas etc En cualquiera de estos casos si bien en el pasado en Chile pudieron darse la posibilidad de ser considerados hoy debido a la legislacioacuten ambiental vigente resulta difiacutecil de ser aceptados por su alta connotacioacuten ambiental y deberiacutean realizarse estudios muy completos y detallados para demostrar que no se afectaraacute el medio ambiente Por esto para la descarga de relaves completos resulta teacutecnica y ambientalmente maacutes aceptable construir un muro perimetral con talud interno impermeabilizado hecho con materialgrueso de empreacutestito y generar asiacute una cubeta de depositacioacuten Este tipo de depoacutesito de relaves se denomina ldquoEmbalses de Relavesrdquo y han sido aceptados como alternativa de depositacioacuten de relaves en nuestro paiacutes

Opcioacuten B Construccioacuten del Muro Resistente con Parte del Relave

Esta opcioacuten corresponde a tratar los relaves provenientes de la planta de manera de separar la fraccioacuten gruesa (arenas de relaves) de la fraccioacuten fina (lamas) para poder utilizar la primera como material para la construccioacuten del muro perimetral y descargar la segunda a la cubeta de embalse Al construir el muro utilizando las arenas de los relaves es posible hacerlo de 3 formas o meacutetodos de crecimiento distintas Crecimiento del muro hacia ldquoaguas arribardquo (no lo contempla la legislacioacuten

actual en Chile) crecimiento del muro hacia ldquoaguas abajordquo y crecimiento del muro seguacuten el meacutetodo llamado ldquoeje central o mixtordquo (ver fig 3) Cualquiera de estos meacutetodos constructivos conforman finalmente a los denominados en Chile ldquoTranques de Relavesrdquo

Opcioacuten C Material de Relaves Equivalente a un Suelo Huacutemedo

Esta opcioacuten requiere tratar los relaves provenientes de la planta de manera de extraerle la mayor cantidad de agua obteniendo asiacute un material equivalente a un suelo huacutemedo el cual puede ser depositado sin necesidad de un muro perimetral para su contencioacuten

Para este propoacutesito existen distintos meacutetodos ldquoEspesar los Relavesrdquo ldquoFiltrar losRelavesrdquo y la alternativa maacutes reciente es la de crear lo que se denomina ldquoPasta deRelavesrdquo

Efectos de la Razoacuten SoacutelidoAgua (SA)

Una pulpa de relaves con suficiente agua se comportaraacute como una suspensioacuten acuosa cuya viscosidad aumenta si disminuye el agua hasta que para contenidos de agua suficientemente bajos se comportaraacute como un lodo espeso y eventualmente como un suelo huacutemedo

Experimentalmente podemos sentildealar que1048766 Si la razoacuten SA es menor que 50 la pulpa de relaves se comporta comosuspensioacuten acuosa y escurriraacute incluso con pendiente menores al 2 y se producesegregacioacuten de las partiacuteculas con la distancia al punto de descarga1048766 Si la razoacuten SA es mayor o igual que 55 la pulpa de relaves comienza a tenercomportamiento de un lodo viscoso disminuye fuertemente la segregacioacuten departiacuteculas y se necesitaraacute pendientes mayores al 2 para escurrir

La siguiente tabla nos indica la pendiente liacutemite que admite un pulpa de relaves paradistintas concentraciones de soacutelidos en peso (pendientes mayores produciraacuten su

escurrimiento)

Permeabilidad de los Suelos-

Se dice que un material es permeable cuando tiene huecos continuos e interconectado de modo tal que el agua pueda escurrir por ellos Al movimiento del agua a traveacutes del material se le denomina ldquoInfiltracioacuten o filtracioacutenrdquo y a su medida ldquoPermeabilidadrdquoLa circulacioacuten del agua a traveacutes del suelo se debe a la diferencia de presioacuten hidrostaacutetica entre dos puntosEn forma muy resumida podemos decir que se cumple la relacioacutenν = k iDonde ν = es la velocidad de descargai = es el gradiente hidraacuteulicok = es el coeficiente de permeabilidadLas unidades en que ldquokrdquo se expresa comuacutenmente son cmseg

Determinando el coeficiente de permeabilidad se puede determinar el volumen de las filtraciones el que depende del tamantildeo y granulometriacutea de las partiacuteculas gruesas de la cantidad de finos y de la densidad de la muestra

El coeficiente de permeabilidad variacutea en un amplio margen para los distintos suelosnaturales desde 102 cmseg (permeable) hasta 10-9 cmseg (impermeable)

Los especialistas clasifican los suelos con respecto a la permeabilidad de la siguiente manera102 10 10-2 10-4 10-6 10-8 cmsegGrava ArenaZona de semipermeabilidad

VARIACION DE LA PENDIENTE LIMITE CON LA CONCENTRACIOumlN DE SOacuteLIDOS

EN UNA PULPA DE RELAVES Pendiente Liacutemite Porcentaje de Soacutelido en Peso

lt 2 lt 50 2-3 55-66 3-5 60-63 4-6 63-65 gt 6 gt 65

Arenas finas y Limos y ArcillasPermeable Limite Impermeable

Densidad Relativa-

El grado de compactacioacuten que se requiere para una arena de relave con el fin deminimizar el riesgo de licuefaccioacuten es expresado en teacuterminos de la llamada densidad relativa Dr la que se define seguacuten la siguiente expresioacuten(emaacutex - e)Dr = ----------------- x100(emaacutex - e miacuten)Donde Dr = densidad relativaemaacutex = relacioacuten de vaciacuteos de la arena en la condicioacuten maacutes sueltaemaacutex = relacioacuten de vaciacuteos de la arena en la condicioacuten maacutes densa

Otra forma de calcular la densidad relativa es mediante la expresioacuten

ρmaacutex (ρin situ - ρ miacuten)Dr = ---------------------------- x100 ρin situ (ρmaacutex - ρ miacuten)

Siendo ρmaacutex = densidad maacutexima de las arenasρ miacuten = densidad miacutenima de las arenasρin situ = densidad en el lugar de las arenas

Nota- Todos los paraacutemetros indicados en las expresiones anteriores se debendeterminar a nivel de laboratorio mediante ensayos normalizados

Ademaacutes cuando las arenas poseen entre el 10 y de 20 de finos (-200 mallaTyler) las medidas de densidad relativa pueden dejar de ser representativas yes maacutes conveniente la utilizacioacuten de densidades expresadas como porcentajede la densidad maacutexima alcanzada en ensayos de compactacioacuten Proacutector(estaacutendar y modificado)

Depoacutesitos de Relaves

Dentro de la disposicioacuten de relaves existen diferentes y variadas formas de depositacioacuten de relaves que dependiendo de diversos factores como son las cercaniacuteas al concentrador capacidad de almacenamiento de

relaves topografiacutea del lugar produccioacuten del yacimiento se deberaacute seleccionar la forma maacutes apropiada para disponer estos relaves

Atendiendo a lo indicado anteriormente los distintos tipos de ldquoDepoacutesitos de Relavesrdquo que se consideran en la actualidad en Chile indicados en el ldquoReglamento para la Aprobacioacuten de Proyectos de Disentildeo Construccioacuten Operacioacuten y Cierre de Depoacutesitos deRelavesrdquo son los siguientes

1048766 Tranques de Relaves1048766 Embalses de Relaves1048766 Depoacutesito de Relaves Espesados1048766 Depoacutesito de Relaves Filtrados1048766 Depoacutesito de Relaves en Pasta

A continuacioacuten se realiza una breve descripcioacuten general de estas formas dedepositacioacuten de relaves

Tranques de RelavesA continuacioacuten se describen brevemente las alternativas de construccioacuten del muro de arenas de Los Tranques de Relaves

Construccioacuten del Muro Meacutetodo Aguas ArribaEl Meacutetodo Aguas Arriba- consiste en un muro inicial (starter dam) construido conmaterial de empreacutestito compactado sobre el cual se inicia la depositacioacuten de los relaves utilizando clasificadores denominados ldquoHidrociclonesrdquo la fraccioacuten maacutes gruesa o arena se descarga por el flujo inferior del hidrocicloacuten (Underflow) y se deposita junto al muro inicial mientras la fraccioacuten maacutes fina o lamas que sale por el flujo superior del hidrocicloacuten (Overflow) se deposita hacia el centro del tranque en un punto mas alejado del muro de modo tal que se va formando una especie de playa al sedimentar las partiacuteculas maacutes pesadas de lamas y gran parte del agua escurre formando el pozo de sedimentacioacuten o laguna de sedimentacioacuten la que una vez libre de partiacuteculas en suspensioacuten es evacuada mediante un sistema de estructura de descarga que pueden ser las denominadas torres de evacuacioacuten o bien se utilizan bombas montadas sobre una balsa flotante Una vez que el depoacutesito se encuentra proacuteximo a llenarse se procede al levante del muro desplazando los hidrociclones a una mayor elevacioacuten en la direccioacuten hacia aguas arriba y comenzando una nueva etapa de descarga de arenas y peralte del muro se continuacutea sucesivamente la construccioacuten en la forma indicada

Con este meacutetodo en la praacutectica se pueden alcanzar alturas de hasta 25 metros (verfigura1) Si bien este meacutetodo es el que requiere un menor volumen de material arenoso por lo que ha sido utilizado en la pequentildea mineriacutea para

construir numerosos tranques es el que produce el tipo de muro menos resistente frente a oscilaciones siacutesmicas es por ello que en la actualidad en Chile no estaacute contemplado aprobar este tipo de proyecto de tranques de relaves en la legislacioacuten vigente

Figura 1 Meacutetodo de aguas arriba

Construccioacuten del Muro Meacutetodo Aguas Abajo

El Meacutetodo Aguas Abajo-

La construccioacuten se inicia tambieacuten con un muro de partida de material de empreacutestito compactado desde el cual se vaciacutea la arena cicloneada hacia el lado del talud aguas abajo de este muro y las lamas se depositan hacia el talud aguas arriba Cuando el muro se ha peraltado lo suficiente usualmente 2 a 4 m se efectuacutea el levante del muro desplazando los hidrociclones a una mayor elevacioacuten en la direccioacuten hacia aguas abajo y comenzando una nueva etapa de descarga de arenas y peralte delmuro A veces se dispone tambieacuten de un segundo muro pre-existente aguas abajo (ver fig2) Las arenas se pueden disponer en capas inclinadas seguacuten el manteo del talud del muro de partida o bien disponerlas en capas horizontales hacia aguas abajo del muro de partida

Este meacutetodo de aguas abajo requiere disponer de un gran volumen de arenas y permite

lograr muros resistentes maacutes estables del punto de vista de la resistencia siacutesmica

Figura 2 Meacutetodo Aguas Abajo (capas de arenas inclinadas)

Construccioacuten del Muro Meacutetodo Eje Central o Mixto

El Meacutetodo Eje Central o Mixto- se inicia al igual que los meacutetodos anteriores con unmuro de partida de material de empreacutestito compactado sobre el cual se depositan las arenas cicloneadas hacia el lado de aguas abajo y las lamas hacia el lado de aguas arriba Una vez completado el vaciado de arenas y lamas correspondiente al muro inicial se eleva la liacutenea de alimentacioacuten de arenas y lamas siguiendo el mismo plano vertical inicial de la berma de coronamiento del muro de partida Lo que permite lograr un muro de arenas cuyo eje se mantiene en el mismo plano vertical cuyo talud de aguas arriba es maacutes o menos vertical y cuyo talud de aguas abajo puede tener la inclinacioacuten que el disentildeo considera adecuada

Este meacutetodo requiere disponer de un volumen de arenas intermedio entre los 2meacutetodos anteriores y permite lograr muros suficientemente estables

Estos meacutetodos constructivos del muro de arenas de los Tranques de Relavesmencionados anteriormente son sobradamente conocidos en Chile siendo los meacutetodos de aguas abajo y eje central los que contempla hoy nuestra

legislacioacuten en los proyectos de Tranques de Relaves que se presentan al Servicio Nacional de Geologiacutea (SERNAGEOMIN) para su aprobacioacuten

La inseguridad que muchas veces despiertan los tranques de arenas de relave nodeben atribuirse al material con que se construyen sino al sistema de construccioacuten por relleno hidraacuteulico que puede inducir elevadas presiones de poros e incluso lalicuefaccioacuten total en caso de un sismo Sin embargo las teacutecnicas modernas de disentildeo construccioacuten y control permiten obtener estructuras seguras a base de buenos sistemas de drenaje de un eficiente sistema de ciclonaje y disposicioacuten de las arenas y tambieacuten de una buena compactacioacuten de la arena que permita alcanzar una elevada densidad utilizando un equipo adecuado para ello Lo anterior complementado con un control piezomeacutetrico en el cuerpo del prisma resistente deja al tranque de arenas de relave en condiciones de estabilidad semejante al de otras obras de Ingenieriacutea de Importancia

Figura 3- Meacutetodos Constructivos del Muro de Arenas de Tranques de Relaves

Embalses de Relaves

Este tipo de depoacutesito de relaves consiste en construir un muro resistente hechototalmente de material de empreacutestito compactado e impermeabilizando el talud interior del muro y tambieacuten parte o todo su coronamiento los relaves se depositan completos en la cubeta sin necesidad de clasificacioacuten pero tambieacuten deben disponer de un sistema de evacuacioacuten de las aguas claras de la laguna que se forma Los embalses de relaves no se diferencian esencialmente de las presas de embalse de aguas las que constituyen una teacutecnica ampliamente desarrollada en todo el mundo

Es interesante destacar no obstante que las teacutecnicas de disentildeo evolucionan con gran rapidez y cada diacutea se descubren nuevos meacutetodosTal vez la diferencia fundamental entre un embalse destinado a la acumulacioacuten deagua y uno destinado a relaves es que mientras el embalse para agua se construye de una vez con su capacidad definitiva el embalse para relaves se puede ejecutar por etapas a medida que se avanza con el depoacutesito de los relaves a fin de no anticipar inversiones y reducir a un miacutenimo su valor presente La construccioacuten por etapas obliga a que la zona impermeable de la presa se disentildee como una membrana inclinada cercana y en la direccioacuten del talud de aguas arriba Un perfil como eacuteste limita los grados de libertad en el disentildeo de las presas de tierra cuando estaacuten destinadas a contener relaves (Ver Figura 4)

Figura 4 Muro construido con material de empreacutestito

Del punto de vista siacutesmico los Embalses de Relaves son maacutes resistente que cualquiera de los meacutetodos indicados para los Tranques de Relaves

Depoacutesitos de Relaves Espesados

El Ingeniero canadiense Eli I Robinsky ha desarrollado un sistema de depoacutesito que no requiere de un dique o muro contenedor para su construccioacuten El procedimiento se basa en la mayor viscosidad que alcanza la pulpa de relave al aumentar la concentracioacuten de soacutelidos El autor propone una curva en que relaciona el aacutengulo de reposo del relave con el contenido de soacutelidos de la pulpa Para concentracioacuten del orden de 53 en peso la pendiente de reposo es del 2 y eacutesta aumenta hasta un 6 siacute la concentracioacuten sube a 65 De esta manera pueden disponerse los relaves en forma de un cono cuya pendiente seraacute la que corresponde a la respectiva concentracioacuten de soacutelidos Si se trata por ejemplo de

depositar relaves en un valle plano desde la ladera que limita dicho valle se puede iniciar el depoacutesito desde pequentildea altura con una pulpa relativamente diluida para luego elevar el punto de descarga simultaacuteneamente con un aumento de la concentracioacuten a fin de disponer para las capas siguientes de una pendiente mas pronunciada El punto de descarga puede luego ser desplazado lateralmente con el objeto de formar un depoacutesito de base ovoidal

No obstante que este tipo de depoacutesito no requiere la construccioacuten de un dique paralimitar el aacuterea comprometida se recomienda la construccioacuten de un pequentildeo terrapleacuten algo alejado del borde exterior del depoacutesito el cual sirve para contener un volumen para el depoacutesito del agua desalojada por el relave la cual es captada por un vertedero u otro dispositivo para ser bombeada y recirculada Este pequentildeo terrapleacuten sirve a la vez para colectar las aguas lluvias y conducirlas hacia cauces naturales

Otro principio baacutesico de este tipo de depoacutesito se deriva de la diferencia en lo que asegregacioacuten del material se refiere entre una pulpa diluida y otra concentradaEn efecto si la concentracioacuten de soacutelidos es baja el escurrimiento de la pulpa produce una segregacioacuten de materiales depositaacutendose en primer lugar los granos mayores y a continuacioacuten y separadamente los maacutes finos Es el fenoacutemeno usual en el depoacutesito de lamas en un tranque y maacutes auacuten el que ocurre en los tranques construidos por el meacutetodo de aguas arriba Si por el contrario la pulpa es concentrada (del orden del 50 o maacutes) la pulpa escurre como un todo sin ocasionar segregacioacuten Es el caso que ocurre con el escurrimiento de relaves por tuberiacuteas en que es conveniente evitar la segregacioacuten mediante el uso de concentraciones del orden del 50 ya que con el uso de pulpas maacutes diluidas los granos gruesos se separan y ruedan por el fondo aumentando la abrasioacuten de la tuberiacutea seguacuten el autor en un escurrimiento libre ocurre el mismo fenoacutemeno y al evitarse la segregacioacuten se obtiene una mayor densidad que impide que el relave depositado sea erosionado por el agua desalojada por el propio relave por las aguas lluvias o por el viento

El procedimiento propuesto por Robinsky resulta aparentemente muy atractivoespecialmente en aquellos casos en que la topografiacutea es favorable La relativa bajaaltura de los depoacutesitos al tener estos una pendiente maacutexima del tipo 6 ocupangrandes extensiones relativamente planas o de poca inclinacioacuten Existen sin embargo algunas interrogantes que no estaacuten claramente especificados por su autor En efecto la obtencioacuten de concentraciones de pulpa tan alta como 65 de soacutelidos es un problema que el autor no ha explicado como se puede obtener Solamente ha sugerido en forma general que podriacutean

usarse espesadores coacutenicos profundos meacutetodos centriacutefugos y de filtracioacuten y vaciacuteo Por otra parte si las pulpas asiacute concentradas tienen un aacutengulo de reposo de 6 su escurrimiento por tuberiacutea desde el concentrador hasta el veacutertice del cono implica una peacuterdida de carga hidraacuteulica superior a dicho 6 en forma que una conduccioacuten por ejemplo a 2 Km significariacutea una perdida de energiacutea del orden de 150 m lo que resultariacutea muy costoso si el relave debe ser bombeado No siempre es posible la instalacioacuten del espesador junto al veacutertice del depoacutesito

En resumen el meacutetodo de depositacioacuten de relaves espesados es una posibilidad muy interesante que merece ser investigada en profundidad para resolver los interrogantes que se plantean Es posible que puedan ser utilizados en forma experimental con un grado de espesamiento del orden de 53 de soacutelidos el que puede ser alcanzado por meacutetodos corrientes usando para el depoacutesito un terreno casi horizontal ya que el talud de reposo del relave asiacute espesado seriacutea del tipo 2

Figura 5 Disposicioacuten de Relaves Espesados (Meacutetodo Robinsky)Depoacutesitos de Relaves Filtrados

Este tipo de depoacutesitos de relaves es muy similar al de los relaves espesados con ladiferencia de que el material contiene menos agua debido al proceso de filtradoutilizando equipos similares a los que se emplean para filtrar concentrados como son los filtros de prensa o de vaciacuteo

El relave una vez filtrado se transporta al lugar de depoacutesito mediante cintastransportadoras o bien mediante equipos de movimiento de tierra yo camiones En el primer caso se logra un domo de material similar al meacutetodo de Robinsky mientras que en el segundo caso se utiliza el equipo de movimiento de tierras para ir construyendo moacutedulos de material compactado los cuales permiten conformar un depoacutesito aterrazado de gran volumen Es importante sentildealar que en este meacutetodo aunque el contenido de humedad que se logra (20 a 30) permite su manejo con equipos de movimiento de tierra es suficientemente alto como para tener un relleno praacutecticamente saturado por lo que es posible que se produzcan infiltraciones importantes de las aguas contenidas en estos relaves si el suelo de fundacioacuten es relativamente permeable Tambieacuten es necesario sentildealar que la presencia de algunas arcillas yeso etc en los materiales de relaves pueden reducir significativamente la eficiencia de filtrado

Depoacutesito de Relaves Filtrados

75 Depoacutesitos de Relaves en Pasta

Los relaves en pasta corresponden a una mezcla de agua con soacutelido que contieneabundante partiacuteculas finas y un bajo contenido de agua de modo que esta mezclatenga una consistencia espesa similar a una pulpa de alta densidadUna buena pasta de relaves requiere tener al menos un 15 de concentracioacuten en peso de partiacuteculas de tamantildeo menor a 20 micrones La mejor propiedad de las pastas de relaves es que pueden ser eficientemente trasportadas en tuberiacuteas sin los problemas de segregacioacuten o sedimentacioacuten que ocurren normalmente en las pulpas de relaves y permiten una gran flexibilidad en el desarrollo del concepto del sitio de emplazamiento una vez depositados los relaves se dejan secar luego acopiar permitiendo asiacute minimizar la superficie de suelo cubierto con relaves

La consistencia alcanzada permite que una pasta permanezca estable auacuten cuando esteacute varias horas sin moverse La pasta puede formarse a partir de una gran variabilidad de componentes como cuarzofeldespato arcillas micas y salesEs posible producir materiales con la consistencia de pasta a partir de un amplio rango de concentracioacuten de soacutelidos en peso y sobre la base de la variacioacuten de la distribucioacuten de tamantildeo de las partiacuteculas Es decir la produccioacuten de pasta es especiacutefica para cada tipo de material

Cuando se dispone pasta de relaves en superficie una muy pequentildea fraccioacuten de agua podraacute drenar o infiltrarse ya que la mayor parte de la humedad es retenida en la pasta debido a la tensioacuten superficial de la matriz de suelo finoLa flexibilidad que permiten las pastas en cuanto al desarrollo del lugar de emplazamiento del depoacutesito puede ser extendida al uso de teacutecnicas de construccioacuten aguas arriba donde las consideraciones de disentildeo antisiacutesmicos de otra manera seriacutea prohibida Con la alternativa de pasta no se requiere una solucioacuten tipo embalse

Para faenas de pequentildea escala la pasta puede ser transportada en camiones desde las instalaciones de operacioacuten y descargadas en el lugar de disposicioacuten final Una vez depositada se deja secar y se puede acopiar Esta forma de acumular permite minimizar la superficie de suelo cubierto con relaves realizar un cierre progresivo y al cese de operaciones el depoacutesito puede ser dejado sin requerir medidas adicionales de cierre

Para faenas de mayor tamantildeo por economiacutea de escala para el manejo de materiales el sistema considera el uso de bombas o cintas transportadoras hasta un repartidor que realiza la disposicioacuten final Cabe destacar que debido a su alta densidad las pastas son transportadas mediante el uso de bombas de desplazamiento positivo

i) En los depoacutesitos de relaves en pasta se reducen significativamente lo siguiente

1048766 La necesidad de disentildear y construir grandes depoacutesitos1048766 El volumen de materiales involucrados en la construccioacuten de depoacutesitos1048766 Los riesgos de falla geomecaacutenica asociados a los tranques convencionales1048766 Los riesgos de generacioacuten de aguas aacutecidas y lixiviacioacuten de metales1048766 El manejo del volumen de agua clara1048766 Las peacuterdidas de agua por infiltracioacuten y evaporacioacuten1048766 La superficie de suelo para disponer los relaves optimizando el uso del suelo1048766 La emisioacuten de material particulado

ii) En los depoacutesitos de relaves en pasta se incrementa significativamente lo siguiente1048766 La recuperacioacuten de aguas desde los relaves1048766 La aceptacioacuten ambiental de la comunidad1048766 La posibilidad de co-depositar junto a otros residuos mineros (esteacuteriles o lastre)1048766 La flexibilidad operacional

iii) Ademaacutes1048766 Se pueden desarrollar actividades de vegetacioacuten o de remediacioacuten en formaparalela a la operacioacuten

1048766 Permite la encapsulacioacuten de contaminantes en el depoacutesito

Depoacutesito de Relaves en Pasta

Otros Depoacutesitos de Relaves

Nota A continuacioacuten se mencionan otros tipos de Depoacutesitos de Relaves que en otros paiacuteses son factibles de desarrollar Sin embargo en Chile en la actualidad existen grandes restricciones de las autoridades competentes del punto de vista legal de la Seguridad de la Personas y del Medio Ambiente para otorgar permisos a los proyectos que pudieren presentarse de modo tal que no los contempla nuestra legislacioacuten aunque se debe reconocer que en el pasado se realizaron proyectos en Chile que utilizaron las teacutecnicas de Depoacutesitos de Relaves que nombraremos a continuacioacuten

A) Depoacutesitos en Minas Subterraacuteneas en ExplotacioacutenB) Depoacutesitos en Minas Subterraacuteneas AbandonadasC) Depoacutesitos en Minas Explotadas a Cielo AbiertoD) Depoacutesitos Relaves RadiactivosE) Depoacutesitos costerosF) Depoacutesitos submarinos

Descripcioacuten de los Componentes Principales de un Depoacutesito de Relaves yAlgunos Otros Conceptos Importantes

Cubeta- Corresponde al volumen fiacutesico disponible donde de depositan las lamas(finos) y gran parte del agua de los relaves de tal modo que se forma en ella lalaguna de aguas claras debido a la sedimentacioacuten de las partiacuteculas finas La cubetaes la componente maacutes importante en relacioacuten con la vida uacutetil del depoacutesito

Muro o Prisma Perimetral o Prisma Resistente- Este muro delimita la cubeta ypermite contener los residuos que en ella se descargan Por lo tanto el muroperimetral generalmente es la componente maacutes importante en lo que dice relacioacutencon la estabilidad o grado de seguridad del depoacutesito En los tranques de relaves este muro se va construyendo con el material grueso (arenas) de los relaves a lo largo de la vida uacutetil del depoacutesito

Sistema de Descarga yo Clasificacioacuten y Seleccioacuten de los Relaves- El sistemade descarga de residuos mineros permite depositar estos en la cubeta por lo queuna falla de este sistema se traduce en la detencioacuten de la operacioacuten eficiente deldepoacutesito Ademaacutes muchas veces este sistema se utiliza tambieacuten para clasificar yseleccionar los residuos de modo de utilizar parte de los mismos como material para la construccioacuten del muro perimetral (uso de ciclones)

Zona de descarga de los Residuos o Zona de Playa - La zona donde sedescargan los residuos a la cubeta se le llama zona de playa porque usualmenteestaacute seca en la superficie y se asemeja a una playa de arenas finas Es la parte deldepoacutesito de relaves o lamas situada en las cercaniacuteas de la liacutenea de vaciado estaplaya de forma junto al prisma resistente

Poza de Aguas Claras o Laguna de Decantacioacuten- Corresponde a la laguna deaguas clarificadas que se forma en la cubeta debido a la sedimentacioacuten o

decantacioacuten de las partiacuteculas soacutelidas Esta poza permite la recuperacioacuten de aguas yal mismo tiempo la evacuacioacuten de estas desde la cubeta Esta laguna debemantenerse lo mas alejada posible del muro de arenas o prisma resistente y suevacuacioacuten debe hacerse siempre para no disminuir el grado de estabilidad del muroSistema de Recuperacioacuten de Aguas- El sistema de recuperacioacuten de aguas permitedevolver a la planta las aguas claras que se han recuperado desde la poza o laguna de aguas clara mediante bombeo desde balsas yo descargas de torres deevacuacioacuten o decantacioacuten que son obras destinadas a la descarga gravitacional delas aguas claras desde la poza de decantacioacuten de un tranque o embalse de relaves

Sistema de Drenaje- Es el sistema (por ejemplo dedos o lechos drenantes) utilizado para deprimir al maacuteximo el nivel freaacutetico en el interior del cuerpo del murousualmente protegido por filtros para evitar que el flujo de aguas arrastre laspartiacuteculas finas y produzca la colmatacioacuten del sistema

Sistema de Impermeabilizacioacuten de la Cubeta- Si los relaves en la cubetacontienen sustancias toacutexicas debe evitarse la infiltracioacuten de aguas al subsuelo yaque estas podriacutean provocar la contaminacioacuten de los recursos de aguas subterraacuteneasyo de superficie de la zona de emplazamiento del depoacutesito En este caso es preciso que se disponga de un sistema de impermeabilizacioacuten del piso y paredes de la cubeta usualmente construido en base a una serie de estratos impermeables ypermeables-drenantes

Canales de Desviacuteo- Son las zanjas construidas o tuacuteneles construidos en las laderas para captar y desviar las escorrentiacuteas superficiales impidiendo su ingreso a la cubeta del tranque o embalse de relaves

Berma de Coronamiento- Es la faja horizontal de mayor cota del talud externo delprisma resistente o muro de contencioacuten

Revancha- Es la diferencia de cota entre la liacutenea de coronamiento y la superficie

inmediatamente vecina de la fraccioacuten aguas adentro del tranque generalmentelamosa o de arena muy fina Se denomina como revancha miacutenima al desnivel entreel coronamiento del prisma resistente y el punto maacutes alto de las lamas y sedenomina revancha maacutexima al desnivel entre el coronamiento y la superficie de lapoza de decantacioacuten

Nivel Freaacutetico- Es la cota de los puntos en que el agua de poros tiene presioacuten nula

Muro de Partida o Muro Inicial- Muro construido con material grueso de empreacutestito al inicio del depoacutesito de relaves En los sistemas constructivos del muro resistente de aguas abajo y eje central las arenas se vaciacutean hacia aguas abajo del muro inicial y las lamas hacia aguas arriba La altura del muro de partida queda determinada por el avance en altura del prisma de arenas en relacioacuten al avance en altura del nivel de lamas El muro inicial debe permitir mantener una revancha miacutenima a lo largo del periacuteodo de operacioacuten del tranque

Muro de Pieacute- Es el que se construye generalmente de enrocados en el extremo deaguas abajo del prisma resistente en los meacutetodos constructivos de eje central y deaguas abajo Este muro tiene por objeto dar un liacutemite fiacutesico al muro de arenas y evitar el escape de material fuera de la traza del prisma

Muro de Cola- Se suele construir para limitar el depoacutesito por el extremo de aguasarriba Puede construirse de tierra o por alguno de los sistemas de construccioacutenempleados para el muro resistente

Licuefaccioacuten- Perdida total de la resistencia al corte de un suelo saturado porincremento de la presioacuten de poros El caso maacutes frecuente de licuefaccioacuten ocurre poraccioacuten siacutesmica sobre materiales areno-limosos saturados Los relaves saturados son altamente susceptibles a licuefaccioacuten siacutesmica en especial si la permeabilidad ydensidad son bajas Es el fenoacutemeno maacutes preocupante que ocurra en un tranque derelaves

Piezometriacutea - Es el sistema de control de las presiones hidrostaacuteticas en el interior

del prisma resistente para detectar la presencia de sectores saturados Losinstrumentos utilizados se llaman piezoacutemetros y con ellos se detecta el nivel freaacuteticodel subsuelo

Vertederos de emergencia- Son vertederos de umbral variable destinados aevacuar el exceso de aguas acumuladas en la cubeta de un tranque al crecer lalaguna de decantacioacuten por lluvias intensas

Medidas de Control Operacional y de Mantencioacuten en Tranques de Relaves

A continuacioacuten se recomiendan una serie de medidas que deben tenersepresente principalmente por los operadores de la pequentildea y mediana mineriacutea enel control operacional y mantencioacuten de los depoacutesitos tranques de relaves Estasmedidas constituyen el principal objetivo de esta guiacutea

1048766 Se deben realizar perioacutedicamente controles de la densidad in-situ en el muro dearenas y determinar de la densidad relativa (las muestras se deben tomar a 13 y23 de la altura total del muro) Estas medidas son importante porque indican encierta medida el grado de compactacioacuten con que cuenta el muro de arenas en laoperacioacuten

1048766 Controlar el nivel freaacutetico con piezoacutemetros en el muro de arenas comparar lacota que se obtiene de este nivel con la cota del nivel del coronamiento delmuro de partida impermeabilizado El nivel freaacutetico debe ser maacutes bajo que dichacota esto tiene gran relevancia especialmente en aquellos tranques que nocuentan con un buen sistema de drenaje en el muro de arenas

1048766 Cuando el nivel freaacutetico es alto se debe proceder raacutepidamente a bajarloevacuando el agua clara de la laguna en la cubeta Es importante ademaacutes medirel nivel freaacutetico en algunos puntos aguas abajo del tranque y mantener una

estadiacutestica graacutefica con los datos obtenidos

1048766 Establecer un control perioacutedico de la granulometriacutea de las arenas de relave Unaumento repentino y significativo del de finos compromete las condiciones deseguridad de la obra (formacioacuten de bolsones saturados y superficies localizadasmenos resistentes al corte) La exigencia actual del contenido de finos en lasarenas de relave de los muros de contencioacuten en los tranques de relaves es quedebe estar constituida por no maacutes de un 20 de partiacuteculas menores de 200mallas (74 micrones)

1048766 Las partiacuteculas de las arenas de los relaves son muy angulares y heterogeacuteneas locual es favorable del punto de vista de la estabilidad ya que ayuda a lograr unabuena compactacioacuten pues las partiacuteculas en dicha operacioacuten de compactacioacutense traban unas con otra de modo que se necesitan grandes esfuerzos de cortepara romper este entrabamiento

1048766 Se debe medir el de soacutelidos en peso de la pulpa de relaves el cual debemantenerse en un rango no tan alto para que se permita un buen escurrimientode esta pulpa por la tuberiacutea de transporte evitando su embancamiento ytampoco muy bajo para no saturar raacutepidamente de aguas la cubeta (un rangobien aceptado en la praacutectica es entre 35 a 45)

1048766 Mantener una buena revancha con el fin de evitar posibles escurrimientos deagua a traveacutes del muro de arenas producieacutendose asiacute su erosioacuten

1048766 Se deben verificar perioacutedicamente el aacutengulo de talud operacional comprometidoen el proyecto y el ancho del coronamiento del muro de arenas Este uacuteltimo en laactualidad se exige como miacutenimo de 2 metros

1048766 Controlar perioacutedicamente el nivel y posicioacuten de la laguna de aguas claras la cual

debe mantenerse siempre lo maacutes alejada posible del muro de arenas en loscasos de tranques de relaves con el fin de evitar humectar demasiado el muro yque se sature de agua trayendo el consecuente aumento de la presioacuten de porosentre las partiacuteculas y el eventual colapso

1048766 Mantener siempre operativas las torres colectoras o bien las balsas con lasbombas de impulsioacuten para la evacuacioacuten de las aguas de la laguna declarificacioacuten aseguraacutendose asiacute la continuidad de esta operacioacuten

1048766 Verificar en forma perioacutedica el estado de las tuberiacuteas de conduccioacuten de losrelaves y tambieacuten las vaacutelvulas y bombas de impulsioacuten de la pulpa de relavesAdemaacutes se debe programar con antelacioacuten el traslado de las tuberiacuteas a lasposiciones de descarga siguientes

1048766 Una medida importante a tener presente en la construccioacuten en los muros dealgunos tranque es la de evitar conformar esquinas en aacutengulo recto ya queconstituyen uno de los puntos estructuralmente maacutes deacutebiles frente a lassolicitaciones siacutesmicas debido a bajo confinamiento Es por ello aconsejableestablecer uniones redondeadas

1048766 Es muy importante en un tranque de relaves en operacioacuten mantener la praacutecticade compactar el talud exterior a lo largo del muro de arenas usando equiposadecuados como por ejemplo rodillos lisos vibratorios tractores o bulldozerpesados Esto se hace con el fin de mantener una compactacioacuten adecuada delmuro ayudando asiacute a una mejor estabilidad siacutesmica de la obra

1048766 Cuando la compactacioacuten es deficiente los tranques de relaves tienen mayorprobabilidad de colapsar frente a una solicitacioacuten siacutesmica significativa Es por elloque la operacioacuten de compactacioacuten en el muro resistente debe hacerse en formaregular junto con todas aquellas otras medidas que tienen incidencia con la

estabilidad del tranque

1048766 Durante la operacioacuten se deben reparar todas las fisuras o grietas que sepudieren producir pues si no son cerradas dejan puntos deacutebiles sobre los cualesal ser tapados con material de relaves la compactacioacuten posterior no seraacuteeficiente en dichos sectores

1048766 Cuando durante la operacioacuten de un tranque de relaves no hay suficiente arenasde una calidad adecuada es conveniente considerar agregar una o maacutes capasintermedias de material de empreacutestitos bien compactado para continuar laconstruccioacuten del muro resistente y asiacute se tendraacute una mejor estabilidad fiacutesica

1048766 Es importante mantener despejados los muros de arenas de cualquier objetoextrantildeo puesto que los relaves sedimentan a la altura de los obstaacuteculos queencuentran en el trayecto

1048766 Los operadores de los depoacutesitos de relaves deben tener claro conocimiento delManual de Emergencia del depoacutesito de relaves con que obligatoriamente debecontar la Empresa de modo que les permita enfrentar en forma exitosa lassituaciones adversas climaacuteticas hidroloacutegicas siacutesmicas volcaacutenicas o falla delsistema de captacioacuten de aguas claras o situaciones de emergencias de otranaturaleza que pudieren presentarse

1048766 Si la causa de la emergencia se debe a fenoacutemenos naturales extremosimprevistos como sismos nevazones lluvias intensas erupciones volcaacutenicas uotros que impidan una normal operacioacuten o pongan en peligro la vida de laspersonas o el medio ambiente deberaacuten suspenderse las operaciones dedepositacioacuten de relaves hasta que las condiciones de seguridad del depoacutesito serestablezcan

1048766 En caso de precipitacioacuten de nieve o granizo sobre el prisma resistente y en que

a la vez se produzca la posibilidad de que debido a bajas temperaturas puedanintercalarse capas de agua a estado soacutelido que puedan crear planos de falla enel muro deberaacute paralizarse la depositacioacuten de arenas en el muro hasta quepase la situacioacuten de riesgo

Medidas que deben considerarse entre otras al Cierre y Posterior Abandonode un Tranque de Relaves

1048766 Desmantelamiento de las instalaciones (ductos de relaves bombashidrociclones liacuteneas eleacutectricas muelles de acceso)

1048766 Secado de la laguna de aguas claras

1048766 Dejar operativos los canales perimetrales interceptores de aguas de laderas

1048766 Mantencioacuten del sistema de evacuacioacuten de aguas lluvias

1048766 Estabilizacioacuten de taludes (considerando maacuteximo sismo probable de ocurrenciaen la zona de emplazamiento)

1048766 Cercado en torno a las torres colectoras y en algunos casos se justifica elsellado de estas torres

1048766 Instalacioacuten de cierres de acceso al lugar donde se encuentran los relaves

1048766 Instalacioacuten de sentildealizaciones preventivas

1048766 Instalacioacuten de cortavientos

1048766 Habilitacioacuten de vertederos de seguridad (disentildeado considerando el evento demaacutexima crecida probable)

1048766 Compactacioacuten de la berma de coronamiento

1048766 Recubrimiento con material adecuado para evitar la erosioacuten eoacutelica o tambieacutenpara posibilitar la forestacioacuten del tranque en aquellos lugares en donde esfactible hacerlo

Algunos conceptos que se deben conocer y recordar

1048766 Un buen disentildeo y una buena operacioacuten de un depoacutesito de relaves desde suinicio los transformaraacute en obras amigable con el medio ambiente

1048766 Los depoacutesitos de relaves son formas geoloacutegicas artificiales que debenpermanecer en el tiempo y por ello no se debe escatimar en esfuerzos paragarantizar la seguridad de las personas y el medio ambiente

1048766 Todo plan de abandono de un depoacutesito de relaves debe tener como objetivoslos siguientes conceptos Estabilidad Fiacutesica Estabilidad Quiacutemica y usoposterior del suelo

1048766 En la construccioacuten de un tranque de relaves es obligatorio considerar unabuena impermeabilizacioacuten del muro de partida para evitar infiltraciones en labase del muro de arenas y ayudar asiacute a la estabilidad de eacuteste

1048766 Es importante tener presente en el disentildeo del muro de arenas que en el casode un sismo en el coronamiento del muro se pueden producir aceleracionesdel orden de un 40 - 50 mayores que en la base de alliacute la importancia detener siempre una buena compactacioacuten del muro

1048766 Los tranques de relaves tienen una mayor probabilidad de colapsar cuando lacompactacioacuten del muro resistente es deficiente

1048766 Las aceleraciones siacutesmicas pueden producir un mecanismo de cuntildeadeslizante en los muros y tambieacuten producir zonas de licuefaccioacuten

1048766 Los taludes pueden fallar por inestabilidad a causa de- El peso que tiende a deslizar el talud por mala compactacioacuten- Erupcioacuten volcaacutenica- Nieve al derretirse- Hielo fundido- Sismos- Crecida de un riacuteo cercano

1048766 Con la construccioacuten de los Depoacutesitos de Relaves se protege el medioambiente al desecharlos en estas obras adecuadas recuperando el agua que

en algunos sectores es prioritario hacerlo y ademaacutes (en algunos casos) existeuna buena potencialidad futura de retratamiento de estos materialesA continuacioacuten se incluyen algunos anexos que incluyen datos teacutecnicos especiacuteficosexistentes en la literatura que son de utilidad en el tema de Depoacutesitos de Relaves

V REFERENCIAS BIBLIOGRAFICASldquoTuacuteneles y disentildeo de excavaciones subterraacuteneasrdquo UNAP Ing Esteban Aquino AlanocaldquoSostenimiento y relleno de labores minerasrdquo UNAP Ing Jorge Durant BrodenConferencia de apertura I CONEIMIN 2005 Arequipa (Roacutemulo Mucho Mamani)Conferencia 6ordm congreso peruano de mineriacutea 2006 (Guido del castillo Echegaray)Conferencia del director de energiacutea y minas de la regioacuten puno 2007 en inauguracioacuten del jueves

minero FIM-UNAP (Ernesto Sagua Alanguia)Revista rdquoTeoriacutea y accioacuten del mundo minerordquo ediciones 246- 249 director Luciano C DeliotXVII convencioacuten minera Arequipa setiembre 2005Congresos de estudiantes de ingenieriacutea de minas realizadas en el Peruacute I II CONEIMINArequipa05 e Ica06 VI VII CONEINGEMET Tacna05 y Puno06

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURAFACULDAD DE INGENIERIA DE MINAS

ESCUELA PROFESIONALDE INGENIERIA DE MINAS

TEMA APLICACIONES DE LA MECANICA DE FLUIDOS EN MINERIA

CURSO MECANICA DE FLUIDOS E HIDRAULICA

DOCENTE ING LUIS SAAVEDRA FRIAS

ESTUDIANTE CARRION BACA ANTHONY FRANCOIS

CODIGO O602005022

Lagunas relavaras (Mina Yanacocha)

La provisioacuten de agua y las estrategias de ahorro ya sea la recirculacioacuten del agua son trabajos delingeniero especialista en hidrologiacutea En las labores se tiene la presencia de agua napa freaacuteticageodas llenas de agua por filtracioacuten regado de labores para mitigar polucioacuten se requiere controlar elagua en mina para esto se aprovisiona un sistema de conduccioacuten (canal) denominado cuneta de labor

Relleno hidraacuteulico

El Relleno Hidraacuteulico utilizado en la minapara rellenar los espacios vaciacuteos que quedan despueacutes de la extraccioacuten del mineral econoacutemico se compone de una mezcla de relave con cemento agua y en algunos casos con escoria proveniente de las refineriacuteas comportaacutendose dicha mezcla como un fluidoal principio (bombeable) y luego rigido por lo tanto una sustancia capaz de resistir fuerzas o esfuerzos de corte sin desplazarse

(Modelamiento de relleno hidraacuteulicoldquoData Minerdquo Cerro de Pasco)

Presas de embalse de lagunas de relave

Conceptos Baacutesicos y Generalidades sobre los Relaves

Toda planta minera cuyo proceso de concentracioacuten es Flotacioacuten produce residuossoacutelidos que se denominan relaves y que corresponden a una ldquoSuspensioacuten fina desoacutelidos en liacutequidordquo constituidos fundamentalmente por el mismo material presente insitu en el yacimiento al cual se le ha extraiacutedo la fraccioacuten con mineral valiosoconformando una pulpa que se genera y desecha en las plantas de concentracioacutenhuacutemeda de especies minerales y esteacuteriles que han experimentado una o varias etapas en circuito de molienda fina esta pulpa o lodo de relaves fluctuacutea en la praacutectica con una razoacuten aproximada de aguasoacutelidos que van del orden de 11 a 21 Las caracteriacutesticas y el comportamiento de esta pulpa dependeraacute de la razoacuten aguasoacutelidos y tambieacuten de las caracteriacutesticas de las partiacuteculas soacutelidas Esto puede ilustrarse si seconsideran los siguientes ejemplos

1048766 Una masa de relaves con un gran contenido de agua escurriraacute faacutecilmente inclusocon pendientes pequentildeas1048766 Una masa de relaves con un contenido de agua suficientemente bajo (por ejemplo relaves filtrados) no escurriraacute gravitacionalmente1048766 Si las partiacuteculas soacutelidas son de muy pequentildeo tamantildeo (equivalentes a arcillas) sedemoraraacuten un gran tiempo en sedimentar mantenieacutendose en suspensioacuten y alcanzando grandes distancias respecto al punto de descarga antes de sedimentar1048766 Si las partiacuteculas soacutelidas son de gran tamantildeo (equivalentes a arenas) sedimentaraacuten raacutepidamente y se acumularaacuten a corta distancia del punto de descargaLas alternativas a utilizar en la depositacioacuten de un material de relaves dependeraacute de las caracteriacutesticas de los relaves que produce la planta

(cantidad suficiente de material tamantildeo arena) del costo del agua (si es escasa se justifican inversiones en equipos para optimizar su recuperacioacuten) y de las caracteriacutesticas del lugar de emplazamiento del depoacutesito de relaves

Para conseguir estructuras estables con los relaves deben determinarse suscaracteriacutesticas similares a lo que se hace con los suelos (granulometriacutea densidadrelativa razoacuten de vaciacuteos relaciones de fase etc) Estas determinaciones permitentambieacuten evaluar el cumplimiento de las disposiciones legales contenidas en el DSNordf248 (2006) ldquoReglamento para la Aprobacioacuten de Proyectos de Disentildeo

Opciones para la Descarga de los Relaves

Opcioacuten A Descarga del Relave Completo

Se requiere disponer de un volumen suficientemente grande para permitir almacenar todos los relaves que se produciraacuten durante la vida uacutetil de la planta Pueden utilizarse cavidades pre- existentes como rajos mineros abandonados depresiones naturales en superficie cavernas naturales antiguas minas subterraacuteneas abandonadas etc En cualquiera de estos casos si bien en el pasado en Chile pudieron darse la posibilidad de ser considerados hoy debido a la legislacioacuten ambiental vigente resulta difiacutecil de ser aceptados por su alta connotacioacuten ambiental y deberiacutean realizarse estudios muy completos y detallados para demostrar que no se afectaraacute el medio ambiente Por esto para la descarga de relaves completos resulta teacutecnica y ambientalmente maacutes aceptable construir un muro perimetral con talud interno impermeabilizado hecho con materialgrueso de empreacutestito y generar asiacute una cubeta de depositacioacuten Este tipo de depoacutesito de relaves se denomina ldquoEmbalses de Relavesrdquo y han sido aceptados como alternativa de depositacioacuten de relaves en nuestro paiacutes

Opcioacuten B Construccioacuten del Muro Resistente con Parte del Relave

Esta opcioacuten corresponde a tratar los relaves provenientes de la planta de manera de separar la fraccioacuten gruesa (arenas de relaves) de la fraccioacuten fina (lamas) para poder utilizar la primera como material para la construccioacuten del muro perimetral y descargar la segunda a la cubeta de embalse Al construir el muro utilizando las arenas de los relaves es posible hacerlo de 3 formas o meacutetodos de crecimiento distintas Crecimiento del muro hacia ldquoaguas arribardquo (no lo contempla la legislacioacuten

actual en Chile) crecimiento del muro hacia ldquoaguas abajordquo y crecimiento del muro seguacuten el meacutetodo llamado ldquoeje central o mixtordquo (ver fig 3) Cualquiera de estos meacutetodos constructivos conforman finalmente a los denominados en Chile ldquoTranques de Relavesrdquo

Opcioacuten C Material de Relaves Equivalente a un Suelo Huacutemedo

Esta opcioacuten requiere tratar los relaves provenientes de la planta de manera de extraerle la mayor cantidad de agua obteniendo asiacute un material equivalente a un suelo huacutemedo el cual puede ser depositado sin necesidad de un muro perimetral para su contencioacuten

Para este propoacutesito existen distintos meacutetodos ldquoEspesar los Relavesrdquo ldquoFiltrar losRelavesrdquo y la alternativa maacutes reciente es la de crear lo que se denomina ldquoPasta deRelavesrdquo

Efectos de la Razoacuten SoacutelidoAgua (SA)

Una pulpa de relaves con suficiente agua se comportaraacute como una suspensioacuten acuosa cuya viscosidad aumenta si disminuye el agua hasta que para contenidos de agua suficientemente bajos se comportaraacute como un lodo espeso y eventualmente como un suelo huacutemedo

Experimentalmente podemos sentildealar que1048766 Si la razoacuten SA es menor que 50 la pulpa de relaves se comporta comosuspensioacuten acuosa y escurriraacute incluso con pendiente menores al 2 y se producesegregacioacuten de las partiacuteculas con la distancia al punto de descarga1048766 Si la razoacuten SA es mayor o igual que 55 la pulpa de relaves comienza a tenercomportamiento de un lodo viscoso disminuye fuertemente la segregacioacuten departiacuteculas y se necesitaraacute pendientes mayores al 2 para escurrir

La siguiente tabla nos indica la pendiente liacutemite que admite un pulpa de relaves paradistintas concentraciones de soacutelidos en peso (pendientes mayores produciraacuten su

escurrimiento)

Permeabilidad de los Suelos-

Se dice que un material es permeable cuando tiene huecos continuos e interconectado de modo tal que el agua pueda escurrir por ellos Al movimiento del agua a traveacutes del material se le denomina ldquoInfiltracioacuten o filtracioacutenrdquo y a su medida ldquoPermeabilidadrdquoLa circulacioacuten del agua a traveacutes del suelo se debe a la diferencia de presioacuten hidrostaacutetica entre dos puntosEn forma muy resumida podemos decir que se cumple la relacioacutenν = k iDonde ν = es la velocidad de descargai = es el gradiente hidraacuteulicok = es el coeficiente de permeabilidadLas unidades en que ldquokrdquo se expresa comuacutenmente son cmseg

Determinando el coeficiente de permeabilidad se puede determinar el volumen de las filtraciones el que depende del tamantildeo y granulometriacutea de las partiacuteculas gruesas de la cantidad de finos y de la densidad de la muestra

El coeficiente de permeabilidad variacutea en un amplio margen para los distintos suelosnaturales desde 102 cmseg (permeable) hasta 10-9 cmseg (impermeable)

Los especialistas clasifican los suelos con respecto a la permeabilidad de la siguiente manera102 10 10-2 10-4 10-6 10-8 cmsegGrava ArenaZona de semipermeabilidad

VARIACION DE LA PENDIENTE LIMITE CON LA CONCENTRACIOumlN DE SOacuteLIDOS

EN UNA PULPA DE RELAVES Pendiente Liacutemite Porcentaje de Soacutelido en Peso

lt 2 lt 50 2-3 55-66 3-5 60-63 4-6 63-65 gt 6 gt 65

Arenas finas y Limos y ArcillasPermeable Limite Impermeable

Densidad Relativa-

El grado de compactacioacuten que se requiere para una arena de relave con el fin deminimizar el riesgo de licuefaccioacuten es expresado en teacuterminos de la llamada densidad relativa Dr la que se define seguacuten la siguiente expresioacuten(emaacutex - e)Dr = ----------------- x100(emaacutex - e miacuten)Donde Dr = densidad relativaemaacutex = relacioacuten de vaciacuteos de la arena en la condicioacuten maacutes sueltaemaacutex = relacioacuten de vaciacuteos de la arena en la condicioacuten maacutes densa

Otra forma de calcular la densidad relativa es mediante la expresioacuten

ρmaacutex (ρin situ - ρ miacuten)Dr = ---------------------------- x100 ρin situ (ρmaacutex - ρ miacuten)

Siendo ρmaacutex = densidad maacutexima de las arenasρ miacuten = densidad miacutenima de las arenasρin situ = densidad en el lugar de las arenas

Nota- Todos los paraacutemetros indicados en las expresiones anteriores se debendeterminar a nivel de laboratorio mediante ensayos normalizados

Ademaacutes cuando las arenas poseen entre el 10 y de 20 de finos (-200 mallaTyler) las medidas de densidad relativa pueden dejar de ser representativas yes maacutes conveniente la utilizacioacuten de densidades expresadas como porcentajede la densidad maacutexima alcanzada en ensayos de compactacioacuten Proacutector(estaacutendar y modificado)

Depoacutesitos de Relaves

Dentro de la disposicioacuten de relaves existen diferentes y variadas formas de depositacioacuten de relaves que dependiendo de diversos factores como son las cercaniacuteas al concentrador capacidad de almacenamiento de

relaves topografiacutea del lugar produccioacuten del yacimiento se deberaacute seleccionar la forma maacutes apropiada para disponer estos relaves

Atendiendo a lo indicado anteriormente los distintos tipos de ldquoDepoacutesitos de Relavesrdquo que se consideran en la actualidad en Chile indicados en el ldquoReglamento para la Aprobacioacuten de Proyectos de Disentildeo Construccioacuten Operacioacuten y Cierre de Depoacutesitos deRelavesrdquo son los siguientes

1048766 Tranques de Relaves1048766 Embalses de Relaves1048766 Depoacutesito de Relaves Espesados1048766 Depoacutesito de Relaves Filtrados1048766 Depoacutesito de Relaves en Pasta

A continuacioacuten se realiza una breve descripcioacuten general de estas formas dedepositacioacuten de relaves

Tranques de RelavesA continuacioacuten se describen brevemente las alternativas de construccioacuten del muro de arenas de Los Tranques de Relaves

Construccioacuten del Muro Meacutetodo Aguas ArribaEl Meacutetodo Aguas Arriba- consiste en un muro inicial (starter dam) construido conmaterial de empreacutestito compactado sobre el cual se inicia la depositacioacuten de los relaves utilizando clasificadores denominados ldquoHidrociclonesrdquo la fraccioacuten maacutes gruesa o arena se descarga por el flujo inferior del hidrocicloacuten (Underflow) y se deposita junto al muro inicial mientras la fraccioacuten maacutes fina o lamas que sale por el flujo superior del hidrocicloacuten (Overflow) se deposita hacia el centro del tranque en un punto mas alejado del muro de modo tal que se va formando una especie de playa al sedimentar las partiacuteculas maacutes pesadas de lamas y gran parte del agua escurre formando el pozo de sedimentacioacuten o laguna de sedimentacioacuten la que una vez libre de partiacuteculas en suspensioacuten es evacuada mediante un sistema de estructura de descarga que pueden ser las denominadas torres de evacuacioacuten o bien se utilizan bombas montadas sobre una balsa flotante Una vez que el depoacutesito se encuentra proacuteximo a llenarse se procede al levante del muro desplazando los hidrociclones a una mayor elevacioacuten en la direccioacuten hacia aguas arriba y comenzando una nueva etapa de descarga de arenas y peralte del muro se continuacutea sucesivamente la construccioacuten en la forma indicada

Con este meacutetodo en la praacutectica se pueden alcanzar alturas de hasta 25 metros (verfigura1) Si bien este meacutetodo es el que requiere un menor volumen de material arenoso por lo que ha sido utilizado en la pequentildea mineriacutea para

construir numerosos tranques es el que produce el tipo de muro menos resistente frente a oscilaciones siacutesmicas es por ello que en la actualidad en Chile no estaacute contemplado aprobar este tipo de proyecto de tranques de relaves en la legislacioacuten vigente

Figura 1 Meacutetodo de aguas arriba

Construccioacuten del Muro Meacutetodo Aguas Abajo

El Meacutetodo Aguas Abajo-

La construccioacuten se inicia tambieacuten con un muro de partida de material de empreacutestito compactado desde el cual se vaciacutea la arena cicloneada hacia el lado del talud aguas abajo de este muro y las lamas se depositan hacia el talud aguas arriba Cuando el muro se ha peraltado lo suficiente usualmente 2 a 4 m se efectuacutea el levante del muro desplazando los hidrociclones a una mayor elevacioacuten en la direccioacuten hacia aguas abajo y comenzando una nueva etapa de descarga de arenas y peralte delmuro A veces se dispone tambieacuten de un segundo muro pre-existente aguas abajo (ver fig2) Las arenas se pueden disponer en capas inclinadas seguacuten el manteo del talud del muro de partida o bien disponerlas en capas horizontales hacia aguas abajo del muro de partida

Este meacutetodo de aguas abajo requiere disponer de un gran volumen de arenas y permite

lograr muros resistentes maacutes estables del punto de vista de la resistencia siacutesmica

Figura 2 Meacutetodo Aguas Abajo (capas de arenas inclinadas)

Construccioacuten del Muro Meacutetodo Eje Central o Mixto

El Meacutetodo Eje Central o Mixto- se inicia al igual que los meacutetodos anteriores con unmuro de partida de material de empreacutestito compactado sobre el cual se depositan las arenas cicloneadas hacia el lado de aguas abajo y las lamas hacia el lado de aguas arriba Una vez completado el vaciado de arenas y lamas correspondiente al muro inicial se eleva la liacutenea de alimentacioacuten de arenas y lamas siguiendo el mismo plano vertical inicial de la berma de coronamiento del muro de partida Lo que permite lograr un muro de arenas cuyo eje se mantiene en el mismo plano vertical cuyo talud de aguas arriba es maacutes o menos vertical y cuyo talud de aguas abajo puede tener la inclinacioacuten que el disentildeo considera adecuada

Este meacutetodo requiere disponer de un volumen de arenas intermedio entre los 2meacutetodos anteriores y permite lograr muros suficientemente estables

Estos meacutetodos constructivos del muro de arenas de los Tranques de Relavesmencionados anteriormente son sobradamente conocidos en Chile siendo los meacutetodos de aguas abajo y eje central los que contempla hoy nuestra

legislacioacuten en los proyectos de Tranques de Relaves que se presentan al Servicio Nacional de Geologiacutea (SERNAGEOMIN) para su aprobacioacuten

La inseguridad que muchas veces despiertan los tranques de arenas de relave nodeben atribuirse al material con que se construyen sino al sistema de construccioacuten por relleno hidraacuteulico que puede inducir elevadas presiones de poros e incluso lalicuefaccioacuten total en caso de un sismo Sin embargo las teacutecnicas modernas de disentildeo construccioacuten y control permiten obtener estructuras seguras a base de buenos sistemas de drenaje de un eficiente sistema de ciclonaje y disposicioacuten de las arenas y tambieacuten de una buena compactacioacuten de la arena que permita alcanzar una elevada densidad utilizando un equipo adecuado para ello Lo anterior complementado con un control piezomeacutetrico en el cuerpo del prisma resistente deja al tranque de arenas de relave en condiciones de estabilidad semejante al de otras obras de Ingenieriacutea de Importancia

Figura 3- Meacutetodos Constructivos del Muro de Arenas de Tranques de Relaves

Embalses de Relaves

Este tipo de depoacutesito de relaves consiste en construir un muro resistente hechototalmente de material de empreacutestito compactado e impermeabilizando el talud interior del muro y tambieacuten parte o todo su coronamiento los relaves se depositan completos en la cubeta sin necesidad de clasificacioacuten pero tambieacuten deben disponer de un sistema de evacuacioacuten de las aguas claras de la laguna que se forma Los embalses de relaves no se diferencian esencialmente de las presas de embalse de aguas las que constituyen una teacutecnica ampliamente desarrollada en todo el mundo

Es interesante destacar no obstante que las teacutecnicas de disentildeo evolucionan con gran rapidez y cada diacutea se descubren nuevos meacutetodosTal vez la diferencia fundamental entre un embalse destinado a la acumulacioacuten deagua y uno destinado a relaves es que mientras el embalse para agua se construye de una vez con su capacidad definitiva el embalse para relaves se puede ejecutar por etapas a medida que se avanza con el depoacutesito de los relaves a fin de no anticipar inversiones y reducir a un miacutenimo su valor presente La construccioacuten por etapas obliga a que la zona impermeable de la presa se disentildee como una membrana inclinada cercana y en la direccioacuten del talud de aguas arriba Un perfil como eacuteste limita los grados de libertad en el disentildeo de las presas de tierra cuando estaacuten destinadas a contener relaves (Ver Figura 4)

Figura 4 Muro construido con material de empreacutestito

Del punto de vista siacutesmico los Embalses de Relaves son maacutes resistente que cualquiera de los meacutetodos indicados para los Tranques de Relaves

Depoacutesitos de Relaves Espesados

El Ingeniero canadiense Eli I Robinsky ha desarrollado un sistema de depoacutesito que no requiere de un dique o muro contenedor para su construccioacuten El procedimiento se basa en la mayor viscosidad que alcanza la pulpa de relave al aumentar la concentracioacuten de soacutelidos El autor propone una curva en que relaciona el aacutengulo de reposo del relave con el contenido de soacutelidos de la pulpa Para concentracioacuten del orden de 53 en peso la pendiente de reposo es del 2 y eacutesta aumenta hasta un 6 siacute la concentracioacuten sube a 65 De esta manera pueden disponerse los relaves en forma de un cono cuya pendiente seraacute la que corresponde a la respectiva concentracioacuten de soacutelidos Si se trata por ejemplo de

depositar relaves en un valle plano desde la ladera que limita dicho valle se puede iniciar el depoacutesito desde pequentildea altura con una pulpa relativamente diluida para luego elevar el punto de descarga simultaacuteneamente con un aumento de la concentracioacuten a fin de disponer para las capas siguientes de una pendiente mas pronunciada El punto de descarga puede luego ser desplazado lateralmente con el objeto de formar un depoacutesito de base ovoidal

No obstante que este tipo de depoacutesito no requiere la construccioacuten de un dique paralimitar el aacuterea comprometida se recomienda la construccioacuten de un pequentildeo terrapleacuten algo alejado del borde exterior del depoacutesito el cual sirve para contener un volumen para el depoacutesito del agua desalojada por el relave la cual es captada por un vertedero u otro dispositivo para ser bombeada y recirculada Este pequentildeo terrapleacuten sirve a la vez para colectar las aguas lluvias y conducirlas hacia cauces naturales

Otro principio baacutesico de este tipo de depoacutesito se deriva de la diferencia en lo que asegregacioacuten del material se refiere entre una pulpa diluida y otra concentradaEn efecto si la concentracioacuten de soacutelidos es baja el escurrimiento de la pulpa produce una segregacioacuten de materiales depositaacutendose en primer lugar los granos mayores y a continuacioacuten y separadamente los maacutes finos Es el fenoacutemeno usual en el depoacutesito de lamas en un tranque y maacutes auacuten el que ocurre en los tranques construidos por el meacutetodo de aguas arriba Si por el contrario la pulpa es concentrada (del orden del 50 o maacutes) la pulpa escurre como un todo sin ocasionar segregacioacuten Es el caso que ocurre con el escurrimiento de relaves por tuberiacuteas en que es conveniente evitar la segregacioacuten mediante el uso de concentraciones del orden del 50 ya que con el uso de pulpas maacutes diluidas los granos gruesos se separan y ruedan por el fondo aumentando la abrasioacuten de la tuberiacutea seguacuten el autor en un escurrimiento libre ocurre el mismo fenoacutemeno y al evitarse la segregacioacuten se obtiene una mayor densidad que impide que el relave depositado sea erosionado por el agua desalojada por el propio relave por las aguas lluvias o por el viento

El procedimiento propuesto por Robinsky resulta aparentemente muy atractivoespecialmente en aquellos casos en que la topografiacutea es favorable La relativa bajaaltura de los depoacutesitos al tener estos una pendiente maacutexima del tipo 6 ocupangrandes extensiones relativamente planas o de poca inclinacioacuten Existen sin embargo algunas interrogantes que no estaacuten claramente especificados por su autor En efecto la obtencioacuten de concentraciones de pulpa tan alta como 65 de soacutelidos es un problema que el autor no ha explicado como se puede obtener Solamente ha sugerido en forma general que podriacutean

usarse espesadores coacutenicos profundos meacutetodos centriacutefugos y de filtracioacuten y vaciacuteo Por otra parte si las pulpas asiacute concentradas tienen un aacutengulo de reposo de 6 su escurrimiento por tuberiacutea desde el concentrador hasta el veacutertice del cono implica una peacuterdida de carga hidraacuteulica superior a dicho 6 en forma que una conduccioacuten por ejemplo a 2 Km significariacutea una perdida de energiacutea del orden de 150 m lo que resultariacutea muy costoso si el relave debe ser bombeado No siempre es posible la instalacioacuten del espesador junto al veacutertice del depoacutesito

En resumen el meacutetodo de depositacioacuten de relaves espesados es una posibilidad muy interesante que merece ser investigada en profundidad para resolver los interrogantes que se plantean Es posible que puedan ser utilizados en forma experimental con un grado de espesamiento del orden de 53 de soacutelidos el que puede ser alcanzado por meacutetodos corrientes usando para el depoacutesito un terreno casi horizontal ya que el talud de reposo del relave asiacute espesado seriacutea del tipo 2

Figura 5 Disposicioacuten de Relaves Espesados (Meacutetodo Robinsky)Depoacutesitos de Relaves Filtrados

Este tipo de depoacutesitos de relaves es muy similar al de los relaves espesados con ladiferencia de que el material contiene menos agua debido al proceso de filtradoutilizando equipos similares a los que se emplean para filtrar concentrados como son los filtros de prensa o de vaciacuteo

El relave una vez filtrado se transporta al lugar de depoacutesito mediante cintastransportadoras o bien mediante equipos de movimiento de tierra yo camiones En el primer caso se logra un domo de material similar al meacutetodo de Robinsky mientras que en el segundo caso se utiliza el equipo de movimiento de tierras para ir construyendo moacutedulos de material compactado los cuales permiten conformar un depoacutesito aterrazado de gran volumen Es importante sentildealar que en este meacutetodo aunque el contenido de humedad que se logra (20 a 30) permite su manejo con equipos de movimiento de tierra es suficientemente alto como para tener un relleno praacutecticamente saturado por lo que es posible que se produzcan infiltraciones importantes de las aguas contenidas en estos relaves si el suelo de fundacioacuten es relativamente permeable Tambieacuten es necesario sentildealar que la presencia de algunas arcillas yeso etc en los materiales de relaves pueden reducir significativamente la eficiencia de filtrado

Depoacutesito de Relaves Filtrados

75 Depoacutesitos de Relaves en Pasta

Los relaves en pasta corresponden a una mezcla de agua con soacutelido que contieneabundante partiacuteculas finas y un bajo contenido de agua de modo que esta mezclatenga una consistencia espesa similar a una pulpa de alta densidadUna buena pasta de relaves requiere tener al menos un 15 de concentracioacuten en peso de partiacuteculas de tamantildeo menor a 20 micrones La mejor propiedad de las pastas de relaves es que pueden ser eficientemente trasportadas en tuberiacuteas sin los problemas de segregacioacuten o sedimentacioacuten que ocurren normalmente en las pulpas de relaves y permiten una gran flexibilidad en el desarrollo del concepto del sitio de emplazamiento una vez depositados los relaves se dejan secar luego acopiar permitiendo asiacute minimizar la superficie de suelo cubierto con relaves

La consistencia alcanzada permite que una pasta permanezca estable auacuten cuando esteacute varias horas sin moverse La pasta puede formarse a partir de una gran variabilidad de componentes como cuarzofeldespato arcillas micas y salesEs posible producir materiales con la consistencia de pasta a partir de un amplio rango de concentracioacuten de soacutelidos en peso y sobre la base de la variacioacuten de la distribucioacuten de tamantildeo de las partiacuteculas Es decir la produccioacuten de pasta es especiacutefica para cada tipo de material

Cuando se dispone pasta de relaves en superficie una muy pequentildea fraccioacuten de agua podraacute drenar o infiltrarse ya que la mayor parte de la humedad es retenida en la pasta debido a la tensioacuten superficial de la matriz de suelo finoLa flexibilidad que permiten las pastas en cuanto al desarrollo del lugar de emplazamiento del depoacutesito puede ser extendida al uso de teacutecnicas de construccioacuten aguas arriba donde las consideraciones de disentildeo antisiacutesmicos de otra manera seriacutea prohibida Con la alternativa de pasta no se requiere una solucioacuten tipo embalse

Para faenas de pequentildea escala la pasta puede ser transportada en camiones desde las instalaciones de operacioacuten y descargadas en el lugar de disposicioacuten final Una vez depositada se deja secar y se puede acopiar Esta forma de acumular permite minimizar la superficie de suelo cubierto con relaves realizar un cierre progresivo y al cese de operaciones el depoacutesito puede ser dejado sin requerir medidas adicionales de cierre

Para faenas de mayor tamantildeo por economiacutea de escala para el manejo de materiales el sistema considera el uso de bombas o cintas transportadoras hasta un repartidor que realiza la disposicioacuten final Cabe destacar que debido a su alta densidad las pastas son transportadas mediante el uso de bombas de desplazamiento positivo

i) En los depoacutesitos de relaves en pasta se reducen significativamente lo siguiente

1048766 La necesidad de disentildear y construir grandes depoacutesitos1048766 El volumen de materiales involucrados en la construccioacuten de depoacutesitos1048766 Los riesgos de falla geomecaacutenica asociados a los tranques convencionales1048766 Los riesgos de generacioacuten de aguas aacutecidas y lixiviacioacuten de metales1048766 El manejo del volumen de agua clara1048766 Las peacuterdidas de agua por infiltracioacuten y evaporacioacuten1048766 La superficie de suelo para disponer los relaves optimizando el uso del suelo1048766 La emisioacuten de material particulado

ii) En los depoacutesitos de relaves en pasta se incrementa significativamente lo siguiente1048766 La recuperacioacuten de aguas desde los relaves1048766 La aceptacioacuten ambiental de la comunidad1048766 La posibilidad de co-depositar junto a otros residuos mineros (esteacuteriles o lastre)1048766 La flexibilidad operacional

iii) Ademaacutes1048766 Se pueden desarrollar actividades de vegetacioacuten o de remediacioacuten en formaparalela a la operacioacuten

1048766 Permite la encapsulacioacuten de contaminantes en el depoacutesito

Depoacutesito de Relaves en Pasta

Otros Depoacutesitos de Relaves

Nota A continuacioacuten se mencionan otros tipos de Depoacutesitos de Relaves que en otros paiacuteses son factibles de desarrollar Sin embargo en Chile en la actualidad existen grandes restricciones de las autoridades competentes del punto de vista legal de la Seguridad de la Personas y del Medio Ambiente para otorgar permisos a los proyectos que pudieren presentarse de modo tal que no los contempla nuestra legislacioacuten aunque se debe reconocer que en el pasado se realizaron proyectos en Chile que utilizaron las teacutecnicas de Depoacutesitos de Relaves que nombraremos a continuacioacuten

A) Depoacutesitos en Minas Subterraacuteneas en ExplotacioacutenB) Depoacutesitos en Minas Subterraacuteneas AbandonadasC) Depoacutesitos en Minas Explotadas a Cielo AbiertoD) Depoacutesitos Relaves RadiactivosE) Depoacutesitos costerosF) Depoacutesitos submarinos

Descripcioacuten de los Componentes Principales de un Depoacutesito de Relaves yAlgunos Otros Conceptos Importantes

Cubeta- Corresponde al volumen fiacutesico disponible donde de depositan las lamas(finos) y gran parte del agua de los relaves de tal modo que se forma en ella lalaguna de aguas claras debido a la sedimentacioacuten de las partiacuteculas finas La cubetaes la componente maacutes importante en relacioacuten con la vida uacutetil del depoacutesito

Muro o Prisma Perimetral o Prisma Resistente- Este muro delimita la cubeta ypermite contener los residuos que en ella se descargan Por lo tanto el muroperimetral generalmente es la componente maacutes importante en lo que dice relacioacutencon la estabilidad o grado de seguridad del depoacutesito En los tranques de relaves este muro se va construyendo con el material grueso (arenas) de los relaves a lo largo de la vida uacutetil del depoacutesito

Sistema de Descarga yo Clasificacioacuten y Seleccioacuten de los Relaves- El sistemade descarga de residuos mineros permite depositar estos en la cubeta por lo queuna falla de este sistema se traduce en la detencioacuten de la operacioacuten eficiente deldepoacutesito Ademaacutes muchas veces este sistema se utiliza tambieacuten para clasificar yseleccionar los residuos de modo de utilizar parte de los mismos como material para la construccioacuten del muro perimetral (uso de ciclones)

Zona de descarga de los Residuos o Zona de Playa - La zona donde sedescargan los residuos a la cubeta se le llama zona de playa porque usualmenteestaacute seca en la superficie y se asemeja a una playa de arenas finas Es la parte deldepoacutesito de relaves o lamas situada en las cercaniacuteas de la liacutenea de vaciado estaplaya de forma junto al prisma resistente

Poza de Aguas Claras o Laguna de Decantacioacuten- Corresponde a la laguna deaguas clarificadas que se forma en la cubeta debido a la sedimentacioacuten o

decantacioacuten de las partiacuteculas soacutelidas Esta poza permite la recuperacioacuten de aguas yal mismo tiempo la evacuacioacuten de estas desde la cubeta Esta laguna debemantenerse lo mas alejada posible del muro de arenas o prisma resistente y suevacuacioacuten debe hacerse siempre para no disminuir el grado de estabilidad del muroSistema de Recuperacioacuten de Aguas- El sistema de recuperacioacuten de aguas permitedevolver a la planta las aguas claras que se han recuperado desde la poza o laguna de aguas clara mediante bombeo desde balsas yo descargas de torres deevacuacioacuten o decantacioacuten que son obras destinadas a la descarga gravitacional delas aguas claras desde la poza de decantacioacuten de un tranque o embalse de relaves

Sistema de Drenaje- Es el sistema (por ejemplo dedos o lechos drenantes) utilizado para deprimir al maacuteximo el nivel freaacutetico en el interior del cuerpo del murousualmente protegido por filtros para evitar que el flujo de aguas arrastre laspartiacuteculas finas y produzca la colmatacioacuten del sistema

Sistema de Impermeabilizacioacuten de la Cubeta- Si los relaves en la cubetacontienen sustancias toacutexicas debe evitarse la infiltracioacuten de aguas al subsuelo yaque estas podriacutean provocar la contaminacioacuten de los recursos de aguas subterraacuteneasyo de superficie de la zona de emplazamiento del depoacutesito En este caso es preciso que se disponga de un sistema de impermeabilizacioacuten del piso y paredes de la cubeta usualmente construido en base a una serie de estratos impermeables ypermeables-drenantes

Canales de Desviacuteo- Son las zanjas construidas o tuacuteneles construidos en las laderas para captar y desviar las escorrentiacuteas superficiales impidiendo su ingreso a la cubeta del tranque o embalse de relaves

Berma de Coronamiento- Es la faja horizontal de mayor cota del talud externo delprisma resistente o muro de contencioacuten

Revancha- Es la diferencia de cota entre la liacutenea de coronamiento y la superficie

inmediatamente vecina de la fraccioacuten aguas adentro del tranque generalmentelamosa o de arena muy fina Se denomina como revancha miacutenima al desnivel entreel coronamiento del prisma resistente y el punto maacutes alto de las lamas y sedenomina revancha maacutexima al desnivel entre el coronamiento y la superficie de lapoza de decantacioacuten

Nivel Freaacutetico- Es la cota de los puntos en que el agua de poros tiene presioacuten nula

Muro de Partida o Muro Inicial- Muro construido con material grueso de empreacutestito al inicio del depoacutesito de relaves En los sistemas constructivos del muro resistente de aguas abajo y eje central las arenas se vaciacutean hacia aguas abajo del muro inicial y las lamas hacia aguas arriba La altura del muro de partida queda determinada por el avance en altura del prisma de arenas en relacioacuten al avance en altura del nivel de lamas El muro inicial debe permitir mantener una revancha miacutenima a lo largo del periacuteodo de operacioacuten del tranque

Muro de Pieacute- Es el que se construye generalmente de enrocados en el extremo deaguas abajo del prisma resistente en los meacutetodos constructivos de eje central y deaguas abajo Este muro tiene por objeto dar un liacutemite fiacutesico al muro de arenas y evitar el escape de material fuera de la traza del prisma

Muro de Cola- Se suele construir para limitar el depoacutesito por el extremo de aguasarriba Puede construirse de tierra o por alguno de los sistemas de construccioacutenempleados para el muro resistente

Licuefaccioacuten- Perdida total de la resistencia al corte de un suelo saturado porincremento de la presioacuten de poros El caso maacutes frecuente de licuefaccioacuten ocurre poraccioacuten siacutesmica sobre materiales areno-limosos saturados Los relaves saturados son altamente susceptibles a licuefaccioacuten siacutesmica en especial si la permeabilidad ydensidad son bajas Es el fenoacutemeno maacutes preocupante que ocurra en un tranque derelaves

Piezometriacutea - Es el sistema de control de las presiones hidrostaacuteticas en el interior

del prisma resistente para detectar la presencia de sectores saturados Losinstrumentos utilizados se llaman piezoacutemetros y con ellos se detecta el nivel freaacuteticodel subsuelo

Vertederos de emergencia- Son vertederos de umbral variable destinados aevacuar el exceso de aguas acumuladas en la cubeta de un tranque al crecer lalaguna de decantacioacuten por lluvias intensas

Medidas de Control Operacional y de Mantencioacuten en Tranques de Relaves

A continuacioacuten se recomiendan una serie de medidas que deben tenersepresente principalmente por los operadores de la pequentildea y mediana mineriacutea enel control operacional y mantencioacuten de los depoacutesitos tranques de relaves Estasmedidas constituyen el principal objetivo de esta guiacutea

1048766 Se deben realizar perioacutedicamente controles de la densidad in-situ en el muro dearenas y determinar de la densidad relativa (las muestras se deben tomar a 13 y23 de la altura total del muro) Estas medidas son importante porque indican encierta medida el grado de compactacioacuten con que cuenta el muro de arenas en laoperacioacuten

1048766 Controlar el nivel freaacutetico con piezoacutemetros en el muro de arenas comparar lacota que se obtiene de este nivel con la cota del nivel del coronamiento delmuro de partida impermeabilizado El nivel freaacutetico debe ser maacutes bajo que dichacota esto tiene gran relevancia especialmente en aquellos tranques que nocuentan con un buen sistema de drenaje en el muro de arenas

1048766 Cuando el nivel freaacutetico es alto se debe proceder raacutepidamente a bajarloevacuando el agua clara de la laguna en la cubeta Es importante ademaacutes medirel nivel freaacutetico en algunos puntos aguas abajo del tranque y mantener una

estadiacutestica graacutefica con los datos obtenidos

1048766 Establecer un control perioacutedico de la granulometriacutea de las arenas de relave Unaumento repentino y significativo del de finos compromete las condiciones deseguridad de la obra (formacioacuten de bolsones saturados y superficies localizadasmenos resistentes al corte) La exigencia actual del contenido de finos en lasarenas de relave de los muros de contencioacuten en los tranques de relaves es quedebe estar constituida por no maacutes de un 20 de partiacuteculas menores de 200mallas (74 micrones)

1048766 Las partiacuteculas de las arenas de los relaves son muy angulares y heterogeacuteneas locual es favorable del punto de vista de la estabilidad ya que ayuda a lograr unabuena compactacioacuten pues las partiacuteculas en dicha operacioacuten de compactacioacutense traban unas con otra de modo que se necesitan grandes esfuerzos de cortepara romper este entrabamiento

1048766 Se debe medir el de soacutelidos en peso de la pulpa de relaves el cual debemantenerse en un rango no tan alto para que se permita un buen escurrimientode esta pulpa por la tuberiacutea de transporte evitando su embancamiento ytampoco muy bajo para no saturar raacutepidamente de aguas la cubeta (un rangobien aceptado en la praacutectica es entre 35 a 45)

1048766 Mantener una buena revancha con el fin de evitar posibles escurrimientos deagua a traveacutes del muro de arenas producieacutendose asiacute su erosioacuten

1048766 Se deben verificar perioacutedicamente el aacutengulo de talud operacional comprometidoen el proyecto y el ancho del coronamiento del muro de arenas Este uacuteltimo en laactualidad se exige como miacutenimo de 2 metros

1048766 Controlar perioacutedicamente el nivel y posicioacuten de la laguna de aguas claras la cual

debe mantenerse siempre lo maacutes alejada posible del muro de arenas en loscasos de tranques de relaves con el fin de evitar humectar demasiado el muro yque se sature de agua trayendo el consecuente aumento de la presioacuten de porosentre las partiacuteculas y el eventual colapso

1048766 Mantener siempre operativas las torres colectoras o bien las balsas con lasbombas de impulsioacuten para la evacuacioacuten de las aguas de la laguna declarificacioacuten aseguraacutendose asiacute la continuidad de esta operacioacuten

1048766 Verificar en forma perioacutedica el estado de las tuberiacuteas de conduccioacuten de losrelaves y tambieacuten las vaacutelvulas y bombas de impulsioacuten de la pulpa de relavesAdemaacutes se debe programar con antelacioacuten el traslado de las tuberiacuteas a lasposiciones de descarga siguientes

1048766 Una medida importante a tener presente en la construccioacuten en los muros dealgunos tranque es la de evitar conformar esquinas en aacutengulo recto ya queconstituyen uno de los puntos estructuralmente maacutes deacutebiles frente a lassolicitaciones siacutesmicas debido a bajo confinamiento Es por ello aconsejableestablecer uniones redondeadas

1048766 Es muy importante en un tranque de relaves en operacioacuten mantener la praacutecticade compactar el talud exterior a lo largo del muro de arenas usando equiposadecuados como por ejemplo rodillos lisos vibratorios tractores o bulldozerpesados Esto se hace con el fin de mantener una compactacioacuten adecuada delmuro ayudando asiacute a una mejor estabilidad siacutesmica de la obra

1048766 Cuando la compactacioacuten es deficiente los tranques de relaves tienen mayorprobabilidad de colapsar frente a una solicitacioacuten siacutesmica significativa Es por elloque la operacioacuten de compactacioacuten en el muro resistente debe hacerse en formaregular junto con todas aquellas otras medidas que tienen incidencia con la

estabilidad del tranque

1048766 Durante la operacioacuten se deben reparar todas las fisuras o grietas que sepudieren producir pues si no son cerradas dejan puntos deacutebiles sobre los cualesal ser tapados con material de relaves la compactacioacuten posterior no seraacuteeficiente en dichos sectores

1048766 Cuando durante la operacioacuten de un tranque de relaves no hay suficiente arenasde una calidad adecuada es conveniente considerar agregar una o maacutes capasintermedias de material de empreacutestitos bien compactado para continuar laconstruccioacuten del muro resistente y asiacute se tendraacute una mejor estabilidad fiacutesica

1048766 Es importante mantener despejados los muros de arenas de cualquier objetoextrantildeo puesto que los relaves sedimentan a la altura de los obstaacuteculos queencuentran en el trayecto

1048766 Los operadores de los depoacutesitos de relaves deben tener claro conocimiento delManual de Emergencia del depoacutesito de relaves con que obligatoriamente debecontar la Empresa de modo que les permita enfrentar en forma exitosa lassituaciones adversas climaacuteticas hidroloacutegicas siacutesmicas volcaacutenicas o falla delsistema de captacioacuten de aguas claras o situaciones de emergencias de otranaturaleza que pudieren presentarse

1048766 Si la causa de la emergencia se debe a fenoacutemenos naturales extremosimprevistos como sismos nevazones lluvias intensas erupciones volcaacutenicas uotros que impidan una normal operacioacuten o pongan en peligro la vida de laspersonas o el medio ambiente deberaacuten suspenderse las operaciones dedepositacioacuten de relaves hasta que las condiciones de seguridad del depoacutesito serestablezcan

1048766 En caso de precipitacioacuten de nieve o granizo sobre el prisma resistente y en que

a la vez se produzca la posibilidad de que debido a bajas temperaturas puedanintercalarse capas de agua a estado soacutelido que puedan crear planos de falla enel muro deberaacute paralizarse la depositacioacuten de arenas en el muro hasta quepase la situacioacuten de riesgo

Medidas que deben considerarse entre otras al Cierre y Posterior Abandonode un Tranque de Relaves

1048766 Desmantelamiento de las instalaciones (ductos de relaves bombashidrociclones liacuteneas eleacutectricas muelles de acceso)

1048766 Secado de la laguna de aguas claras

1048766 Dejar operativos los canales perimetrales interceptores de aguas de laderas

1048766 Mantencioacuten del sistema de evacuacioacuten de aguas lluvias

1048766 Estabilizacioacuten de taludes (considerando maacuteximo sismo probable de ocurrenciaen la zona de emplazamiento)

1048766 Cercado en torno a las torres colectoras y en algunos casos se justifica elsellado de estas torres

1048766 Instalacioacuten de cierres de acceso al lugar donde se encuentran los relaves

1048766 Instalacioacuten de sentildealizaciones preventivas

1048766 Instalacioacuten de cortavientos

1048766 Habilitacioacuten de vertederos de seguridad (disentildeado considerando el evento demaacutexima crecida probable)

1048766 Compactacioacuten de la berma de coronamiento

1048766 Recubrimiento con material adecuado para evitar la erosioacuten eoacutelica o tambieacutenpara posibilitar la forestacioacuten del tranque en aquellos lugares en donde esfactible hacerlo

Algunos conceptos que se deben conocer y recordar

1048766 Un buen disentildeo y una buena operacioacuten de un depoacutesito de relaves desde suinicio los transformaraacute en obras amigable con el medio ambiente

1048766 Los depoacutesitos de relaves son formas geoloacutegicas artificiales que debenpermanecer en el tiempo y por ello no se debe escatimar en esfuerzos paragarantizar la seguridad de las personas y el medio ambiente

1048766 Todo plan de abandono de un depoacutesito de relaves debe tener como objetivoslos siguientes conceptos Estabilidad Fiacutesica Estabilidad Quiacutemica y usoposterior del suelo

1048766 En la construccioacuten de un tranque de relaves es obligatorio considerar unabuena impermeabilizacioacuten del muro de partida para evitar infiltraciones en labase del muro de arenas y ayudar asiacute a la estabilidad de eacuteste

1048766 Es importante tener presente en el disentildeo del muro de arenas que en el casode un sismo en el coronamiento del muro se pueden producir aceleracionesdel orden de un 40 - 50 mayores que en la base de alliacute la importancia detener siempre una buena compactacioacuten del muro

1048766 Los tranques de relaves tienen una mayor probabilidad de colapsar cuando lacompactacioacuten del muro resistente es deficiente

1048766 Las aceleraciones siacutesmicas pueden producir un mecanismo de cuntildeadeslizante en los muros y tambieacuten producir zonas de licuefaccioacuten

1048766 Los taludes pueden fallar por inestabilidad a causa de- El peso que tiende a deslizar el talud por mala compactacioacuten- Erupcioacuten volcaacutenica- Nieve al derretirse- Hielo fundido- Sismos- Crecida de un riacuteo cercano

1048766 Con la construccioacuten de los Depoacutesitos de Relaves se protege el medioambiente al desecharlos en estas obras adecuadas recuperando el agua que

en algunos sectores es prioritario hacerlo y ademaacutes (en algunos casos) existeuna buena potencialidad futura de retratamiento de estos materialesA continuacioacuten se incluyen algunos anexos que incluyen datos teacutecnicos especiacuteficosexistentes en la literatura que son de utilidad en el tema de Depoacutesitos de Relaves

V REFERENCIAS BIBLIOGRAFICASldquoTuacuteneles y disentildeo de excavaciones subterraacuteneasrdquo UNAP Ing Esteban Aquino AlanocaldquoSostenimiento y relleno de labores minerasrdquo UNAP Ing Jorge Durant BrodenConferencia de apertura I CONEIMIN 2005 Arequipa (Roacutemulo Mucho Mamani)Conferencia 6ordm congreso peruano de mineriacutea 2006 (Guido del castillo Echegaray)Conferencia del director de energiacutea y minas de la regioacuten puno 2007 en inauguracioacuten del jueves

minero FIM-UNAP (Ernesto Sagua Alanguia)Revista rdquoTeoriacutea y accioacuten del mundo minerordquo ediciones 246- 249 director Luciano C DeliotXVII convencioacuten minera Arequipa setiembre 2005Congresos de estudiantes de ingenieriacutea de minas realizadas en el Peruacute I II CONEIMINArequipa05 e Ica06 VI VII CONEINGEMET Tacna05 y Puno06

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURAFACULDAD DE INGENIERIA DE MINAS

ESCUELA PROFESIONALDE INGENIERIA DE MINAS

TEMA APLICACIONES DE LA MECANICA DE FLUIDOS EN MINERIA

CURSO MECANICA DE FLUIDOS E HIDRAULICA

DOCENTE ING LUIS SAAVEDRA FRIAS

ESTUDIANTE CARRION BACA ANTHONY FRANCOIS

CODIGO O602005022

(Modelamiento de relleno hidraacuteulicoldquoData Minerdquo Cerro de Pasco)

Presas de embalse de lagunas de relave

Conceptos Baacutesicos y Generalidades sobre los Relaves

Toda planta minera cuyo proceso de concentracioacuten es Flotacioacuten produce residuossoacutelidos que se denominan relaves y que corresponden a una ldquoSuspensioacuten fina desoacutelidos en liacutequidordquo constituidos fundamentalmente por el mismo material presente insitu en el yacimiento al cual se le ha extraiacutedo la fraccioacuten con mineral valiosoconformando una pulpa que se genera y desecha en las plantas de concentracioacutenhuacutemeda de especies minerales y esteacuteriles que han experimentado una o varias etapas en circuito de molienda fina esta pulpa o lodo de relaves fluctuacutea en la praacutectica con una razoacuten aproximada de aguasoacutelidos que van del orden de 11 a 21 Las caracteriacutesticas y el comportamiento de esta pulpa dependeraacute de la razoacuten aguasoacutelidos y tambieacuten de las caracteriacutesticas de las partiacuteculas soacutelidas Esto puede ilustrarse si seconsideran los siguientes ejemplos

1048766 Una masa de relaves con un gran contenido de agua escurriraacute faacutecilmente inclusocon pendientes pequentildeas1048766 Una masa de relaves con un contenido de agua suficientemente bajo (por ejemplo relaves filtrados) no escurriraacute gravitacionalmente1048766 Si las partiacuteculas soacutelidas son de muy pequentildeo tamantildeo (equivalentes a arcillas) sedemoraraacuten un gran tiempo en sedimentar mantenieacutendose en suspensioacuten y alcanzando grandes distancias respecto al punto de descarga antes de sedimentar1048766 Si las partiacuteculas soacutelidas son de gran tamantildeo (equivalentes a arenas) sedimentaraacuten raacutepidamente y se acumularaacuten a corta distancia del punto de descargaLas alternativas a utilizar en la depositacioacuten de un material de relaves dependeraacute de las caracteriacutesticas de los relaves que produce la planta

(cantidad suficiente de material tamantildeo arena) del costo del agua (si es escasa se justifican inversiones en equipos para optimizar su recuperacioacuten) y de las caracteriacutesticas del lugar de emplazamiento del depoacutesito de relaves

Para conseguir estructuras estables con los relaves deben determinarse suscaracteriacutesticas similares a lo que se hace con los suelos (granulometriacutea densidadrelativa razoacuten de vaciacuteos relaciones de fase etc) Estas determinaciones permitentambieacuten evaluar el cumplimiento de las disposiciones legales contenidas en el DSNordf248 (2006) ldquoReglamento para la Aprobacioacuten de Proyectos de Disentildeo

Opciones para la Descarga de los Relaves

Opcioacuten A Descarga del Relave Completo

Se requiere disponer de un volumen suficientemente grande para permitir almacenar todos los relaves que se produciraacuten durante la vida uacutetil de la planta Pueden utilizarse cavidades pre- existentes como rajos mineros abandonados depresiones naturales en superficie cavernas naturales antiguas minas subterraacuteneas abandonadas etc En cualquiera de estos casos si bien en el pasado en Chile pudieron darse la posibilidad de ser considerados hoy debido a la legislacioacuten ambiental vigente resulta difiacutecil de ser aceptados por su alta connotacioacuten ambiental y deberiacutean realizarse estudios muy completos y detallados para demostrar que no se afectaraacute el medio ambiente Por esto para la descarga de relaves completos resulta teacutecnica y ambientalmente maacutes aceptable construir un muro perimetral con talud interno impermeabilizado hecho con materialgrueso de empreacutestito y generar asiacute una cubeta de depositacioacuten Este tipo de depoacutesito de relaves se denomina ldquoEmbalses de Relavesrdquo y han sido aceptados como alternativa de depositacioacuten de relaves en nuestro paiacutes

Opcioacuten B Construccioacuten del Muro Resistente con Parte del Relave

Esta opcioacuten corresponde a tratar los relaves provenientes de la planta de manera de separar la fraccioacuten gruesa (arenas de relaves) de la fraccioacuten fina (lamas) para poder utilizar la primera como material para la construccioacuten del muro perimetral y descargar la segunda a la cubeta de embalse Al construir el muro utilizando las arenas de los relaves es posible hacerlo de 3 formas o meacutetodos de crecimiento distintas Crecimiento del muro hacia ldquoaguas arribardquo (no lo contempla la legislacioacuten

actual en Chile) crecimiento del muro hacia ldquoaguas abajordquo y crecimiento del muro seguacuten el meacutetodo llamado ldquoeje central o mixtordquo (ver fig 3) Cualquiera de estos meacutetodos constructivos conforman finalmente a los denominados en Chile ldquoTranques de Relavesrdquo

Opcioacuten C Material de Relaves Equivalente a un Suelo Huacutemedo

Esta opcioacuten requiere tratar los relaves provenientes de la planta de manera de extraerle la mayor cantidad de agua obteniendo asiacute un material equivalente a un suelo huacutemedo el cual puede ser depositado sin necesidad de un muro perimetral para su contencioacuten

Para este propoacutesito existen distintos meacutetodos ldquoEspesar los Relavesrdquo ldquoFiltrar losRelavesrdquo y la alternativa maacutes reciente es la de crear lo que se denomina ldquoPasta deRelavesrdquo

Efectos de la Razoacuten SoacutelidoAgua (SA)

Una pulpa de relaves con suficiente agua se comportaraacute como una suspensioacuten acuosa cuya viscosidad aumenta si disminuye el agua hasta que para contenidos de agua suficientemente bajos se comportaraacute como un lodo espeso y eventualmente como un suelo huacutemedo

Experimentalmente podemos sentildealar que1048766 Si la razoacuten SA es menor que 50 la pulpa de relaves se comporta comosuspensioacuten acuosa y escurriraacute incluso con pendiente menores al 2 y se producesegregacioacuten de las partiacuteculas con la distancia al punto de descarga1048766 Si la razoacuten SA es mayor o igual que 55 la pulpa de relaves comienza a tenercomportamiento de un lodo viscoso disminuye fuertemente la segregacioacuten departiacuteculas y se necesitaraacute pendientes mayores al 2 para escurrir

La siguiente tabla nos indica la pendiente liacutemite que admite un pulpa de relaves paradistintas concentraciones de soacutelidos en peso (pendientes mayores produciraacuten su

escurrimiento)

Permeabilidad de los Suelos-

Se dice que un material es permeable cuando tiene huecos continuos e interconectado de modo tal que el agua pueda escurrir por ellos Al movimiento del agua a traveacutes del material se le denomina ldquoInfiltracioacuten o filtracioacutenrdquo y a su medida ldquoPermeabilidadrdquoLa circulacioacuten del agua a traveacutes del suelo se debe a la diferencia de presioacuten hidrostaacutetica entre dos puntosEn forma muy resumida podemos decir que se cumple la relacioacutenν = k iDonde ν = es la velocidad de descargai = es el gradiente hidraacuteulicok = es el coeficiente de permeabilidadLas unidades en que ldquokrdquo se expresa comuacutenmente son cmseg

Determinando el coeficiente de permeabilidad se puede determinar el volumen de las filtraciones el que depende del tamantildeo y granulometriacutea de las partiacuteculas gruesas de la cantidad de finos y de la densidad de la muestra

El coeficiente de permeabilidad variacutea en un amplio margen para los distintos suelosnaturales desde 102 cmseg (permeable) hasta 10-9 cmseg (impermeable)

Los especialistas clasifican los suelos con respecto a la permeabilidad de la siguiente manera102 10 10-2 10-4 10-6 10-8 cmsegGrava ArenaZona de semipermeabilidad

VARIACION DE LA PENDIENTE LIMITE CON LA CONCENTRACIOumlN DE SOacuteLIDOS

EN UNA PULPA DE RELAVES Pendiente Liacutemite Porcentaje de Soacutelido en Peso

lt 2 lt 50 2-3 55-66 3-5 60-63 4-6 63-65 gt 6 gt 65

Arenas finas y Limos y ArcillasPermeable Limite Impermeable

Densidad Relativa-

El grado de compactacioacuten que se requiere para una arena de relave con el fin deminimizar el riesgo de licuefaccioacuten es expresado en teacuterminos de la llamada densidad relativa Dr la que se define seguacuten la siguiente expresioacuten(emaacutex - e)Dr = ----------------- x100(emaacutex - e miacuten)Donde Dr = densidad relativaemaacutex = relacioacuten de vaciacuteos de la arena en la condicioacuten maacutes sueltaemaacutex = relacioacuten de vaciacuteos de la arena en la condicioacuten maacutes densa

Otra forma de calcular la densidad relativa es mediante la expresioacuten

ρmaacutex (ρin situ - ρ miacuten)Dr = ---------------------------- x100 ρin situ (ρmaacutex - ρ miacuten)

Siendo ρmaacutex = densidad maacutexima de las arenasρ miacuten = densidad miacutenima de las arenasρin situ = densidad en el lugar de las arenas

Nota- Todos los paraacutemetros indicados en las expresiones anteriores se debendeterminar a nivel de laboratorio mediante ensayos normalizados

Ademaacutes cuando las arenas poseen entre el 10 y de 20 de finos (-200 mallaTyler) las medidas de densidad relativa pueden dejar de ser representativas yes maacutes conveniente la utilizacioacuten de densidades expresadas como porcentajede la densidad maacutexima alcanzada en ensayos de compactacioacuten Proacutector(estaacutendar y modificado)

Depoacutesitos de Relaves

Dentro de la disposicioacuten de relaves existen diferentes y variadas formas de depositacioacuten de relaves que dependiendo de diversos factores como son las cercaniacuteas al concentrador capacidad de almacenamiento de

relaves topografiacutea del lugar produccioacuten del yacimiento se deberaacute seleccionar la forma maacutes apropiada para disponer estos relaves

Atendiendo a lo indicado anteriormente los distintos tipos de ldquoDepoacutesitos de Relavesrdquo que se consideran en la actualidad en Chile indicados en el ldquoReglamento para la Aprobacioacuten de Proyectos de Disentildeo Construccioacuten Operacioacuten y Cierre de Depoacutesitos deRelavesrdquo son los siguientes

1048766 Tranques de Relaves1048766 Embalses de Relaves1048766 Depoacutesito de Relaves Espesados1048766 Depoacutesito de Relaves Filtrados1048766 Depoacutesito de Relaves en Pasta

A continuacioacuten se realiza una breve descripcioacuten general de estas formas dedepositacioacuten de relaves

Tranques de RelavesA continuacioacuten se describen brevemente las alternativas de construccioacuten del muro de arenas de Los Tranques de Relaves

Construccioacuten del Muro Meacutetodo Aguas ArribaEl Meacutetodo Aguas Arriba- consiste en un muro inicial (starter dam) construido conmaterial de empreacutestito compactado sobre el cual se inicia la depositacioacuten de los relaves utilizando clasificadores denominados ldquoHidrociclonesrdquo la fraccioacuten maacutes gruesa o arena se descarga por el flujo inferior del hidrocicloacuten (Underflow) y se deposita junto al muro inicial mientras la fraccioacuten maacutes fina o lamas que sale por el flujo superior del hidrocicloacuten (Overflow) se deposita hacia el centro del tranque en un punto mas alejado del muro de modo tal que se va formando una especie de playa al sedimentar las partiacuteculas maacutes pesadas de lamas y gran parte del agua escurre formando el pozo de sedimentacioacuten o laguna de sedimentacioacuten la que una vez libre de partiacuteculas en suspensioacuten es evacuada mediante un sistema de estructura de descarga que pueden ser las denominadas torres de evacuacioacuten o bien se utilizan bombas montadas sobre una balsa flotante Una vez que el depoacutesito se encuentra proacuteximo a llenarse se procede al levante del muro desplazando los hidrociclones a una mayor elevacioacuten en la direccioacuten hacia aguas arriba y comenzando una nueva etapa de descarga de arenas y peralte del muro se continuacutea sucesivamente la construccioacuten en la forma indicada

Con este meacutetodo en la praacutectica se pueden alcanzar alturas de hasta 25 metros (verfigura1) Si bien este meacutetodo es el que requiere un menor volumen de material arenoso por lo que ha sido utilizado en la pequentildea mineriacutea para

construir numerosos tranques es el que produce el tipo de muro menos resistente frente a oscilaciones siacutesmicas es por ello que en la actualidad en Chile no estaacute contemplado aprobar este tipo de proyecto de tranques de relaves en la legislacioacuten vigente

Figura 1 Meacutetodo de aguas arriba

Construccioacuten del Muro Meacutetodo Aguas Abajo

El Meacutetodo Aguas Abajo-

La construccioacuten se inicia tambieacuten con un muro de partida de material de empreacutestito compactado desde el cual se vaciacutea la arena cicloneada hacia el lado del talud aguas abajo de este muro y las lamas se depositan hacia el talud aguas arriba Cuando el muro se ha peraltado lo suficiente usualmente 2 a 4 m se efectuacutea el levante del muro desplazando los hidrociclones a una mayor elevacioacuten en la direccioacuten hacia aguas abajo y comenzando una nueva etapa de descarga de arenas y peralte delmuro A veces se dispone tambieacuten de un segundo muro pre-existente aguas abajo (ver fig2) Las arenas se pueden disponer en capas inclinadas seguacuten el manteo del talud del muro de partida o bien disponerlas en capas horizontales hacia aguas abajo del muro de partida

Este meacutetodo de aguas abajo requiere disponer de un gran volumen de arenas y permite

lograr muros resistentes maacutes estables del punto de vista de la resistencia siacutesmica

Figura 2 Meacutetodo Aguas Abajo (capas de arenas inclinadas)

Construccioacuten del Muro Meacutetodo Eje Central o Mixto

El Meacutetodo Eje Central o Mixto- se inicia al igual que los meacutetodos anteriores con unmuro de partida de material de empreacutestito compactado sobre el cual se depositan las arenas cicloneadas hacia el lado de aguas abajo y las lamas hacia el lado de aguas arriba Una vez completado el vaciado de arenas y lamas correspondiente al muro inicial se eleva la liacutenea de alimentacioacuten de arenas y lamas siguiendo el mismo plano vertical inicial de la berma de coronamiento del muro de partida Lo que permite lograr un muro de arenas cuyo eje se mantiene en el mismo plano vertical cuyo talud de aguas arriba es maacutes o menos vertical y cuyo talud de aguas abajo puede tener la inclinacioacuten que el disentildeo considera adecuada

Este meacutetodo requiere disponer de un volumen de arenas intermedio entre los 2meacutetodos anteriores y permite lograr muros suficientemente estables

Estos meacutetodos constructivos del muro de arenas de los Tranques de Relavesmencionados anteriormente son sobradamente conocidos en Chile siendo los meacutetodos de aguas abajo y eje central los que contempla hoy nuestra

legislacioacuten en los proyectos de Tranques de Relaves que se presentan al Servicio Nacional de Geologiacutea (SERNAGEOMIN) para su aprobacioacuten

La inseguridad que muchas veces despiertan los tranques de arenas de relave nodeben atribuirse al material con que se construyen sino al sistema de construccioacuten por relleno hidraacuteulico que puede inducir elevadas presiones de poros e incluso lalicuefaccioacuten total en caso de un sismo Sin embargo las teacutecnicas modernas de disentildeo construccioacuten y control permiten obtener estructuras seguras a base de buenos sistemas de drenaje de un eficiente sistema de ciclonaje y disposicioacuten de las arenas y tambieacuten de una buena compactacioacuten de la arena que permita alcanzar una elevada densidad utilizando un equipo adecuado para ello Lo anterior complementado con un control piezomeacutetrico en el cuerpo del prisma resistente deja al tranque de arenas de relave en condiciones de estabilidad semejante al de otras obras de Ingenieriacutea de Importancia

Figura 3- Meacutetodos Constructivos del Muro de Arenas de Tranques de Relaves

Embalses de Relaves

Este tipo de depoacutesito de relaves consiste en construir un muro resistente hechototalmente de material de empreacutestito compactado e impermeabilizando el talud interior del muro y tambieacuten parte o todo su coronamiento los relaves se depositan completos en la cubeta sin necesidad de clasificacioacuten pero tambieacuten deben disponer de un sistema de evacuacioacuten de las aguas claras de la laguna que se forma Los embalses de relaves no se diferencian esencialmente de las presas de embalse de aguas las que constituyen una teacutecnica ampliamente desarrollada en todo el mundo

Es interesante destacar no obstante que las teacutecnicas de disentildeo evolucionan con gran rapidez y cada diacutea se descubren nuevos meacutetodosTal vez la diferencia fundamental entre un embalse destinado a la acumulacioacuten deagua y uno destinado a relaves es que mientras el embalse para agua se construye de una vez con su capacidad definitiva el embalse para relaves se puede ejecutar por etapas a medida que se avanza con el depoacutesito de los relaves a fin de no anticipar inversiones y reducir a un miacutenimo su valor presente La construccioacuten por etapas obliga a que la zona impermeable de la presa se disentildee como una membrana inclinada cercana y en la direccioacuten del talud de aguas arriba Un perfil como eacuteste limita los grados de libertad en el disentildeo de las presas de tierra cuando estaacuten destinadas a contener relaves (Ver Figura 4)

Figura 4 Muro construido con material de empreacutestito

Del punto de vista siacutesmico los Embalses de Relaves son maacutes resistente que cualquiera de los meacutetodos indicados para los Tranques de Relaves

Depoacutesitos de Relaves Espesados

El Ingeniero canadiense Eli I Robinsky ha desarrollado un sistema de depoacutesito que no requiere de un dique o muro contenedor para su construccioacuten El procedimiento se basa en la mayor viscosidad que alcanza la pulpa de relave al aumentar la concentracioacuten de soacutelidos El autor propone una curva en que relaciona el aacutengulo de reposo del relave con el contenido de soacutelidos de la pulpa Para concentracioacuten del orden de 53 en peso la pendiente de reposo es del 2 y eacutesta aumenta hasta un 6 siacute la concentracioacuten sube a 65 De esta manera pueden disponerse los relaves en forma de un cono cuya pendiente seraacute la que corresponde a la respectiva concentracioacuten de soacutelidos Si se trata por ejemplo de

depositar relaves en un valle plano desde la ladera que limita dicho valle se puede iniciar el depoacutesito desde pequentildea altura con una pulpa relativamente diluida para luego elevar el punto de descarga simultaacuteneamente con un aumento de la concentracioacuten a fin de disponer para las capas siguientes de una pendiente mas pronunciada El punto de descarga puede luego ser desplazado lateralmente con el objeto de formar un depoacutesito de base ovoidal

No obstante que este tipo de depoacutesito no requiere la construccioacuten de un dique paralimitar el aacuterea comprometida se recomienda la construccioacuten de un pequentildeo terrapleacuten algo alejado del borde exterior del depoacutesito el cual sirve para contener un volumen para el depoacutesito del agua desalojada por el relave la cual es captada por un vertedero u otro dispositivo para ser bombeada y recirculada Este pequentildeo terrapleacuten sirve a la vez para colectar las aguas lluvias y conducirlas hacia cauces naturales

Otro principio baacutesico de este tipo de depoacutesito se deriva de la diferencia en lo que asegregacioacuten del material se refiere entre una pulpa diluida y otra concentradaEn efecto si la concentracioacuten de soacutelidos es baja el escurrimiento de la pulpa produce una segregacioacuten de materiales depositaacutendose en primer lugar los granos mayores y a continuacioacuten y separadamente los maacutes finos Es el fenoacutemeno usual en el depoacutesito de lamas en un tranque y maacutes auacuten el que ocurre en los tranques construidos por el meacutetodo de aguas arriba Si por el contrario la pulpa es concentrada (del orden del 50 o maacutes) la pulpa escurre como un todo sin ocasionar segregacioacuten Es el caso que ocurre con el escurrimiento de relaves por tuberiacuteas en que es conveniente evitar la segregacioacuten mediante el uso de concentraciones del orden del 50 ya que con el uso de pulpas maacutes diluidas los granos gruesos se separan y ruedan por el fondo aumentando la abrasioacuten de la tuberiacutea seguacuten el autor en un escurrimiento libre ocurre el mismo fenoacutemeno y al evitarse la segregacioacuten se obtiene una mayor densidad que impide que el relave depositado sea erosionado por el agua desalojada por el propio relave por las aguas lluvias o por el viento

El procedimiento propuesto por Robinsky resulta aparentemente muy atractivoespecialmente en aquellos casos en que la topografiacutea es favorable La relativa bajaaltura de los depoacutesitos al tener estos una pendiente maacutexima del tipo 6 ocupangrandes extensiones relativamente planas o de poca inclinacioacuten Existen sin embargo algunas interrogantes que no estaacuten claramente especificados por su autor En efecto la obtencioacuten de concentraciones de pulpa tan alta como 65 de soacutelidos es un problema que el autor no ha explicado como se puede obtener Solamente ha sugerido en forma general que podriacutean

usarse espesadores coacutenicos profundos meacutetodos centriacutefugos y de filtracioacuten y vaciacuteo Por otra parte si las pulpas asiacute concentradas tienen un aacutengulo de reposo de 6 su escurrimiento por tuberiacutea desde el concentrador hasta el veacutertice del cono implica una peacuterdida de carga hidraacuteulica superior a dicho 6 en forma que una conduccioacuten por ejemplo a 2 Km significariacutea una perdida de energiacutea del orden de 150 m lo que resultariacutea muy costoso si el relave debe ser bombeado No siempre es posible la instalacioacuten del espesador junto al veacutertice del depoacutesito

En resumen el meacutetodo de depositacioacuten de relaves espesados es una posibilidad muy interesante que merece ser investigada en profundidad para resolver los interrogantes que se plantean Es posible que puedan ser utilizados en forma experimental con un grado de espesamiento del orden de 53 de soacutelidos el que puede ser alcanzado por meacutetodos corrientes usando para el depoacutesito un terreno casi horizontal ya que el talud de reposo del relave asiacute espesado seriacutea del tipo 2

Figura 5 Disposicioacuten de Relaves Espesados (Meacutetodo Robinsky)Depoacutesitos de Relaves Filtrados

Este tipo de depoacutesitos de relaves es muy similar al de los relaves espesados con ladiferencia de que el material contiene menos agua debido al proceso de filtradoutilizando equipos similares a los que se emplean para filtrar concentrados como son los filtros de prensa o de vaciacuteo

El relave una vez filtrado se transporta al lugar de depoacutesito mediante cintastransportadoras o bien mediante equipos de movimiento de tierra yo camiones En el primer caso se logra un domo de material similar al meacutetodo de Robinsky mientras que en el segundo caso se utiliza el equipo de movimiento de tierras para ir construyendo moacutedulos de material compactado los cuales permiten conformar un depoacutesito aterrazado de gran volumen Es importante sentildealar que en este meacutetodo aunque el contenido de humedad que se logra (20 a 30) permite su manejo con equipos de movimiento de tierra es suficientemente alto como para tener un relleno praacutecticamente saturado por lo que es posible que se produzcan infiltraciones importantes de las aguas contenidas en estos relaves si el suelo de fundacioacuten es relativamente permeable Tambieacuten es necesario sentildealar que la presencia de algunas arcillas yeso etc en los materiales de relaves pueden reducir significativamente la eficiencia de filtrado

Depoacutesito de Relaves Filtrados

75 Depoacutesitos de Relaves en Pasta

Los relaves en pasta corresponden a una mezcla de agua con soacutelido que contieneabundante partiacuteculas finas y un bajo contenido de agua de modo que esta mezclatenga una consistencia espesa similar a una pulpa de alta densidadUna buena pasta de relaves requiere tener al menos un 15 de concentracioacuten en peso de partiacuteculas de tamantildeo menor a 20 micrones La mejor propiedad de las pastas de relaves es que pueden ser eficientemente trasportadas en tuberiacuteas sin los problemas de segregacioacuten o sedimentacioacuten que ocurren normalmente en las pulpas de relaves y permiten una gran flexibilidad en el desarrollo del concepto del sitio de emplazamiento una vez depositados los relaves se dejan secar luego acopiar permitiendo asiacute minimizar la superficie de suelo cubierto con relaves

La consistencia alcanzada permite que una pasta permanezca estable auacuten cuando esteacute varias horas sin moverse La pasta puede formarse a partir de una gran variabilidad de componentes como cuarzofeldespato arcillas micas y salesEs posible producir materiales con la consistencia de pasta a partir de un amplio rango de concentracioacuten de soacutelidos en peso y sobre la base de la variacioacuten de la distribucioacuten de tamantildeo de las partiacuteculas Es decir la produccioacuten de pasta es especiacutefica para cada tipo de material

Cuando se dispone pasta de relaves en superficie una muy pequentildea fraccioacuten de agua podraacute drenar o infiltrarse ya que la mayor parte de la humedad es retenida en la pasta debido a la tensioacuten superficial de la matriz de suelo finoLa flexibilidad que permiten las pastas en cuanto al desarrollo del lugar de emplazamiento del depoacutesito puede ser extendida al uso de teacutecnicas de construccioacuten aguas arriba donde las consideraciones de disentildeo antisiacutesmicos de otra manera seriacutea prohibida Con la alternativa de pasta no se requiere una solucioacuten tipo embalse

Para faenas de pequentildea escala la pasta puede ser transportada en camiones desde las instalaciones de operacioacuten y descargadas en el lugar de disposicioacuten final Una vez depositada se deja secar y se puede acopiar Esta forma de acumular permite minimizar la superficie de suelo cubierto con relaves realizar un cierre progresivo y al cese de operaciones el depoacutesito puede ser dejado sin requerir medidas adicionales de cierre

Para faenas de mayor tamantildeo por economiacutea de escala para el manejo de materiales el sistema considera el uso de bombas o cintas transportadoras hasta un repartidor que realiza la disposicioacuten final Cabe destacar que debido a su alta densidad las pastas son transportadas mediante el uso de bombas de desplazamiento positivo

i) En los depoacutesitos de relaves en pasta se reducen significativamente lo siguiente

1048766 La necesidad de disentildear y construir grandes depoacutesitos1048766 El volumen de materiales involucrados en la construccioacuten de depoacutesitos1048766 Los riesgos de falla geomecaacutenica asociados a los tranques convencionales1048766 Los riesgos de generacioacuten de aguas aacutecidas y lixiviacioacuten de metales1048766 El manejo del volumen de agua clara1048766 Las peacuterdidas de agua por infiltracioacuten y evaporacioacuten1048766 La superficie de suelo para disponer los relaves optimizando el uso del suelo1048766 La emisioacuten de material particulado

ii) En los depoacutesitos de relaves en pasta se incrementa significativamente lo siguiente1048766 La recuperacioacuten de aguas desde los relaves1048766 La aceptacioacuten ambiental de la comunidad1048766 La posibilidad de co-depositar junto a otros residuos mineros (esteacuteriles o lastre)1048766 La flexibilidad operacional

iii) Ademaacutes1048766 Se pueden desarrollar actividades de vegetacioacuten o de remediacioacuten en formaparalela a la operacioacuten

1048766 Permite la encapsulacioacuten de contaminantes en el depoacutesito

Depoacutesito de Relaves en Pasta

Otros Depoacutesitos de Relaves

Nota A continuacioacuten se mencionan otros tipos de Depoacutesitos de Relaves que en otros paiacuteses son factibles de desarrollar Sin embargo en Chile en la actualidad existen grandes restricciones de las autoridades competentes del punto de vista legal de la Seguridad de la Personas y del Medio Ambiente para otorgar permisos a los proyectos que pudieren presentarse de modo tal que no los contempla nuestra legislacioacuten aunque se debe reconocer que en el pasado se realizaron proyectos en Chile que utilizaron las teacutecnicas de Depoacutesitos de Relaves que nombraremos a continuacioacuten

A) Depoacutesitos en Minas Subterraacuteneas en ExplotacioacutenB) Depoacutesitos en Minas Subterraacuteneas AbandonadasC) Depoacutesitos en Minas Explotadas a Cielo AbiertoD) Depoacutesitos Relaves RadiactivosE) Depoacutesitos costerosF) Depoacutesitos submarinos

Descripcioacuten de los Componentes Principales de un Depoacutesito de Relaves yAlgunos Otros Conceptos Importantes

Cubeta- Corresponde al volumen fiacutesico disponible donde de depositan las lamas(finos) y gran parte del agua de los relaves de tal modo que se forma en ella lalaguna de aguas claras debido a la sedimentacioacuten de las partiacuteculas finas La cubetaes la componente maacutes importante en relacioacuten con la vida uacutetil del depoacutesito

Muro o Prisma Perimetral o Prisma Resistente- Este muro delimita la cubeta ypermite contener los residuos que en ella se descargan Por lo tanto el muroperimetral generalmente es la componente maacutes importante en lo que dice relacioacutencon la estabilidad o grado de seguridad del depoacutesito En los tranques de relaves este muro se va construyendo con el material grueso (arenas) de los relaves a lo largo de la vida uacutetil del depoacutesito

Sistema de Descarga yo Clasificacioacuten y Seleccioacuten de los Relaves- El sistemade descarga de residuos mineros permite depositar estos en la cubeta por lo queuna falla de este sistema se traduce en la detencioacuten de la operacioacuten eficiente deldepoacutesito Ademaacutes muchas veces este sistema se utiliza tambieacuten para clasificar yseleccionar los residuos de modo de utilizar parte de los mismos como material para la construccioacuten del muro perimetral (uso de ciclones)

Zona de descarga de los Residuos o Zona de Playa - La zona donde sedescargan los residuos a la cubeta se le llama zona de playa porque usualmenteestaacute seca en la superficie y se asemeja a una playa de arenas finas Es la parte deldepoacutesito de relaves o lamas situada en las cercaniacuteas de la liacutenea de vaciado estaplaya de forma junto al prisma resistente

Poza de Aguas Claras o Laguna de Decantacioacuten- Corresponde a la laguna deaguas clarificadas que se forma en la cubeta debido a la sedimentacioacuten o

decantacioacuten de las partiacuteculas soacutelidas Esta poza permite la recuperacioacuten de aguas yal mismo tiempo la evacuacioacuten de estas desde la cubeta Esta laguna debemantenerse lo mas alejada posible del muro de arenas o prisma resistente y suevacuacioacuten debe hacerse siempre para no disminuir el grado de estabilidad del muroSistema de Recuperacioacuten de Aguas- El sistema de recuperacioacuten de aguas permitedevolver a la planta las aguas claras que se han recuperado desde la poza o laguna de aguas clara mediante bombeo desde balsas yo descargas de torres deevacuacioacuten o decantacioacuten que son obras destinadas a la descarga gravitacional delas aguas claras desde la poza de decantacioacuten de un tranque o embalse de relaves

Sistema de Drenaje- Es el sistema (por ejemplo dedos o lechos drenantes) utilizado para deprimir al maacuteximo el nivel freaacutetico en el interior del cuerpo del murousualmente protegido por filtros para evitar que el flujo de aguas arrastre laspartiacuteculas finas y produzca la colmatacioacuten del sistema

Sistema de Impermeabilizacioacuten de la Cubeta- Si los relaves en la cubetacontienen sustancias toacutexicas debe evitarse la infiltracioacuten de aguas al subsuelo yaque estas podriacutean provocar la contaminacioacuten de los recursos de aguas subterraacuteneasyo de superficie de la zona de emplazamiento del depoacutesito En este caso es preciso que se disponga de un sistema de impermeabilizacioacuten del piso y paredes de la cubeta usualmente construido en base a una serie de estratos impermeables ypermeables-drenantes

Canales de Desviacuteo- Son las zanjas construidas o tuacuteneles construidos en las laderas para captar y desviar las escorrentiacuteas superficiales impidiendo su ingreso a la cubeta del tranque o embalse de relaves

Berma de Coronamiento- Es la faja horizontal de mayor cota del talud externo delprisma resistente o muro de contencioacuten

Revancha- Es la diferencia de cota entre la liacutenea de coronamiento y la superficie

inmediatamente vecina de la fraccioacuten aguas adentro del tranque generalmentelamosa o de arena muy fina Se denomina como revancha miacutenima al desnivel entreel coronamiento del prisma resistente y el punto maacutes alto de las lamas y sedenomina revancha maacutexima al desnivel entre el coronamiento y la superficie de lapoza de decantacioacuten

Nivel Freaacutetico- Es la cota de los puntos en que el agua de poros tiene presioacuten nula

Muro de Partida o Muro Inicial- Muro construido con material grueso de empreacutestito al inicio del depoacutesito de relaves En los sistemas constructivos del muro resistente de aguas abajo y eje central las arenas se vaciacutean hacia aguas abajo del muro inicial y las lamas hacia aguas arriba La altura del muro de partida queda determinada por el avance en altura del prisma de arenas en relacioacuten al avance en altura del nivel de lamas El muro inicial debe permitir mantener una revancha miacutenima a lo largo del periacuteodo de operacioacuten del tranque

Muro de Pieacute- Es el que se construye generalmente de enrocados en el extremo deaguas abajo del prisma resistente en los meacutetodos constructivos de eje central y deaguas abajo Este muro tiene por objeto dar un liacutemite fiacutesico al muro de arenas y evitar el escape de material fuera de la traza del prisma

Muro de Cola- Se suele construir para limitar el depoacutesito por el extremo de aguasarriba Puede construirse de tierra o por alguno de los sistemas de construccioacutenempleados para el muro resistente

Licuefaccioacuten- Perdida total de la resistencia al corte de un suelo saturado porincremento de la presioacuten de poros El caso maacutes frecuente de licuefaccioacuten ocurre poraccioacuten siacutesmica sobre materiales areno-limosos saturados Los relaves saturados son altamente susceptibles a licuefaccioacuten siacutesmica en especial si la permeabilidad ydensidad son bajas Es el fenoacutemeno maacutes preocupante que ocurra en un tranque derelaves

Piezometriacutea - Es el sistema de control de las presiones hidrostaacuteticas en el interior

del prisma resistente para detectar la presencia de sectores saturados Losinstrumentos utilizados se llaman piezoacutemetros y con ellos se detecta el nivel freaacuteticodel subsuelo

Vertederos de emergencia- Son vertederos de umbral variable destinados aevacuar el exceso de aguas acumuladas en la cubeta de un tranque al crecer lalaguna de decantacioacuten por lluvias intensas

Medidas de Control Operacional y de Mantencioacuten en Tranques de Relaves

A continuacioacuten se recomiendan una serie de medidas que deben tenersepresente principalmente por los operadores de la pequentildea y mediana mineriacutea enel control operacional y mantencioacuten de los depoacutesitos tranques de relaves Estasmedidas constituyen el principal objetivo de esta guiacutea

1048766 Se deben realizar perioacutedicamente controles de la densidad in-situ en el muro dearenas y determinar de la densidad relativa (las muestras se deben tomar a 13 y23 de la altura total del muro) Estas medidas son importante porque indican encierta medida el grado de compactacioacuten con que cuenta el muro de arenas en laoperacioacuten

1048766 Controlar el nivel freaacutetico con piezoacutemetros en el muro de arenas comparar lacota que se obtiene de este nivel con la cota del nivel del coronamiento delmuro de partida impermeabilizado El nivel freaacutetico debe ser maacutes bajo que dichacota esto tiene gran relevancia especialmente en aquellos tranques que nocuentan con un buen sistema de drenaje en el muro de arenas

1048766 Cuando el nivel freaacutetico es alto se debe proceder raacutepidamente a bajarloevacuando el agua clara de la laguna en la cubeta Es importante ademaacutes medirel nivel freaacutetico en algunos puntos aguas abajo del tranque y mantener una

estadiacutestica graacutefica con los datos obtenidos

1048766 Establecer un control perioacutedico de la granulometriacutea de las arenas de relave Unaumento repentino y significativo del de finos compromete las condiciones deseguridad de la obra (formacioacuten de bolsones saturados y superficies localizadasmenos resistentes al corte) La exigencia actual del contenido de finos en lasarenas de relave de los muros de contencioacuten en los tranques de relaves es quedebe estar constituida por no maacutes de un 20 de partiacuteculas menores de 200mallas (74 micrones)

1048766 Las partiacuteculas de las arenas de los relaves son muy angulares y heterogeacuteneas locual es favorable del punto de vista de la estabilidad ya que ayuda a lograr unabuena compactacioacuten pues las partiacuteculas en dicha operacioacuten de compactacioacutense traban unas con otra de modo que se necesitan grandes esfuerzos de cortepara romper este entrabamiento

1048766 Se debe medir el de soacutelidos en peso de la pulpa de relaves el cual debemantenerse en un rango no tan alto para que se permita un buen escurrimientode esta pulpa por la tuberiacutea de transporte evitando su embancamiento ytampoco muy bajo para no saturar raacutepidamente de aguas la cubeta (un rangobien aceptado en la praacutectica es entre 35 a 45)

1048766 Mantener una buena revancha con el fin de evitar posibles escurrimientos deagua a traveacutes del muro de arenas producieacutendose asiacute su erosioacuten

1048766 Se deben verificar perioacutedicamente el aacutengulo de talud operacional comprometidoen el proyecto y el ancho del coronamiento del muro de arenas Este uacuteltimo en laactualidad se exige como miacutenimo de 2 metros

1048766 Controlar perioacutedicamente el nivel y posicioacuten de la laguna de aguas claras la cual

debe mantenerse siempre lo maacutes alejada posible del muro de arenas en loscasos de tranques de relaves con el fin de evitar humectar demasiado el muro yque se sature de agua trayendo el consecuente aumento de la presioacuten de porosentre las partiacuteculas y el eventual colapso

1048766 Mantener siempre operativas las torres colectoras o bien las balsas con lasbombas de impulsioacuten para la evacuacioacuten de las aguas de la laguna declarificacioacuten aseguraacutendose asiacute la continuidad de esta operacioacuten

1048766 Verificar en forma perioacutedica el estado de las tuberiacuteas de conduccioacuten de losrelaves y tambieacuten las vaacutelvulas y bombas de impulsioacuten de la pulpa de relavesAdemaacutes se debe programar con antelacioacuten el traslado de las tuberiacuteas a lasposiciones de descarga siguientes

1048766 Una medida importante a tener presente en la construccioacuten en los muros dealgunos tranque es la de evitar conformar esquinas en aacutengulo recto ya queconstituyen uno de los puntos estructuralmente maacutes deacutebiles frente a lassolicitaciones siacutesmicas debido a bajo confinamiento Es por ello aconsejableestablecer uniones redondeadas

1048766 Es muy importante en un tranque de relaves en operacioacuten mantener la praacutecticade compactar el talud exterior a lo largo del muro de arenas usando equiposadecuados como por ejemplo rodillos lisos vibratorios tractores o bulldozerpesados Esto se hace con el fin de mantener una compactacioacuten adecuada delmuro ayudando asiacute a una mejor estabilidad siacutesmica de la obra

1048766 Cuando la compactacioacuten es deficiente los tranques de relaves tienen mayorprobabilidad de colapsar frente a una solicitacioacuten siacutesmica significativa Es por elloque la operacioacuten de compactacioacuten en el muro resistente debe hacerse en formaregular junto con todas aquellas otras medidas que tienen incidencia con la

estabilidad del tranque

1048766 Durante la operacioacuten se deben reparar todas las fisuras o grietas que sepudieren producir pues si no son cerradas dejan puntos deacutebiles sobre los cualesal ser tapados con material de relaves la compactacioacuten posterior no seraacuteeficiente en dichos sectores

1048766 Cuando durante la operacioacuten de un tranque de relaves no hay suficiente arenasde una calidad adecuada es conveniente considerar agregar una o maacutes capasintermedias de material de empreacutestitos bien compactado para continuar laconstruccioacuten del muro resistente y asiacute se tendraacute una mejor estabilidad fiacutesica

1048766 Es importante mantener despejados los muros de arenas de cualquier objetoextrantildeo puesto que los relaves sedimentan a la altura de los obstaacuteculos queencuentran en el trayecto

1048766 Los operadores de los depoacutesitos de relaves deben tener claro conocimiento delManual de Emergencia del depoacutesito de relaves con que obligatoriamente debecontar la Empresa de modo que les permita enfrentar en forma exitosa lassituaciones adversas climaacuteticas hidroloacutegicas siacutesmicas volcaacutenicas o falla delsistema de captacioacuten de aguas claras o situaciones de emergencias de otranaturaleza que pudieren presentarse

1048766 Si la causa de la emergencia se debe a fenoacutemenos naturales extremosimprevistos como sismos nevazones lluvias intensas erupciones volcaacutenicas uotros que impidan una normal operacioacuten o pongan en peligro la vida de laspersonas o el medio ambiente deberaacuten suspenderse las operaciones dedepositacioacuten de relaves hasta que las condiciones de seguridad del depoacutesito serestablezcan

1048766 En caso de precipitacioacuten de nieve o granizo sobre el prisma resistente y en que

a la vez se produzca la posibilidad de que debido a bajas temperaturas puedanintercalarse capas de agua a estado soacutelido que puedan crear planos de falla enel muro deberaacute paralizarse la depositacioacuten de arenas en el muro hasta quepase la situacioacuten de riesgo

Medidas que deben considerarse entre otras al Cierre y Posterior Abandonode un Tranque de Relaves

1048766 Desmantelamiento de las instalaciones (ductos de relaves bombashidrociclones liacuteneas eleacutectricas muelles de acceso)

1048766 Secado de la laguna de aguas claras

1048766 Dejar operativos los canales perimetrales interceptores de aguas de laderas

1048766 Mantencioacuten del sistema de evacuacioacuten de aguas lluvias

1048766 Estabilizacioacuten de taludes (considerando maacuteximo sismo probable de ocurrenciaen la zona de emplazamiento)

1048766 Cercado en torno a las torres colectoras y en algunos casos se justifica elsellado de estas torres

1048766 Instalacioacuten de cierres de acceso al lugar donde se encuentran los relaves

1048766 Instalacioacuten de sentildealizaciones preventivas

1048766 Instalacioacuten de cortavientos

1048766 Habilitacioacuten de vertederos de seguridad (disentildeado considerando el evento demaacutexima crecida probable)

1048766 Compactacioacuten de la berma de coronamiento

1048766 Recubrimiento con material adecuado para evitar la erosioacuten eoacutelica o tambieacutenpara posibilitar la forestacioacuten del tranque en aquellos lugares en donde esfactible hacerlo

Algunos conceptos que se deben conocer y recordar

1048766 Un buen disentildeo y una buena operacioacuten de un depoacutesito de relaves desde suinicio los transformaraacute en obras amigable con el medio ambiente

1048766 Los depoacutesitos de relaves son formas geoloacutegicas artificiales que debenpermanecer en el tiempo y por ello no se debe escatimar en esfuerzos paragarantizar la seguridad de las personas y el medio ambiente

1048766 Todo plan de abandono de un depoacutesito de relaves debe tener como objetivoslos siguientes conceptos Estabilidad Fiacutesica Estabilidad Quiacutemica y usoposterior del suelo

1048766 En la construccioacuten de un tranque de relaves es obligatorio considerar unabuena impermeabilizacioacuten del muro de partida para evitar infiltraciones en labase del muro de arenas y ayudar asiacute a la estabilidad de eacuteste

1048766 Es importante tener presente en el disentildeo del muro de arenas que en el casode un sismo en el coronamiento del muro se pueden producir aceleracionesdel orden de un 40 - 50 mayores que en la base de alliacute la importancia detener siempre una buena compactacioacuten del muro

1048766 Los tranques de relaves tienen una mayor probabilidad de colapsar cuando lacompactacioacuten del muro resistente es deficiente

1048766 Las aceleraciones siacutesmicas pueden producir un mecanismo de cuntildeadeslizante en los muros y tambieacuten producir zonas de licuefaccioacuten

1048766 Los taludes pueden fallar por inestabilidad a causa de- El peso que tiende a deslizar el talud por mala compactacioacuten- Erupcioacuten volcaacutenica- Nieve al derretirse- Hielo fundido- Sismos- Crecida de un riacuteo cercano

1048766 Con la construccioacuten de los Depoacutesitos de Relaves se protege el medioambiente al desecharlos en estas obras adecuadas recuperando el agua que

en algunos sectores es prioritario hacerlo y ademaacutes (en algunos casos) existeuna buena potencialidad futura de retratamiento de estos materialesA continuacioacuten se incluyen algunos anexos que incluyen datos teacutecnicos especiacuteficosexistentes en la literatura que son de utilidad en el tema de Depoacutesitos de Relaves

V REFERENCIAS BIBLIOGRAFICASldquoTuacuteneles y disentildeo de excavaciones subterraacuteneasrdquo UNAP Ing Esteban Aquino AlanocaldquoSostenimiento y relleno de labores minerasrdquo UNAP Ing Jorge Durant BrodenConferencia de apertura I CONEIMIN 2005 Arequipa (Roacutemulo Mucho Mamani)Conferencia 6ordm congreso peruano de mineriacutea 2006 (Guido del castillo Echegaray)Conferencia del director de energiacutea y minas de la regioacuten puno 2007 en inauguracioacuten del jueves

minero FIM-UNAP (Ernesto Sagua Alanguia)Revista rdquoTeoriacutea y accioacuten del mundo minerordquo ediciones 246- 249 director Luciano C DeliotXVII convencioacuten minera Arequipa setiembre 2005Congresos de estudiantes de ingenieriacutea de minas realizadas en el Peruacute I II CONEIMINArequipa05 e Ica06 VI VII CONEINGEMET Tacna05 y Puno06

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURAFACULDAD DE INGENIERIA DE MINAS

ESCUELA PROFESIONALDE INGENIERIA DE MINAS

TEMA APLICACIONES DE LA MECANICA DE FLUIDOS EN MINERIA

CURSO MECANICA DE FLUIDOS E HIDRAULICA

DOCENTE ING LUIS SAAVEDRA FRIAS

ESTUDIANTE CARRION BACA ANTHONY FRANCOIS

CODIGO O602005022

Presas de embalse de lagunas de relave

Conceptos Baacutesicos y Generalidades sobre los Relaves

Toda planta minera cuyo proceso de concentracioacuten es Flotacioacuten produce residuossoacutelidos que se denominan relaves y que corresponden a una ldquoSuspensioacuten fina desoacutelidos en liacutequidordquo constituidos fundamentalmente por el mismo material presente insitu en el yacimiento al cual se le ha extraiacutedo la fraccioacuten con mineral valiosoconformando una pulpa que se genera y desecha en las plantas de concentracioacutenhuacutemeda de especies minerales y esteacuteriles que han experimentado una o varias etapas en circuito de molienda fina esta pulpa o lodo de relaves fluctuacutea en la praacutectica con una razoacuten aproximada de aguasoacutelidos que van del orden de 11 a 21 Las caracteriacutesticas y el comportamiento de esta pulpa dependeraacute de la razoacuten aguasoacutelidos y tambieacuten de las caracteriacutesticas de las partiacuteculas soacutelidas Esto puede ilustrarse si seconsideran los siguientes ejemplos

1048766 Una masa de relaves con un gran contenido de agua escurriraacute faacutecilmente inclusocon pendientes pequentildeas1048766 Una masa de relaves con un contenido de agua suficientemente bajo (por ejemplo relaves filtrados) no escurriraacute gravitacionalmente1048766 Si las partiacuteculas soacutelidas son de muy pequentildeo tamantildeo (equivalentes a arcillas) sedemoraraacuten un gran tiempo en sedimentar mantenieacutendose en suspensioacuten y alcanzando grandes distancias respecto al punto de descarga antes de sedimentar1048766 Si las partiacuteculas soacutelidas son de gran tamantildeo (equivalentes a arenas) sedimentaraacuten raacutepidamente y se acumularaacuten a corta distancia del punto de descargaLas alternativas a utilizar en la depositacioacuten de un material de relaves dependeraacute de las caracteriacutesticas de los relaves que produce la planta

(cantidad suficiente de material tamantildeo arena) del costo del agua (si es escasa se justifican inversiones en equipos para optimizar su recuperacioacuten) y de las caracteriacutesticas del lugar de emplazamiento del depoacutesito de relaves

Para conseguir estructuras estables con los relaves deben determinarse suscaracteriacutesticas similares a lo que se hace con los suelos (granulometriacutea densidadrelativa razoacuten de vaciacuteos relaciones de fase etc) Estas determinaciones permitentambieacuten evaluar el cumplimiento de las disposiciones legales contenidas en el DSNordf248 (2006) ldquoReglamento para la Aprobacioacuten de Proyectos de Disentildeo

Opciones para la Descarga de los Relaves

Opcioacuten A Descarga del Relave Completo

Se requiere disponer de un volumen suficientemente grande para permitir almacenar todos los relaves que se produciraacuten durante la vida uacutetil de la planta Pueden utilizarse cavidades pre- existentes como rajos mineros abandonados depresiones naturales en superficie cavernas naturales antiguas minas subterraacuteneas abandonadas etc En cualquiera de estos casos si bien en el pasado en Chile pudieron darse la posibilidad de ser considerados hoy debido a la legislacioacuten ambiental vigente resulta difiacutecil de ser aceptados por su alta connotacioacuten ambiental y deberiacutean realizarse estudios muy completos y detallados para demostrar que no se afectaraacute el medio ambiente Por esto para la descarga de relaves completos resulta teacutecnica y ambientalmente maacutes aceptable construir un muro perimetral con talud interno impermeabilizado hecho con materialgrueso de empreacutestito y generar asiacute una cubeta de depositacioacuten Este tipo de depoacutesito de relaves se denomina ldquoEmbalses de Relavesrdquo y han sido aceptados como alternativa de depositacioacuten de relaves en nuestro paiacutes

Opcioacuten B Construccioacuten del Muro Resistente con Parte del Relave

Esta opcioacuten corresponde a tratar los relaves provenientes de la planta de manera de separar la fraccioacuten gruesa (arenas de relaves) de la fraccioacuten fina (lamas) para poder utilizar la primera como material para la construccioacuten del muro perimetral y descargar la segunda a la cubeta de embalse Al construir el muro utilizando las arenas de los relaves es posible hacerlo de 3 formas o meacutetodos de crecimiento distintas Crecimiento del muro hacia ldquoaguas arribardquo (no lo contempla la legislacioacuten

actual en Chile) crecimiento del muro hacia ldquoaguas abajordquo y crecimiento del muro seguacuten el meacutetodo llamado ldquoeje central o mixtordquo (ver fig 3) Cualquiera de estos meacutetodos constructivos conforman finalmente a los denominados en Chile ldquoTranques de Relavesrdquo

Opcioacuten C Material de Relaves Equivalente a un Suelo Huacutemedo

Esta opcioacuten requiere tratar los relaves provenientes de la planta de manera de extraerle la mayor cantidad de agua obteniendo asiacute un material equivalente a un suelo huacutemedo el cual puede ser depositado sin necesidad de un muro perimetral para su contencioacuten

Para este propoacutesito existen distintos meacutetodos ldquoEspesar los Relavesrdquo ldquoFiltrar losRelavesrdquo y la alternativa maacutes reciente es la de crear lo que se denomina ldquoPasta deRelavesrdquo

Efectos de la Razoacuten SoacutelidoAgua (SA)

Una pulpa de relaves con suficiente agua se comportaraacute como una suspensioacuten acuosa cuya viscosidad aumenta si disminuye el agua hasta que para contenidos de agua suficientemente bajos se comportaraacute como un lodo espeso y eventualmente como un suelo huacutemedo

Experimentalmente podemos sentildealar que1048766 Si la razoacuten SA es menor que 50 la pulpa de relaves se comporta comosuspensioacuten acuosa y escurriraacute incluso con pendiente menores al 2 y se producesegregacioacuten de las partiacuteculas con la distancia al punto de descarga1048766 Si la razoacuten SA es mayor o igual que 55 la pulpa de relaves comienza a tenercomportamiento de un lodo viscoso disminuye fuertemente la segregacioacuten departiacuteculas y se necesitaraacute pendientes mayores al 2 para escurrir

La siguiente tabla nos indica la pendiente liacutemite que admite un pulpa de relaves paradistintas concentraciones de soacutelidos en peso (pendientes mayores produciraacuten su

escurrimiento)

Permeabilidad de los Suelos-

Se dice que un material es permeable cuando tiene huecos continuos e interconectado de modo tal que el agua pueda escurrir por ellos Al movimiento del agua a traveacutes del material se le denomina ldquoInfiltracioacuten o filtracioacutenrdquo y a su medida ldquoPermeabilidadrdquoLa circulacioacuten del agua a traveacutes del suelo se debe a la diferencia de presioacuten hidrostaacutetica entre dos puntosEn forma muy resumida podemos decir que se cumple la relacioacutenν = k iDonde ν = es la velocidad de descargai = es el gradiente hidraacuteulicok = es el coeficiente de permeabilidadLas unidades en que ldquokrdquo se expresa comuacutenmente son cmseg

Determinando el coeficiente de permeabilidad se puede determinar el volumen de las filtraciones el que depende del tamantildeo y granulometriacutea de las partiacuteculas gruesas de la cantidad de finos y de la densidad de la muestra

El coeficiente de permeabilidad variacutea en un amplio margen para los distintos suelosnaturales desde 102 cmseg (permeable) hasta 10-9 cmseg (impermeable)

Los especialistas clasifican los suelos con respecto a la permeabilidad de la siguiente manera102 10 10-2 10-4 10-6 10-8 cmsegGrava ArenaZona de semipermeabilidad

VARIACION DE LA PENDIENTE LIMITE CON LA CONCENTRACIOumlN DE SOacuteLIDOS

EN UNA PULPA DE RELAVES Pendiente Liacutemite Porcentaje de Soacutelido en Peso

lt 2 lt 50 2-3 55-66 3-5 60-63 4-6 63-65 gt 6 gt 65

Arenas finas y Limos y ArcillasPermeable Limite Impermeable

Densidad Relativa-

El grado de compactacioacuten que se requiere para una arena de relave con el fin deminimizar el riesgo de licuefaccioacuten es expresado en teacuterminos de la llamada densidad relativa Dr la que se define seguacuten la siguiente expresioacuten(emaacutex - e)Dr = ----------------- x100(emaacutex - e miacuten)Donde Dr = densidad relativaemaacutex = relacioacuten de vaciacuteos de la arena en la condicioacuten maacutes sueltaemaacutex = relacioacuten de vaciacuteos de la arena en la condicioacuten maacutes densa

Otra forma de calcular la densidad relativa es mediante la expresioacuten

ρmaacutex (ρin situ - ρ miacuten)Dr = ---------------------------- x100 ρin situ (ρmaacutex - ρ miacuten)

Siendo ρmaacutex = densidad maacutexima de las arenasρ miacuten = densidad miacutenima de las arenasρin situ = densidad en el lugar de las arenas

Nota- Todos los paraacutemetros indicados en las expresiones anteriores se debendeterminar a nivel de laboratorio mediante ensayos normalizados

Ademaacutes cuando las arenas poseen entre el 10 y de 20 de finos (-200 mallaTyler) las medidas de densidad relativa pueden dejar de ser representativas yes maacutes conveniente la utilizacioacuten de densidades expresadas como porcentajede la densidad maacutexima alcanzada en ensayos de compactacioacuten Proacutector(estaacutendar y modificado)

Depoacutesitos de Relaves

Dentro de la disposicioacuten de relaves existen diferentes y variadas formas de depositacioacuten de relaves que dependiendo de diversos factores como son las cercaniacuteas al concentrador capacidad de almacenamiento de

relaves topografiacutea del lugar produccioacuten del yacimiento se deberaacute seleccionar la forma maacutes apropiada para disponer estos relaves

Atendiendo a lo indicado anteriormente los distintos tipos de ldquoDepoacutesitos de Relavesrdquo que se consideran en la actualidad en Chile indicados en el ldquoReglamento para la Aprobacioacuten de Proyectos de Disentildeo Construccioacuten Operacioacuten y Cierre de Depoacutesitos deRelavesrdquo son los siguientes

1048766 Tranques de Relaves1048766 Embalses de Relaves1048766 Depoacutesito de Relaves Espesados1048766 Depoacutesito de Relaves Filtrados1048766 Depoacutesito de Relaves en Pasta

A continuacioacuten se realiza una breve descripcioacuten general de estas formas dedepositacioacuten de relaves

Tranques de RelavesA continuacioacuten se describen brevemente las alternativas de construccioacuten del muro de arenas de Los Tranques de Relaves

Construccioacuten del Muro Meacutetodo Aguas ArribaEl Meacutetodo Aguas Arriba- consiste en un muro inicial (starter dam) construido conmaterial de empreacutestito compactado sobre el cual se inicia la depositacioacuten de los relaves utilizando clasificadores denominados ldquoHidrociclonesrdquo la fraccioacuten maacutes gruesa o arena se descarga por el flujo inferior del hidrocicloacuten (Underflow) y se deposita junto al muro inicial mientras la fraccioacuten maacutes fina o lamas que sale por el flujo superior del hidrocicloacuten (Overflow) se deposita hacia el centro del tranque en un punto mas alejado del muro de modo tal que se va formando una especie de playa al sedimentar las partiacuteculas maacutes pesadas de lamas y gran parte del agua escurre formando el pozo de sedimentacioacuten o laguna de sedimentacioacuten la que una vez libre de partiacuteculas en suspensioacuten es evacuada mediante un sistema de estructura de descarga que pueden ser las denominadas torres de evacuacioacuten o bien se utilizan bombas montadas sobre una balsa flotante Una vez que el depoacutesito se encuentra proacuteximo a llenarse se procede al levante del muro desplazando los hidrociclones a una mayor elevacioacuten en la direccioacuten hacia aguas arriba y comenzando una nueva etapa de descarga de arenas y peralte del muro se continuacutea sucesivamente la construccioacuten en la forma indicada

Con este meacutetodo en la praacutectica se pueden alcanzar alturas de hasta 25 metros (verfigura1) Si bien este meacutetodo es el que requiere un menor volumen de material arenoso por lo que ha sido utilizado en la pequentildea mineriacutea para

construir numerosos tranques es el que produce el tipo de muro menos resistente frente a oscilaciones siacutesmicas es por ello que en la actualidad en Chile no estaacute contemplado aprobar este tipo de proyecto de tranques de relaves en la legislacioacuten vigente

Figura 1 Meacutetodo de aguas arriba

Construccioacuten del Muro Meacutetodo Aguas Abajo

El Meacutetodo Aguas Abajo-

La construccioacuten se inicia tambieacuten con un muro de partida de material de empreacutestito compactado desde el cual se vaciacutea la arena cicloneada hacia el lado del talud aguas abajo de este muro y las lamas se depositan hacia el talud aguas arriba Cuando el muro se ha peraltado lo suficiente usualmente 2 a 4 m se efectuacutea el levante del muro desplazando los hidrociclones a una mayor elevacioacuten en la direccioacuten hacia aguas abajo y comenzando una nueva etapa de descarga de arenas y peralte delmuro A veces se dispone tambieacuten de un segundo muro pre-existente aguas abajo (ver fig2) Las arenas se pueden disponer en capas inclinadas seguacuten el manteo del talud del muro de partida o bien disponerlas en capas horizontales hacia aguas abajo del muro de partida

Este meacutetodo de aguas abajo requiere disponer de un gran volumen de arenas y permite

lograr muros resistentes maacutes estables del punto de vista de la resistencia siacutesmica

Figura 2 Meacutetodo Aguas Abajo (capas de arenas inclinadas)

Construccioacuten del Muro Meacutetodo Eje Central o Mixto

El Meacutetodo Eje Central o Mixto- se inicia al igual que los meacutetodos anteriores con unmuro de partida de material de empreacutestito compactado sobre el cual se depositan las arenas cicloneadas hacia el lado de aguas abajo y las lamas hacia el lado de aguas arriba Una vez completado el vaciado de arenas y lamas correspondiente al muro inicial se eleva la liacutenea de alimentacioacuten de arenas y lamas siguiendo el mismo plano vertical inicial de la berma de coronamiento del muro de partida Lo que permite lograr un muro de arenas cuyo eje se mantiene en el mismo plano vertical cuyo talud de aguas arriba es maacutes o menos vertical y cuyo talud de aguas abajo puede tener la inclinacioacuten que el disentildeo considera adecuada

Este meacutetodo requiere disponer de un volumen de arenas intermedio entre los 2meacutetodos anteriores y permite lograr muros suficientemente estables

Estos meacutetodos constructivos del muro de arenas de los Tranques de Relavesmencionados anteriormente son sobradamente conocidos en Chile siendo los meacutetodos de aguas abajo y eje central los que contempla hoy nuestra

legislacioacuten en los proyectos de Tranques de Relaves que se presentan al Servicio Nacional de Geologiacutea (SERNAGEOMIN) para su aprobacioacuten

La inseguridad que muchas veces despiertan los tranques de arenas de relave nodeben atribuirse al material con que se construyen sino al sistema de construccioacuten por relleno hidraacuteulico que puede inducir elevadas presiones de poros e incluso lalicuefaccioacuten total en caso de un sismo Sin embargo las teacutecnicas modernas de disentildeo construccioacuten y control permiten obtener estructuras seguras a base de buenos sistemas de drenaje de un eficiente sistema de ciclonaje y disposicioacuten de las arenas y tambieacuten de una buena compactacioacuten de la arena que permita alcanzar una elevada densidad utilizando un equipo adecuado para ello Lo anterior complementado con un control piezomeacutetrico en el cuerpo del prisma resistente deja al tranque de arenas de relave en condiciones de estabilidad semejante al de otras obras de Ingenieriacutea de Importancia

Figura 3- Meacutetodos Constructivos del Muro de Arenas de Tranques de Relaves

Embalses de Relaves

Este tipo de depoacutesito de relaves consiste en construir un muro resistente hechototalmente de material de empreacutestito compactado e impermeabilizando el talud interior del muro y tambieacuten parte o todo su coronamiento los relaves se depositan completos en la cubeta sin necesidad de clasificacioacuten pero tambieacuten deben disponer de un sistema de evacuacioacuten de las aguas claras de la laguna que se forma Los embalses de relaves no se diferencian esencialmente de las presas de embalse de aguas las que constituyen una teacutecnica ampliamente desarrollada en todo el mundo

Es interesante destacar no obstante que las teacutecnicas de disentildeo evolucionan con gran rapidez y cada diacutea se descubren nuevos meacutetodosTal vez la diferencia fundamental entre un embalse destinado a la acumulacioacuten deagua y uno destinado a relaves es que mientras el embalse para agua se construye de una vez con su capacidad definitiva el embalse para relaves se puede ejecutar por etapas a medida que se avanza con el depoacutesito de los relaves a fin de no anticipar inversiones y reducir a un miacutenimo su valor presente La construccioacuten por etapas obliga a que la zona impermeable de la presa se disentildee como una membrana inclinada cercana y en la direccioacuten del talud de aguas arriba Un perfil como eacuteste limita los grados de libertad en el disentildeo de las presas de tierra cuando estaacuten destinadas a contener relaves (Ver Figura 4)

Figura 4 Muro construido con material de empreacutestito

Del punto de vista siacutesmico los Embalses de Relaves son maacutes resistente que cualquiera de los meacutetodos indicados para los Tranques de Relaves

Depoacutesitos de Relaves Espesados

El Ingeniero canadiense Eli I Robinsky ha desarrollado un sistema de depoacutesito que no requiere de un dique o muro contenedor para su construccioacuten El procedimiento se basa en la mayor viscosidad que alcanza la pulpa de relave al aumentar la concentracioacuten de soacutelidos El autor propone una curva en que relaciona el aacutengulo de reposo del relave con el contenido de soacutelidos de la pulpa Para concentracioacuten del orden de 53 en peso la pendiente de reposo es del 2 y eacutesta aumenta hasta un 6 siacute la concentracioacuten sube a 65 De esta manera pueden disponerse los relaves en forma de un cono cuya pendiente seraacute la que corresponde a la respectiva concentracioacuten de soacutelidos Si se trata por ejemplo de

depositar relaves en un valle plano desde la ladera que limita dicho valle se puede iniciar el depoacutesito desde pequentildea altura con una pulpa relativamente diluida para luego elevar el punto de descarga simultaacuteneamente con un aumento de la concentracioacuten a fin de disponer para las capas siguientes de una pendiente mas pronunciada El punto de descarga puede luego ser desplazado lateralmente con el objeto de formar un depoacutesito de base ovoidal

No obstante que este tipo de depoacutesito no requiere la construccioacuten de un dique paralimitar el aacuterea comprometida se recomienda la construccioacuten de un pequentildeo terrapleacuten algo alejado del borde exterior del depoacutesito el cual sirve para contener un volumen para el depoacutesito del agua desalojada por el relave la cual es captada por un vertedero u otro dispositivo para ser bombeada y recirculada Este pequentildeo terrapleacuten sirve a la vez para colectar las aguas lluvias y conducirlas hacia cauces naturales

Otro principio baacutesico de este tipo de depoacutesito se deriva de la diferencia en lo que asegregacioacuten del material se refiere entre una pulpa diluida y otra concentradaEn efecto si la concentracioacuten de soacutelidos es baja el escurrimiento de la pulpa produce una segregacioacuten de materiales depositaacutendose en primer lugar los granos mayores y a continuacioacuten y separadamente los maacutes finos Es el fenoacutemeno usual en el depoacutesito de lamas en un tranque y maacutes auacuten el que ocurre en los tranques construidos por el meacutetodo de aguas arriba Si por el contrario la pulpa es concentrada (del orden del 50 o maacutes) la pulpa escurre como un todo sin ocasionar segregacioacuten Es el caso que ocurre con el escurrimiento de relaves por tuberiacuteas en que es conveniente evitar la segregacioacuten mediante el uso de concentraciones del orden del 50 ya que con el uso de pulpas maacutes diluidas los granos gruesos se separan y ruedan por el fondo aumentando la abrasioacuten de la tuberiacutea seguacuten el autor en un escurrimiento libre ocurre el mismo fenoacutemeno y al evitarse la segregacioacuten se obtiene una mayor densidad que impide que el relave depositado sea erosionado por el agua desalojada por el propio relave por las aguas lluvias o por el viento

El procedimiento propuesto por Robinsky resulta aparentemente muy atractivoespecialmente en aquellos casos en que la topografiacutea es favorable La relativa bajaaltura de los depoacutesitos al tener estos una pendiente maacutexima del tipo 6 ocupangrandes extensiones relativamente planas o de poca inclinacioacuten Existen sin embargo algunas interrogantes que no estaacuten claramente especificados por su autor En efecto la obtencioacuten de concentraciones de pulpa tan alta como 65 de soacutelidos es un problema que el autor no ha explicado como se puede obtener Solamente ha sugerido en forma general que podriacutean

usarse espesadores coacutenicos profundos meacutetodos centriacutefugos y de filtracioacuten y vaciacuteo Por otra parte si las pulpas asiacute concentradas tienen un aacutengulo de reposo de 6 su escurrimiento por tuberiacutea desde el concentrador hasta el veacutertice del cono implica una peacuterdida de carga hidraacuteulica superior a dicho 6 en forma que una conduccioacuten por ejemplo a 2 Km significariacutea una perdida de energiacutea del orden de 150 m lo que resultariacutea muy costoso si el relave debe ser bombeado No siempre es posible la instalacioacuten del espesador junto al veacutertice del depoacutesito

En resumen el meacutetodo de depositacioacuten de relaves espesados es una posibilidad muy interesante que merece ser investigada en profundidad para resolver los interrogantes que se plantean Es posible que puedan ser utilizados en forma experimental con un grado de espesamiento del orden de 53 de soacutelidos el que puede ser alcanzado por meacutetodos corrientes usando para el depoacutesito un terreno casi horizontal ya que el talud de reposo del relave asiacute espesado seriacutea del tipo 2

Figura 5 Disposicioacuten de Relaves Espesados (Meacutetodo Robinsky)Depoacutesitos de Relaves Filtrados

Este tipo de depoacutesitos de relaves es muy similar al de los relaves espesados con ladiferencia de que el material contiene menos agua debido al proceso de filtradoutilizando equipos similares a los que se emplean para filtrar concentrados como son los filtros de prensa o de vaciacuteo

El relave una vez filtrado se transporta al lugar de depoacutesito mediante cintastransportadoras o bien mediante equipos de movimiento de tierra yo camiones En el primer caso se logra un domo de material similar al meacutetodo de Robinsky mientras que en el segundo caso se utiliza el equipo de movimiento de tierras para ir construyendo moacutedulos de material compactado los cuales permiten conformar un depoacutesito aterrazado de gran volumen Es importante sentildealar que en este meacutetodo aunque el contenido de humedad que se logra (20 a 30) permite su manejo con equipos de movimiento de tierra es suficientemente alto como para tener un relleno praacutecticamente saturado por lo que es posible que se produzcan infiltraciones importantes de las aguas contenidas en estos relaves si el suelo de fundacioacuten es relativamente permeable Tambieacuten es necesario sentildealar que la presencia de algunas arcillas yeso etc en los materiales de relaves pueden reducir significativamente la eficiencia de filtrado

Depoacutesito de Relaves Filtrados

75 Depoacutesitos de Relaves en Pasta

Los relaves en pasta corresponden a una mezcla de agua con soacutelido que contieneabundante partiacuteculas finas y un bajo contenido de agua de modo que esta mezclatenga una consistencia espesa similar a una pulpa de alta densidadUna buena pasta de relaves requiere tener al menos un 15 de concentracioacuten en peso de partiacuteculas de tamantildeo menor a 20 micrones La mejor propiedad de las pastas de relaves es que pueden ser eficientemente trasportadas en tuberiacuteas sin los problemas de segregacioacuten o sedimentacioacuten que ocurren normalmente en las pulpas de relaves y permiten una gran flexibilidad en el desarrollo del concepto del sitio de emplazamiento una vez depositados los relaves se dejan secar luego acopiar permitiendo asiacute minimizar la superficie de suelo cubierto con relaves

La consistencia alcanzada permite que una pasta permanezca estable auacuten cuando esteacute varias horas sin moverse La pasta puede formarse a partir de una gran variabilidad de componentes como cuarzofeldespato arcillas micas y salesEs posible producir materiales con la consistencia de pasta a partir de un amplio rango de concentracioacuten de soacutelidos en peso y sobre la base de la variacioacuten de la distribucioacuten de tamantildeo de las partiacuteculas Es decir la produccioacuten de pasta es especiacutefica para cada tipo de material

Cuando se dispone pasta de relaves en superficie una muy pequentildea fraccioacuten de agua podraacute drenar o infiltrarse ya que la mayor parte de la humedad es retenida en la pasta debido a la tensioacuten superficial de la matriz de suelo finoLa flexibilidad que permiten las pastas en cuanto al desarrollo del lugar de emplazamiento del depoacutesito puede ser extendida al uso de teacutecnicas de construccioacuten aguas arriba donde las consideraciones de disentildeo antisiacutesmicos de otra manera seriacutea prohibida Con la alternativa de pasta no se requiere una solucioacuten tipo embalse

Para faenas de pequentildea escala la pasta puede ser transportada en camiones desde las instalaciones de operacioacuten y descargadas en el lugar de disposicioacuten final Una vez depositada se deja secar y se puede acopiar Esta forma de acumular permite minimizar la superficie de suelo cubierto con relaves realizar un cierre progresivo y al cese de operaciones el depoacutesito puede ser dejado sin requerir medidas adicionales de cierre

Para faenas de mayor tamantildeo por economiacutea de escala para el manejo de materiales el sistema considera el uso de bombas o cintas transportadoras hasta un repartidor que realiza la disposicioacuten final Cabe destacar que debido a su alta densidad las pastas son transportadas mediante el uso de bombas de desplazamiento positivo

i) En los depoacutesitos de relaves en pasta se reducen significativamente lo siguiente

1048766 La necesidad de disentildear y construir grandes depoacutesitos1048766 El volumen de materiales involucrados en la construccioacuten de depoacutesitos1048766 Los riesgos de falla geomecaacutenica asociados a los tranques convencionales1048766 Los riesgos de generacioacuten de aguas aacutecidas y lixiviacioacuten de metales1048766 El manejo del volumen de agua clara1048766 Las peacuterdidas de agua por infiltracioacuten y evaporacioacuten1048766 La superficie de suelo para disponer los relaves optimizando el uso del suelo1048766 La emisioacuten de material particulado

ii) En los depoacutesitos de relaves en pasta se incrementa significativamente lo siguiente1048766 La recuperacioacuten de aguas desde los relaves1048766 La aceptacioacuten ambiental de la comunidad1048766 La posibilidad de co-depositar junto a otros residuos mineros (esteacuteriles o lastre)1048766 La flexibilidad operacional

iii) Ademaacutes1048766 Se pueden desarrollar actividades de vegetacioacuten o de remediacioacuten en formaparalela a la operacioacuten

1048766 Permite la encapsulacioacuten de contaminantes en el depoacutesito

Depoacutesito de Relaves en Pasta

Otros Depoacutesitos de Relaves

Nota A continuacioacuten se mencionan otros tipos de Depoacutesitos de Relaves que en otros paiacuteses son factibles de desarrollar Sin embargo en Chile en la actualidad existen grandes restricciones de las autoridades competentes del punto de vista legal de la Seguridad de la Personas y del Medio Ambiente para otorgar permisos a los proyectos que pudieren presentarse de modo tal que no los contempla nuestra legislacioacuten aunque se debe reconocer que en el pasado se realizaron proyectos en Chile que utilizaron las teacutecnicas de Depoacutesitos de Relaves que nombraremos a continuacioacuten

A) Depoacutesitos en Minas Subterraacuteneas en ExplotacioacutenB) Depoacutesitos en Minas Subterraacuteneas AbandonadasC) Depoacutesitos en Minas Explotadas a Cielo AbiertoD) Depoacutesitos Relaves RadiactivosE) Depoacutesitos costerosF) Depoacutesitos submarinos

Descripcioacuten de los Componentes Principales de un Depoacutesito de Relaves yAlgunos Otros Conceptos Importantes

Cubeta- Corresponde al volumen fiacutesico disponible donde de depositan las lamas(finos) y gran parte del agua de los relaves de tal modo que se forma en ella lalaguna de aguas claras debido a la sedimentacioacuten de las partiacuteculas finas La cubetaes la componente maacutes importante en relacioacuten con la vida uacutetil del depoacutesito

Muro o Prisma Perimetral o Prisma Resistente- Este muro delimita la cubeta ypermite contener los residuos que en ella se descargan Por lo tanto el muroperimetral generalmente es la componente maacutes importante en lo que dice relacioacutencon la estabilidad o grado de seguridad del depoacutesito En los tranques de relaves este muro se va construyendo con el material grueso (arenas) de los relaves a lo largo de la vida uacutetil del depoacutesito

Sistema de Descarga yo Clasificacioacuten y Seleccioacuten de los Relaves- El sistemade descarga de residuos mineros permite depositar estos en la cubeta por lo queuna falla de este sistema se traduce en la detencioacuten de la operacioacuten eficiente deldepoacutesito Ademaacutes muchas veces este sistema se utiliza tambieacuten para clasificar yseleccionar los residuos de modo de utilizar parte de los mismos como material para la construccioacuten del muro perimetral (uso de ciclones)

Zona de descarga de los Residuos o Zona de Playa - La zona donde sedescargan los residuos a la cubeta se le llama zona de playa porque usualmenteestaacute seca en la superficie y se asemeja a una playa de arenas finas Es la parte deldepoacutesito de relaves o lamas situada en las cercaniacuteas de la liacutenea de vaciado estaplaya de forma junto al prisma resistente

Poza de Aguas Claras o Laguna de Decantacioacuten- Corresponde a la laguna deaguas clarificadas que se forma en la cubeta debido a la sedimentacioacuten o

decantacioacuten de las partiacuteculas soacutelidas Esta poza permite la recuperacioacuten de aguas yal mismo tiempo la evacuacioacuten de estas desde la cubeta Esta laguna debemantenerse lo mas alejada posible del muro de arenas o prisma resistente y suevacuacioacuten debe hacerse siempre para no disminuir el grado de estabilidad del muroSistema de Recuperacioacuten de Aguas- El sistema de recuperacioacuten de aguas permitedevolver a la planta las aguas claras que se han recuperado desde la poza o laguna de aguas clara mediante bombeo desde balsas yo descargas de torres deevacuacioacuten o decantacioacuten que son obras destinadas a la descarga gravitacional delas aguas claras desde la poza de decantacioacuten de un tranque o embalse de relaves

Sistema de Drenaje- Es el sistema (por ejemplo dedos o lechos drenantes) utilizado para deprimir al maacuteximo el nivel freaacutetico en el interior del cuerpo del murousualmente protegido por filtros para evitar que el flujo de aguas arrastre laspartiacuteculas finas y produzca la colmatacioacuten del sistema

Sistema de Impermeabilizacioacuten de la Cubeta- Si los relaves en la cubetacontienen sustancias toacutexicas debe evitarse la infiltracioacuten de aguas al subsuelo yaque estas podriacutean provocar la contaminacioacuten de los recursos de aguas subterraacuteneasyo de superficie de la zona de emplazamiento del depoacutesito En este caso es preciso que se disponga de un sistema de impermeabilizacioacuten del piso y paredes de la cubeta usualmente construido en base a una serie de estratos impermeables ypermeables-drenantes

Canales de Desviacuteo- Son las zanjas construidas o tuacuteneles construidos en las laderas para captar y desviar las escorrentiacuteas superficiales impidiendo su ingreso a la cubeta del tranque o embalse de relaves

Berma de Coronamiento- Es la faja horizontal de mayor cota del talud externo delprisma resistente o muro de contencioacuten

Revancha- Es la diferencia de cota entre la liacutenea de coronamiento y la superficie

inmediatamente vecina de la fraccioacuten aguas adentro del tranque generalmentelamosa o de arena muy fina Se denomina como revancha miacutenima al desnivel entreel coronamiento del prisma resistente y el punto maacutes alto de las lamas y sedenomina revancha maacutexima al desnivel entre el coronamiento y la superficie de lapoza de decantacioacuten

Nivel Freaacutetico- Es la cota de los puntos en que el agua de poros tiene presioacuten nula

Muro de Partida o Muro Inicial- Muro construido con material grueso de empreacutestito al inicio del depoacutesito de relaves En los sistemas constructivos del muro resistente de aguas abajo y eje central las arenas se vaciacutean hacia aguas abajo del muro inicial y las lamas hacia aguas arriba La altura del muro de partida queda determinada por el avance en altura del prisma de arenas en relacioacuten al avance en altura del nivel de lamas El muro inicial debe permitir mantener una revancha miacutenima a lo largo del periacuteodo de operacioacuten del tranque

Muro de Pieacute- Es el que se construye generalmente de enrocados en el extremo deaguas abajo del prisma resistente en los meacutetodos constructivos de eje central y deaguas abajo Este muro tiene por objeto dar un liacutemite fiacutesico al muro de arenas y evitar el escape de material fuera de la traza del prisma

Muro de Cola- Se suele construir para limitar el depoacutesito por el extremo de aguasarriba Puede construirse de tierra o por alguno de los sistemas de construccioacutenempleados para el muro resistente

Licuefaccioacuten- Perdida total de la resistencia al corte de un suelo saturado porincremento de la presioacuten de poros El caso maacutes frecuente de licuefaccioacuten ocurre poraccioacuten siacutesmica sobre materiales areno-limosos saturados Los relaves saturados son altamente susceptibles a licuefaccioacuten siacutesmica en especial si la permeabilidad ydensidad son bajas Es el fenoacutemeno maacutes preocupante que ocurra en un tranque derelaves

Piezometriacutea - Es el sistema de control de las presiones hidrostaacuteticas en el interior

del prisma resistente para detectar la presencia de sectores saturados Losinstrumentos utilizados se llaman piezoacutemetros y con ellos se detecta el nivel freaacuteticodel subsuelo

Vertederos de emergencia- Son vertederos de umbral variable destinados aevacuar el exceso de aguas acumuladas en la cubeta de un tranque al crecer lalaguna de decantacioacuten por lluvias intensas

Medidas de Control Operacional y de Mantencioacuten en Tranques de Relaves

A continuacioacuten se recomiendan una serie de medidas que deben tenersepresente principalmente por los operadores de la pequentildea y mediana mineriacutea enel control operacional y mantencioacuten de los depoacutesitos tranques de relaves Estasmedidas constituyen el principal objetivo de esta guiacutea

1048766 Se deben realizar perioacutedicamente controles de la densidad in-situ en el muro dearenas y determinar de la densidad relativa (las muestras se deben tomar a 13 y23 de la altura total del muro) Estas medidas son importante porque indican encierta medida el grado de compactacioacuten con que cuenta el muro de arenas en laoperacioacuten

1048766 Controlar el nivel freaacutetico con piezoacutemetros en el muro de arenas comparar lacota que se obtiene de este nivel con la cota del nivel del coronamiento delmuro de partida impermeabilizado El nivel freaacutetico debe ser maacutes bajo que dichacota esto tiene gran relevancia especialmente en aquellos tranques que nocuentan con un buen sistema de drenaje en el muro de arenas

1048766 Cuando el nivel freaacutetico es alto se debe proceder raacutepidamente a bajarloevacuando el agua clara de la laguna en la cubeta Es importante ademaacutes medirel nivel freaacutetico en algunos puntos aguas abajo del tranque y mantener una

estadiacutestica graacutefica con los datos obtenidos

1048766 Establecer un control perioacutedico de la granulometriacutea de las arenas de relave Unaumento repentino y significativo del de finos compromete las condiciones deseguridad de la obra (formacioacuten de bolsones saturados y superficies localizadasmenos resistentes al corte) La exigencia actual del contenido de finos en lasarenas de relave de los muros de contencioacuten en los tranques de relaves es quedebe estar constituida por no maacutes de un 20 de partiacuteculas menores de 200mallas (74 micrones)

1048766 Las partiacuteculas de las arenas de los relaves son muy angulares y heterogeacuteneas locual es favorable del punto de vista de la estabilidad ya que ayuda a lograr unabuena compactacioacuten pues las partiacuteculas en dicha operacioacuten de compactacioacutense traban unas con otra de modo que se necesitan grandes esfuerzos de cortepara romper este entrabamiento

1048766 Se debe medir el de soacutelidos en peso de la pulpa de relaves el cual debemantenerse en un rango no tan alto para que se permita un buen escurrimientode esta pulpa por la tuberiacutea de transporte evitando su embancamiento ytampoco muy bajo para no saturar raacutepidamente de aguas la cubeta (un rangobien aceptado en la praacutectica es entre 35 a 45)

1048766 Mantener una buena revancha con el fin de evitar posibles escurrimientos deagua a traveacutes del muro de arenas producieacutendose asiacute su erosioacuten

1048766 Se deben verificar perioacutedicamente el aacutengulo de talud operacional comprometidoen el proyecto y el ancho del coronamiento del muro de arenas Este uacuteltimo en laactualidad se exige como miacutenimo de 2 metros

1048766 Controlar perioacutedicamente el nivel y posicioacuten de la laguna de aguas claras la cual

debe mantenerse siempre lo maacutes alejada posible del muro de arenas en loscasos de tranques de relaves con el fin de evitar humectar demasiado el muro yque se sature de agua trayendo el consecuente aumento de la presioacuten de porosentre las partiacuteculas y el eventual colapso

1048766 Mantener siempre operativas las torres colectoras o bien las balsas con lasbombas de impulsioacuten para la evacuacioacuten de las aguas de la laguna declarificacioacuten aseguraacutendose asiacute la continuidad de esta operacioacuten

1048766 Verificar en forma perioacutedica el estado de las tuberiacuteas de conduccioacuten de losrelaves y tambieacuten las vaacutelvulas y bombas de impulsioacuten de la pulpa de relavesAdemaacutes se debe programar con antelacioacuten el traslado de las tuberiacuteas a lasposiciones de descarga siguientes

1048766 Una medida importante a tener presente en la construccioacuten en los muros dealgunos tranque es la de evitar conformar esquinas en aacutengulo recto ya queconstituyen uno de los puntos estructuralmente maacutes deacutebiles frente a lassolicitaciones siacutesmicas debido a bajo confinamiento Es por ello aconsejableestablecer uniones redondeadas

1048766 Es muy importante en un tranque de relaves en operacioacuten mantener la praacutecticade compactar el talud exterior a lo largo del muro de arenas usando equiposadecuados como por ejemplo rodillos lisos vibratorios tractores o bulldozerpesados Esto se hace con el fin de mantener una compactacioacuten adecuada delmuro ayudando asiacute a una mejor estabilidad siacutesmica de la obra

1048766 Cuando la compactacioacuten es deficiente los tranques de relaves tienen mayorprobabilidad de colapsar frente a una solicitacioacuten siacutesmica significativa Es por elloque la operacioacuten de compactacioacuten en el muro resistente debe hacerse en formaregular junto con todas aquellas otras medidas que tienen incidencia con la

estabilidad del tranque

1048766 Durante la operacioacuten se deben reparar todas las fisuras o grietas que sepudieren producir pues si no son cerradas dejan puntos deacutebiles sobre los cualesal ser tapados con material de relaves la compactacioacuten posterior no seraacuteeficiente en dichos sectores

1048766 Cuando durante la operacioacuten de un tranque de relaves no hay suficiente arenasde una calidad adecuada es conveniente considerar agregar una o maacutes capasintermedias de material de empreacutestitos bien compactado para continuar laconstruccioacuten del muro resistente y asiacute se tendraacute una mejor estabilidad fiacutesica

1048766 Es importante mantener despejados los muros de arenas de cualquier objetoextrantildeo puesto que los relaves sedimentan a la altura de los obstaacuteculos queencuentran en el trayecto

1048766 Los operadores de los depoacutesitos de relaves deben tener claro conocimiento delManual de Emergencia del depoacutesito de relaves con que obligatoriamente debecontar la Empresa de modo que les permita enfrentar en forma exitosa lassituaciones adversas climaacuteticas hidroloacutegicas siacutesmicas volcaacutenicas o falla delsistema de captacioacuten de aguas claras o situaciones de emergencias de otranaturaleza que pudieren presentarse

1048766 Si la causa de la emergencia se debe a fenoacutemenos naturales extremosimprevistos como sismos nevazones lluvias intensas erupciones volcaacutenicas uotros que impidan una normal operacioacuten o pongan en peligro la vida de laspersonas o el medio ambiente deberaacuten suspenderse las operaciones dedepositacioacuten de relaves hasta que las condiciones de seguridad del depoacutesito serestablezcan

1048766 En caso de precipitacioacuten de nieve o granizo sobre el prisma resistente y en que

a la vez se produzca la posibilidad de que debido a bajas temperaturas puedanintercalarse capas de agua a estado soacutelido que puedan crear planos de falla enel muro deberaacute paralizarse la depositacioacuten de arenas en el muro hasta quepase la situacioacuten de riesgo

Medidas que deben considerarse entre otras al Cierre y Posterior Abandonode un Tranque de Relaves

1048766 Desmantelamiento de las instalaciones (ductos de relaves bombashidrociclones liacuteneas eleacutectricas muelles de acceso)

1048766 Secado de la laguna de aguas claras

1048766 Dejar operativos los canales perimetrales interceptores de aguas de laderas

1048766 Mantencioacuten del sistema de evacuacioacuten de aguas lluvias

1048766 Estabilizacioacuten de taludes (considerando maacuteximo sismo probable de ocurrenciaen la zona de emplazamiento)

1048766 Cercado en torno a las torres colectoras y en algunos casos se justifica elsellado de estas torres

1048766 Instalacioacuten de cierres de acceso al lugar donde se encuentran los relaves

1048766 Instalacioacuten de sentildealizaciones preventivas

1048766 Instalacioacuten de cortavientos

1048766 Habilitacioacuten de vertederos de seguridad (disentildeado considerando el evento demaacutexima crecida probable)

1048766 Compactacioacuten de la berma de coronamiento

1048766 Recubrimiento con material adecuado para evitar la erosioacuten eoacutelica o tambieacutenpara posibilitar la forestacioacuten del tranque en aquellos lugares en donde esfactible hacerlo

Algunos conceptos que se deben conocer y recordar

1048766 Un buen disentildeo y una buena operacioacuten de un depoacutesito de relaves desde suinicio los transformaraacute en obras amigable con el medio ambiente

1048766 Los depoacutesitos de relaves son formas geoloacutegicas artificiales que debenpermanecer en el tiempo y por ello no se debe escatimar en esfuerzos paragarantizar la seguridad de las personas y el medio ambiente

1048766 Todo plan de abandono de un depoacutesito de relaves debe tener como objetivoslos siguientes conceptos Estabilidad Fiacutesica Estabilidad Quiacutemica y usoposterior del suelo

1048766 En la construccioacuten de un tranque de relaves es obligatorio considerar unabuena impermeabilizacioacuten del muro de partida para evitar infiltraciones en labase del muro de arenas y ayudar asiacute a la estabilidad de eacuteste

1048766 Es importante tener presente en el disentildeo del muro de arenas que en el casode un sismo en el coronamiento del muro se pueden producir aceleracionesdel orden de un 40 - 50 mayores que en la base de alliacute la importancia detener siempre una buena compactacioacuten del muro

1048766 Los tranques de relaves tienen una mayor probabilidad de colapsar cuando lacompactacioacuten del muro resistente es deficiente

1048766 Las aceleraciones siacutesmicas pueden producir un mecanismo de cuntildeadeslizante en los muros y tambieacuten producir zonas de licuefaccioacuten

1048766 Los taludes pueden fallar por inestabilidad a causa de- El peso que tiende a deslizar el talud por mala compactacioacuten- Erupcioacuten volcaacutenica- Nieve al derretirse- Hielo fundido- Sismos- Crecida de un riacuteo cercano

1048766 Con la construccioacuten de los Depoacutesitos de Relaves se protege el medioambiente al desecharlos en estas obras adecuadas recuperando el agua que

en algunos sectores es prioritario hacerlo y ademaacutes (en algunos casos) existeuna buena potencialidad futura de retratamiento de estos materialesA continuacioacuten se incluyen algunos anexos que incluyen datos teacutecnicos especiacuteficosexistentes en la literatura que son de utilidad en el tema de Depoacutesitos de Relaves

V REFERENCIAS BIBLIOGRAFICASldquoTuacuteneles y disentildeo de excavaciones subterraacuteneasrdquo UNAP Ing Esteban Aquino AlanocaldquoSostenimiento y relleno de labores minerasrdquo UNAP Ing Jorge Durant BrodenConferencia de apertura I CONEIMIN 2005 Arequipa (Roacutemulo Mucho Mamani)Conferencia 6ordm congreso peruano de mineriacutea 2006 (Guido del castillo Echegaray)Conferencia del director de energiacutea y minas de la regioacuten puno 2007 en inauguracioacuten del jueves

minero FIM-UNAP (Ernesto Sagua Alanguia)Revista rdquoTeoriacutea y accioacuten del mundo minerordquo ediciones 246- 249 director Luciano C DeliotXVII convencioacuten minera Arequipa setiembre 2005Congresos de estudiantes de ingenieriacutea de minas realizadas en el Peruacute I II CONEIMINArequipa05 e Ica06 VI VII CONEINGEMET Tacna05 y Puno06

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURAFACULDAD DE INGENIERIA DE MINAS

ESCUELA PROFESIONALDE INGENIERIA DE MINAS

TEMA APLICACIONES DE LA MECANICA DE FLUIDOS EN MINERIA

CURSO MECANICA DE FLUIDOS E HIDRAULICA

DOCENTE ING LUIS SAAVEDRA FRIAS

ESTUDIANTE CARRION BACA ANTHONY FRANCOIS

CODIGO O602005022

(cantidad suficiente de material tamantildeo arena) del costo del agua (si es escasa se justifican inversiones en equipos para optimizar su recuperacioacuten) y de las caracteriacutesticas del lugar de emplazamiento del depoacutesito de relaves

Para conseguir estructuras estables con los relaves deben determinarse suscaracteriacutesticas similares a lo que se hace con los suelos (granulometriacutea densidadrelativa razoacuten de vaciacuteos relaciones de fase etc) Estas determinaciones permitentambieacuten evaluar el cumplimiento de las disposiciones legales contenidas en el DSNordf248 (2006) ldquoReglamento para la Aprobacioacuten de Proyectos de Disentildeo

Opciones para la Descarga de los Relaves

Opcioacuten A Descarga del Relave Completo

Se requiere disponer de un volumen suficientemente grande para permitir almacenar todos los relaves que se produciraacuten durante la vida uacutetil de la planta Pueden utilizarse cavidades pre- existentes como rajos mineros abandonados depresiones naturales en superficie cavernas naturales antiguas minas subterraacuteneas abandonadas etc En cualquiera de estos casos si bien en el pasado en Chile pudieron darse la posibilidad de ser considerados hoy debido a la legislacioacuten ambiental vigente resulta difiacutecil de ser aceptados por su alta connotacioacuten ambiental y deberiacutean realizarse estudios muy completos y detallados para demostrar que no se afectaraacute el medio ambiente Por esto para la descarga de relaves completos resulta teacutecnica y ambientalmente maacutes aceptable construir un muro perimetral con talud interno impermeabilizado hecho con materialgrueso de empreacutestito y generar asiacute una cubeta de depositacioacuten Este tipo de depoacutesito de relaves se denomina ldquoEmbalses de Relavesrdquo y han sido aceptados como alternativa de depositacioacuten de relaves en nuestro paiacutes

Opcioacuten B Construccioacuten del Muro Resistente con Parte del Relave

Esta opcioacuten corresponde a tratar los relaves provenientes de la planta de manera de separar la fraccioacuten gruesa (arenas de relaves) de la fraccioacuten fina (lamas) para poder utilizar la primera como material para la construccioacuten del muro perimetral y descargar la segunda a la cubeta de embalse Al construir el muro utilizando las arenas de los relaves es posible hacerlo de 3 formas o meacutetodos de crecimiento distintas Crecimiento del muro hacia ldquoaguas arribardquo (no lo contempla la legislacioacuten

actual en Chile) crecimiento del muro hacia ldquoaguas abajordquo y crecimiento del muro seguacuten el meacutetodo llamado ldquoeje central o mixtordquo (ver fig 3) Cualquiera de estos meacutetodos constructivos conforman finalmente a los denominados en Chile ldquoTranques de Relavesrdquo

Opcioacuten C Material de Relaves Equivalente a un Suelo Huacutemedo

Esta opcioacuten requiere tratar los relaves provenientes de la planta de manera de extraerle la mayor cantidad de agua obteniendo asiacute un material equivalente a un suelo huacutemedo el cual puede ser depositado sin necesidad de un muro perimetral para su contencioacuten

Para este propoacutesito existen distintos meacutetodos ldquoEspesar los Relavesrdquo ldquoFiltrar losRelavesrdquo y la alternativa maacutes reciente es la de crear lo que se denomina ldquoPasta deRelavesrdquo

Efectos de la Razoacuten SoacutelidoAgua (SA)

Una pulpa de relaves con suficiente agua se comportaraacute como una suspensioacuten acuosa cuya viscosidad aumenta si disminuye el agua hasta que para contenidos de agua suficientemente bajos se comportaraacute como un lodo espeso y eventualmente como un suelo huacutemedo

Experimentalmente podemos sentildealar que1048766 Si la razoacuten SA es menor que 50 la pulpa de relaves se comporta comosuspensioacuten acuosa y escurriraacute incluso con pendiente menores al 2 y se producesegregacioacuten de las partiacuteculas con la distancia al punto de descarga1048766 Si la razoacuten SA es mayor o igual que 55 la pulpa de relaves comienza a tenercomportamiento de un lodo viscoso disminuye fuertemente la segregacioacuten departiacuteculas y se necesitaraacute pendientes mayores al 2 para escurrir

La siguiente tabla nos indica la pendiente liacutemite que admite un pulpa de relaves paradistintas concentraciones de soacutelidos en peso (pendientes mayores produciraacuten su

escurrimiento)

Permeabilidad de los Suelos-

Se dice que un material es permeable cuando tiene huecos continuos e interconectado de modo tal que el agua pueda escurrir por ellos Al movimiento del agua a traveacutes del material se le denomina ldquoInfiltracioacuten o filtracioacutenrdquo y a su medida ldquoPermeabilidadrdquoLa circulacioacuten del agua a traveacutes del suelo se debe a la diferencia de presioacuten hidrostaacutetica entre dos puntosEn forma muy resumida podemos decir que se cumple la relacioacutenν = k iDonde ν = es la velocidad de descargai = es el gradiente hidraacuteulicok = es el coeficiente de permeabilidadLas unidades en que ldquokrdquo se expresa comuacutenmente son cmseg

Determinando el coeficiente de permeabilidad se puede determinar el volumen de las filtraciones el que depende del tamantildeo y granulometriacutea de las partiacuteculas gruesas de la cantidad de finos y de la densidad de la muestra

El coeficiente de permeabilidad variacutea en un amplio margen para los distintos suelosnaturales desde 102 cmseg (permeable) hasta 10-9 cmseg (impermeable)

Los especialistas clasifican los suelos con respecto a la permeabilidad de la siguiente manera102 10 10-2 10-4 10-6 10-8 cmsegGrava ArenaZona de semipermeabilidad

VARIACION DE LA PENDIENTE LIMITE CON LA CONCENTRACIOumlN DE SOacuteLIDOS

EN UNA PULPA DE RELAVES Pendiente Liacutemite Porcentaje de Soacutelido en Peso

lt 2 lt 50 2-3 55-66 3-5 60-63 4-6 63-65 gt 6 gt 65

Arenas finas y Limos y ArcillasPermeable Limite Impermeable

Densidad Relativa-

El grado de compactacioacuten que se requiere para una arena de relave con el fin deminimizar el riesgo de licuefaccioacuten es expresado en teacuterminos de la llamada densidad relativa Dr la que se define seguacuten la siguiente expresioacuten(emaacutex - e)Dr = ----------------- x100(emaacutex - e miacuten)Donde Dr = densidad relativaemaacutex = relacioacuten de vaciacuteos de la arena en la condicioacuten maacutes sueltaemaacutex = relacioacuten de vaciacuteos de la arena en la condicioacuten maacutes densa

Otra forma de calcular la densidad relativa es mediante la expresioacuten

ρmaacutex (ρin situ - ρ miacuten)Dr = ---------------------------- x100 ρin situ (ρmaacutex - ρ miacuten)

Siendo ρmaacutex = densidad maacutexima de las arenasρ miacuten = densidad miacutenima de las arenasρin situ = densidad en el lugar de las arenas

Nota- Todos los paraacutemetros indicados en las expresiones anteriores se debendeterminar a nivel de laboratorio mediante ensayos normalizados

Ademaacutes cuando las arenas poseen entre el 10 y de 20 de finos (-200 mallaTyler) las medidas de densidad relativa pueden dejar de ser representativas yes maacutes conveniente la utilizacioacuten de densidades expresadas como porcentajede la densidad maacutexima alcanzada en ensayos de compactacioacuten Proacutector(estaacutendar y modificado)

Depoacutesitos de Relaves

Dentro de la disposicioacuten de relaves existen diferentes y variadas formas de depositacioacuten de relaves que dependiendo de diversos factores como son las cercaniacuteas al concentrador capacidad de almacenamiento de

relaves topografiacutea del lugar produccioacuten del yacimiento se deberaacute seleccionar la forma maacutes apropiada para disponer estos relaves

Atendiendo a lo indicado anteriormente los distintos tipos de ldquoDepoacutesitos de Relavesrdquo que se consideran en la actualidad en Chile indicados en el ldquoReglamento para la Aprobacioacuten de Proyectos de Disentildeo Construccioacuten Operacioacuten y Cierre de Depoacutesitos deRelavesrdquo son los siguientes

1048766 Tranques de Relaves1048766 Embalses de Relaves1048766 Depoacutesito de Relaves Espesados1048766 Depoacutesito de Relaves Filtrados1048766 Depoacutesito de Relaves en Pasta

A continuacioacuten se realiza una breve descripcioacuten general de estas formas dedepositacioacuten de relaves

Tranques de RelavesA continuacioacuten se describen brevemente las alternativas de construccioacuten del muro de arenas de Los Tranques de Relaves

Construccioacuten del Muro Meacutetodo Aguas ArribaEl Meacutetodo Aguas Arriba- consiste en un muro inicial (starter dam) construido conmaterial de empreacutestito compactado sobre el cual se inicia la depositacioacuten de los relaves utilizando clasificadores denominados ldquoHidrociclonesrdquo la fraccioacuten maacutes gruesa o arena se descarga por el flujo inferior del hidrocicloacuten (Underflow) y se deposita junto al muro inicial mientras la fraccioacuten maacutes fina o lamas que sale por el flujo superior del hidrocicloacuten (Overflow) se deposita hacia el centro del tranque en un punto mas alejado del muro de modo tal que se va formando una especie de playa al sedimentar las partiacuteculas maacutes pesadas de lamas y gran parte del agua escurre formando el pozo de sedimentacioacuten o laguna de sedimentacioacuten la que una vez libre de partiacuteculas en suspensioacuten es evacuada mediante un sistema de estructura de descarga que pueden ser las denominadas torres de evacuacioacuten o bien se utilizan bombas montadas sobre una balsa flotante Una vez que el depoacutesito se encuentra proacuteximo a llenarse se procede al levante del muro desplazando los hidrociclones a una mayor elevacioacuten en la direccioacuten hacia aguas arriba y comenzando una nueva etapa de descarga de arenas y peralte del muro se continuacutea sucesivamente la construccioacuten en la forma indicada

Con este meacutetodo en la praacutectica se pueden alcanzar alturas de hasta 25 metros (verfigura1) Si bien este meacutetodo es el que requiere un menor volumen de material arenoso por lo que ha sido utilizado en la pequentildea mineriacutea para

construir numerosos tranques es el que produce el tipo de muro menos resistente frente a oscilaciones siacutesmicas es por ello que en la actualidad en Chile no estaacute contemplado aprobar este tipo de proyecto de tranques de relaves en la legislacioacuten vigente

Figura 1 Meacutetodo de aguas arriba

Construccioacuten del Muro Meacutetodo Aguas Abajo

El Meacutetodo Aguas Abajo-

La construccioacuten se inicia tambieacuten con un muro de partida de material de empreacutestito compactado desde el cual se vaciacutea la arena cicloneada hacia el lado del talud aguas abajo de este muro y las lamas se depositan hacia el talud aguas arriba Cuando el muro se ha peraltado lo suficiente usualmente 2 a 4 m se efectuacutea el levante del muro desplazando los hidrociclones a una mayor elevacioacuten en la direccioacuten hacia aguas abajo y comenzando una nueva etapa de descarga de arenas y peralte delmuro A veces se dispone tambieacuten de un segundo muro pre-existente aguas abajo (ver fig2) Las arenas se pueden disponer en capas inclinadas seguacuten el manteo del talud del muro de partida o bien disponerlas en capas horizontales hacia aguas abajo del muro de partida

Este meacutetodo de aguas abajo requiere disponer de un gran volumen de arenas y permite

lograr muros resistentes maacutes estables del punto de vista de la resistencia siacutesmica

Figura 2 Meacutetodo Aguas Abajo (capas de arenas inclinadas)

Construccioacuten del Muro Meacutetodo Eje Central o Mixto

El Meacutetodo Eje Central o Mixto- se inicia al igual que los meacutetodos anteriores con unmuro de partida de material de empreacutestito compactado sobre el cual se depositan las arenas cicloneadas hacia el lado de aguas abajo y las lamas hacia el lado de aguas arriba Una vez completado el vaciado de arenas y lamas correspondiente al muro inicial se eleva la liacutenea de alimentacioacuten de arenas y lamas siguiendo el mismo plano vertical inicial de la berma de coronamiento del muro de partida Lo que permite lograr un muro de arenas cuyo eje se mantiene en el mismo plano vertical cuyo talud de aguas arriba es maacutes o menos vertical y cuyo talud de aguas abajo puede tener la inclinacioacuten que el disentildeo considera adecuada

Este meacutetodo requiere disponer de un volumen de arenas intermedio entre los 2meacutetodos anteriores y permite lograr muros suficientemente estables

Estos meacutetodos constructivos del muro de arenas de los Tranques de Relavesmencionados anteriormente son sobradamente conocidos en Chile siendo los meacutetodos de aguas abajo y eje central los que contempla hoy nuestra

legislacioacuten en los proyectos de Tranques de Relaves que se presentan al Servicio Nacional de Geologiacutea (SERNAGEOMIN) para su aprobacioacuten

La inseguridad que muchas veces despiertan los tranques de arenas de relave nodeben atribuirse al material con que se construyen sino al sistema de construccioacuten por relleno hidraacuteulico que puede inducir elevadas presiones de poros e incluso lalicuefaccioacuten total en caso de un sismo Sin embargo las teacutecnicas modernas de disentildeo construccioacuten y control permiten obtener estructuras seguras a base de buenos sistemas de drenaje de un eficiente sistema de ciclonaje y disposicioacuten de las arenas y tambieacuten de una buena compactacioacuten de la arena que permita alcanzar una elevada densidad utilizando un equipo adecuado para ello Lo anterior complementado con un control piezomeacutetrico en el cuerpo del prisma resistente deja al tranque de arenas de relave en condiciones de estabilidad semejante al de otras obras de Ingenieriacutea de Importancia

Figura 3- Meacutetodos Constructivos del Muro de Arenas de Tranques de Relaves

Embalses de Relaves

Este tipo de depoacutesito de relaves consiste en construir un muro resistente hechototalmente de material de empreacutestito compactado e impermeabilizando el talud interior del muro y tambieacuten parte o todo su coronamiento los relaves se depositan completos en la cubeta sin necesidad de clasificacioacuten pero tambieacuten deben disponer de un sistema de evacuacioacuten de las aguas claras de la laguna que se forma Los embalses de relaves no se diferencian esencialmente de las presas de embalse de aguas las que constituyen una teacutecnica ampliamente desarrollada en todo el mundo

Es interesante destacar no obstante que las teacutecnicas de disentildeo evolucionan con gran rapidez y cada diacutea se descubren nuevos meacutetodosTal vez la diferencia fundamental entre un embalse destinado a la acumulacioacuten deagua y uno destinado a relaves es que mientras el embalse para agua se construye de una vez con su capacidad definitiva el embalse para relaves se puede ejecutar por etapas a medida que se avanza con el depoacutesito de los relaves a fin de no anticipar inversiones y reducir a un miacutenimo su valor presente La construccioacuten por etapas obliga a que la zona impermeable de la presa se disentildee como una membrana inclinada cercana y en la direccioacuten del talud de aguas arriba Un perfil como eacuteste limita los grados de libertad en el disentildeo de las presas de tierra cuando estaacuten destinadas a contener relaves (Ver Figura 4)

Figura 4 Muro construido con material de empreacutestito

Del punto de vista siacutesmico los Embalses de Relaves son maacutes resistente que cualquiera de los meacutetodos indicados para los Tranques de Relaves

Depoacutesitos de Relaves Espesados

El Ingeniero canadiense Eli I Robinsky ha desarrollado un sistema de depoacutesito que no requiere de un dique o muro contenedor para su construccioacuten El procedimiento se basa en la mayor viscosidad que alcanza la pulpa de relave al aumentar la concentracioacuten de soacutelidos El autor propone una curva en que relaciona el aacutengulo de reposo del relave con el contenido de soacutelidos de la pulpa Para concentracioacuten del orden de 53 en peso la pendiente de reposo es del 2 y eacutesta aumenta hasta un 6 siacute la concentracioacuten sube a 65 De esta manera pueden disponerse los relaves en forma de un cono cuya pendiente seraacute la que corresponde a la respectiva concentracioacuten de soacutelidos Si se trata por ejemplo de

depositar relaves en un valle plano desde la ladera que limita dicho valle se puede iniciar el depoacutesito desde pequentildea altura con una pulpa relativamente diluida para luego elevar el punto de descarga simultaacuteneamente con un aumento de la concentracioacuten a fin de disponer para las capas siguientes de una pendiente mas pronunciada El punto de descarga puede luego ser desplazado lateralmente con el objeto de formar un depoacutesito de base ovoidal

No obstante que este tipo de depoacutesito no requiere la construccioacuten de un dique paralimitar el aacuterea comprometida se recomienda la construccioacuten de un pequentildeo terrapleacuten algo alejado del borde exterior del depoacutesito el cual sirve para contener un volumen para el depoacutesito del agua desalojada por el relave la cual es captada por un vertedero u otro dispositivo para ser bombeada y recirculada Este pequentildeo terrapleacuten sirve a la vez para colectar las aguas lluvias y conducirlas hacia cauces naturales

Otro principio baacutesico de este tipo de depoacutesito se deriva de la diferencia en lo que asegregacioacuten del material se refiere entre una pulpa diluida y otra concentradaEn efecto si la concentracioacuten de soacutelidos es baja el escurrimiento de la pulpa produce una segregacioacuten de materiales depositaacutendose en primer lugar los granos mayores y a continuacioacuten y separadamente los maacutes finos Es el fenoacutemeno usual en el depoacutesito de lamas en un tranque y maacutes auacuten el que ocurre en los tranques construidos por el meacutetodo de aguas arriba Si por el contrario la pulpa es concentrada (del orden del 50 o maacutes) la pulpa escurre como un todo sin ocasionar segregacioacuten Es el caso que ocurre con el escurrimiento de relaves por tuberiacuteas en que es conveniente evitar la segregacioacuten mediante el uso de concentraciones del orden del 50 ya que con el uso de pulpas maacutes diluidas los granos gruesos se separan y ruedan por el fondo aumentando la abrasioacuten de la tuberiacutea seguacuten el autor en un escurrimiento libre ocurre el mismo fenoacutemeno y al evitarse la segregacioacuten se obtiene una mayor densidad que impide que el relave depositado sea erosionado por el agua desalojada por el propio relave por las aguas lluvias o por el viento

El procedimiento propuesto por Robinsky resulta aparentemente muy atractivoespecialmente en aquellos casos en que la topografiacutea es favorable La relativa bajaaltura de los depoacutesitos al tener estos una pendiente maacutexima del tipo 6 ocupangrandes extensiones relativamente planas o de poca inclinacioacuten Existen sin embargo algunas interrogantes que no estaacuten claramente especificados por su autor En efecto la obtencioacuten de concentraciones de pulpa tan alta como 65 de soacutelidos es un problema que el autor no ha explicado como se puede obtener Solamente ha sugerido en forma general que podriacutean

usarse espesadores coacutenicos profundos meacutetodos centriacutefugos y de filtracioacuten y vaciacuteo Por otra parte si las pulpas asiacute concentradas tienen un aacutengulo de reposo de 6 su escurrimiento por tuberiacutea desde el concentrador hasta el veacutertice del cono implica una peacuterdida de carga hidraacuteulica superior a dicho 6 en forma que una conduccioacuten por ejemplo a 2 Km significariacutea una perdida de energiacutea del orden de 150 m lo que resultariacutea muy costoso si el relave debe ser bombeado No siempre es posible la instalacioacuten del espesador junto al veacutertice del depoacutesito

En resumen el meacutetodo de depositacioacuten de relaves espesados es una posibilidad muy interesante que merece ser investigada en profundidad para resolver los interrogantes que se plantean Es posible que puedan ser utilizados en forma experimental con un grado de espesamiento del orden de 53 de soacutelidos el que puede ser alcanzado por meacutetodos corrientes usando para el depoacutesito un terreno casi horizontal ya que el talud de reposo del relave asiacute espesado seriacutea del tipo 2

Figura 5 Disposicioacuten de Relaves Espesados (Meacutetodo Robinsky)Depoacutesitos de Relaves Filtrados

Este tipo de depoacutesitos de relaves es muy similar al de los relaves espesados con ladiferencia de que el material contiene menos agua debido al proceso de filtradoutilizando equipos similares a los que se emplean para filtrar concentrados como son los filtros de prensa o de vaciacuteo

El relave una vez filtrado se transporta al lugar de depoacutesito mediante cintastransportadoras o bien mediante equipos de movimiento de tierra yo camiones En el primer caso se logra un domo de material similar al meacutetodo de Robinsky mientras que en el segundo caso se utiliza el equipo de movimiento de tierras para ir construyendo moacutedulos de material compactado los cuales permiten conformar un depoacutesito aterrazado de gran volumen Es importante sentildealar que en este meacutetodo aunque el contenido de humedad que se logra (20 a 30) permite su manejo con equipos de movimiento de tierra es suficientemente alto como para tener un relleno praacutecticamente saturado por lo que es posible que se produzcan infiltraciones importantes de las aguas contenidas en estos relaves si el suelo de fundacioacuten es relativamente permeable Tambieacuten es necesario sentildealar que la presencia de algunas arcillas yeso etc en los materiales de relaves pueden reducir significativamente la eficiencia de filtrado

Depoacutesito de Relaves Filtrados

75 Depoacutesitos de Relaves en Pasta

Los relaves en pasta corresponden a una mezcla de agua con soacutelido que contieneabundante partiacuteculas finas y un bajo contenido de agua de modo que esta mezclatenga una consistencia espesa similar a una pulpa de alta densidadUna buena pasta de relaves requiere tener al menos un 15 de concentracioacuten en peso de partiacuteculas de tamantildeo menor a 20 micrones La mejor propiedad de las pastas de relaves es que pueden ser eficientemente trasportadas en tuberiacuteas sin los problemas de segregacioacuten o sedimentacioacuten que ocurren normalmente en las pulpas de relaves y permiten una gran flexibilidad en el desarrollo del concepto del sitio de emplazamiento una vez depositados los relaves se dejan secar luego acopiar permitiendo asiacute minimizar la superficie de suelo cubierto con relaves

La consistencia alcanzada permite que una pasta permanezca estable auacuten cuando esteacute varias horas sin moverse La pasta puede formarse a partir de una gran variabilidad de componentes como cuarzofeldespato arcillas micas y salesEs posible producir materiales con la consistencia de pasta a partir de un amplio rango de concentracioacuten de soacutelidos en peso y sobre la base de la variacioacuten de la distribucioacuten de tamantildeo de las partiacuteculas Es decir la produccioacuten de pasta es especiacutefica para cada tipo de material

Cuando se dispone pasta de relaves en superficie una muy pequentildea fraccioacuten de agua podraacute drenar o infiltrarse ya que la mayor parte de la humedad es retenida en la pasta debido a la tensioacuten superficial de la matriz de suelo finoLa flexibilidad que permiten las pastas en cuanto al desarrollo del lugar de emplazamiento del depoacutesito puede ser extendida al uso de teacutecnicas de construccioacuten aguas arriba donde las consideraciones de disentildeo antisiacutesmicos de otra manera seriacutea prohibida Con la alternativa de pasta no se requiere una solucioacuten tipo embalse

Para faenas de pequentildea escala la pasta puede ser transportada en camiones desde las instalaciones de operacioacuten y descargadas en el lugar de disposicioacuten final Una vez depositada se deja secar y se puede acopiar Esta forma de acumular permite minimizar la superficie de suelo cubierto con relaves realizar un cierre progresivo y al cese de operaciones el depoacutesito puede ser dejado sin requerir medidas adicionales de cierre

Para faenas de mayor tamantildeo por economiacutea de escala para el manejo de materiales el sistema considera el uso de bombas o cintas transportadoras hasta un repartidor que realiza la disposicioacuten final Cabe destacar que debido a su alta densidad las pastas son transportadas mediante el uso de bombas de desplazamiento positivo

i) En los depoacutesitos de relaves en pasta se reducen significativamente lo siguiente

1048766 La necesidad de disentildear y construir grandes depoacutesitos1048766 El volumen de materiales involucrados en la construccioacuten de depoacutesitos1048766 Los riesgos de falla geomecaacutenica asociados a los tranques convencionales1048766 Los riesgos de generacioacuten de aguas aacutecidas y lixiviacioacuten de metales1048766 El manejo del volumen de agua clara1048766 Las peacuterdidas de agua por infiltracioacuten y evaporacioacuten1048766 La superficie de suelo para disponer los relaves optimizando el uso del suelo1048766 La emisioacuten de material particulado

ii) En los depoacutesitos de relaves en pasta se incrementa significativamente lo siguiente1048766 La recuperacioacuten de aguas desde los relaves1048766 La aceptacioacuten ambiental de la comunidad1048766 La posibilidad de co-depositar junto a otros residuos mineros (esteacuteriles o lastre)1048766 La flexibilidad operacional

iii) Ademaacutes1048766 Se pueden desarrollar actividades de vegetacioacuten o de remediacioacuten en formaparalela a la operacioacuten

1048766 Permite la encapsulacioacuten de contaminantes en el depoacutesito

Depoacutesito de Relaves en Pasta

Otros Depoacutesitos de Relaves

Nota A continuacioacuten se mencionan otros tipos de Depoacutesitos de Relaves que en otros paiacuteses son factibles de desarrollar Sin embargo en Chile en la actualidad existen grandes restricciones de las autoridades competentes del punto de vista legal de la Seguridad de la Personas y del Medio Ambiente para otorgar permisos a los proyectos que pudieren presentarse de modo tal que no los contempla nuestra legislacioacuten aunque se debe reconocer que en el pasado se realizaron proyectos en Chile que utilizaron las teacutecnicas de Depoacutesitos de Relaves que nombraremos a continuacioacuten

A) Depoacutesitos en Minas Subterraacuteneas en ExplotacioacutenB) Depoacutesitos en Minas Subterraacuteneas AbandonadasC) Depoacutesitos en Minas Explotadas a Cielo AbiertoD) Depoacutesitos Relaves RadiactivosE) Depoacutesitos costerosF) Depoacutesitos submarinos

Descripcioacuten de los Componentes Principales de un Depoacutesito de Relaves yAlgunos Otros Conceptos Importantes

Cubeta- Corresponde al volumen fiacutesico disponible donde de depositan las lamas(finos) y gran parte del agua de los relaves de tal modo que se forma en ella lalaguna de aguas claras debido a la sedimentacioacuten de las partiacuteculas finas La cubetaes la componente maacutes importante en relacioacuten con la vida uacutetil del depoacutesito

Muro o Prisma Perimetral o Prisma Resistente- Este muro delimita la cubeta ypermite contener los residuos que en ella se descargan Por lo tanto el muroperimetral generalmente es la componente maacutes importante en lo que dice relacioacutencon la estabilidad o grado de seguridad del depoacutesito En los tranques de relaves este muro se va construyendo con el material grueso (arenas) de los relaves a lo largo de la vida uacutetil del depoacutesito

Sistema de Descarga yo Clasificacioacuten y Seleccioacuten de los Relaves- El sistemade descarga de residuos mineros permite depositar estos en la cubeta por lo queuna falla de este sistema se traduce en la detencioacuten de la operacioacuten eficiente deldepoacutesito Ademaacutes muchas veces este sistema se utiliza tambieacuten para clasificar yseleccionar los residuos de modo de utilizar parte de los mismos como material para la construccioacuten del muro perimetral (uso de ciclones)

Zona de descarga de los Residuos o Zona de Playa - La zona donde sedescargan los residuos a la cubeta se le llama zona de playa porque usualmenteestaacute seca en la superficie y se asemeja a una playa de arenas finas Es la parte deldepoacutesito de relaves o lamas situada en las cercaniacuteas de la liacutenea de vaciado estaplaya de forma junto al prisma resistente

Poza de Aguas Claras o Laguna de Decantacioacuten- Corresponde a la laguna deaguas clarificadas que se forma en la cubeta debido a la sedimentacioacuten o

decantacioacuten de las partiacuteculas soacutelidas Esta poza permite la recuperacioacuten de aguas yal mismo tiempo la evacuacioacuten de estas desde la cubeta Esta laguna debemantenerse lo mas alejada posible del muro de arenas o prisma resistente y suevacuacioacuten debe hacerse siempre para no disminuir el grado de estabilidad del muroSistema de Recuperacioacuten de Aguas- El sistema de recuperacioacuten de aguas permitedevolver a la planta las aguas claras que se han recuperado desde la poza o laguna de aguas clara mediante bombeo desde balsas yo descargas de torres deevacuacioacuten o decantacioacuten que son obras destinadas a la descarga gravitacional delas aguas claras desde la poza de decantacioacuten de un tranque o embalse de relaves

Sistema de Drenaje- Es el sistema (por ejemplo dedos o lechos drenantes) utilizado para deprimir al maacuteximo el nivel freaacutetico en el interior del cuerpo del murousualmente protegido por filtros para evitar que el flujo de aguas arrastre laspartiacuteculas finas y produzca la colmatacioacuten del sistema

Sistema de Impermeabilizacioacuten de la Cubeta- Si los relaves en la cubetacontienen sustancias toacutexicas debe evitarse la infiltracioacuten de aguas al subsuelo yaque estas podriacutean provocar la contaminacioacuten de los recursos de aguas subterraacuteneasyo de superficie de la zona de emplazamiento del depoacutesito En este caso es preciso que se disponga de un sistema de impermeabilizacioacuten del piso y paredes de la cubeta usualmente construido en base a una serie de estratos impermeables ypermeables-drenantes

Canales de Desviacuteo- Son las zanjas construidas o tuacuteneles construidos en las laderas para captar y desviar las escorrentiacuteas superficiales impidiendo su ingreso a la cubeta del tranque o embalse de relaves

Berma de Coronamiento- Es la faja horizontal de mayor cota del talud externo delprisma resistente o muro de contencioacuten

Revancha- Es la diferencia de cota entre la liacutenea de coronamiento y la superficie

inmediatamente vecina de la fraccioacuten aguas adentro del tranque generalmentelamosa o de arena muy fina Se denomina como revancha miacutenima al desnivel entreel coronamiento del prisma resistente y el punto maacutes alto de las lamas y sedenomina revancha maacutexima al desnivel entre el coronamiento y la superficie de lapoza de decantacioacuten

Nivel Freaacutetico- Es la cota de los puntos en que el agua de poros tiene presioacuten nula

Muro de Partida o Muro Inicial- Muro construido con material grueso de empreacutestito al inicio del depoacutesito de relaves En los sistemas constructivos del muro resistente de aguas abajo y eje central las arenas se vaciacutean hacia aguas abajo del muro inicial y las lamas hacia aguas arriba La altura del muro de partida queda determinada por el avance en altura del prisma de arenas en relacioacuten al avance en altura del nivel de lamas El muro inicial debe permitir mantener una revancha miacutenima a lo largo del periacuteodo de operacioacuten del tranque

Muro de Pieacute- Es el que se construye generalmente de enrocados en el extremo deaguas abajo del prisma resistente en los meacutetodos constructivos de eje central y deaguas abajo Este muro tiene por objeto dar un liacutemite fiacutesico al muro de arenas y evitar el escape de material fuera de la traza del prisma

Muro de Cola- Se suele construir para limitar el depoacutesito por el extremo de aguasarriba Puede construirse de tierra o por alguno de los sistemas de construccioacutenempleados para el muro resistente

Licuefaccioacuten- Perdida total de la resistencia al corte de un suelo saturado porincremento de la presioacuten de poros El caso maacutes frecuente de licuefaccioacuten ocurre poraccioacuten siacutesmica sobre materiales areno-limosos saturados Los relaves saturados son altamente susceptibles a licuefaccioacuten siacutesmica en especial si la permeabilidad ydensidad son bajas Es el fenoacutemeno maacutes preocupante que ocurra en un tranque derelaves

Piezometriacutea - Es el sistema de control de las presiones hidrostaacuteticas en el interior

del prisma resistente para detectar la presencia de sectores saturados Losinstrumentos utilizados se llaman piezoacutemetros y con ellos se detecta el nivel freaacuteticodel subsuelo

Vertederos de emergencia- Son vertederos de umbral variable destinados aevacuar el exceso de aguas acumuladas en la cubeta de un tranque al crecer lalaguna de decantacioacuten por lluvias intensas

Medidas de Control Operacional y de Mantencioacuten en Tranques de Relaves

A continuacioacuten se recomiendan una serie de medidas que deben tenersepresente principalmente por los operadores de la pequentildea y mediana mineriacutea enel control operacional y mantencioacuten de los depoacutesitos tranques de relaves Estasmedidas constituyen el principal objetivo de esta guiacutea

1048766 Se deben realizar perioacutedicamente controles de la densidad in-situ en el muro dearenas y determinar de la densidad relativa (las muestras se deben tomar a 13 y23 de la altura total del muro) Estas medidas son importante porque indican encierta medida el grado de compactacioacuten con que cuenta el muro de arenas en laoperacioacuten

1048766 Controlar el nivel freaacutetico con piezoacutemetros en el muro de arenas comparar lacota que se obtiene de este nivel con la cota del nivel del coronamiento delmuro de partida impermeabilizado El nivel freaacutetico debe ser maacutes bajo que dichacota esto tiene gran relevancia especialmente en aquellos tranques que nocuentan con un buen sistema de drenaje en el muro de arenas

1048766 Cuando el nivel freaacutetico es alto se debe proceder raacutepidamente a bajarloevacuando el agua clara de la laguna en la cubeta Es importante ademaacutes medirel nivel freaacutetico en algunos puntos aguas abajo del tranque y mantener una

estadiacutestica graacutefica con los datos obtenidos

1048766 Establecer un control perioacutedico de la granulometriacutea de las arenas de relave Unaumento repentino y significativo del de finos compromete las condiciones deseguridad de la obra (formacioacuten de bolsones saturados y superficies localizadasmenos resistentes al corte) La exigencia actual del contenido de finos en lasarenas de relave de los muros de contencioacuten en los tranques de relaves es quedebe estar constituida por no maacutes de un 20 de partiacuteculas menores de 200mallas (74 micrones)

1048766 Las partiacuteculas de las arenas de los relaves son muy angulares y heterogeacuteneas locual es favorable del punto de vista de la estabilidad ya que ayuda a lograr unabuena compactacioacuten pues las partiacuteculas en dicha operacioacuten de compactacioacutense traban unas con otra de modo que se necesitan grandes esfuerzos de cortepara romper este entrabamiento

1048766 Se debe medir el de soacutelidos en peso de la pulpa de relaves el cual debemantenerse en un rango no tan alto para que se permita un buen escurrimientode esta pulpa por la tuberiacutea de transporte evitando su embancamiento ytampoco muy bajo para no saturar raacutepidamente de aguas la cubeta (un rangobien aceptado en la praacutectica es entre 35 a 45)

1048766 Mantener una buena revancha con el fin de evitar posibles escurrimientos deagua a traveacutes del muro de arenas producieacutendose asiacute su erosioacuten

1048766 Se deben verificar perioacutedicamente el aacutengulo de talud operacional comprometidoen el proyecto y el ancho del coronamiento del muro de arenas Este uacuteltimo en laactualidad se exige como miacutenimo de 2 metros

1048766 Controlar perioacutedicamente el nivel y posicioacuten de la laguna de aguas claras la cual

debe mantenerse siempre lo maacutes alejada posible del muro de arenas en loscasos de tranques de relaves con el fin de evitar humectar demasiado el muro yque se sature de agua trayendo el consecuente aumento de la presioacuten de porosentre las partiacuteculas y el eventual colapso

1048766 Mantener siempre operativas las torres colectoras o bien las balsas con lasbombas de impulsioacuten para la evacuacioacuten de las aguas de la laguna declarificacioacuten aseguraacutendose asiacute la continuidad de esta operacioacuten

1048766 Verificar en forma perioacutedica el estado de las tuberiacuteas de conduccioacuten de losrelaves y tambieacuten las vaacutelvulas y bombas de impulsioacuten de la pulpa de relavesAdemaacutes se debe programar con antelacioacuten el traslado de las tuberiacuteas a lasposiciones de descarga siguientes

1048766 Una medida importante a tener presente en la construccioacuten en los muros dealgunos tranque es la de evitar conformar esquinas en aacutengulo recto ya queconstituyen uno de los puntos estructuralmente maacutes deacutebiles frente a lassolicitaciones siacutesmicas debido a bajo confinamiento Es por ello aconsejableestablecer uniones redondeadas

1048766 Es muy importante en un tranque de relaves en operacioacuten mantener la praacutecticade compactar el talud exterior a lo largo del muro de arenas usando equiposadecuados como por ejemplo rodillos lisos vibratorios tractores o bulldozerpesados Esto se hace con el fin de mantener una compactacioacuten adecuada delmuro ayudando asiacute a una mejor estabilidad siacutesmica de la obra

1048766 Cuando la compactacioacuten es deficiente los tranques de relaves tienen mayorprobabilidad de colapsar frente a una solicitacioacuten siacutesmica significativa Es por elloque la operacioacuten de compactacioacuten en el muro resistente debe hacerse en formaregular junto con todas aquellas otras medidas que tienen incidencia con la

estabilidad del tranque

1048766 Durante la operacioacuten se deben reparar todas las fisuras o grietas que sepudieren producir pues si no son cerradas dejan puntos deacutebiles sobre los cualesal ser tapados con material de relaves la compactacioacuten posterior no seraacuteeficiente en dichos sectores

1048766 Cuando durante la operacioacuten de un tranque de relaves no hay suficiente arenasde una calidad adecuada es conveniente considerar agregar una o maacutes capasintermedias de material de empreacutestitos bien compactado para continuar laconstruccioacuten del muro resistente y asiacute se tendraacute una mejor estabilidad fiacutesica

1048766 Es importante mantener despejados los muros de arenas de cualquier objetoextrantildeo puesto que los relaves sedimentan a la altura de los obstaacuteculos queencuentran en el trayecto

1048766 Los operadores de los depoacutesitos de relaves deben tener claro conocimiento delManual de Emergencia del depoacutesito de relaves con que obligatoriamente debecontar la Empresa de modo que les permita enfrentar en forma exitosa lassituaciones adversas climaacuteticas hidroloacutegicas siacutesmicas volcaacutenicas o falla delsistema de captacioacuten de aguas claras o situaciones de emergencias de otranaturaleza que pudieren presentarse

1048766 Si la causa de la emergencia se debe a fenoacutemenos naturales extremosimprevistos como sismos nevazones lluvias intensas erupciones volcaacutenicas uotros que impidan una normal operacioacuten o pongan en peligro la vida de laspersonas o el medio ambiente deberaacuten suspenderse las operaciones dedepositacioacuten de relaves hasta que las condiciones de seguridad del depoacutesito serestablezcan

1048766 En caso de precipitacioacuten de nieve o granizo sobre el prisma resistente y en que

a la vez se produzca la posibilidad de que debido a bajas temperaturas puedanintercalarse capas de agua a estado soacutelido que puedan crear planos de falla enel muro deberaacute paralizarse la depositacioacuten de arenas en el muro hasta quepase la situacioacuten de riesgo

Medidas que deben considerarse entre otras al Cierre y Posterior Abandonode un Tranque de Relaves

1048766 Desmantelamiento de las instalaciones (ductos de relaves bombashidrociclones liacuteneas eleacutectricas muelles de acceso)

1048766 Secado de la laguna de aguas claras

1048766 Dejar operativos los canales perimetrales interceptores de aguas de laderas

1048766 Mantencioacuten del sistema de evacuacioacuten de aguas lluvias

1048766 Estabilizacioacuten de taludes (considerando maacuteximo sismo probable de ocurrenciaen la zona de emplazamiento)

1048766 Cercado en torno a las torres colectoras y en algunos casos se justifica elsellado de estas torres

1048766 Instalacioacuten de cierres de acceso al lugar donde se encuentran los relaves

1048766 Instalacioacuten de sentildealizaciones preventivas

1048766 Instalacioacuten de cortavientos

1048766 Habilitacioacuten de vertederos de seguridad (disentildeado considerando el evento demaacutexima crecida probable)

1048766 Compactacioacuten de la berma de coronamiento

1048766 Recubrimiento con material adecuado para evitar la erosioacuten eoacutelica o tambieacutenpara posibilitar la forestacioacuten del tranque en aquellos lugares en donde esfactible hacerlo

Algunos conceptos que se deben conocer y recordar

1048766 Un buen disentildeo y una buena operacioacuten de un depoacutesito de relaves desde suinicio los transformaraacute en obras amigable con el medio ambiente

1048766 Los depoacutesitos de relaves son formas geoloacutegicas artificiales que debenpermanecer en el tiempo y por ello no se debe escatimar en esfuerzos paragarantizar la seguridad de las personas y el medio ambiente

1048766 Todo plan de abandono de un depoacutesito de relaves debe tener como objetivoslos siguientes conceptos Estabilidad Fiacutesica Estabilidad Quiacutemica y usoposterior del suelo

1048766 En la construccioacuten de un tranque de relaves es obligatorio considerar unabuena impermeabilizacioacuten del muro de partida para evitar infiltraciones en labase del muro de arenas y ayudar asiacute a la estabilidad de eacuteste

1048766 Es importante tener presente en el disentildeo del muro de arenas que en el casode un sismo en el coronamiento del muro se pueden producir aceleracionesdel orden de un 40 - 50 mayores que en la base de alliacute la importancia detener siempre una buena compactacioacuten del muro

1048766 Los tranques de relaves tienen una mayor probabilidad de colapsar cuando lacompactacioacuten del muro resistente es deficiente

1048766 Las aceleraciones siacutesmicas pueden producir un mecanismo de cuntildeadeslizante en los muros y tambieacuten producir zonas de licuefaccioacuten

1048766 Los taludes pueden fallar por inestabilidad a causa de- El peso que tiende a deslizar el talud por mala compactacioacuten- Erupcioacuten volcaacutenica- Nieve al derretirse- Hielo fundido- Sismos- Crecida de un riacuteo cercano

1048766 Con la construccioacuten de los Depoacutesitos de Relaves se protege el medioambiente al desecharlos en estas obras adecuadas recuperando el agua que

en algunos sectores es prioritario hacerlo y ademaacutes (en algunos casos) existeuna buena potencialidad futura de retratamiento de estos materialesA continuacioacuten se incluyen algunos anexos que incluyen datos teacutecnicos especiacuteficosexistentes en la literatura que son de utilidad en el tema de Depoacutesitos de Relaves

V REFERENCIAS BIBLIOGRAFICASldquoTuacuteneles y disentildeo de excavaciones subterraacuteneasrdquo UNAP Ing Esteban Aquino AlanocaldquoSostenimiento y relleno de labores minerasrdquo UNAP Ing Jorge Durant BrodenConferencia de apertura I CONEIMIN 2005 Arequipa (Roacutemulo Mucho Mamani)Conferencia 6ordm congreso peruano de mineriacutea 2006 (Guido del castillo Echegaray)Conferencia del director de energiacutea y minas de la regioacuten puno 2007 en inauguracioacuten del jueves

minero FIM-UNAP (Ernesto Sagua Alanguia)Revista rdquoTeoriacutea y accioacuten del mundo minerordquo ediciones 246- 249 director Luciano C DeliotXVII convencioacuten minera Arequipa setiembre 2005Congresos de estudiantes de ingenieriacutea de minas realizadas en el Peruacute I II CONEIMINArequipa05 e Ica06 VI VII CONEINGEMET Tacna05 y Puno06

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURAFACULDAD DE INGENIERIA DE MINAS

ESCUELA PROFESIONALDE INGENIERIA DE MINAS

TEMA APLICACIONES DE LA MECANICA DE FLUIDOS EN MINERIA

CURSO MECANICA DE FLUIDOS E HIDRAULICA

DOCENTE ING LUIS SAAVEDRA FRIAS

ESTUDIANTE CARRION BACA ANTHONY FRANCOIS

CODIGO O602005022

actual en Chile) crecimiento del muro hacia ldquoaguas abajordquo y crecimiento del muro seguacuten el meacutetodo llamado ldquoeje central o mixtordquo (ver fig 3) Cualquiera de estos meacutetodos constructivos conforman finalmente a los denominados en Chile ldquoTranques de Relavesrdquo

Opcioacuten C Material de Relaves Equivalente a un Suelo Huacutemedo

Esta opcioacuten requiere tratar los relaves provenientes de la planta de manera de extraerle la mayor cantidad de agua obteniendo asiacute un material equivalente a un suelo huacutemedo el cual puede ser depositado sin necesidad de un muro perimetral para su contencioacuten

Para este propoacutesito existen distintos meacutetodos ldquoEspesar los Relavesrdquo ldquoFiltrar losRelavesrdquo y la alternativa maacutes reciente es la de crear lo que se denomina ldquoPasta deRelavesrdquo

Efectos de la Razoacuten SoacutelidoAgua (SA)

Una pulpa de relaves con suficiente agua se comportaraacute como una suspensioacuten acuosa cuya viscosidad aumenta si disminuye el agua hasta que para contenidos de agua suficientemente bajos se comportaraacute como un lodo espeso y eventualmente como un suelo huacutemedo

Experimentalmente podemos sentildealar que1048766 Si la razoacuten SA es menor que 50 la pulpa de relaves se comporta comosuspensioacuten acuosa y escurriraacute incluso con pendiente menores al 2 y se producesegregacioacuten de las partiacuteculas con la distancia al punto de descarga1048766 Si la razoacuten SA es mayor o igual que 55 la pulpa de relaves comienza a tenercomportamiento de un lodo viscoso disminuye fuertemente la segregacioacuten departiacuteculas y se necesitaraacute pendientes mayores al 2 para escurrir

La siguiente tabla nos indica la pendiente liacutemite que admite un pulpa de relaves paradistintas concentraciones de soacutelidos en peso (pendientes mayores produciraacuten su

escurrimiento)

Permeabilidad de los Suelos-

Se dice que un material es permeable cuando tiene huecos continuos e interconectado de modo tal que el agua pueda escurrir por ellos Al movimiento del agua a traveacutes del material se le denomina ldquoInfiltracioacuten o filtracioacutenrdquo y a su medida ldquoPermeabilidadrdquoLa circulacioacuten del agua a traveacutes del suelo se debe a la diferencia de presioacuten hidrostaacutetica entre dos puntosEn forma muy resumida podemos decir que se cumple la relacioacutenν = k iDonde ν = es la velocidad de descargai = es el gradiente hidraacuteulicok = es el coeficiente de permeabilidadLas unidades en que ldquokrdquo se expresa comuacutenmente son cmseg

Determinando el coeficiente de permeabilidad se puede determinar el volumen de las filtraciones el que depende del tamantildeo y granulometriacutea de las partiacuteculas gruesas de la cantidad de finos y de la densidad de la muestra

El coeficiente de permeabilidad variacutea en un amplio margen para los distintos suelosnaturales desde 102 cmseg (permeable) hasta 10-9 cmseg (impermeable)

Los especialistas clasifican los suelos con respecto a la permeabilidad de la siguiente manera102 10 10-2 10-4 10-6 10-8 cmsegGrava ArenaZona de semipermeabilidad

VARIACION DE LA PENDIENTE LIMITE CON LA CONCENTRACIOumlN DE SOacuteLIDOS

EN UNA PULPA DE RELAVES Pendiente Liacutemite Porcentaje de Soacutelido en Peso

lt 2 lt 50 2-3 55-66 3-5 60-63 4-6 63-65 gt 6 gt 65

Arenas finas y Limos y ArcillasPermeable Limite Impermeable

Densidad Relativa-

El grado de compactacioacuten que se requiere para una arena de relave con el fin deminimizar el riesgo de licuefaccioacuten es expresado en teacuterminos de la llamada densidad relativa Dr la que se define seguacuten la siguiente expresioacuten(emaacutex - e)Dr = ----------------- x100(emaacutex - e miacuten)Donde Dr = densidad relativaemaacutex = relacioacuten de vaciacuteos de la arena en la condicioacuten maacutes sueltaemaacutex = relacioacuten de vaciacuteos de la arena en la condicioacuten maacutes densa

Otra forma de calcular la densidad relativa es mediante la expresioacuten

ρmaacutex (ρin situ - ρ miacuten)Dr = ---------------------------- x100 ρin situ (ρmaacutex - ρ miacuten)

Siendo ρmaacutex = densidad maacutexima de las arenasρ miacuten = densidad miacutenima de las arenasρin situ = densidad en el lugar de las arenas

Nota- Todos los paraacutemetros indicados en las expresiones anteriores se debendeterminar a nivel de laboratorio mediante ensayos normalizados

Ademaacutes cuando las arenas poseen entre el 10 y de 20 de finos (-200 mallaTyler) las medidas de densidad relativa pueden dejar de ser representativas yes maacutes conveniente la utilizacioacuten de densidades expresadas como porcentajede la densidad maacutexima alcanzada en ensayos de compactacioacuten Proacutector(estaacutendar y modificado)

Depoacutesitos de Relaves

Dentro de la disposicioacuten de relaves existen diferentes y variadas formas de depositacioacuten de relaves que dependiendo de diversos factores como son las cercaniacuteas al concentrador capacidad de almacenamiento de

relaves topografiacutea del lugar produccioacuten del yacimiento se deberaacute seleccionar la forma maacutes apropiada para disponer estos relaves

Atendiendo a lo indicado anteriormente los distintos tipos de ldquoDepoacutesitos de Relavesrdquo que se consideran en la actualidad en Chile indicados en el ldquoReglamento para la Aprobacioacuten de Proyectos de Disentildeo Construccioacuten Operacioacuten y Cierre de Depoacutesitos deRelavesrdquo son los siguientes

1048766 Tranques de Relaves1048766 Embalses de Relaves1048766 Depoacutesito de Relaves Espesados1048766 Depoacutesito de Relaves Filtrados1048766 Depoacutesito de Relaves en Pasta

A continuacioacuten se realiza una breve descripcioacuten general de estas formas dedepositacioacuten de relaves

Tranques de RelavesA continuacioacuten se describen brevemente las alternativas de construccioacuten del muro de arenas de Los Tranques de Relaves

Construccioacuten del Muro Meacutetodo Aguas ArribaEl Meacutetodo Aguas Arriba- consiste en un muro inicial (starter dam) construido conmaterial de empreacutestito compactado sobre el cual se inicia la depositacioacuten de los relaves utilizando clasificadores denominados ldquoHidrociclonesrdquo la fraccioacuten maacutes gruesa o arena se descarga por el flujo inferior del hidrocicloacuten (Underflow) y se deposita junto al muro inicial mientras la fraccioacuten maacutes fina o lamas que sale por el flujo superior del hidrocicloacuten (Overflow) se deposita hacia el centro del tranque en un punto mas alejado del muro de modo tal que se va formando una especie de playa al sedimentar las partiacuteculas maacutes pesadas de lamas y gran parte del agua escurre formando el pozo de sedimentacioacuten o laguna de sedimentacioacuten la que una vez libre de partiacuteculas en suspensioacuten es evacuada mediante un sistema de estructura de descarga que pueden ser las denominadas torres de evacuacioacuten o bien se utilizan bombas montadas sobre una balsa flotante Una vez que el depoacutesito se encuentra proacuteximo a llenarse se procede al levante del muro desplazando los hidrociclones a una mayor elevacioacuten en la direccioacuten hacia aguas arriba y comenzando una nueva etapa de descarga de arenas y peralte del muro se continuacutea sucesivamente la construccioacuten en la forma indicada

Con este meacutetodo en la praacutectica se pueden alcanzar alturas de hasta 25 metros (verfigura1) Si bien este meacutetodo es el que requiere un menor volumen de material arenoso por lo que ha sido utilizado en la pequentildea mineriacutea para

construir numerosos tranques es el que produce el tipo de muro menos resistente frente a oscilaciones siacutesmicas es por ello que en la actualidad en Chile no estaacute contemplado aprobar este tipo de proyecto de tranques de relaves en la legislacioacuten vigente

Figura 1 Meacutetodo de aguas arriba

Construccioacuten del Muro Meacutetodo Aguas Abajo

El Meacutetodo Aguas Abajo-

La construccioacuten se inicia tambieacuten con un muro de partida de material de empreacutestito compactado desde el cual se vaciacutea la arena cicloneada hacia el lado del talud aguas abajo de este muro y las lamas se depositan hacia el talud aguas arriba Cuando el muro se ha peraltado lo suficiente usualmente 2 a 4 m se efectuacutea el levante del muro desplazando los hidrociclones a una mayor elevacioacuten en la direccioacuten hacia aguas abajo y comenzando una nueva etapa de descarga de arenas y peralte delmuro A veces se dispone tambieacuten de un segundo muro pre-existente aguas abajo (ver fig2) Las arenas se pueden disponer en capas inclinadas seguacuten el manteo del talud del muro de partida o bien disponerlas en capas horizontales hacia aguas abajo del muro de partida

Este meacutetodo de aguas abajo requiere disponer de un gran volumen de arenas y permite

lograr muros resistentes maacutes estables del punto de vista de la resistencia siacutesmica

Figura 2 Meacutetodo Aguas Abajo (capas de arenas inclinadas)

Construccioacuten del Muro Meacutetodo Eje Central o Mixto

El Meacutetodo Eje Central o Mixto- se inicia al igual que los meacutetodos anteriores con unmuro de partida de material de empreacutestito compactado sobre el cual se depositan las arenas cicloneadas hacia el lado de aguas abajo y las lamas hacia el lado de aguas arriba Una vez completado el vaciado de arenas y lamas correspondiente al muro inicial se eleva la liacutenea de alimentacioacuten de arenas y lamas siguiendo el mismo plano vertical inicial de la berma de coronamiento del muro de partida Lo que permite lograr un muro de arenas cuyo eje se mantiene en el mismo plano vertical cuyo talud de aguas arriba es maacutes o menos vertical y cuyo talud de aguas abajo puede tener la inclinacioacuten que el disentildeo considera adecuada

Este meacutetodo requiere disponer de un volumen de arenas intermedio entre los 2meacutetodos anteriores y permite lograr muros suficientemente estables

Estos meacutetodos constructivos del muro de arenas de los Tranques de Relavesmencionados anteriormente son sobradamente conocidos en Chile siendo los meacutetodos de aguas abajo y eje central los que contempla hoy nuestra

legislacioacuten en los proyectos de Tranques de Relaves que se presentan al Servicio Nacional de Geologiacutea (SERNAGEOMIN) para su aprobacioacuten

La inseguridad que muchas veces despiertan los tranques de arenas de relave nodeben atribuirse al material con que se construyen sino al sistema de construccioacuten por relleno hidraacuteulico que puede inducir elevadas presiones de poros e incluso lalicuefaccioacuten total en caso de un sismo Sin embargo las teacutecnicas modernas de disentildeo construccioacuten y control permiten obtener estructuras seguras a base de buenos sistemas de drenaje de un eficiente sistema de ciclonaje y disposicioacuten de las arenas y tambieacuten de una buena compactacioacuten de la arena que permita alcanzar una elevada densidad utilizando un equipo adecuado para ello Lo anterior complementado con un control piezomeacutetrico en el cuerpo del prisma resistente deja al tranque de arenas de relave en condiciones de estabilidad semejante al de otras obras de Ingenieriacutea de Importancia

Figura 3- Meacutetodos Constructivos del Muro de Arenas de Tranques de Relaves

Embalses de Relaves

Este tipo de depoacutesito de relaves consiste en construir un muro resistente hechototalmente de material de empreacutestito compactado e impermeabilizando el talud interior del muro y tambieacuten parte o todo su coronamiento los relaves se depositan completos en la cubeta sin necesidad de clasificacioacuten pero tambieacuten deben disponer de un sistema de evacuacioacuten de las aguas claras de la laguna que se forma Los embalses de relaves no se diferencian esencialmente de las presas de embalse de aguas las que constituyen una teacutecnica ampliamente desarrollada en todo el mundo

Es interesante destacar no obstante que las teacutecnicas de disentildeo evolucionan con gran rapidez y cada diacutea se descubren nuevos meacutetodosTal vez la diferencia fundamental entre un embalse destinado a la acumulacioacuten deagua y uno destinado a relaves es que mientras el embalse para agua se construye de una vez con su capacidad definitiva el embalse para relaves se puede ejecutar por etapas a medida que se avanza con el depoacutesito de los relaves a fin de no anticipar inversiones y reducir a un miacutenimo su valor presente La construccioacuten por etapas obliga a que la zona impermeable de la presa se disentildee como una membrana inclinada cercana y en la direccioacuten del talud de aguas arriba Un perfil como eacuteste limita los grados de libertad en el disentildeo de las presas de tierra cuando estaacuten destinadas a contener relaves (Ver Figura 4)

Figura 4 Muro construido con material de empreacutestito

Del punto de vista siacutesmico los Embalses de Relaves son maacutes resistente que cualquiera de los meacutetodos indicados para los Tranques de Relaves

Depoacutesitos de Relaves Espesados

El Ingeniero canadiense Eli I Robinsky ha desarrollado un sistema de depoacutesito que no requiere de un dique o muro contenedor para su construccioacuten El procedimiento se basa en la mayor viscosidad que alcanza la pulpa de relave al aumentar la concentracioacuten de soacutelidos El autor propone una curva en que relaciona el aacutengulo de reposo del relave con el contenido de soacutelidos de la pulpa Para concentracioacuten del orden de 53 en peso la pendiente de reposo es del 2 y eacutesta aumenta hasta un 6 siacute la concentracioacuten sube a 65 De esta manera pueden disponerse los relaves en forma de un cono cuya pendiente seraacute la que corresponde a la respectiva concentracioacuten de soacutelidos Si se trata por ejemplo de

depositar relaves en un valle plano desde la ladera que limita dicho valle se puede iniciar el depoacutesito desde pequentildea altura con una pulpa relativamente diluida para luego elevar el punto de descarga simultaacuteneamente con un aumento de la concentracioacuten a fin de disponer para las capas siguientes de una pendiente mas pronunciada El punto de descarga puede luego ser desplazado lateralmente con el objeto de formar un depoacutesito de base ovoidal

No obstante que este tipo de depoacutesito no requiere la construccioacuten de un dique paralimitar el aacuterea comprometida se recomienda la construccioacuten de un pequentildeo terrapleacuten algo alejado del borde exterior del depoacutesito el cual sirve para contener un volumen para el depoacutesito del agua desalojada por el relave la cual es captada por un vertedero u otro dispositivo para ser bombeada y recirculada Este pequentildeo terrapleacuten sirve a la vez para colectar las aguas lluvias y conducirlas hacia cauces naturales

Otro principio baacutesico de este tipo de depoacutesito se deriva de la diferencia en lo que asegregacioacuten del material se refiere entre una pulpa diluida y otra concentradaEn efecto si la concentracioacuten de soacutelidos es baja el escurrimiento de la pulpa produce una segregacioacuten de materiales depositaacutendose en primer lugar los granos mayores y a continuacioacuten y separadamente los maacutes finos Es el fenoacutemeno usual en el depoacutesito de lamas en un tranque y maacutes auacuten el que ocurre en los tranques construidos por el meacutetodo de aguas arriba Si por el contrario la pulpa es concentrada (del orden del 50 o maacutes) la pulpa escurre como un todo sin ocasionar segregacioacuten Es el caso que ocurre con el escurrimiento de relaves por tuberiacuteas en que es conveniente evitar la segregacioacuten mediante el uso de concentraciones del orden del 50 ya que con el uso de pulpas maacutes diluidas los granos gruesos se separan y ruedan por el fondo aumentando la abrasioacuten de la tuberiacutea seguacuten el autor en un escurrimiento libre ocurre el mismo fenoacutemeno y al evitarse la segregacioacuten se obtiene una mayor densidad que impide que el relave depositado sea erosionado por el agua desalojada por el propio relave por las aguas lluvias o por el viento

El procedimiento propuesto por Robinsky resulta aparentemente muy atractivoespecialmente en aquellos casos en que la topografiacutea es favorable La relativa bajaaltura de los depoacutesitos al tener estos una pendiente maacutexima del tipo 6 ocupangrandes extensiones relativamente planas o de poca inclinacioacuten Existen sin embargo algunas interrogantes que no estaacuten claramente especificados por su autor En efecto la obtencioacuten de concentraciones de pulpa tan alta como 65 de soacutelidos es un problema que el autor no ha explicado como se puede obtener Solamente ha sugerido en forma general que podriacutean

usarse espesadores coacutenicos profundos meacutetodos centriacutefugos y de filtracioacuten y vaciacuteo Por otra parte si las pulpas asiacute concentradas tienen un aacutengulo de reposo de 6 su escurrimiento por tuberiacutea desde el concentrador hasta el veacutertice del cono implica una peacuterdida de carga hidraacuteulica superior a dicho 6 en forma que una conduccioacuten por ejemplo a 2 Km significariacutea una perdida de energiacutea del orden de 150 m lo que resultariacutea muy costoso si el relave debe ser bombeado No siempre es posible la instalacioacuten del espesador junto al veacutertice del depoacutesito

En resumen el meacutetodo de depositacioacuten de relaves espesados es una posibilidad muy interesante que merece ser investigada en profundidad para resolver los interrogantes que se plantean Es posible que puedan ser utilizados en forma experimental con un grado de espesamiento del orden de 53 de soacutelidos el que puede ser alcanzado por meacutetodos corrientes usando para el depoacutesito un terreno casi horizontal ya que el talud de reposo del relave asiacute espesado seriacutea del tipo 2

Figura 5 Disposicioacuten de Relaves Espesados (Meacutetodo Robinsky)Depoacutesitos de Relaves Filtrados

Este tipo de depoacutesitos de relaves es muy similar al de los relaves espesados con ladiferencia de que el material contiene menos agua debido al proceso de filtradoutilizando equipos similares a los que se emplean para filtrar concentrados como son los filtros de prensa o de vaciacuteo

El relave una vez filtrado se transporta al lugar de depoacutesito mediante cintastransportadoras o bien mediante equipos de movimiento de tierra yo camiones En el primer caso se logra un domo de material similar al meacutetodo de Robinsky mientras que en el segundo caso se utiliza el equipo de movimiento de tierras para ir construyendo moacutedulos de material compactado los cuales permiten conformar un depoacutesito aterrazado de gran volumen Es importante sentildealar que en este meacutetodo aunque el contenido de humedad que se logra (20 a 30) permite su manejo con equipos de movimiento de tierra es suficientemente alto como para tener un relleno praacutecticamente saturado por lo que es posible que se produzcan infiltraciones importantes de las aguas contenidas en estos relaves si el suelo de fundacioacuten es relativamente permeable Tambieacuten es necesario sentildealar que la presencia de algunas arcillas yeso etc en los materiales de relaves pueden reducir significativamente la eficiencia de filtrado

Depoacutesito de Relaves Filtrados

75 Depoacutesitos de Relaves en Pasta

Los relaves en pasta corresponden a una mezcla de agua con soacutelido que contieneabundante partiacuteculas finas y un bajo contenido de agua de modo que esta mezclatenga una consistencia espesa similar a una pulpa de alta densidadUna buena pasta de relaves requiere tener al menos un 15 de concentracioacuten en peso de partiacuteculas de tamantildeo menor a 20 micrones La mejor propiedad de las pastas de relaves es que pueden ser eficientemente trasportadas en tuberiacuteas sin los problemas de segregacioacuten o sedimentacioacuten que ocurren normalmente en las pulpas de relaves y permiten una gran flexibilidad en el desarrollo del concepto del sitio de emplazamiento una vez depositados los relaves se dejan secar luego acopiar permitiendo asiacute minimizar la superficie de suelo cubierto con relaves

La consistencia alcanzada permite que una pasta permanezca estable auacuten cuando esteacute varias horas sin moverse La pasta puede formarse a partir de una gran variabilidad de componentes como cuarzofeldespato arcillas micas y salesEs posible producir materiales con la consistencia de pasta a partir de un amplio rango de concentracioacuten de soacutelidos en peso y sobre la base de la variacioacuten de la distribucioacuten de tamantildeo de las partiacuteculas Es decir la produccioacuten de pasta es especiacutefica para cada tipo de material

Cuando se dispone pasta de relaves en superficie una muy pequentildea fraccioacuten de agua podraacute drenar o infiltrarse ya que la mayor parte de la humedad es retenida en la pasta debido a la tensioacuten superficial de la matriz de suelo finoLa flexibilidad que permiten las pastas en cuanto al desarrollo del lugar de emplazamiento del depoacutesito puede ser extendida al uso de teacutecnicas de construccioacuten aguas arriba donde las consideraciones de disentildeo antisiacutesmicos de otra manera seriacutea prohibida Con la alternativa de pasta no se requiere una solucioacuten tipo embalse

Para faenas de pequentildea escala la pasta puede ser transportada en camiones desde las instalaciones de operacioacuten y descargadas en el lugar de disposicioacuten final Una vez depositada se deja secar y se puede acopiar Esta forma de acumular permite minimizar la superficie de suelo cubierto con relaves realizar un cierre progresivo y al cese de operaciones el depoacutesito puede ser dejado sin requerir medidas adicionales de cierre

Para faenas de mayor tamantildeo por economiacutea de escala para el manejo de materiales el sistema considera el uso de bombas o cintas transportadoras hasta un repartidor que realiza la disposicioacuten final Cabe destacar que debido a su alta densidad las pastas son transportadas mediante el uso de bombas de desplazamiento positivo

i) En los depoacutesitos de relaves en pasta se reducen significativamente lo siguiente

1048766 La necesidad de disentildear y construir grandes depoacutesitos1048766 El volumen de materiales involucrados en la construccioacuten de depoacutesitos1048766 Los riesgos de falla geomecaacutenica asociados a los tranques convencionales1048766 Los riesgos de generacioacuten de aguas aacutecidas y lixiviacioacuten de metales1048766 El manejo del volumen de agua clara1048766 Las peacuterdidas de agua por infiltracioacuten y evaporacioacuten1048766 La superficie de suelo para disponer los relaves optimizando el uso del suelo1048766 La emisioacuten de material particulado

ii) En los depoacutesitos de relaves en pasta se incrementa significativamente lo siguiente1048766 La recuperacioacuten de aguas desde los relaves1048766 La aceptacioacuten ambiental de la comunidad1048766 La posibilidad de co-depositar junto a otros residuos mineros (esteacuteriles o lastre)1048766 La flexibilidad operacional

iii) Ademaacutes1048766 Se pueden desarrollar actividades de vegetacioacuten o de remediacioacuten en formaparalela a la operacioacuten

1048766 Permite la encapsulacioacuten de contaminantes en el depoacutesito

Depoacutesito de Relaves en Pasta

Otros Depoacutesitos de Relaves

Nota A continuacioacuten se mencionan otros tipos de Depoacutesitos de Relaves que en otros paiacuteses son factibles de desarrollar Sin embargo en Chile en la actualidad existen grandes restricciones de las autoridades competentes del punto de vista legal de la Seguridad de la Personas y del Medio Ambiente para otorgar permisos a los proyectos que pudieren presentarse de modo tal que no los contempla nuestra legislacioacuten aunque se debe reconocer que en el pasado se realizaron proyectos en Chile que utilizaron las teacutecnicas de Depoacutesitos de Relaves que nombraremos a continuacioacuten

A) Depoacutesitos en Minas Subterraacuteneas en ExplotacioacutenB) Depoacutesitos en Minas Subterraacuteneas AbandonadasC) Depoacutesitos en Minas Explotadas a Cielo AbiertoD) Depoacutesitos Relaves RadiactivosE) Depoacutesitos costerosF) Depoacutesitos submarinos

Descripcioacuten de los Componentes Principales de un Depoacutesito de Relaves yAlgunos Otros Conceptos Importantes

Cubeta- Corresponde al volumen fiacutesico disponible donde de depositan las lamas(finos) y gran parte del agua de los relaves de tal modo que se forma en ella lalaguna de aguas claras debido a la sedimentacioacuten de las partiacuteculas finas La cubetaes la componente maacutes importante en relacioacuten con la vida uacutetil del depoacutesito

Muro o Prisma Perimetral o Prisma Resistente- Este muro delimita la cubeta ypermite contener los residuos que en ella se descargan Por lo tanto el muroperimetral generalmente es la componente maacutes importante en lo que dice relacioacutencon la estabilidad o grado de seguridad del depoacutesito En los tranques de relaves este muro se va construyendo con el material grueso (arenas) de los relaves a lo largo de la vida uacutetil del depoacutesito

Sistema de Descarga yo Clasificacioacuten y Seleccioacuten de los Relaves- El sistemade descarga de residuos mineros permite depositar estos en la cubeta por lo queuna falla de este sistema se traduce en la detencioacuten de la operacioacuten eficiente deldepoacutesito Ademaacutes muchas veces este sistema se utiliza tambieacuten para clasificar yseleccionar los residuos de modo de utilizar parte de los mismos como material para la construccioacuten del muro perimetral (uso de ciclones)

Zona de descarga de los Residuos o Zona de Playa - La zona donde sedescargan los residuos a la cubeta se le llama zona de playa porque usualmenteestaacute seca en la superficie y se asemeja a una playa de arenas finas Es la parte deldepoacutesito de relaves o lamas situada en las cercaniacuteas de la liacutenea de vaciado estaplaya de forma junto al prisma resistente

Poza de Aguas Claras o Laguna de Decantacioacuten- Corresponde a la laguna deaguas clarificadas que se forma en la cubeta debido a la sedimentacioacuten o

decantacioacuten de las partiacuteculas soacutelidas Esta poza permite la recuperacioacuten de aguas yal mismo tiempo la evacuacioacuten de estas desde la cubeta Esta laguna debemantenerse lo mas alejada posible del muro de arenas o prisma resistente y suevacuacioacuten debe hacerse siempre para no disminuir el grado de estabilidad del muroSistema de Recuperacioacuten de Aguas- El sistema de recuperacioacuten de aguas permitedevolver a la planta las aguas claras que se han recuperado desde la poza o laguna de aguas clara mediante bombeo desde balsas yo descargas de torres deevacuacioacuten o decantacioacuten que son obras destinadas a la descarga gravitacional delas aguas claras desde la poza de decantacioacuten de un tranque o embalse de relaves

Sistema de Drenaje- Es el sistema (por ejemplo dedos o lechos drenantes) utilizado para deprimir al maacuteximo el nivel freaacutetico en el interior del cuerpo del murousualmente protegido por filtros para evitar que el flujo de aguas arrastre laspartiacuteculas finas y produzca la colmatacioacuten del sistema

Sistema de Impermeabilizacioacuten de la Cubeta- Si los relaves en la cubetacontienen sustancias toacutexicas debe evitarse la infiltracioacuten de aguas al subsuelo yaque estas podriacutean provocar la contaminacioacuten de los recursos de aguas subterraacuteneasyo de superficie de la zona de emplazamiento del depoacutesito En este caso es preciso que se disponga de un sistema de impermeabilizacioacuten del piso y paredes de la cubeta usualmente construido en base a una serie de estratos impermeables ypermeables-drenantes

Canales de Desviacuteo- Son las zanjas construidas o tuacuteneles construidos en las laderas para captar y desviar las escorrentiacuteas superficiales impidiendo su ingreso a la cubeta del tranque o embalse de relaves

Berma de Coronamiento- Es la faja horizontal de mayor cota del talud externo delprisma resistente o muro de contencioacuten

Revancha- Es la diferencia de cota entre la liacutenea de coronamiento y la superficie

inmediatamente vecina de la fraccioacuten aguas adentro del tranque generalmentelamosa o de arena muy fina Se denomina como revancha miacutenima al desnivel entreel coronamiento del prisma resistente y el punto maacutes alto de las lamas y sedenomina revancha maacutexima al desnivel entre el coronamiento y la superficie de lapoza de decantacioacuten

Nivel Freaacutetico- Es la cota de los puntos en que el agua de poros tiene presioacuten nula

Muro de Partida o Muro Inicial- Muro construido con material grueso de empreacutestito al inicio del depoacutesito de relaves En los sistemas constructivos del muro resistente de aguas abajo y eje central las arenas se vaciacutean hacia aguas abajo del muro inicial y las lamas hacia aguas arriba La altura del muro de partida queda determinada por el avance en altura del prisma de arenas en relacioacuten al avance en altura del nivel de lamas El muro inicial debe permitir mantener una revancha miacutenima a lo largo del periacuteodo de operacioacuten del tranque

Muro de Pieacute- Es el que se construye generalmente de enrocados en el extremo deaguas abajo del prisma resistente en los meacutetodos constructivos de eje central y deaguas abajo Este muro tiene por objeto dar un liacutemite fiacutesico al muro de arenas y evitar el escape de material fuera de la traza del prisma

Muro de Cola- Se suele construir para limitar el depoacutesito por el extremo de aguasarriba Puede construirse de tierra o por alguno de los sistemas de construccioacutenempleados para el muro resistente

Licuefaccioacuten- Perdida total de la resistencia al corte de un suelo saturado porincremento de la presioacuten de poros El caso maacutes frecuente de licuefaccioacuten ocurre poraccioacuten siacutesmica sobre materiales areno-limosos saturados Los relaves saturados son altamente susceptibles a licuefaccioacuten siacutesmica en especial si la permeabilidad ydensidad son bajas Es el fenoacutemeno maacutes preocupante que ocurra en un tranque derelaves

Piezometriacutea - Es el sistema de control de las presiones hidrostaacuteticas en el interior

del prisma resistente para detectar la presencia de sectores saturados Losinstrumentos utilizados se llaman piezoacutemetros y con ellos se detecta el nivel freaacuteticodel subsuelo

Vertederos de emergencia- Son vertederos de umbral variable destinados aevacuar el exceso de aguas acumuladas en la cubeta de un tranque al crecer lalaguna de decantacioacuten por lluvias intensas

Medidas de Control Operacional y de Mantencioacuten en Tranques de Relaves

A continuacioacuten se recomiendan una serie de medidas que deben tenersepresente principalmente por los operadores de la pequentildea y mediana mineriacutea enel control operacional y mantencioacuten de los depoacutesitos tranques de relaves Estasmedidas constituyen el principal objetivo de esta guiacutea

1048766 Se deben realizar perioacutedicamente controles de la densidad in-situ en el muro dearenas y determinar de la densidad relativa (las muestras se deben tomar a 13 y23 de la altura total del muro) Estas medidas son importante porque indican encierta medida el grado de compactacioacuten con que cuenta el muro de arenas en laoperacioacuten

1048766 Controlar el nivel freaacutetico con piezoacutemetros en el muro de arenas comparar lacota que se obtiene de este nivel con la cota del nivel del coronamiento delmuro de partida impermeabilizado El nivel freaacutetico debe ser maacutes bajo que dichacota esto tiene gran relevancia especialmente en aquellos tranques que nocuentan con un buen sistema de drenaje en el muro de arenas

1048766 Cuando el nivel freaacutetico es alto se debe proceder raacutepidamente a bajarloevacuando el agua clara de la laguna en la cubeta Es importante ademaacutes medirel nivel freaacutetico en algunos puntos aguas abajo del tranque y mantener una

estadiacutestica graacutefica con los datos obtenidos

1048766 Establecer un control perioacutedico de la granulometriacutea de las arenas de relave Unaumento repentino y significativo del de finos compromete las condiciones deseguridad de la obra (formacioacuten de bolsones saturados y superficies localizadasmenos resistentes al corte) La exigencia actual del contenido de finos en lasarenas de relave de los muros de contencioacuten en los tranques de relaves es quedebe estar constituida por no maacutes de un 20 de partiacuteculas menores de 200mallas (74 micrones)

1048766 Las partiacuteculas de las arenas de los relaves son muy angulares y heterogeacuteneas locual es favorable del punto de vista de la estabilidad ya que ayuda a lograr unabuena compactacioacuten pues las partiacuteculas en dicha operacioacuten de compactacioacutense traban unas con otra de modo que se necesitan grandes esfuerzos de cortepara romper este entrabamiento

1048766 Se debe medir el de soacutelidos en peso de la pulpa de relaves el cual debemantenerse en un rango no tan alto para que se permita un buen escurrimientode esta pulpa por la tuberiacutea de transporte evitando su embancamiento ytampoco muy bajo para no saturar raacutepidamente de aguas la cubeta (un rangobien aceptado en la praacutectica es entre 35 a 45)

1048766 Mantener una buena revancha con el fin de evitar posibles escurrimientos deagua a traveacutes del muro de arenas producieacutendose asiacute su erosioacuten

1048766 Se deben verificar perioacutedicamente el aacutengulo de talud operacional comprometidoen el proyecto y el ancho del coronamiento del muro de arenas Este uacuteltimo en laactualidad se exige como miacutenimo de 2 metros

1048766 Controlar perioacutedicamente el nivel y posicioacuten de la laguna de aguas claras la cual

debe mantenerse siempre lo maacutes alejada posible del muro de arenas en loscasos de tranques de relaves con el fin de evitar humectar demasiado el muro yque se sature de agua trayendo el consecuente aumento de la presioacuten de porosentre las partiacuteculas y el eventual colapso

1048766 Mantener siempre operativas las torres colectoras o bien las balsas con lasbombas de impulsioacuten para la evacuacioacuten de las aguas de la laguna declarificacioacuten aseguraacutendose asiacute la continuidad de esta operacioacuten

1048766 Verificar en forma perioacutedica el estado de las tuberiacuteas de conduccioacuten de losrelaves y tambieacuten las vaacutelvulas y bombas de impulsioacuten de la pulpa de relavesAdemaacutes se debe programar con antelacioacuten el traslado de las tuberiacuteas a lasposiciones de descarga siguientes

1048766 Una medida importante a tener presente en la construccioacuten en los muros dealgunos tranque es la de evitar conformar esquinas en aacutengulo recto ya queconstituyen uno de los puntos estructuralmente maacutes deacutebiles frente a lassolicitaciones siacutesmicas debido a bajo confinamiento Es por ello aconsejableestablecer uniones redondeadas

1048766 Es muy importante en un tranque de relaves en operacioacuten mantener la praacutecticade compactar el talud exterior a lo largo del muro de arenas usando equiposadecuados como por ejemplo rodillos lisos vibratorios tractores o bulldozerpesados Esto se hace con el fin de mantener una compactacioacuten adecuada delmuro ayudando asiacute a una mejor estabilidad siacutesmica de la obra

1048766 Cuando la compactacioacuten es deficiente los tranques de relaves tienen mayorprobabilidad de colapsar frente a una solicitacioacuten siacutesmica significativa Es por elloque la operacioacuten de compactacioacuten en el muro resistente debe hacerse en formaregular junto con todas aquellas otras medidas que tienen incidencia con la

estabilidad del tranque

1048766 Durante la operacioacuten se deben reparar todas las fisuras o grietas que sepudieren producir pues si no son cerradas dejan puntos deacutebiles sobre los cualesal ser tapados con material de relaves la compactacioacuten posterior no seraacuteeficiente en dichos sectores

1048766 Cuando durante la operacioacuten de un tranque de relaves no hay suficiente arenasde una calidad adecuada es conveniente considerar agregar una o maacutes capasintermedias de material de empreacutestitos bien compactado para continuar laconstruccioacuten del muro resistente y asiacute se tendraacute una mejor estabilidad fiacutesica

1048766 Es importante mantener despejados los muros de arenas de cualquier objetoextrantildeo puesto que los relaves sedimentan a la altura de los obstaacuteculos queencuentran en el trayecto

1048766 Los operadores de los depoacutesitos de relaves deben tener claro conocimiento delManual de Emergencia del depoacutesito de relaves con que obligatoriamente debecontar la Empresa de modo que les permita enfrentar en forma exitosa lassituaciones adversas climaacuteticas hidroloacutegicas siacutesmicas volcaacutenicas o falla delsistema de captacioacuten de aguas claras o situaciones de emergencias de otranaturaleza que pudieren presentarse

1048766 Si la causa de la emergencia se debe a fenoacutemenos naturales extremosimprevistos como sismos nevazones lluvias intensas erupciones volcaacutenicas uotros que impidan una normal operacioacuten o pongan en peligro la vida de laspersonas o el medio ambiente deberaacuten suspenderse las operaciones dedepositacioacuten de relaves hasta que las condiciones de seguridad del depoacutesito serestablezcan

1048766 En caso de precipitacioacuten de nieve o granizo sobre el prisma resistente y en que

a la vez se produzca la posibilidad de que debido a bajas temperaturas puedanintercalarse capas de agua a estado soacutelido que puedan crear planos de falla enel muro deberaacute paralizarse la depositacioacuten de arenas en el muro hasta quepase la situacioacuten de riesgo

Medidas que deben considerarse entre otras al Cierre y Posterior Abandonode un Tranque de Relaves

1048766 Desmantelamiento de las instalaciones (ductos de relaves bombashidrociclones liacuteneas eleacutectricas muelles de acceso)

1048766 Secado de la laguna de aguas claras

1048766 Dejar operativos los canales perimetrales interceptores de aguas de laderas

1048766 Mantencioacuten del sistema de evacuacioacuten de aguas lluvias

1048766 Estabilizacioacuten de taludes (considerando maacuteximo sismo probable de ocurrenciaen la zona de emplazamiento)

1048766 Cercado en torno a las torres colectoras y en algunos casos se justifica elsellado de estas torres

1048766 Instalacioacuten de cierres de acceso al lugar donde se encuentran los relaves

1048766 Instalacioacuten de sentildealizaciones preventivas

1048766 Instalacioacuten de cortavientos

1048766 Habilitacioacuten de vertederos de seguridad (disentildeado considerando el evento demaacutexima crecida probable)

1048766 Compactacioacuten de la berma de coronamiento

1048766 Recubrimiento con material adecuado para evitar la erosioacuten eoacutelica o tambieacutenpara posibilitar la forestacioacuten del tranque en aquellos lugares en donde esfactible hacerlo

Algunos conceptos que se deben conocer y recordar

1048766 Un buen disentildeo y una buena operacioacuten de un depoacutesito de relaves desde suinicio los transformaraacute en obras amigable con el medio ambiente

1048766 Los depoacutesitos de relaves son formas geoloacutegicas artificiales que debenpermanecer en el tiempo y por ello no se debe escatimar en esfuerzos paragarantizar la seguridad de las personas y el medio ambiente

1048766 Todo plan de abandono de un depoacutesito de relaves debe tener como objetivoslos siguientes conceptos Estabilidad Fiacutesica Estabilidad Quiacutemica y usoposterior del suelo

1048766 En la construccioacuten de un tranque de relaves es obligatorio considerar unabuena impermeabilizacioacuten del muro de partida para evitar infiltraciones en labase del muro de arenas y ayudar asiacute a la estabilidad de eacuteste

1048766 Es importante tener presente en el disentildeo del muro de arenas que en el casode un sismo en el coronamiento del muro se pueden producir aceleracionesdel orden de un 40 - 50 mayores que en la base de alliacute la importancia detener siempre una buena compactacioacuten del muro

1048766 Los tranques de relaves tienen una mayor probabilidad de colapsar cuando lacompactacioacuten del muro resistente es deficiente

1048766 Las aceleraciones siacutesmicas pueden producir un mecanismo de cuntildeadeslizante en los muros y tambieacuten producir zonas de licuefaccioacuten

1048766 Los taludes pueden fallar por inestabilidad a causa de- El peso que tiende a deslizar el talud por mala compactacioacuten- Erupcioacuten volcaacutenica- Nieve al derretirse- Hielo fundido- Sismos- Crecida de un riacuteo cercano

1048766 Con la construccioacuten de los Depoacutesitos de Relaves se protege el medioambiente al desecharlos en estas obras adecuadas recuperando el agua que

en algunos sectores es prioritario hacerlo y ademaacutes (en algunos casos) existeuna buena potencialidad futura de retratamiento de estos materialesA continuacioacuten se incluyen algunos anexos que incluyen datos teacutecnicos especiacuteficosexistentes en la literatura que son de utilidad en el tema de Depoacutesitos de Relaves

V REFERENCIAS BIBLIOGRAFICASldquoTuacuteneles y disentildeo de excavaciones subterraacuteneasrdquo UNAP Ing Esteban Aquino AlanocaldquoSostenimiento y relleno de labores minerasrdquo UNAP Ing Jorge Durant BrodenConferencia de apertura I CONEIMIN 2005 Arequipa (Roacutemulo Mucho Mamani)Conferencia 6ordm congreso peruano de mineriacutea 2006 (Guido del castillo Echegaray)Conferencia del director de energiacutea y minas de la regioacuten puno 2007 en inauguracioacuten del jueves

minero FIM-UNAP (Ernesto Sagua Alanguia)Revista rdquoTeoriacutea y accioacuten del mundo minerordquo ediciones 246- 249 director Luciano C DeliotXVII convencioacuten minera Arequipa setiembre 2005Congresos de estudiantes de ingenieriacutea de minas realizadas en el Peruacute I II CONEIMINArequipa05 e Ica06 VI VII CONEINGEMET Tacna05 y Puno06

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURAFACULDAD DE INGENIERIA DE MINAS

ESCUELA PROFESIONALDE INGENIERIA DE MINAS

TEMA APLICACIONES DE LA MECANICA DE FLUIDOS EN MINERIA

CURSO MECANICA DE FLUIDOS E HIDRAULICA

DOCENTE ING LUIS SAAVEDRA FRIAS

ESTUDIANTE CARRION BACA ANTHONY FRANCOIS

CODIGO O602005022

escurrimiento)

Permeabilidad de los Suelos-

Se dice que un material es permeable cuando tiene huecos continuos e interconectado de modo tal que el agua pueda escurrir por ellos Al movimiento del agua a traveacutes del material se le denomina ldquoInfiltracioacuten o filtracioacutenrdquo y a su medida ldquoPermeabilidadrdquoLa circulacioacuten del agua a traveacutes del suelo se debe a la diferencia de presioacuten hidrostaacutetica entre dos puntosEn forma muy resumida podemos decir que se cumple la relacioacutenν = k iDonde ν = es la velocidad de descargai = es el gradiente hidraacuteulicok = es el coeficiente de permeabilidadLas unidades en que ldquokrdquo se expresa comuacutenmente son cmseg

Determinando el coeficiente de permeabilidad se puede determinar el volumen de las filtraciones el que depende del tamantildeo y granulometriacutea de las partiacuteculas gruesas de la cantidad de finos y de la densidad de la muestra

El coeficiente de permeabilidad variacutea en un amplio margen para los distintos suelosnaturales desde 102 cmseg (permeable) hasta 10-9 cmseg (impermeable)

Los especialistas clasifican los suelos con respecto a la permeabilidad de la siguiente manera102 10 10-2 10-4 10-6 10-8 cmsegGrava ArenaZona de semipermeabilidad

VARIACION DE LA PENDIENTE LIMITE CON LA CONCENTRACIOumlN DE SOacuteLIDOS

EN UNA PULPA DE RELAVES Pendiente Liacutemite Porcentaje de Soacutelido en Peso

lt 2 lt 50 2-3 55-66 3-5 60-63 4-6 63-65 gt 6 gt 65

Arenas finas y Limos y ArcillasPermeable Limite Impermeable

Densidad Relativa-

El grado de compactacioacuten que se requiere para una arena de relave con el fin deminimizar el riesgo de licuefaccioacuten es expresado en teacuterminos de la llamada densidad relativa Dr la que se define seguacuten la siguiente expresioacuten(emaacutex - e)Dr = ----------------- x100(emaacutex - e miacuten)Donde Dr = densidad relativaemaacutex = relacioacuten de vaciacuteos de la arena en la condicioacuten maacutes sueltaemaacutex = relacioacuten de vaciacuteos de la arena en la condicioacuten maacutes densa

Otra forma de calcular la densidad relativa es mediante la expresioacuten

ρmaacutex (ρin situ - ρ miacuten)Dr = ---------------------------- x100 ρin situ (ρmaacutex - ρ miacuten)

Siendo ρmaacutex = densidad maacutexima de las arenasρ miacuten = densidad miacutenima de las arenasρin situ = densidad en el lugar de las arenas

Nota- Todos los paraacutemetros indicados en las expresiones anteriores se debendeterminar a nivel de laboratorio mediante ensayos normalizados

Ademaacutes cuando las arenas poseen entre el 10 y de 20 de finos (-200 mallaTyler) las medidas de densidad relativa pueden dejar de ser representativas yes maacutes conveniente la utilizacioacuten de densidades expresadas como porcentajede la densidad maacutexima alcanzada en ensayos de compactacioacuten Proacutector(estaacutendar y modificado)

Depoacutesitos de Relaves

Dentro de la disposicioacuten de relaves existen diferentes y variadas formas de depositacioacuten de relaves que dependiendo de diversos factores como son las cercaniacuteas al concentrador capacidad de almacenamiento de

relaves topografiacutea del lugar produccioacuten del yacimiento se deberaacute seleccionar la forma maacutes apropiada para disponer estos relaves

Atendiendo a lo indicado anteriormente los distintos tipos de ldquoDepoacutesitos de Relavesrdquo que se consideran en la actualidad en Chile indicados en el ldquoReglamento para la Aprobacioacuten de Proyectos de Disentildeo Construccioacuten Operacioacuten y Cierre de Depoacutesitos deRelavesrdquo son los siguientes

1048766 Tranques de Relaves1048766 Embalses de Relaves1048766 Depoacutesito de Relaves Espesados1048766 Depoacutesito de Relaves Filtrados1048766 Depoacutesito de Relaves en Pasta

A continuacioacuten se realiza una breve descripcioacuten general de estas formas dedepositacioacuten de relaves

Tranques de RelavesA continuacioacuten se describen brevemente las alternativas de construccioacuten del muro de arenas de Los Tranques de Relaves

Construccioacuten del Muro Meacutetodo Aguas ArribaEl Meacutetodo Aguas Arriba- consiste en un muro inicial (starter dam) construido conmaterial de empreacutestito compactado sobre el cual se inicia la depositacioacuten de los relaves utilizando clasificadores denominados ldquoHidrociclonesrdquo la fraccioacuten maacutes gruesa o arena se descarga por el flujo inferior del hidrocicloacuten (Underflow) y se deposita junto al muro inicial mientras la fraccioacuten maacutes fina o lamas que sale por el flujo superior del hidrocicloacuten (Overflow) se deposita hacia el centro del tranque en un punto mas alejado del muro de modo tal que se va formando una especie de playa al sedimentar las partiacuteculas maacutes pesadas de lamas y gran parte del agua escurre formando el pozo de sedimentacioacuten o laguna de sedimentacioacuten la que una vez libre de partiacuteculas en suspensioacuten es evacuada mediante un sistema de estructura de descarga que pueden ser las denominadas torres de evacuacioacuten o bien se utilizan bombas montadas sobre una balsa flotante Una vez que el depoacutesito se encuentra proacuteximo a llenarse se procede al levante del muro desplazando los hidrociclones a una mayor elevacioacuten en la direccioacuten hacia aguas arriba y comenzando una nueva etapa de descarga de arenas y peralte del muro se continuacutea sucesivamente la construccioacuten en la forma indicada

Con este meacutetodo en la praacutectica se pueden alcanzar alturas de hasta 25 metros (verfigura1) Si bien este meacutetodo es el que requiere un menor volumen de material arenoso por lo que ha sido utilizado en la pequentildea mineriacutea para

construir numerosos tranques es el que produce el tipo de muro menos resistente frente a oscilaciones siacutesmicas es por ello que en la actualidad en Chile no estaacute contemplado aprobar este tipo de proyecto de tranques de relaves en la legislacioacuten vigente

Figura 1 Meacutetodo de aguas arriba

Construccioacuten del Muro Meacutetodo Aguas Abajo

El Meacutetodo Aguas Abajo-

La construccioacuten se inicia tambieacuten con un muro de partida de material de empreacutestito compactado desde el cual se vaciacutea la arena cicloneada hacia el lado del talud aguas abajo de este muro y las lamas se depositan hacia el talud aguas arriba Cuando el muro se ha peraltado lo suficiente usualmente 2 a 4 m se efectuacutea el levante del muro desplazando los hidrociclones a una mayor elevacioacuten en la direccioacuten hacia aguas abajo y comenzando una nueva etapa de descarga de arenas y peralte delmuro A veces se dispone tambieacuten de un segundo muro pre-existente aguas abajo (ver fig2) Las arenas se pueden disponer en capas inclinadas seguacuten el manteo del talud del muro de partida o bien disponerlas en capas horizontales hacia aguas abajo del muro de partida

Este meacutetodo de aguas abajo requiere disponer de un gran volumen de arenas y permite

lograr muros resistentes maacutes estables del punto de vista de la resistencia siacutesmica

Figura 2 Meacutetodo Aguas Abajo (capas de arenas inclinadas)

Construccioacuten del Muro Meacutetodo Eje Central o Mixto

El Meacutetodo Eje Central o Mixto- se inicia al igual que los meacutetodos anteriores con unmuro de partida de material de empreacutestito compactado sobre el cual se depositan las arenas cicloneadas hacia el lado de aguas abajo y las lamas hacia el lado de aguas arriba Una vez completado el vaciado de arenas y lamas correspondiente al muro inicial se eleva la liacutenea de alimentacioacuten de arenas y lamas siguiendo el mismo plano vertical inicial de la berma de coronamiento del muro de partida Lo que permite lograr un muro de arenas cuyo eje se mantiene en el mismo plano vertical cuyo talud de aguas arriba es maacutes o menos vertical y cuyo talud de aguas abajo puede tener la inclinacioacuten que el disentildeo considera adecuada

Este meacutetodo requiere disponer de un volumen de arenas intermedio entre los 2meacutetodos anteriores y permite lograr muros suficientemente estables

Estos meacutetodos constructivos del muro de arenas de los Tranques de Relavesmencionados anteriormente son sobradamente conocidos en Chile siendo los meacutetodos de aguas abajo y eje central los que contempla hoy nuestra

legislacioacuten en los proyectos de Tranques de Relaves que se presentan al Servicio Nacional de Geologiacutea (SERNAGEOMIN) para su aprobacioacuten

La inseguridad que muchas veces despiertan los tranques de arenas de relave nodeben atribuirse al material con que se construyen sino al sistema de construccioacuten por relleno hidraacuteulico que puede inducir elevadas presiones de poros e incluso lalicuefaccioacuten total en caso de un sismo Sin embargo las teacutecnicas modernas de disentildeo construccioacuten y control permiten obtener estructuras seguras a base de buenos sistemas de drenaje de un eficiente sistema de ciclonaje y disposicioacuten de las arenas y tambieacuten de una buena compactacioacuten de la arena que permita alcanzar una elevada densidad utilizando un equipo adecuado para ello Lo anterior complementado con un control piezomeacutetrico en el cuerpo del prisma resistente deja al tranque de arenas de relave en condiciones de estabilidad semejante al de otras obras de Ingenieriacutea de Importancia

Figura 3- Meacutetodos Constructivos del Muro de Arenas de Tranques de Relaves

Embalses de Relaves

Este tipo de depoacutesito de relaves consiste en construir un muro resistente hechototalmente de material de empreacutestito compactado e impermeabilizando el talud interior del muro y tambieacuten parte o todo su coronamiento los relaves se depositan completos en la cubeta sin necesidad de clasificacioacuten pero tambieacuten deben disponer de un sistema de evacuacioacuten de las aguas claras de la laguna que se forma Los embalses de relaves no se diferencian esencialmente de las presas de embalse de aguas las que constituyen una teacutecnica ampliamente desarrollada en todo el mundo

Es interesante destacar no obstante que las teacutecnicas de disentildeo evolucionan con gran rapidez y cada diacutea se descubren nuevos meacutetodosTal vez la diferencia fundamental entre un embalse destinado a la acumulacioacuten deagua y uno destinado a relaves es que mientras el embalse para agua se construye de una vez con su capacidad definitiva el embalse para relaves se puede ejecutar por etapas a medida que se avanza con el depoacutesito de los relaves a fin de no anticipar inversiones y reducir a un miacutenimo su valor presente La construccioacuten por etapas obliga a que la zona impermeable de la presa se disentildee como una membrana inclinada cercana y en la direccioacuten del talud de aguas arriba Un perfil como eacuteste limita los grados de libertad en el disentildeo de las presas de tierra cuando estaacuten destinadas a contener relaves (Ver Figura 4)

Figura 4 Muro construido con material de empreacutestito

Del punto de vista siacutesmico los Embalses de Relaves son maacutes resistente que cualquiera de los meacutetodos indicados para los Tranques de Relaves

Depoacutesitos de Relaves Espesados

El Ingeniero canadiense Eli I Robinsky ha desarrollado un sistema de depoacutesito que no requiere de un dique o muro contenedor para su construccioacuten El procedimiento se basa en la mayor viscosidad que alcanza la pulpa de relave al aumentar la concentracioacuten de soacutelidos El autor propone una curva en que relaciona el aacutengulo de reposo del relave con el contenido de soacutelidos de la pulpa Para concentracioacuten del orden de 53 en peso la pendiente de reposo es del 2 y eacutesta aumenta hasta un 6 siacute la concentracioacuten sube a 65 De esta manera pueden disponerse los relaves en forma de un cono cuya pendiente seraacute la que corresponde a la respectiva concentracioacuten de soacutelidos Si se trata por ejemplo de

depositar relaves en un valle plano desde la ladera que limita dicho valle se puede iniciar el depoacutesito desde pequentildea altura con una pulpa relativamente diluida para luego elevar el punto de descarga simultaacuteneamente con un aumento de la concentracioacuten a fin de disponer para las capas siguientes de una pendiente mas pronunciada El punto de descarga puede luego ser desplazado lateralmente con el objeto de formar un depoacutesito de base ovoidal

No obstante que este tipo de depoacutesito no requiere la construccioacuten de un dique paralimitar el aacuterea comprometida se recomienda la construccioacuten de un pequentildeo terrapleacuten algo alejado del borde exterior del depoacutesito el cual sirve para contener un volumen para el depoacutesito del agua desalojada por el relave la cual es captada por un vertedero u otro dispositivo para ser bombeada y recirculada Este pequentildeo terrapleacuten sirve a la vez para colectar las aguas lluvias y conducirlas hacia cauces naturales

Otro principio baacutesico de este tipo de depoacutesito se deriva de la diferencia en lo que asegregacioacuten del material se refiere entre una pulpa diluida y otra concentradaEn efecto si la concentracioacuten de soacutelidos es baja el escurrimiento de la pulpa produce una segregacioacuten de materiales depositaacutendose en primer lugar los granos mayores y a continuacioacuten y separadamente los maacutes finos Es el fenoacutemeno usual en el depoacutesito de lamas en un tranque y maacutes auacuten el que ocurre en los tranques construidos por el meacutetodo de aguas arriba Si por el contrario la pulpa es concentrada (del orden del 50 o maacutes) la pulpa escurre como un todo sin ocasionar segregacioacuten Es el caso que ocurre con el escurrimiento de relaves por tuberiacuteas en que es conveniente evitar la segregacioacuten mediante el uso de concentraciones del orden del 50 ya que con el uso de pulpas maacutes diluidas los granos gruesos se separan y ruedan por el fondo aumentando la abrasioacuten de la tuberiacutea seguacuten el autor en un escurrimiento libre ocurre el mismo fenoacutemeno y al evitarse la segregacioacuten se obtiene una mayor densidad que impide que el relave depositado sea erosionado por el agua desalojada por el propio relave por las aguas lluvias o por el viento

El procedimiento propuesto por Robinsky resulta aparentemente muy atractivoespecialmente en aquellos casos en que la topografiacutea es favorable La relativa bajaaltura de los depoacutesitos al tener estos una pendiente maacutexima del tipo 6 ocupangrandes extensiones relativamente planas o de poca inclinacioacuten Existen sin embargo algunas interrogantes que no estaacuten claramente especificados por su autor En efecto la obtencioacuten de concentraciones de pulpa tan alta como 65 de soacutelidos es un problema que el autor no ha explicado como se puede obtener Solamente ha sugerido en forma general que podriacutean

usarse espesadores coacutenicos profundos meacutetodos centriacutefugos y de filtracioacuten y vaciacuteo Por otra parte si las pulpas asiacute concentradas tienen un aacutengulo de reposo de 6 su escurrimiento por tuberiacutea desde el concentrador hasta el veacutertice del cono implica una peacuterdida de carga hidraacuteulica superior a dicho 6 en forma que una conduccioacuten por ejemplo a 2 Km significariacutea una perdida de energiacutea del orden de 150 m lo que resultariacutea muy costoso si el relave debe ser bombeado No siempre es posible la instalacioacuten del espesador junto al veacutertice del depoacutesito

En resumen el meacutetodo de depositacioacuten de relaves espesados es una posibilidad muy interesante que merece ser investigada en profundidad para resolver los interrogantes que se plantean Es posible que puedan ser utilizados en forma experimental con un grado de espesamiento del orden de 53 de soacutelidos el que puede ser alcanzado por meacutetodos corrientes usando para el depoacutesito un terreno casi horizontal ya que el talud de reposo del relave asiacute espesado seriacutea del tipo 2

Figura 5 Disposicioacuten de Relaves Espesados (Meacutetodo Robinsky)Depoacutesitos de Relaves Filtrados

Este tipo de depoacutesitos de relaves es muy similar al de los relaves espesados con ladiferencia de que el material contiene menos agua debido al proceso de filtradoutilizando equipos similares a los que se emplean para filtrar concentrados como son los filtros de prensa o de vaciacuteo

El relave una vez filtrado se transporta al lugar de depoacutesito mediante cintastransportadoras o bien mediante equipos de movimiento de tierra yo camiones En el primer caso se logra un domo de material similar al meacutetodo de Robinsky mientras que en el segundo caso se utiliza el equipo de movimiento de tierras para ir construyendo moacutedulos de material compactado los cuales permiten conformar un depoacutesito aterrazado de gran volumen Es importante sentildealar que en este meacutetodo aunque el contenido de humedad que se logra (20 a 30) permite su manejo con equipos de movimiento de tierra es suficientemente alto como para tener un relleno praacutecticamente saturado por lo que es posible que se produzcan infiltraciones importantes de las aguas contenidas en estos relaves si el suelo de fundacioacuten es relativamente permeable Tambieacuten es necesario sentildealar que la presencia de algunas arcillas yeso etc en los materiales de relaves pueden reducir significativamente la eficiencia de filtrado

Depoacutesito de Relaves Filtrados

75 Depoacutesitos de Relaves en Pasta

Los relaves en pasta corresponden a una mezcla de agua con soacutelido que contieneabundante partiacuteculas finas y un bajo contenido de agua de modo que esta mezclatenga una consistencia espesa similar a una pulpa de alta densidadUna buena pasta de relaves requiere tener al menos un 15 de concentracioacuten en peso de partiacuteculas de tamantildeo menor a 20 micrones La mejor propiedad de las pastas de relaves es que pueden ser eficientemente trasportadas en tuberiacuteas sin los problemas de segregacioacuten o sedimentacioacuten que ocurren normalmente en las pulpas de relaves y permiten una gran flexibilidad en el desarrollo del concepto del sitio de emplazamiento una vez depositados los relaves se dejan secar luego acopiar permitiendo asiacute minimizar la superficie de suelo cubierto con relaves

La consistencia alcanzada permite que una pasta permanezca estable auacuten cuando esteacute varias horas sin moverse La pasta puede formarse a partir de una gran variabilidad de componentes como cuarzofeldespato arcillas micas y salesEs posible producir materiales con la consistencia de pasta a partir de un amplio rango de concentracioacuten de soacutelidos en peso y sobre la base de la variacioacuten de la distribucioacuten de tamantildeo de las partiacuteculas Es decir la produccioacuten de pasta es especiacutefica para cada tipo de material

Cuando se dispone pasta de relaves en superficie una muy pequentildea fraccioacuten de agua podraacute drenar o infiltrarse ya que la mayor parte de la humedad es retenida en la pasta debido a la tensioacuten superficial de la matriz de suelo finoLa flexibilidad que permiten las pastas en cuanto al desarrollo del lugar de emplazamiento del depoacutesito puede ser extendida al uso de teacutecnicas de construccioacuten aguas arriba donde las consideraciones de disentildeo antisiacutesmicos de otra manera seriacutea prohibida Con la alternativa de pasta no se requiere una solucioacuten tipo embalse

Para faenas de pequentildea escala la pasta puede ser transportada en camiones desde las instalaciones de operacioacuten y descargadas en el lugar de disposicioacuten final Una vez depositada se deja secar y se puede acopiar Esta forma de acumular permite minimizar la superficie de suelo cubierto con relaves realizar un cierre progresivo y al cese de operaciones el depoacutesito puede ser dejado sin requerir medidas adicionales de cierre

Para faenas de mayor tamantildeo por economiacutea de escala para el manejo de materiales el sistema considera el uso de bombas o cintas transportadoras hasta un repartidor que realiza la disposicioacuten final Cabe destacar que debido a su alta densidad las pastas son transportadas mediante el uso de bombas de desplazamiento positivo

i) En los depoacutesitos de relaves en pasta se reducen significativamente lo siguiente

1048766 La necesidad de disentildear y construir grandes depoacutesitos1048766 El volumen de materiales involucrados en la construccioacuten de depoacutesitos1048766 Los riesgos de falla geomecaacutenica asociados a los tranques convencionales1048766 Los riesgos de generacioacuten de aguas aacutecidas y lixiviacioacuten de metales1048766 El manejo del volumen de agua clara1048766 Las peacuterdidas de agua por infiltracioacuten y evaporacioacuten1048766 La superficie de suelo para disponer los relaves optimizando el uso del suelo1048766 La emisioacuten de material particulado

ii) En los depoacutesitos de relaves en pasta se incrementa significativamente lo siguiente1048766 La recuperacioacuten de aguas desde los relaves1048766 La aceptacioacuten ambiental de la comunidad1048766 La posibilidad de co-depositar junto a otros residuos mineros (esteacuteriles o lastre)1048766 La flexibilidad operacional

iii) Ademaacutes1048766 Se pueden desarrollar actividades de vegetacioacuten o de remediacioacuten en formaparalela a la operacioacuten

1048766 Permite la encapsulacioacuten de contaminantes en el depoacutesito

Depoacutesito de Relaves en Pasta

Otros Depoacutesitos de Relaves

Nota A continuacioacuten se mencionan otros tipos de Depoacutesitos de Relaves que en otros paiacuteses son factibles de desarrollar Sin embargo en Chile en la actualidad existen grandes restricciones de las autoridades competentes del punto de vista legal de la Seguridad de la Personas y del Medio Ambiente para otorgar permisos a los proyectos que pudieren presentarse de modo tal que no los contempla nuestra legislacioacuten aunque se debe reconocer que en el pasado se realizaron proyectos en Chile que utilizaron las teacutecnicas de Depoacutesitos de Relaves que nombraremos a continuacioacuten

A) Depoacutesitos en Minas Subterraacuteneas en ExplotacioacutenB) Depoacutesitos en Minas Subterraacuteneas AbandonadasC) Depoacutesitos en Minas Explotadas a Cielo AbiertoD) Depoacutesitos Relaves RadiactivosE) Depoacutesitos costerosF) Depoacutesitos submarinos

Descripcioacuten de los Componentes Principales de un Depoacutesito de Relaves yAlgunos Otros Conceptos Importantes

Cubeta- Corresponde al volumen fiacutesico disponible donde de depositan las lamas(finos) y gran parte del agua de los relaves de tal modo que se forma en ella lalaguna de aguas claras debido a la sedimentacioacuten de las partiacuteculas finas La cubetaes la componente maacutes importante en relacioacuten con la vida uacutetil del depoacutesito

Muro o Prisma Perimetral o Prisma Resistente- Este muro delimita la cubeta ypermite contener los residuos que en ella se descargan Por lo tanto el muroperimetral generalmente es la componente maacutes importante en lo que dice relacioacutencon la estabilidad o grado de seguridad del depoacutesito En los tranques de relaves este muro se va construyendo con el material grueso (arenas) de los relaves a lo largo de la vida uacutetil del depoacutesito

Sistema de Descarga yo Clasificacioacuten y Seleccioacuten de los Relaves- El sistemade descarga de residuos mineros permite depositar estos en la cubeta por lo queuna falla de este sistema se traduce en la detencioacuten de la operacioacuten eficiente deldepoacutesito Ademaacutes muchas veces este sistema se utiliza tambieacuten para clasificar yseleccionar los residuos de modo de utilizar parte de los mismos como material para la construccioacuten del muro perimetral (uso de ciclones)

Zona de descarga de los Residuos o Zona de Playa - La zona donde sedescargan los residuos a la cubeta se le llama zona de playa porque usualmenteestaacute seca en la superficie y se asemeja a una playa de arenas finas Es la parte deldepoacutesito de relaves o lamas situada en las cercaniacuteas de la liacutenea de vaciado estaplaya de forma junto al prisma resistente

Poza de Aguas Claras o Laguna de Decantacioacuten- Corresponde a la laguna deaguas clarificadas que se forma en la cubeta debido a la sedimentacioacuten o

decantacioacuten de las partiacuteculas soacutelidas Esta poza permite la recuperacioacuten de aguas yal mismo tiempo la evacuacioacuten de estas desde la cubeta Esta laguna debemantenerse lo mas alejada posible del muro de arenas o prisma resistente y suevacuacioacuten debe hacerse siempre para no disminuir el grado de estabilidad del muroSistema de Recuperacioacuten de Aguas- El sistema de recuperacioacuten de aguas permitedevolver a la planta las aguas claras que se han recuperado desde la poza o laguna de aguas clara mediante bombeo desde balsas yo descargas de torres deevacuacioacuten o decantacioacuten que son obras destinadas a la descarga gravitacional delas aguas claras desde la poza de decantacioacuten de un tranque o embalse de relaves

Sistema de Drenaje- Es el sistema (por ejemplo dedos o lechos drenantes) utilizado para deprimir al maacuteximo el nivel freaacutetico en el interior del cuerpo del murousualmente protegido por filtros para evitar que el flujo de aguas arrastre laspartiacuteculas finas y produzca la colmatacioacuten del sistema

Sistema de Impermeabilizacioacuten de la Cubeta- Si los relaves en la cubetacontienen sustancias toacutexicas debe evitarse la infiltracioacuten de aguas al subsuelo yaque estas podriacutean provocar la contaminacioacuten de los recursos de aguas subterraacuteneasyo de superficie de la zona de emplazamiento del depoacutesito En este caso es preciso que se disponga de un sistema de impermeabilizacioacuten del piso y paredes de la cubeta usualmente construido en base a una serie de estratos impermeables ypermeables-drenantes

Canales de Desviacuteo- Son las zanjas construidas o tuacuteneles construidos en las laderas para captar y desviar las escorrentiacuteas superficiales impidiendo su ingreso a la cubeta del tranque o embalse de relaves

Berma de Coronamiento- Es la faja horizontal de mayor cota del talud externo delprisma resistente o muro de contencioacuten

Revancha- Es la diferencia de cota entre la liacutenea de coronamiento y la superficie

inmediatamente vecina de la fraccioacuten aguas adentro del tranque generalmentelamosa o de arena muy fina Se denomina como revancha miacutenima al desnivel entreel coronamiento del prisma resistente y el punto maacutes alto de las lamas y sedenomina revancha maacutexima al desnivel entre el coronamiento y la superficie de lapoza de decantacioacuten

Nivel Freaacutetico- Es la cota de los puntos en que el agua de poros tiene presioacuten nula

Muro de Partida o Muro Inicial- Muro construido con material grueso de empreacutestito al inicio del depoacutesito de relaves En los sistemas constructivos del muro resistente de aguas abajo y eje central las arenas se vaciacutean hacia aguas abajo del muro inicial y las lamas hacia aguas arriba La altura del muro de partida queda determinada por el avance en altura del prisma de arenas en relacioacuten al avance en altura del nivel de lamas El muro inicial debe permitir mantener una revancha miacutenima a lo largo del periacuteodo de operacioacuten del tranque

Muro de Pieacute- Es el que se construye generalmente de enrocados en el extremo deaguas abajo del prisma resistente en los meacutetodos constructivos de eje central y deaguas abajo Este muro tiene por objeto dar un liacutemite fiacutesico al muro de arenas y evitar el escape de material fuera de la traza del prisma

Muro de Cola- Se suele construir para limitar el depoacutesito por el extremo de aguasarriba Puede construirse de tierra o por alguno de los sistemas de construccioacutenempleados para el muro resistente

Licuefaccioacuten- Perdida total de la resistencia al corte de un suelo saturado porincremento de la presioacuten de poros El caso maacutes frecuente de licuefaccioacuten ocurre poraccioacuten siacutesmica sobre materiales areno-limosos saturados Los relaves saturados son altamente susceptibles a licuefaccioacuten siacutesmica en especial si la permeabilidad ydensidad son bajas Es el fenoacutemeno maacutes preocupante que ocurra en un tranque derelaves

Piezometriacutea - Es el sistema de control de las presiones hidrostaacuteticas en el interior

del prisma resistente para detectar la presencia de sectores saturados Losinstrumentos utilizados se llaman piezoacutemetros y con ellos se detecta el nivel freaacuteticodel subsuelo

Vertederos de emergencia- Son vertederos de umbral variable destinados aevacuar el exceso de aguas acumuladas en la cubeta de un tranque al crecer lalaguna de decantacioacuten por lluvias intensas

Medidas de Control Operacional y de Mantencioacuten en Tranques de Relaves

A continuacioacuten se recomiendan una serie de medidas que deben tenersepresente principalmente por los operadores de la pequentildea y mediana mineriacutea enel control operacional y mantencioacuten de los depoacutesitos tranques de relaves Estasmedidas constituyen el principal objetivo de esta guiacutea

1048766 Se deben realizar perioacutedicamente controles de la densidad in-situ en el muro dearenas y determinar de la densidad relativa (las muestras se deben tomar a 13 y23 de la altura total del muro) Estas medidas son importante porque indican encierta medida el grado de compactacioacuten con que cuenta el muro de arenas en laoperacioacuten

1048766 Controlar el nivel freaacutetico con piezoacutemetros en el muro de arenas comparar lacota que se obtiene de este nivel con la cota del nivel del coronamiento delmuro de partida impermeabilizado El nivel freaacutetico debe ser maacutes bajo que dichacota esto tiene gran relevancia especialmente en aquellos tranques que nocuentan con un buen sistema de drenaje en el muro de arenas

1048766 Cuando el nivel freaacutetico es alto se debe proceder raacutepidamente a bajarloevacuando el agua clara de la laguna en la cubeta Es importante ademaacutes medirel nivel freaacutetico en algunos puntos aguas abajo del tranque y mantener una

estadiacutestica graacutefica con los datos obtenidos

1048766 Establecer un control perioacutedico de la granulometriacutea de las arenas de relave Unaumento repentino y significativo del de finos compromete las condiciones deseguridad de la obra (formacioacuten de bolsones saturados y superficies localizadasmenos resistentes al corte) La exigencia actual del contenido de finos en lasarenas de relave de los muros de contencioacuten en los tranques de relaves es quedebe estar constituida por no maacutes de un 20 de partiacuteculas menores de 200mallas (74 micrones)

1048766 Las partiacuteculas de las arenas de los relaves son muy angulares y heterogeacuteneas locual es favorable del punto de vista de la estabilidad ya que ayuda a lograr unabuena compactacioacuten pues las partiacuteculas en dicha operacioacuten de compactacioacutense traban unas con otra de modo que se necesitan grandes esfuerzos de cortepara romper este entrabamiento

1048766 Se debe medir el de soacutelidos en peso de la pulpa de relaves el cual debemantenerse en un rango no tan alto para que se permita un buen escurrimientode esta pulpa por la tuberiacutea de transporte evitando su embancamiento ytampoco muy bajo para no saturar raacutepidamente de aguas la cubeta (un rangobien aceptado en la praacutectica es entre 35 a 45)

1048766 Mantener una buena revancha con el fin de evitar posibles escurrimientos deagua a traveacutes del muro de arenas producieacutendose asiacute su erosioacuten

1048766 Se deben verificar perioacutedicamente el aacutengulo de talud operacional comprometidoen el proyecto y el ancho del coronamiento del muro de arenas Este uacuteltimo en laactualidad se exige como miacutenimo de 2 metros

1048766 Controlar perioacutedicamente el nivel y posicioacuten de la laguna de aguas claras la cual

debe mantenerse siempre lo maacutes alejada posible del muro de arenas en loscasos de tranques de relaves con el fin de evitar humectar demasiado el muro yque se sature de agua trayendo el consecuente aumento de la presioacuten de porosentre las partiacuteculas y el eventual colapso

1048766 Mantener siempre operativas las torres colectoras o bien las balsas con lasbombas de impulsioacuten para la evacuacioacuten de las aguas de la laguna declarificacioacuten aseguraacutendose asiacute la continuidad de esta operacioacuten

1048766 Verificar en forma perioacutedica el estado de las tuberiacuteas de conduccioacuten de losrelaves y tambieacuten las vaacutelvulas y bombas de impulsioacuten de la pulpa de relavesAdemaacutes se debe programar con antelacioacuten el traslado de las tuberiacuteas a lasposiciones de descarga siguientes

1048766 Una medida importante a tener presente en la construccioacuten en los muros dealgunos tranque es la de evitar conformar esquinas en aacutengulo recto ya queconstituyen uno de los puntos estructuralmente maacutes deacutebiles frente a lassolicitaciones siacutesmicas debido a bajo confinamiento Es por ello aconsejableestablecer uniones redondeadas

1048766 Es muy importante en un tranque de relaves en operacioacuten mantener la praacutecticade compactar el talud exterior a lo largo del muro de arenas usando equiposadecuados como por ejemplo rodillos lisos vibratorios tractores o bulldozerpesados Esto se hace con el fin de mantener una compactacioacuten adecuada delmuro ayudando asiacute a una mejor estabilidad siacutesmica de la obra

1048766 Cuando la compactacioacuten es deficiente los tranques de relaves tienen mayorprobabilidad de colapsar frente a una solicitacioacuten siacutesmica significativa Es por elloque la operacioacuten de compactacioacuten en el muro resistente debe hacerse en formaregular junto con todas aquellas otras medidas que tienen incidencia con la

estabilidad del tranque

1048766 Durante la operacioacuten se deben reparar todas las fisuras o grietas que sepudieren producir pues si no son cerradas dejan puntos deacutebiles sobre los cualesal ser tapados con material de relaves la compactacioacuten posterior no seraacuteeficiente en dichos sectores

1048766 Cuando durante la operacioacuten de un tranque de relaves no hay suficiente arenasde una calidad adecuada es conveniente considerar agregar una o maacutes capasintermedias de material de empreacutestitos bien compactado para continuar laconstruccioacuten del muro resistente y asiacute se tendraacute una mejor estabilidad fiacutesica

1048766 Es importante mantener despejados los muros de arenas de cualquier objetoextrantildeo puesto que los relaves sedimentan a la altura de los obstaacuteculos queencuentran en el trayecto

1048766 Los operadores de los depoacutesitos de relaves deben tener claro conocimiento delManual de Emergencia del depoacutesito de relaves con que obligatoriamente debecontar la Empresa de modo que les permita enfrentar en forma exitosa lassituaciones adversas climaacuteticas hidroloacutegicas siacutesmicas volcaacutenicas o falla delsistema de captacioacuten de aguas claras o situaciones de emergencias de otranaturaleza que pudieren presentarse

1048766 Si la causa de la emergencia se debe a fenoacutemenos naturales extremosimprevistos como sismos nevazones lluvias intensas erupciones volcaacutenicas uotros que impidan una normal operacioacuten o pongan en peligro la vida de laspersonas o el medio ambiente deberaacuten suspenderse las operaciones dedepositacioacuten de relaves hasta que las condiciones de seguridad del depoacutesito serestablezcan

1048766 En caso de precipitacioacuten de nieve o granizo sobre el prisma resistente y en que

a la vez se produzca la posibilidad de que debido a bajas temperaturas puedanintercalarse capas de agua a estado soacutelido que puedan crear planos de falla enel muro deberaacute paralizarse la depositacioacuten de arenas en el muro hasta quepase la situacioacuten de riesgo

Medidas que deben considerarse entre otras al Cierre y Posterior Abandonode un Tranque de Relaves

1048766 Desmantelamiento de las instalaciones (ductos de relaves bombashidrociclones liacuteneas eleacutectricas muelles de acceso)

1048766 Secado de la laguna de aguas claras

1048766 Dejar operativos los canales perimetrales interceptores de aguas de laderas

1048766 Mantencioacuten del sistema de evacuacioacuten de aguas lluvias

1048766 Estabilizacioacuten de taludes (considerando maacuteximo sismo probable de ocurrenciaen la zona de emplazamiento)

1048766 Cercado en torno a las torres colectoras y en algunos casos se justifica elsellado de estas torres

1048766 Instalacioacuten de cierres de acceso al lugar donde se encuentran los relaves

1048766 Instalacioacuten de sentildealizaciones preventivas

1048766 Instalacioacuten de cortavientos

1048766 Habilitacioacuten de vertederos de seguridad (disentildeado considerando el evento demaacutexima crecida probable)

1048766 Compactacioacuten de la berma de coronamiento

1048766 Recubrimiento con material adecuado para evitar la erosioacuten eoacutelica o tambieacutenpara posibilitar la forestacioacuten del tranque en aquellos lugares en donde esfactible hacerlo

Algunos conceptos que se deben conocer y recordar

1048766 Un buen disentildeo y una buena operacioacuten de un depoacutesito de relaves desde suinicio los transformaraacute en obras amigable con el medio ambiente

1048766 Los depoacutesitos de relaves son formas geoloacutegicas artificiales que debenpermanecer en el tiempo y por ello no se debe escatimar en esfuerzos paragarantizar la seguridad de las personas y el medio ambiente

1048766 Todo plan de abandono de un depoacutesito de relaves debe tener como objetivoslos siguientes conceptos Estabilidad Fiacutesica Estabilidad Quiacutemica y usoposterior del suelo

1048766 En la construccioacuten de un tranque de relaves es obligatorio considerar unabuena impermeabilizacioacuten del muro de partida para evitar infiltraciones en labase del muro de arenas y ayudar asiacute a la estabilidad de eacuteste

1048766 Es importante tener presente en el disentildeo del muro de arenas que en el casode un sismo en el coronamiento del muro se pueden producir aceleracionesdel orden de un 40 - 50 mayores que en la base de alliacute la importancia detener siempre una buena compactacioacuten del muro

1048766 Los tranques de relaves tienen una mayor probabilidad de colapsar cuando lacompactacioacuten del muro resistente es deficiente

1048766 Las aceleraciones siacutesmicas pueden producir un mecanismo de cuntildeadeslizante en los muros y tambieacuten producir zonas de licuefaccioacuten

1048766 Los taludes pueden fallar por inestabilidad a causa de- El peso que tiende a deslizar el talud por mala compactacioacuten- Erupcioacuten volcaacutenica- Nieve al derretirse- Hielo fundido- Sismos- Crecida de un riacuteo cercano

1048766 Con la construccioacuten de los Depoacutesitos de Relaves se protege el medioambiente al desecharlos en estas obras adecuadas recuperando el agua que

en algunos sectores es prioritario hacerlo y ademaacutes (en algunos casos) existeuna buena potencialidad futura de retratamiento de estos materialesA continuacioacuten se incluyen algunos anexos que incluyen datos teacutecnicos especiacuteficosexistentes en la literatura que son de utilidad en el tema de Depoacutesitos de Relaves

V REFERENCIAS BIBLIOGRAFICASldquoTuacuteneles y disentildeo de excavaciones subterraacuteneasrdquo UNAP Ing Esteban Aquino AlanocaldquoSostenimiento y relleno de labores minerasrdquo UNAP Ing Jorge Durant BrodenConferencia de apertura I CONEIMIN 2005 Arequipa (Roacutemulo Mucho Mamani)Conferencia 6ordm congreso peruano de mineriacutea 2006 (Guido del castillo Echegaray)Conferencia del director de energiacutea y minas de la regioacuten puno 2007 en inauguracioacuten del jueves

minero FIM-UNAP (Ernesto Sagua Alanguia)Revista rdquoTeoriacutea y accioacuten del mundo minerordquo ediciones 246- 249 director Luciano C DeliotXVII convencioacuten minera Arequipa setiembre 2005Congresos de estudiantes de ingenieriacutea de minas realizadas en el Peruacute I II CONEIMINArequipa05 e Ica06 VI VII CONEINGEMET Tacna05 y Puno06

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURAFACULDAD DE INGENIERIA DE MINAS

ESCUELA PROFESIONALDE INGENIERIA DE MINAS

TEMA APLICACIONES DE LA MECANICA DE FLUIDOS EN MINERIA

CURSO MECANICA DE FLUIDOS E HIDRAULICA

DOCENTE ING LUIS SAAVEDRA FRIAS

ESTUDIANTE CARRION BACA ANTHONY FRANCOIS

CODIGO O602005022

Arenas finas y Limos y ArcillasPermeable Limite Impermeable

Densidad Relativa-

El grado de compactacioacuten que se requiere para una arena de relave con el fin deminimizar el riesgo de licuefaccioacuten es expresado en teacuterminos de la llamada densidad relativa Dr la que se define seguacuten la siguiente expresioacuten(emaacutex - e)Dr = ----------------- x100(emaacutex - e miacuten)Donde Dr = densidad relativaemaacutex = relacioacuten de vaciacuteos de la arena en la condicioacuten maacutes sueltaemaacutex = relacioacuten de vaciacuteos de la arena en la condicioacuten maacutes densa

Otra forma de calcular la densidad relativa es mediante la expresioacuten

ρmaacutex (ρin situ - ρ miacuten)Dr = ---------------------------- x100 ρin situ (ρmaacutex - ρ miacuten)

Siendo ρmaacutex = densidad maacutexima de las arenasρ miacuten = densidad miacutenima de las arenasρin situ = densidad en el lugar de las arenas

Nota- Todos los paraacutemetros indicados en las expresiones anteriores se debendeterminar a nivel de laboratorio mediante ensayos normalizados

Ademaacutes cuando las arenas poseen entre el 10 y de 20 de finos (-200 mallaTyler) las medidas de densidad relativa pueden dejar de ser representativas yes maacutes conveniente la utilizacioacuten de densidades expresadas como porcentajede la densidad maacutexima alcanzada en ensayos de compactacioacuten Proacutector(estaacutendar y modificado)

Depoacutesitos de Relaves

Dentro de la disposicioacuten de relaves existen diferentes y variadas formas de depositacioacuten de relaves que dependiendo de diversos factores como son las cercaniacuteas al concentrador capacidad de almacenamiento de

relaves topografiacutea del lugar produccioacuten del yacimiento se deberaacute seleccionar la forma maacutes apropiada para disponer estos relaves

Atendiendo a lo indicado anteriormente los distintos tipos de ldquoDepoacutesitos de Relavesrdquo que se consideran en la actualidad en Chile indicados en el ldquoReglamento para la Aprobacioacuten de Proyectos de Disentildeo Construccioacuten Operacioacuten y Cierre de Depoacutesitos deRelavesrdquo son los siguientes

1048766 Tranques de Relaves1048766 Embalses de Relaves1048766 Depoacutesito de Relaves Espesados1048766 Depoacutesito de Relaves Filtrados1048766 Depoacutesito de Relaves en Pasta

A continuacioacuten se realiza una breve descripcioacuten general de estas formas dedepositacioacuten de relaves

Tranques de RelavesA continuacioacuten se describen brevemente las alternativas de construccioacuten del muro de arenas de Los Tranques de Relaves

Construccioacuten del Muro Meacutetodo Aguas ArribaEl Meacutetodo Aguas Arriba- consiste en un muro inicial (starter dam) construido conmaterial de empreacutestito compactado sobre el cual se inicia la depositacioacuten de los relaves utilizando clasificadores denominados ldquoHidrociclonesrdquo la fraccioacuten maacutes gruesa o arena se descarga por el flujo inferior del hidrocicloacuten (Underflow) y se deposita junto al muro inicial mientras la fraccioacuten maacutes fina o lamas que sale por el flujo superior del hidrocicloacuten (Overflow) se deposita hacia el centro del tranque en un punto mas alejado del muro de modo tal que se va formando una especie de playa al sedimentar las partiacuteculas maacutes pesadas de lamas y gran parte del agua escurre formando el pozo de sedimentacioacuten o laguna de sedimentacioacuten la que una vez libre de partiacuteculas en suspensioacuten es evacuada mediante un sistema de estructura de descarga que pueden ser las denominadas torres de evacuacioacuten o bien se utilizan bombas montadas sobre una balsa flotante Una vez que el depoacutesito se encuentra proacuteximo a llenarse se procede al levante del muro desplazando los hidrociclones a una mayor elevacioacuten en la direccioacuten hacia aguas arriba y comenzando una nueva etapa de descarga de arenas y peralte del muro se continuacutea sucesivamente la construccioacuten en la forma indicada

Con este meacutetodo en la praacutectica se pueden alcanzar alturas de hasta 25 metros (verfigura1) Si bien este meacutetodo es el que requiere un menor volumen de material arenoso por lo que ha sido utilizado en la pequentildea mineriacutea para

construir numerosos tranques es el que produce el tipo de muro menos resistente frente a oscilaciones siacutesmicas es por ello que en la actualidad en Chile no estaacute contemplado aprobar este tipo de proyecto de tranques de relaves en la legislacioacuten vigente

Figura 1 Meacutetodo de aguas arriba

Construccioacuten del Muro Meacutetodo Aguas Abajo

El Meacutetodo Aguas Abajo-

La construccioacuten se inicia tambieacuten con un muro de partida de material de empreacutestito compactado desde el cual se vaciacutea la arena cicloneada hacia el lado del talud aguas abajo de este muro y las lamas se depositan hacia el talud aguas arriba Cuando el muro se ha peraltado lo suficiente usualmente 2 a 4 m se efectuacutea el levante del muro desplazando los hidrociclones a una mayor elevacioacuten en la direccioacuten hacia aguas abajo y comenzando una nueva etapa de descarga de arenas y peralte delmuro A veces se dispone tambieacuten de un segundo muro pre-existente aguas abajo (ver fig2) Las arenas se pueden disponer en capas inclinadas seguacuten el manteo del talud del muro de partida o bien disponerlas en capas horizontales hacia aguas abajo del muro de partida

Este meacutetodo de aguas abajo requiere disponer de un gran volumen de arenas y permite

lograr muros resistentes maacutes estables del punto de vista de la resistencia siacutesmica

Figura 2 Meacutetodo Aguas Abajo (capas de arenas inclinadas)

Construccioacuten del Muro Meacutetodo Eje Central o Mixto

El Meacutetodo Eje Central o Mixto- se inicia al igual que los meacutetodos anteriores con unmuro de partida de material de empreacutestito compactado sobre el cual se depositan las arenas cicloneadas hacia el lado de aguas abajo y las lamas hacia el lado de aguas arriba Una vez completado el vaciado de arenas y lamas correspondiente al muro inicial se eleva la liacutenea de alimentacioacuten de arenas y lamas siguiendo el mismo plano vertical inicial de la berma de coronamiento del muro de partida Lo que permite lograr un muro de arenas cuyo eje se mantiene en el mismo plano vertical cuyo talud de aguas arriba es maacutes o menos vertical y cuyo talud de aguas abajo puede tener la inclinacioacuten que el disentildeo considera adecuada

Este meacutetodo requiere disponer de un volumen de arenas intermedio entre los 2meacutetodos anteriores y permite lograr muros suficientemente estables

Estos meacutetodos constructivos del muro de arenas de los Tranques de Relavesmencionados anteriormente son sobradamente conocidos en Chile siendo los meacutetodos de aguas abajo y eje central los que contempla hoy nuestra

legislacioacuten en los proyectos de Tranques de Relaves que se presentan al Servicio Nacional de Geologiacutea (SERNAGEOMIN) para su aprobacioacuten

La inseguridad que muchas veces despiertan los tranques de arenas de relave nodeben atribuirse al material con que se construyen sino al sistema de construccioacuten por relleno hidraacuteulico que puede inducir elevadas presiones de poros e incluso lalicuefaccioacuten total en caso de un sismo Sin embargo las teacutecnicas modernas de disentildeo construccioacuten y control permiten obtener estructuras seguras a base de buenos sistemas de drenaje de un eficiente sistema de ciclonaje y disposicioacuten de las arenas y tambieacuten de una buena compactacioacuten de la arena que permita alcanzar una elevada densidad utilizando un equipo adecuado para ello Lo anterior complementado con un control piezomeacutetrico en el cuerpo del prisma resistente deja al tranque de arenas de relave en condiciones de estabilidad semejante al de otras obras de Ingenieriacutea de Importancia

Figura 3- Meacutetodos Constructivos del Muro de Arenas de Tranques de Relaves

Embalses de Relaves

Este tipo de depoacutesito de relaves consiste en construir un muro resistente hechototalmente de material de empreacutestito compactado e impermeabilizando el talud interior del muro y tambieacuten parte o todo su coronamiento los relaves se depositan completos en la cubeta sin necesidad de clasificacioacuten pero tambieacuten deben disponer de un sistema de evacuacioacuten de las aguas claras de la laguna que se forma Los embalses de relaves no se diferencian esencialmente de las presas de embalse de aguas las que constituyen una teacutecnica ampliamente desarrollada en todo el mundo

Es interesante destacar no obstante que las teacutecnicas de disentildeo evolucionan con gran rapidez y cada diacutea se descubren nuevos meacutetodosTal vez la diferencia fundamental entre un embalse destinado a la acumulacioacuten deagua y uno destinado a relaves es que mientras el embalse para agua se construye de una vez con su capacidad definitiva el embalse para relaves se puede ejecutar por etapas a medida que se avanza con el depoacutesito de los relaves a fin de no anticipar inversiones y reducir a un miacutenimo su valor presente La construccioacuten por etapas obliga a que la zona impermeable de la presa se disentildee como una membrana inclinada cercana y en la direccioacuten del talud de aguas arriba Un perfil como eacuteste limita los grados de libertad en el disentildeo de las presas de tierra cuando estaacuten destinadas a contener relaves (Ver Figura 4)

Figura 4 Muro construido con material de empreacutestito

Del punto de vista siacutesmico los Embalses de Relaves son maacutes resistente que cualquiera de los meacutetodos indicados para los Tranques de Relaves

Depoacutesitos de Relaves Espesados

El Ingeniero canadiense Eli I Robinsky ha desarrollado un sistema de depoacutesito que no requiere de un dique o muro contenedor para su construccioacuten El procedimiento se basa en la mayor viscosidad que alcanza la pulpa de relave al aumentar la concentracioacuten de soacutelidos El autor propone una curva en que relaciona el aacutengulo de reposo del relave con el contenido de soacutelidos de la pulpa Para concentracioacuten del orden de 53 en peso la pendiente de reposo es del 2 y eacutesta aumenta hasta un 6 siacute la concentracioacuten sube a 65 De esta manera pueden disponerse los relaves en forma de un cono cuya pendiente seraacute la que corresponde a la respectiva concentracioacuten de soacutelidos Si se trata por ejemplo de

depositar relaves en un valle plano desde la ladera que limita dicho valle se puede iniciar el depoacutesito desde pequentildea altura con una pulpa relativamente diluida para luego elevar el punto de descarga simultaacuteneamente con un aumento de la concentracioacuten a fin de disponer para las capas siguientes de una pendiente mas pronunciada El punto de descarga puede luego ser desplazado lateralmente con el objeto de formar un depoacutesito de base ovoidal

No obstante que este tipo de depoacutesito no requiere la construccioacuten de un dique paralimitar el aacuterea comprometida se recomienda la construccioacuten de un pequentildeo terrapleacuten algo alejado del borde exterior del depoacutesito el cual sirve para contener un volumen para el depoacutesito del agua desalojada por el relave la cual es captada por un vertedero u otro dispositivo para ser bombeada y recirculada Este pequentildeo terrapleacuten sirve a la vez para colectar las aguas lluvias y conducirlas hacia cauces naturales

Otro principio baacutesico de este tipo de depoacutesito se deriva de la diferencia en lo que asegregacioacuten del material se refiere entre una pulpa diluida y otra concentradaEn efecto si la concentracioacuten de soacutelidos es baja el escurrimiento de la pulpa produce una segregacioacuten de materiales depositaacutendose en primer lugar los granos mayores y a continuacioacuten y separadamente los maacutes finos Es el fenoacutemeno usual en el depoacutesito de lamas en un tranque y maacutes auacuten el que ocurre en los tranques construidos por el meacutetodo de aguas arriba Si por el contrario la pulpa es concentrada (del orden del 50 o maacutes) la pulpa escurre como un todo sin ocasionar segregacioacuten Es el caso que ocurre con el escurrimiento de relaves por tuberiacuteas en que es conveniente evitar la segregacioacuten mediante el uso de concentraciones del orden del 50 ya que con el uso de pulpas maacutes diluidas los granos gruesos se separan y ruedan por el fondo aumentando la abrasioacuten de la tuberiacutea seguacuten el autor en un escurrimiento libre ocurre el mismo fenoacutemeno y al evitarse la segregacioacuten se obtiene una mayor densidad que impide que el relave depositado sea erosionado por el agua desalojada por el propio relave por las aguas lluvias o por el viento

El procedimiento propuesto por Robinsky resulta aparentemente muy atractivoespecialmente en aquellos casos en que la topografiacutea es favorable La relativa bajaaltura de los depoacutesitos al tener estos una pendiente maacutexima del tipo 6 ocupangrandes extensiones relativamente planas o de poca inclinacioacuten Existen sin embargo algunas interrogantes que no estaacuten claramente especificados por su autor En efecto la obtencioacuten de concentraciones de pulpa tan alta como 65 de soacutelidos es un problema que el autor no ha explicado como se puede obtener Solamente ha sugerido en forma general que podriacutean

usarse espesadores coacutenicos profundos meacutetodos centriacutefugos y de filtracioacuten y vaciacuteo Por otra parte si las pulpas asiacute concentradas tienen un aacutengulo de reposo de 6 su escurrimiento por tuberiacutea desde el concentrador hasta el veacutertice del cono implica una peacuterdida de carga hidraacuteulica superior a dicho 6 en forma que una conduccioacuten por ejemplo a 2 Km significariacutea una perdida de energiacutea del orden de 150 m lo que resultariacutea muy costoso si el relave debe ser bombeado No siempre es posible la instalacioacuten del espesador junto al veacutertice del depoacutesito

En resumen el meacutetodo de depositacioacuten de relaves espesados es una posibilidad muy interesante que merece ser investigada en profundidad para resolver los interrogantes que se plantean Es posible que puedan ser utilizados en forma experimental con un grado de espesamiento del orden de 53 de soacutelidos el que puede ser alcanzado por meacutetodos corrientes usando para el depoacutesito un terreno casi horizontal ya que el talud de reposo del relave asiacute espesado seriacutea del tipo 2

Figura 5 Disposicioacuten de Relaves Espesados (Meacutetodo Robinsky)Depoacutesitos de Relaves Filtrados

Este tipo de depoacutesitos de relaves es muy similar al de los relaves espesados con ladiferencia de que el material contiene menos agua debido al proceso de filtradoutilizando equipos similares a los que se emplean para filtrar concentrados como son los filtros de prensa o de vaciacuteo

El relave una vez filtrado se transporta al lugar de depoacutesito mediante cintastransportadoras o bien mediante equipos de movimiento de tierra yo camiones En el primer caso se logra un domo de material similar al meacutetodo de Robinsky mientras que en el segundo caso se utiliza el equipo de movimiento de tierras para ir construyendo moacutedulos de material compactado los cuales permiten conformar un depoacutesito aterrazado de gran volumen Es importante sentildealar que en este meacutetodo aunque el contenido de humedad que se logra (20 a 30) permite su manejo con equipos de movimiento de tierra es suficientemente alto como para tener un relleno praacutecticamente saturado por lo que es posible que se produzcan infiltraciones importantes de las aguas contenidas en estos relaves si el suelo de fundacioacuten es relativamente permeable Tambieacuten es necesario sentildealar que la presencia de algunas arcillas yeso etc en los materiales de relaves pueden reducir significativamente la eficiencia de filtrado

Depoacutesito de Relaves Filtrados

75 Depoacutesitos de Relaves en Pasta

Los relaves en pasta corresponden a una mezcla de agua con soacutelido que contieneabundante partiacuteculas finas y un bajo contenido de agua de modo que esta mezclatenga una consistencia espesa similar a una pulpa de alta densidadUna buena pasta de relaves requiere tener al menos un 15 de concentracioacuten en peso de partiacuteculas de tamantildeo menor a 20 micrones La mejor propiedad de las pastas de relaves es que pueden ser eficientemente trasportadas en tuberiacuteas sin los problemas de segregacioacuten o sedimentacioacuten que ocurren normalmente en las pulpas de relaves y permiten una gran flexibilidad en el desarrollo del concepto del sitio de emplazamiento una vez depositados los relaves se dejan secar luego acopiar permitiendo asiacute minimizar la superficie de suelo cubierto con relaves

La consistencia alcanzada permite que una pasta permanezca estable auacuten cuando esteacute varias horas sin moverse La pasta puede formarse a partir de una gran variabilidad de componentes como cuarzofeldespato arcillas micas y salesEs posible producir materiales con la consistencia de pasta a partir de un amplio rango de concentracioacuten de soacutelidos en peso y sobre la base de la variacioacuten de la distribucioacuten de tamantildeo de las partiacuteculas Es decir la produccioacuten de pasta es especiacutefica para cada tipo de material

Cuando se dispone pasta de relaves en superficie una muy pequentildea fraccioacuten de agua podraacute drenar o infiltrarse ya que la mayor parte de la humedad es retenida en la pasta debido a la tensioacuten superficial de la matriz de suelo finoLa flexibilidad que permiten las pastas en cuanto al desarrollo del lugar de emplazamiento del depoacutesito puede ser extendida al uso de teacutecnicas de construccioacuten aguas arriba donde las consideraciones de disentildeo antisiacutesmicos de otra manera seriacutea prohibida Con la alternativa de pasta no se requiere una solucioacuten tipo embalse

Para faenas de pequentildea escala la pasta puede ser transportada en camiones desde las instalaciones de operacioacuten y descargadas en el lugar de disposicioacuten final Una vez depositada se deja secar y se puede acopiar Esta forma de acumular permite minimizar la superficie de suelo cubierto con relaves realizar un cierre progresivo y al cese de operaciones el depoacutesito puede ser dejado sin requerir medidas adicionales de cierre

Para faenas de mayor tamantildeo por economiacutea de escala para el manejo de materiales el sistema considera el uso de bombas o cintas transportadoras hasta un repartidor que realiza la disposicioacuten final Cabe destacar que debido a su alta densidad las pastas son transportadas mediante el uso de bombas de desplazamiento positivo

i) En los depoacutesitos de relaves en pasta se reducen significativamente lo siguiente

1048766 La necesidad de disentildear y construir grandes depoacutesitos1048766 El volumen de materiales involucrados en la construccioacuten de depoacutesitos1048766 Los riesgos de falla geomecaacutenica asociados a los tranques convencionales1048766 Los riesgos de generacioacuten de aguas aacutecidas y lixiviacioacuten de metales1048766 El manejo del volumen de agua clara1048766 Las peacuterdidas de agua por infiltracioacuten y evaporacioacuten1048766 La superficie de suelo para disponer los relaves optimizando el uso del suelo1048766 La emisioacuten de material particulado

ii) En los depoacutesitos de relaves en pasta se incrementa significativamente lo siguiente1048766 La recuperacioacuten de aguas desde los relaves1048766 La aceptacioacuten ambiental de la comunidad1048766 La posibilidad de co-depositar junto a otros residuos mineros (esteacuteriles o lastre)1048766 La flexibilidad operacional

iii) Ademaacutes1048766 Se pueden desarrollar actividades de vegetacioacuten o de remediacioacuten en formaparalela a la operacioacuten

1048766 Permite la encapsulacioacuten de contaminantes en el depoacutesito

Depoacutesito de Relaves en Pasta

Otros Depoacutesitos de Relaves

Nota A continuacioacuten se mencionan otros tipos de Depoacutesitos de Relaves que en otros paiacuteses son factibles de desarrollar Sin embargo en Chile en la actualidad existen grandes restricciones de las autoridades competentes del punto de vista legal de la Seguridad de la Personas y del Medio Ambiente para otorgar permisos a los proyectos que pudieren presentarse de modo tal que no los contempla nuestra legislacioacuten aunque se debe reconocer que en el pasado se realizaron proyectos en Chile que utilizaron las teacutecnicas de Depoacutesitos de Relaves que nombraremos a continuacioacuten

A) Depoacutesitos en Minas Subterraacuteneas en ExplotacioacutenB) Depoacutesitos en Minas Subterraacuteneas AbandonadasC) Depoacutesitos en Minas Explotadas a Cielo AbiertoD) Depoacutesitos Relaves RadiactivosE) Depoacutesitos costerosF) Depoacutesitos submarinos

Descripcioacuten de los Componentes Principales de un Depoacutesito de Relaves yAlgunos Otros Conceptos Importantes

Cubeta- Corresponde al volumen fiacutesico disponible donde de depositan las lamas(finos) y gran parte del agua de los relaves de tal modo que se forma en ella lalaguna de aguas claras debido a la sedimentacioacuten de las partiacuteculas finas La cubetaes la componente maacutes importante en relacioacuten con la vida uacutetil del depoacutesito

Muro o Prisma Perimetral o Prisma Resistente- Este muro delimita la cubeta ypermite contener los residuos que en ella se descargan Por lo tanto el muroperimetral generalmente es la componente maacutes importante en lo que dice relacioacutencon la estabilidad o grado de seguridad del depoacutesito En los tranques de relaves este muro se va construyendo con el material grueso (arenas) de los relaves a lo largo de la vida uacutetil del depoacutesito

Sistema de Descarga yo Clasificacioacuten y Seleccioacuten de los Relaves- El sistemade descarga de residuos mineros permite depositar estos en la cubeta por lo queuna falla de este sistema se traduce en la detencioacuten de la operacioacuten eficiente deldepoacutesito Ademaacutes muchas veces este sistema se utiliza tambieacuten para clasificar yseleccionar los residuos de modo de utilizar parte de los mismos como material para la construccioacuten del muro perimetral (uso de ciclones)

Zona de descarga de los Residuos o Zona de Playa - La zona donde sedescargan los residuos a la cubeta se le llama zona de playa porque usualmenteestaacute seca en la superficie y se asemeja a una playa de arenas finas Es la parte deldepoacutesito de relaves o lamas situada en las cercaniacuteas de la liacutenea de vaciado estaplaya de forma junto al prisma resistente

Poza de Aguas Claras o Laguna de Decantacioacuten- Corresponde a la laguna deaguas clarificadas que se forma en la cubeta debido a la sedimentacioacuten o

decantacioacuten de las partiacuteculas soacutelidas Esta poza permite la recuperacioacuten de aguas yal mismo tiempo la evacuacioacuten de estas desde la cubeta Esta laguna debemantenerse lo mas alejada posible del muro de arenas o prisma resistente y suevacuacioacuten debe hacerse siempre para no disminuir el grado de estabilidad del muroSistema de Recuperacioacuten de Aguas- El sistema de recuperacioacuten de aguas permitedevolver a la planta las aguas claras que se han recuperado desde la poza o laguna de aguas clara mediante bombeo desde balsas yo descargas de torres deevacuacioacuten o decantacioacuten que son obras destinadas a la descarga gravitacional delas aguas claras desde la poza de decantacioacuten de un tranque o embalse de relaves

Sistema de Drenaje- Es el sistema (por ejemplo dedos o lechos drenantes) utilizado para deprimir al maacuteximo el nivel freaacutetico en el interior del cuerpo del murousualmente protegido por filtros para evitar que el flujo de aguas arrastre laspartiacuteculas finas y produzca la colmatacioacuten del sistema

Sistema de Impermeabilizacioacuten de la Cubeta- Si los relaves en la cubetacontienen sustancias toacutexicas debe evitarse la infiltracioacuten de aguas al subsuelo yaque estas podriacutean provocar la contaminacioacuten de los recursos de aguas subterraacuteneasyo de superficie de la zona de emplazamiento del depoacutesito En este caso es preciso que se disponga de un sistema de impermeabilizacioacuten del piso y paredes de la cubeta usualmente construido en base a una serie de estratos impermeables ypermeables-drenantes

Canales de Desviacuteo- Son las zanjas construidas o tuacuteneles construidos en las laderas para captar y desviar las escorrentiacuteas superficiales impidiendo su ingreso a la cubeta del tranque o embalse de relaves

Berma de Coronamiento- Es la faja horizontal de mayor cota del talud externo delprisma resistente o muro de contencioacuten

Revancha- Es la diferencia de cota entre la liacutenea de coronamiento y la superficie

inmediatamente vecina de la fraccioacuten aguas adentro del tranque generalmentelamosa o de arena muy fina Se denomina como revancha miacutenima al desnivel entreel coronamiento del prisma resistente y el punto maacutes alto de las lamas y sedenomina revancha maacutexima al desnivel entre el coronamiento y la superficie de lapoza de decantacioacuten

Nivel Freaacutetico- Es la cota de los puntos en que el agua de poros tiene presioacuten nula

Muro de Partida o Muro Inicial- Muro construido con material grueso de empreacutestito al inicio del depoacutesito de relaves En los sistemas constructivos del muro resistente de aguas abajo y eje central las arenas se vaciacutean hacia aguas abajo del muro inicial y las lamas hacia aguas arriba La altura del muro de partida queda determinada por el avance en altura del prisma de arenas en relacioacuten al avance en altura del nivel de lamas El muro inicial debe permitir mantener una revancha miacutenima a lo largo del periacuteodo de operacioacuten del tranque

Muro de Pieacute- Es el que se construye generalmente de enrocados en el extremo deaguas abajo del prisma resistente en los meacutetodos constructivos de eje central y deaguas abajo Este muro tiene por objeto dar un liacutemite fiacutesico al muro de arenas y evitar el escape de material fuera de la traza del prisma

Muro de Cola- Se suele construir para limitar el depoacutesito por el extremo de aguasarriba Puede construirse de tierra o por alguno de los sistemas de construccioacutenempleados para el muro resistente

Licuefaccioacuten- Perdida total de la resistencia al corte de un suelo saturado porincremento de la presioacuten de poros El caso maacutes frecuente de licuefaccioacuten ocurre poraccioacuten siacutesmica sobre materiales areno-limosos saturados Los relaves saturados son altamente susceptibles a licuefaccioacuten siacutesmica en especial si la permeabilidad ydensidad son bajas Es el fenoacutemeno maacutes preocupante que ocurra en un tranque derelaves

Piezometriacutea - Es el sistema de control de las presiones hidrostaacuteticas en el interior

del prisma resistente para detectar la presencia de sectores saturados Losinstrumentos utilizados se llaman piezoacutemetros y con ellos se detecta el nivel freaacuteticodel subsuelo

Vertederos de emergencia- Son vertederos de umbral variable destinados aevacuar el exceso de aguas acumuladas en la cubeta de un tranque al crecer lalaguna de decantacioacuten por lluvias intensas

Medidas de Control Operacional y de Mantencioacuten en Tranques de Relaves

A continuacioacuten se recomiendan una serie de medidas que deben tenersepresente principalmente por los operadores de la pequentildea y mediana mineriacutea enel control operacional y mantencioacuten de los depoacutesitos tranques de relaves Estasmedidas constituyen el principal objetivo de esta guiacutea

1048766 Se deben realizar perioacutedicamente controles de la densidad in-situ en el muro dearenas y determinar de la densidad relativa (las muestras se deben tomar a 13 y23 de la altura total del muro) Estas medidas son importante porque indican encierta medida el grado de compactacioacuten con que cuenta el muro de arenas en laoperacioacuten

1048766 Controlar el nivel freaacutetico con piezoacutemetros en el muro de arenas comparar lacota que se obtiene de este nivel con la cota del nivel del coronamiento delmuro de partida impermeabilizado El nivel freaacutetico debe ser maacutes bajo que dichacota esto tiene gran relevancia especialmente en aquellos tranques que nocuentan con un buen sistema de drenaje en el muro de arenas

1048766 Cuando el nivel freaacutetico es alto se debe proceder raacutepidamente a bajarloevacuando el agua clara de la laguna en la cubeta Es importante ademaacutes medirel nivel freaacutetico en algunos puntos aguas abajo del tranque y mantener una

estadiacutestica graacutefica con los datos obtenidos

1048766 Establecer un control perioacutedico de la granulometriacutea de las arenas de relave Unaumento repentino y significativo del de finos compromete las condiciones deseguridad de la obra (formacioacuten de bolsones saturados y superficies localizadasmenos resistentes al corte) La exigencia actual del contenido de finos en lasarenas de relave de los muros de contencioacuten en los tranques de relaves es quedebe estar constituida por no maacutes de un 20 de partiacuteculas menores de 200mallas (74 micrones)

1048766 Las partiacuteculas de las arenas de los relaves son muy angulares y heterogeacuteneas locual es favorable del punto de vista de la estabilidad ya que ayuda a lograr unabuena compactacioacuten pues las partiacuteculas en dicha operacioacuten de compactacioacutense traban unas con otra de modo que se necesitan grandes esfuerzos de cortepara romper este entrabamiento

1048766 Se debe medir el de soacutelidos en peso de la pulpa de relaves el cual debemantenerse en un rango no tan alto para que se permita un buen escurrimientode esta pulpa por la tuberiacutea de transporte evitando su embancamiento ytampoco muy bajo para no saturar raacutepidamente de aguas la cubeta (un rangobien aceptado en la praacutectica es entre 35 a 45)

1048766 Mantener una buena revancha con el fin de evitar posibles escurrimientos deagua a traveacutes del muro de arenas producieacutendose asiacute su erosioacuten

1048766 Se deben verificar perioacutedicamente el aacutengulo de talud operacional comprometidoen el proyecto y el ancho del coronamiento del muro de arenas Este uacuteltimo en laactualidad se exige como miacutenimo de 2 metros

1048766 Controlar perioacutedicamente el nivel y posicioacuten de la laguna de aguas claras la cual

debe mantenerse siempre lo maacutes alejada posible del muro de arenas en loscasos de tranques de relaves con el fin de evitar humectar demasiado el muro yque se sature de agua trayendo el consecuente aumento de la presioacuten de porosentre las partiacuteculas y el eventual colapso

1048766 Mantener siempre operativas las torres colectoras o bien las balsas con lasbombas de impulsioacuten para la evacuacioacuten de las aguas de la laguna declarificacioacuten aseguraacutendose asiacute la continuidad de esta operacioacuten

1048766 Verificar en forma perioacutedica el estado de las tuberiacuteas de conduccioacuten de losrelaves y tambieacuten las vaacutelvulas y bombas de impulsioacuten de la pulpa de relavesAdemaacutes se debe programar con antelacioacuten el traslado de las tuberiacuteas a lasposiciones de descarga siguientes

1048766 Una medida importante a tener presente en la construccioacuten en los muros dealgunos tranque es la de evitar conformar esquinas en aacutengulo recto ya queconstituyen uno de los puntos estructuralmente maacutes deacutebiles frente a lassolicitaciones siacutesmicas debido a bajo confinamiento Es por ello aconsejableestablecer uniones redondeadas

1048766 Es muy importante en un tranque de relaves en operacioacuten mantener la praacutecticade compactar el talud exterior a lo largo del muro de arenas usando equiposadecuados como por ejemplo rodillos lisos vibratorios tractores o bulldozerpesados Esto se hace con el fin de mantener una compactacioacuten adecuada delmuro ayudando asiacute a una mejor estabilidad siacutesmica de la obra

1048766 Cuando la compactacioacuten es deficiente los tranques de relaves tienen mayorprobabilidad de colapsar frente a una solicitacioacuten siacutesmica significativa Es por elloque la operacioacuten de compactacioacuten en el muro resistente debe hacerse en formaregular junto con todas aquellas otras medidas que tienen incidencia con la

estabilidad del tranque

1048766 Durante la operacioacuten se deben reparar todas las fisuras o grietas que sepudieren producir pues si no son cerradas dejan puntos deacutebiles sobre los cualesal ser tapados con material de relaves la compactacioacuten posterior no seraacuteeficiente en dichos sectores

1048766 Cuando durante la operacioacuten de un tranque de relaves no hay suficiente arenasde una calidad adecuada es conveniente considerar agregar una o maacutes capasintermedias de material de empreacutestitos bien compactado para continuar laconstruccioacuten del muro resistente y asiacute se tendraacute una mejor estabilidad fiacutesica

1048766 Es importante mantener despejados los muros de arenas de cualquier objetoextrantildeo puesto que los relaves sedimentan a la altura de los obstaacuteculos queencuentran en el trayecto

1048766 Los operadores de los depoacutesitos de relaves deben tener claro conocimiento delManual de Emergencia del depoacutesito de relaves con que obligatoriamente debecontar la Empresa de modo que les permita enfrentar en forma exitosa lassituaciones adversas climaacuteticas hidroloacutegicas siacutesmicas volcaacutenicas o falla delsistema de captacioacuten de aguas claras o situaciones de emergencias de otranaturaleza que pudieren presentarse

1048766 Si la causa de la emergencia se debe a fenoacutemenos naturales extremosimprevistos como sismos nevazones lluvias intensas erupciones volcaacutenicas uotros que impidan una normal operacioacuten o pongan en peligro la vida de laspersonas o el medio ambiente deberaacuten suspenderse las operaciones dedepositacioacuten de relaves hasta que las condiciones de seguridad del depoacutesito serestablezcan

1048766 En caso de precipitacioacuten de nieve o granizo sobre el prisma resistente y en que

a la vez se produzca la posibilidad de que debido a bajas temperaturas puedanintercalarse capas de agua a estado soacutelido que puedan crear planos de falla enel muro deberaacute paralizarse la depositacioacuten de arenas en el muro hasta quepase la situacioacuten de riesgo

Medidas que deben considerarse entre otras al Cierre y Posterior Abandonode un Tranque de Relaves

1048766 Desmantelamiento de las instalaciones (ductos de relaves bombashidrociclones liacuteneas eleacutectricas muelles de acceso)

1048766 Secado de la laguna de aguas claras

1048766 Dejar operativos los canales perimetrales interceptores de aguas de laderas

1048766 Mantencioacuten del sistema de evacuacioacuten de aguas lluvias

1048766 Estabilizacioacuten de taludes (considerando maacuteximo sismo probable de ocurrenciaen la zona de emplazamiento)

1048766 Cercado en torno a las torres colectoras y en algunos casos se justifica elsellado de estas torres

1048766 Instalacioacuten de cierres de acceso al lugar donde se encuentran los relaves

1048766 Instalacioacuten de sentildealizaciones preventivas

1048766 Instalacioacuten de cortavientos

1048766 Habilitacioacuten de vertederos de seguridad (disentildeado considerando el evento demaacutexima crecida probable)

1048766 Compactacioacuten de la berma de coronamiento

1048766 Recubrimiento con material adecuado para evitar la erosioacuten eoacutelica o tambieacutenpara posibilitar la forestacioacuten del tranque en aquellos lugares en donde esfactible hacerlo

Algunos conceptos que se deben conocer y recordar

1048766 Un buen disentildeo y una buena operacioacuten de un depoacutesito de relaves desde suinicio los transformaraacute en obras amigable con el medio ambiente

1048766 Los depoacutesitos de relaves son formas geoloacutegicas artificiales que debenpermanecer en el tiempo y por ello no se debe escatimar en esfuerzos paragarantizar la seguridad de las personas y el medio ambiente

1048766 Todo plan de abandono de un depoacutesito de relaves debe tener como objetivoslos siguientes conceptos Estabilidad Fiacutesica Estabilidad Quiacutemica y usoposterior del suelo

1048766 En la construccioacuten de un tranque de relaves es obligatorio considerar unabuena impermeabilizacioacuten del muro de partida para evitar infiltraciones en labase del muro de arenas y ayudar asiacute a la estabilidad de eacuteste

1048766 Es importante tener presente en el disentildeo del muro de arenas que en el casode un sismo en el coronamiento del muro se pueden producir aceleracionesdel orden de un 40 - 50 mayores que en la base de alliacute la importancia detener siempre una buena compactacioacuten del muro

1048766 Los tranques de relaves tienen una mayor probabilidad de colapsar cuando lacompactacioacuten del muro resistente es deficiente

1048766 Las aceleraciones siacutesmicas pueden producir un mecanismo de cuntildeadeslizante en los muros y tambieacuten producir zonas de licuefaccioacuten

1048766 Los taludes pueden fallar por inestabilidad a causa de- El peso que tiende a deslizar el talud por mala compactacioacuten- Erupcioacuten volcaacutenica- Nieve al derretirse- Hielo fundido- Sismos- Crecida de un riacuteo cercano

1048766 Con la construccioacuten de los Depoacutesitos de Relaves se protege el medioambiente al desecharlos en estas obras adecuadas recuperando el agua que

en algunos sectores es prioritario hacerlo y ademaacutes (en algunos casos) existeuna buena potencialidad futura de retratamiento de estos materialesA continuacioacuten se incluyen algunos anexos que incluyen datos teacutecnicos especiacuteficosexistentes en la literatura que son de utilidad en el tema de Depoacutesitos de Relaves

V REFERENCIAS BIBLIOGRAFICASldquoTuacuteneles y disentildeo de excavaciones subterraacuteneasrdquo UNAP Ing Esteban Aquino AlanocaldquoSostenimiento y relleno de labores minerasrdquo UNAP Ing Jorge Durant BrodenConferencia de apertura I CONEIMIN 2005 Arequipa (Roacutemulo Mucho Mamani)Conferencia 6ordm congreso peruano de mineriacutea 2006 (Guido del castillo Echegaray)Conferencia del director de energiacutea y minas de la regioacuten puno 2007 en inauguracioacuten del jueves

minero FIM-UNAP (Ernesto Sagua Alanguia)Revista rdquoTeoriacutea y accioacuten del mundo minerordquo ediciones 246- 249 director Luciano C DeliotXVII convencioacuten minera Arequipa setiembre 2005Congresos de estudiantes de ingenieriacutea de minas realizadas en el Peruacute I II CONEIMINArequipa05 e Ica06 VI VII CONEINGEMET Tacna05 y Puno06

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURAFACULDAD DE INGENIERIA DE MINAS

ESCUELA PROFESIONALDE INGENIERIA DE MINAS

TEMA APLICACIONES DE LA MECANICA DE FLUIDOS EN MINERIA

CURSO MECANICA DE FLUIDOS E HIDRAULICA

DOCENTE ING LUIS SAAVEDRA FRIAS

ESTUDIANTE CARRION BACA ANTHONY FRANCOIS

CODIGO O602005022

relaves topografiacutea del lugar produccioacuten del yacimiento se deberaacute seleccionar la forma maacutes apropiada para disponer estos relaves

Atendiendo a lo indicado anteriormente los distintos tipos de ldquoDepoacutesitos de Relavesrdquo que se consideran en la actualidad en Chile indicados en el ldquoReglamento para la Aprobacioacuten de Proyectos de Disentildeo Construccioacuten Operacioacuten y Cierre de Depoacutesitos deRelavesrdquo son los siguientes

1048766 Tranques de Relaves1048766 Embalses de Relaves1048766 Depoacutesito de Relaves Espesados1048766 Depoacutesito de Relaves Filtrados1048766 Depoacutesito de Relaves en Pasta

A continuacioacuten se realiza una breve descripcioacuten general de estas formas dedepositacioacuten de relaves

Tranques de RelavesA continuacioacuten se describen brevemente las alternativas de construccioacuten del muro de arenas de Los Tranques de Relaves

Construccioacuten del Muro Meacutetodo Aguas ArribaEl Meacutetodo Aguas Arriba- consiste en un muro inicial (starter dam) construido conmaterial de empreacutestito compactado sobre el cual se inicia la depositacioacuten de los relaves utilizando clasificadores denominados ldquoHidrociclonesrdquo la fraccioacuten maacutes gruesa o arena se descarga por el flujo inferior del hidrocicloacuten (Underflow) y se deposita junto al muro inicial mientras la fraccioacuten maacutes fina o lamas que sale por el flujo superior del hidrocicloacuten (Overflow) se deposita hacia el centro del tranque en un punto mas alejado del muro de modo tal que se va formando una especie de playa al sedimentar las partiacuteculas maacutes pesadas de lamas y gran parte del agua escurre formando el pozo de sedimentacioacuten o laguna de sedimentacioacuten la que una vez libre de partiacuteculas en suspensioacuten es evacuada mediante un sistema de estructura de descarga que pueden ser las denominadas torres de evacuacioacuten o bien se utilizan bombas montadas sobre una balsa flotante Una vez que el depoacutesito se encuentra proacuteximo a llenarse se procede al levante del muro desplazando los hidrociclones a una mayor elevacioacuten en la direccioacuten hacia aguas arriba y comenzando una nueva etapa de descarga de arenas y peralte del muro se continuacutea sucesivamente la construccioacuten en la forma indicada

Con este meacutetodo en la praacutectica se pueden alcanzar alturas de hasta 25 metros (verfigura1) Si bien este meacutetodo es el que requiere un menor volumen de material arenoso por lo que ha sido utilizado en la pequentildea mineriacutea para

construir numerosos tranques es el que produce el tipo de muro menos resistente frente a oscilaciones siacutesmicas es por ello que en la actualidad en Chile no estaacute contemplado aprobar este tipo de proyecto de tranques de relaves en la legislacioacuten vigente

Figura 1 Meacutetodo de aguas arriba

Construccioacuten del Muro Meacutetodo Aguas Abajo

El Meacutetodo Aguas Abajo-

La construccioacuten se inicia tambieacuten con un muro de partida de material de empreacutestito compactado desde el cual se vaciacutea la arena cicloneada hacia el lado del talud aguas abajo de este muro y las lamas se depositan hacia el talud aguas arriba Cuando el muro se ha peraltado lo suficiente usualmente 2 a 4 m se efectuacutea el levante del muro desplazando los hidrociclones a una mayor elevacioacuten en la direccioacuten hacia aguas abajo y comenzando una nueva etapa de descarga de arenas y peralte delmuro A veces se dispone tambieacuten de un segundo muro pre-existente aguas abajo (ver fig2) Las arenas se pueden disponer en capas inclinadas seguacuten el manteo del talud del muro de partida o bien disponerlas en capas horizontales hacia aguas abajo del muro de partida

Este meacutetodo de aguas abajo requiere disponer de un gran volumen de arenas y permite

lograr muros resistentes maacutes estables del punto de vista de la resistencia siacutesmica

Figura 2 Meacutetodo Aguas Abajo (capas de arenas inclinadas)

Construccioacuten del Muro Meacutetodo Eje Central o Mixto

El Meacutetodo Eje Central o Mixto- se inicia al igual que los meacutetodos anteriores con unmuro de partida de material de empreacutestito compactado sobre el cual se depositan las arenas cicloneadas hacia el lado de aguas abajo y las lamas hacia el lado de aguas arriba Una vez completado el vaciado de arenas y lamas correspondiente al muro inicial se eleva la liacutenea de alimentacioacuten de arenas y lamas siguiendo el mismo plano vertical inicial de la berma de coronamiento del muro de partida Lo que permite lograr un muro de arenas cuyo eje se mantiene en el mismo plano vertical cuyo talud de aguas arriba es maacutes o menos vertical y cuyo talud de aguas abajo puede tener la inclinacioacuten que el disentildeo considera adecuada

Este meacutetodo requiere disponer de un volumen de arenas intermedio entre los 2meacutetodos anteriores y permite lograr muros suficientemente estables

Estos meacutetodos constructivos del muro de arenas de los Tranques de Relavesmencionados anteriormente son sobradamente conocidos en Chile siendo los meacutetodos de aguas abajo y eje central los que contempla hoy nuestra

legislacioacuten en los proyectos de Tranques de Relaves que se presentan al Servicio Nacional de Geologiacutea (SERNAGEOMIN) para su aprobacioacuten

La inseguridad que muchas veces despiertan los tranques de arenas de relave nodeben atribuirse al material con que se construyen sino al sistema de construccioacuten por relleno hidraacuteulico que puede inducir elevadas presiones de poros e incluso lalicuefaccioacuten total en caso de un sismo Sin embargo las teacutecnicas modernas de disentildeo construccioacuten y control permiten obtener estructuras seguras a base de buenos sistemas de drenaje de un eficiente sistema de ciclonaje y disposicioacuten de las arenas y tambieacuten de una buena compactacioacuten de la arena que permita alcanzar una elevada densidad utilizando un equipo adecuado para ello Lo anterior complementado con un control piezomeacutetrico en el cuerpo del prisma resistente deja al tranque de arenas de relave en condiciones de estabilidad semejante al de otras obras de Ingenieriacutea de Importancia

Figura 3- Meacutetodos Constructivos del Muro de Arenas de Tranques de Relaves

Embalses de Relaves

Este tipo de depoacutesito de relaves consiste en construir un muro resistente hechototalmente de material de empreacutestito compactado e impermeabilizando el talud interior del muro y tambieacuten parte o todo su coronamiento los relaves se depositan completos en la cubeta sin necesidad de clasificacioacuten pero tambieacuten deben disponer de un sistema de evacuacioacuten de las aguas claras de la laguna que se forma Los embalses de relaves no se diferencian esencialmente de las presas de embalse de aguas las que constituyen una teacutecnica ampliamente desarrollada en todo el mundo

Es interesante destacar no obstante que las teacutecnicas de disentildeo evolucionan con gran rapidez y cada diacutea se descubren nuevos meacutetodosTal vez la diferencia fundamental entre un embalse destinado a la acumulacioacuten deagua y uno destinado a relaves es que mientras el embalse para agua se construye de una vez con su capacidad definitiva el embalse para relaves se puede ejecutar por etapas a medida que se avanza con el depoacutesito de los relaves a fin de no anticipar inversiones y reducir a un miacutenimo su valor presente La construccioacuten por etapas obliga a que la zona impermeable de la presa se disentildee como una membrana inclinada cercana y en la direccioacuten del talud de aguas arriba Un perfil como eacuteste limita los grados de libertad en el disentildeo de las presas de tierra cuando estaacuten destinadas a contener relaves (Ver Figura 4)

Figura 4 Muro construido con material de empreacutestito

Del punto de vista siacutesmico los Embalses de Relaves son maacutes resistente que cualquiera de los meacutetodos indicados para los Tranques de Relaves

Depoacutesitos de Relaves Espesados

El Ingeniero canadiense Eli I Robinsky ha desarrollado un sistema de depoacutesito que no requiere de un dique o muro contenedor para su construccioacuten El procedimiento se basa en la mayor viscosidad que alcanza la pulpa de relave al aumentar la concentracioacuten de soacutelidos El autor propone una curva en que relaciona el aacutengulo de reposo del relave con el contenido de soacutelidos de la pulpa Para concentracioacuten del orden de 53 en peso la pendiente de reposo es del 2 y eacutesta aumenta hasta un 6 siacute la concentracioacuten sube a 65 De esta manera pueden disponerse los relaves en forma de un cono cuya pendiente seraacute la que corresponde a la respectiva concentracioacuten de soacutelidos Si se trata por ejemplo de

depositar relaves en un valle plano desde la ladera que limita dicho valle se puede iniciar el depoacutesito desde pequentildea altura con una pulpa relativamente diluida para luego elevar el punto de descarga simultaacuteneamente con un aumento de la concentracioacuten a fin de disponer para las capas siguientes de una pendiente mas pronunciada El punto de descarga puede luego ser desplazado lateralmente con el objeto de formar un depoacutesito de base ovoidal

No obstante que este tipo de depoacutesito no requiere la construccioacuten de un dique paralimitar el aacuterea comprometida se recomienda la construccioacuten de un pequentildeo terrapleacuten algo alejado del borde exterior del depoacutesito el cual sirve para contener un volumen para el depoacutesito del agua desalojada por el relave la cual es captada por un vertedero u otro dispositivo para ser bombeada y recirculada Este pequentildeo terrapleacuten sirve a la vez para colectar las aguas lluvias y conducirlas hacia cauces naturales

Otro principio baacutesico de este tipo de depoacutesito se deriva de la diferencia en lo que asegregacioacuten del material se refiere entre una pulpa diluida y otra concentradaEn efecto si la concentracioacuten de soacutelidos es baja el escurrimiento de la pulpa produce una segregacioacuten de materiales depositaacutendose en primer lugar los granos mayores y a continuacioacuten y separadamente los maacutes finos Es el fenoacutemeno usual en el depoacutesito de lamas en un tranque y maacutes auacuten el que ocurre en los tranques construidos por el meacutetodo de aguas arriba Si por el contrario la pulpa es concentrada (del orden del 50 o maacutes) la pulpa escurre como un todo sin ocasionar segregacioacuten Es el caso que ocurre con el escurrimiento de relaves por tuberiacuteas en que es conveniente evitar la segregacioacuten mediante el uso de concentraciones del orden del 50 ya que con el uso de pulpas maacutes diluidas los granos gruesos se separan y ruedan por el fondo aumentando la abrasioacuten de la tuberiacutea seguacuten el autor en un escurrimiento libre ocurre el mismo fenoacutemeno y al evitarse la segregacioacuten se obtiene una mayor densidad que impide que el relave depositado sea erosionado por el agua desalojada por el propio relave por las aguas lluvias o por el viento

El procedimiento propuesto por Robinsky resulta aparentemente muy atractivoespecialmente en aquellos casos en que la topografiacutea es favorable La relativa bajaaltura de los depoacutesitos al tener estos una pendiente maacutexima del tipo 6 ocupangrandes extensiones relativamente planas o de poca inclinacioacuten Existen sin embargo algunas interrogantes que no estaacuten claramente especificados por su autor En efecto la obtencioacuten de concentraciones de pulpa tan alta como 65 de soacutelidos es un problema que el autor no ha explicado como se puede obtener Solamente ha sugerido en forma general que podriacutean

usarse espesadores coacutenicos profundos meacutetodos centriacutefugos y de filtracioacuten y vaciacuteo Por otra parte si las pulpas asiacute concentradas tienen un aacutengulo de reposo de 6 su escurrimiento por tuberiacutea desde el concentrador hasta el veacutertice del cono implica una peacuterdida de carga hidraacuteulica superior a dicho 6 en forma que una conduccioacuten por ejemplo a 2 Km significariacutea una perdida de energiacutea del orden de 150 m lo que resultariacutea muy costoso si el relave debe ser bombeado No siempre es posible la instalacioacuten del espesador junto al veacutertice del depoacutesito

En resumen el meacutetodo de depositacioacuten de relaves espesados es una posibilidad muy interesante que merece ser investigada en profundidad para resolver los interrogantes que se plantean Es posible que puedan ser utilizados en forma experimental con un grado de espesamiento del orden de 53 de soacutelidos el que puede ser alcanzado por meacutetodos corrientes usando para el depoacutesito un terreno casi horizontal ya que el talud de reposo del relave asiacute espesado seriacutea del tipo 2

Figura 5 Disposicioacuten de Relaves Espesados (Meacutetodo Robinsky)Depoacutesitos de Relaves Filtrados

Este tipo de depoacutesitos de relaves es muy similar al de los relaves espesados con ladiferencia de que el material contiene menos agua debido al proceso de filtradoutilizando equipos similares a los que se emplean para filtrar concentrados como son los filtros de prensa o de vaciacuteo

El relave una vez filtrado se transporta al lugar de depoacutesito mediante cintastransportadoras o bien mediante equipos de movimiento de tierra yo camiones En el primer caso se logra un domo de material similar al meacutetodo de Robinsky mientras que en el segundo caso se utiliza el equipo de movimiento de tierras para ir construyendo moacutedulos de material compactado los cuales permiten conformar un depoacutesito aterrazado de gran volumen Es importante sentildealar que en este meacutetodo aunque el contenido de humedad que se logra (20 a 30) permite su manejo con equipos de movimiento de tierra es suficientemente alto como para tener un relleno praacutecticamente saturado por lo que es posible que se produzcan infiltraciones importantes de las aguas contenidas en estos relaves si el suelo de fundacioacuten es relativamente permeable Tambieacuten es necesario sentildealar que la presencia de algunas arcillas yeso etc en los materiales de relaves pueden reducir significativamente la eficiencia de filtrado

Depoacutesito de Relaves Filtrados

75 Depoacutesitos de Relaves en Pasta

Los relaves en pasta corresponden a una mezcla de agua con soacutelido que contieneabundante partiacuteculas finas y un bajo contenido de agua de modo que esta mezclatenga una consistencia espesa similar a una pulpa de alta densidadUna buena pasta de relaves requiere tener al menos un 15 de concentracioacuten en peso de partiacuteculas de tamantildeo menor a 20 micrones La mejor propiedad de las pastas de relaves es que pueden ser eficientemente trasportadas en tuberiacuteas sin los problemas de segregacioacuten o sedimentacioacuten que ocurren normalmente en las pulpas de relaves y permiten una gran flexibilidad en el desarrollo del concepto del sitio de emplazamiento una vez depositados los relaves se dejan secar luego acopiar permitiendo asiacute minimizar la superficie de suelo cubierto con relaves

La consistencia alcanzada permite que una pasta permanezca estable auacuten cuando esteacute varias horas sin moverse La pasta puede formarse a partir de una gran variabilidad de componentes como cuarzofeldespato arcillas micas y salesEs posible producir materiales con la consistencia de pasta a partir de un amplio rango de concentracioacuten de soacutelidos en peso y sobre la base de la variacioacuten de la distribucioacuten de tamantildeo de las partiacuteculas Es decir la produccioacuten de pasta es especiacutefica para cada tipo de material

Cuando se dispone pasta de relaves en superficie una muy pequentildea fraccioacuten de agua podraacute drenar o infiltrarse ya que la mayor parte de la humedad es retenida en la pasta debido a la tensioacuten superficial de la matriz de suelo finoLa flexibilidad que permiten las pastas en cuanto al desarrollo del lugar de emplazamiento del depoacutesito puede ser extendida al uso de teacutecnicas de construccioacuten aguas arriba donde las consideraciones de disentildeo antisiacutesmicos de otra manera seriacutea prohibida Con la alternativa de pasta no se requiere una solucioacuten tipo embalse

Para faenas de pequentildea escala la pasta puede ser transportada en camiones desde las instalaciones de operacioacuten y descargadas en el lugar de disposicioacuten final Una vez depositada se deja secar y se puede acopiar Esta forma de acumular permite minimizar la superficie de suelo cubierto con relaves realizar un cierre progresivo y al cese de operaciones el depoacutesito puede ser dejado sin requerir medidas adicionales de cierre

Para faenas de mayor tamantildeo por economiacutea de escala para el manejo de materiales el sistema considera el uso de bombas o cintas transportadoras hasta un repartidor que realiza la disposicioacuten final Cabe destacar que debido a su alta densidad las pastas son transportadas mediante el uso de bombas de desplazamiento positivo

i) En los depoacutesitos de relaves en pasta se reducen significativamente lo siguiente

1048766 La necesidad de disentildear y construir grandes depoacutesitos1048766 El volumen de materiales involucrados en la construccioacuten de depoacutesitos1048766 Los riesgos de falla geomecaacutenica asociados a los tranques convencionales1048766 Los riesgos de generacioacuten de aguas aacutecidas y lixiviacioacuten de metales1048766 El manejo del volumen de agua clara1048766 Las peacuterdidas de agua por infiltracioacuten y evaporacioacuten1048766 La superficie de suelo para disponer los relaves optimizando el uso del suelo1048766 La emisioacuten de material particulado

ii) En los depoacutesitos de relaves en pasta se incrementa significativamente lo siguiente1048766 La recuperacioacuten de aguas desde los relaves1048766 La aceptacioacuten ambiental de la comunidad1048766 La posibilidad de co-depositar junto a otros residuos mineros (esteacuteriles o lastre)1048766 La flexibilidad operacional

iii) Ademaacutes1048766 Se pueden desarrollar actividades de vegetacioacuten o de remediacioacuten en formaparalela a la operacioacuten

1048766 Permite la encapsulacioacuten de contaminantes en el depoacutesito

Depoacutesito de Relaves en Pasta

Otros Depoacutesitos de Relaves

Nota A continuacioacuten se mencionan otros tipos de Depoacutesitos de Relaves que en otros paiacuteses son factibles de desarrollar Sin embargo en Chile en la actualidad existen grandes restricciones de las autoridades competentes del punto de vista legal de la Seguridad de la Personas y del Medio Ambiente para otorgar permisos a los proyectos que pudieren presentarse de modo tal que no los contempla nuestra legislacioacuten aunque se debe reconocer que en el pasado se realizaron proyectos en Chile que utilizaron las teacutecnicas de Depoacutesitos de Relaves que nombraremos a continuacioacuten

A) Depoacutesitos en Minas Subterraacuteneas en ExplotacioacutenB) Depoacutesitos en Minas Subterraacuteneas AbandonadasC) Depoacutesitos en Minas Explotadas a Cielo AbiertoD) Depoacutesitos Relaves RadiactivosE) Depoacutesitos costerosF) Depoacutesitos submarinos

Descripcioacuten de los Componentes Principales de un Depoacutesito de Relaves yAlgunos Otros Conceptos Importantes

Cubeta- Corresponde al volumen fiacutesico disponible donde de depositan las lamas(finos) y gran parte del agua de los relaves de tal modo que se forma en ella lalaguna de aguas claras debido a la sedimentacioacuten de las partiacuteculas finas La cubetaes la componente maacutes importante en relacioacuten con la vida uacutetil del depoacutesito

Muro o Prisma Perimetral o Prisma Resistente- Este muro delimita la cubeta ypermite contener los residuos que en ella se descargan Por lo tanto el muroperimetral generalmente es la componente maacutes importante en lo que dice relacioacutencon la estabilidad o grado de seguridad del depoacutesito En los tranques de relaves este muro se va construyendo con el material grueso (arenas) de los relaves a lo largo de la vida uacutetil del depoacutesito

Sistema de Descarga yo Clasificacioacuten y Seleccioacuten de los Relaves- El sistemade descarga de residuos mineros permite depositar estos en la cubeta por lo queuna falla de este sistema se traduce en la detencioacuten de la operacioacuten eficiente deldepoacutesito Ademaacutes muchas veces este sistema se utiliza tambieacuten para clasificar yseleccionar los residuos de modo de utilizar parte de los mismos como material para la construccioacuten del muro perimetral (uso de ciclones)

Zona de descarga de los Residuos o Zona de Playa - La zona donde sedescargan los residuos a la cubeta se le llama zona de playa porque usualmenteestaacute seca en la superficie y se asemeja a una playa de arenas finas Es la parte deldepoacutesito de relaves o lamas situada en las cercaniacuteas de la liacutenea de vaciado estaplaya de forma junto al prisma resistente

Poza de Aguas Claras o Laguna de Decantacioacuten- Corresponde a la laguna deaguas clarificadas que se forma en la cubeta debido a la sedimentacioacuten o

decantacioacuten de las partiacuteculas soacutelidas Esta poza permite la recuperacioacuten de aguas yal mismo tiempo la evacuacioacuten de estas desde la cubeta Esta laguna debemantenerse lo mas alejada posible del muro de arenas o prisma resistente y suevacuacioacuten debe hacerse siempre para no disminuir el grado de estabilidad del muroSistema de Recuperacioacuten de Aguas- El sistema de recuperacioacuten de aguas permitedevolver a la planta las aguas claras que se han recuperado desde la poza o laguna de aguas clara mediante bombeo desde balsas yo descargas de torres deevacuacioacuten o decantacioacuten que son obras destinadas a la descarga gravitacional delas aguas claras desde la poza de decantacioacuten de un tranque o embalse de relaves

Sistema de Drenaje- Es el sistema (por ejemplo dedos o lechos drenantes) utilizado para deprimir al maacuteximo el nivel freaacutetico en el interior del cuerpo del murousualmente protegido por filtros para evitar que el flujo de aguas arrastre laspartiacuteculas finas y produzca la colmatacioacuten del sistema

Sistema de Impermeabilizacioacuten de la Cubeta- Si los relaves en la cubetacontienen sustancias toacutexicas debe evitarse la infiltracioacuten de aguas al subsuelo yaque estas podriacutean provocar la contaminacioacuten de los recursos de aguas subterraacuteneasyo de superficie de la zona de emplazamiento del depoacutesito En este caso es preciso que se disponga de un sistema de impermeabilizacioacuten del piso y paredes de la cubeta usualmente construido en base a una serie de estratos impermeables ypermeables-drenantes

Canales de Desviacuteo- Son las zanjas construidas o tuacuteneles construidos en las laderas para captar y desviar las escorrentiacuteas superficiales impidiendo su ingreso a la cubeta del tranque o embalse de relaves

Berma de Coronamiento- Es la faja horizontal de mayor cota del talud externo delprisma resistente o muro de contencioacuten

Revancha- Es la diferencia de cota entre la liacutenea de coronamiento y la superficie

inmediatamente vecina de la fraccioacuten aguas adentro del tranque generalmentelamosa o de arena muy fina Se denomina como revancha miacutenima al desnivel entreel coronamiento del prisma resistente y el punto maacutes alto de las lamas y sedenomina revancha maacutexima al desnivel entre el coronamiento y la superficie de lapoza de decantacioacuten

Nivel Freaacutetico- Es la cota de los puntos en que el agua de poros tiene presioacuten nula

Muro de Partida o Muro Inicial- Muro construido con material grueso de empreacutestito al inicio del depoacutesito de relaves En los sistemas constructivos del muro resistente de aguas abajo y eje central las arenas se vaciacutean hacia aguas abajo del muro inicial y las lamas hacia aguas arriba La altura del muro de partida queda determinada por el avance en altura del prisma de arenas en relacioacuten al avance en altura del nivel de lamas El muro inicial debe permitir mantener una revancha miacutenima a lo largo del periacuteodo de operacioacuten del tranque

Muro de Pieacute- Es el que se construye generalmente de enrocados en el extremo deaguas abajo del prisma resistente en los meacutetodos constructivos de eje central y deaguas abajo Este muro tiene por objeto dar un liacutemite fiacutesico al muro de arenas y evitar el escape de material fuera de la traza del prisma

Muro de Cola- Se suele construir para limitar el depoacutesito por el extremo de aguasarriba Puede construirse de tierra o por alguno de los sistemas de construccioacutenempleados para el muro resistente

Licuefaccioacuten- Perdida total de la resistencia al corte de un suelo saturado porincremento de la presioacuten de poros El caso maacutes frecuente de licuefaccioacuten ocurre poraccioacuten siacutesmica sobre materiales areno-limosos saturados Los relaves saturados son altamente susceptibles a licuefaccioacuten siacutesmica en especial si la permeabilidad ydensidad son bajas Es el fenoacutemeno maacutes preocupante que ocurra en un tranque derelaves

Piezometriacutea - Es el sistema de control de las presiones hidrostaacuteticas en el interior

del prisma resistente para detectar la presencia de sectores saturados Losinstrumentos utilizados se llaman piezoacutemetros y con ellos se detecta el nivel freaacuteticodel subsuelo

Vertederos de emergencia- Son vertederos de umbral variable destinados aevacuar el exceso de aguas acumuladas en la cubeta de un tranque al crecer lalaguna de decantacioacuten por lluvias intensas

Medidas de Control Operacional y de Mantencioacuten en Tranques de Relaves

A continuacioacuten se recomiendan una serie de medidas que deben tenersepresente principalmente por los operadores de la pequentildea y mediana mineriacutea enel control operacional y mantencioacuten de los depoacutesitos tranques de relaves Estasmedidas constituyen el principal objetivo de esta guiacutea

1048766 Se deben realizar perioacutedicamente controles de la densidad in-situ en el muro dearenas y determinar de la densidad relativa (las muestras se deben tomar a 13 y23 de la altura total del muro) Estas medidas son importante porque indican encierta medida el grado de compactacioacuten con que cuenta el muro de arenas en laoperacioacuten

1048766 Controlar el nivel freaacutetico con piezoacutemetros en el muro de arenas comparar lacota que se obtiene de este nivel con la cota del nivel del coronamiento delmuro de partida impermeabilizado El nivel freaacutetico debe ser maacutes bajo que dichacota esto tiene gran relevancia especialmente en aquellos tranques que nocuentan con un buen sistema de drenaje en el muro de arenas

1048766 Cuando el nivel freaacutetico es alto se debe proceder raacutepidamente a bajarloevacuando el agua clara de la laguna en la cubeta Es importante ademaacutes medirel nivel freaacutetico en algunos puntos aguas abajo del tranque y mantener una

estadiacutestica graacutefica con los datos obtenidos

1048766 Establecer un control perioacutedico de la granulometriacutea de las arenas de relave Unaumento repentino y significativo del de finos compromete las condiciones deseguridad de la obra (formacioacuten de bolsones saturados y superficies localizadasmenos resistentes al corte) La exigencia actual del contenido de finos en lasarenas de relave de los muros de contencioacuten en los tranques de relaves es quedebe estar constituida por no maacutes de un 20 de partiacuteculas menores de 200mallas (74 micrones)

1048766 Las partiacuteculas de las arenas de los relaves son muy angulares y heterogeacuteneas locual es favorable del punto de vista de la estabilidad ya que ayuda a lograr unabuena compactacioacuten pues las partiacuteculas en dicha operacioacuten de compactacioacutense traban unas con otra de modo que se necesitan grandes esfuerzos de cortepara romper este entrabamiento

1048766 Se debe medir el de soacutelidos en peso de la pulpa de relaves el cual debemantenerse en un rango no tan alto para que se permita un buen escurrimientode esta pulpa por la tuberiacutea de transporte evitando su embancamiento ytampoco muy bajo para no saturar raacutepidamente de aguas la cubeta (un rangobien aceptado en la praacutectica es entre 35 a 45)

1048766 Mantener una buena revancha con el fin de evitar posibles escurrimientos deagua a traveacutes del muro de arenas producieacutendose asiacute su erosioacuten

1048766 Se deben verificar perioacutedicamente el aacutengulo de talud operacional comprometidoen el proyecto y el ancho del coronamiento del muro de arenas Este uacuteltimo en laactualidad se exige como miacutenimo de 2 metros

1048766 Controlar perioacutedicamente el nivel y posicioacuten de la laguna de aguas claras la cual

debe mantenerse siempre lo maacutes alejada posible del muro de arenas en loscasos de tranques de relaves con el fin de evitar humectar demasiado el muro yque se sature de agua trayendo el consecuente aumento de la presioacuten de porosentre las partiacuteculas y el eventual colapso

1048766 Mantener siempre operativas las torres colectoras o bien las balsas con lasbombas de impulsioacuten para la evacuacioacuten de las aguas de la laguna declarificacioacuten aseguraacutendose asiacute la continuidad de esta operacioacuten

1048766 Verificar en forma perioacutedica el estado de las tuberiacuteas de conduccioacuten de losrelaves y tambieacuten las vaacutelvulas y bombas de impulsioacuten de la pulpa de relavesAdemaacutes se debe programar con antelacioacuten el traslado de las tuberiacuteas a lasposiciones de descarga siguientes

1048766 Una medida importante a tener presente en la construccioacuten en los muros dealgunos tranque es la de evitar conformar esquinas en aacutengulo recto ya queconstituyen uno de los puntos estructuralmente maacutes deacutebiles frente a lassolicitaciones siacutesmicas debido a bajo confinamiento Es por ello aconsejableestablecer uniones redondeadas

1048766 Es muy importante en un tranque de relaves en operacioacuten mantener la praacutecticade compactar el talud exterior a lo largo del muro de arenas usando equiposadecuados como por ejemplo rodillos lisos vibratorios tractores o bulldozerpesados Esto se hace con el fin de mantener una compactacioacuten adecuada delmuro ayudando asiacute a una mejor estabilidad siacutesmica de la obra

1048766 Cuando la compactacioacuten es deficiente los tranques de relaves tienen mayorprobabilidad de colapsar frente a una solicitacioacuten siacutesmica significativa Es por elloque la operacioacuten de compactacioacuten en el muro resistente debe hacerse en formaregular junto con todas aquellas otras medidas que tienen incidencia con la

estabilidad del tranque

1048766 Durante la operacioacuten se deben reparar todas las fisuras o grietas que sepudieren producir pues si no son cerradas dejan puntos deacutebiles sobre los cualesal ser tapados con material de relaves la compactacioacuten posterior no seraacuteeficiente en dichos sectores

1048766 Cuando durante la operacioacuten de un tranque de relaves no hay suficiente arenasde una calidad adecuada es conveniente considerar agregar una o maacutes capasintermedias de material de empreacutestitos bien compactado para continuar laconstruccioacuten del muro resistente y asiacute se tendraacute una mejor estabilidad fiacutesica

1048766 Es importante mantener despejados los muros de arenas de cualquier objetoextrantildeo puesto que los relaves sedimentan a la altura de los obstaacuteculos queencuentran en el trayecto

1048766 Los operadores de los depoacutesitos de relaves deben tener claro conocimiento delManual de Emergencia del depoacutesito de relaves con que obligatoriamente debecontar la Empresa de modo que les permita enfrentar en forma exitosa lassituaciones adversas climaacuteticas hidroloacutegicas siacutesmicas volcaacutenicas o falla delsistema de captacioacuten de aguas claras o situaciones de emergencias de otranaturaleza que pudieren presentarse

1048766 Si la causa de la emergencia se debe a fenoacutemenos naturales extremosimprevistos como sismos nevazones lluvias intensas erupciones volcaacutenicas uotros que impidan una normal operacioacuten o pongan en peligro la vida de laspersonas o el medio ambiente deberaacuten suspenderse las operaciones dedepositacioacuten de relaves hasta que las condiciones de seguridad del depoacutesito serestablezcan

1048766 En caso de precipitacioacuten de nieve o granizo sobre el prisma resistente y en que

a la vez se produzca la posibilidad de que debido a bajas temperaturas puedanintercalarse capas de agua a estado soacutelido que puedan crear planos de falla enel muro deberaacute paralizarse la depositacioacuten de arenas en el muro hasta quepase la situacioacuten de riesgo

Medidas que deben considerarse entre otras al Cierre y Posterior Abandonode un Tranque de Relaves

1048766 Desmantelamiento de las instalaciones (ductos de relaves bombashidrociclones liacuteneas eleacutectricas muelles de acceso)

1048766 Secado de la laguna de aguas claras

1048766 Dejar operativos los canales perimetrales interceptores de aguas de laderas

1048766 Mantencioacuten del sistema de evacuacioacuten de aguas lluvias

1048766 Estabilizacioacuten de taludes (considerando maacuteximo sismo probable de ocurrenciaen la zona de emplazamiento)

1048766 Cercado en torno a las torres colectoras y en algunos casos se justifica elsellado de estas torres

1048766 Instalacioacuten de cierres de acceso al lugar donde se encuentran los relaves

1048766 Instalacioacuten de sentildealizaciones preventivas

1048766 Instalacioacuten de cortavientos

1048766 Habilitacioacuten de vertederos de seguridad (disentildeado considerando el evento demaacutexima crecida probable)

1048766 Compactacioacuten de la berma de coronamiento

1048766 Recubrimiento con material adecuado para evitar la erosioacuten eoacutelica o tambieacutenpara posibilitar la forestacioacuten del tranque en aquellos lugares en donde esfactible hacerlo

Algunos conceptos que se deben conocer y recordar

1048766 Un buen disentildeo y una buena operacioacuten de un depoacutesito de relaves desde suinicio los transformaraacute en obras amigable con el medio ambiente

1048766 Los depoacutesitos de relaves son formas geoloacutegicas artificiales que debenpermanecer en el tiempo y por ello no se debe escatimar en esfuerzos paragarantizar la seguridad de las personas y el medio ambiente

1048766 Todo plan de abandono de un depoacutesito de relaves debe tener como objetivoslos siguientes conceptos Estabilidad Fiacutesica Estabilidad Quiacutemica y usoposterior del suelo

1048766 En la construccioacuten de un tranque de relaves es obligatorio considerar unabuena impermeabilizacioacuten del muro de partida para evitar infiltraciones en labase del muro de arenas y ayudar asiacute a la estabilidad de eacuteste

1048766 Es importante tener presente en el disentildeo del muro de arenas que en el casode un sismo en el coronamiento del muro se pueden producir aceleracionesdel orden de un 40 - 50 mayores que en la base de alliacute la importancia detener siempre una buena compactacioacuten del muro

1048766 Los tranques de relaves tienen una mayor probabilidad de colapsar cuando lacompactacioacuten del muro resistente es deficiente

1048766 Las aceleraciones siacutesmicas pueden producir un mecanismo de cuntildeadeslizante en los muros y tambieacuten producir zonas de licuefaccioacuten

1048766 Los taludes pueden fallar por inestabilidad a causa de- El peso que tiende a deslizar el talud por mala compactacioacuten- Erupcioacuten volcaacutenica- Nieve al derretirse- Hielo fundido- Sismos- Crecida de un riacuteo cercano

1048766 Con la construccioacuten de los Depoacutesitos de Relaves se protege el medioambiente al desecharlos en estas obras adecuadas recuperando el agua que

en algunos sectores es prioritario hacerlo y ademaacutes (en algunos casos) existeuna buena potencialidad futura de retratamiento de estos materialesA continuacioacuten se incluyen algunos anexos que incluyen datos teacutecnicos especiacuteficosexistentes en la literatura que son de utilidad en el tema de Depoacutesitos de Relaves

V REFERENCIAS BIBLIOGRAFICASldquoTuacuteneles y disentildeo de excavaciones subterraacuteneasrdquo UNAP Ing Esteban Aquino AlanocaldquoSostenimiento y relleno de labores minerasrdquo UNAP Ing Jorge Durant BrodenConferencia de apertura I CONEIMIN 2005 Arequipa (Roacutemulo Mucho Mamani)Conferencia 6ordm congreso peruano de mineriacutea 2006 (Guido del castillo Echegaray)Conferencia del director de energiacutea y minas de la regioacuten puno 2007 en inauguracioacuten del jueves

minero FIM-UNAP (Ernesto Sagua Alanguia)Revista rdquoTeoriacutea y accioacuten del mundo minerordquo ediciones 246- 249 director Luciano C DeliotXVII convencioacuten minera Arequipa setiembre 2005Congresos de estudiantes de ingenieriacutea de minas realizadas en el Peruacute I II CONEIMINArequipa05 e Ica06 VI VII CONEINGEMET Tacna05 y Puno06

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURAFACULDAD DE INGENIERIA DE MINAS

ESCUELA PROFESIONALDE INGENIERIA DE MINAS

TEMA APLICACIONES DE LA MECANICA DE FLUIDOS EN MINERIA

CURSO MECANICA DE FLUIDOS E HIDRAULICA

DOCENTE ING LUIS SAAVEDRA FRIAS

ESTUDIANTE CARRION BACA ANTHONY FRANCOIS

CODIGO O602005022

construir numerosos tranques es el que produce el tipo de muro menos resistente frente a oscilaciones siacutesmicas es por ello que en la actualidad en Chile no estaacute contemplado aprobar este tipo de proyecto de tranques de relaves en la legislacioacuten vigente

Figura 1 Meacutetodo de aguas arriba

Construccioacuten del Muro Meacutetodo Aguas Abajo

El Meacutetodo Aguas Abajo-

La construccioacuten se inicia tambieacuten con un muro de partida de material de empreacutestito compactado desde el cual se vaciacutea la arena cicloneada hacia el lado del talud aguas abajo de este muro y las lamas se depositan hacia el talud aguas arriba Cuando el muro se ha peraltado lo suficiente usualmente 2 a 4 m se efectuacutea el levante del muro desplazando los hidrociclones a una mayor elevacioacuten en la direccioacuten hacia aguas abajo y comenzando una nueva etapa de descarga de arenas y peralte delmuro A veces se dispone tambieacuten de un segundo muro pre-existente aguas abajo (ver fig2) Las arenas se pueden disponer en capas inclinadas seguacuten el manteo del talud del muro de partida o bien disponerlas en capas horizontales hacia aguas abajo del muro de partida

Este meacutetodo de aguas abajo requiere disponer de un gran volumen de arenas y permite

lograr muros resistentes maacutes estables del punto de vista de la resistencia siacutesmica

Figura 2 Meacutetodo Aguas Abajo (capas de arenas inclinadas)

Construccioacuten del Muro Meacutetodo Eje Central o Mixto

El Meacutetodo Eje Central o Mixto- se inicia al igual que los meacutetodos anteriores con unmuro de partida de material de empreacutestito compactado sobre el cual se depositan las arenas cicloneadas hacia el lado de aguas abajo y las lamas hacia el lado de aguas arriba Una vez completado el vaciado de arenas y lamas correspondiente al muro inicial se eleva la liacutenea de alimentacioacuten de arenas y lamas siguiendo el mismo plano vertical inicial de la berma de coronamiento del muro de partida Lo que permite lograr un muro de arenas cuyo eje se mantiene en el mismo plano vertical cuyo talud de aguas arriba es maacutes o menos vertical y cuyo talud de aguas abajo puede tener la inclinacioacuten que el disentildeo considera adecuada

Este meacutetodo requiere disponer de un volumen de arenas intermedio entre los 2meacutetodos anteriores y permite lograr muros suficientemente estables

Estos meacutetodos constructivos del muro de arenas de los Tranques de Relavesmencionados anteriormente son sobradamente conocidos en Chile siendo los meacutetodos de aguas abajo y eje central los que contempla hoy nuestra

legislacioacuten en los proyectos de Tranques de Relaves que se presentan al Servicio Nacional de Geologiacutea (SERNAGEOMIN) para su aprobacioacuten

La inseguridad que muchas veces despiertan los tranques de arenas de relave nodeben atribuirse al material con que se construyen sino al sistema de construccioacuten por relleno hidraacuteulico que puede inducir elevadas presiones de poros e incluso lalicuefaccioacuten total en caso de un sismo Sin embargo las teacutecnicas modernas de disentildeo construccioacuten y control permiten obtener estructuras seguras a base de buenos sistemas de drenaje de un eficiente sistema de ciclonaje y disposicioacuten de las arenas y tambieacuten de una buena compactacioacuten de la arena que permita alcanzar una elevada densidad utilizando un equipo adecuado para ello Lo anterior complementado con un control piezomeacutetrico en el cuerpo del prisma resistente deja al tranque de arenas de relave en condiciones de estabilidad semejante al de otras obras de Ingenieriacutea de Importancia

Figura 3- Meacutetodos Constructivos del Muro de Arenas de Tranques de Relaves

Embalses de Relaves

Este tipo de depoacutesito de relaves consiste en construir un muro resistente hechototalmente de material de empreacutestito compactado e impermeabilizando el talud interior del muro y tambieacuten parte o todo su coronamiento los relaves se depositan completos en la cubeta sin necesidad de clasificacioacuten pero tambieacuten deben disponer de un sistema de evacuacioacuten de las aguas claras de la laguna que se forma Los embalses de relaves no se diferencian esencialmente de las presas de embalse de aguas las que constituyen una teacutecnica ampliamente desarrollada en todo el mundo

Es interesante destacar no obstante que las teacutecnicas de disentildeo evolucionan con gran rapidez y cada diacutea se descubren nuevos meacutetodosTal vez la diferencia fundamental entre un embalse destinado a la acumulacioacuten deagua y uno destinado a relaves es que mientras el embalse para agua se construye de una vez con su capacidad definitiva el embalse para relaves se puede ejecutar por etapas a medida que se avanza con el depoacutesito de los relaves a fin de no anticipar inversiones y reducir a un miacutenimo su valor presente La construccioacuten por etapas obliga a que la zona impermeable de la presa se disentildee como una membrana inclinada cercana y en la direccioacuten del talud de aguas arriba Un perfil como eacuteste limita los grados de libertad en el disentildeo de las presas de tierra cuando estaacuten destinadas a contener relaves (Ver Figura 4)

Figura 4 Muro construido con material de empreacutestito

Del punto de vista siacutesmico los Embalses de Relaves son maacutes resistente que cualquiera de los meacutetodos indicados para los Tranques de Relaves

Depoacutesitos de Relaves Espesados

El Ingeniero canadiense Eli I Robinsky ha desarrollado un sistema de depoacutesito que no requiere de un dique o muro contenedor para su construccioacuten El procedimiento se basa en la mayor viscosidad que alcanza la pulpa de relave al aumentar la concentracioacuten de soacutelidos El autor propone una curva en que relaciona el aacutengulo de reposo del relave con el contenido de soacutelidos de la pulpa Para concentracioacuten del orden de 53 en peso la pendiente de reposo es del 2 y eacutesta aumenta hasta un 6 siacute la concentracioacuten sube a 65 De esta manera pueden disponerse los relaves en forma de un cono cuya pendiente seraacute la que corresponde a la respectiva concentracioacuten de soacutelidos Si se trata por ejemplo de

depositar relaves en un valle plano desde la ladera que limita dicho valle se puede iniciar el depoacutesito desde pequentildea altura con una pulpa relativamente diluida para luego elevar el punto de descarga simultaacuteneamente con un aumento de la concentracioacuten a fin de disponer para las capas siguientes de una pendiente mas pronunciada El punto de descarga puede luego ser desplazado lateralmente con el objeto de formar un depoacutesito de base ovoidal

No obstante que este tipo de depoacutesito no requiere la construccioacuten de un dique paralimitar el aacuterea comprometida se recomienda la construccioacuten de un pequentildeo terrapleacuten algo alejado del borde exterior del depoacutesito el cual sirve para contener un volumen para el depoacutesito del agua desalojada por el relave la cual es captada por un vertedero u otro dispositivo para ser bombeada y recirculada Este pequentildeo terrapleacuten sirve a la vez para colectar las aguas lluvias y conducirlas hacia cauces naturales

Otro principio baacutesico de este tipo de depoacutesito se deriva de la diferencia en lo que asegregacioacuten del material se refiere entre una pulpa diluida y otra concentradaEn efecto si la concentracioacuten de soacutelidos es baja el escurrimiento de la pulpa produce una segregacioacuten de materiales depositaacutendose en primer lugar los granos mayores y a continuacioacuten y separadamente los maacutes finos Es el fenoacutemeno usual en el depoacutesito de lamas en un tranque y maacutes auacuten el que ocurre en los tranques construidos por el meacutetodo de aguas arriba Si por el contrario la pulpa es concentrada (del orden del 50 o maacutes) la pulpa escurre como un todo sin ocasionar segregacioacuten Es el caso que ocurre con el escurrimiento de relaves por tuberiacuteas en que es conveniente evitar la segregacioacuten mediante el uso de concentraciones del orden del 50 ya que con el uso de pulpas maacutes diluidas los granos gruesos se separan y ruedan por el fondo aumentando la abrasioacuten de la tuberiacutea seguacuten el autor en un escurrimiento libre ocurre el mismo fenoacutemeno y al evitarse la segregacioacuten se obtiene una mayor densidad que impide que el relave depositado sea erosionado por el agua desalojada por el propio relave por las aguas lluvias o por el viento

El procedimiento propuesto por Robinsky resulta aparentemente muy atractivoespecialmente en aquellos casos en que la topografiacutea es favorable La relativa bajaaltura de los depoacutesitos al tener estos una pendiente maacutexima del tipo 6 ocupangrandes extensiones relativamente planas o de poca inclinacioacuten Existen sin embargo algunas interrogantes que no estaacuten claramente especificados por su autor En efecto la obtencioacuten de concentraciones de pulpa tan alta como 65 de soacutelidos es un problema que el autor no ha explicado como se puede obtener Solamente ha sugerido en forma general que podriacutean

usarse espesadores coacutenicos profundos meacutetodos centriacutefugos y de filtracioacuten y vaciacuteo Por otra parte si las pulpas asiacute concentradas tienen un aacutengulo de reposo de 6 su escurrimiento por tuberiacutea desde el concentrador hasta el veacutertice del cono implica una peacuterdida de carga hidraacuteulica superior a dicho 6 en forma que una conduccioacuten por ejemplo a 2 Km significariacutea una perdida de energiacutea del orden de 150 m lo que resultariacutea muy costoso si el relave debe ser bombeado No siempre es posible la instalacioacuten del espesador junto al veacutertice del depoacutesito

En resumen el meacutetodo de depositacioacuten de relaves espesados es una posibilidad muy interesante que merece ser investigada en profundidad para resolver los interrogantes que se plantean Es posible que puedan ser utilizados en forma experimental con un grado de espesamiento del orden de 53 de soacutelidos el que puede ser alcanzado por meacutetodos corrientes usando para el depoacutesito un terreno casi horizontal ya que el talud de reposo del relave asiacute espesado seriacutea del tipo 2

Figura 5 Disposicioacuten de Relaves Espesados (Meacutetodo Robinsky)Depoacutesitos de Relaves Filtrados

Este tipo de depoacutesitos de relaves es muy similar al de los relaves espesados con ladiferencia de que el material contiene menos agua debido al proceso de filtradoutilizando equipos similares a los que se emplean para filtrar concentrados como son los filtros de prensa o de vaciacuteo

El relave una vez filtrado se transporta al lugar de depoacutesito mediante cintastransportadoras o bien mediante equipos de movimiento de tierra yo camiones En el primer caso se logra un domo de material similar al meacutetodo de Robinsky mientras que en el segundo caso se utiliza el equipo de movimiento de tierras para ir construyendo moacutedulos de material compactado los cuales permiten conformar un depoacutesito aterrazado de gran volumen Es importante sentildealar que en este meacutetodo aunque el contenido de humedad que se logra (20 a 30) permite su manejo con equipos de movimiento de tierra es suficientemente alto como para tener un relleno praacutecticamente saturado por lo que es posible que se produzcan infiltraciones importantes de las aguas contenidas en estos relaves si el suelo de fundacioacuten es relativamente permeable Tambieacuten es necesario sentildealar que la presencia de algunas arcillas yeso etc en los materiales de relaves pueden reducir significativamente la eficiencia de filtrado

Depoacutesito de Relaves Filtrados

75 Depoacutesitos de Relaves en Pasta

Los relaves en pasta corresponden a una mezcla de agua con soacutelido que contieneabundante partiacuteculas finas y un bajo contenido de agua de modo que esta mezclatenga una consistencia espesa similar a una pulpa de alta densidadUna buena pasta de relaves requiere tener al menos un 15 de concentracioacuten en peso de partiacuteculas de tamantildeo menor a 20 micrones La mejor propiedad de las pastas de relaves es que pueden ser eficientemente trasportadas en tuberiacuteas sin los problemas de segregacioacuten o sedimentacioacuten que ocurren normalmente en las pulpas de relaves y permiten una gran flexibilidad en el desarrollo del concepto del sitio de emplazamiento una vez depositados los relaves se dejan secar luego acopiar permitiendo asiacute minimizar la superficie de suelo cubierto con relaves

La consistencia alcanzada permite que una pasta permanezca estable auacuten cuando esteacute varias horas sin moverse La pasta puede formarse a partir de una gran variabilidad de componentes como cuarzofeldespato arcillas micas y salesEs posible producir materiales con la consistencia de pasta a partir de un amplio rango de concentracioacuten de soacutelidos en peso y sobre la base de la variacioacuten de la distribucioacuten de tamantildeo de las partiacuteculas Es decir la produccioacuten de pasta es especiacutefica para cada tipo de material

Cuando se dispone pasta de relaves en superficie una muy pequentildea fraccioacuten de agua podraacute drenar o infiltrarse ya que la mayor parte de la humedad es retenida en la pasta debido a la tensioacuten superficial de la matriz de suelo finoLa flexibilidad que permiten las pastas en cuanto al desarrollo del lugar de emplazamiento del depoacutesito puede ser extendida al uso de teacutecnicas de construccioacuten aguas arriba donde las consideraciones de disentildeo antisiacutesmicos de otra manera seriacutea prohibida Con la alternativa de pasta no se requiere una solucioacuten tipo embalse

Para faenas de pequentildea escala la pasta puede ser transportada en camiones desde las instalaciones de operacioacuten y descargadas en el lugar de disposicioacuten final Una vez depositada se deja secar y se puede acopiar Esta forma de acumular permite minimizar la superficie de suelo cubierto con relaves realizar un cierre progresivo y al cese de operaciones el depoacutesito puede ser dejado sin requerir medidas adicionales de cierre

Para faenas de mayor tamantildeo por economiacutea de escala para el manejo de materiales el sistema considera el uso de bombas o cintas transportadoras hasta un repartidor que realiza la disposicioacuten final Cabe destacar que debido a su alta densidad las pastas son transportadas mediante el uso de bombas de desplazamiento positivo

i) En los depoacutesitos de relaves en pasta se reducen significativamente lo siguiente

1048766 La necesidad de disentildear y construir grandes depoacutesitos1048766 El volumen de materiales involucrados en la construccioacuten de depoacutesitos1048766 Los riesgos de falla geomecaacutenica asociados a los tranques convencionales1048766 Los riesgos de generacioacuten de aguas aacutecidas y lixiviacioacuten de metales1048766 El manejo del volumen de agua clara1048766 Las peacuterdidas de agua por infiltracioacuten y evaporacioacuten1048766 La superficie de suelo para disponer los relaves optimizando el uso del suelo1048766 La emisioacuten de material particulado

ii) En los depoacutesitos de relaves en pasta se incrementa significativamente lo siguiente1048766 La recuperacioacuten de aguas desde los relaves1048766 La aceptacioacuten ambiental de la comunidad1048766 La posibilidad de co-depositar junto a otros residuos mineros (esteacuteriles o lastre)1048766 La flexibilidad operacional

iii) Ademaacutes1048766 Se pueden desarrollar actividades de vegetacioacuten o de remediacioacuten en formaparalela a la operacioacuten

1048766 Permite la encapsulacioacuten de contaminantes en el depoacutesito

Depoacutesito de Relaves en Pasta

Otros Depoacutesitos de Relaves

Nota A continuacioacuten se mencionan otros tipos de Depoacutesitos de Relaves que en otros paiacuteses son factibles de desarrollar Sin embargo en Chile en la actualidad existen grandes restricciones de las autoridades competentes del punto de vista legal de la Seguridad de la Personas y del Medio Ambiente para otorgar permisos a los proyectos que pudieren presentarse de modo tal que no los contempla nuestra legislacioacuten aunque se debe reconocer que en el pasado se realizaron proyectos en Chile que utilizaron las teacutecnicas de Depoacutesitos de Relaves que nombraremos a continuacioacuten

A) Depoacutesitos en Minas Subterraacuteneas en ExplotacioacutenB) Depoacutesitos en Minas Subterraacuteneas AbandonadasC) Depoacutesitos en Minas Explotadas a Cielo AbiertoD) Depoacutesitos Relaves RadiactivosE) Depoacutesitos costerosF) Depoacutesitos submarinos

Descripcioacuten de los Componentes Principales de un Depoacutesito de Relaves yAlgunos Otros Conceptos Importantes

Cubeta- Corresponde al volumen fiacutesico disponible donde de depositan las lamas(finos) y gran parte del agua de los relaves de tal modo que se forma en ella lalaguna de aguas claras debido a la sedimentacioacuten de las partiacuteculas finas La cubetaes la componente maacutes importante en relacioacuten con la vida uacutetil del depoacutesito

Muro o Prisma Perimetral o Prisma Resistente- Este muro delimita la cubeta ypermite contener los residuos que en ella se descargan Por lo tanto el muroperimetral generalmente es la componente maacutes importante en lo que dice relacioacutencon la estabilidad o grado de seguridad del depoacutesito En los tranques de relaves este muro se va construyendo con el material grueso (arenas) de los relaves a lo largo de la vida uacutetil del depoacutesito

Sistema de Descarga yo Clasificacioacuten y Seleccioacuten de los Relaves- El sistemade descarga de residuos mineros permite depositar estos en la cubeta por lo queuna falla de este sistema se traduce en la detencioacuten de la operacioacuten eficiente deldepoacutesito Ademaacutes muchas veces este sistema se utiliza tambieacuten para clasificar yseleccionar los residuos de modo de utilizar parte de los mismos como material para la construccioacuten del muro perimetral (uso de ciclones)

Zona de descarga de los Residuos o Zona de Playa - La zona donde sedescargan los residuos a la cubeta se le llama zona de playa porque usualmenteestaacute seca en la superficie y se asemeja a una playa de arenas finas Es la parte deldepoacutesito de relaves o lamas situada en las cercaniacuteas de la liacutenea de vaciado estaplaya de forma junto al prisma resistente

Poza de Aguas Claras o Laguna de Decantacioacuten- Corresponde a la laguna deaguas clarificadas que se forma en la cubeta debido a la sedimentacioacuten o

decantacioacuten de las partiacuteculas soacutelidas Esta poza permite la recuperacioacuten de aguas yal mismo tiempo la evacuacioacuten de estas desde la cubeta Esta laguna debemantenerse lo mas alejada posible del muro de arenas o prisma resistente y suevacuacioacuten debe hacerse siempre para no disminuir el grado de estabilidad del muroSistema de Recuperacioacuten de Aguas- El sistema de recuperacioacuten de aguas permitedevolver a la planta las aguas claras que se han recuperado desde la poza o laguna de aguas clara mediante bombeo desde balsas yo descargas de torres deevacuacioacuten o decantacioacuten que son obras destinadas a la descarga gravitacional delas aguas claras desde la poza de decantacioacuten de un tranque o embalse de relaves

Sistema de Drenaje- Es el sistema (por ejemplo dedos o lechos drenantes) utilizado para deprimir al maacuteximo el nivel freaacutetico en el interior del cuerpo del murousualmente protegido por filtros para evitar que el flujo de aguas arrastre laspartiacuteculas finas y produzca la colmatacioacuten del sistema

Sistema de Impermeabilizacioacuten de la Cubeta- Si los relaves en la cubetacontienen sustancias toacutexicas debe evitarse la infiltracioacuten de aguas al subsuelo yaque estas podriacutean provocar la contaminacioacuten de los recursos de aguas subterraacuteneasyo de superficie de la zona de emplazamiento del depoacutesito En este caso es preciso que se disponga de un sistema de impermeabilizacioacuten del piso y paredes de la cubeta usualmente construido en base a una serie de estratos impermeables ypermeables-drenantes

Canales de Desviacuteo- Son las zanjas construidas o tuacuteneles construidos en las laderas para captar y desviar las escorrentiacuteas superficiales impidiendo su ingreso a la cubeta del tranque o embalse de relaves

Berma de Coronamiento- Es la faja horizontal de mayor cota del talud externo delprisma resistente o muro de contencioacuten

Revancha- Es la diferencia de cota entre la liacutenea de coronamiento y la superficie

inmediatamente vecina de la fraccioacuten aguas adentro del tranque generalmentelamosa o de arena muy fina Se denomina como revancha miacutenima al desnivel entreel coronamiento del prisma resistente y el punto maacutes alto de las lamas y sedenomina revancha maacutexima al desnivel entre el coronamiento y la superficie de lapoza de decantacioacuten

Nivel Freaacutetico- Es la cota de los puntos en que el agua de poros tiene presioacuten nula

Muro de Partida o Muro Inicial- Muro construido con material grueso de empreacutestito al inicio del depoacutesito de relaves En los sistemas constructivos del muro resistente de aguas abajo y eje central las arenas se vaciacutean hacia aguas abajo del muro inicial y las lamas hacia aguas arriba La altura del muro de partida queda determinada por el avance en altura del prisma de arenas en relacioacuten al avance en altura del nivel de lamas El muro inicial debe permitir mantener una revancha miacutenima a lo largo del periacuteodo de operacioacuten del tranque

Muro de Pieacute- Es el que se construye generalmente de enrocados en el extremo deaguas abajo del prisma resistente en los meacutetodos constructivos de eje central y deaguas abajo Este muro tiene por objeto dar un liacutemite fiacutesico al muro de arenas y evitar el escape de material fuera de la traza del prisma

Muro de Cola- Se suele construir para limitar el depoacutesito por el extremo de aguasarriba Puede construirse de tierra o por alguno de los sistemas de construccioacutenempleados para el muro resistente

Licuefaccioacuten- Perdida total de la resistencia al corte de un suelo saturado porincremento de la presioacuten de poros El caso maacutes frecuente de licuefaccioacuten ocurre poraccioacuten siacutesmica sobre materiales areno-limosos saturados Los relaves saturados son altamente susceptibles a licuefaccioacuten siacutesmica en especial si la permeabilidad ydensidad son bajas Es el fenoacutemeno maacutes preocupante que ocurra en un tranque derelaves

Piezometriacutea - Es el sistema de control de las presiones hidrostaacuteticas en el interior

del prisma resistente para detectar la presencia de sectores saturados Losinstrumentos utilizados se llaman piezoacutemetros y con ellos se detecta el nivel freaacuteticodel subsuelo

Vertederos de emergencia- Son vertederos de umbral variable destinados aevacuar el exceso de aguas acumuladas en la cubeta de un tranque al crecer lalaguna de decantacioacuten por lluvias intensas

Medidas de Control Operacional y de Mantencioacuten en Tranques de Relaves

A continuacioacuten se recomiendan una serie de medidas que deben tenersepresente principalmente por los operadores de la pequentildea y mediana mineriacutea enel control operacional y mantencioacuten de los depoacutesitos tranques de relaves Estasmedidas constituyen el principal objetivo de esta guiacutea

1048766 Se deben realizar perioacutedicamente controles de la densidad in-situ en el muro dearenas y determinar de la densidad relativa (las muestras se deben tomar a 13 y23 de la altura total del muro) Estas medidas son importante porque indican encierta medida el grado de compactacioacuten con que cuenta el muro de arenas en laoperacioacuten

1048766 Controlar el nivel freaacutetico con piezoacutemetros en el muro de arenas comparar lacota que se obtiene de este nivel con la cota del nivel del coronamiento delmuro de partida impermeabilizado El nivel freaacutetico debe ser maacutes bajo que dichacota esto tiene gran relevancia especialmente en aquellos tranques que nocuentan con un buen sistema de drenaje en el muro de arenas

1048766 Cuando el nivel freaacutetico es alto se debe proceder raacutepidamente a bajarloevacuando el agua clara de la laguna en la cubeta Es importante ademaacutes medirel nivel freaacutetico en algunos puntos aguas abajo del tranque y mantener una

estadiacutestica graacutefica con los datos obtenidos

1048766 Establecer un control perioacutedico de la granulometriacutea de las arenas de relave Unaumento repentino y significativo del de finos compromete las condiciones deseguridad de la obra (formacioacuten de bolsones saturados y superficies localizadasmenos resistentes al corte) La exigencia actual del contenido de finos en lasarenas de relave de los muros de contencioacuten en los tranques de relaves es quedebe estar constituida por no maacutes de un 20 de partiacuteculas menores de 200mallas (74 micrones)

1048766 Las partiacuteculas de las arenas de los relaves son muy angulares y heterogeacuteneas locual es favorable del punto de vista de la estabilidad ya que ayuda a lograr unabuena compactacioacuten pues las partiacuteculas en dicha operacioacuten de compactacioacutense traban unas con otra de modo que se necesitan grandes esfuerzos de cortepara romper este entrabamiento

1048766 Se debe medir el de soacutelidos en peso de la pulpa de relaves el cual debemantenerse en un rango no tan alto para que se permita un buen escurrimientode esta pulpa por la tuberiacutea de transporte evitando su embancamiento ytampoco muy bajo para no saturar raacutepidamente de aguas la cubeta (un rangobien aceptado en la praacutectica es entre 35 a 45)

1048766 Mantener una buena revancha con el fin de evitar posibles escurrimientos deagua a traveacutes del muro de arenas producieacutendose asiacute su erosioacuten

1048766 Se deben verificar perioacutedicamente el aacutengulo de talud operacional comprometidoen el proyecto y el ancho del coronamiento del muro de arenas Este uacuteltimo en laactualidad se exige como miacutenimo de 2 metros

1048766 Controlar perioacutedicamente el nivel y posicioacuten de la laguna de aguas claras la cual

debe mantenerse siempre lo maacutes alejada posible del muro de arenas en loscasos de tranques de relaves con el fin de evitar humectar demasiado el muro yque se sature de agua trayendo el consecuente aumento de la presioacuten de porosentre las partiacuteculas y el eventual colapso

1048766 Mantener siempre operativas las torres colectoras o bien las balsas con lasbombas de impulsioacuten para la evacuacioacuten de las aguas de la laguna declarificacioacuten aseguraacutendose asiacute la continuidad de esta operacioacuten

1048766 Verificar en forma perioacutedica el estado de las tuberiacuteas de conduccioacuten de losrelaves y tambieacuten las vaacutelvulas y bombas de impulsioacuten de la pulpa de relavesAdemaacutes se debe programar con antelacioacuten el traslado de las tuberiacuteas a lasposiciones de descarga siguientes

1048766 Una medida importante a tener presente en la construccioacuten en los muros dealgunos tranque es la de evitar conformar esquinas en aacutengulo recto ya queconstituyen uno de los puntos estructuralmente maacutes deacutebiles frente a lassolicitaciones siacutesmicas debido a bajo confinamiento Es por ello aconsejableestablecer uniones redondeadas

1048766 Es muy importante en un tranque de relaves en operacioacuten mantener la praacutecticade compactar el talud exterior a lo largo del muro de arenas usando equiposadecuados como por ejemplo rodillos lisos vibratorios tractores o bulldozerpesados Esto se hace con el fin de mantener una compactacioacuten adecuada delmuro ayudando asiacute a una mejor estabilidad siacutesmica de la obra

1048766 Cuando la compactacioacuten es deficiente los tranques de relaves tienen mayorprobabilidad de colapsar frente a una solicitacioacuten siacutesmica significativa Es por elloque la operacioacuten de compactacioacuten en el muro resistente debe hacerse en formaregular junto con todas aquellas otras medidas que tienen incidencia con la

estabilidad del tranque

1048766 Durante la operacioacuten se deben reparar todas las fisuras o grietas que sepudieren producir pues si no son cerradas dejan puntos deacutebiles sobre los cualesal ser tapados con material de relaves la compactacioacuten posterior no seraacuteeficiente en dichos sectores

1048766 Cuando durante la operacioacuten de un tranque de relaves no hay suficiente arenasde una calidad adecuada es conveniente considerar agregar una o maacutes capasintermedias de material de empreacutestitos bien compactado para continuar laconstruccioacuten del muro resistente y asiacute se tendraacute una mejor estabilidad fiacutesica

1048766 Es importante mantener despejados los muros de arenas de cualquier objetoextrantildeo puesto que los relaves sedimentan a la altura de los obstaacuteculos queencuentran en el trayecto

1048766 Los operadores de los depoacutesitos de relaves deben tener claro conocimiento delManual de Emergencia del depoacutesito de relaves con que obligatoriamente debecontar la Empresa de modo que les permita enfrentar en forma exitosa lassituaciones adversas climaacuteticas hidroloacutegicas siacutesmicas volcaacutenicas o falla delsistema de captacioacuten de aguas claras o situaciones de emergencias de otranaturaleza que pudieren presentarse

1048766 Si la causa de la emergencia se debe a fenoacutemenos naturales extremosimprevistos como sismos nevazones lluvias intensas erupciones volcaacutenicas uotros que impidan una normal operacioacuten o pongan en peligro la vida de laspersonas o el medio ambiente deberaacuten suspenderse las operaciones dedepositacioacuten de relaves hasta que las condiciones de seguridad del depoacutesito serestablezcan

1048766 En caso de precipitacioacuten de nieve o granizo sobre el prisma resistente y en que

a la vez se produzca la posibilidad de que debido a bajas temperaturas puedanintercalarse capas de agua a estado soacutelido que puedan crear planos de falla enel muro deberaacute paralizarse la depositacioacuten de arenas en el muro hasta quepase la situacioacuten de riesgo

Medidas que deben considerarse entre otras al Cierre y Posterior Abandonode un Tranque de Relaves

1048766 Desmantelamiento de las instalaciones (ductos de relaves bombashidrociclones liacuteneas eleacutectricas muelles de acceso)

1048766 Secado de la laguna de aguas claras

1048766 Dejar operativos los canales perimetrales interceptores de aguas de laderas

1048766 Mantencioacuten del sistema de evacuacioacuten de aguas lluvias

1048766 Estabilizacioacuten de taludes (considerando maacuteximo sismo probable de ocurrenciaen la zona de emplazamiento)

1048766 Cercado en torno a las torres colectoras y en algunos casos se justifica elsellado de estas torres

1048766 Instalacioacuten de cierres de acceso al lugar donde se encuentran los relaves

1048766 Instalacioacuten de sentildealizaciones preventivas

1048766 Instalacioacuten de cortavientos

1048766 Habilitacioacuten de vertederos de seguridad (disentildeado considerando el evento demaacutexima crecida probable)

1048766 Compactacioacuten de la berma de coronamiento

1048766 Recubrimiento con material adecuado para evitar la erosioacuten eoacutelica o tambieacutenpara posibilitar la forestacioacuten del tranque en aquellos lugares en donde esfactible hacerlo

Algunos conceptos que se deben conocer y recordar

1048766 Un buen disentildeo y una buena operacioacuten de un depoacutesito de relaves desde suinicio los transformaraacute en obras amigable con el medio ambiente

1048766 Los depoacutesitos de relaves son formas geoloacutegicas artificiales que debenpermanecer en el tiempo y por ello no se debe escatimar en esfuerzos paragarantizar la seguridad de las personas y el medio ambiente

1048766 Todo plan de abandono de un depoacutesito de relaves debe tener como objetivoslos siguientes conceptos Estabilidad Fiacutesica Estabilidad Quiacutemica y usoposterior del suelo

1048766 En la construccioacuten de un tranque de relaves es obligatorio considerar unabuena impermeabilizacioacuten del muro de partida para evitar infiltraciones en labase del muro de arenas y ayudar asiacute a la estabilidad de eacuteste

1048766 Es importante tener presente en el disentildeo del muro de arenas que en el casode un sismo en el coronamiento del muro se pueden producir aceleracionesdel orden de un 40 - 50 mayores que en la base de alliacute la importancia detener siempre una buena compactacioacuten del muro

1048766 Los tranques de relaves tienen una mayor probabilidad de colapsar cuando lacompactacioacuten del muro resistente es deficiente

1048766 Las aceleraciones siacutesmicas pueden producir un mecanismo de cuntildeadeslizante en los muros y tambieacuten producir zonas de licuefaccioacuten

1048766 Los taludes pueden fallar por inestabilidad a causa de- El peso que tiende a deslizar el talud por mala compactacioacuten- Erupcioacuten volcaacutenica- Nieve al derretirse- Hielo fundido- Sismos- Crecida de un riacuteo cercano

1048766 Con la construccioacuten de los Depoacutesitos de Relaves se protege el medioambiente al desecharlos en estas obras adecuadas recuperando el agua que

en algunos sectores es prioritario hacerlo y ademaacutes (en algunos casos) existeuna buena potencialidad futura de retratamiento de estos materialesA continuacioacuten se incluyen algunos anexos que incluyen datos teacutecnicos especiacuteficosexistentes en la literatura que son de utilidad en el tema de Depoacutesitos de Relaves

V REFERENCIAS BIBLIOGRAFICASldquoTuacuteneles y disentildeo de excavaciones subterraacuteneasrdquo UNAP Ing Esteban Aquino AlanocaldquoSostenimiento y relleno de labores minerasrdquo UNAP Ing Jorge Durant BrodenConferencia de apertura I CONEIMIN 2005 Arequipa (Roacutemulo Mucho Mamani)Conferencia 6ordm congreso peruano de mineriacutea 2006 (Guido del castillo Echegaray)Conferencia del director de energiacutea y minas de la regioacuten puno 2007 en inauguracioacuten del jueves

minero FIM-UNAP (Ernesto Sagua Alanguia)Revista rdquoTeoriacutea y accioacuten del mundo minerordquo ediciones 246- 249 director Luciano C DeliotXVII convencioacuten minera Arequipa setiembre 2005Congresos de estudiantes de ingenieriacutea de minas realizadas en el Peruacute I II CONEIMINArequipa05 e Ica06 VI VII CONEINGEMET Tacna05 y Puno06

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURAFACULDAD DE INGENIERIA DE MINAS

ESCUELA PROFESIONALDE INGENIERIA DE MINAS

TEMA APLICACIONES DE LA MECANICA DE FLUIDOS EN MINERIA

CURSO MECANICA DE FLUIDOS E HIDRAULICA

DOCENTE ING LUIS SAAVEDRA FRIAS

ESTUDIANTE CARRION BACA ANTHONY FRANCOIS

CODIGO O602005022

lograr muros resistentes maacutes estables del punto de vista de la resistencia siacutesmica

Figura 2 Meacutetodo Aguas Abajo (capas de arenas inclinadas)

Construccioacuten del Muro Meacutetodo Eje Central o Mixto

El Meacutetodo Eje Central o Mixto- se inicia al igual que los meacutetodos anteriores con unmuro de partida de material de empreacutestito compactado sobre el cual se depositan las arenas cicloneadas hacia el lado de aguas abajo y las lamas hacia el lado de aguas arriba Una vez completado el vaciado de arenas y lamas correspondiente al muro inicial se eleva la liacutenea de alimentacioacuten de arenas y lamas siguiendo el mismo plano vertical inicial de la berma de coronamiento del muro de partida Lo que permite lograr un muro de arenas cuyo eje se mantiene en el mismo plano vertical cuyo talud de aguas arriba es maacutes o menos vertical y cuyo talud de aguas abajo puede tener la inclinacioacuten que el disentildeo considera adecuada

Este meacutetodo requiere disponer de un volumen de arenas intermedio entre los 2meacutetodos anteriores y permite lograr muros suficientemente estables

Estos meacutetodos constructivos del muro de arenas de los Tranques de Relavesmencionados anteriormente son sobradamente conocidos en Chile siendo los meacutetodos de aguas abajo y eje central los que contempla hoy nuestra

legislacioacuten en los proyectos de Tranques de Relaves que se presentan al Servicio Nacional de Geologiacutea (SERNAGEOMIN) para su aprobacioacuten

La inseguridad que muchas veces despiertan los tranques de arenas de relave nodeben atribuirse al material con que se construyen sino al sistema de construccioacuten por relleno hidraacuteulico que puede inducir elevadas presiones de poros e incluso lalicuefaccioacuten total en caso de un sismo Sin embargo las teacutecnicas modernas de disentildeo construccioacuten y control permiten obtener estructuras seguras a base de buenos sistemas de drenaje de un eficiente sistema de ciclonaje y disposicioacuten de las arenas y tambieacuten de una buena compactacioacuten de la arena que permita alcanzar una elevada densidad utilizando un equipo adecuado para ello Lo anterior complementado con un control piezomeacutetrico en el cuerpo del prisma resistente deja al tranque de arenas de relave en condiciones de estabilidad semejante al de otras obras de Ingenieriacutea de Importancia

Figura 3- Meacutetodos Constructivos del Muro de Arenas de Tranques de Relaves

Embalses de Relaves

Este tipo de depoacutesito de relaves consiste en construir un muro resistente hechototalmente de material de empreacutestito compactado e impermeabilizando el talud interior del muro y tambieacuten parte o todo su coronamiento los relaves se depositan completos en la cubeta sin necesidad de clasificacioacuten pero tambieacuten deben disponer de un sistema de evacuacioacuten de las aguas claras de la laguna que se forma Los embalses de relaves no se diferencian esencialmente de las presas de embalse de aguas las que constituyen una teacutecnica ampliamente desarrollada en todo el mundo

Es interesante destacar no obstante que las teacutecnicas de disentildeo evolucionan con gran rapidez y cada diacutea se descubren nuevos meacutetodosTal vez la diferencia fundamental entre un embalse destinado a la acumulacioacuten deagua y uno destinado a relaves es que mientras el embalse para agua se construye de una vez con su capacidad definitiva el embalse para relaves se puede ejecutar por etapas a medida que se avanza con el depoacutesito de los relaves a fin de no anticipar inversiones y reducir a un miacutenimo su valor presente La construccioacuten por etapas obliga a que la zona impermeable de la presa se disentildee como una membrana inclinada cercana y en la direccioacuten del talud de aguas arriba Un perfil como eacuteste limita los grados de libertad en el disentildeo de las presas de tierra cuando estaacuten destinadas a contener relaves (Ver Figura 4)

Figura 4 Muro construido con material de empreacutestito

Del punto de vista siacutesmico los Embalses de Relaves son maacutes resistente que cualquiera de los meacutetodos indicados para los Tranques de Relaves

Depoacutesitos de Relaves Espesados

El Ingeniero canadiense Eli I Robinsky ha desarrollado un sistema de depoacutesito que no requiere de un dique o muro contenedor para su construccioacuten El procedimiento se basa en la mayor viscosidad que alcanza la pulpa de relave al aumentar la concentracioacuten de soacutelidos El autor propone una curva en que relaciona el aacutengulo de reposo del relave con el contenido de soacutelidos de la pulpa Para concentracioacuten del orden de 53 en peso la pendiente de reposo es del 2 y eacutesta aumenta hasta un 6 siacute la concentracioacuten sube a 65 De esta manera pueden disponerse los relaves en forma de un cono cuya pendiente seraacute la que corresponde a la respectiva concentracioacuten de soacutelidos Si se trata por ejemplo de

depositar relaves en un valle plano desde la ladera que limita dicho valle se puede iniciar el depoacutesito desde pequentildea altura con una pulpa relativamente diluida para luego elevar el punto de descarga simultaacuteneamente con un aumento de la concentracioacuten a fin de disponer para las capas siguientes de una pendiente mas pronunciada El punto de descarga puede luego ser desplazado lateralmente con el objeto de formar un depoacutesito de base ovoidal

No obstante que este tipo de depoacutesito no requiere la construccioacuten de un dique paralimitar el aacuterea comprometida se recomienda la construccioacuten de un pequentildeo terrapleacuten algo alejado del borde exterior del depoacutesito el cual sirve para contener un volumen para el depoacutesito del agua desalojada por el relave la cual es captada por un vertedero u otro dispositivo para ser bombeada y recirculada Este pequentildeo terrapleacuten sirve a la vez para colectar las aguas lluvias y conducirlas hacia cauces naturales

Otro principio baacutesico de este tipo de depoacutesito se deriva de la diferencia en lo que asegregacioacuten del material se refiere entre una pulpa diluida y otra concentradaEn efecto si la concentracioacuten de soacutelidos es baja el escurrimiento de la pulpa produce una segregacioacuten de materiales depositaacutendose en primer lugar los granos mayores y a continuacioacuten y separadamente los maacutes finos Es el fenoacutemeno usual en el depoacutesito de lamas en un tranque y maacutes auacuten el que ocurre en los tranques construidos por el meacutetodo de aguas arriba Si por el contrario la pulpa es concentrada (del orden del 50 o maacutes) la pulpa escurre como un todo sin ocasionar segregacioacuten Es el caso que ocurre con el escurrimiento de relaves por tuberiacuteas en que es conveniente evitar la segregacioacuten mediante el uso de concentraciones del orden del 50 ya que con el uso de pulpas maacutes diluidas los granos gruesos se separan y ruedan por el fondo aumentando la abrasioacuten de la tuberiacutea seguacuten el autor en un escurrimiento libre ocurre el mismo fenoacutemeno y al evitarse la segregacioacuten se obtiene una mayor densidad que impide que el relave depositado sea erosionado por el agua desalojada por el propio relave por las aguas lluvias o por el viento

El procedimiento propuesto por Robinsky resulta aparentemente muy atractivoespecialmente en aquellos casos en que la topografiacutea es favorable La relativa bajaaltura de los depoacutesitos al tener estos una pendiente maacutexima del tipo 6 ocupangrandes extensiones relativamente planas o de poca inclinacioacuten Existen sin embargo algunas interrogantes que no estaacuten claramente especificados por su autor En efecto la obtencioacuten de concentraciones de pulpa tan alta como 65 de soacutelidos es un problema que el autor no ha explicado como se puede obtener Solamente ha sugerido en forma general que podriacutean

usarse espesadores coacutenicos profundos meacutetodos centriacutefugos y de filtracioacuten y vaciacuteo Por otra parte si las pulpas asiacute concentradas tienen un aacutengulo de reposo de 6 su escurrimiento por tuberiacutea desde el concentrador hasta el veacutertice del cono implica una peacuterdida de carga hidraacuteulica superior a dicho 6 en forma que una conduccioacuten por ejemplo a 2 Km significariacutea una perdida de energiacutea del orden de 150 m lo que resultariacutea muy costoso si el relave debe ser bombeado No siempre es posible la instalacioacuten del espesador junto al veacutertice del depoacutesito

En resumen el meacutetodo de depositacioacuten de relaves espesados es una posibilidad muy interesante que merece ser investigada en profundidad para resolver los interrogantes que se plantean Es posible que puedan ser utilizados en forma experimental con un grado de espesamiento del orden de 53 de soacutelidos el que puede ser alcanzado por meacutetodos corrientes usando para el depoacutesito un terreno casi horizontal ya que el talud de reposo del relave asiacute espesado seriacutea del tipo 2

Figura 5 Disposicioacuten de Relaves Espesados (Meacutetodo Robinsky)Depoacutesitos de Relaves Filtrados

Este tipo de depoacutesitos de relaves es muy similar al de los relaves espesados con ladiferencia de que el material contiene menos agua debido al proceso de filtradoutilizando equipos similares a los que se emplean para filtrar concentrados como son los filtros de prensa o de vaciacuteo

El relave una vez filtrado se transporta al lugar de depoacutesito mediante cintastransportadoras o bien mediante equipos de movimiento de tierra yo camiones En el primer caso se logra un domo de material similar al meacutetodo de Robinsky mientras que en el segundo caso se utiliza el equipo de movimiento de tierras para ir construyendo moacutedulos de material compactado los cuales permiten conformar un depoacutesito aterrazado de gran volumen Es importante sentildealar que en este meacutetodo aunque el contenido de humedad que se logra (20 a 30) permite su manejo con equipos de movimiento de tierra es suficientemente alto como para tener un relleno praacutecticamente saturado por lo que es posible que se produzcan infiltraciones importantes de las aguas contenidas en estos relaves si el suelo de fundacioacuten es relativamente permeable Tambieacuten es necesario sentildealar que la presencia de algunas arcillas yeso etc en los materiales de relaves pueden reducir significativamente la eficiencia de filtrado

Depoacutesito de Relaves Filtrados

75 Depoacutesitos de Relaves en Pasta

Los relaves en pasta corresponden a una mezcla de agua con soacutelido que contieneabundante partiacuteculas finas y un bajo contenido de agua de modo que esta mezclatenga una consistencia espesa similar a una pulpa de alta densidadUna buena pasta de relaves requiere tener al menos un 15 de concentracioacuten en peso de partiacuteculas de tamantildeo menor a 20 micrones La mejor propiedad de las pastas de relaves es que pueden ser eficientemente trasportadas en tuberiacuteas sin los problemas de segregacioacuten o sedimentacioacuten que ocurren normalmente en las pulpas de relaves y permiten una gran flexibilidad en el desarrollo del concepto del sitio de emplazamiento una vez depositados los relaves se dejan secar luego acopiar permitiendo asiacute minimizar la superficie de suelo cubierto con relaves

La consistencia alcanzada permite que una pasta permanezca estable auacuten cuando esteacute varias horas sin moverse La pasta puede formarse a partir de una gran variabilidad de componentes como cuarzofeldespato arcillas micas y salesEs posible producir materiales con la consistencia de pasta a partir de un amplio rango de concentracioacuten de soacutelidos en peso y sobre la base de la variacioacuten de la distribucioacuten de tamantildeo de las partiacuteculas Es decir la produccioacuten de pasta es especiacutefica para cada tipo de material

Cuando se dispone pasta de relaves en superficie una muy pequentildea fraccioacuten de agua podraacute drenar o infiltrarse ya que la mayor parte de la humedad es retenida en la pasta debido a la tensioacuten superficial de la matriz de suelo finoLa flexibilidad que permiten las pastas en cuanto al desarrollo del lugar de emplazamiento del depoacutesito puede ser extendida al uso de teacutecnicas de construccioacuten aguas arriba donde las consideraciones de disentildeo antisiacutesmicos de otra manera seriacutea prohibida Con la alternativa de pasta no se requiere una solucioacuten tipo embalse

Para faenas de pequentildea escala la pasta puede ser transportada en camiones desde las instalaciones de operacioacuten y descargadas en el lugar de disposicioacuten final Una vez depositada se deja secar y se puede acopiar Esta forma de acumular permite minimizar la superficie de suelo cubierto con relaves realizar un cierre progresivo y al cese de operaciones el depoacutesito puede ser dejado sin requerir medidas adicionales de cierre

Para faenas de mayor tamantildeo por economiacutea de escala para el manejo de materiales el sistema considera el uso de bombas o cintas transportadoras hasta un repartidor que realiza la disposicioacuten final Cabe destacar que debido a su alta densidad las pastas son transportadas mediante el uso de bombas de desplazamiento positivo

i) En los depoacutesitos de relaves en pasta se reducen significativamente lo siguiente

1048766 La necesidad de disentildear y construir grandes depoacutesitos1048766 El volumen de materiales involucrados en la construccioacuten de depoacutesitos1048766 Los riesgos de falla geomecaacutenica asociados a los tranques convencionales1048766 Los riesgos de generacioacuten de aguas aacutecidas y lixiviacioacuten de metales1048766 El manejo del volumen de agua clara1048766 Las peacuterdidas de agua por infiltracioacuten y evaporacioacuten1048766 La superficie de suelo para disponer los relaves optimizando el uso del suelo1048766 La emisioacuten de material particulado

ii) En los depoacutesitos de relaves en pasta se incrementa significativamente lo siguiente1048766 La recuperacioacuten de aguas desde los relaves1048766 La aceptacioacuten ambiental de la comunidad1048766 La posibilidad de co-depositar junto a otros residuos mineros (esteacuteriles o lastre)1048766 La flexibilidad operacional

iii) Ademaacutes1048766 Se pueden desarrollar actividades de vegetacioacuten o de remediacioacuten en formaparalela a la operacioacuten

1048766 Permite la encapsulacioacuten de contaminantes en el depoacutesito

Depoacutesito de Relaves en Pasta

Otros Depoacutesitos de Relaves

Nota A continuacioacuten se mencionan otros tipos de Depoacutesitos de Relaves que en otros paiacuteses son factibles de desarrollar Sin embargo en Chile en la actualidad existen grandes restricciones de las autoridades competentes del punto de vista legal de la Seguridad de la Personas y del Medio Ambiente para otorgar permisos a los proyectos que pudieren presentarse de modo tal que no los contempla nuestra legislacioacuten aunque se debe reconocer que en el pasado se realizaron proyectos en Chile que utilizaron las teacutecnicas de Depoacutesitos de Relaves que nombraremos a continuacioacuten

A) Depoacutesitos en Minas Subterraacuteneas en ExplotacioacutenB) Depoacutesitos en Minas Subterraacuteneas AbandonadasC) Depoacutesitos en Minas Explotadas a Cielo AbiertoD) Depoacutesitos Relaves RadiactivosE) Depoacutesitos costerosF) Depoacutesitos submarinos

Descripcioacuten de los Componentes Principales de un Depoacutesito de Relaves yAlgunos Otros Conceptos Importantes

Cubeta- Corresponde al volumen fiacutesico disponible donde de depositan las lamas(finos) y gran parte del agua de los relaves de tal modo que se forma en ella lalaguna de aguas claras debido a la sedimentacioacuten de las partiacuteculas finas La cubetaes la componente maacutes importante en relacioacuten con la vida uacutetil del depoacutesito

Muro o Prisma Perimetral o Prisma Resistente- Este muro delimita la cubeta ypermite contener los residuos que en ella se descargan Por lo tanto el muroperimetral generalmente es la componente maacutes importante en lo que dice relacioacutencon la estabilidad o grado de seguridad del depoacutesito En los tranques de relaves este muro se va construyendo con el material grueso (arenas) de los relaves a lo largo de la vida uacutetil del depoacutesito

Sistema de Descarga yo Clasificacioacuten y Seleccioacuten de los Relaves- El sistemade descarga de residuos mineros permite depositar estos en la cubeta por lo queuna falla de este sistema se traduce en la detencioacuten de la operacioacuten eficiente deldepoacutesito Ademaacutes muchas veces este sistema se utiliza tambieacuten para clasificar yseleccionar los residuos de modo de utilizar parte de los mismos como material para la construccioacuten del muro perimetral (uso de ciclones)

Zona de descarga de los Residuos o Zona de Playa - La zona donde sedescargan los residuos a la cubeta se le llama zona de playa porque usualmenteestaacute seca en la superficie y se asemeja a una playa de arenas finas Es la parte deldepoacutesito de relaves o lamas situada en las cercaniacuteas de la liacutenea de vaciado estaplaya de forma junto al prisma resistente

Poza de Aguas Claras o Laguna de Decantacioacuten- Corresponde a la laguna deaguas clarificadas que se forma en la cubeta debido a la sedimentacioacuten o

decantacioacuten de las partiacuteculas soacutelidas Esta poza permite la recuperacioacuten de aguas yal mismo tiempo la evacuacioacuten de estas desde la cubeta Esta laguna debemantenerse lo mas alejada posible del muro de arenas o prisma resistente y suevacuacioacuten debe hacerse siempre para no disminuir el grado de estabilidad del muroSistema de Recuperacioacuten de Aguas- El sistema de recuperacioacuten de aguas permitedevolver a la planta las aguas claras que se han recuperado desde la poza o laguna de aguas clara mediante bombeo desde balsas yo descargas de torres deevacuacioacuten o decantacioacuten que son obras destinadas a la descarga gravitacional delas aguas claras desde la poza de decantacioacuten de un tranque o embalse de relaves

Sistema de Drenaje- Es el sistema (por ejemplo dedos o lechos drenantes) utilizado para deprimir al maacuteximo el nivel freaacutetico en el interior del cuerpo del murousualmente protegido por filtros para evitar que el flujo de aguas arrastre laspartiacuteculas finas y produzca la colmatacioacuten del sistema

Sistema de Impermeabilizacioacuten de la Cubeta- Si los relaves en la cubetacontienen sustancias toacutexicas debe evitarse la infiltracioacuten de aguas al subsuelo yaque estas podriacutean provocar la contaminacioacuten de los recursos de aguas subterraacuteneasyo de superficie de la zona de emplazamiento del depoacutesito En este caso es preciso que se disponga de un sistema de impermeabilizacioacuten del piso y paredes de la cubeta usualmente construido en base a una serie de estratos impermeables ypermeables-drenantes

Canales de Desviacuteo- Son las zanjas construidas o tuacuteneles construidos en las laderas para captar y desviar las escorrentiacuteas superficiales impidiendo su ingreso a la cubeta del tranque o embalse de relaves

Berma de Coronamiento- Es la faja horizontal de mayor cota del talud externo delprisma resistente o muro de contencioacuten

Revancha- Es la diferencia de cota entre la liacutenea de coronamiento y la superficie

inmediatamente vecina de la fraccioacuten aguas adentro del tranque generalmentelamosa o de arena muy fina Se denomina como revancha miacutenima al desnivel entreel coronamiento del prisma resistente y el punto maacutes alto de las lamas y sedenomina revancha maacutexima al desnivel entre el coronamiento y la superficie de lapoza de decantacioacuten

Nivel Freaacutetico- Es la cota de los puntos en que el agua de poros tiene presioacuten nula

Muro de Partida o Muro Inicial- Muro construido con material grueso de empreacutestito al inicio del depoacutesito de relaves En los sistemas constructivos del muro resistente de aguas abajo y eje central las arenas se vaciacutean hacia aguas abajo del muro inicial y las lamas hacia aguas arriba La altura del muro de partida queda determinada por el avance en altura del prisma de arenas en relacioacuten al avance en altura del nivel de lamas El muro inicial debe permitir mantener una revancha miacutenima a lo largo del periacuteodo de operacioacuten del tranque

Muro de Pieacute- Es el que se construye generalmente de enrocados en el extremo deaguas abajo del prisma resistente en los meacutetodos constructivos de eje central y deaguas abajo Este muro tiene por objeto dar un liacutemite fiacutesico al muro de arenas y evitar el escape de material fuera de la traza del prisma

Muro de Cola- Se suele construir para limitar el depoacutesito por el extremo de aguasarriba Puede construirse de tierra o por alguno de los sistemas de construccioacutenempleados para el muro resistente

Licuefaccioacuten- Perdida total de la resistencia al corte de un suelo saturado porincremento de la presioacuten de poros El caso maacutes frecuente de licuefaccioacuten ocurre poraccioacuten siacutesmica sobre materiales areno-limosos saturados Los relaves saturados son altamente susceptibles a licuefaccioacuten siacutesmica en especial si la permeabilidad ydensidad son bajas Es el fenoacutemeno maacutes preocupante que ocurra en un tranque derelaves

Piezometriacutea - Es el sistema de control de las presiones hidrostaacuteticas en el interior

del prisma resistente para detectar la presencia de sectores saturados Losinstrumentos utilizados se llaman piezoacutemetros y con ellos se detecta el nivel freaacuteticodel subsuelo

Vertederos de emergencia- Son vertederos de umbral variable destinados aevacuar el exceso de aguas acumuladas en la cubeta de un tranque al crecer lalaguna de decantacioacuten por lluvias intensas

Medidas de Control Operacional y de Mantencioacuten en Tranques de Relaves

A continuacioacuten se recomiendan una serie de medidas que deben tenersepresente principalmente por los operadores de la pequentildea y mediana mineriacutea enel control operacional y mantencioacuten de los depoacutesitos tranques de relaves Estasmedidas constituyen el principal objetivo de esta guiacutea

1048766 Se deben realizar perioacutedicamente controles de la densidad in-situ en el muro dearenas y determinar de la densidad relativa (las muestras se deben tomar a 13 y23 de la altura total del muro) Estas medidas son importante porque indican encierta medida el grado de compactacioacuten con que cuenta el muro de arenas en laoperacioacuten

1048766 Controlar el nivel freaacutetico con piezoacutemetros en el muro de arenas comparar lacota que se obtiene de este nivel con la cota del nivel del coronamiento delmuro de partida impermeabilizado El nivel freaacutetico debe ser maacutes bajo que dichacota esto tiene gran relevancia especialmente en aquellos tranques que nocuentan con un buen sistema de drenaje en el muro de arenas

1048766 Cuando el nivel freaacutetico es alto se debe proceder raacutepidamente a bajarloevacuando el agua clara de la laguna en la cubeta Es importante ademaacutes medirel nivel freaacutetico en algunos puntos aguas abajo del tranque y mantener una

estadiacutestica graacutefica con los datos obtenidos

1048766 Establecer un control perioacutedico de la granulometriacutea de las arenas de relave Unaumento repentino y significativo del de finos compromete las condiciones deseguridad de la obra (formacioacuten de bolsones saturados y superficies localizadasmenos resistentes al corte) La exigencia actual del contenido de finos en lasarenas de relave de los muros de contencioacuten en los tranques de relaves es quedebe estar constituida por no maacutes de un 20 de partiacuteculas menores de 200mallas (74 micrones)

1048766 Las partiacuteculas de las arenas de los relaves son muy angulares y heterogeacuteneas locual es favorable del punto de vista de la estabilidad ya que ayuda a lograr unabuena compactacioacuten pues las partiacuteculas en dicha operacioacuten de compactacioacutense traban unas con otra de modo que se necesitan grandes esfuerzos de cortepara romper este entrabamiento

1048766 Se debe medir el de soacutelidos en peso de la pulpa de relaves el cual debemantenerse en un rango no tan alto para que se permita un buen escurrimientode esta pulpa por la tuberiacutea de transporte evitando su embancamiento ytampoco muy bajo para no saturar raacutepidamente de aguas la cubeta (un rangobien aceptado en la praacutectica es entre 35 a 45)

1048766 Mantener una buena revancha con el fin de evitar posibles escurrimientos deagua a traveacutes del muro de arenas producieacutendose asiacute su erosioacuten

1048766 Se deben verificar perioacutedicamente el aacutengulo de talud operacional comprometidoen el proyecto y el ancho del coronamiento del muro de arenas Este uacuteltimo en laactualidad se exige como miacutenimo de 2 metros

1048766 Controlar perioacutedicamente el nivel y posicioacuten de la laguna de aguas claras la cual

debe mantenerse siempre lo maacutes alejada posible del muro de arenas en loscasos de tranques de relaves con el fin de evitar humectar demasiado el muro yque se sature de agua trayendo el consecuente aumento de la presioacuten de porosentre las partiacuteculas y el eventual colapso

1048766 Mantener siempre operativas las torres colectoras o bien las balsas con lasbombas de impulsioacuten para la evacuacioacuten de las aguas de la laguna declarificacioacuten aseguraacutendose asiacute la continuidad de esta operacioacuten

1048766 Verificar en forma perioacutedica el estado de las tuberiacuteas de conduccioacuten de losrelaves y tambieacuten las vaacutelvulas y bombas de impulsioacuten de la pulpa de relavesAdemaacutes se debe programar con antelacioacuten el traslado de las tuberiacuteas a lasposiciones de descarga siguientes

1048766 Una medida importante a tener presente en la construccioacuten en los muros dealgunos tranque es la de evitar conformar esquinas en aacutengulo recto ya queconstituyen uno de los puntos estructuralmente maacutes deacutebiles frente a lassolicitaciones siacutesmicas debido a bajo confinamiento Es por ello aconsejableestablecer uniones redondeadas

1048766 Es muy importante en un tranque de relaves en operacioacuten mantener la praacutecticade compactar el talud exterior a lo largo del muro de arenas usando equiposadecuados como por ejemplo rodillos lisos vibratorios tractores o bulldozerpesados Esto se hace con el fin de mantener una compactacioacuten adecuada delmuro ayudando asiacute a una mejor estabilidad siacutesmica de la obra

1048766 Cuando la compactacioacuten es deficiente los tranques de relaves tienen mayorprobabilidad de colapsar frente a una solicitacioacuten siacutesmica significativa Es por elloque la operacioacuten de compactacioacuten en el muro resistente debe hacerse en formaregular junto con todas aquellas otras medidas que tienen incidencia con la

estabilidad del tranque

1048766 Durante la operacioacuten se deben reparar todas las fisuras o grietas que sepudieren producir pues si no son cerradas dejan puntos deacutebiles sobre los cualesal ser tapados con material de relaves la compactacioacuten posterior no seraacuteeficiente en dichos sectores

1048766 Cuando durante la operacioacuten de un tranque de relaves no hay suficiente arenasde una calidad adecuada es conveniente considerar agregar una o maacutes capasintermedias de material de empreacutestitos bien compactado para continuar laconstruccioacuten del muro resistente y asiacute se tendraacute una mejor estabilidad fiacutesica

1048766 Es importante mantener despejados los muros de arenas de cualquier objetoextrantildeo puesto que los relaves sedimentan a la altura de los obstaacuteculos queencuentran en el trayecto

1048766 Los operadores de los depoacutesitos de relaves deben tener claro conocimiento delManual de Emergencia del depoacutesito de relaves con que obligatoriamente debecontar la Empresa de modo que les permita enfrentar en forma exitosa lassituaciones adversas climaacuteticas hidroloacutegicas siacutesmicas volcaacutenicas o falla delsistema de captacioacuten de aguas claras o situaciones de emergencias de otranaturaleza que pudieren presentarse

1048766 Si la causa de la emergencia se debe a fenoacutemenos naturales extremosimprevistos como sismos nevazones lluvias intensas erupciones volcaacutenicas uotros que impidan una normal operacioacuten o pongan en peligro la vida de laspersonas o el medio ambiente deberaacuten suspenderse las operaciones dedepositacioacuten de relaves hasta que las condiciones de seguridad del depoacutesito serestablezcan

1048766 En caso de precipitacioacuten de nieve o granizo sobre el prisma resistente y en que

a la vez se produzca la posibilidad de que debido a bajas temperaturas puedanintercalarse capas de agua a estado soacutelido que puedan crear planos de falla enel muro deberaacute paralizarse la depositacioacuten de arenas en el muro hasta quepase la situacioacuten de riesgo

Medidas que deben considerarse entre otras al Cierre y Posterior Abandonode un Tranque de Relaves

1048766 Desmantelamiento de las instalaciones (ductos de relaves bombashidrociclones liacuteneas eleacutectricas muelles de acceso)

1048766 Secado de la laguna de aguas claras

1048766 Dejar operativos los canales perimetrales interceptores de aguas de laderas

1048766 Mantencioacuten del sistema de evacuacioacuten de aguas lluvias

1048766 Estabilizacioacuten de taludes (considerando maacuteximo sismo probable de ocurrenciaen la zona de emplazamiento)

1048766 Cercado en torno a las torres colectoras y en algunos casos se justifica elsellado de estas torres

1048766 Instalacioacuten de cierres de acceso al lugar donde se encuentran los relaves

1048766 Instalacioacuten de sentildealizaciones preventivas

1048766 Instalacioacuten de cortavientos

1048766 Habilitacioacuten de vertederos de seguridad (disentildeado considerando el evento demaacutexima crecida probable)

1048766 Compactacioacuten de la berma de coronamiento

1048766 Recubrimiento con material adecuado para evitar la erosioacuten eoacutelica o tambieacutenpara posibilitar la forestacioacuten del tranque en aquellos lugares en donde esfactible hacerlo

Algunos conceptos que se deben conocer y recordar

1048766 Un buen disentildeo y una buena operacioacuten de un depoacutesito de relaves desde suinicio los transformaraacute en obras amigable con el medio ambiente

1048766 Los depoacutesitos de relaves son formas geoloacutegicas artificiales que debenpermanecer en el tiempo y por ello no se debe escatimar en esfuerzos paragarantizar la seguridad de las personas y el medio ambiente

1048766 Todo plan de abandono de un depoacutesito de relaves debe tener como objetivoslos siguientes conceptos Estabilidad Fiacutesica Estabilidad Quiacutemica y usoposterior del suelo

1048766 En la construccioacuten de un tranque de relaves es obligatorio considerar unabuena impermeabilizacioacuten del muro de partida para evitar infiltraciones en labase del muro de arenas y ayudar asiacute a la estabilidad de eacuteste

1048766 Es importante tener presente en el disentildeo del muro de arenas que en el casode un sismo en el coronamiento del muro se pueden producir aceleracionesdel orden de un 40 - 50 mayores que en la base de alliacute la importancia detener siempre una buena compactacioacuten del muro

1048766 Los tranques de relaves tienen una mayor probabilidad de colapsar cuando lacompactacioacuten del muro resistente es deficiente

1048766 Las aceleraciones siacutesmicas pueden producir un mecanismo de cuntildeadeslizante en los muros y tambieacuten producir zonas de licuefaccioacuten

1048766 Los taludes pueden fallar por inestabilidad a causa de- El peso que tiende a deslizar el talud por mala compactacioacuten- Erupcioacuten volcaacutenica- Nieve al derretirse- Hielo fundido- Sismos- Crecida de un riacuteo cercano

1048766 Con la construccioacuten de los Depoacutesitos de Relaves se protege el medioambiente al desecharlos en estas obras adecuadas recuperando el agua que

en algunos sectores es prioritario hacerlo y ademaacutes (en algunos casos) existeuna buena potencialidad futura de retratamiento de estos materialesA continuacioacuten se incluyen algunos anexos que incluyen datos teacutecnicos especiacuteficosexistentes en la literatura que son de utilidad en el tema de Depoacutesitos de Relaves

V REFERENCIAS BIBLIOGRAFICASldquoTuacuteneles y disentildeo de excavaciones subterraacuteneasrdquo UNAP Ing Esteban Aquino AlanocaldquoSostenimiento y relleno de labores minerasrdquo UNAP Ing Jorge Durant BrodenConferencia de apertura I CONEIMIN 2005 Arequipa (Roacutemulo Mucho Mamani)Conferencia 6ordm congreso peruano de mineriacutea 2006 (Guido del castillo Echegaray)Conferencia del director de energiacutea y minas de la regioacuten puno 2007 en inauguracioacuten del jueves

minero FIM-UNAP (Ernesto Sagua Alanguia)Revista rdquoTeoriacutea y accioacuten del mundo minerordquo ediciones 246- 249 director Luciano C DeliotXVII convencioacuten minera Arequipa setiembre 2005Congresos de estudiantes de ingenieriacutea de minas realizadas en el Peruacute I II CONEIMINArequipa05 e Ica06 VI VII CONEINGEMET Tacna05 y Puno06

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURAFACULDAD DE INGENIERIA DE MINAS

ESCUELA PROFESIONALDE INGENIERIA DE MINAS

TEMA APLICACIONES DE LA MECANICA DE FLUIDOS EN MINERIA

CURSO MECANICA DE FLUIDOS E HIDRAULICA

DOCENTE ING LUIS SAAVEDRA FRIAS

ESTUDIANTE CARRION BACA ANTHONY FRANCOIS

CODIGO O602005022

legislacioacuten en los proyectos de Tranques de Relaves que se presentan al Servicio Nacional de Geologiacutea (SERNAGEOMIN) para su aprobacioacuten

La inseguridad que muchas veces despiertan los tranques de arenas de relave nodeben atribuirse al material con que se construyen sino al sistema de construccioacuten por relleno hidraacuteulico que puede inducir elevadas presiones de poros e incluso lalicuefaccioacuten total en caso de un sismo Sin embargo las teacutecnicas modernas de disentildeo construccioacuten y control permiten obtener estructuras seguras a base de buenos sistemas de drenaje de un eficiente sistema de ciclonaje y disposicioacuten de las arenas y tambieacuten de una buena compactacioacuten de la arena que permita alcanzar una elevada densidad utilizando un equipo adecuado para ello Lo anterior complementado con un control piezomeacutetrico en el cuerpo del prisma resistente deja al tranque de arenas de relave en condiciones de estabilidad semejante al de otras obras de Ingenieriacutea de Importancia

Figura 3- Meacutetodos Constructivos del Muro de Arenas de Tranques de Relaves

Embalses de Relaves

Este tipo de depoacutesito de relaves consiste en construir un muro resistente hechototalmente de material de empreacutestito compactado e impermeabilizando el talud interior del muro y tambieacuten parte o todo su coronamiento los relaves se depositan completos en la cubeta sin necesidad de clasificacioacuten pero tambieacuten deben disponer de un sistema de evacuacioacuten de las aguas claras de la laguna que se forma Los embalses de relaves no se diferencian esencialmente de las presas de embalse de aguas las que constituyen una teacutecnica ampliamente desarrollada en todo el mundo

Es interesante destacar no obstante que las teacutecnicas de disentildeo evolucionan con gran rapidez y cada diacutea se descubren nuevos meacutetodosTal vez la diferencia fundamental entre un embalse destinado a la acumulacioacuten deagua y uno destinado a relaves es que mientras el embalse para agua se construye de una vez con su capacidad definitiva el embalse para relaves se puede ejecutar por etapas a medida que se avanza con el depoacutesito de los relaves a fin de no anticipar inversiones y reducir a un miacutenimo su valor presente La construccioacuten por etapas obliga a que la zona impermeable de la presa se disentildee como una membrana inclinada cercana y en la direccioacuten del talud de aguas arriba Un perfil como eacuteste limita los grados de libertad en el disentildeo de las presas de tierra cuando estaacuten destinadas a contener relaves (Ver Figura 4)

Figura 4 Muro construido con material de empreacutestito

Del punto de vista siacutesmico los Embalses de Relaves son maacutes resistente que cualquiera de los meacutetodos indicados para los Tranques de Relaves

Depoacutesitos de Relaves Espesados

El Ingeniero canadiense Eli I Robinsky ha desarrollado un sistema de depoacutesito que no requiere de un dique o muro contenedor para su construccioacuten El procedimiento se basa en la mayor viscosidad que alcanza la pulpa de relave al aumentar la concentracioacuten de soacutelidos El autor propone una curva en que relaciona el aacutengulo de reposo del relave con el contenido de soacutelidos de la pulpa Para concentracioacuten del orden de 53 en peso la pendiente de reposo es del 2 y eacutesta aumenta hasta un 6 siacute la concentracioacuten sube a 65 De esta manera pueden disponerse los relaves en forma de un cono cuya pendiente seraacute la que corresponde a la respectiva concentracioacuten de soacutelidos Si se trata por ejemplo de

depositar relaves en un valle plano desde la ladera que limita dicho valle se puede iniciar el depoacutesito desde pequentildea altura con una pulpa relativamente diluida para luego elevar el punto de descarga simultaacuteneamente con un aumento de la concentracioacuten a fin de disponer para las capas siguientes de una pendiente mas pronunciada El punto de descarga puede luego ser desplazado lateralmente con el objeto de formar un depoacutesito de base ovoidal

No obstante que este tipo de depoacutesito no requiere la construccioacuten de un dique paralimitar el aacuterea comprometida se recomienda la construccioacuten de un pequentildeo terrapleacuten algo alejado del borde exterior del depoacutesito el cual sirve para contener un volumen para el depoacutesito del agua desalojada por el relave la cual es captada por un vertedero u otro dispositivo para ser bombeada y recirculada Este pequentildeo terrapleacuten sirve a la vez para colectar las aguas lluvias y conducirlas hacia cauces naturales

Otro principio baacutesico de este tipo de depoacutesito se deriva de la diferencia en lo que asegregacioacuten del material se refiere entre una pulpa diluida y otra concentradaEn efecto si la concentracioacuten de soacutelidos es baja el escurrimiento de la pulpa produce una segregacioacuten de materiales depositaacutendose en primer lugar los granos mayores y a continuacioacuten y separadamente los maacutes finos Es el fenoacutemeno usual en el depoacutesito de lamas en un tranque y maacutes auacuten el que ocurre en los tranques construidos por el meacutetodo de aguas arriba Si por el contrario la pulpa es concentrada (del orden del 50 o maacutes) la pulpa escurre como un todo sin ocasionar segregacioacuten Es el caso que ocurre con el escurrimiento de relaves por tuberiacuteas en que es conveniente evitar la segregacioacuten mediante el uso de concentraciones del orden del 50 ya que con el uso de pulpas maacutes diluidas los granos gruesos se separan y ruedan por el fondo aumentando la abrasioacuten de la tuberiacutea seguacuten el autor en un escurrimiento libre ocurre el mismo fenoacutemeno y al evitarse la segregacioacuten se obtiene una mayor densidad que impide que el relave depositado sea erosionado por el agua desalojada por el propio relave por las aguas lluvias o por el viento

El procedimiento propuesto por Robinsky resulta aparentemente muy atractivoespecialmente en aquellos casos en que la topografiacutea es favorable La relativa bajaaltura de los depoacutesitos al tener estos una pendiente maacutexima del tipo 6 ocupangrandes extensiones relativamente planas o de poca inclinacioacuten Existen sin embargo algunas interrogantes que no estaacuten claramente especificados por su autor En efecto la obtencioacuten de concentraciones de pulpa tan alta como 65 de soacutelidos es un problema que el autor no ha explicado como se puede obtener Solamente ha sugerido en forma general que podriacutean

usarse espesadores coacutenicos profundos meacutetodos centriacutefugos y de filtracioacuten y vaciacuteo Por otra parte si las pulpas asiacute concentradas tienen un aacutengulo de reposo de 6 su escurrimiento por tuberiacutea desde el concentrador hasta el veacutertice del cono implica una peacuterdida de carga hidraacuteulica superior a dicho 6 en forma que una conduccioacuten por ejemplo a 2 Km significariacutea una perdida de energiacutea del orden de 150 m lo que resultariacutea muy costoso si el relave debe ser bombeado No siempre es posible la instalacioacuten del espesador junto al veacutertice del depoacutesito

En resumen el meacutetodo de depositacioacuten de relaves espesados es una posibilidad muy interesante que merece ser investigada en profundidad para resolver los interrogantes que se plantean Es posible que puedan ser utilizados en forma experimental con un grado de espesamiento del orden de 53 de soacutelidos el que puede ser alcanzado por meacutetodos corrientes usando para el depoacutesito un terreno casi horizontal ya que el talud de reposo del relave asiacute espesado seriacutea del tipo 2

Figura 5 Disposicioacuten de Relaves Espesados (Meacutetodo Robinsky)Depoacutesitos de Relaves Filtrados

Este tipo de depoacutesitos de relaves es muy similar al de los relaves espesados con ladiferencia de que el material contiene menos agua debido al proceso de filtradoutilizando equipos similares a los que se emplean para filtrar concentrados como son los filtros de prensa o de vaciacuteo

El relave una vez filtrado se transporta al lugar de depoacutesito mediante cintastransportadoras o bien mediante equipos de movimiento de tierra yo camiones En el primer caso se logra un domo de material similar al meacutetodo de Robinsky mientras que en el segundo caso se utiliza el equipo de movimiento de tierras para ir construyendo moacutedulos de material compactado los cuales permiten conformar un depoacutesito aterrazado de gran volumen Es importante sentildealar que en este meacutetodo aunque el contenido de humedad que se logra (20 a 30) permite su manejo con equipos de movimiento de tierra es suficientemente alto como para tener un relleno praacutecticamente saturado por lo que es posible que se produzcan infiltraciones importantes de las aguas contenidas en estos relaves si el suelo de fundacioacuten es relativamente permeable Tambieacuten es necesario sentildealar que la presencia de algunas arcillas yeso etc en los materiales de relaves pueden reducir significativamente la eficiencia de filtrado

Depoacutesito de Relaves Filtrados

75 Depoacutesitos de Relaves en Pasta

Los relaves en pasta corresponden a una mezcla de agua con soacutelido que contieneabundante partiacuteculas finas y un bajo contenido de agua de modo que esta mezclatenga una consistencia espesa similar a una pulpa de alta densidadUna buena pasta de relaves requiere tener al menos un 15 de concentracioacuten en peso de partiacuteculas de tamantildeo menor a 20 micrones La mejor propiedad de las pastas de relaves es que pueden ser eficientemente trasportadas en tuberiacuteas sin los problemas de segregacioacuten o sedimentacioacuten que ocurren normalmente en las pulpas de relaves y permiten una gran flexibilidad en el desarrollo del concepto del sitio de emplazamiento una vez depositados los relaves se dejan secar luego acopiar permitiendo asiacute minimizar la superficie de suelo cubierto con relaves

La consistencia alcanzada permite que una pasta permanezca estable auacuten cuando esteacute varias horas sin moverse La pasta puede formarse a partir de una gran variabilidad de componentes como cuarzofeldespato arcillas micas y salesEs posible producir materiales con la consistencia de pasta a partir de un amplio rango de concentracioacuten de soacutelidos en peso y sobre la base de la variacioacuten de la distribucioacuten de tamantildeo de las partiacuteculas Es decir la produccioacuten de pasta es especiacutefica para cada tipo de material

Cuando se dispone pasta de relaves en superficie una muy pequentildea fraccioacuten de agua podraacute drenar o infiltrarse ya que la mayor parte de la humedad es retenida en la pasta debido a la tensioacuten superficial de la matriz de suelo finoLa flexibilidad que permiten las pastas en cuanto al desarrollo del lugar de emplazamiento del depoacutesito puede ser extendida al uso de teacutecnicas de construccioacuten aguas arriba donde las consideraciones de disentildeo antisiacutesmicos de otra manera seriacutea prohibida Con la alternativa de pasta no se requiere una solucioacuten tipo embalse

Para faenas de pequentildea escala la pasta puede ser transportada en camiones desde las instalaciones de operacioacuten y descargadas en el lugar de disposicioacuten final Una vez depositada se deja secar y se puede acopiar Esta forma de acumular permite minimizar la superficie de suelo cubierto con relaves realizar un cierre progresivo y al cese de operaciones el depoacutesito puede ser dejado sin requerir medidas adicionales de cierre

Para faenas de mayor tamantildeo por economiacutea de escala para el manejo de materiales el sistema considera el uso de bombas o cintas transportadoras hasta un repartidor que realiza la disposicioacuten final Cabe destacar que debido a su alta densidad las pastas son transportadas mediante el uso de bombas de desplazamiento positivo

i) En los depoacutesitos de relaves en pasta se reducen significativamente lo siguiente

1048766 La necesidad de disentildear y construir grandes depoacutesitos1048766 El volumen de materiales involucrados en la construccioacuten de depoacutesitos1048766 Los riesgos de falla geomecaacutenica asociados a los tranques convencionales1048766 Los riesgos de generacioacuten de aguas aacutecidas y lixiviacioacuten de metales1048766 El manejo del volumen de agua clara1048766 Las peacuterdidas de agua por infiltracioacuten y evaporacioacuten1048766 La superficie de suelo para disponer los relaves optimizando el uso del suelo1048766 La emisioacuten de material particulado

ii) En los depoacutesitos de relaves en pasta se incrementa significativamente lo siguiente1048766 La recuperacioacuten de aguas desde los relaves1048766 La aceptacioacuten ambiental de la comunidad1048766 La posibilidad de co-depositar junto a otros residuos mineros (esteacuteriles o lastre)1048766 La flexibilidad operacional

iii) Ademaacutes1048766 Se pueden desarrollar actividades de vegetacioacuten o de remediacioacuten en formaparalela a la operacioacuten

1048766 Permite la encapsulacioacuten de contaminantes en el depoacutesito

Depoacutesito de Relaves en Pasta

Otros Depoacutesitos de Relaves

Nota A continuacioacuten se mencionan otros tipos de Depoacutesitos de Relaves que en otros paiacuteses son factibles de desarrollar Sin embargo en Chile en la actualidad existen grandes restricciones de las autoridades competentes del punto de vista legal de la Seguridad de la Personas y del Medio Ambiente para otorgar permisos a los proyectos que pudieren presentarse de modo tal que no los contempla nuestra legislacioacuten aunque se debe reconocer que en el pasado se realizaron proyectos en Chile que utilizaron las teacutecnicas de Depoacutesitos de Relaves que nombraremos a continuacioacuten

A) Depoacutesitos en Minas Subterraacuteneas en ExplotacioacutenB) Depoacutesitos en Minas Subterraacuteneas AbandonadasC) Depoacutesitos en Minas Explotadas a Cielo AbiertoD) Depoacutesitos Relaves RadiactivosE) Depoacutesitos costerosF) Depoacutesitos submarinos

Descripcioacuten de los Componentes Principales de un Depoacutesito de Relaves yAlgunos Otros Conceptos Importantes

Cubeta- Corresponde al volumen fiacutesico disponible donde de depositan las lamas(finos) y gran parte del agua de los relaves de tal modo que se forma en ella lalaguna de aguas claras debido a la sedimentacioacuten de las partiacuteculas finas La cubetaes la componente maacutes importante en relacioacuten con la vida uacutetil del depoacutesito

Muro o Prisma Perimetral o Prisma Resistente- Este muro delimita la cubeta ypermite contener los residuos que en ella se descargan Por lo tanto el muroperimetral generalmente es la componente maacutes importante en lo que dice relacioacutencon la estabilidad o grado de seguridad del depoacutesito En los tranques de relaves este muro se va construyendo con el material grueso (arenas) de los relaves a lo largo de la vida uacutetil del depoacutesito

Sistema de Descarga yo Clasificacioacuten y Seleccioacuten de los Relaves- El sistemade descarga de residuos mineros permite depositar estos en la cubeta por lo queuna falla de este sistema se traduce en la detencioacuten de la operacioacuten eficiente deldepoacutesito Ademaacutes muchas veces este sistema se utiliza tambieacuten para clasificar yseleccionar los residuos de modo de utilizar parte de los mismos como material para la construccioacuten del muro perimetral (uso de ciclones)

Zona de descarga de los Residuos o Zona de Playa - La zona donde sedescargan los residuos a la cubeta se le llama zona de playa porque usualmenteestaacute seca en la superficie y se asemeja a una playa de arenas finas Es la parte deldepoacutesito de relaves o lamas situada en las cercaniacuteas de la liacutenea de vaciado estaplaya de forma junto al prisma resistente

Poza de Aguas Claras o Laguna de Decantacioacuten- Corresponde a la laguna deaguas clarificadas que se forma en la cubeta debido a la sedimentacioacuten o

decantacioacuten de las partiacuteculas soacutelidas Esta poza permite la recuperacioacuten de aguas yal mismo tiempo la evacuacioacuten de estas desde la cubeta Esta laguna debemantenerse lo mas alejada posible del muro de arenas o prisma resistente y suevacuacioacuten debe hacerse siempre para no disminuir el grado de estabilidad del muroSistema de Recuperacioacuten de Aguas- El sistema de recuperacioacuten de aguas permitedevolver a la planta las aguas claras que se han recuperado desde la poza o laguna de aguas clara mediante bombeo desde balsas yo descargas de torres deevacuacioacuten o decantacioacuten que son obras destinadas a la descarga gravitacional delas aguas claras desde la poza de decantacioacuten de un tranque o embalse de relaves

Sistema de Drenaje- Es el sistema (por ejemplo dedos o lechos drenantes) utilizado para deprimir al maacuteximo el nivel freaacutetico en el interior del cuerpo del murousualmente protegido por filtros para evitar que el flujo de aguas arrastre laspartiacuteculas finas y produzca la colmatacioacuten del sistema

Sistema de Impermeabilizacioacuten de la Cubeta- Si los relaves en la cubetacontienen sustancias toacutexicas debe evitarse la infiltracioacuten de aguas al subsuelo yaque estas podriacutean provocar la contaminacioacuten de los recursos de aguas subterraacuteneasyo de superficie de la zona de emplazamiento del depoacutesito En este caso es preciso que se disponga de un sistema de impermeabilizacioacuten del piso y paredes de la cubeta usualmente construido en base a una serie de estratos impermeables ypermeables-drenantes

Canales de Desviacuteo- Son las zanjas construidas o tuacuteneles construidos en las laderas para captar y desviar las escorrentiacuteas superficiales impidiendo su ingreso a la cubeta del tranque o embalse de relaves

Berma de Coronamiento- Es la faja horizontal de mayor cota del talud externo delprisma resistente o muro de contencioacuten

Revancha- Es la diferencia de cota entre la liacutenea de coronamiento y la superficie

inmediatamente vecina de la fraccioacuten aguas adentro del tranque generalmentelamosa o de arena muy fina Se denomina como revancha miacutenima al desnivel entreel coronamiento del prisma resistente y el punto maacutes alto de las lamas y sedenomina revancha maacutexima al desnivel entre el coronamiento y la superficie de lapoza de decantacioacuten

Nivel Freaacutetico- Es la cota de los puntos en que el agua de poros tiene presioacuten nula

Muro de Partida o Muro Inicial- Muro construido con material grueso de empreacutestito al inicio del depoacutesito de relaves En los sistemas constructivos del muro resistente de aguas abajo y eje central las arenas se vaciacutean hacia aguas abajo del muro inicial y las lamas hacia aguas arriba La altura del muro de partida queda determinada por el avance en altura del prisma de arenas en relacioacuten al avance en altura del nivel de lamas El muro inicial debe permitir mantener una revancha miacutenima a lo largo del periacuteodo de operacioacuten del tranque

Muro de Pieacute- Es el que se construye generalmente de enrocados en el extremo deaguas abajo del prisma resistente en los meacutetodos constructivos de eje central y deaguas abajo Este muro tiene por objeto dar un liacutemite fiacutesico al muro de arenas y evitar el escape de material fuera de la traza del prisma

Muro de Cola- Se suele construir para limitar el depoacutesito por el extremo de aguasarriba Puede construirse de tierra o por alguno de los sistemas de construccioacutenempleados para el muro resistente

Licuefaccioacuten- Perdida total de la resistencia al corte de un suelo saturado porincremento de la presioacuten de poros El caso maacutes frecuente de licuefaccioacuten ocurre poraccioacuten siacutesmica sobre materiales areno-limosos saturados Los relaves saturados son altamente susceptibles a licuefaccioacuten siacutesmica en especial si la permeabilidad ydensidad son bajas Es el fenoacutemeno maacutes preocupante que ocurra en un tranque derelaves

Piezometriacutea - Es el sistema de control de las presiones hidrostaacuteticas en el interior

del prisma resistente para detectar la presencia de sectores saturados Losinstrumentos utilizados se llaman piezoacutemetros y con ellos se detecta el nivel freaacuteticodel subsuelo

Vertederos de emergencia- Son vertederos de umbral variable destinados aevacuar el exceso de aguas acumuladas en la cubeta de un tranque al crecer lalaguna de decantacioacuten por lluvias intensas

Medidas de Control Operacional y de Mantencioacuten en Tranques de Relaves

A continuacioacuten se recomiendan una serie de medidas que deben tenersepresente principalmente por los operadores de la pequentildea y mediana mineriacutea enel control operacional y mantencioacuten de los depoacutesitos tranques de relaves Estasmedidas constituyen el principal objetivo de esta guiacutea

1048766 Se deben realizar perioacutedicamente controles de la densidad in-situ en el muro dearenas y determinar de la densidad relativa (las muestras se deben tomar a 13 y23 de la altura total del muro) Estas medidas son importante porque indican encierta medida el grado de compactacioacuten con que cuenta el muro de arenas en laoperacioacuten

1048766 Controlar el nivel freaacutetico con piezoacutemetros en el muro de arenas comparar lacota que se obtiene de este nivel con la cota del nivel del coronamiento delmuro de partida impermeabilizado El nivel freaacutetico debe ser maacutes bajo que dichacota esto tiene gran relevancia especialmente en aquellos tranques que nocuentan con un buen sistema de drenaje en el muro de arenas

1048766 Cuando el nivel freaacutetico es alto se debe proceder raacutepidamente a bajarloevacuando el agua clara de la laguna en la cubeta Es importante ademaacutes medirel nivel freaacutetico en algunos puntos aguas abajo del tranque y mantener una

estadiacutestica graacutefica con los datos obtenidos

1048766 Establecer un control perioacutedico de la granulometriacutea de las arenas de relave Unaumento repentino y significativo del de finos compromete las condiciones deseguridad de la obra (formacioacuten de bolsones saturados y superficies localizadasmenos resistentes al corte) La exigencia actual del contenido de finos en lasarenas de relave de los muros de contencioacuten en los tranques de relaves es quedebe estar constituida por no maacutes de un 20 de partiacuteculas menores de 200mallas (74 micrones)

1048766 Las partiacuteculas de las arenas de los relaves son muy angulares y heterogeacuteneas locual es favorable del punto de vista de la estabilidad ya que ayuda a lograr unabuena compactacioacuten pues las partiacuteculas en dicha operacioacuten de compactacioacutense traban unas con otra de modo que se necesitan grandes esfuerzos de cortepara romper este entrabamiento

1048766 Se debe medir el de soacutelidos en peso de la pulpa de relaves el cual debemantenerse en un rango no tan alto para que se permita un buen escurrimientode esta pulpa por la tuberiacutea de transporte evitando su embancamiento ytampoco muy bajo para no saturar raacutepidamente de aguas la cubeta (un rangobien aceptado en la praacutectica es entre 35 a 45)

1048766 Mantener una buena revancha con el fin de evitar posibles escurrimientos deagua a traveacutes del muro de arenas producieacutendose asiacute su erosioacuten

1048766 Se deben verificar perioacutedicamente el aacutengulo de talud operacional comprometidoen el proyecto y el ancho del coronamiento del muro de arenas Este uacuteltimo en laactualidad se exige como miacutenimo de 2 metros

1048766 Controlar perioacutedicamente el nivel y posicioacuten de la laguna de aguas claras la cual

debe mantenerse siempre lo maacutes alejada posible del muro de arenas en loscasos de tranques de relaves con el fin de evitar humectar demasiado el muro yque se sature de agua trayendo el consecuente aumento de la presioacuten de porosentre las partiacuteculas y el eventual colapso

1048766 Mantener siempre operativas las torres colectoras o bien las balsas con lasbombas de impulsioacuten para la evacuacioacuten de las aguas de la laguna declarificacioacuten aseguraacutendose asiacute la continuidad de esta operacioacuten

1048766 Verificar en forma perioacutedica el estado de las tuberiacuteas de conduccioacuten de losrelaves y tambieacuten las vaacutelvulas y bombas de impulsioacuten de la pulpa de relavesAdemaacutes se debe programar con antelacioacuten el traslado de las tuberiacuteas a lasposiciones de descarga siguientes

1048766 Una medida importante a tener presente en la construccioacuten en los muros dealgunos tranque es la de evitar conformar esquinas en aacutengulo recto ya queconstituyen uno de los puntos estructuralmente maacutes deacutebiles frente a lassolicitaciones siacutesmicas debido a bajo confinamiento Es por ello aconsejableestablecer uniones redondeadas

1048766 Es muy importante en un tranque de relaves en operacioacuten mantener la praacutecticade compactar el talud exterior a lo largo del muro de arenas usando equiposadecuados como por ejemplo rodillos lisos vibratorios tractores o bulldozerpesados Esto se hace con el fin de mantener una compactacioacuten adecuada delmuro ayudando asiacute a una mejor estabilidad siacutesmica de la obra

1048766 Cuando la compactacioacuten es deficiente los tranques de relaves tienen mayorprobabilidad de colapsar frente a una solicitacioacuten siacutesmica significativa Es por elloque la operacioacuten de compactacioacuten en el muro resistente debe hacerse en formaregular junto con todas aquellas otras medidas que tienen incidencia con la

estabilidad del tranque

1048766 Durante la operacioacuten se deben reparar todas las fisuras o grietas que sepudieren producir pues si no son cerradas dejan puntos deacutebiles sobre los cualesal ser tapados con material de relaves la compactacioacuten posterior no seraacuteeficiente en dichos sectores

1048766 Cuando durante la operacioacuten de un tranque de relaves no hay suficiente arenasde una calidad adecuada es conveniente considerar agregar una o maacutes capasintermedias de material de empreacutestitos bien compactado para continuar laconstruccioacuten del muro resistente y asiacute se tendraacute una mejor estabilidad fiacutesica

1048766 Es importante mantener despejados los muros de arenas de cualquier objetoextrantildeo puesto que los relaves sedimentan a la altura de los obstaacuteculos queencuentran en el trayecto

1048766 Los operadores de los depoacutesitos de relaves deben tener claro conocimiento delManual de Emergencia del depoacutesito de relaves con que obligatoriamente debecontar la Empresa de modo que les permita enfrentar en forma exitosa lassituaciones adversas climaacuteticas hidroloacutegicas siacutesmicas volcaacutenicas o falla delsistema de captacioacuten de aguas claras o situaciones de emergencias de otranaturaleza que pudieren presentarse

1048766 Si la causa de la emergencia se debe a fenoacutemenos naturales extremosimprevistos como sismos nevazones lluvias intensas erupciones volcaacutenicas uotros que impidan una normal operacioacuten o pongan en peligro la vida de laspersonas o el medio ambiente deberaacuten suspenderse las operaciones dedepositacioacuten de relaves hasta que las condiciones de seguridad del depoacutesito serestablezcan

1048766 En caso de precipitacioacuten de nieve o granizo sobre el prisma resistente y en que

a la vez se produzca la posibilidad de que debido a bajas temperaturas puedanintercalarse capas de agua a estado soacutelido que puedan crear planos de falla enel muro deberaacute paralizarse la depositacioacuten de arenas en el muro hasta quepase la situacioacuten de riesgo

Medidas que deben considerarse entre otras al Cierre y Posterior Abandonode un Tranque de Relaves

1048766 Desmantelamiento de las instalaciones (ductos de relaves bombashidrociclones liacuteneas eleacutectricas muelles de acceso)

1048766 Secado de la laguna de aguas claras

1048766 Dejar operativos los canales perimetrales interceptores de aguas de laderas

1048766 Mantencioacuten del sistema de evacuacioacuten de aguas lluvias

1048766 Estabilizacioacuten de taludes (considerando maacuteximo sismo probable de ocurrenciaen la zona de emplazamiento)

1048766 Cercado en torno a las torres colectoras y en algunos casos se justifica elsellado de estas torres

1048766 Instalacioacuten de cierres de acceso al lugar donde se encuentran los relaves

1048766 Instalacioacuten de sentildealizaciones preventivas

1048766 Instalacioacuten de cortavientos

1048766 Habilitacioacuten de vertederos de seguridad (disentildeado considerando el evento demaacutexima crecida probable)

1048766 Compactacioacuten de la berma de coronamiento

1048766 Recubrimiento con material adecuado para evitar la erosioacuten eoacutelica o tambieacutenpara posibilitar la forestacioacuten del tranque en aquellos lugares en donde esfactible hacerlo

Algunos conceptos que se deben conocer y recordar

1048766 Un buen disentildeo y una buena operacioacuten de un depoacutesito de relaves desde suinicio los transformaraacute en obras amigable con el medio ambiente

1048766 Los depoacutesitos de relaves son formas geoloacutegicas artificiales que debenpermanecer en el tiempo y por ello no se debe escatimar en esfuerzos paragarantizar la seguridad de las personas y el medio ambiente

1048766 Todo plan de abandono de un depoacutesito de relaves debe tener como objetivoslos siguientes conceptos Estabilidad Fiacutesica Estabilidad Quiacutemica y usoposterior del suelo

1048766 En la construccioacuten de un tranque de relaves es obligatorio considerar unabuena impermeabilizacioacuten del muro de partida para evitar infiltraciones en labase del muro de arenas y ayudar asiacute a la estabilidad de eacuteste

1048766 Es importante tener presente en el disentildeo del muro de arenas que en el casode un sismo en el coronamiento del muro se pueden producir aceleracionesdel orden de un 40 - 50 mayores que en la base de alliacute la importancia detener siempre una buena compactacioacuten del muro

1048766 Los tranques de relaves tienen una mayor probabilidad de colapsar cuando lacompactacioacuten del muro resistente es deficiente

1048766 Las aceleraciones siacutesmicas pueden producir un mecanismo de cuntildeadeslizante en los muros y tambieacuten producir zonas de licuefaccioacuten

1048766 Los taludes pueden fallar por inestabilidad a causa de- El peso que tiende a deslizar el talud por mala compactacioacuten- Erupcioacuten volcaacutenica- Nieve al derretirse- Hielo fundido- Sismos- Crecida de un riacuteo cercano

1048766 Con la construccioacuten de los Depoacutesitos de Relaves se protege el medioambiente al desecharlos en estas obras adecuadas recuperando el agua que

en algunos sectores es prioritario hacerlo y ademaacutes (en algunos casos) existeuna buena potencialidad futura de retratamiento de estos materialesA continuacioacuten se incluyen algunos anexos que incluyen datos teacutecnicos especiacuteficosexistentes en la literatura que son de utilidad en el tema de Depoacutesitos de Relaves

V REFERENCIAS BIBLIOGRAFICASldquoTuacuteneles y disentildeo de excavaciones subterraacuteneasrdquo UNAP Ing Esteban Aquino AlanocaldquoSostenimiento y relleno de labores minerasrdquo UNAP Ing Jorge Durant BrodenConferencia de apertura I CONEIMIN 2005 Arequipa (Roacutemulo Mucho Mamani)Conferencia 6ordm congreso peruano de mineriacutea 2006 (Guido del castillo Echegaray)Conferencia del director de energiacutea y minas de la regioacuten puno 2007 en inauguracioacuten del jueves

minero FIM-UNAP (Ernesto Sagua Alanguia)Revista rdquoTeoriacutea y accioacuten del mundo minerordquo ediciones 246- 249 director Luciano C DeliotXVII convencioacuten minera Arequipa setiembre 2005Congresos de estudiantes de ingenieriacutea de minas realizadas en el Peruacute I II CONEIMINArequipa05 e Ica06 VI VII CONEINGEMET Tacna05 y Puno06

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURAFACULDAD DE INGENIERIA DE MINAS

ESCUELA PROFESIONALDE INGENIERIA DE MINAS

TEMA APLICACIONES DE LA MECANICA DE FLUIDOS EN MINERIA

CURSO MECANICA DE FLUIDOS E HIDRAULICA

DOCENTE ING LUIS SAAVEDRA FRIAS

ESTUDIANTE CARRION BACA ANTHONY FRANCOIS

CODIGO O602005022

Figura 3- Meacutetodos Constructivos del Muro de Arenas de Tranques de Relaves

Embalses de Relaves

Este tipo de depoacutesito de relaves consiste en construir un muro resistente hechototalmente de material de empreacutestito compactado e impermeabilizando el talud interior del muro y tambieacuten parte o todo su coronamiento los relaves se depositan completos en la cubeta sin necesidad de clasificacioacuten pero tambieacuten deben disponer de un sistema de evacuacioacuten de las aguas claras de la laguna que se forma Los embalses de relaves no se diferencian esencialmente de las presas de embalse de aguas las que constituyen una teacutecnica ampliamente desarrollada en todo el mundo

Es interesante destacar no obstante que las teacutecnicas de disentildeo evolucionan con gran rapidez y cada diacutea se descubren nuevos meacutetodosTal vez la diferencia fundamental entre un embalse destinado a la acumulacioacuten deagua y uno destinado a relaves es que mientras el embalse para agua se construye de una vez con su capacidad definitiva el embalse para relaves se puede ejecutar por etapas a medida que se avanza con el depoacutesito de los relaves a fin de no anticipar inversiones y reducir a un miacutenimo su valor presente La construccioacuten por etapas obliga a que la zona impermeable de la presa se disentildee como una membrana inclinada cercana y en la direccioacuten del talud de aguas arriba Un perfil como eacuteste limita los grados de libertad en el disentildeo de las presas de tierra cuando estaacuten destinadas a contener relaves (Ver Figura 4)

Figura 4 Muro construido con material de empreacutestito

Del punto de vista siacutesmico los Embalses de Relaves son maacutes resistente que cualquiera de los meacutetodos indicados para los Tranques de Relaves

Depoacutesitos de Relaves Espesados

El Ingeniero canadiense Eli I Robinsky ha desarrollado un sistema de depoacutesito que no requiere de un dique o muro contenedor para su construccioacuten El procedimiento se basa en la mayor viscosidad que alcanza la pulpa de relave al aumentar la concentracioacuten de soacutelidos El autor propone una curva en que relaciona el aacutengulo de reposo del relave con el contenido de soacutelidos de la pulpa Para concentracioacuten del orden de 53 en peso la pendiente de reposo es del 2 y eacutesta aumenta hasta un 6 siacute la concentracioacuten sube a 65 De esta manera pueden disponerse los relaves en forma de un cono cuya pendiente seraacute la que corresponde a la respectiva concentracioacuten de soacutelidos Si se trata por ejemplo de

depositar relaves en un valle plano desde la ladera que limita dicho valle se puede iniciar el depoacutesito desde pequentildea altura con una pulpa relativamente diluida para luego elevar el punto de descarga simultaacuteneamente con un aumento de la concentracioacuten a fin de disponer para las capas siguientes de una pendiente mas pronunciada El punto de descarga puede luego ser desplazado lateralmente con el objeto de formar un depoacutesito de base ovoidal

No obstante que este tipo de depoacutesito no requiere la construccioacuten de un dique paralimitar el aacuterea comprometida se recomienda la construccioacuten de un pequentildeo terrapleacuten algo alejado del borde exterior del depoacutesito el cual sirve para contener un volumen para el depoacutesito del agua desalojada por el relave la cual es captada por un vertedero u otro dispositivo para ser bombeada y recirculada Este pequentildeo terrapleacuten sirve a la vez para colectar las aguas lluvias y conducirlas hacia cauces naturales

Otro principio baacutesico de este tipo de depoacutesito se deriva de la diferencia en lo que asegregacioacuten del material se refiere entre una pulpa diluida y otra concentradaEn efecto si la concentracioacuten de soacutelidos es baja el escurrimiento de la pulpa produce una segregacioacuten de materiales depositaacutendose en primer lugar los granos mayores y a continuacioacuten y separadamente los maacutes finos Es el fenoacutemeno usual en el depoacutesito de lamas en un tranque y maacutes auacuten el que ocurre en los tranques construidos por el meacutetodo de aguas arriba Si por el contrario la pulpa es concentrada (del orden del 50 o maacutes) la pulpa escurre como un todo sin ocasionar segregacioacuten Es el caso que ocurre con el escurrimiento de relaves por tuberiacuteas en que es conveniente evitar la segregacioacuten mediante el uso de concentraciones del orden del 50 ya que con el uso de pulpas maacutes diluidas los granos gruesos se separan y ruedan por el fondo aumentando la abrasioacuten de la tuberiacutea seguacuten el autor en un escurrimiento libre ocurre el mismo fenoacutemeno y al evitarse la segregacioacuten se obtiene una mayor densidad que impide que el relave depositado sea erosionado por el agua desalojada por el propio relave por las aguas lluvias o por el viento

El procedimiento propuesto por Robinsky resulta aparentemente muy atractivoespecialmente en aquellos casos en que la topografiacutea es favorable La relativa bajaaltura de los depoacutesitos al tener estos una pendiente maacutexima del tipo 6 ocupangrandes extensiones relativamente planas o de poca inclinacioacuten Existen sin embargo algunas interrogantes que no estaacuten claramente especificados por su autor En efecto la obtencioacuten de concentraciones de pulpa tan alta como 65 de soacutelidos es un problema que el autor no ha explicado como se puede obtener Solamente ha sugerido en forma general que podriacutean

usarse espesadores coacutenicos profundos meacutetodos centriacutefugos y de filtracioacuten y vaciacuteo Por otra parte si las pulpas asiacute concentradas tienen un aacutengulo de reposo de 6 su escurrimiento por tuberiacutea desde el concentrador hasta el veacutertice del cono implica una peacuterdida de carga hidraacuteulica superior a dicho 6 en forma que una conduccioacuten por ejemplo a 2 Km significariacutea una perdida de energiacutea del orden de 150 m lo que resultariacutea muy costoso si el relave debe ser bombeado No siempre es posible la instalacioacuten del espesador junto al veacutertice del depoacutesito

En resumen el meacutetodo de depositacioacuten de relaves espesados es una posibilidad muy interesante que merece ser investigada en profundidad para resolver los interrogantes que se plantean Es posible que puedan ser utilizados en forma experimental con un grado de espesamiento del orden de 53 de soacutelidos el que puede ser alcanzado por meacutetodos corrientes usando para el depoacutesito un terreno casi horizontal ya que el talud de reposo del relave asiacute espesado seriacutea del tipo 2

Figura 5 Disposicioacuten de Relaves Espesados (Meacutetodo Robinsky)Depoacutesitos de Relaves Filtrados

Este tipo de depoacutesitos de relaves es muy similar al de los relaves espesados con ladiferencia de que el material contiene menos agua debido al proceso de filtradoutilizando equipos similares a los que se emplean para filtrar concentrados como son los filtros de prensa o de vaciacuteo

El relave una vez filtrado se transporta al lugar de depoacutesito mediante cintastransportadoras o bien mediante equipos de movimiento de tierra yo camiones En el primer caso se logra un domo de material similar al meacutetodo de Robinsky mientras que en el segundo caso se utiliza el equipo de movimiento de tierras para ir construyendo moacutedulos de material compactado los cuales permiten conformar un depoacutesito aterrazado de gran volumen Es importante sentildealar que en este meacutetodo aunque el contenido de humedad que se logra (20 a 30) permite su manejo con equipos de movimiento de tierra es suficientemente alto como para tener un relleno praacutecticamente saturado por lo que es posible que se produzcan infiltraciones importantes de las aguas contenidas en estos relaves si el suelo de fundacioacuten es relativamente permeable Tambieacuten es necesario sentildealar que la presencia de algunas arcillas yeso etc en los materiales de relaves pueden reducir significativamente la eficiencia de filtrado

Depoacutesito de Relaves Filtrados

75 Depoacutesitos de Relaves en Pasta

Los relaves en pasta corresponden a una mezcla de agua con soacutelido que contieneabundante partiacuteculas finas y un bajo contenido de agua de modo que esta mezclatenga una consistencia espesa similar a una pulpa de alta densidadUna buena pasta de relaves requiere tener al menos un 15 de concentracioacuten en peso de partiacuteculas de tamantildeo menor a 20 micrones La mejor propiedad de las pastas de relaves es que pueden ser eficientemente trasportadas en tuberiacuteas sin los problemas de segregacioacuten o sedimentacioacuten que ocurren normalmente en las pulpas de relaves y permiten una gran flexibilidad en el desarrollo del concepto del sitio de emplazamiento una vez depositados los relaves se dejan secar luego acopiar permitiendo asiacute minimizar la superficie de suelo cubierto con relaves

La consistencia alcanzada permite que una pasta permanezca estable auacuten cuando esteacute varias horas sin moverse La pasta puede formarse a partir de una gran variabilidad de componentes como cuarzofeldespato arcillas micas y salesEs posible producir materiales con la consistencia de pasta a partir de un amplio rango de concentracioacuten de soacutelidos en peso y sobre la base de la variacioacuten de la distribucioacuten de tamantildeo de las partiacuteculas Es decir la produccioacuten de pasta es especiacutefica para cada tipo de material

Cuando se dispone pasta de relaves en superficie una muy pequentildea fraccioacuten de agua podraacute drenar o infiltrarse ya que la mayor parte de la humedad es retenida en la pasta debido a la tensioacuten superficial de la matriz de suelo finoLa flexibilidad que permiten las pastas en cuanto al desarrollo del lugar de emplazamiento del depoacutesito puede ser extendida al uso de teacutecnicas de construccioacuten aguas arriba donde las consideraciones de disentildeo antisiacutesmicos de otra manera seriacutea prohibida Con la alternativa de pasta no se requiere una solucioacuten tipo embalse

Para faenas de pequentildea escala la pasta puede ser transportada en camiones desde las instalaciones de operacioacuten y descargadas en el lugar de disposicioacuten final Una vez depositada se deja secar y se puede acopiar Esta forma de acumular permite minimizar la superficie de suelo cubierto con relaves realizar un cierre progresivo y al cese de operaciones el depoacutesito puede ser dejado sin requerir medidas adicionales de cierre

Para faenas de mayor tamantildeo por economiacutea de escala para el manejo de materiales el sistema considera el uso de bombas o cintas transportadoras hasta un repartidor que realiza la disposicioacuten final Cabe destacar que debido a su alta densidad las pastas son transportadas mediante el uso de bombas de desplazamiento positivo

i) En los depoacutesitos de relaves en pasta se reducen significativamente lo siguiente

1048766 La necesidad de disentildear y construir grandes depoacutesitos1048766 El volumen de materiales involucrados en la construccioacuten de depoacutesitos1048766 Los riesgos de falla geomecaacutenica asociados a los tranques convencionales1048766 Los riesgos de generacioacuten de aguas aacutecidas y lixiviacioacuten de metales1048766 El manejo del volumen de agua clara1048766 Las peacuterdidas de agua por infiltracioacuten y evaporacioacuten1048766 La superficie de suelo para disponer los relaves optimizando el uso del suelo1048766 La emisioacuten de material particulado

ii) En los depoacutesitos de relaves en pasta se incrementa significativamente lo siguiente1048766 La recuperacioacuten de aguas desde los relaves1048766 La aceptacioacuten ambiental de la comunidad1048766 La posibilidad de co-depositar junto a otros residuos mineros (esteacuteriles o lastre)1048766 La flexibilidad operacional

iii) Ademaacutes1048766 Se pueden desarrollar actividades de vegetacioacuten o de remediacioacuten en formaparalela a la operacioacuten

1048766 Permite la encapsulacioacuten de contaminantes en el depoacutesito

Depoacutesito de Relaves en Pasta

Otros Depoacutesitos de Relaves

Nota A continuacioacuten se mencionan otros tipos de Depoacutesitos de Relaves que en otros paiacuteses son factibles de desarrollar Sin embargo en Chile en la actualidad existen grandes restricciones de las autoridades competentes del punto de vista legal de la Seguridad de la Personas y del Medio Ambiente para otorgar permisos a los proyectos que pudieren presentarse de modo tal que no los contempla nuestra legislacioacuten aunque se debe reconocer que en el pasado se realizaron proyectos en Chile que utilizaron las teacutecnicas de Depoacutesitos de Relaves que nombraremos a continuacioacuten

A) Depoacutesitos en Minas Subterraacuteneas en ExplotacioacutenB) Depoacutesitos en Minas Subterraacuteneas AbandonadasC) Depoacutesitos en Minas Explotadas a Cielo AbiertoD) Depoacutesitos Relaves RadiactivosE) Depoacutesitos costerosF) Depoacutesitos submarinos

Descripcioacuten de los Componentes Principales de un Depoacutesito de Relaves yAlgunos Otros Conceptos Importantes

Cubeta- Corresponde al volumen fiacutesico disponible donde de depositan las lamas(finos) y gran parte del agua de los relaves de tal modo que se forma en ella lalaguna de aguas claras debido a la sedimentacioacuten de las partiacuteculas finas La cubetaes la componente maacutes importante en relacioacuten con la vida uacutetil del depoacutesito

Muro o Prisma Perimetral o Prisma Resistente- Este muro delimita la cubeta ypermite contener los residuos que en ella se descargan Por lo tanto el muroperimetral generalmente es la componente maacutes importante en lo que dice relacioacutencon la estabilidad o grado de seguridad del depoacutesito En los tranques de relaves este muro se va construyendo con el material grueso (arenas) de los relaves a lo largo de la vida uacutetil del depoacutesito

Sistema de Descarga yo Clasificacioacuten y Seleccioacuten de los Relaves- El sistemade descarga de residuos mineros permite depositar estos en la cubeta por lo queuna falla de este sistema se traduce en la detencioacuten de la operacioacuten eficiente deldepoacutesito Ademaacutes muchas veces este sistema se utiliza tambieacuten para clasificar yseleccionar los residuos de modo de utilizar parte de los mismos como material para la construccioacuten del muro perimetral (uso de ciclones)

Zona de descarga de los Residuos o Zona de Playa - La zona donde sedescargan los residuos a la cubeta se le llama zona de playa porque usualmenteestaacute seca en la superficie y se asemeja a una playa de arenas finas Es la parte deldepoacutesito de relaves o lamas situada en las cercaniacuteas de la liacutenea de vaciado estaplaya de forma junto al prisma resistente

Poza de Aguas Claras o Laguna de Decantacioacuten- Corresponde a la laguna deaguas clarificadas que se forma en la cubeta debido a la sedimentacioacuten o

decantacioacuten de las partiacuteculas soacutelidas Esta poza permite la recuperacioacuten de aguas yal mismo tiempo la evacuacioacuten de estas desde la cubeta Esta laguna debemantenerse lo mas alejada posible del muro de arenas o prisma resistente y suevacuacioacuten debe hacerse siempre para no disminuir el grado de estabilidad del muroSistema de Recuperacioacuten de Aguas- El sistema de recuperacioacuten de aguas permitedevolver a la planta las aguas claras que se han recuperado desde la poza o laguna de aguas clara mediante bombeo desde balsas yo descargas de torres deevacuacioacuten o decantacioacuten que son obras destinadas a la descarga gravitacional delas aguas claras desde la poza de decantacioacuten de un tranque o embalse de relaves

Sistema de Drenaje- Es el sistema (por ejemplo dedos o lechos drenantes) utilizado para deprimir al maacuteximo el nivel freaacutetico en el interior del cuerpo del murousualmente protegido por filtros para evitar que el flujo de aguas arrastre laspartiacuteculas finas y produzca la colmatacioacuten del sistema

Sistema de Impermeabilizacioacuten de la Cubeta- Si los relaves en la cubetacontienen sustancias toacutexicas debe evitarse la infiltracioacuten de aguas al subsuelo yaque estas podriacutean provocar la contaminacioacuten de los recursos de aguas subterraacuteneasyo de superficie de la zona de emplazamiento del depoacutesito En este caso es preciso que se disponga de un sistema de impermeabilizacioacuten del piso y paredes de la cubeta usualmente construido en base a una serie de estratos impermeables ypermeables-drenantes

Canales de Desviacuteo- Son las zanjas construidas o tuacuteneles construidos en las laderas para captar y desviar las escorrentiacuteas superficiales impidiendo su ingreso a la cubeta del tranque o embalse de relaves

Berma de Coronamiento- Es la faja horizontal de mayor cota del talud externo delprisma resistente o muro de contencioacuten

Revancha- Es la diferencia de cota entre la liacutenea de coronamiento y la superficie

inmediatamente vecina de la fraccioacuten aguas adentro del tranque generalmentelamosa o de arena muy fina Se denomina como revancha miacutenima al desnivel entreel coronamiento del prisma resistente y el punto maacutes alto de las lamas y sedenomina revancha maacutexima al desnivel entre el coronamiento y la superficie de lapoza de decantacioacuten

Nivel Freaacutetico- Es la cota de los puntos en que el agua de poros tiene presioacuten nula

Muro de Partida o Muro Inicial- Muro construido con material grueso de empreacutestito al inicio del depoacutesito de relaves En los sistemas constructivos del muro resistente de aguas abajo y eje central las arenas se vaciacutean hacia aguas abajo del muro inicial y las lamas hacia aguas arriba La altura del muro de partida queda determinada por el avance en altura del prisma de arenas en relacioacuten al avance en altura del nivel de lamas El muro inicial debe permitir mantener una revancha miacutenima a lo largo del periacuteodo de operacioacuten del tranque

Muro de Pieacute- Es el que se construye generalmente de enrocados en el extremo deaguas abajo del prisma resistente en los meacutetodos constructivos de eje central y deaguas abajo Este muro tiene por objeto dar un liacutemite fiacutesico al muro de arenas y evitar el escape de material fuera de la traza del prisma

Muro de Cola- Se suele construir para limitar el depoacutesito por el extremo de aguasarriba Puede construirse de tierra o por alguno de los sistemas de construccioacutenempleados para el muro resistente

Licuefaccioacuten- Perdida total de la resistencia al corte de un suelo saturado porincremento de la presioacuten de poros El caso maacutes frecuente de licuefaccioacuten ocurre poraccioacuten siacutesmica sobre materiales areno-limosos saturados Los relaves saturados son altamente susceptibles a licuefaccioacuten siacutesmica en especial si la permeabilidad ydensidad son bajas Es el fenoacutemeno maacutes preocupante que ocurra en un tranque derelaves

Piezometriacutea - Es el sistema de control de las presiones hidrostaacuteticas en el interior

del prisma resistente para detectar la presencia de sectores saturados Losinstrumentos utilizados se llaman piezoacutemetros y con ellos se detecta el nivel freaacuteticodel subsuelo

Vertederos de emergencia- Son vertederos de umbral variable destinados aevacuar el exceso de aguas acumuladas en la cubeta de un tranque al crecer lalaguna de decantacioacuten por lluvias intensas

Medidas de Control Operacional y de Mantencioacuten en Tranques de Relaves

A continuacioacuten se recomiendan una serie de medidas que deben tenersepresente principalmente por los operadores de la pequentildea y mediana mineriacutea enel control operacional y mantencioacuten de los depoacutesitos tranques de relaves Estasmedidas constituyen el principal objetivo de esta guiacutea

1048766 Se deben realizar perioacutedicamente controles de la densidad in-situ en el muro dearenas y determinar de la densidad relativa (las muestras se deben tomar a 13 y23 de la altura total del muro) Estas medidas son importante porque indican encierta medida el grado de compactacioacuten con que cuenta el muro de arenas en laoperacioacuten

1048766 Controlar el nivel freaacutetico con piezoacutemetros en el muro de arenas comparar lacota que se obtiene de este nivel con la cota del nivel del coronamiento delmuro de partida impermeabilizado El nivel freaacutetico debe ser maacutes bajo que dichacota esto tiene gran relevancia especialmente en aquellos tranques que nocuentan con un buen sistema de drenaje en el muro de arenas

1048766 Cuando el nivel freaacutetico es alto se debe proceder raacutepidamente a bajarloevacuando el agua clara de la laguna en la cubeta Es importante ademaacutes medirel nivel freaacutetico en algunos puntos aguas abajo del tranque y mantener una

estadiacutestica graacutefica con los datos obtenidos

1048766 Establecer un control perioacutedico de la granulometriacutea de las arenas de relave Unaumento repentino y significativo del de finos compromete las condiciones deseguridad de la obra (formacioacuten de bolsones saturados y superficies localizadasmenos resistentes al corte) La exigencia actual del contenido de finos en lasarenas de relave de los muros de contencioacuten en los tranques de relaves es quedebe estar constituida por no maacutes de un 20 de partiacuteculas menores de 200mallas (74 micrones)

1048766 Las partiacuteculas de las arenas de los relaves son muy angulares y heterogeacuteneas locual es favorable del punto de vista de la estabilidad ya que ayuda a lograr unabuena compactacioacuten pues las partiacuteculas en dicha operacioacuten de compactacioacutense traban unas con otra de modo que se necesitan grandes esfuerzos de cortepara romper este entrabamiento

1048766 Se debe medir el de soacutelidos en peso de la pulpa de relaves el cual debemantenerse en un rango no tan alto para que se permita un buen escurrimientode esta pulpa por la tuberiacutea de transporte evitando su embancamiento ytampoco muy bajo para no saturar raacutepidamente de aguas la cubeta (un rangobien aceptado en la praacutectica es entre 35 a 45)

1048766 Mantener una buena revancha con el fin de evitar posibles escurrimientos deagua a traveacutes del muro de arenas producieacutendose asiacute su erosioacuten

1048766 Se deben verificar perioacutedicamente el aacutengulo de talud operacional comprometidoen el proyecto y el ancho del coronamiento del muro de arenas Este uacuteltimo en laactualidad se exige como miacutenimo de 2 metros

1048766 Controlar perioacutedicamente el nivel y posicioacuten de la laguna de aguas claras la cual

debe mantenerse siempre lo maacutes alejada posible del muro de arenas en loscasos de tranques de relaves con el fin de evitar humectar demasiado el muro yque se sature de agua trayendo el consecuente aumento de la presioacuten de porosentre las partiacuteculas y el eventual colapso

1048766 Mantener siempre operativas las torres colectoras o bien las balsas con lasbombas de impulsioacuten para la evacuacioacuten de las aguas de la laguna declarificacioacuten aseguraacutendose asiacute la continuidad de esta operacioacuten

1048766 Verificar en forma perioacutedica el estado de las tuberiacuteas de conduccioacuten de losrelaves y tambieacuten las vaacutelvulas y bombas de impulsioacuten de la pulpa de relavesAdemaacutes se debe programar con antelacioacuten el traslado de las tuberiacuteas a lasposiciones de descarga siguientes

1048766 Una medida importante a tener presente en la construccioacuten en los muros dealgunos tranque es la de evitar conformar esquinas en aacutengulo recto ya queconstituyen uno de los puntos estructuralmente maacutes deacutebiles frente a lassolicitaciones siacutesmicas debido a bajo confinamiento Es por ello aconsejableestablecer uniones redondeadas

1048766 Es muy importante en un tranque de relaves en operacioacuten mantener la praacutecticade compactar el talud exterior a lo largo del muro de arenas usando equiposadecuados como por ejemplo rodillos lisos vibratorios tractores o bulldozerpesados Esto se hace con el fin de mantener una compactacioacuten adecuada delmuro ayudando asiacute a una mejor estabilidad siacutesmica de la obra

1048766 Cuando la compactacioacuten es deficiente los tranques de relaves tienen mayorprobabilidad de colapsar frente a una solicitacioacuten siacutesmica significativa Es por elloque la operacioacuten de compactacioacuten en el muro resistente debe hacerse en formaregular junto con todas aquellas otras medidas que tienen incidencia con la

estabilidad del tranque

1048766 Durante la operacioacuten se deben reparar todas las fisuras o grietas que sepudieren producir pues si no son cerradas dejan puntos deacutebiles sobre los cualesal ser tapados con material de relaves la compactacioacuten posterior no seraacuteeficiente en dichos sectores

1048766 Cuando durante la operacioacuten de un tranque de relaves no hay suficiente arenasde una calidad adecuada es conveniente considerar agregar una o maacutes capasintermedias de material de empreacutestitos bien compactado para continuar laconstruccioacuten del muro resistente y asiacute se tendraacute una mejor estabilidad fiacutesica

1048766 Es importante mantener despejados los muros de arenas de cualquier objetoextrantildeo puesto que los relaves sedimentan a la altura de los obstaacuteculos queencuentran en el trayecto

1048766 Los operadores de los depoacutesitos de relaves deben tener claro conocimiento delManual de Emergencia del depoacutesito de relaves con que obligatoriamente debecontar la Empresa de modo que les permita enfrentar en forma exitosa lassituaciones adversas climaacuteticas hidroloacutegicas siacutesmicas volcaacutenicas o falla delsistema de captacioacuten de aguas claras o situaciones de emergencias de otranaturaleza que pudieren presentarse

1048766 Si la causa de la emergencia se debe a fenoacutemenos naturales extremosimprevistos como sismos nevazones lluvias intensas erupciones volcaacutenicas uotros que impidan una normal operacioacuten o pongan en peligro la vida de laspersonas o el medio ambiente deberaacuten suspenderse las operaciones dedepositacioacuten de relaves hasta que las condiciones de seguridad del depoacutesito serestablezcan

1048766 En caso de precipitacioacuten de nieve o granizo sobre el prisma resistente y en que

a la vez se produzca la posibilidad de que debido a bajas temperaturas puedanintercalarse capas de agua a estado soacutelido que puedan crear planos de falla enel muro deberaacute paralizarse la depositacioacuten de arenas en el muro hasta quepase la situacioacuten de riesgo

Medidas que deben considerarse entre otras al Cierre y Posterior Abandonode un Tranque de Relaves

1048766 Desmantelamiento de las instalaciones (ductos de relaves bombashidrociclones liacuteneas eleacutectricas muelles de acceso)

1048766 Secado de la laguna de aguas claras

1048766 Dejar operativos los canales perimetrales interceptores de aguas de laderas

1048766 Mantencioacuten del sistema de evacuacioacuten de aguas lluvias

1048766 Estabilizacioacuten de taludes (considerando maacuteximo sismo probable de ocurrenciaen la zona de emplazamiento)

1048766 Cercado en torno a las torres colectoras y en algunos casos se justifica elsellado de estas torres

1048766 Instalacioacuten de cierres de acceso al lugar donde se encuentran los relaves

1048766 Instalacioacuten de sentildealizaciones preventivas

1048766 Instalacioacuten de cortavientos

1048766 Habilitacioacuten de vertederos de seguridad (disentildeado considerando el evento demaacutexima crecida probable)

1048766 Compactacioacuten de la berma de coronamiento

1048766 Recubrimiento con material adecuado para evitar la erosioacuten eoacutelica o tambieacutenpara posibilitar la forestacioacuten del tranque en aquellos lugares en donde esfactible hacerlo

Algunos conceptos que se deben conocer y recordar

1048766 Un buen disentildeo y una buena operacioacuten de un depoacutesito de relaves desde suinicio los transformaraacute en obras amigable con el medio ambiente

1048766 Los depoacutesitos de relaves son formas geoloacutegicas artificiales que debenpermanecer en el tiempo y por ello no se debe escatimar en esfuerzos paragarantizar la seguridad de las personas y el medio ambiente

1048766 Todo plan de abandono de un depoacutesito de relaves debe tener como objetivoslos siguientes conceptos Estabilidad Fiacutesica Estabilidad Quiacutemica y usoposterior del suelo

1048766 En la construccioacuten de un tranque de relaves es obligatorio considerar unabuena impermeabilizacioacuten del muro de partida para evitar infiltraciones en labase del muro de arenas y ayudar asiacute a la estabilidad de eacuteste

1048766 Es importante tener presente en el disentildeo del muro de arenas que en el casode un sismo en el coronamiento del muro se pueden producir aceleracionesdel orden de un 40 - 50 mayores que en la base de alliacute la importancia detener siempre una buena compactacioacuten del muro

1048766 Los tranques de relaves tienen una mayor probabilidad de colapsar cuando lacompactacioacuten del muro resistente es deficiente

1048766 Las aceleraciones siacutesmicas pueden producir un mecanismo de cuntildeadeslizante en los muros y tambieacuten producir zonas de licuefaccioacuten

1048766 Los taludes pueden fallar por inestabilidad a causa de- El peso que tiende a deslizar el talud por mala compactacioacuten- Erupcioacuten volcaacutenica- Nieve al derretirse- Hielo fundido- Sismos- Crecida de un riacuteo cercano

1048766 Con la construccioacuten de los Depoacutesitos de Relaves se protege el medioambiente al desecharlos en estas obras adecuadas recuperando el agua que

en algunos sectores es prioritario hacerlo y ademaacutes (en algunos casos) existeuna buena potencialidad futura de retratamiento de estos materialesA continuacioacuten se incluyen algunos anexos que incluyen datos teacutecnicos especiacuteficosexistentes en la literatura que son de utilidad en el tema de Depoacutesitos de Relaves

V REFERENCIAS BIBLIOGRAFICASldquoTuacuteneles y disentildeo de excavaciones subterraacuteneasrdquo UNAP Ing Esteban Aquino AlanocaldquoSostenimiento y relleno de labores minerasrdquo UNAP Ing Jorge Durant BrodenConferencia de apertura I CONEIMIN 2005 Arequipa (Roacutemulo Mucho Mamani)Conferencia 6ordm congreso peruano de mineriacutea 2006 (Guido del castillo Echegaray)Conferencia del director de energiacutea y minas de la regioacuten puno 2007 en inauguracioacuten del jueves

minero FIM-UNAP (Ernesto Sagua Alanguia)Revista rdquoTeoriacutea y accioacuten del mundo minerordquo ediciones 246- 249 director Luciano C DeliotXVII convencioacuten minera Arequipa setiembre 2005Congresos de estudiantes de ingenieriacutea de minas realizadas en el Peruacute I II CONEIMINArequipa05 e Ica06 VI VII CONEINGEMET Tacna05 y Puno06

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURAFACULDAD DE INGENIERIA DE MINAS

ESCUELA PROFESIONALDE INGENIERIA DE MINAS

TEMA APLICACIONES DE LA MECANICA DE FLUIDOS EN MINERIA

CURSO MECANICA DE FLUIDOS E HIDRAULICA

DOCENTE ING LUIS SAAVEDRA FRIAS

ESTUDIANTE CARRION BACA ANTHONY FRANCOIS

CODIGO O602005022

Es interesante destacar no obstante que las teacutecnicas de disentildeo evolucionan con gran rapidez y cada diacutea se descubren nuevos meacutetodosTal vez la diferencia fundamental entre un embalse destinado a la acumulacioacuten deagua y uno destinado a relaves es que mientras el embalse para agua se construye de una vez con su capacidad definitiva el embalse para relaves se puede ejecutar por etapas a medida que se avanza con el depoacutesito de los relaves a fin de no anticipar inversiones y reducir a un miacutenimo su valor presente La construccioacuten por etapas obliga a que la zona impermeable de la presa se disentildee como una membrana inclinada cercana y en la direccioacuten del talud de aguas arriba Un perfil como eacuteste limita los grados de libertad en el disentildeo de las presas de tierra cuando estaacuten destinadas a contener relaves (Ver Figura 4)

Figura 4 Muro construido con material de empreacutestito

Del punto de vista siacutesmico los Embalses de Relaves son maacutes resistente que cualquiera de los meacutetodos indicados para los Tranques de Relaves

Depoacutesitos de Relaves Espesados

El Ingeniero canadiense Eli I Robinsky ha desarrollado un sistema de depoacutesito que no requiere de un dique o muro contenedor para su construccioacuten El procedimiento se basa en la mayor viscosidad que alcanza la pulpa de relave al aumentar la concentracioacuten de soacutelidos El autor propone una curva en que relaciona el aacutengulo de reposo del relave con el contenido de soacutelidos de la pulpa Para concentracioacuten del orden de 53 en peso la pendiente de reposo es del 2 y eacutesta aumenta hasta un 6 siacute la concentracioacuten sube a 65 De esta manera pueden disponerse los relaves en forma de un cono cuya pendiente seraacute la que corresponde a la respectiva concentracioacuten de soacutelidos Si se trata por ejemplo de

depositar relaves en un valle plano desde la ladera que limita dicho valle se puede iniciar el depoacutesito desde pequentildea altura con una pulpa relativamente diluida para luego elevar el punto de descarga simultaacuteneamente con un aumento de la concentracioacuten a fin de disponer para las capas siguientes de una pendiente mas pronunciada El punto de descarga puede luego ser desplazado lateralmente con el objeto de formar un depoacutesito de base ovoidal

No obstante que este tipo de depoacutesito no requiere la construccioacuten de un dique paralimitar el aacuterea comprometida se recomienda la construccioacuten de un pequentildeo terrapleacuten algo alejado del borde exterior del depoacutesito el cual sirve para contener un volumen para el depoacutesito del agua desalojada por el relave la cual es captada por un vertedero u otro dispositivo para ser bombeada y recirculada Este pequentildeo terrapleacuten sirve a la vez para colectar las aguas lluvias y conducirlas hacia cauces naturales

Otro principio baacutesico de este tipo de depoacutesito se deriva de la diferencia en lo que asegregacioacuten del material se refiere entre una pulpa diluida y otra concentradaEn efecto si la concentracioacuten de soacutelidos es baja el escurrimiento de la pulpa produce una segregacioacuten de materiales depositaacutendose en primer lugar los granos mayores y a continuacioacuten y separadamente los maacutes finos Es el fenoacutemeno usual en el depoacutesito de lamas en un tranque y maacutes auacuten el que ocurre en los tranques construidos por el meacutetodo de aguas arriba Si por el contrario la pulpa es concentrada (del orden del 50 o maacutes) la pulpa escurre como un todo sin ocasionar segregacioacuten Es el caso que ocurre con el escurrimiento de relaves por tuberiacuteas en que es conveniente evitar la segregacioacuten mediante el uso de concentraciones del orden del 50 ya que con el uso de pulpas maacutes diluidas los granos gruesos se separan y ruedan por el fondo aumentando la abrasioacuten de la tuberiacutea seguacuten el autor en un escurrimiento libre ocurre el mismo fenoacutemeno y al evitarse la segregacioacuten se obtiene una mayor densidad que impide que el relave depositado sea erosionado por el agua desalojada por el propio relave por las aguas lluvias o por el viento

El procedimiento propuesto por Robinsky resulta aparentemente muy atractivoespecialmente en aquellos casos en que la topografiacutea es favorable La relativa bajaaltura de los depoacutesitos al tener estos una pendiente maacutexima del tipo 6 ocupangrandes extensiones relativamente planas o de poca inclinacioacuten Existen sin embargo algunas interrogantes que no estaacuten claramente especificados por su autor En efecto la obtencioacuten de concentraciones de pulpa tan alta como 65 de soacutelidos es un problema que el autor no ha explicado como se puede obtener Solamente ha sugerido en forma general que podriacutean

usarse espesadores coacutenicos profundos meacutetodos centriacutefugos y de filtracioacuten y vaciacuteo Por otra parte si las pulpas asiacute concentradas tienen un aacutengulo de reposo de 6 su escurrimiento por tuberiacutea desde el concentrador hasta el veacutertice del cono implica una peacuterdida de carga hidraacuteulica superior a dicho 6 en forma que una conduccioacuten por ejemplo a 2 Km significariacutea una perdida de energiacutea del orden de 150 m lo que resultariacutea muy costoso si el relave debe ser bombeado No siempre es posible la instalacioacuten del espesador junto al veacutertice del depoacutesito

En resumen el meacutetodo de depositacioacuten de relaves espesados es una posibilidad muy interesante que merece ser investigada en profundidad para resolver los interrogantes que se plantean Es posible que puedan ser utilizados en forma experimental con un grado de espesamiento del orden de 53 de soacutelidos el que puede ser alcanzado por meacutetodos corrientes usando para el depoacutesito un terreno casi horizontal ya que el talud de reposo del relave asiacute espesado seriacutea del tipo 2

Figura 5 Disposicioacuten de Relaves Espesados (Meacutetodo Robinsky)Depoacutesitos de Relaves Filtrados

Este tipo de depoacutesitos de relaves es muy similar al de los relaves espesados con ladiferencia de que el material contiene menos agua debido al proceso de filtradoutilizando equipos similares a los que se emplean para filtrar concentrados como son los filtros de prensa o de vaciacuteo

El relave una vez filtrado se transporta al lugar de depoacutesito mediante cintastransportadoras o bien mediante equipos de movimiento de tierra yo camiones En el primer caso se logra un domo de material similar al meacutetodo de Robinsky mientras que en el segundo caso se utiliza el equipo de movimiento de tierras para ir construyendo moacutedulos de material compactado los cuales permiten conformar un depoacutesito aterrazado de gran volumen Es importante sentildealar que en este meacutetodo aunque el contenido de humedad que se logra (20 a 30) permite su manejo con equipos de movimiento de tierra es suficientemente alto como para tener un relleno praacutecticamente saturado por lo que es posible que se produzcan infiltraciones importantes de las aguas contenidas en estos relaves si el suelo de fundacioacuten es relativamente permeable Tambieacuten es necesario sentildealar que la presencia de algunas arcillas yeso etc en los materiales de relaves pueden reducir significativamente la eficiencia de filtrado

Depoacutesito de Relaves Filtrados

75 Depoacutesitos de Relaves en Pasta

Los relaves en pasta corresponden a una mezcla de agua con soacutelido que contieneabundante partiacuteculas finas y un bajo contenido de agua de modo que esta mezclatenga una consistencia espesa similar a una pulpa de alta densidadUna buena pasta de relaves requiere tener al menos un 15 de concentracioacuten en peso de partiacuteculas de tamantildeo menor a 20 micrones La mejor propiedad de las pastas de relaves es que pueden ser eficientemente trasportadas en tuberiacuteas sin los problemas de segregacioacuten o sedimentacioacuten que ocurren normalmente en las pulpas de relaves y permiten una gran flexibilidad en el desarrollo del concepto del sitio de emplazamiento una vez depositados los relaves se dejan secar luego acopiar permitiendo asiacute minimizar la superficie de suelo cubierto con relaves

La consistencia alcanzada permite que una pasta permanezca estable auacuten cuando esteacute varias horas sin moverse La pasta puede formarse a partir de una gran variabilidad de componentes como cuarzofeldespato arcillas micas y salesEs posible producir materiales con la consistencia de pasta a partir de un amplio rango de concentracioacuten de soacutelidos en peso y sobre la base de la variacioacuten de la distribucioacuten de tamantildeo de las partiacuteculas Es decir la produccioacuten de pasta es especiacutefica para cada tipo de material

Cuando se dispone pasta de relaves en superficie una muy pequentildea fraccioacuten de agua podraacute drenar o infiltrarse ya que la mayor parte de la humedad es retenida en la pasta debido a la tensioacuten superficial de la matriz de suelo finoLa flexibilidad que permiten las pastas en cuanto al desarrollo del lugar de emplazamiento del depoacutesito puede ser extendida al uso de teacutecnicas de construccioacuten aguas arriba donde las consideraciones de disentildeo antisiacutesmicos de otra manera seriacutea prohibida Con la alternativa de pasta no se requiere una solucioacuten tipo embalse

Para faenas de pequentildea escala la pasta puede ser transportada en camiones desde las instalaciones de operacioacuten y descargadas en el lugar de disposicioacuten final Una vez depositada se deja secar y se puede acopiar Esta forma de acumular permite minimizar la superficie de suelo cubierto con relaves realizar un cierre progresivo y al cese de operaciones el depoacutesito puede ser dejado sin requerir medidas adicionales de cierre

Para faenas de mayor tamantildeo por economiacutea de escala para el manejo de materiales el sistema considera el uso de bombas o cintas transportadoras hasta un repartidor que realiza la disposicioacuten final Cabe destacar que debido a su alta densidad las pastas son transportadas mediante el uso de bombas de desplazamiento positivo

i) En los depoacutesitos de relaves en pasta se reducen significativamente lo siguiente

1048766 La necesidad de disentildear y construir grandes depoacutesitos1048766 El volumen de materiales involucrados en la construccioacuten de depoacutesitos1048766 Los riesgos de falla geomecaacutenica asociados a los tranques convencionales1048766 Los riesgos de generacioacuten de aguas aacutecidas y lixiviacioacuten de metales1048766 El manejo del volumen de agua clara1048766 Las peacuterdidas de agua por infiltracioacuten y evaporacioacuten1048766 La superficie de suelo para disponer los relaves optimizando el uso del suelo1048766 La emisioacuten de material particulado

ii) En los depoacutesitos de relaves en pasta se incrementa significativamente lo siguiente1048766 La recuperacioacuten de aguas desde los relaves1048766 La aceptacioacuten ambiental de la comunidad1048766 La posibilidad de co-depositar junto a otros residuos mineros (esteacuteriles o lastre)1048766 La flexibilidad operacional

iii) Ademaacutes1048766 Se pueden desarrollar actividades de vegetacioacuten o de remediacioacuten en formaparalela a la operacioacuten

1048766 Permite la encapsulacioacuten de contaminantes en el depoacutesito

Depoacutesito de Relaves en Pasta

Otros Depoacutesitos de Relaves

Nota A continuacioacuten se mencionan otros tipos de Depoacutesitos de Relaves que en otros paiacuteses son factibles de desarrollar Sin embargo en Chile en la actualidad existen grandes restricciones de las autoridades competentes del punto de vista legal de la Seguridad de la Personas y del Medio Ambiente para otorgar permisos a los proyectos que pudieren presentarse de modo tal que no los contempla nuestra legislacioacuten aunque se debe reconocer que en el pasado se realizaron proyectos en Chile que utilizaron las teacutecnicas de Depoacutesitos de Relaves que nombraremos a continuacioacuten

A) Depoacutesitos en Minas Subterraacuteneas en ExplotacioacutenB) Depoacutesitos en Minas Subterraacuteneas AbandonadasC) Depoacutesitos en Minas Explotadas a Cielo AbiertoD) Depoacutesitos Relaves RadiactivosE) Depoacutesitos costerosF) Depoacutesitos submarinos

Descripcioacuten de los Componentes Principales de un Depoacutesito de Relaves yAlgunos Otros Conceptos Importantes

Cubeta- Corresponde al volumen fiacutesico disponible donde de depositan las lamas(finos) y gran parte del agua de los relaves de tal modo que se forma en ella lalaguna de aguas claras debido a la sedimentacioacuten de las partiacuteculas finas La cubetaes la componente maacutes importante en relacioacuten con la vida uacutetil del depoacutesito

Muro o Prisma Perimetral o Prisma Resistente- Este muro delimita la cubeta ypermite contener los residuos que en ella se descargan Por lo tanto el muroperimetral generalmente es la componente maacutes importante en lo que dice relacioacutencon la estabilidad o grado de seguridad del depoacutesito En los tranques de relaves este muro se va construyendo con el material grueso (arenas) de los relaves a lo largo de la vida uacutetil del depoacutesito

Sistema de Descarga yo Clasificacioacuten y Seleccioacuten de los Relaves- El sistemade descarga de residuos mineros permite depositar estos en la cubeta por lo queuna falla de este sistema se traduce en la detencioacuten de la operacioacuten eficiente deldepoacutesito Ademaacutes muchas veces este sistema se utiliza tambieacuten para clasificar yseleccionar los residuos de modo de utilizar parte de los mismos como material para la construccioacuten del muro perimetral (uso de ciclones)

Zona de descarga de los Residuos o Zona de Playa - La zona donde sedescargan los residuos a la cubeta se le llama zona de playa porque usualmenteestaacute seca en la superficie y se asemeja a una playa de arenas finas Es la parte deldepoacutesito de relaves o lamas situada en las cercaniacuteas de la liacutenea de vaciado estaplaya de forma junto al prisma resistente

Poza de Aguas Claras o Laguna de Decantacioacuten- Corresponde a la laguna deaguas clarificadas que se forma en la cubeta debido a la sedimentacioacuten o

decantacioacuten de las partiacuteculas soacutelidas Esta poza permite la recuperacioacuten de aguas yal mismo tiempo la evacuacioacuten de estas desde la cubeta Esta laguna debemantenerse lo mas alejada posible del muro de arenas o prisma resistente y suevacuacioacuten debe hacerse siempre para no disminuir el grado de estabilidad del muroSistema de Recuperacioacuten de Aguas- El sistema de recuperacioacuten de aguas permitedevolver a la planta las aguas claras que se han recuperado desde la poza o laguna de aguas clara mediante bombeo desde balsas yo descargas de torres deevacuacioacuten o decantacioacuten que son obras destinadas a la descarga gravitacional delas aguas claras desde la poza de decantacioacuten de un tranque o embalse de relaves

Sistema de Drenaje- Es el sistema (por ejemplo dedos o lechos drenantes) utilizado para deprimir al maacuteximo el nivel freaacutetico en el interior del cuerpo del murousualmente protegido por filtros para evitar que el flujo de aguas arrastre laspartiacuteculas finas y produzca la colmatacioacuten del sistema

Sistema de Impermeabilizacioacuten de la Cubeta- Si los relaves en la cubetacontienen sustancias toacutexicas debe evitarse la infiltracioacuten de aguas al subsuelo yaque estas podriacutean provocar la contaminacioacuten de los recursos de aguas subterraacuteneasyo de superficie de la zona de emplazamiento del depoacutesito En este caso es preciso que se disponga de un sistema de impermeabilizacioacuten del piso y paredes de la cubeta usualmente construido en base a una serie de estratos impermeables ypermeables-drenantes

Canales de Desviacuteo- Son las zanjas construidas o tuacuteneles construidos en las laderas para captar y desviar las escorrentiacuteas superficiales impidiendo su ingreso a la cubeta del tranque o embalse de relaves

Berma de Coronamiento- Es la faja horizontal de mayor cota del talud externo delprisma resistente o muro de contencioacuten

Revancha- Es la diferencia de cota entre la liacutenea de coronamiento y la superficie

inmediatamente vecina de la fraccioacuten aguas adentro del tranque generalmentelamosa o de arena muy fina Se denomina como revancha miacutenima al desnivel entreel coronamiento del prisma resistente y el punto maacutes alto de las lamas y sedenomina revancha maacutexima al desnivel entre el coronamiento y la superficie de lapoza de decantacioacuten

Nivel Freaacutetico- Es la cota de los puntos en que el agua de poros tiene presioacuten nula

Muro de Partida o Muro Inicial- Muro construido con material grueso de empreacutestito al inicio del depoacutesito de relaves En los sistemas constructivos del muro resistente de aguas abajo y eje central las arenas se vaciacutean hacia aguas abajo del muro inicial y las lamas hacia aguas arriba La altura del muro de partida queda determinada por el avance en altura del prisma de arenas en relacioacuten al avance en altura del nivel de lamas El muro inicial debe permitir mantener una revancha miacutenima a lo largo del periacuteodo de operacioacuten del tranque

Muro de Pieacute- Es el que se construye generalmente de enrocados en el extremo deaguas abajo del prisma resistente en los meacutetodos constructivos de eje central y deaguas abajo Este muro tiene por objeto dar un liacutemite fiacutesico al muro de arenas y evitar el escape de material fuera de la traza del prisma

Muro de Cola- Se suele construir para limitar el depoacutesito por el extremo de aguasarriba Puede construirse de tierra o por alguno de los sistemas de construccioacutenempleados para el muro resistente

Licuefaccioacuten- Perdida total de la resistencia al corte de un suelo saturado porincremento de la presioacuten de poros El caso maacutes frecuente de licuefaccioacuten ocurre poraccioacuten siacutesmica sobre materiales areno-limosos saturados Los relaves saturados son altamente susceptibles a licuefaccioacuten siacutesmica en especial si la permeabilidad ydensidad son bajas Es el fenoacutemeno maacutes preocupante que ocurra en un tranque derelaves

Piezometriacutea - Es el sistema de control de las presiones hidrostaacuteticas en el interior

del prisma resistente para detectar la presencia de sectores saturados Losinstrumentos utilizados se llaman piezoacutemetros y con ellos se detecta el nivel freaacuteticodel subsuelo

Vertederos de emergencia- Son vertederos de umbral variable destinados aevacuar el exceso de aguas acumuladas en la cubeta de un tranque al crecer lalaguna de decantacioacuten por lluvias intensas

Medidas de Control Operacional y de Mantencioacuten en Tranques de Relaves

A continuacioacuten se recomiendan una serie de medidas que deben tenersepresente principalmente por los operadores de la pequentildea y mediana mineriacutea enel control operacional y mantencioacuten de los depoacutesitos tranques de relaves Estasmedidas constituyen el principal objetivo de esta guiacutea

1048766 Se deben realizar perioacutedicamente controles de la densidad in-situ en el muro dearenas y determinar de la densidad relativa (las muestras se deben tomar a 13 y23 de la altura total del muro) Estas medidas son importante porque indican encierta medida el grado de compactacioacuten con que cuenta el muro de arenas en laoperacioacuten

1048766 Controlar el nivel freaacutetico con piezoacutemetros en el muro de arenas comparar lacota que se obtiene de este nivel con la cota del nivel del coronamiento delmuro de partida impermeabilizado El nivel freaacutetico debe ser maacutes bajo que dichacota esto tiene gran relevancia especialmente en aquellos tranques que nocuentan con un buen sistema de drenaje en el muro de arenas

1048766 Cuando el nivel freaacutetico es alto se debe proceder raacutepidamente a bajarloevacuando el agua clara de la laguna en la cubeta Es importante ademaacutes medirel nivel freaacutetico en algunos puntos aguas abajo del tranque y mantener una

estadiacutestica graacutefica con los datos obtenidos

1048766 Establecer un control perioacutedico de la granulometriacutea de las arenas de relave Unaumento repentino y significativo del de finos compromete las condiciones deseguridad de la obra (formacioacuten de bolsones saturados y superficies localizadasmenos resistentes al corte) La exigencia actual del contenido de finos en lasarenas de relave de los muros de contencioacuten en los tranques de relaves es quedebe estar constituida por no maacutes de un 20 de partiacuteculas menores de 200mallas (74 micrones)

1048766 Las partiacuteculas de las arenas de los relaves son muy angulares y heterogeacuteneas locual es favorable del punto de vista de la estabilidad ya que ayuda a lograr unabuena compactacioacuten pues las partiacuteculas en dicha operacioacuten de compactacioacutense traban unas con otra de modo que se necesitan grandes esfuerzos de cortepara romper este entrabamiento

1048766 Se debe medir el de soacutelidos en peso de la pulpa de relaves el cual debemantenerse en un rango no tan alto para que se permita un buen escurrimientode esta pulpa por la tuberiacutea de transporte evitando su embancamiento ytampoco muy bajo para no saturar raacutepidamente de aguas la cubeta (un rangobien aceptado en la praacutectica es entre 35 a 45)

1048766 Mantener una buena revancha con el fin de evitar posibles escurrimientos deagua a traveacutes del muro de arenas producieacutendose asiacute su erosioacuten

1048766 Se deben verificar perioacutedicamente el aacutengulo de talud operacional comprometidoen el proyecto y el ancho del coronamiento del muro de arenas Este uacuteltimo en laactualidad se exige como miacutenimo de 2 metros

1048766 Controlar perioacutedicamente el nivel y posicioacuten de la laguna de aguas claras la cual

debe mantenerse siempre lo maacutes alejada posible del muro de arenas en loscasos de tranques de relaves con el fin de evitar humectar demasiado el muro yque se sature de agua trayendo el consecuente aumento de la presioacuten de porosentre las partiacuteculas y el eventual colapso

1048766 Mantener siempre operativas las torres colectoras o bien las balsas con lasbombas de impulsioacuten para la evacuacioacuten de las aguas de la laguna declarificacioacuten aseguraacutendose asiacute la continuidad de esta operacioacuten

1048766 Verificar en forma perioacutedica el estado de las tuberiacuteas de conduccioacuten de losrelaves y tambieacuten las vaacutelvulas y bombas de impulsioacuten de la pulpa de relavesAdemaacutes se debe programar con antelacioacuten el traslado de las tuberiacuteas a lasposiciones de descarga siguientes

1048766 Una medida importante a tener presente en la construccioacuten en los muros dealgunos tranque es la de evitar conformar esquinas en aacutengulo recto ya queconstituyen uno de los puntos estructuralmente maacutes deacutebiles frente a lassolicitaciones siacutesmicas debido a bajo confinamiento Es por ello aconsejableestablecer uniones redondeadas

1048766 Es muy importante en un tranque de relaves en operacioacuten mantener la praacutecticade compactar el talud exterior a lo largo del muro de arenas usando equiposadecuados como por ejemplo rodillos lisos vibratorios tractores o bulldozerpesados Esto se hace con el fin de mantener una compactacioacuten adecuada delmuro ayudando asiacute a una mejor estabilidad siacutesmica de la obra

1048766 Cuando la compactacioacuten es deficiente los tranques de relaves tienen mayorprobabilidad de colapsar frente a una solicitacioacuten siacutesmica significativa Es por elloque la operacioacuten de compactacioacuten en el muro resistente debe hacerse en formaregular junto con todas aquellas otras medidas que tienen incidencia con la

estabilidad del tranque

1048766 Durante la operacioacuten se deben reparar todas las fisuras o grietas que sepudieren producir pues si no son cerradas dejan puntos deacutebiles sobre los cualesal ser tapados con material de relaves la compactacioacuten posterior no seraacuteeficiente en dichos sectores

1048766 Cuando durante la operacioacuten de un tranque de relaves no hay suficiente arenasde una calidad adecuada es conveniente considerar agregar una o maacutes capasintermedias de material de empreacutestitos bien compactado para continuar laconstruccioacuten del muro resistente y asiacute se tendraacute una mejor estabilidad fiacutesica

1048766 Es importante mantener despejados los muros de arenas de cualquier objetoextrantildeo puesto que los relaves sedimentan a la altura de los obstaacuteculos queencuentran en el trayecto

1048766 Los operadores de los depoacutesitos de relaves deben tener claro conocimiento delManual de Emergencia del depoacutesito de relaves con que obligatoriamente debecontar la Empresa de modo que les permita enfrentar en forma exitosa lassituaciones adversas climaacuteticas hidroloacutegicas siacutesmicas volcaacutenicas o falla delsistema de captacioacuten de aguas claras o situaciones de emergencias de otranaturaleza que pudieren presentarse

1048766 Si la causa de la emergencia se debe a fenoacutemenos naturales extremosimprevistos como sismos nevazones lluvias intensas erupciones volcaacutenicas uotros que impidan una normal operacioacuten o pongan en peligro la vida de laspersonas o el medio ambiente deberaacuten suspenderse las operaciones dedepositacioacuten de relaves hasta que las condiciones de seguridad del depoacutesito serestablezcan

1048766 En caso de precipitacioacuten de nieve o granizo sobre el prisma resistente y en que

a la vez se produzca la posibilidad de que debido a bajas temperaturas puedanintercalarse capas de agua a estado soacutelido que puedan crear planos de falla enel muro deberaacute paralizarse la depositacioacuten de arenas en el muro hasta quepase la situacioacuten de riesgo

Medidas que deben considerarse entre otras al Cierre y Posterior Abandonode un Tranque de Relaves

1048766 Desmantelamiento de las instalaciones (ductos de relaves bombashidrociclones liacuteneas eleacutectricas muelles de acceso)

1048766 Secado de la laguna de aguas claras

1048766 Dejar operativos los canales perimetrales interceptores de aguas de laderas

1048766 Mantencioacuten del sistema de evacuacioacuten de aguas lluvias

1048766 Estabilizacioacuten de taludes (considerando maacuteximo sismo probable de ocurrenciaen la zona de emplazamiento)

1048766 Cercado en torno a las torres colectoras y en algunos casos se justifica elsellado de estas torres

1048766 Instalacioacuten de cierres de acceso al lugar donde se encuentran los relaves

1048766 Instalacioacuten de sentildealizaciones preventivas

1048766 Instalacioacuten de cortavientos

1048766 Habilitacioacuten de vertederos de seguridad (disentildeado considerando el evento demaacutexima crecida probable)

1048766 Compactacioacuten de la berma de coronamiento

1048766 Recubrimiento con material adecuado para evitar la erosioacuten eoacutelica o tambieacutenpara posibilitar la forestacioacuten del tranque en aquellos lugares en donde esfactible hacerlo

Algunos conceptos que se deben conocer y recordar

1048766 Un buen disentildeo y una buena operacioacuten de un depoacutesito de relaves desde suinicio los transformaraacute en obras amigable con el medio ambiente

1048766 Los depoacutesitos de relaves son formas geoloacutegicas artificiales que debenpermanecer en el tiempo y por ello no se debe escatimar en esfuerzos paragarantizar la seguridad de las personas y el medio ambiente

1048766 Todo plan de abandono de un depoacutesito de relaves debe tener como objetivoslos siguientes conceptos Estabilidad Fiacutesica Estabilidad Quiacutemica y usoposterior del suelo

1048766 En la construccioacuten de un tranque de relaves es obligatorio considerar unabuena impermeabilizacioacuten del muro de partida para evitar infiltraciones en labase del muro de arenas y ayudar asiacute a la estabilidad de eacuteste

1048766 Es importante tener presente en el disentildeo del muro de arenas que en el casode un sismo en el coronamiento del muro se pueden producir aceleracionesdel orden de un 40 - 50 mayores que en la base de alliacute la importancia detener siempre una buena compactacioacuten del muro

1048766 Los tranques de relaves tienen una mayor probabilidad de colapsar cuando lacompactacioacuten del muro resistente es deficiente

1048766 Las aceleraciones siacutesmicas pueden producir un mecanismo de cuntildeadeslizante en los muros y tambieacuten producir zonas de licuefaccioacuten

1048766 Los taludes pueden fallar por inestabilidad a causa de- El peso que tiende a deslizar el talud por mala compactacioacuten- Erupcioacuten volcaacutenica- Nieve al derretirse- Hielo fundido- Sismos- Crecida de un riacuteo cercano

1048766 Con la construccioacuten de los Depoacutesitos de Relaves se protege el medioambiente al desecharlos en estas obras adecuadas recuperando el agua que

en algunos sectores es prioritario hacerlo y ademaacutes (en algunos casos) existeuna buena potencialidad futura de retratamiento de estos materialesA continuacioacuten se incluyen algunos anexos que incluyen datos teacutecnicos especiacuteficosexistentes en la literatura que son de utilidad en el tema de Depoacutesitos de Relaves

V REFERENCIAS BIBLIOGRAFICASldquoTuacuteneles y disentildeo de excavaciones subterraacuteneasrdquo UNAP Ing Esteban Aquino AlanocaldquoSostenimiento y relleno de labores minerasrdquo UNAP Ing Jorge Durant BrodenConferencia de apertura I CONEIMIN 2005 Arequipa (Roacutemulo Mucho Mamani)Conferencia 6ordm congreso peruano de mineriacutea 2006 (Guido del castillo Echegaray)Conferencia del director de energiacutea y minas de la regioacuten puno 2007 en inauguracioacuten del jueves

minero FIM-UNAP (Ernesto Sagua Alanguia)Revista rdquoTeoriacutea y accioacuten del mundo minerordquo ediciones 246- 249 director Luciano C DeliotXVII convencioacuten minera Arequipa setiembre 2005Congresos de estudiantes de ingenieriacutea de minas realizadas en el Peruacute I II CONEIMINArequipa05 e Ica06 VI VII CONEINGEMET Tacna05 y Puno06

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURAFACULDAD DE INGENIERIA DE MINAS

ESCUELA PROFESIONALDE INGENIERIA DE MINAS

TEMA APLICACIONES DE LA MECANICA DE FLUIDOS EN MINERIA

CURSO MECANICA DE FLUIDOS E HIDRAULICA

DOCENTE ING LUIS SAAVEDRA FRIAS

ESTUDIANTE CARRION BACA ANTHONY FRANCOIS

CODIGO O602005022

depositar relaves en un valle plano desde la ladera que limita dicho valle se puede iniciar el depoacutesito desde pequentildea altura con una pulpa relativamente diluida para luego elevar el punto de descarga simultaacuteneamente con un aumento de la concentracioacuten a fin de disponer para las capas siguientes de una pendiente mas pronunciada El punto de descarga puede luego ser desplazado lateralmente con el objeto de formar un depoacutesito de base ovoidal

No obstante que este tipo de depoacutesito no requiere la construccioacuten de un dique paralimitar el aacuterea comprometida se recomienda la construccioacuten de un pequentildeo terrapleacuten algo alejado del borde exterior del depoacutesito el cual sirve para contener un volumen para el depoacutesito del agua desalojada por el relave la cual es captada por un vertedero u otro dispositivo para ser bombeada y recirculada Este pequentildeo terrapleacuten sirve a la vez para colectar las aguas lluvias y conducirlas hacia cauces naturales

Otro principio baacutesico de este tipo de depoacutesito se deriva de la diferencia en lo que asegregacioacuten del material se refiere entre una pulpa diluida y otra concentradaEn efecto si la concentracioacuten de soacutelidos es baja el escurrimiento de la pulpa produce una segregacioacuten de materiales depositaacutendose en primer lugar los granos mayores y a continuacioacuten y separadamente los maacutes finos Es el fenoacutemeno usual en el depoacutesito de lamas en un tranque y maacutes auacuten el que ocurre en los tranques construidos por el meacutetodo de aguas arriba Si por el contrario la pulpa es concentrada (del orden del 50 o maacutes) la pulpa escurre como un todo sin ocasionar segregacioacuten Es el caso que ocurre con el escurrimiento de relaves por tuberiacuteas en que es conveniente evitar la segregacioacuten mediante el uso de concentraciones del orden del 50 ya que con el uso de pulpas maacutes diluidas los granos gruesos se separan y ruedan por el fondo aumentando la abrasioacuten de la tuberiacutea seguacuten el autor en un escurrimiento libre ocurre el mismo fenoacutemeno y al evitarse la segregacioacuten se obtiene una mayor densidad que impide que el relave depositado sea erosionado por el agua desalojada por el propio relave por las aguas lluvias o por el viento

El procedimiento propuesto por Robinsky resulta aparentemente muy atractivoespecialmente en aquellos casos en que la topografiacutea es favorable La relativa bajaaltura de los depoacutesitos al tener estos una pendiente maacutexima del tipo 6 ocupangrandes extensiones relativamente planas o de poca inclinacioacuten Existen sin embargo algunas interrogantes que no estaacuten claramente especificados por su autor En efecto la obtencioacuten de concentraciones de pulpa tan alta como 65 de soacutelidos es un problema que el autor no ha explicado como se puede obtener Solamente ha sugerido en forma general que podriacutean

usarse espesadores coacutenicos profundos meacutetodos centriacutefugos y de filtracioacuten y vaciacuteo Por otra parte si las pulpas asiacute concentradas tienen un aacutengulo de reposo de 6 su escurrimiento por tuberiacutea desde el concentrador hasta el veacutertice del cono implica una peacuterdida de carga hidraacuteulica superior a dicho 6 en forma que una conduccioacuten por ejemplo a 2 Km significariacutea una perdida de energiacutea del orden de 150 m lo que resultariacutea muy costoso si el relave debe ser bombeado No siempre es posible la instalacioacuten del espesador junto al veacutertice del depoacutesito

En resumen el meacutetodo de depositacioacuten de relaves espesados es una posibilidad muy interesante que merece ser investigada en profundidad para resolver los interrogantes que se plantean Es posible que puedan ser utilizados en forma experimental con un grado de espesamiento del orden de 53 de soacutelidos el que puede ser alcanzado por meacutetodos corrientes usando para el depoacutesito un terreno casi horizontal ya que el talud de reposo del relave asiacute espesado seriacutea del tipo 2

Figura 5 Disposicioacuten de Relaves Espesados (Meacutetodo Robinsky)Depoacutesitos de Relaves Filtrados

Este tipo de depoacutesitos de relaves es muy similar al de los relaves espesados con ladiferencia de que el material contiene menos agua debido al proceso de filtradoutilizando equipos similares a los que se emplean para filtrar concentrados como son los filtros de prensa o de vaciacuteo

El relave una vez filtrado se transporta al lugar de depoacutesito mediante cintastransportadoras o bien mediante equipos de movimiento de tierra yo camiones En el primer caso se logra un domo de material similar al meacutetodo de Robinsky mientras que en el segundo caso se utiliza el equipo de movimiento de tierras para ir construyendo moacutedulos de material compactado los cuales permiten conformar un depoacutesito aterrazado de gran volumen Es importante sentildealar que en este meacutetodo aunque el contenido de humedad que se logra (20 a 30) permite su manejo con equipos de movimiento de tierra es suficientemente alto como para tener un relleno praacutecticamente saturado por lo que es posible que se produzcan infiltraciones importantes de las aguas contenidas en estos relaves si el suelo de fundacioacuten es relativamente permeable Tambieacuten es necesario sentildealar que la presencia de algunas arcillas yeso etc en los materiales de relaves pueden reducir significativamente la eficiencia de filtrado

Depoacutesito de Relaves Filtrados

75 Depoacutesitos de Relaves en Pasta

Los relaves en pasta corresponden a una mezcla de agua con soacutelido que contieneabundante partiacuteculas finas y un bajo contenido de agua de modo que esta mezclatenga una consistencia espesa similar a una pulpa de alta densidadUna buena pasta de relaves requiere tener al menos un 15 de concentracioacuten en peso de partiacuteculas de tamantildeo menor a 20 micrones La mejor propiedad de las pastas de relaves es que pueden ser eficientemente trasportadas en tuberiacuteas sin los problemas de segregacioacuten o sedimentacioacuten que ocurren normalmente en las pulpas de relaves y permiten una gran flexibilidad en el desarrollo del concepto del sitio de emplazamiento una vez depositados los relaves se dejan secar luego acopiar permitiendo asiacute minimizar la superficie de suelo cubierto con relaves

La consistencia alcanzada permite que una pasta permanezca estable auacuten cuando esteacute varias horas sin moverse La pasta puede formarse a partir de una gran variabilidad de componentes como cuarzofeldespato arcillas micas y salesEs posible producir materiales con la consistencia de pasta a partir de un amplio rango de concentracioacuten de soacutelidos en peso y sobre la base de la variacioacuten de la distribucioacuten de tamantildeo de las partiacuteculas Es decir la produccioacuten de pasta es especiacutefica para cada tipo de material

Cuando se dispone pasta de relaves en superficie una muy pequentildea fraccioacuten de agua podraacute drenar o infiltrarse ya que la mayor parte de la humedad es retenida en la pasta debido a la tensioacuten superficial de la matriz de suelo finoLa flexibilidad que permiten las pastas en cuanto al desarrollo del lugar de emplazamiento del depoacutesito puede ser extendida al uso de teacutecnicas de construccioacuten aguas arriba donde las consideraciones de disentildeo antisiacutesmicos de otra manera seriacutea prohibida Con la alternativa de pasta no se requiere una solucioacuten tipo embalse

Para faenas de pequentildea escala la pasta puede ser transportada en camiones desde las instalaciones de operacioacuten y descargadas en el lugar de disposicioacuten final Una vez depositada se deja secar y se puede acopiar Esta forma de acumular permite minimizar la superficie de suelo cubierto con relaves realizar un cierre progresivo y al cese de operaciones el depoacutesito puede ser dejado sin requerir medidas adicionales de cierre

Para faenas de mayor tamantildeo por economiacutea de escala para el manejo de materiales el sistema considera el uso de bombas o cintas transportadoras hasta un repartidor que realiza la disposicioacuten final Cabe destacar que debido a su alta densidad las pastas son transportadas mediante el uso de bombas de desplazamiento positivo

i) En los depoacutesitos de relaves en pasta se reducen significativamente lo siguiente

1048766 La necesidad de disentildear y construir grandes depoacutesitos1048766 El volumen de materiales involucrados en la construccioacuten de depoacutesitos1048766 Los riesgos de falla geomecaacutenica asociados a los tranques convencionales1048766 Los riesgos de generacioacuten de aguas aacutecidas y lixiviacioacuten de metales1048766 El manejo del volumen de agua clara1048766 Las peacuterdidas de agua por infiltracioacuten y evaporacioacuten1048766 La superficie de suelo para disponer los relaves optimizando el uso del suelo1048766 La emisioacuten de material particulado

ii) En los depoacutesitos de relaves en pasta se incrementa significativamente lo siguiente1048766 La recuperacioacuten de aguas desde los relaves1048766 La aceptacioacuten ambiental de la comunidad1048766 La posibilidad de co-depositar junto a otros residuos mineros (esteacuteriles o lastre)1048766 La flexibilidad operacional

iii) Ademaacutes1048766 Se pueden desarrollar actividades de vegetacioacuten o de remediacioacuten en formaparalela a la operacioacuten

1048766 Permite la encapsulacioacuten de contaminantes en el depoacutesito

Depoacutesito de Relaves en Pasta

Otros Depoacutesitos de Relaves

Nota A continuacioacuten se mencionan otros tipos de Depoacutesitos de Relaves que en otros paiacuteses son factibles de desarrollar Sin embargo en Chile en la actualidad existen grandes restricciones de las autoridades competentes del punto de vista legal de la Seguridad de la Personas y del Medio Ambiente para otorgar permisos a los proyectos que pudieren presentarse de modo tal que no los contempla nuestra legislacioacuten aunque se debe reconocer que en el pasado se realizaron proyectos en Chile que utilizaron las teacutecnicas de Depoacutesitos de Relaves que nombraremos a continuacioacuten

A) Depoacutesitos en Minas Subterraacuteneas en ExplotacioacutenB) Depoacutesitos en Minas Subterraacuteneas AbandonadasC) Depoacutesitos en Minas Explotadas a Cielo AbiertoD) Depoacutesitos Relaves RadiactivosE) Depoacutesitos costerosF) Depoacutesitos submarinos

Descripcioacuten de los Componentes Principales de un Depoacutesito de Relaves yAlgunos Otros Conceptos Importantes

Cubeta- Corresponde al volumen fiacutesico disponible donde de depositan las lamas(finos) y gran parte del agua de los relaves de tal modo que se forma en ella lalaguna de aguas claras debido a la sedimentacioacuten de las partiacuteculas finas La cubetaes la componente maacutes importante en relacioacuten con la vida uacutetil del depoacutesito

Muro o Prisma Perimetral o Prisma Resistente- Este muro delimita la cubeta ypermite contener los residuos que en ella se descargan Por lo tanto el muroperimetral generalmente es la componente maacutes importante en lo que dice relacioacutencon la estabilidad o grado de seguridad del depoacutesito En los tranques de relaves este muro se va construyendo con el material grueso (arenas) de los relaves a lo largo de la vida uacutetil del depoacutesito

Sistema de Descarga yo Clasificacioacuten y Seleccioacuten de los Relaves- El sistemade descarga de residuos mineros permite depositar estos en la cubeta por lo queuna falla de este sistema se traduce en la detencioacuten de la operacioacuten eficiente deldepoacutesito Ademaacutes muchas veces este sistema se utiliza tambieacuten para clasificar yseleccionar los residuos de modo de utilizar parte de los mismos como material para la construccioacuten del muro perimetral (uso de ciclones)

Zona de descarga de los Residuos o Zona de Playa - La zona donde sedescargan los residuos a la cubeta se le llama zona de playa porque usualmenteestaacute seca en la superficie y se asemeja a una playa de arenas finas Es la parte deldepoacutesito de relaves o lamas situada en las cercaniacuteas de la liacutenea de vaciado estaplaya de forma junto al prisma resistente

Poza de Aguas Claras o Laguna de Decantacioacuten- Corresponde a la laguna deaguas clarificadas que se forma en la cubeta debido a la sedimentacioacuten o

decantacioacuten de las partiacuteculas soacutelidas Esta poza permite la recuperacioacuten de aguas yal mismo tiempo la evacuacioacuten de estas desde la cubeta Esta laguna debemantenerse lo mas alejada posible del muro de arenas o prisma resistente y suevacuacioacuten debe hacerse siempre para no disminuir el grado de estabilidad del muroSistema de Recuperacioacuten de Aguas- El sistema de recuperacioacuten de aguas permitedevolver a la planta las aguas claras que se han recuperado desde la poza o laguna de aguas clara mediante bombeo desde balsas yo descargas de torres deevacuacioacuten o decantacioacuten que son obras destinadas a la descarga gravitacional delas aguas claras desde la poza de decantacioacuten de un tranque o embalse de relaves

Sistema de Drenaje- Es el sistema (por ejemplo dedos o lechos drenantes) utilizado para deprimir al maacuteximo el nivel freaacutetico en el interior del cuerpo del murousualmente protegido por filtros para evitar que el flujo de aguas arrastre laspartiacuteculas finas y produzca la colmatacioacuten del sistema

Sistema de Impermeabilizacioacuten de la Cubeta- Si los relaves en la cubetacontienen sustancias toacutexicas debe evitarse la infiltracioacuten de aguas al subsuelo yaque estas podriacutean provocar la contaminacioacuten de los recursos de aguas subterraacuteneasyo de superficie de la zona de emplazamiento del depoacutesito En este caso es preciso que se disponga de un sistema de impermeabilizacioacuten del piso y paredes de la cubeta usualmente construido en base a una serie de estratos impermeables ypermeables-drenantes

Canales de Desviacuteo- Son las zanjas construidas o tuacuteneles construidos en las laderas para captar y desviar las escorrentiacuteas superficiales impidiendo su ingreso a la cubeta del tranque o embalse de relaves

Berma de Coronamiento- Es la faja horizontal de mayor cota del talud externo delprisma resistente o muro de contencioacuten

Revancha- Es la diferencia de cota entre la liacutenea de coronamiento y la superficie

inmediatamente vecina de la fraccioacuten aguas adentro del tranque generalmentelamosa o de arena muy fina Se denomina como revancha miacutenima al desnivel entreel coronamiento del prisma resistente y el punto maacutes alto de las lamas y sedenomina revancha maacutexima al desnivel entre el coronamiento y la superficie de lapoza de decantacioacuten

Nivel Freaacutetico- Es la cota de los puntos en que el agua de poros tiene presioacuten nula

Muro de Partida o Muro Inicial- Muro construido con material grueso de empreacutestito al inicio del depoacutesito de relaves En los sistemas constructivos del muro resistente de aguas abajo y eje central las arenas se vaciacutean hacia aguas abajo del muro inicial y las lamas hacia aguas arriba La altura del muro de partida queda determinada por el avance en altura del prisma de arenas en relacioacuten al avance en altura del nivel de lamas El muro inicial debe permitir mantener una revancha miacutenima a lo largo del periacuteodo de operacioacuten del tranque

Muro de Pieacute- Es el que se construye generalmente de enrocados en el extremo deaguas abajo del prisma resistente en los meacutetodos constructivos de eje central y deaguas abajo Este muro tiene por objeto dar un liacutemite fiacutesico al muro de arenas y evitar el escape de material fuera de la traza del prisma

Muro de Cola- Se suele construir para limitar el depoacutesito por el extremo de aguasarriba Puede construirse de tierra o por alguno de los sistemas de construccioacutenempleados para el muro resistente

Licuefaccioacuten- Perdida total de la resistencia al corte de un suelo saturado porincremento de la presioacuten de poros El caso maacutes frecuente de licuefaccioacuten ocurre poraccioacuten siacutesmica sobre materiales areno-limosos saturados Los relaves saturados son altamente susceptibles a licuefaccioacuten siacutesmica en especial si la permeabilidad ydensidad son bajas Es el fenoacutemeno maacutes preocupante que ocurra en un tranque derelaves

Piezometriacutea - Es el sistema de control de las presiones hidrostaacuteticas en el interior

del prisma resistente para detectar la presencia de sectores saturados Losinstrumentos utilizados se llaman piezoacutemetros y con ellos se detecta el nivel freaacuteticodel subsuelo

Vertederos de emergencia- Son vertederos de umbral variable destinados aevacuar el exceso de aguas acumuladas en la cubeta de un tranque al crecer lalaguna de decantacioacuten por lluvias intensas

Medidas de Control Operacional y de Mantencioacuten en Tranques de Relaves

A continuacioacuten se recomiendan una serie de medidas que deben tenersepresente principalmente por los operadores de la pequentildea y mediana mineriacutea enel control operacional y mantencioacuten de los depoacutesitos tranques de relaves Estasmedidas constituyen el principal objetivo de esta guiacutea

1048766 Se deben realizar perioacutedicamente controles de la densidad in-situ en el muro dearenas y determinar de la densidad relativa (las muestras se deben tomar a 13 y23 de la altura total del muro) Estas medidas son importante porque indican encierta medida el grado de compactacioacuten con que cuenta el muro de arenas en laoperacioacuten

1048766 Controlar el nivel freaacutetico con piezoacutemetros en el muro de arenas comparar lacota que se obtiene de este nivel con la cota del nivel del coronamiento delmuro de partida impermeabilizado El nivel freaacutetico debe ser maacutes bajo que dichacota esto tiene gran relevancia especialmente en aquellos tranques que nocuentan con un buen sistema de drenaje en el muro de arenas

1048766 Cuando el nivel freaacutetico es alto se debe proceder raacutepidamente a bajarloevacuando el agua clara de la laguna en la cubeta Es importante ademaacutes medirel nivel freaacutetico en algunos puntos aguas abajo del tranque y mantener una

estadiacutestica graacutefica con los datos obtenidos

1048766 Establecer un control perioacutedico de la granulometriacutea de las arenas de relave Unaumento repentino y significativo del de finos compromete las condiciones deseguridad de la obra (formacioacuten de bolsones saturados y superficies localizadasmenos resistentes al corte) La exigencia actual del contenido de finos en lasarenas de relave de los muros de contencioacuten en los tranques de relaves es quedebe estar constituida por no maacutes de un 20 de partiacuteculas menores de 200mallas (74 micrones)

1048766 Las partiacuteculas de las arenas de los relaves son muy angulares y heterogeacuteneas locual es favorable del punto de vista de la estabilidad ya que ayuda a lograr unabuena compactacioacuten pues las partiacuteculas en dicha operacioacuten de compactacioacutense traban unas con otra de modo que se necesitan grandes esfuerzos de cortepara romper este entrabamiento

1048766 Se debe medir el de soacutelidos en peso de la pulpa de relaves el cual debemantenerse en un rango no tan alto para que se permita un buen escurrimientode esta pulpa por la tuberiacutea de transporte evitando su embancamiento ytampoco muy bajo para no saturar raacutepidamente de aguas la cubeta (un rangobien aceptado en la praacutectica es entre 35 a 45)

1048766 Mantener una buena revancha con el fin de evitar posibles escurrimientos deagua a traveacutes del muro de arenas producieacutendose asiacute su erosioacuten

1048766 Se deben verificar perioacutedicamente el aacutengulo de talud operacional comprometidoen el proyecto y el ancho del coronamiento del muro de arenas Este uacuteltimo en laactualidad se exige como miacutenimo de 2 metros

1048766 Controlar perioacutedicamente el nivel y posicioacuten de la laguna de aguas claras la cual

debe mantenerse siempre lo maacutes alejada posible del muro de arenas en loscasos de tranques de relaves con el fin de evitar humectar demasiado el muro yque se sature de agua trayendo el consecuente aumento de la presioacuten de porosentre las partiacuteculas y el eventual colapso

1048766 Mantener siempre operativas las torres colectoras o bien las balsas con lasbombas de impulsioacuten para la evacuacioacuten de las aguas de la laguna declarificacioacuten aseguraacutendose asiacute la continuidad de esta operacioacuten

1048766 Verificar en forma perioacutedica el estado de las tuberiacuteas de conduccioacuten de losrelaves y tambieacuten las vaacutelvulas y bombas de impulsioacuten de la pulpa de relavesAdemaacutes se debe programar con antelacioacuten el traslado de las tuberiacuteas a lasposiciones de descarga siguientes

1048766 Una medida importante a tener presente en la construccioacuten en los muros dealgunos tranque es la de evitar conformar esquinas en aacutengulo recto ya queconstituyen uno de los puntos estructuralmente maacutes deacutebiles frente a lassolicitaciones siacutesmicas debido a bajo confinamiento Es por ello aconsejableestablecer uniones redondeadas

1048766 Es muy importante en un tranque de relaves en operacioacuten mantener la praacutecticade compactar el talud exterior a lo largo del muro de arenas usando equiposadecuados como por ejemplo rodillos lisos vibratorios tractores o bulldozerpesados Esto se hace con el fin de mantener una compactacioacuten adecuada delmuro ayudando asiacute a una mejor estabilidad siacutesmica de la obra

1048766 Cuando la compactacioacuten es deficiente los tranques de relaves tienen mayorprobabilidad de colapsar frente a una solicitacioacuten siacutesmica significativa Es por elloque la operacioacuten de compactacioacuten en el muro resistente debe hacerse en formaregular junto con todas aquellas otras medidas que tienen incidencia con la

estabilidad del tranque

1048766 Durante la operacioacuten se deben reparar todas las fisuras o grietas que sepudieren producir pues si no son cerradas dejan puntos deacutebiles sobre los cualesal ser tapados con material de relaves la compactacioacuten posterior no seraacuteeficiente en dichos sectores

1048766 Cuando durante la operacioacuten de un tranque de relaves no hay suficiente arenasde una calidad adecuada es conveniente considerar agregar una o maacutes capasintermedias de material de empreacutestitos bien compactado para continuar laconstruccioacuten del muro resistente y asiacute se tendraacute una mejor estabilidad fiacutesica

1048766 Es importante mantener despejados los muros de arenas de cualquier objetoextrantildeo puesto que los relaves sedimentan a la altura de los obstaacuteculos queencuentran en el trayecto

1048766 Los operadores de los depoacutesitos de relaves deben tener claro conocimiento delManual de Emergencia del depoacutesito de relaves con que obligatoriamente debecontar la Empresa de modo que les permita enfrentar en forma exitosa lassituaciones adversas climaacuteticas hidroloacutegicas siacutesmicas volcaacutenicas o falla delsistema de captacioacuten de aguas claras o situaciones de emergencias de otranaturaleza que pudieren presentarse

1048766 Si la causa de la emergencia se debe a fenoacutemenos naturales extremosimprevistos como sismos nevazones lluvias intensas erupciones volcaacutenicas uotros que impidan una normal operacioacuten o pongan en peligro la vida de laspersonas o el medio ambiente deberaacuten suspenderse las operaciones dedepositacioacuten de relaves hasta que las condiciones de seguridad del depoacutesito serestablezcan

1048766 En caso de precipitacioacuten de nieve o granizo sobre el prisma resistente y en que

a la vez se produzca la posibilidad de que debido a bajas temperaturas puedanintercalarse capas de agua a estado soacutelido que puedan crear planos de falla enel muro deberaacute paralizarse la depositacioacuten de arenas en el muro hasta quepase la situacioacuten de riesgo

Medidas que deben considerarse entre otras al Cierre y Posterior Abandonode un Tranque de Relaves

1048766 Desmantelamiento de las instalaciones (ductos de relaves bombashidrociclones liacuteneas eleacutectricas muelles de acceso)

1048766 Secado de la laguna de aguas claras

1048766 Dejar operativos los canales perimetrales interceptores de aguas de laderas

1048766 Mantencioacuten del sistema de evacuacioacuten de aguas lluvias

1048766 Estabilizacioacuten de taludes (considerando maacuteximo sismo probable de ocurrenciaen la zona de emplazamiento)

1048766 Cercado en torno a las torres colectoras y en algunos casos se justifica elsellado de estas torres

1048766 Instalacioacuten de cierres de acceso al lugar donde se encuentran los relaves

1048766 Instalacioacuten de sentildealizaciones preventivas

1048766 Instalacioacuten de cortavientos

1048766 Habilitacioacuten de vertederos de seguridad (disentildeado considerando el evento demaacutexima crecida probable)

1048766 Compactacioacuten de la berma de coronamiento

1048766 Recubrimiento con material adecuado para evitar la erosioacuten eoacutelica o tambieacutenpara posibilitar la forestacioacuten del tranque en aquellos lugares en donde esfactible hacerlo

Algunos conceptos que se deben conocer y recordar

1048766 Un buen disentildeo y una buena operacioacuten de un depoacutesito de relaves desde suinicio los transformaraacute en obras amigable con el medio ambiente

1048766 Los depoacutesitos de relaves son formas geoloacutegicas artificiales que debenpermanecer en el tiempo y por ello no se debe escatimar en esfuerzos paragarantizar la seguridad de las personas y el medio ambiente

1048766 Todo plan de abandono de un depoacutesito de relaves debe tener como objetivoslos siguientes conceptos Estabilidad Fiacutesica Estabilidad Quiacutemica y usoposterior del suelo

1048766 En la construccioacuten de un tranque de relaves es obligatorio considerar unabuena impermeabilizacioacuten del muro de partida para evitar infiltraciones en labase del muro de arenas y ayudar asiacute a la estabilidad de eacuteste

1048766 Es importante tener presente en el disentildeo del muro de arenas que en el casode un sismo en el coronamiento del muro se pueden producir aceleracionesdel orden de un 40 - 50 mayores que en la base de alliacute la importancia detener siempre una buena compactacioacuten del muro

1048766 Los tranques de relaves tienen una mayor probabilidad de colapsar cuando lacompactacioacuten del muro resistente es deficiente

1048766 Las aceleraciones siacutesmicas pueden producir un mecanismo de cuntildeadeslizante en los muros y tambieacuten producir zonas de licuefaccioacuten

1048766 Los taludes pueden fallar por inestabilidad a causa de- El peso que tiende a deslizar el talud por mala compactacioacuten- Erupcioacuten volcaacutenica- Nieve al derretirse- Hielo fundido- Sismos- Crecida de un riacuteo cercano

1048766 Con la construccioacuten de los Depoacutesitos de Relaves se protege el medioambiente al desecharlos en estas obras adecuadas recuperando el agua que

en algunos sectores es prioritario hacerlo y ademaacutes (en algunos casos) existeuna buena potencialidad futura de retratamiento de estos materialesA continuacioacuten se incluyen algunos anexos que incluyen datos teacutecnicos especiacuteficosexistentes en la literatura que son de utilidad en el tema de Depoacutesitos de Relaves

V REFERENCIAS BIBLIOGRAFICASldquoTuacuteneles y disentildeo de excavaciones subterraacuteneasrdquo UNAP Ing Esteban Aquino AlanocaldquoSostenimiento y relleno de labores minerasrdquo UNAP Ing Jorge Durant BrodenConferencia de apertura I CONEIMIN 2005 Arequipa (Roacutemulo Mucho Mamani)Conferencia 6ordm congreso peruano de mineriacutea 2006 (Guido del castillo Echegaray)Conferencia del director de energiacutea y minas de la regioacuten puno 2007 en inauguracioacuten del jueves

minero FIM-UNAP (Ernesto Sagua Alanguia)Revista rdquoTeoriacutea y accioacuten del mundo minerordquo ediciones 246- 249 director Luciano C DeliotXVII convencioacuten minera Arequipa setiembre 2005Congresos de estudiantes de ingenieriacutea de minas realizadas en el Peruacute I II CONEIMINArequipa05 e Ica06 VI VII CONEINGEMET Tacna05 y Puno06

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURAFACULDAD DE INGENIERIA DE MINAS

ESCUELA PROFESIONALDE INGENIERIA DE MINAS

TEMA APLICACIONES DE LA MECANICA DE FLUIDOS EN MINERIA

CURSO MECANICA DE FLUIDOS E HIDRAULICA

DOCENTE ING LUIS SAAVEDRA FRIAS

ESTUDIANTE CARRION BACA ANTHONY FRANCOIS

CODIGO O602005022

usarse espesadores coacutenicos profundos meacutetodos centriacutefugos y de filtracioacuten y vaciacuteo Por otra parte si las pulpas asiacute concentradas tienen un aacutengulo de reposo de 6 su escurrimiento por tuberiacutea desde el concentrador hasta el veacutertice del cono implica una peacuterdida de carga hidraacuteulica superior a dicho 6 en forma que una conduccioacuten por ejemplo a 2 Km significariacutea una perdida de energiacutea del orden de 150 m lo que resultariacutea muy costoso si el relave debe ser bombeado No siempre es posible la instalacioacuten del espesador junto al veacutertice del depoacutesito

En resumen el meacutetodo de depositacioacuten de relaves espesados es una posibilidad muy interesante que merece ser investigada en profundidad para resolver los interrogantes que se plantean Es posible que puedan ser utilizados en forma experimental con un grado de espesamiento del orden de 53 de soacutelidos el que puede ser alcanzado por meacutetodos corrientes usando para el depoacutesito un terreno casi horizontal ya que el talud de reposo del relave asiacute espesado seriacutea del tipo 2

Figura 5 Disposicioacuten de Relaves Espesados (Meacutetodo Robinsky)Depoacutesitos de Relaves Filtrados

Este tipo de depoacutesitos de relaves es muy similar al de los relaves espesados con ladiferencia de que el material contiene menos agua debido al proceso de filtradoutilizando equipos similares a los que se emplean para filtrar concentrados como son los filtros de prensa o de vaciacuteo

El relave una vez filtrado se transporta al lugar de depoacutesito mediante cintastransportadoras o bien mediante equipos de movimiento de tierra yo camiones En el primer caso se logra un domo de material similar al meacutetodo de Robinsky mientras que en el segundo caso se utiliza el equipo de movimiento de tierras para ir construyendo moacutedulos de material compactado los cuales permiten conformar un depoacutesito aterrazado de gran volumen Es importante sentildealar que en este meacutetodo aunque el contenido de humedad que se logra (20 a 30) permite su manejo con equipos de movimiento de tierra es suficientemente alto como para tener un relleno praacutecticamente saturado por lo que es posible que se produzcan infiltraciones importantes de las aguas contenidas en estos relaves si el suelo de fundacioacuten es relativamente permeable Tambieacuten es necesario sentildealar que la presencia de algunas arcillas yeso etc en los materiales de relaves pueden reducir significativamente la eficiencia de filtrado

Depoacutesito de Relaves Filtrados

75 Depoacutesitos de Relaves en Pasta

Los relaves en pasta corresponden a una mezcla de agua con soacutelido que contieneabundante partiacuteculas finas y un bajo contenido de agua de modo que esta mezclatenga una consistencia espesa similar a una pulpa de alta densidadUna buena pasta de relaves requiere tener al menos un 15 de concentracioacuten en peso de partiacuteculas de tamantildeo menor a 20 micrones La mejor propiedad de las pastas de relaves es que pueden ser eficientemente trasportadas en tuberiacuteas sin los problemas de segregacioacuten o sedimentacioacuten que ocurren normalmente en las pulpas de relaves y permiten una gran flexibilidad en el desarrollo del concepto del sitio de emplazamiento una vez depositados los relaves se dejan secar luego acopiar permitiendo asiacute minimizar la superficie de suelo cubierto con relaves

La consistencia alcanzada permite que una pasta permanezca estable auacuten cuando esteacute varias horas sin moverse La pasta puede formarse a partir de una gran variabilidad de componentes como cuarzofeldespato arcillas micas y salesEs posible producir materiales con la consistencia de pasta a partir de un amplio rango de concentracioacuten de soacutelidos en peso y sobre la base de la variacioacuten de la distribucioacuten de tamantildeo de las partiacuteculas Es decir la produccioacuten de pasta es especiacutefica para cada tipo de material

Cuando se dispone pasta de relaves en superficie una muy pequentildea fraccioacuten de agua podraacute drenar o infiltrarse ya que la mayor parte de la humedad es retenida en la pasta debido a la tensioacuten superficial de la matriz de suelo finoLa flexibilidad que permiten las pastas en cuanto al desarrollo del lugar de emplazamiento del depoacutesito puede ser extendida al uso de teacutecnicas de construccioacuten aguas arriba donde las consideraciones de disentildeo antisiacutesmicos de otra manera seriacutea prohibida Con la alternativa de pasta no se requiere una solucioacuten tipo embalse

Para faenas de pequentildea escala la pasta puede ser transportada en camiones desde las instalaciones de operacioacuten y descargadas en el lugar de disposicioacuten final Una vez depositada se deja secar y se puede acopiar Esta forma de acumular permite minimizar la superficie de suelo cubierto con relaves realizar un cierre progresivo y al cese de operaciones el depoacutesito puede ser dejado sin requerir medidas adicionales de cierre

Para faenas de mayor tamantildeo por economiacutea de escala para el manejo de materiales el sistema considera el uso de bombas o cintas transportadoras hasta un repartidor que realiza la disposicioacuten final Cabe destacar que debido a su alta densidad las pastas son transportadas mediante el uso de bombas de desplazamiento positivo

i) En los depoacutesitos de relaves en pasta se reducen significativamente lo siguiente

1048766 La necesidad de disentildear y construir grandes depoacutesitos1048766 El volumen de materiales involucrados en la construccioacuten de depoacutesitos1048766 Los riesgos de falla geomecaacutenica asociados a los tranques convencionales1048766 Los riesgos de generacioacuten de aguas aacutecidas y lixiviacioacuten de metales1048766 El manejo del volumen de agua clara1048766 Las peacuterdidas de agua por infiltracioacuten y evaporacioacuten1048766 La superficie de suelo para disponer los relaves optimizando el uso del suelo1048766 La emisioacuten de material particulado

ii) En los depoacutesitos de relaves en pasta se incrementa significativamente lo siguiente1048766 La recuperacioacuten de aguas desde los relaves1048766 La aceptacioacuten ambiental de la comunidad1048766 La posibilidad de co-depositar junto a otros residuos mineros (esteacuteriles o lastre)1048766 La flexibilidad operacional

iii) Ademaacutes1048766 Se pueden desarrollar actividades de vegetacioacuten o de remediacioacuten en formaparalela a la operacioacuten

1048766 Permite la encapsulacioacuten de contaminantes en el depoacutesito

Depoacutesito de Relaves en Pasta

Otros Depoacutesitos de Relaves

Nota A continuacioacuten se mencionan otros tipos de Depoacutesitos de Relaves que en otros paiacuteses son factibles de desarrollar Sin embargo en Chile en la actualidad existen grandes restricciones de las autoridades competentes del punto de vista legal de la Seguridad de la Personas y del Medio Ambiente para otorgar permisos a los proyectos que pudieren presentarse de modo tal que no los contempla nuestra legislacioacuten aunque se debe reconocer que en el pasado se realizaron proyectos en Chile que utilizaron las teacutecnicas de Depoacutesitos de Relaves que nombraremos a continuacioacuten

A) Depoacutesitos en Minas Subterraacuteneas en ExplotacioacutenB) Depoacutesitos en Minas Subterraacuteneas AbandonadasC) Depoacutesitos en Minas Explotadas a Cielo AbiertoD) Depoacutesitos Relaves RadiactivosE) Depoacutesitos costerosF) Depoacutesitos submarinos

Descripcioacuten de los Componentes Principales de un Depoacutesito de Relaves yAlgunos Otros Conceptos Importantes

Cubeta- Corresponde al volumen fiacutesico disponible donde de depositan las lamas(finos) y gran parte del agua de los relaves de tal modo que se forma en ella lalaguna de aguas claras debido a la sedimentacioacuten de las partiacuteculas finas La cubetaes la componente maacutes importante en relacioacuten con la vida uacutetil del depoacutesito

Muro o Prisma Perimetral o Prisma Resistente- Este muro delimita la cubeta ypermite contener los residuos que en ella se descargan Por lo tanto el muroperimetral generalmente es la componente maacutes importante en lo que dice relacioacutencon la estabilidad o grado de seguridad del depoacutesito En los tranques de relaves este muro se va construyendo con el material grueso (arenas) de los relaves a lo largo de la vida uacutetil del depoacutesito

Sistema de Descarga yo Clasificacioacuten y Seleccioacuten de los Relaves- El sistemade descarga de residuos mineros permite depositar estos en la cubeta por lo queuna falla de este sistema se traduce en la detencioacuten de la operacioacuten eficiente deldepoacutesito Ademaacutes muchas veces este sistema se utiliza tambieacuten para clasificar yseleccionar los residuos de modo de utilizar parte de los mismos como material para la construccioacuten del muro perimetral (uso de ciclones)

Zona de descarga de los Residuos o Zona de Playa - La zona donde sedescargan los residuos a la cubeta se le llama zona de playa porque usualmenteestaacute seca en la superficie y se asemeja a una playa de arenas finas Es la parte deldepoacutesito de relaves o lamas situada en las cercaniacuteas de la liacutenea de vaciado estaplaya de forma junto al prisma resistente

Poza de Aguas Claras o Laguna de Decantacioacuten- Corresponde a la laguna deaguas clarificadas que se forma en la cubeta debido a la sedimentacioacuten o

decantacioacuten de las partiacuteculas soacutelidas Esta poza permite la recuperacioacuten de aguas yal mismo tiempo la evacuacioacuten de estas desde la cubeta Esta laguna debemantenerse lo mas alejada posible del muro de arenas o prisma resistente y suevacuacioacuten debe hacerse siempre para no disminuir el grado de estabilidad del muroSistema de Recuperacioacuten de Aguas- El sistema de recuperacioacuten de aguas permitedevolver a la planta las aguas claras que se han recuperado desde la poza o laguna de aguas clara mediante bombeo desde balsas yo descargas de torres deevacuacioacuten o decantacioacuten que son obras destinadas a la descarga gravitacional delas aguas claras desde la poza de decantacioacuten de un tranque o embalse de relaves

Sistema de Drenaje- Es el sistema (por ejemplo dedos o lechos drenantes) utilizado para deprimir al maacuteximo el nivel freaacutetico en el interior del cuerpo del murousualmente protegido por filtros para evitar que el flujo de aguas arrastre laspartiacuteculas finas y produzca la colmatacioacuten del sistema

Sistema de Impermeabilizacioacuten de la Cubeta- Si los relaves en la cubetacontienen sustancias toacutexicas debe evitarse la infiltracioacuten de aguas al subsuelo yaque estas podriacutean provocar la contaminacioacuten de los recursos de aguas subterraacuteneasyo de superficie de la zona de emplazamiento del depoacutesito En este caso es preciso que se disponga de un sistema de impermeabilizacioacuten del piso y paredes de la cubeta usualmente construido en base a una serie de estratos impermeables ypermeables-drenantes

Canales de Desviacuteo- Son las zanjas construidas o tuacuteneles construidos en las laderas para captar y desviar las escorrentiacuteas superficiales impidiendo su ingreso a la cubeta del tranque o embalse de relaves

Berma de Coronamiento- Es la faja horizontal de mayor cota del talud externo delprisma resistente o muro de contencioacuten

Revancha- Es la diferencia de cota entre la liacutenea de coronamiento y la superficie

inmediatamente vecina de la fraccioacuten aguas adentro del tranque generalmentelamosa o de arena muy fina Se denomina como revancha miacutenima al desnivel entreel coronamiento del prisma resistente y el punto maacutes alto de las lamas y sedenomina revancha maacutexima al desnivel entre el coronamiento y la superficie de lapoza de decantacioacuten

Nivel Freaacutetico- Es la cota de los puntos en que el agua de poros tiene presioacuten nula

Muro de Partida o Muro Inicial- Muro construido con material grueso de empreacutestito al inicio del depoacutesito de relaves En los sistemas constructivos del muro resistente de aguas abajo y eje central las arenas se vaciacutean hacia aguas abajo del muro inicial y las lamas hacia aguas arriba La altura del muro de partida queda determinada por el avance en altura del prisma de arenas en relacioacuten al avance en altura del nivel de lamas El muro inicial debe permitir mantener una revancha miacutenima a lo largo del periacuteodo de operacioacuten del tranque

Muro de Pieacute- Es el que se construye generalmente de enrocados en el extremo deaguas abajo del prisma resistente en los meacutetodos constructivos de eje central y deaguas abajo Este muro tiene por objeto dar un liacutemite fiacutesico al muro de arenas y evitar el escape de material fuera de la traza del prisma

Muro de Cola- Se suele construir para limitar el depoacutesito por el extremo de aguasarriba Puede construirse de tierra o por alguno de los sistemas de construccioacutenempleados para el muro resistente

Licuefaccioacuten- Perdida total de la resistencia al corte de un suelo saturado porincremento de la presioacuten de poros El caso maacutes frecuente de licuefaccioacuten ocurre poraccioacuten siacutesmica sobre materiales areno-limosos saturados Los relaves saturados son altamente susceptibles a licuefaccioacuten siacutesmica en especial si la permeabilidad ydensidad son bajas Es el fenoacutemeno maacutes preocupante que ocurra en un tranque derelaves

Piezometriacutea - Es el sistema de control de las presiones hidrostaacuteticas en el interior

del prisma resistente para detectar la presencia de sectores saturados Losinstrumentos utilizados se llaman piezoacutemetros y con ellos se detecta el nivel freaacuteticodel subsuelo

Vertederos de emergencia- Son vertederos de umbral variable destinados aevacuar el exceso de aguas acumuladas en la cubeta de un tranque al crecer lalaguna de decantacioacuten por lluvias intensas

Medidas de Control Operacional y de Mantencioacuten en Tranques de Relaves

A continuacioacuten se recomiendan una serie de medidas que deben tenersepresente principalmente por los operadores de la pequentildea y mediana mineriacutea enel control operacional y mantencioacuten de los depoacutesitos tranques de relaves Estasmedidas constituyen el principal objetivo de esta guiacutea

1048766 Se deben realizar perioacutedicamente controles de la densidad in-situ en el muro dearenas y determinar de la densidad relativa (las muestras se deben tomar a 13 y23 de la altura total del muro) Estas medidas son importante porque indican encierta medida el grado de compactacioacuten con que cuenta el muro de arenas en laoperacioacuten

1048766 Controlar el nivel freaacutetico con piezoacutemetros en el muro de arenas comparar lacota que se obtiene de este nivel con la cota del nivel del coronamiento delmuro de partida impermeabilizado El nivel freaacutetico debe ser maacutes bajo que dichacota esto tiene gran relevancia especialmente en aquellos tranques que nocuentan con un buen sistema de drenaje en el muro de arenas

1048766 Cuando el nivel freaacutetico es alto se debe proceder raacutepidamente a bajarloevacuando el agua clara de la laguna en la cubeta Es importante ademaacutes medirel nivel freaacutetico en algunos puntos aguas abajo del tranque y mantener una

estadiacutestica graacutefica con los datos obtenidos

1048766 Establecer un control perioacutedico de la granulometriacutea de las arenas de relave Unaumento repentino y significativo del de finos compromete las condiciones deseguridad de la obra (formacioacuten de bolsones saturados y superficies localizadasmenos resistentes al corte) La exigencia actual del contenido de finos en lasarenas de relave de los muros de contencioacuten en los tranques de relaves es quedebe estar constituida por no maacutes de un 20 de partiacuteculas menores de 200mallas (74 micrones)

1048766 Las partiacuteculas de las arenas de los relaves son muy angulares y heterogeacuteneas locual es favorable del punto de vista de la estabilidad ya que ayuda a lograr unabuena compactacioacuten pues las partiacuteculas en dicha operacioacuten de compactacioacutense traban unas con otra de modo que se necesitan grandes esfuerzos de cortepara romper este entrabamiento

1048766 Se debe medir el de soacutelidos en peso de la pulpa de relaves el cual debemantenerse en un rango no tan alto para que se permita un buen escurrimientode esta pulpa por la tuberiacutea de transporte evitando su embancamiento ytampoco muy bajo para no saturar raacutepidamente de aguas la cubeta (un rangobien aceptado en la praacutectica es entre 35 a 45)

1048766 Mantener una buena revancha con el fin de evitar posibles escurrimientos deagua a traveacutes del muro de arenas producieacutendose asiacute su erosioacuten

1048766 Se deben verificar perioacutedicamente el aacutengulo de talud operacional comprometidoen el proyecto y el ancho del coronamiento del muro de arenas Este uacuteltimo en laactualidad se exige como miacutenimo de 2 metros

1048766 Controlar perioacutedicamente el nivel y posicioacuten de la laguna de aguas claras la cual

debe mantenerse siempre lo maacutes alejada posible del muro de arenas en loscasos de tranques de relaves con el fin de evitar humectar demasiado el muro yque se sature de agua trayendo el consecuente aumento de la presioacuten de porosentre las partiacuteculas y el eventual colapso

1048766 Mantener siempre operativas las torres colectoras o bien las balsas con lasbombas de impulsioacuten para la evacuacioacuten de las aguas de la laguna declarificacioacuten aseguraacutendose asiacute la continuidad de esta operacioacuten

1048766 Verificar en forma perioacutedica el estado de las tuberiacuteas de conduccioacuten de losrelaves y tambieacuten las vaacutelvulas y bombas de impulsioacuten de la pulpa de relavesAdemaacutes se debe programar con antelacioacuten el traslado de las tuberiacuteas a lasposiciones de descarga siguientes

1048766 Una medida importante a tener presente en la construccioacuten en los muros dealgunos tranque es la de evitar conformar esquinas en aacutengulo recto ya queconstituyen uno de los puntos estructuralmente maacutes deacutebiles frente a lassolicitaciones siacutesmicas debido a bajo confinamiento Es por ello aconsejableestablecer uniones redondeadas

1048766 Es muy importante en un tranque de relaves en operacioacuten mantener la praacutecticade compactar el talud exterior a lo largo del muro de arenas usando equiposadecuados como por ejemplo rodillos lisos vibratorios tractores o bulldozerpesados Esto se hace con el fin de mantener una compactacioacuten adecuada delmuro ayudando asiacute a una mejor estabilidad siacutesmica de la obra

1048766 Cuando la compactacioacuten es deficiente los tranques de relaves tienen mayorprobabilidad de colapsar frente a una solicitacioacuten siacutesmica significativa Es por elloque la operacioacuten de compactacioacuten en el muro resistente debe hacerse en formaregular junto con todas aquellas otras medidas que tienen incidencia con la

estabilidad del tranque

1048766 Durante la operacioacuten se deben reparar todas las fisuras o grietas que sepudieren producir pues si no son cerradas dejan puntos deacutebiles sobre los cualesal ser tapados con material de relaves la compactacioacuten posterior no seraacuteeficiente en dichos sectores

1048766 Cuando durante la operacioacuten de un tranque de relaves no hay suficiente arenasde una calidad adecuada es conveniente considerar agregar una o maacutes capasintermedias de material de empreacutestitos bien compactado para continuar laconstruccioacuten del muro resistente y asiacute se tendraacute una mejor estabilidad fiacutesica

1048766 Es importante mantener despejados los muros de arenas de cualquier objetoextrantildeo puesto que los relaves sedimentan a la altura de los obstaacuteculos queencuentran en el trayecto

1048766 Los operadores de los depoacutesitos de relaves deben tener claro conocimiento delManual de Emergencia del depoacutesito de relaves con que obligatoriamente debecontar la Empresa de modo que les permita enfrentar en forma exitosa lassituaciones adversas climaacuteticas hidroloacutegicas siacutesmicas volcaacutenicas o falla delsistema de captacioacuten de aguas claras o situaciones de emergencias de otranaturaleza que pudieren presentarse

1048766 Si la causa de la emergencia se debe a fenoacutemenos naturales extremosimprevistos como sismos nevazones lluvias intensas erupciones volcaacutenicas uotros que impidan una normal operacioacuten o pongan en peligro la vida de laspersonas o el medio ambiente deberaacuten suspenderse las operaciones dedepositacioacuten de relaves hasta que las condiciones de seguridad del depoacutesito serestablezcan

1048766 En caso de precipitacioacuten de nieve o granizo sobre el prisma resistente y en que

a la vez se produzca la posibilidad de que debido a bajas temperaturas puedanintercalarse capas de agua a estado soacutelido que puedan crear planos de falla enel muro deberaacute paralizarse la depositacioacuten de arenas en el muro hasta quepase la situacioacuten de riesgo

Medidas que deben considerarse entre otras al Cierre y Posterior Abandonode un Tranque de Relaves

1048766 Desmantelamiento de las instalaciones (ductos de relaves bombashidrociclones liacuteneas eleacutectricas muelles de acceso)

1048766 Secado de la laguna de aguas claras

1048766 Dejar operativos los canales perimetrales interceptores de aguas de laderas

1048766 Mantencioacuten del sistema de evacuacioacuten de aguas lluvias

1048766 Estabilizacioacuten de taludes (considerando maacuteximo sismo probable de ocurrenciaen la zona de emplazamiento)

1048766 Cercado en torno a las torres colectoras y en algunos casos se justifica elsellado de estas torres

1048766 Instalacioacuten de cierres de acceso al lugar donde se encuentran los relaves

1048766 Instalacioacuten de sentildealizaciones preventivas

1048766 Instalacioacuten de cortavientos

1048766 Habilitacioacuten de vertederos de seguridad (disentildeado considerando el evento demaacutexima crecida probable)

1048766 Compactacioacuten de la berma de coronamiento

1048766 Recubrimiento con material adecuado para evitar la erosioacuten eoacutelica o tambieacutenpara posibilitar la forestacioacuten del tranque en aquellos lugares en donde esfactible hacerlo

Algunos conceptos que se deben conocer y recordar

1048766 Un buen disentildeo y una buena operacioacuten de un depoacutesito de relaves desde suinicio los transformaraacute en obras amigable con el medio ambiente

1048766 Los depoacutesitos de relaves son formas geoloacutegicas artificiales que debenpermanecer en el tiempo y por ello no se debe escatimar en esfuerzos paragarantizar la seguridad de las personas y el medio ambiente

1048766 Todo plan de abandono de un depoacutesito de relaves debe tener como objetivoslos siguientes conceptos Estabilidad Fiacutesica Estabilidad Quiacutemica y usoposterior del suelo

1048766 En la construccioacuten de un tranque de relaves es obligatorio considerar unabuena impermeabilizacioacuten del muro de partida para evitar infiltraciones en labase del muro de arenas y ayudar asiacute a la estabilidad de eacuteste

1048766 Es importante tener presente en el disentildeo del muro de arenas que en el casode un sismo en el coronamiento del muro se pueden producir aceleracionesdel orden de un 40 - 50 mayores que en la base de alliacute la importancia detener siempre una buena compactacioacuten del muro

1048766 Los tranques de relaves tienen una mayor probabilidad de colapsar cuando lacompactacioacuten del muro resistente es deficiente

1048766 Las aceleraciones siacutesmicas pueden producir un mecanismo de cuntildeadeslizante en los muros y tambieacuten producir zonas de licuefaccioacuten

1048766 Los taludes pueden fallar por inestabilidad a causa de- El peso que tiende a deslizar el talud por mala compactacioacuten- Erupcioacuten volcaacutenica- Nieve al derretirse- Hielo fundido- Sismos- Crecida de un riacuteo cercano

1048766 Con la construccioacuten de los Depoacutesitos de Relaves se protege el medioambiente al desecharlos en estas obras adecuadas recuperando el agua que

en algunos sectores es prioritario hacerlo y ademaacutes (en algunos casos) existeuna buena potencialidad futura de retratamiento de estos materialesA continuacioacuten se incluyen algunos anexos que incluyen datos teacutecnicos especiacuteficosexistentes en la literatura que son de utilidad en el tema de Depoacutesitos de Relaves

V REFERENCIAS BIBLIOGRAFICASldquoTuacuteneles y disentildeo de excavaciones subterraacuteneasrdquo UNAP Ing Esteban Aquino AlanocaldquoSostenimiento y relleno de labores minerasrdquo UNAP Ing Jorge Durant BrodenConferencia de apertura I CONEIMIN 2005 Arequipa (Roacutemulo Mucho Mamani)Conferencia 6ordm congreso peruano de mineriacutea 2006 (Guido del castillo Echegaray)Conferencia del director de energiacutea y minas de la regioacuten puno 2007 en inauguracioacuten del jueves

minero FIM-UNAP (Ernesto Sagua Alanguia)Revista rdquoTeoriacutea y accioacuten del mundo minerordquo ediciones 246- 249 director Luciano C DeliotXVII convencioacuten minera Arequipa setiembre 2005Congresos de estudiantes de ingenieriacutea de minas realizadas en el Peruacute I II CONEIMINArequipa05 e Ica06 VI VII CONEINGEMET Tacna05 y Puno06

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURAFACULDAD DE INGENIERIA DE MINAS

ESCUELA PROFESIONALDE INGENIERIA DE MINAS

TEMA APLICACIONES DE LA MECANICA DE FLUIDOS EN MINERIA

CURSO MECANICA DE FLUIDOS E HIDRAULICA

DOCENTE ING LUIS SAAVEDRA FRIAS

ESTUDIANTE CARRION BACA ANTHONY FRANCOIS

CODIGO O602005022

Figura 5 Disposicioacuten de Relaves Espesados (Meacutetodo Robinsky)Depoacutesitos de Relaves Filtrados

Este tipo de depoacutesitos de relaves es muy similar al de los relaves espesados con ladiferencia de que el material contiene menos agua debido al proceso de filtradoutilizando equipos similares a los que se emplean para filtrar concentrados como son los filtros de prensa o de vaciacuteo

El relave una vez filtrado se transporta al lugar de depoacutesito mediante cintastransportadoras o bien mediante equipos de movimiento de tierra yo camiones En el primer caso se logra un domo de material similar al meacutetodo de Robinsky mientras que en el segundo caso se utiliza el equipo de movimiento de tierras para ir construyendo moacutedulos de material compactado los cuales permiten conformar un depoacutesito aterrazado de gran volumen Es importante sentildealar que en este meacutetodo aunque el contenido de humedad que se logra (20 a 30) permite su manejo con equipos de movimiento de tierra es suficientemente alto como para tener un relleno praacutecticamente saturado por lo que es posible que se produzcan infiltraciones importantes de las aguas contenidas en estos relaves si el suelo de fundacioacuten es relativamente permeable Tambieacuten es necesario sentildealar que la presencia de algunas arcillas yeso etc en los materiales de relaves pueden reducir significativamente la eficiencia de filtrado

Depoacutesito de Relaves Filtrados

75 Depoacutesitos de Relaves en Pasta

Los relaves en pasta corresponden a una mezcla de agua con soacutelido que contieneabundante partiacuteculas finas y un bajo contenido de agua de modo que esta mezclatenga una consistencia espesa similar a una pulpa de alta densidadUna buena pasta de relaves requiere tener al menos un 15 de concentracioacuten en peso de partiacuteculas de tamantildeo menor a 20 micrones La mejor propiedad de las pastas de relaves es que pueden ser eficientemente trasportadas en tuberiacuteas sin los problemas de segregacioacuten o sedimentacioacuten que ocurren normalmente en las pulpas de relaves y permiten una gran flexibilidad en el desarrollo del concepto del sitio de emplazamiento una vez depositados los relaves se dejan secar luego acopiar permitiendo asiacute minimizar la superficie de suelo cubierto con relaves

La consistencia alcanzada permite que una pasta permanezca estable auacuten cuando esteacute varias horas sin moverse La pasta puede formarse a partir de una gran variabilidad de componentes como cuarzofeldespato arcillas micas y salesEs posible producir materiales con la consistencia de pasta a partir de un amplio rango de concentracioacuten de soacutelidos en peso y sobre la base de la variacioacuten de la distribucioacuten de tamantildeo de las partiacuteculas Es decir la produccioacuten de pasta es especiacutefica para cada tipo de material

Cuando se dispone pasta de relaves en superficie una muy pequentildea fraccioacuten de agua podraacute drenar o infiltrarse ya que la mayor parte de la humedad es retenida en la pasta debido a la tensioacuten superficial de la matriz de suelo finoLa flexibilidad que permiten las pastas en cuanto al desarrollo del lugar de emplazamiento del depoacutesito puede ser extendida al uso de teacutecnicas de construccioacuten aguas arriba donde las consideraciones de disentildeo antisiacutesmicos de otra manera seriacutea prohibida Con la alternativa de pasta no se requiere una solucioacuten tipo embalse

Para faenas de pequentildea escala la pasta puede ser transportada en camiones desde las instalaciones de operacioacuten y descargadas en el lugar de disposicioacuten final Una vez depositada se deja secar y se puede acopiar Esta forma de acumular permite minimizar la superficie de suelo cubierto con relaves realizar un cierre progresivo y al cese de operaciones el depoacutesito puede ser dejado sin requerir medidas adicionales de cierre

Para faenas de mayor tamantildeo por economiacutea de escala para el manejo de materiales el sistema considera el uso de bombas o cintas transportadoras hasta un repartidor que realiza la disposicioacuten final Cabe destacar que debido a su alta densidad las pastas son transportadas mediante el uso de bombas de desplazamiento positivo

i) En los depoacutesitos de relaves en pasta se reducen significativamente lo siguiente

1048766 La necesidad de disentildear y construir grandes depoacutesitos1048766 El volumen de materiales involucrados en la construccioacuten de depoacutesitos1048766 Los riesgos de falla geomecaacutenica asociados a los tranques convencionales1048766 Los riesgos de generacioacuten de aguas aacutecidas y lixiviacioacuten de metales1048766 El manejo del volumen de agua clara1048766 Las peacuterdidas de agua por infiltracioacuten y evaporacioacuten1048766 La superficie de suelo para disponer los relaves optimizando el uso del suelo1048766 La emisioacuten de material particulado

ii) En los depoacutesitos de relaves en pasta se incrementa significativamente lo siguiente1048766 La recuperacioacuten de aguas desde los relaves1048766 La aceptacioacuten ambiental de la comunidad1048766 La posibilidad de co-depositar junto a otros residuos mineros (esteacuteriles o lastre)1048766 La flexibilidad operacional

iii) Ademaacutes1048766 Se pueden desarrollar actividades de vegetacioacuten o de remediacioacuten en formaparalela a la operacioacuten

1048766 Permite la encapsulacioacuten de contaminantes en el depoacutesito

Depoacutesito de Relaves en Pasta

Otros Depoacutesitos de Relaves

Nota A continuacioacuten se mencionan otros tipos de Depoacutesitos de Relaves que en otros paiacuteses son factibles de desarrollar Sin embargo en Chile en la actualidad existen grandes restricciones de las autoridades competentes del punto de vista legal de la Seguridad de la Personas y del Medio Ambiente para otorgar permisos a los proyectos que pudieren presentarse de modo tal que no los contempla nuestra legislacioacuten aunque se debe reconocer que en el pasado se realizaron proyectos en Chile que utilizaron las teacutecnicas de Depoacutesitos de Relaves que nombraremos a continuacioacuten

A) Depoacutesitos en Minas Subterraacuteneas en ExplotacioacutenB) Depoacutesitos en Minas Subterraacuteneas AbandonadasC) Depoacutesitos en Minas Explotadas a Cielo AbiertoD) Depoacutesitos Relaves RadiactivosE) Depoacutesitos costerosF) Depoacutesitos submarinos

Descripcioacuten de los Componentes Principales de un Depoacutesito de Relaves yAlgunos Otros Conceptos Importantes

Cubeta- Corresponde al volumen fiacutesico disponible donde de depositan las lamas(finos) y gran parte del agua de los relaves de tal modo que se forma en ella lalaguna de aguas claras debido a la sedimentacioacuten de las partiacuteculas finas La cubetaes la componente maacutes importante en relacioacuten con la vida uacutetil del depoacutesito

Muro o Prisma Perimetral o Prisma Resistente- Este muro delimita la cubeta ypermite contener los residuos que en ella se descargan Por lo tanto el muroperimetral generalmente es la componente maacutes importante en lo que dice relacioacutencon la estabilidad o grado de seguridad del depoacutesito En los tranques de relaves este muro se va construyendo con el material grueso (arenas) de los relaves a lo largo de la vida uacutetil del depoacutesito

Sistema de Descarga yo Clasificacioacuten y Seleccioacuten de los Relaves- El sistemade descarga de residuos mineros permite depositar estos en la cubeta por lo queuna falla de este sistema se traduce en la detencioacuten de la operacioacuten eficiente deldepoacutesito Ademaacutes muchas veces este sistema se utiliza tambieacuten para clasificar yseleccionar los residuos de modo de utilizar parte de los mismos como material para la construccioacuten del muro perimetral (uso de ciclones)

Zona de descarga de los Residuos o Zona de Playa - La zona donde sedescargan los residuos a la cubeta se le llama zona de playa porque usualmenteestaacute seca en la superficie y se asemeja a una playa de arenas finas Es la parte deldepoacutesito de relaves o lamas situada en las cercaniacuteas de la liacutenea de vaciado estaplaya de forma junto al prisma resistente

Poza de Aguas Claras o Laguna de Decantacioacuten- Corresponde a la laguna deaguas clarificadas que se forma en la cubeta debido a la sedimentacioacuten o

decantacioacuten de las partiacuteculas soacutelidas Esta poza permite la recuperacioacuten de aguas yal mismo tiempo la evacuacioacuten de estas desde la cubeta Esta laguna debemantenerse lo mas alejada posible del muro de arenas o prisma resistente y suevacuacioacuten debe hacerse siempre para no disminuir el grado de estabilidad del muroSistema de Recuperacioacuten de Aguas- El sistema de recuperacioacuten de aguas permitedevolver a la planta las aguas claras que se han recuperado desde la poza o laguna de aguas clara mediante bombeo desde balsas yo descargas de torres deevacuacioacuten o decantacioacuten que son obras destinadas a la descarga gravitacional delas aguas claras desde la poza de decantacioacuten de un tranque o embalse de relaves

Sistema de Drenaje- Es el sistema (por ejemplo dedos o lechos drenantes) utilizado para deprimir al maacuteximo el nivel freaacutetico en el interior del cuerpo del murousualmente protegido por filtros para evitar que el flujo de aguas arrastre laspartiacuteculas finas y produzca la colmatacioacuten del sistema

Sistema de Impermeabilizacioacuten de la Cubeta- Si los relaves en la cubetacontienen sustancias toacutexicas debe evitarse la infiltracioacuten de aguas al subsuelo yaque estas podriacutean provocar la contaminacioacuten de los recursos de aguas subterraacuteneasyo de superficie de la zona de emplazamiento del depoacutesito En este caso es preciso que se disponga de un sistema de impermeabilizacioacuten del piso y paredes de la cubeta usualmente construido en base a una serie de estratos impermeables ypermeables-drenantes

Canales de Desviacuteo- Son las zanjas construidas o tuacuteneles construidos en las laderas para captar y desviar las escorrentiacuteas superficiales impidiendo su ingreso a la cubeta del tranque o embalse de relaves

Berma de Coronamiento- Es la faja horizontal de mayor cota del talud externo delprisma resistente o muro de contencioacuten

Revancha- Es la diferencia de cota entre la liacutenea de coronamiento y la superficie

inmediatamente vecina de la fraccioacuten aguas adentro del tranque generalmentelamosa o de arena muy fina Se denomina como revancha miacutenima al desnivel entreel coronamiento del prisma resistente y el punto maacutes alto de las lamas y sedenomina revancha maacutexima al desnivel entre el coronamiento y la superficie de lapoza de decantacioacuten

Nivel Freaacutetico- Es la cota de los puntos en que el agua de poros tiene presioacuten nula

Muro de Partida o Muro Inicial- Muro construido con material grueso de empreacutestito al inicio del depoacutesito de relaves En los sistemas constructivos del muro resistente de aguas abajo y eje central las arenas se vaciacutean hacia aguas abajo del muro inicial y las lamas hacia aguas arriba La altura del muro de partida queda determinada por el avance en altura del prisma de arenas en relacioacuten al avance en altura del nivel de lamas El muro inicial debe permitir mantener una revancha miacutenima a lo largo del periacuteodo de operacioacuten del tranque

Muro de Pieacute- Es el que se construye generalmente de enrocados en el extremo deaguas abajo del prisma resistente en los meacutetodos constructivos de eje central y deaguas abajo Este muro tiene por objeto dar un liacutemite fiacutesico al muro de arenas y evitar el escape de material fuera de la traza del prisma

Muro de Cola- Se suele construir para limitar el depoacutesito por el extremo de aguasarriba Puede construirse de tierra o por alguno de los sistemas de construccioacutenempleados para el muro resistente

Licuefaccioacuten- Perdida total de la resistencia al corte de un suelo saturado porincremento de la presioacuten de poros El caso maacutes frecuente de licuefaccioacuten ocurre poraccioacuten siacutesmica sobre materiales areno-limosos saturados Los relaves saturados son altamente susceptibles a licuefaccioacuten siacutesmica en especial si la permeabilidad ydensidad son bajas Es el fenoacutemeno maacutes preocupante que ocurra en un tranque derelaves

Piezometriacutea - Es el sistema de control de las presiones hidrostaacuteticas en el interior

del prisma resistente para detectar la presencia de sectores saturados Losinstrumentos utilizados se llaman piezoacutemetros y con ellos se detecta el nivel freaacuteticodel subsuelo

Vertederos de emergencia- Son vertederos de umbral variable destinados aevacuar el exceso de aguas acumuladas en la cubeta de un tranque al crecer lalaguna de decantacioacuten por lluvias intensas

Medidas de Control Operacional y de Mantencioacuten en Tranques de Relaves

A continuacioacuten se recomiendan una serie de medidas que deben tenersepresente principalmente por los operadores de la pequentildea y mediana mineriacutea enel control operacional y mantencioacuten de los depoacutesitos tranques de relaves Estasmedidas constituyen el principal objetivo de esta guiacutea

1048766 Se deben realizar perioacutedicamente controles de la densidad in-situ en el muro dearenas y determinar de la densidad relativa (las muestras se deben tomar a 13 y23 de la altura total del muro) Estas medidas son importante porque indican encierta medida el grado de compactacioacuten con que cuenta el muro de arenas en laoperacioacuten

1048766 Controlar el nivel freaacutetico con piezoacutemetros en el muro de arenas comparar lacota que se obtiene de este nivel con la cota del nivel del coronamiento delmuro de partida impermeabilizado El nivel freaacutetico debe ser maacutes bajo que dichacota esto tiene gran relevancia especialmente en aquellos tranques que nocuentan con un buen sistema de drenaje en el muro de arenas

1048766 Cuando el nivel freaacutetico es alto se debe proceder raacutepidamente a bajarloevacuando el agua clara de la laguna en la cubeta Es importante ademaacutes medirel nivel freaacutetico en algunos puntos aguas abajo del tranque y mantener una

estadiacutestica graacutefica con los datos obtenidos

1048766 Establecer un control perioacutedico de la granulometriacutea de las arenas de relave Unaumento repentino y significativo del de finos compromete las condiciones deseguridad de la obra (formacioacuten de bolsones saturados y superficies localizadasmenos resistentes al corte) La exigencia actual del contenido de finos en lasarenas de relave de los muros de contencioacuten en los tranques de relaves es quedebe estar constituida por no maacutes de un 20 de partiacuteculas menores de 200mallas (74 micrones)

1048766 Las partiacuteculas de las arenas de los relaves son muy angulares y heterogeacuteneas locual es favorable del punto de vista de la estabilidad ya que ayuda a lograr unabuena compactacioacuten pues las partiacuteculas en dicha operacioacuten de compactacioacutense traban unas con otra de modo que se necesitan grandes esfuerzos de cortepara romper este entrabamiento

1048766 Se debe medir el de soacutelidos en peso de la pulpa de relaves el cual debemantenerse en un rango no tan alto para que se permita un buen escurrimientode esta pulpa por la tuberiacutea de transporte evitando su embancamiento ytampoco muy bajo para no saturar raacutepidamente de aguas la cubeta (un rangobien aceptado en la praacutectica es entre 35 a 45)

1048766 Mantener una buena revancha con el fin de evitar posibles escurrimientos deagua a traveacutes del muro de arenas producieacutendose asiacute su erosioacuten

1048766 Se deben verificar perioacutedicamente el aacutengulo de talud operacional comprometidoen el proyecto y el ancho del coronamiento del muro de arenas Este uacuteltimo en laactualidad se exige como miacutenimo de 2 metros

1048766 Controlar perioacutedicamente el nivel y posicioacuten de la laguna de aguas claras la cual

debe mantenerse siempre lo maacutes alejada posible del muro de arenas en loscasos de tranques de relaves con el fin de evitar humectar demasiado el muro yque se sature de agua trayendo el consecuente aumento de la presioacuten de porosentre las partiacuteculas y el eventual colapso

1048766 Mantener siempre operativas las torres colectoras o bien las balsas con lasbombas de impulsioacuten para la evacuacioacuten de las aguas de la laguna declarificacioacuten aseguraacutendose asiacute la continuidad de esta operacioacuten

1048766 Verificar en forma perioacutedica el estado de las tuberiacuteas de conduccioacuten de losrelaves y tambieacuten las vaacutelvulas y bombas de impulsioacuten de la pulpa de relavesAdemaacutes se debe programar con antelacioacuten el traslado de las tuberiacuteas a lasposiciones de descarga siguientes

1048766 Una medida importante a tener presente en la construccioacuten en los muros dealgunos tranque es la de evitar conformar esquinas en aacutengulo recto ya queconstituyen uno de los puntos estructuralmente maacutes deacutebiles frente a lassolicitaciones siacutesmicas debido a bajo confinamiento Es por ello aconsejableestablecer uniones redondeadas

1048766 Es muy importante en un tranque de relaves en operacioacuten mantener la praacutecticade compactar el talud exterior a lo largo del muro de arenas usando equiposadecuados como por ejemplo rodillos lisos vibratorios tractores o bulldozerpesados Esto se hace con el fin de mantener una compactacioacuten adecuada delmuro ayudando asiacute a una mejor estabilidad siacutesmica de la obra

1048766 Cuando la compactacioacuten es deficiente los tranques de relaves tienen mayorprobabilidad de colapsar frente a una solicitacioacuten siacutesmica significativa Es por elloque la operacioacuten de compactacioacuten en el muro resistente debe hacerse en formaregular junto con todas aquellas otras medidas que tienen incidencia con la

estabilidad del tranque

1048766 Durante la operacioacuten se deben reparar todas las fisuras o grietas que sepudieren producir pues si no son cerradas dejan puntos deacutebiles sobre los cualesal ser tapados con material de relaves la compactacioacuten posterior no seraacuteeficiente en dichos sectores

1048766 Cuando durante la operacioacuten de un tranque de relaves no hay suficiente arenasde una calidad adecuada es conveniente considerar agregar una o maacutes capasintermedias de material de empreacutestitos bien compactado para continuar laconstruccioacuten del muro resistente y asiacute se tendraacute una mejor estabilidad fiacutesica

1048766 Es importante mantener despejados los muros de arenas de cualquier objetoextrantildeo puesto que los relaves sedimentan a la altura de los obstaacuteculos queencuentran en el trayecto

1048766 Los operadores de los depoacutesitos de relaves deben tener claro conocimiento delManual de Emergencia del depoacutesito de relaves con que obligatoriamente debecontar la Empresa de modo que les permita enfrentar en forma exitosa lassituaciones adversas climaacuteticas hidroloacutegicas siacutesmicas volcaacutenicas o falla delsistema de captacioacuten de aguas claras o situaciones de emergencias de otranaturaleza que pudieren presentarse

1048766 Si la causa de la emergencia se debe a fenoacutemenos naturales extremosimprevistos como sismos nevazones lluvias intensas erupciones volcaacutenicas uotros que impidan una normal operacioacuten o pongan en peligro la vida de laspersonas o el medio ambiente deberaacuten suspenderse las operaciones dedepositacioacuten de relaves hasta que las condiciones de seguridad del depoacutesito serestablezcan

1048766 En caso de precipitacioacuten de nieve o granizo sobre el prisma resistente y en que

a la vez se produzca la posibilidad de que debido a bajas temperaturas puedanintercalarse capas de agua a estado soacutelido que puedan crear planos de falla enel muro deberaacute paralizarse la depositacioacuten de arenas en el muro hasta quepase la situacioacuten de riesgo

Medidas que deben considerarse entre otras al Cierre y Posterior Abandonode un Tranque de Relaves

1048766 Desmantelamiento de las instalaciones (ductos de relaves bombashidrociclones liacuteneas eleacutectricas muelles de acceso)

1048766 Secado de la laguna de aguas claras

1048766 Dejar operativos los canales perimetrales interceptores de aguas de laderas

1048766 Mantencioacuten del sistema de evacuacioacuten de aguas lluvias

1048766 Estabilizacioacuten de taludes (considerando maacuteximo sismo probable de ocurrenciaen la zona de emplazamiento)

1048766 Cercado en torno a las torres colectoras y en algunos casos se justifica elsellado de estas torres

1048766 Instalacioacuten de cierres de acceso al lugar donde se encuentran los relaves

1048766 Instalacioacuten de sentildealizaciones preventivas

1048766 Instalacioacuten de cortavientos

1048766 Habilitacioacuten de vertederos de seguridad (disentildeado considerando el evento demaacutexima crecida probable)

1048766 Compactacioacuten de la berma de coronamiento

1048766 Recubrimiento con material adecuado para evitar la erosioacuten eoacutelica o tambieacutenpara posibilitar la forestacioacuten del tranque en aquellos lugares en donde esfactible hacerlo

Algunos conceptos que se deben conocer y recordar

1048766 Un buen disentildeo y una buena operacioacuten de un depoacutesito de relaves desde suinicio los transformaraacute en obras amigable con el medio ambiente

1048766 Los depoacutesitos de relaves son formas geoloacutegicas artificiales que debenpermanecer en el tiempo y por ello no se debe escatimar en esfuerzos paragarantizar la seguridad de las personas y el medio ambiente

1048766 Todo plan de abandono de un depoacutesito de relaves debe tener como objetivoslos siguientes conceptos Estabilidad Fiacutesica Estabilidad Quiacutemica y usoposterior del suelo

1048766 En la construccioacuten de un tranque de relaves es obligatorio considerar unabuena impermeabilizacioacuten del muro de partida para evitar infiltraciones en labase del muro de arenas y ayudar asiacute a la estabilidad de eacuteste

1048766 Es importante tener presente en el disentildeo del muro de arenas que en el casode un sismo en el coronamiento del muro se pueden producir aceleracionesdel orden de un 40 - 50 mayores que en la base de alliacute la importancia detener siempre una buena compactacioacuten del muro

1048766 Los tranques de relaves tienen una mayor probabilidad de colapsar cuando lacompactacioacuten del muro resistente es deficiente

1048766 Las aceleraciones siacutesmicas pueden producir un mecanismo de cuntildeadeslizante en los muros y tambieacuten producir zonas de licuefaccioacuten

1048766 Los taludes pueden fallar por inestabilidad a causa de- El peso que tiende a deslizar el talud por mala compactacioacuten- Erupcioacuten volcaacutenica- Nieve al derretirse- Hielo fundido- Sismos- Crecida de un riacuteo cercano

1048766 Con la construccioacuten de los Depoacutesitos de Relaves se protege el medioambiente al desecharlos en estas obras adecuadas recuperando el agua que

en algunos sectores es prioritario hacerlo y ademaacutes (en algunos casos) existeuna buena potencialidad futura de retratamiento de estos materialesA continuacioacuten se incluyen algunos anexos que incluyen datos teacutecnicos especiacuteficosexistentes en la literatura que son de utilidad en el tema de Depoacutesitos de Relaves

V REFERENCIAS BIBLIOGRAFICASldquoTuacuteneles y disentildeo de excavaciones subterraacuteneasrdquo UNAP Ing Esteban Aquino AlanocaldquoSostenimiento y relleno de labores minerasrdquo UNAP Ing Jorge Durant BrodenConferencia de apertura I CONEIMIN 2005 Arequipa (Roacutemulo Mucho Mamani)Conferencia 6ordm congreso peruano de mineriacutea 2006 (Guido del castillo Echegaray)Conferencia del director de energiacutea y minas de la regioacuten puno 2007 en inauguracioacuten del jueves

minero FIM-UNAP (Ernesto Sagua Alanguia)Revista rdquoTeoriacutea y accioacuten del mundo minerordquo ediciones 246- 249 director Luciano C DeliotXVII convencioacuten minera Arequipa setiembre 2005Congresos de estudiantes de ingenieriacutea de minas realizadas en el Peruacute I II CONEIMINArequipa05 e Ica06 VI VII CONEINGEMET Tacna05 y Puno06

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURAFACULDAD DE INGENIERIA DE MINAS

ESCUELA PROFESIONALDE INGENIERIA DE MINAS

TEMA APLICACIONES DE LA MECANICA DE FLUIDOS EN MINERIA

CURSO MECANICA DE FLUIDOS E HIDRAULICA

DOCENTE ING LUIS SAAVEDRA FRIAS

ESTUDIANTE CARRION BACA ANTHONY FRANCOIS

CODIGO O602005022

Depoacutesito de Relaves Filtrados

75 Depoacutesitos de Relaves en Pasta

Los relaves en pasta corresponden a una mezcla de agua con soacutelido que contieneabundante partiacuteculas finas y un bajo contenido de agua de modo que esta mezclatenga una consistencia espesa similar a una pulpa de alta densidadUna buena pasta de relaves requiere tener al menos un 15 de concentracioacuten en peso de partiacuteculas de tamantildeo menor a 20 micrones La mejor propiedad de las pastas de relaves es que pueden ser eficientemente trasportadas en tuberiacuteas sin los problemas de segregacioacuten o sedimentacioacuten que ocurren normalmente en las pulpas de relaves y permiten una gran flexibilidad en el desarrollo del concepto del sitio de emplazamiento una vez depositados los relaves se dejan secar luego acopiar permitiendo asiacute minimizar la superficie de suelo cubierto con relaves

La consistencia alcanzada permite que una pasta permanezca estable auacuten cuando esteacute varias horas sin moverse La pasta puede formarse a partir de una gran variabilidad de componentes como cuarzofeldespato arcillas micas y salesEs posible producir materiales con la consistencia de pasta a partir de un amplio rango de concentracioacuten de soacutelidos en peso y sobre la base de la variacioacuten de la distribucioacuten de tamantildeo de las partiacuteculas Es decir la produccioacuten de pasta es especiacutefica para cada tipo de material

Cuando se dispone pasta de relaves en superficie una muy pequentildea fraccioacuten de agua podraacute drenar o infiltrarse ya que la mayor parte de la humedad es retenida en la pasta debido a la tensioacuten superficial de la matriz de suelo finoLa flexibilidad que permiten las pastas en cuanto al desarrollo del lugar de emplazamiento del depoacutesito puede ser extendida al uso de teacutecnicas de construccioacuten aguas arriba donde las consideraciones de disentildeo antisiacutesmicos de otra manera seriacutea prohibida Con la alternativa de pasta no se requiere una solucioacuten tipo embalse

Para faenas de pequentildea escala la pasta puede ser transportada en camiones desde las instalaciones de operacioacuten y descargadas en el lugar de disposicioacuten final Una vez depositada se deja secar y se puede acopiar Esta forma de acumular permite minimizar la superficie de suelo cubierto con relaves realizar un cierre progresivo y al cese de operaciones el depoacutesito puede ser dejado sin requerir medidas adicionales de cierre

Para faenas de mayor tamantildeo por economiacutea de escala para el manejo de materiales el sistema considera el uso de bombas o cintas transportadoras hasta un repartidor que realiza la disposicioacuten final Cabe destacar que debido a su alta densidad las pastas son transportadas mediante el uso de bombas de desplazamiento positivo

i) En los depoacutesitos de relaves en pasta se reducen significativamente lo siguiente

1048766 La necesidad de disentildear y construir grandes depoacutesitos1048766 El volumen de materiales involucrados en la construccioacuten de depoacutesitos1048766 Los riesgos de falla geomecaacutenica asociados a los tranques convencionales1048766 Los riesgos de generacioacuten de aguas aacutecidas y lixiviacioacuten de metales1048766 El manejo del volumen de agua clara1048766 Las peacuterdidas de agua por infiltracioacuten y evaporacioacuten1048766 La superficie de suelo para disponer los relaves optimizando el uso del suelo1048766 La emisioacuten de material particulado

ii) En los depoacutesitos de relaves en pasta se incrementa significativamente lo siguiente1048766 La recuperacioacuten de aguas desde los relaves1048766 La aceptacioacuten ambiental de la comunidad1048766 La posibilidad de co-depositar junto a otros residuos mineros (esteacuteriles o lastre)1048766 La flexibilidad operacional

iii) Ademaacutes1048766 Se pueden desarrollar actividades de vegetacioacuten o de remediacioacuten en formaparalela a la operacioacuten

1048766 Permite la encapsulacioacuten de contaminantes en el depoacutesito

Depoacutesito de Relaves en Pasta

Otros Depoacutesitos de Relaves

Nota A continuacioacuten se mencionan otros tipos de Depoacutesitos de Relaves que en otros paiacuteses son factibles de desarrollar Sin embargo en Chile en la actualidad existen grandes restricciones de las autoridades competentes del punto de vista legal de la Seguridad de la Personas y del Medio Ambiente para otorgar permisos a los proyectos que pudieren presentarse de modo tal que no los contempla nuestra legislacioacuten aunque se debe reconocer que en el pasado se realizaron proyectos en Chile que utilizaron las teacutecnicas de Depoacutesitos de Relaves que nombraremos a continuacioacuten

A) Depoacutesitos en Minas Subterraacuteneas en ExplotacioacutenB) Depoacutesitos en Minas Subterraacuteneas AbandonadasC) Depoacutesitos en Minas Explotadas a Cielo AbiertoD) Depoacutesitos Relaves RadiactivosE) Depoacutesitos costerosF) Depoacutesitos submarinos

Descripcioacuten de los Componentes Principales de un Depoacutesito de Relaves yAlgunos Otros Conceptos Importantes

Cubeta- Corresponde al volumen fiacutesico disponible donde de depositan las lamas(finos) y gran parte del agua de los relaves de tal modo que se forma en ella lalaguna de aguas claras debido a la sedimentacioacuten de las partiacuteculas finas La cubetaes la componente maacutes importante en relacioacuten con la vida uacutetil del depoacutesito

Muro o Prisma Perimetral o Prisma Resistente- Este muro delimita la cubeta ypermite contener los residuos que en ella se descargan Por lo tanto el muroperimetral generalmente es la componente maacutes importante en lo que dice relacioacutencon la estabilidad o grado de seguridad del depoacutesito En los tranques de relaves este muro se va construyendo con el material grueso (arenas) de los relaves a lo largo de la vida uacutetil del depoacutesito

Sistema de Descarga yo Clasificacioacuten y Seleccioacuten de los Relaves- El sistemade descarga de residuos mineros permite depositar estos en la cubeta por lo queuna falla de este sistema se traduce en la detencioacuten de la operacioacuten eficiente deldepoacutesito Ademaacutes muchas veces este sistema se utiliza tambieacuten para clasificar yseleccionar los residuos de modo de utilizar parte de los mismos como material para la construccioacuten del muro perimetral (uso de ciclones)

Zona de descarga de los Residuos o Zona de Playa - La zona donde sedescargan los residuos a la cubeta se le llama zona de playa porque usualmenteestaacute seca en la superficie y se asemeja a una playa de arenas finas Es la parte deldepoacutesito de relaves o lamas situada en las cercaniacuteas de la liacutenea de vaciado estaplaya de forma junto al prisma resistente

Poza de Aguas Claras o Laguna de Decantacioacuten- Corresponde a la laguna deaguas clarificadas que se forma en la cubeta debido a la sedimentacioacuten o

decantacioacuten de las partiacuteculas soacutelidas Esta poza permite la recuperacioacuten de aguas yal mismo tiempo la evacuacioacuten de estas desde la cubeta Esta laguna debemantenerse lo mas alejada posible del muro de arenas o prisma resistente y suevacuacioacuten debe hacerse siempre para no disminuir el grado de estabilidad del muroSistema de Recuperacioacuten de Aguas- El sistema de recuperacioacuten de aguas permitedevolver a la planta las aguas claras que se han recuperado desde la poza o laguna de aguas clara mediante bombeo desde balsas yo descargas de torres deevacuacioacuten o decantacioacuten que son obras destinadas a la descarga gravitacional delas aguas claras desde la poza de decantacioacuten de un tranque o embalse de relaves

Sistema de Drenaje- Es el sistema (por ejemplo dedos o lechos drenantes) utilizado para deprimir al maacuteximo el nivel freaacutetico en el interior del cuerpo del murousualmente protegido por filtros para evitar que el flujo de aguas arrastre laspartiacuteculas finas y produzca la colmatacioacuten del sistema

Sistema de Impermeabilizacioacuten de la Cubeta- Si los relaves en la cubetacontienen sustancias toacutexicas debe evitarse la infiltracioacuten de aguas al subsuelo yaque estas podriacutean provocar la contaminacioacuten de los recursos de aguas subterraacuteneasyo de superficie de la zona de emplazamiento del depoacutesito En este caso es preciso que se disponga de un sistema de impermeabilizacioacuten del piso y paredes de la cubeta usualmente construido en base a una serie de estratos impermeables ypermeables-drenantes

Canales de Desviacuteo- Son las zanjas construidas o tuacuteneles construidos en las laderas para captar y desviar las escorrentiacuteas superficiales impidiendo su ingreso a la cubeta del tranque o embalse de relaves

Berma de Coronamiento- Es la faja horizontal de mayor cota del talud externo delprisma resistente o muro de contencioacuten

Revancha- Es la diferencia de cota entre la liacutenea de coronamiento y la superficie

inmediatamente vecina de la fraccioacuten aguas adentro del tranque generalmentelamosa o de arena muy fina Se denomina como revancha miacutenima al desnivel entreel coronamiento del prisma resistente y el punto maacutes alto de las lamas y sedenomina revancha maacutexima al desnivel entre el coronamiento y la superficie de lapoza de decantacioacuten

Nivel Freaacutetico- Es la cota de los puntos en que el agua de poros tiene presioacuten nula

Muro de Partida o Muro Inicial- Muro construido con material grueso de empreacutestito al inicio del depoacutesito de relaves En los sistemas constructivos del muro resistente de aguas abajo y eje central las arenas se vaciacutean hacia aguas abajo del muro inicial y las lamas hacia aguas arriba La altura del muro de partida queda determinada por el avance en altura del prisma de arenas en relacioacuten al avance en altura del nivel de lamas El muro inicial debe permitir mantener una revancha miacutenima a lo largo del periacuteodo de operacioacuten del tranque

Muro de Pieacute- Es el que se construye generalmente de enrocados en el extremo deaguas abajo del prisma resistente en los meacutetodos constructivos de eje central y deaguas abajo Este muro tiene por objeto dar un liacutemite fiacutesico al muro de arenas y evitar el escape de material fuera de la traza del prisma

Muro de Cola- Se suele construir para limitar el depoacutesito por el extremo de aguasarriba Puede construirse de tierra o por alguno de los sistemas de construccioacutenempleados para el muro resistente

Licuefaccioacuten- Perdida total de la resistencia al corte de un suelo saturado porincremento de la presioacuten de poros El caso maacutes frecuente de licuefaccioacuten ocurre poraccioacuten siacutesmica sobre materiales areno-limosos saturados Los relaves saturados son altamente susceptibles a licuefaccioacuten siacutesmica en especial si la permeabilidad ydensidad son bajas Es el fenoacutemeno maacutes preocupante que ocurra en un tranque derelaves

Piezometriacutea - Es el sistema de control de las presiones hidrostaacuteticas en el interior

del prisma resistente para detectar la presencia de sectores saturados Losinstrumentos utilizados se llaman piezoacutemetros y con ellos se detecta el nivel freaacuteticodel subsuelo

Vertederos de emergencia- Son vertederos de umbral variable destinados aevacuar el exceso de aguas acumuladas en la cubeta de un tranque al crecer lalaguna de decantacioacuten por lluvias intensas

Medidas de Control Operacional y de Mantencioacuten en Tranques de Relaves

A continuacioacuten se recomiendan una serie de medidas que deben tenersepresente principalmente por los operadores de la pequentildea y mediana mineriacutea enel control operacional y mantencioacuten de los depoacutesitos tranques de relaves Estasmedidas constituyen el principal objetivo de esta guiacutea

1048766 Se deben realizar perioacutedicamente controles de la densidad in-situ en el muro dearenas y determinar de la densidad relativa (las muestras se deben tomar a 13 y23 de la altura total del muro) Estas medidas son importante porque indican encierta medida el grado de compactacioacuten con que cuenta el muro de arenas en laoperacioacuten

1048766 Controlar el nivel freaacutetico con piezoacutemetros en el muro de arenas comparar lacota que se obtiene de este nivel con la cota del nivel del coronamiento delmuro de partida impermeabilizado El nivel freaacutetico debe ser maacutes bajo que dichacota esto tiene gran relevancia especialmente en aquellos tranques que nocuentan con un buen sistema de drenaje en el muro de arenas

1048766 Cuando el nivel freaacutetico es alto se debe proceder raacutepidamente a bajarloevacuando el agua clara de la laguna en la cubeta Es importante ademaacutes medirel nivel freaacutetico en algunos puntos aguas abajo del tranque y mantener una

estadiacutestica graacutefica con los datos obtenidos

1048766 Establecer un control perioacutedico de la granulometriacutea de las arenas de relave Unaumento repentino y significativo del de finos compromete las condiciones deseguridad de la obra (formacioacuten de bolsones saturados y superficies localizadasmenos resistentes al corte) La exigencia actual del contenido de finos en lasarenas de relave de los muros de contencioacuten en los tranques de relaves es quedebe estar constituida por no maacutes de un 20 de partiacuteculas menores de 200mallas (74 micrones)

1048766 Las partiacuteculas de las arenas de los relaves son muy angulares y heterogeacuteneas locual es favorable del punto de vista de la estabilidad ya que ayuda a lograr unabuena compactacioacuten pues las partiacuteculas en dicha operacioacuten de compactacioacutense traban unas con otra de modo que se necesitan grandes esfuerzos de cortepara romper este entrabamiento

1048766 Se debe medir el de soacutelidos en peso de la pulpa de relaves el cual debemantenerse en un rango no tan alto para que se permita un buen escurrimientode esta pulpa por la tuberiacutea de transporte evitando su embancamiento ytampoco muy bajo para no saturar raacutepidamente de aguas la cubeta (un rangobien aceptado en la praacutectica es entre 35 a 45)

1048766 Mantener una buena revancha con el fin de evitar posibles escurrimientos deagua a traveacutes del muro de arenas producieacutendose asiacute su erosioacuten

1048766 Se deben verificar perioacutedicamente el aacutengulo de talud operacional comprometidoen el proyecto y el ancho del coronamiento del muro de arenas Este uacuteltimo en laactualidad se exige como miacutenimo de 2 metros

1048766 Controlar perioacutedicamente el nivel y posicioacuten de la laguna de aguas claras la cual

debe mantenerse siempre lo maacutes alejada posible del muro de arenas en loscasos de tranques de relaves con el fin de evitar humectar demasiado el muro yque se sature de agua trayendo el consecuente aumento de la presioacuten de porosentre las partiacuteculas y el eventual colapso

1048766 Mantener siempre operativas las torres colectoras o bien las balsas con lasbombas de impulsioacuten para la evacuacioacuten de las aguas de la laguna declarificacioacuten aseguraacutendose asiacute la continuidad de esta operacioacuten

1048766 Verificar en forma perioacutedica el estado de las tuberiacuteas de conduccioacuten de losrelaves y tambieacuten las vaacutelvulas y bombas de impulsioacuten de la pulpa de relavesAdemaacutes se debe programar con antelacioacuten el traslado de las tuberiacuteas a lasposiciones de descarga siguientes

1048766 Una medida importante a tener presente en la construccioacuten en los muros dealgunos tranque es la de evitar conformar esquinas en aacutengulo recto ya queconstituyen uno de los puntos estructuralmente maacutes deacutebiles frente a lassolicitaciones siacutesmicas debido a bajo confinamiento Es por ello aconsejableestablecer uniones redondeadas

1048766 Es muy importante en un tranque de relaves en operacioacuten mantener la praacutecticade compactar el talud exterior a lo largo del muro de arenas usando equiposadecuados como por ejemplo rodillos lisos vibratorios tractores o bulldozerpesados Esto se hace con el fin de mantener una compactacioacuten adecuada delmuro ayudando asiacute a una mejor estabilidad siacutesmica de la obra

1048766 Cuando la compactacioacuten es deficiente los tranques de relaves tienen mayorprobabilidad de colapsar frente a una solicitacioacuten siacutesmica significativa Es por elloque la operacioacuten de compactacioacuten en el muro resistente debe hacerse en formaregular junto con todas aquellas otras medidas que tienen incidencia con la

estabilidad del tranque

1048766 Durante la operacioacuten se deben reparar todas las fisuras o grietas que sepudieren producir pues si no son cerradas dejan puntos deacutebiles sobre los cualesal ser tapados con material de relaves la compactacioacuten posterior no seraacuteeficiente en dichos sectores

1048766 Cuando durante la operacioacuten de un tranque de relaves no hay suficiente arenasde una calidad adecuada es conveniente considerar agregar una o maacutes capasintermedias de material de empreacutestitos bien compactado para continuar laconstruccioacuten del muro resistente y asiacute se tendraacute una mejor estabilidad fiacutesica

1048766 Es importante mantener despejados los muros de arenas de cualquier objetoextrantildeo puesto que los relaves sedimentan a la altura de los obstaacuteculos queencuentran en el trayecto

1048766 Los operadores de los depoacutesitos de relaves deben tener claro conocimiento delManual de Emergencia del depoacutesito de relaves con que obligatoriamente debecontar la Empresa de modo que les permita enfrentar en forma exitosa lassituaciones adversas climaacuteticas hidroloacutegicas siacutesmicas volcaacutenicas o falla delsistema de captacioacuten de aguas claras o situaciones de emergencias de otranaturaleza que pudieren presentarse

1048766 Si la causa de la emergencia se debe a fenoacutemenos naturales extremosimprevistos como sismos nevazones lluvias intensas erupciones volcaacutenicas uotros que impidan una normal operacioacuten o pongan en peligro la vida de laspersonas o el medio ambiente deberaacuten suspenderse las operaciones dedepositacioacuten de relaves hasta que las condiciones de seguridad del depoacutesito serestablezcan

1048766 En caso de precipitacioacuten de nieve o granizo sobre el prisma resistente y en que

a la vez se produzca la posibilidad de que debido a bajas temperaturas puedanintercalarse capas de agua a estado soacutelido que puedan crear planos de falla enel muro deberaacute paralizarse la depositacioacuten de arenas en el muro hasta quepase la situacioacuten de riesgo

Medidas que deben considerarse entre otras al Cierre y Posterior Abandonode un Tranque de Relaves

1048766 Desmantelamiento de las instalaciones (ductos de relaves bombashidrociclones liacuteneas eleacutectricas muelles de acceso)

1048766 Secado de la laguna de aguas claras

1048766 Dejar operativos los canales perimetrales interceptores de aguas de laderas

1048766 Mantencioacuten del sistema de evacuacioacuten de aguas lluvias

1048766 Estabilizacioacuten de taludes (considerando maacuteximo sismo probable de ocurrenciaen la zona de emplazamiento)

1048766 Cercado en torno a las torres colectoras y en algunos casos se justifica elsellado de estas torres

1048766 Instalacioacuten de cierres de acceso al lugar donde se encuentran los relaves

1048766 Instalacioacuten de sentildealizaciones preventivas

1048766 Instalacioacuten de cortavientos

1048766 Habilitacioacuten de vertederos de seguridad (disentildeado considerando el evento demaacutexima crecida probable)

1048766 Compactacioacuten de la berma de coronamiento

1048766 Recubrimiento con material adecuado para evitar la erosioacuten eoacutelica o tambieacutenpara posibilitar la forestacioacuten del tranque en aquellos lugares en donde esfactible hacerlo

Algunos conceptos que se deben conocer y recordar

1048766 Un buen disentildeo y una buena operacioacuten de un depoacutesito de relaves desde suinicio los transformaraacute en obras amigable con el medio ambiente

1048766 Los depoacutesitos de relaves son formas geoloacutegicas artificiales que debenpermanecer en el tiempo y por ello no se debe escatimar en esfuerzos paragarantizar la seguridad de las personas y el medio ambiente

1048766 Todo plan de abandono de un depoacutesito de relaves debe tener como objetivoslos siguientes conceptos Estabilidad Fiacutesica Estabilidad Quiacutemica y usoposterior del suelo

1048766 En la construccioacuten de un tranque de relaves es obligatorio considerar unabuena impermeabilizacioacuten del muro de partida para evitar infiltraciones en labase del muro de arenas y ayudar asiacute a la estabilidad de eacuteste

1048766 Es importante tener presente en el disentildeo del muro de arenas que en el casode un sismo en el coronamiento del muro se pueden producir aceleracionesdel orden de un 40 - 50 mayores que en la base de alliacute la importancia detener siempre una buena compactacioacuten del muro

1048766 Los tranques de relaves tienen una mayor probabilidad de colapsar cuando lacompactacioacuten del muro resistente es deficiente

1048766 Las aceleraciones siacutesmicas pueden producir un mecanismo de cuntildeadeslizante en los muros y tambieacuten producir zonas de licuefaccioacuten

1048766 Los taludes pueden fallar por inestabilidad a causa de- El peso que tiende a deslizar el talud por mala compactacioacuten- Erupcioacuten volcaacutenica- Nieve al derretirse- Hielo fundido- Sismos- Crecida de un riacuteo cercano

1048766 Con la construccioacuten de los Depoacutesitos de Relaves se protege el medioambiente al desecharlos en estas obras adecuadas recuperando el agua que

en algunos sectores es prioritario hacerlo y ademaacutes (en algunos casos) existeuna buena potencialidad futura de retratamiento de estos materialesA continuacioacuten se incluyen algunos anexos que incluyen datos teacutecnicos especiacuteficosexistentes en la literatura que son de utilidad en el tema de Depoacutesitos de Relaves

V REFERENCIAS BIBLIOGRAFICASldquoTuacuteneles y disentildeo de excavaciones subterraacuteneasrdquo UNAP Ing Esteban Aquino AlanocaldquoSostenimiento y relleno de labores minerasrdquo UNAP Ing Jorge Durant BrodenConferencia de apertura I CONEIMIN 2005 Arequipa (Roacutemulo Mucho Mamani)Conferencia 6ordm congreso peruano de mineriacutea 2006 (Guido del castillo Echegaray)Conferencia del director de energiacutea y minas de la regioacuten puno 2007 en inauguracioacuten del jueves

minero FIM-UNAP (Ernesto Sagua Alanguia)Revista rdquoTeoriacutea y accioacuten del mundo minerordquo ediciones 246- 249 director Luciano C DeliotXVII convencioacuten minera Arequipa setiembre 2005Congresos de estudiantes de ingenieriacutea de minas realizadas en el Peruacute I II CONEIMINArequipa05 e Ica06 VI VII CONEINGEMET Tacna05 y Puno06

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURAFACULDAD DE INGENIERIA DE MINAS

ESCUELA PROFESIONALDE INGENIERIA DE MINAS

TEMA APLICACIONES DE LA MECANICA DE FLUIDOS EN MINERIA

CURSO MECANICA DE FLUIDOS E HIDRAULICA

DOCENTE ING LUIS SAAVEDRA FRIAS

ESTUDIANTE CARRION BACA ANTHONY FRANCOIS

CODIGO O602005022

Cuando se dispone pasta de relaves en superficie una muy pequentildea fraccioacuten de agua podraacute drenar o infiltrarse ya que la mayor parte de la humedad es retenida en la pasta debido a la tensioacuten superficial de la matriz de suelo finoLa flexibilidad que permiten las pastas en cuanto al desarrollo del lugar de emplazamiento del depoacutesito puede ser extendida al uso de teacutecnicas de construccioacuten aguas arriba donde las consideraciones de disentildeo antisiacutesmicos de otra manera seriacutea prohibida Con la alternativa de pasta no se requiere una solucioacuten tipo embalse

Para faenas de pequentildea escala la pasta puede ser transportada en camiones desde las instalaciones de operacioacuten y descargadas en el lugar de disposicioacuten final Una vez depositada se deja secar y se puede acopiar Esta forma de acumular permite minimizar la superficie de suelo cubierto con relaves realizar un cierre progresivo y al cese de operaciones el depoacutesito puede ser dejado sin requerir medidas adicionales de cierre

Para faenas de mayor tamantildeo por economiacutea de escala para el manejo de materiales el sistema considera el uso de bombas o cintas transportadoras hasta un repartidor que realiza la disposicioacuten final Cabe destacar que debido a su alta densidad las pastas son transportadas mediante el uso de bombas de desplazamiento positivo

i) En los depoacutesitos de relaves en pasta se reducen significativamente lo siguiente

1048766 La necesidad de disentildear y construir grandes depoacutesitos1048766 El volumen de materiales involucrados en la construccioacuten de depoacutesitos1048766 Los riesgos de falla geomecaacutenica asociados a los tranques convencionales1048766 Los riesgos de generacioacuten de aguas aacutecidas y lixiviacioacuten de metales1048766 El manejo del volumen de agua clara1048766 Las peacuterdidas de agua por infiltracioacuten y evaporacioacuten1048766 La superficie de suelo para disponer los relaves optimizando el uso del suelo1048766 La emisioacuten de material particulado

ii) En los depoacutesitos de relaves en pasta se incrementa significativamente lo siguiente1048766 La recuperacioacuten de aguas desde los relaves1048766 La aceptacioacuten ambiental de la comunidad1048766 La posibilidad de co-depositar junto a otros residuos mineros (esteacuteriles o lastre)1048766 La flexibilidad operacional

iii) Ademaacutes1048766 Se pueden desarrollar actividades de vegetacioacuten o de remediacioacuten en formaparalela a la operacioacuten

1048766 Permite la encapsulacioacuten de contaminantes en el depoacutesito

Depoacutesito de Relaves en Pasta

Otros Depoacutesitos de Relaves

Nota A continuacioacuten se mencionan otros tipos de Depoacutesitos de Relaves que en otros paiacuteses son factibles de desarrollar Sin embargo en Chile en la actualidad existen grandes restricciones de las autoridades competentes del punto de vista legal de la Seguridad de la Personas y del Medio Ambiente para otorgar permisos a los proyectos que pudieren presentarse de modo tal que no los contempla nuestra legislacioacuten aunque se debe reconocer que en el pasado se realizaron proyectos en Chile que utilizaron las teacutecnicas de Depoacutesitos de Relaves que nombraremos a continuacioacuten

A) Depoacutesitos en Minas Subterraacuteneas en ExplotacioacutenB) Depoacutesitos en Minas Subterraacuteneas AbandonadasC) Depoacutesitos en Minas Explotadas a Cielo AbiertoD) Depoacutesitos Relaves RadiactivosE) Depoacutesitos costerosF) Depoacutesitos submarinos

Descripcioacuten de los Componentes Principales de un Depoacutesito de Relaves yAlgunos Otros Conceptos Importantes

Cubeta- Corresponde al volumen fiacutesico disponible donde de depositan las lamas(finos) y gran parte del agua de los relaves de tal modo que se forma en ella lalaguna de aguas claras debido a la sedimentacioacuten de las partiacuteculas finas La cubetaes la componente maacutes importante en relacioacuten con la vida uacutetil del depoacutesito

Muro o Prisma Perimetral o Prisma Resistente- Este muro delimita la cubeta ypermite contener los residuos que en ella se descargan Por lo tanto el muroperimetral generalmente es la componente maacutes importante en lo que dice relacioacutencon la estabilidad o grado de seguridad del depoacutesito En los tranques de relaves este muro se va construyendo con el material grueso (arenas) de los relaves a lo largo de la vida uacutetil del depoacutesito

Sistema de Descarga yo Clasificacioacuten y Seleccioacuten de los Relaves- El sistemade descarga de residuos mineros permite depositar estos en la cubeta por lo queuna falla de este sistema se traduce en la detencioacuten de la operacioacuten eficiente deldepoacutesito Ademaacutes muchas veces este sistema se utiliza tambieacuten para clasificar yseleccionar los residuos de modo de utilizar parte de los mismos como material para la construccioacuten del muro perimetral (uso de ciclones)

Zona de descarga de los Residuos o Zona de Playa - La zona donde sedescargan los residuos a la cubeta se le llama zona de playa porque usualmenteestaacute seca en la superficie y se asemeja a una playa de arenas finas Es la parte deldepoacutesito de relaves o lamas situada en las cercaniacuteas de la liacutenea de vaciado estaplaya de forma junto al prisma resistente

Poza de Aguas Claras o Laguna de Decantacioacuten- Corresponde a la laguna deaguas clarificadas que se forma en la cubeta debido a la sedimentacioacuten o

decantacioacuten de las partiacuteculas soacutelidas Esta poza permite la recuperacioacuten de aguas yal mismo tiempo la evacuacioacuten de estas desde la cubeta Esta laguna debemantenerse lo mas alejada posible del muro de arenas o prisma resistente y suevacuacioacuten debe hacerse siempre para no disminuir el grado de estabilidad del muroSistema de Recuperacioacuten de Aguas- El sistema de recuperacioacuten de aguas permitedevolver a la planta las aguas claras que se han recuperado desde la poza o laguna de aguas clara mediante bombeo desde balsas yo descargas de torres deevacuacioacuten o decantacioacuten que son obras destinadas a la descarga gravitacional delas aguas claras desde la poza de decantacioacuten de un tranque o embalse de relaves

Sistema de Drenaje- Es el sistema (por ejemplo dedos o lechos drenantes) utilizado para deprimir al maacuteximo el nivel freaacutetico en el interior del cuerpo del murousualmente protegido por filtros para evitar que el flujo de aguas arrastre laspartiacuteculas finas y produzca la colmatacioacuten del sistema

Sistema de Impermeabilizacioacuten de la Cubeta- Si los relaves en la cubetacontienen sustancias toacutexicas debe evitarse la infiltracioacuten de aguas al subsuelo yaque estas podriacutean provocar la contaminacioacuten de los recursos de aguas subterraacuteneasyo de superficie de la zona de emplazamiento del depoacutesito En este caso es preciso que se disponga de un sistema de impermeabilizacioacuten del piso y paredes de la cubeta usualmente construido en base a una serie de estratos impermeables ypermeables-drenantes

Canales de Desviacuteo- Son las zanjas construidas o tuacuteneles construidos en las laderas para captar y desviar las escorrentiacuteas superficiales impidiendo su ingreso a la cubeta del tranque o embalse de relaves

Berma de Coronamiento- Es la faja horizontal de mayor cota del talud externo delprisma resistente o muro de contencioacuten

Revancha- Es la diferencia de cota entre la liacutenea de coronamiento y la superficie

inmediatamente vecina de la fraccioacuten aguas adentro del tranque generalmentelamosa o de arena muy fina Se denomina como revancha miacutenima al desnivel entreel coronamiento del prisma resistente y el punto maacutes alto de las lamas y sedenomina revancha maacutexima al desnivel entre el coronamiento y la superficie de lapoza de decantacioacuten

Nivel Freaacutetico- Es la cota de los puntos en que el agua de poros tiene presioacuten nula

Muro de Partida o Muro Inicial- Muro construido con material grueso de empreacutestito al inicio del depoacutesito de relaves En los sistemas constructivos del muro resistente de aguas abajo y eje central las arenas se vaciacutean hacia aguas abajo del muro inicial y las lamas hacia aguas arriba La altura del muro de partida queda determinada por el avance en altura del prisma de arenas en relacioacuten al avance en altura del nivel de lamas El muro inicial debe permitir mantener una revancha miacutenima a lo largo del periacuteodo de operacioacuten del tranque

Muro de Pieacute- Es el que se construye generalmente de enrocados en el extremo deaguas abajo del prisma resistente en los meacutetodos constructivos de eje central y deaguas abajo Este muro tiene por objeto dar un liacutemite fiacutesico al muro de arenas y evitar el escape de material fuera de la traza del prisma

Muro de Cola- Se suele construir para limitar el depoacutesito por el extremo de aguasarriba Puede construirse de tierra o por alguno de los sistemas de construccioacutenempleados para el muro resistente

Licuefaccioacuten- Perdida total de la resistencia al corte de un suelo saturado porincremento de la presioacuten de poros El caso maacutes frecuente de licuefaccioacuten ocurre poraccioacuten siacutesmica sobre materiales areno-limosos saturados Los relaves saturados son altamente susceptibles a licuefaccioacuten siacutesmica en especial si la permeabilidad ydensidad son bajas Es el fenoacutemeno maacutes preocupante que ocurra en un tranque derelaves

Piezometriacutea - Es el sistema de control de las presiones hidrostaacuteticas en el interior

del prisma resistente para detectar la presencia de sectores saturados Losinstrumentos utilizados se llaman piezoacutemetros y con ellos se detecta el nivel freaacuteticodel subsuelo

Vertederos de emergencia- Son vertederos de umbral variable destinados aevacuar el exceso de aguas acumuladas en la cubeta de un tranque al crecer lalaguna de decantacioacuten por lluvias intensas

Medidas de Control Operacional y de Mantencioacuten en Tranques de Relaves

A continuacioacuten se recomiendan una serie de medidas que deben tenersepresente principalmente por los operadores de la pequentildea y mediana mineriacutea enel control operacional y mantencioacuten de los depoacutesitos tranques de relaves Estasmedidas constituyen el principal objetivo de esta guiacutea

1048766 Se deben realizar perioacutedicamente controles de la densidad in-situ en el muro dearenas y determinar de la densidad relativa (las muestras se deben tomar a 13 y23 de la altura total del muro) Estas medidas son importante porque indican encierta medida el grado de compactacioacuten con que cuenta el muro de arenas en laoperacioacuten

1048766 Controlar el nivel freaacutetico con piezoacutemetros en el muro de arenas comparar lacota que se obtiene de este nivel con la cota del nivel del coronamiento delmuro de partida impermeabilizado El nivel freaacutetico debe ser maacutes bajo que dichacota esto tiene gran relevancia especialmente en aquellos tranques que nocuentan con un buen sistema de drenaje en el muro de arenas

1048766 Cuando el nivel freaacutetico es alto se debe proceder raacutepidamente a bajarloevacuando el agua clara de la laguna en la cubeta Es importante ademaacutes medirel nivel freaacutetico en algunos puntos aguas abajo del tranque y mantener una

estadiacutestica graacutefica con los datos obtenidos

1048766 Establecer un control perioacutedico de la granulometriacutea de las arenas de relave Unaumento repentino y significativo del de finos compromete las condiciones deseguridad de la obra (formacioacuten de bolsones saturados y superficies localizadasmenos resistentes al corte) La exigencia actual del contenido de finos en lasarenas de relave de los muros de contencioacuten en los tranques de relaves es quedebe estar constituida por no maacutes de un 20 de partiacuteculas menores de 200mallas (74 micrones)

1048766 Las partiacuteculas de las arenas de los relaves son muy angulares y heterogeacuteneas locual es favorable del punto de vista de la estabilidad ya que ayuda a lograr unabuena compactacioacuten pues las partiacuteculas en dicha operacioacuten de compactacioacutense traban unas con otra de modo que se necesitan grandes esfuerzos de cortepara romper este entrabamiento

1048766 Se debe medir el de soacutelidos en peso de la pulpa de relaves el cual debemantenerse en un rango no tan alto para que se permita un buen escurrimientode esta pulpa por la tuberiacutea de transporte evitando su embancamiento ytampoco muy bajo para no saturar raacutepidamente de aguas la cubeta (un rangobien aceptado en la praacutectica es entre 35 a 45)

1048766 Mantener una buena revancha con el fin de evitar posibles escurrimientos deagua a traveacutes del muro de arenas producieacutendose asiacute su erosioacuten

1048766 Se deben verificar perioacutedicamente el aacutengulo de talud operacional comprometidoen el proyecto y el ancho del coronamiento del muro de arenas Este uacuteltimo en laactualidad se exige como miacutenimo de 2 metros

1048766 Controlar perioacutedicamente el nivel y posicioacuten de la laguna de aguas claras la cual

debe mantenerse siempre lo maacutes alejada posible del muro de arenas en loscasos de tranques de relaves con el fin de evitar humectar demasiado el muro yque se sature de agua trayendo el consecuente aumento de la presioacuten de porosentre las partiacuteculas y el eventual colapso

1048766 Mantener siempre operativas las torres colectoras o bien las balsas con lasbombas de impulsioacuten para la evacuacioacuten de las aguas de la laguna declarificacioacuten aseguraacutendose asiacute la continuidad de esta operacioacuten

1048766 Verificar en forma perioacutedica el estado de las tuberiacuteas de conduccioacuten de losrelaves y tambieacuten las vaacutelvulas y bombas de impulsioacuten de la pulpa de relavesAdemaacutes se debe programar con antelacioacuten el traslado de las tuberiacuteas a lasposiciones de descarga siguientes

1048766 Una medida importante a tener presente en la construccioacuten en los muros dealgunos tranque es la de evitar conformar esquinas en aacutengulo recto ya queconstituyen uno de los puntos estructuralmente maacutes deacutebiles frente a lassolicitaciones siacutesmicas debido a bajo confinamiento Es por ello aconsejableestablecer uniones redondeadas

1048766 Es muy importante en un tranque de relaves en operacioacuten mantener la praacutecticade compactar el talud exterior a lo largo del muro de arenas usando equiposadecuados como por ejemplo rodillos lisos vibratorios tractores o bulldozerpesados Esto se hace con el fin de mantener una compactacioacuten adecuada delmuro ayudando asiacute a una mejor estabilidad siacutesmica de la obra

1048766 Cuando la compactacioacuten es deficiente los tranques de relaves tienen mayorprobabilidad de colapsar frente a una solicitacioacuten siacutesmica significativa Es por elloque la operacioacuten de compactacioacuten en el muro resistente debe hacerse en formaregular junto con todas aquellas otras medidas que tienen incidencia con la

estabilidad del tranque

1048766 Durante la operacioacuten se deben reparar todas las fisuras o grietas que sepudieren producir pues si no son cerradas dejan puntos deacutebiles sobre los cualesal ser tapados con material de relaves la compactacioacuten posterior no seraacuteeficiente en dichos sectores

1048766 Cuando durante la operacioacuten de un tranque de relaves no hay suficiente arenasde una calidad adecuada es conveniente considerar agregar una o maacutes capasintermedias de material de empreacutestitos bien compactado para continuar laconstruccioacuten del muro resistente y asiacute se tendraacute una mejor estabilidad fiacutesica

1048766 Es importante mantener despejados los muros de arenas de cualquier objetoextrantildeo puesto que los relaves sedimentan a la altura de los obstaacuteculos queencuentran en el trayecto

1048766 Los operadores de los depoacutesitos de relaves deben tener claro conocimiento delManual de Emergencia del depoacutesito de relaves con que obligatoriamente debecontar la Empresa de modo que les permita enfrentar en forma exitosa lassituaciones adversas climaacuteticas hidroloacutegicas siacutesmicas volcaacutenicas o falla delsistema de captacioacuten de aguas claras o situaciones de emergencias de otranaturaleza que pudieren presentarse

1048766 Si la causa de la emergencia se debe a fenoacutemenos naturales extremosimprevistos como sismos nevazones lluvias intensas erupciones volcaacutenicas uotros que impidan una normal operacioacuten o pongan en peligro la vida de laspersonas o el medio ambiente deberaacuten suspenderse las operaciones dedepositacioacuten de relaves hasta que las condiciones de seguridad del depoacutesito serestablezcan

1048766 En caso de precipitacioacuten de nieve o granizo sobre el prisma resistente y en que

a la vez se produzca la posibilidad de que debido a bajas temperaturas puedanintercalarse capas de agua a estado soacutelido que puedan crear planos de falla enel muro deberaacute paralizarse la depositacioacuten de arenas en el muro hasta quepase la situacioacuten de riesgo

Medidas que deben considerarse entre otras al Cierre y Posterior Abandonode un Tranque de Relaves

1048766 Desmantelamiento de las instalaciones (ductos de relaves bombashidrociclones liacuteneas eleacutectricas muelles de acceso)

1048766 Secado de la laguna de aguas claras

1048766 Dejar operativos los canales perimetrales interceptores de aguas de laderas

1048766 Mantencioacuten del sistema de evacuacioacuten de aguas lluvias

1048766 Estabilizacioacuten de taludes (considerando maacuteximo sismo probable de ocurrenciaen la zona de emplazamiento)

1048766 Cercado en torno a las torres colectoras y en algunos casos se justifica elsellado de estas torres

1048766 Instalacioacuten de cierres de acceso al lugar donde se encuentran los relaves

1048766 Instalacioacuten de sentildealizaciones preventivas

1048766 Instalacioacuten de cortavientos

1048766 Habilitacioacuten de vertederos de seguridad (disentildeado considerando el evento demaacutexima crecida probable)

1048766 Compactacioacuten de la berma de coronamiento

1048766 Recubrimiento con material adecuado para evitar la erosioacuten eoacutelica o tambieacutenpara posibilitar la forestacioacuten del tranque en aquellos lugares en donde esfactible hacerlo

Algunos conceptos que se deben conocer y recordar

1048766 Un buen disentildeo y una buena operacioacuten de un depoacutesito de relaves desde suinicio los transformaraacute en obras amigable con el medio ambiente

1048766 Los depoacutesitos de relaves son formas geoloacutegicas artificiales que debenpermanecer en el tiempo y por ello no se debe escatimar en esfuerzos paragarantizar la seguridad de las personas y el medio ambiente

1048766 Todo plan de abandono de un depoacutesito de relaves debe tener como objetivoslos siguientes conceptos Estabilidad Fiacutesica Estabilidad Quiacutemica y usoposterior del suelo

1048766 En la construccioacuten de un tranque de relaves es obligatorio considerar unabuena impermeabilizacioacuten del muro de partida para evitar infiltraciones en labase del muro de arenas y ayudar asiacute a la estabilidad de eacuteste

1048766 Es importante tener presente en el disentildeo del muro de arenas que en el casode un sismo en el coronamiento del muro se pueden producir aceleracionesdel orden de un 40 - 50 mayores que en la base de alliacute la importancia detener siempre una buena compactacioacuten del muro

1048766 Los tranques de relaves tienen una mayor probabilidad de colapsar cuando lacompactacioacuten del muro resistente es deficiente

1048766 Las aceleraciones siacutesmicas pueden producir un mecanismo de cuntildeadeslizante en los muros y tambieacuten producir zonas de licuefaccioacuten

1048766 Los taludes pueden fallar por inestabilidad a causa de- El peso que tiende a deslizar el talud por mala compactacioacuten- Erupcioacuten volcaacutenica- Nieve al derretirse- Hielo fundido- Sismos- Crecida de un riacuteo cercano

1048766 Con la construccioacuten de los Depoacutesitos de Relaves se protege el medioambiente al desecharlos en estas obras adecuadas recuperando el agua que

en algunos sectores es prioritario hacerlo y ademaacutes (en algunos casos) existeuna buena potencialidad futura de retratamiento de estos materialesA continuacioacuten se incluyen algunos anexos que incluyen datos teacutecnicos especiacuteficosexistentes en la literatura que son de utilidad en el tema de Depoacutesitos de Relaves

V REFERENCIAS BIBLIOGRAFICASldquoTuacuteneles y disentildeo de excavaciones subterraacuteneasrdquo UNAP Ing Esteban Aquino AlanocaldquoSostenimiento y relleno de labores minerasrdquo UNAP Ing Jorge Durant BrodenConferencia de apertura I CONEIMIN 2005 Arequipa (Roacutemulo Mucho Mamani)Conferencia 6ordm congreso peruano de mineriacutea 2006 (Guido del castillo Echegaray)Conferencia del director de energiacutea y minas de la regioacuten puno 2007 en inauguracioacuten del jueves

minero FIM-UNAP (Ernesto Sagua Alanguia)Revista rdquoTeoriacutea y accioacuten del mundo minerordquo ediciones 246- 249 director Luciano C DeliotXVII convencioacuten minera Arequipa setiembre 2005Congresos de estudiantes de ingenieriacutea de minas realizadas en el Peruacute I II CONEIMINArequipa05 e Ica06 VI VII CONEINGEMET Tacna05 y Puno06

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURAFACULDAD DE INGENIERIA DE MINAS

ESCUELA PROFESIONALDE INGENIERIA DE MINAS

TEMA APLICACIONES DE LA MECANICA DE FLUIDOS EN MINERIA

CURSO MECANICA DE FLUIDOS E HIDRAULICA

DOCENTE ING LUIS SAAVEDRA FRIAS

ESTUDIANTE CARRION BACA ANTHONY FRANCOIS

CODIGO O602005022

1048766 Permite la encapsulacioacuten de contaminantes en el depoacutesito

Depoacutesito de Relaves en Pasta

Otros Depoacutesitos de Relaves

Nota A continuacioacuten se mencionan otros tipos de Depoacutesitos de Relaves que en otros paiacuteses son factibles de desarrollar Sin embargo en Chile en la actualidad existen grandes restricciones de las autoridades competentes del punto de vista legal de la Seguridad de la Personas y del Medio Ambiente para otorgar permisos a los proyectos que pudieren presentarse de modo tal que no los contempla nuestra legislacioacuten aunque se debe reconocer que en el pasado se realizaron proyectos en Chile que utilizaron las teacutecnicas de Depoacutesitos de Relaves que nombraremos a continuacioacuten

A) Depoacutesitos en Minas Subterraacuteneas en ExplotacioacutenB) Depoacutesitos en Minas Subterraacuteneas AbandonadasC) Depoacutesitos en Minas Explotadas a Cielo AbiertoD) Depoacutesitos Relaves RadiactivosE) Depoacutesitos costerosF) Depoacutesitos submarinos

Descripcioacuten de los Componentes Principales de un Depoacutesito de Relaves yAlgunos Otros Conceptos Importantes

Cubeta- Corresponde al volumen fiacutesico disponible donde de depositan las lamas(finos) y gran parte del agua de los relaves de tal modo que se forma en ella lalaguna de aguas claras debido a la sedimentacioacuten de las partiacuteculas finas La cubetaes la componente maacutes importante en relacioacuten con la vida uacutetil del depoacutesito

Muro o Prisma Perimetral o Prisma Resistente- Este muro delimita la cubeta ypermite contener los residuos que en ella se descargan Por lo tanto el muroperimetral generalmente es la componente maacutes importante en lo que dice relacioacutencon la estabilidad o grado de seguridad del depoacutesito En los tranques de relaves este muro se va construyendo con el material grueso (arenas) de los relaves a lo largo de la vida uacutetil del depoacutesito

Sistema de Descarga yo Clasificacioacuten y Seleccioacuten de los Relaves- El sistemade descarga de residuos mineros permite depositar estos en la cubeta por lo queuna falla de este sistema se traduce en la detencioacuten de la operacioacuten eficiente deldepoacutesito Ademaacutes muchas veces este sistema se utiliza tambieacuten para clasificar yseleccionar los residuos de modo de utilizar parte de los mismos como material para la construccioacuten del muro perimetral (uso de ciclones)

Zona de descarga de los Residuos o Zona de Playa - La zona donde sedescargan los residuos a la cubeta se le llama zona de playa porque usualmenteestaacute seca en la superficie y se asemeja a una playa de arenas finas Es la parte deldepoacutesito de relaves o lamas situada en las cercaniacuteas de la liacutenea de vaciado estaplaya de forma junto al prisma resistente

Poza de Aguas Claras o Laguna de Decantacioacuten- Corresponde a la laguna deaguas clarificadas que se forma en la cubeta debido a la sedimentacioacuten o

decantacioacuten de las partiacuteculas soacutelidas Esta poza permite la recuperacioacuten de aguas yal mismo tiempo la evacuacioacuten de estas desde la cubeta Esta laguna debemantenerse lo mas alejada posible del muro de arenas o prisma resistente y suevacuacioacuten debe hacerse siempre para no disminuir el grado de estabilidad del muroSistema de Recuperacioacuten de Aguas- El sistema de recuperacioacuten de aguas permitedevolver a la planta las aguas claras que se han recuperado desde la poza o laguna de aguas clara mediante bombeo desde balsas yo descargas de torres deevacuacioacuten o decantacioacuten que son obras destinadas a la descarga gravitacional delas aguas claras desde la poza de decantacioacuten de un tranque o embalse de relaves

Sistema de Drenaje- Es el sistema (por ejemplo dedos o lechos drenantes) utilizado para deprimir al maacuteximo el nivel freaacutetico en el interior del cuerpo del murousualmente protegido por filtros para evitar que el flujo de aguas arrastre laspartiacuteculas finas y produzca la colmatacioacuten del sistema

Sistema de Impermeabilizacioacuten de la Cubeta- Si los relaves en la cubetacontienen sustancias toacutexicas debe evitarse la infiltracioacuten de aguas al subsuelo yaque estas podriacutean provocar la contaminacioacuten de los recursos de aguas subterraacuteneasyo de superficie de la zona de emplazamiento del depoacutesito En este caso es preciso que se disponga de un sistema de impermeabilizacioacuten del piso y paredes de la cubeta usualmente construido en base a una serie de estratos impermeables ypermeables-drenantes

Canales de Desviacuteo- Son las zanjas construidas o tuacuteneles construidos en las laderas para captar y desviar las escorrentiacuteas superficiales impidiendo su ingreso a la cubeta del tranque o embalse de relaves

Berma de Coronamiento- Es la faja horizontal de mayor cota del talud externo delprisma resistente o muro de contencioacuten

Revancha- Es la diferencia de cota entre la liacutenea de coronamiento y la superficie

inmediatamente vecina de la fraccioacuten aguas adentro del tranque generalmentelamosa o de arena muy fina Se denomina como revancha miacutenima al desnivel entreel coronamiento del prisma resistente y el punto maacutes alto de las lamas y sedenomina revancha maacutexima al desnivel entre el coronamiento y la superficie de lapoza de decantacioacuten

Nivel Freaacutetico- Es la cota de los puntos en que el agua de poros tiene presioacuten nula

Muro de Partida o Muro Inicial- Muro construido con material grueso de empreacutestito al inicio del depoacutesito de relaves En los sistemas constructivos del muro resistente de aguas abajo y eje central las arenas se vaciacutean hacia aguas abajo del muro inicial y las lamas hacia aguas arriba La altura del muro de partida queda determinada por el avance en altura del prisma de arenas en relacioacuten al avance en altura del nivel de lamas El muro inicial debe permitir mantener una revancha miacutenima a lo largo del periacuteodo de operacioacuten del tranque

Muro de Pieacute- Es el que se construye generalmente de enrocados en el extremo deaguas abajo del prisma resistente en los meacutetodos constructivos de eje central y deaguas abajo Este muro tiene por objeto dar un liacutemite fiacutesico al muro de arenas y evitar el escape de material fuera de la traza del prisma

Muro de Cola- Se suele construir para limitar el depoacutesito por el extremo de aguasarriba Puede construirse de tierra o por alguno de los sistemas de construccioacutenempleados para el muro resistente

Licuefaccioacuten- Perdida total de la resistencia al corte de un suelo saturado porincremento de la presioacuten de poros El caso maacutes frecuente de licuefaccioacuten ocurre poraccioacuten siacutesmica sobre materiales areno-limosos saturados Los relaves saturados son altamente susceptibles a licuefaccioacuten siacutesmica en especial si la permeabilidad ydensidad son bajas Es el fenoacutemeno maacutes preocupante que ocurra en un tranque derelaves

Piezometriacutea - Es el sistema de control de las presiones hidrostaacuteticas en el interior

del prisma resistente para detectar la presencia de sectores saturados Losinstrumentos utilizados se llaman piezoacutemetros y con ellos se detecta el nivel freaacuteticodel subsuelo

Vertederos de emergencia- Son vertederos de umbral variable destinados aevacuar el exceso de aguas acumuladas en la cubeta de un tranque al crecer lalaguna de decantacioacuten por lluvias intensas

Medidas de Control Operacional y de Mantencioacuten en Tranques de Relaves

A continuacioacuten se recomiendan una serie de medidas que deben tenersepresente principalmente por los operadores de la pequentildea y mediana mineriacutea enel control operacional y mantencioacuten de los depoacutesitos tranques de relaves Estasmedidas constituyen el principal objetivo de esta guiacutea

1048766 Se deben realizar perioacutedicamente controles de la densidad in-situ en el muro dearenas y determinar de la densidad relativa (las muestras se deben tomar a 13 y23 de la altura total del muro) Estas medidas son importante porque indican encierta medida el grado de compactacioacuten con que cuenta el muro de arenas en laoperacioacuten

1048766 Controlar el nivel freaacutetico con piezoacutemetros en el muro de arenas comparar lacota que se obtiene de este nivel con la cota del nivel del coronamiento delmuro de partida impermeabilizado El nivel freaacutetico debe ser maacutes bajo que dichacota esto tiene gran relevancia especialmente en aquellos tranques que nocuentan con un buen sistema de drenaje en el muro de arenas

1048766 Cuando el nivel freaacutetico es alto se debe proceder raacutepidamente a bajarloevacuando el agua clara de la laguna en la cubeta Es importante ademaacutes medirel nivel freaacutetico en algunos puntos aguas abajo del tranque y mantener una

estadiacutestica graacutefica con los datos obtenidos

1048766 Establecer un control perioacutedico de la granulometriacutea de las arenas de relave Unaumento repentino y significativo del de finos compromete las condiciones deseguridad de la obra (formacioacuten de bolsones saturados y superficies localizadasmenos resistentes al corte) La exigencia actual del contenido de finos en lasarenas de relave de los muros de contencioacuten en los tranques de relaves es quedebe estar constituida por no maacutes de un 20 de partiacuteculas menores de 200mallas (74 micrones)

1048766 Las partiacuteculas de las arenas de los relaves son muy angulares y heterogeacuteneas locual es favorable del punto de vista de la estabilidad ya que ayuda a lograr unabuena compactacioacuten pues las partiacuteculas en dicha operacioacuten de compactacioacutense traban unas con otra de modo que se necesitan grandes esfuerzos de cortepara romper este entrabamiento

1048766 Se debe medir el de soacutelidos en peso de la pulpa de relaves el cual debemantenerse en un rango no tan alto para que se permita un buen escurrimientode esta pulpa por la tuberiacutea de transporte evitando su embancamiento ytampoco muy bajo para no saturar raacutepidamente de aguas la cubeta (un rangobien aceptado en la praacutectica es entre 35 a 45)

1048766 Mantener una buena revancha con el fin de evitar posibles escurrimientos deagua a traveacutes del muro de arenas producieacutendose asiacute su erosioacuten

1048766 Se deben verificar perioacutedicamente el aacutengulo de talud operacional comprometidoen el proyecto y el ancho del coronamiento del muro de arenas Este uacuteltimo en laactualidad se exige como miacutenimo de 2 metros

1048766 Controlar perioacutedicamente el nivel y posicioacuten de la laguna de aguas claras la cual

debe mantenerse siempre lo maacutes alejada posible del muro de arenas en loscasos de tranques de relaves con el fin de evitar humectar demasiado el muro yque se sature de agua trayendo el consecuente aumento de la presioacuten de porosentre las partiacuteculas y el eventual colapso

1048766 Mantener siempre operativas las torres colectoras o bien las balsas con lasbombas de impulsioacuten para la evacuacioacuten de las aguas de la laguna declarificacioacuten aseguraacutendose asiacute la continuidad de esta operacioacuten

1048766 Verificar en forma perioacutedica el estado de las tuberiacuteas de conduccioacuten de losrelaves y tambieacuten las vaacutelvulas y bombas de impulsioacuten de la pulpa de relavesAdemaacutes se debe programar con antelacioacuten el traslado de las tuberiacuteas a lasposiciones de descarga siguientes

1048766 Una medida importante a tener presente en la construccioacuten en los muros dealgunos tranque es la de evitar conformar esquinas en aacutengulo recto ya queconstituyen uno de los puntos estructuralmente maacutes deacutebiles frente a lassolicitaciones siacutesmicas debido a bajo confinamiento Es por ello aconsejableestablecer uniones redondeadas

1048766 Es muy importante en un tranque de relaves en operacioacuten mantener la praacutecticade compactar el talud exterior a lo largo del muro de arenas usando equiposadecuados como por ejemplo rodillos lisos vibratorios tractores o bulldozerpesados Esto se hace con el fin de mantener una compactacioacuten adecuada delmuro ayudando asiacute a una mejor estabilidad siacutesmica de la obra

1048766 Cuando la compactacioacuten es deficiente los tranques de relaves tienen mayorprobabilidad de colapsar frente a una solicitacioacuten siacutesmica significativa Es por elloque la operacioacuten de compactacioacuten en el muro resistente debe hacerse en formaregular junto con todas aquellas otras medidas que tienen incidencia con la

estabilidad del tranque

1048766 Durante la operacioacuten se deben reparar todas las fisuras o grietas que sepudieren producir pues si no son cerradas dejan puntos deacutebiles sobre los cualesal ser tapados con material de relaves la compactacioacuten posterior no seraacuteeficiente en dichos sectores

1048766 Cuando durante la operacioacuten de un tranque de relaves no hay suficiente arenasde una calidad adecuada es conveniente considerar agregar una o maacutes capasintermedias de material de empreacutestitos bien compactado para continuar laconstruccioacuten del muro resistente y asiacute se tendraacute una mejor estabilidad fiacutesica

1048766 Es importante mantener despejados los muros de arenas de cualquier objetoextrantildeo puesto que los relaves sedimentan a la altura de los obstaacuteculos queencuentran en el trayecto

1048766 Los operadores de los depoacutesitos de relaves deben tener claro conocimiento delManual de Emergencia del depoacutesito de relaves con que obligatoriamente debecontar la Empresa de modo que les permita enfrentar en forma exitosa lassituaciones adversas climaacuteticas hidroloacutegicas siacutesmicas volcaacutenicas o falla delsistema de captacioacuten de aguas claras o situaciones de emergencias de otranaturaleza que pudieren presentarse

1048766 Si la causa de la emergencia se debe a fenoacutemenos naturales extremosimprevistos como sismos nevazones lluvias intensas erupciones volcaacutenicas uotros que impidan una normal operacioacuten o pongan en peligro la vida de laspersonas o el medio ambiente deberaacuten suspenderse las operaciones dedepositacioacuten de relaves hasta que las condiciones de seguridad del depoacutesito serestablezcan

1048766 En caso de precipitacioacuten de nieve o granizo sobre el prisma resistente y en que

a la vez se produzca la posibilidad de que debido a bajas temperaturas puedanintercalarse capas de agua a estado soacutelido que puedan crear planos de falla enel muro deberaacute paralizarse la depositacioacuten de arenas en el muro hasta quepase la situacioacuten de riesgo

Medidas que deben considerarse entre otras al Cierre y Posterior Abandonode un Tranque de Relaves

1048766 Desmantelamiento de las instalaciones (ductos de relaves bombashidrociclones liacuteneas eleacutectricas muelles de acceso)

1048766 Secado de la laguna de aguas claras

1048766 Dejar operativos los canales perimetrales interceptores de aguas de laderas

1048766 Mantencioacuten del sistema de evacuacioacuten de aguas lluvias

1048766 Estabilizacioacuten de taludes (considerando maacuteximo sismo probable de ocurrenciaen la zona de emplazamiento)

1048766 Cercado en torno a las torres colectoras y en algunos casos se justifica elsellado de estas torres

1048766 Instalacioacuten de cierres de acceso al lugar donde se encuentran los relaves

1048766 Instalacioacuten de sentildealizaciones preventivas

1048766 Instalacioacuten de cortavientos

1048766 Habilitacioacuten de vertederos de seguridad (disentildeado considerando el evento demaacutexima crecida probable)

1048766 Compactacioacuten de la berma de coronamiento

1048766 Recubrimiento con material adecuado para evitar la erosioacuten eoacutelica o tambieacutenpara posibilitar la forestacioacuten del tranque en aquellos lugares en donde esfactible hacerlo

Algunos conceptos que se deben conocer y recordar

1048766 Un buen disentildeo y una buena operacioacuten de un depoacutesito de relaves desde suinicio los transformaraacute en obras amigable con el medio ambiente

1048766 Los depoacutesitos de relaves son formas geoloacutegicas artificiales que debenpermanecer en el tiempo y por ello no se debe escatimar en esfuerzos paragarantizar la seguridad de las personas y el medio ambiente

1048766 Todo plan de abandono de un depoacutesito de relaves debe tener como objetivoslos siguientes conceptos Estabilidad Fiacutesica Estabilidad Quiacutemica y usoposterior del suelo

1048766 En la construccioacuten de un tranque de relaves es obligatorio considerar unabuena impermeabilizacioacuten del muro de partida para evitar infiltraciones en labase del muro de arenas y ayudar asiacute a la estabilidad de eacuteste

1048766 Es importante tener presente en el disentildeo del muro de arenas que en el casode un sismo en el coronamiento del muro se pueden producir aceleracionesdel orden de un 40 - 50 mayores que en la base de alliacute la importancia detener siempre una buena compactacioacuten del muro

1048766 Los tranques de relaves tienen una mayor probabilidad de colapsar cuando lacompactacioacuten del muro resistente es deficiente

1048766 Las aceleraciones siacutesmicas pueden producir un mecanismo de cuntildeadeslizante en los muros y tambieacuten producir zonas de licuefaccioacuten

1048766 Los taludes pueden fallar por inestabilidad a causa de- El peso que tiende a deslizar el talud por mala compactacioacuten- Erupcioacuten volcaacutenica- Nieve al derretirse- Hielo fundido- Sismos- Crecida de un riacuteo cercano

1048766 Con la construccioacuten de los Depoacutesitos de Relaves se protege el medioambiente al desecharlos en estas obras adecuadas recuperando el agua que

en algunos sectores es prioritario hacerlo y ademaacutes (en algunos casos) existeuna buena potencialidad futura de retratamiento de estos materialesA continuacioacuten se incluyen algunos anexos que incluyen datos teacutecnicos especiacuteficosexistentes en la literatura que son de utilidad en el tema de Depoacutesitos de Relaves

V REFERENCIAS BIBLIOGRAFICASldquoTuacuteneles y disentildeo de excavaciones subterraacuteneasrdquo UNAP Ing Esteban Aquino AlanocaldquoSostenimiento y relleno de labores minerasrdquo UNAP Ing Jorge Durant BrodenConferencia de apertura I CONEIMIN 2005 Arequipa (Roacutemulo Mucho Mamani)Conferencia 6ordm congreso peruano de mineriacutea 2006 (Guido del castillo Echegaray)Conferencia del director de energiacutea y minas de la regioacuten puno 2007 en inauguracioacuten del jueves

minero FIM-UNAP (Ernesto Sagua Alanguia)Revista rdquoTeoriacutea y accioacuten del mundo minerordquo ediciones 246- 249 director Luciano C DeliotXVII convencioacuten minera Arequipa setiembre 2005Congresos de estudiantes de ingenieriacutea de minas realizadas en el Peruacute I II CONEIMINArequipa05 e Ica06 VI VII CONEINGEMET Tacna05 y Puno06

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURAFACULDAD DE INGENIERIA DE MINAS

ESCUELA PROFESIONALDE INGENIERIA DE MINAS

TEMA APLICACIONES DE LA MECANICA DE FLUIDOS EN MINERIA

CURSO MECANICA DE FLUIDOS E HIDRAULICA

DOCENTE ING LUIS SAAVEDRA FRIAS

ESTUDIANTE CARRION BACA ANTHONY FRANCOIS

CODIGO O602005022

Descripcioacuten de los Componentes Principales de un Depoacutesito de Relaves yAlgunos Otros Conceptos Importantes

Cubeta- Corresponde al volumen fiacutesico disponible donde de depositan las lamas(finos) y gran parte del agua de los relaves de tal modo que se forma en ella lalaguna de aguas claras debido a la sedimentacioacuten de las partiacuteculas finas La cubetaes la componente maacutes importante en relacioacuten con la vida uacutetil del depoacutesito

Muro o Prisma Perimetral o Prisma Resistente- Este muro delimita la cubeta ypermite contener los residuos que en ella se descargan Por lo tanto el muroperimetral generalmente es la componente maacutes importante en lo que dice relacioacutencon la estabilidad o grado de seguridad del depoacutesito En los tranques de relaves este muro se va construyendo con el material grueso (arenas) de los relaves a lo largo de la vida uacutetil del depoacutesito

Sistema de Descarga yo Clasificacioacuten y Seleccioacuten de los Relaves- El sistemade descarga de residuos mineros permite depositar estos en la cubeta por lo queuna falla de este sistema se traduce en la detencioacuten de la operacioacuten eficiente deldepoacutesito Ademaacutes muchas veces este sistema se utiliza tambieacuten para clasificar yseleccionar los residuos de modo de utilizar parte de los mismos como material para la construccioacuten del muro perimetral (uso de ciclones)

Zona de descarga de los Residuos o Zona de Playa - La zona donde sedescargan los residuos a la cubeta se le llama zona de playa porque usualmenteestaacute seca en la superficie y se asemeja a una playa de arenas finas Es la parte deldepoacutesito de relaves o lamas situada en las cercaniacuteas de la liacutenea de vaciado estaplaya de forma junto al prisma resistente

Poza de Aguas Claras o Laguna de Decantacioacuten- Corresponde a la laguna deaguas clarificadas que se forma en la cubeta debido a la sedimentacioacuten o

decantacioacuten de las partiacuteculas soacutelidas Esta poza permite la recuperacioacuten de aguas yal mismo tiempo la evacuacioacuten de estas desde la cubeta Esta laguna debemantenerse lo mas alejada posible del muro de arenas o prisma resistente y suevacuacioacuten debe hacerse siempre para no disminuir el grado de estabilidad del muroSistema de Recuperacioacuten de Aguas- El sistema de recuperacioacuten de aguas permitedevolver a la planta las aguas claras que se han recuperado desde la poza o laguna de aguas clara mediante bombeo desde balsas yo descargas de torres deevacuacioacuten o decantacioacuten que son obras destinadas a la descarga gravitacional delas aguas claras desde la poza de decantacioacuten de un tranque o embalse de relaves

Sistema de Drenaje- Es el sistema (por ejemplo dedos o lechos drenantes) utilizado para deprimir al maacuteximo el nivel freaacutetico en el interior del cuerpo del murousualmente protegido por filtros para evitar que el flujo de aguas arrastre laspartiacuteculas finas y produzca la colmatacioacuten del sistema

Sistema de Impermeabilizacioacuten de la Cubeta- Si los relaves en la cubetacontienen sustancias toacutexicas debe evitarse la infiltracioacuten de aguas al subsuelo yaque estas podriacutean provocar la contaminacioacuten de los recursos de aguas subterraacuteneasyo de superficie de la zona de emplazamiento del depoacutesito En este caso es preciso que se disponga de un sistema de impermeabilizacioacuten del piso y paredes de la cubeta usualmente construido en base a una serie de estratos impermeables ypermeables-drenantes

Canales de Desviacuteo- Son las zanjas construidas o tuacuteneles construidos en las laderas para captar y desviar las escorrentiacuteas superficiales impidiendo su ingreso a la cubeta del tranque o embalse de relaves

Berma de Coronamiento- Es la faja horizontal de mayor cota del talud externo delprisma resistente o muro de contencioacuten

Revancha- Es la diferencia de cota entre la liacutenea de coronamiento y la superficie

inmediatamente vecina de la fraccioacuten aguas adentro del tranque generalmentelamosa o de arena muy fina Se denomina como revancha miacutenima al desnivel entreel coronamiento del prisma resistente y el punto maacutes alto de las lamas y sedenomina revancha maacutexima al desnivel entre el coronamiento y la superficie de lapoza de decantacioacuten

Nivel Freaacutetico- Es la cota de los puntos en que el agua de poros tiene presioacuten nula

Muro de Partida o Muro Inicial- Muro construido con material grueso de empreacutestito al inicio del depoacutesito de relaves En los sistemas constructivos del muro resistente de aguas abajo y eje central las arenas se vaciacutean hacia aguas abajo del muro inicial y las lamas hacia aguas arriba La altura del muro de partida queda determinada por el avance en altura del prisma de arenas en relacioacuten al avance en altura del nivel de lamas El muro inicial debe permitir mantener una revancha miacutenima a lo largo del periacuteodo de operacioacuten del tranque

Muro de Pieacute- Es el que se construye generalmente de enrocados en el extremo deaguas abajo del prisma resistente en los meacutetodos constructivos de eje central y deaguas abajo Este muro tiene por objeto dar un liacutemite fiacutesico al muro de arenas y evitar el escape de material fuera de la traza del prisma

Muro de Cola- Se suele construir para limitar el depoacutesito por el extremo de aguasarriba Puede construirse de tierra o por alguno de los sistemas de construccioacutenempleados para el muro resistente

Licuefaccioacuten- Perdida total de la resistencia al corte de un suelo saturado porincremento de la presioacuten de poros El caso maacutes frecuente de licuefaccioacuten ocurre poraccioacuten siacutesmica sobre materiales areno-limosos saturados Los relaves saturados son altamente susceptibles a licuefaccioacuten siacutesmica en especial si la permeabilidad ydensidad son bajas Es el fenoacutemeno maacutes preocupante que ocurra en un tranque derelaves

Piezometriacutea - Es el sistema de control de las presiones hidrostaacuteticas en el interior

del prisma resistente para detectar la presencia de sectores saturados Losinstrumentos utilizados se llaman piezoacutemetros y con ellos se detecta el nivel freaacuteticodel subsuelo

Vertederos de emergencia- Son vertederos de umbral variable destinados aevacuar el exceso de aguas acumuladas en la cubeta de un tranque al crecer lalaguna de decantacioacuten por lluvias intensas

Medidas de Control Operacional y de Mantencioacuten en Tranques de Relaves

A continuacioacuten se recomiendan una serie de medidas que deben tenersepresente principalmente por los operadores de la pequentildea y mediana mineriacutea enel control operacional y mantencioacuten de los depoacutesitos tranques de relaves Estasmedidas constituyen el principal objetivo de esta guiacutea

1048766 Se deben realizar perioacutedicamente controles de la densidad in-situ en el muro dearenas y determinar de la densidad relativa (las muestras se deben tomar a 13 y23 de la altura total del muro) Estas medidas son importante porque indican encierta medida el grado de compactacioacuten con que cuenta el muro de arenas en laoperacioacuten

1048766 Controlar el nivel freaacutetico con piezoacutemetros en el muro de arenas comparar lacota que se obtiene de este nivel con la cota del nivel del coronamiento delmuro de partida impermeabilizado El nivel freaacutetico debe ser maacutes bajo que dichacota esto tiene gran relevancia especialmente en aquellos tranques que nocuentan con un buen sistema de drenaje en el muro de arenas

1048766 Cuando el nivel freaacutetico es alto se debe proceder raacutepidamente a bajarloevacuando el agua clara de la laguna en la cubeta Es importante ademaacutes medirel nivel freaacutetico en algunos puntos aguas abajo del tranque y mantener una

estadiacutestica graacutefica con los datos obtenidos

1048766 Establecer un control perioacutedico de la granulometriacutea de las arenas de relave Unaumento repentino y significativo del de finos compromete las condiciones deseguridad de la obra (formacioacuten de bolsones saturados y superficies localizadasmenos resistentes al corte) La exigencia actual del contenido de finos en lasarenas de relave de los muros de contencioacuten en los tranques de relaves es quedebe estar constituida por no maacutes de un 20 de partiacuteculas menores de 200mallas (74 micrones)

1048766 Las partiacuteculas de las arenas de los relaves son muy angulares y heterogeacuteneas locual es favorable del punto de vista de la estabilidad ya que ayuda a lograr unabuena compactacioacuten pues las partiacuteculas en dicha operacioacuten de compactacioacutense traban unas con otra de modo que se necesitan grandes esfuerzos de cortepara romper este entrabamiento

1048766 Se debe medir el de soacutelidos en peso de la pulpa de relaves el cual debemantenerse en un rango no tan alto para que se permita un buen escurrimientode esta pulpa por la tuberiacutea de transporte evitando su embancamiento ytampoco muy bajo para no saturar raacutepidamente de aguas la cubeta (un rangobien aceptado en la praacutectica es entre 35 a 45)

1048766 Mantener una buena revancha con el fin de evitar posibles escurrimientos deagua a traveacutes del muro de arenas producieacutendose asiacute su erosioacuten

1048766 Se deben verificar perioacutedicamente el aacutengulo de talud operacional comprometidoen el proyecto y el ancho del coronamiento del muro de arenas Este uacuteltimo en laactualidad se exige como miacutenimo de 2 metros

1048766 Controlar perioacutedicamente el nivel y posicioacuten de la laguna de aguas claras la cual

debe mantenerse siempre lo maacutes alejada posible del muro de arenas en loscasos de tranques de relaves con el fin de evitar humectar demasiado el muro yque se sature de agua trayendo el consecuente aumento de la presioacuten de porosentre las partiacuteculas y el eventual colapso

1048766 Mantener siempre operativas las torres colectoras o bien las balsas con lasbombas de impulsioacuten para la evacuacioacuten de las aguas de la laguna declarificacioacuten aseguraacutendose asiacute la continuidad de esta operacioacuten

1048766 Verificar en forma perioacutedica el estado de las tuberiacuteas de conduccioacuten de losrelaves y tambieacuten las vaacutelvulas y bombas de impulsioacuten de la pulpa de relavesAdemaacutes se debe programar con antelacioacuten el traslado de las tuberiacuteas a lasposiciones de descarga siguientes

1048766 Una medida importante a tener presente en la construccioacuten en los muros dealgunos tranque es la de evitar conformar esquinas en aacutengulo recto ya queconstituyen uno de los puntos estructuralmente maacutes deacutebiles frente a lassolicitaciones siacutesmicas debido a bajo confinamiento Es por ello aconsejableestablecer uniones redondeadas

1048766 Es muy importante en un tranque de relaves en operacioacuten mantener la praacutecticade compactar el talud exterior a lo largo del muro de arenas usando equiposadecuados como por ejemplo rodillos lisos vibratorios tractores o bulldozerpesados Esto se hace con el fin de mantener una compactacioacuten adecuada delmuro ayudando asiacute a una mejor estabilidad siacutesmica de la obra

1048766 Cuando la compactacioacuten es deficiente los tranques de relaves tienen mayorprobabilidad de colapsar frente a una solicitacioacuten siacutesmica significativa Es por elloque la operacioacuten de compactacioacuten en el muro resistente debe hacerse en formaregular junto con todas aquellas otras medidas que tienen incidencia con la

estabilidad del tranque

1048766 Durante la operacioacuten se deben reparar todas las fisuras o grietas que sepudieren producir pues si no son cerradas dejan puntos deacutebiles sobre los cualesal ser tapados con material de relaves la compactacioacuten posterior no seraacuteeficiente en dichos sectores

1048766 Cuando durante la operacioacuten de un tranque de relaves no hay suficiente arenasde una calidad adecuada es conveniente considerar agregar una o maacutes capasintermedias de material de empreacutestitos bien compactado para continuar laconstruccioacuten del muro resistente y asiacute se tendraacute una mejor estabilidad fiacutesica

1048766 Es importante mantener despejados los muros de arenas de cualquier objetoextrantildeo puesto que los relaves sedimentan a la altura de los obstaacuteculos queencuentran en el trayecto

1048766 Los operadores de los depoacutesitos de relaves deben tener claro conocimiento delManual de Emergencia del depoacutesito de relaves con que obligatoriamente debecontar la Empresa de modo que les permita enfrentar en forma exitosa lassituaciones adversas climaacuteticas hidroloacutegicas siacutesmicas volcaacutenicas o falla delsistema de captacioacuten de aguas claras o situaciones de emergencias de otranaturaleza que pudieren presentarse

1048766 Si la causa de la emergencia se debe a fenoacutemenos naturales extremosimprevistos como sismos nevazones lluvias intensas erupciones volcaacutenicas uotros que impidan una normal operacioacuten o pongan en peligro la vida de laspersonas o el medio ambiente deberaacuten suspenderse las operaciones dedepositacioacuten de relaves hasta que las condiciones de seguridad del depoacutesito serestablezcan

1048766 En caso de precipitacioacuten de nieve o granizo sobre el prisma resistente y en que

a la vez se produzca la posibilidad de que debido a bajas temperaturas puedanintercalarse capas de agua a estado soacutelido que puedan crear planos de falla enel muro deberaacute paralizarse la depositacioacuten de arenas en el muro hasta quepase la situacioacuten de riesgo

Medidas que deben considerarse entre otras al Cierre y Posterior Abandonode un Tranque de Relaves

1048766 Desmantelamiento de las instalaciones (ductos de relaves bombashidrociclones liacuteneas eleacutectricas muelles de acceso)

1048766 Secado de la laguna de aguas claras

1048766 Dejar operativos los canales perimetrales interceptores de aguas de laderas

1048766 Mantencioacuten del sistema de evacuacioacuten de aguas lluvias

1048766 Estabilizacioacuten de taludes (considerando maacuteximo sismo probable de ocurrenciaen la zona de emplazamiento)

1048766 Cercado en torno a las torres colectoras y en algunos casos se justifica elsellado de estas torres

1048766 Instalacioacuten de cierres de acceso al lugar donde se encuentran los relaves

1048766 Instalacioacuten de sentildealizaciones preventivas

1048766 Instalacioacuten de cortavientos

1048766 Habilitacioacuten de vertederos de seguridad (disentildeado considerando el evento demaacutexima crecida probable)

1048766 Compactacioacuten de la berma de coronamiento

1048766 Recubrimiento con material adecuado para evitar la erosioacuten eoacutelica o tambieacutenpara posibilitar la forestacioacuten del tranque en aquellos lugares en donde esfactible hacerlo

Algunos conceptos que se deben conocer y recordar

1048766 Un buen disentildeo y una buena operacioacuten de un depoacutesito de relaves desde suinicio los transformaraacute en obras amigable con el medio ambiente

1048766 Los depoacutesitos de relaves son formas geoloacutegicas artificiales que debenpermanecer en el tiempo y por ello no se debe escatimar en esfuerzos paragarantizar la seguridad de las personas y el medio ambiente

1048766 Todo plan de abandono de un depoacutesito de relaves debe tener como objetivoslos siguientes conceptos Estabilidad Fiacutesica Estabilidad Quiacutemica y usoposterior del suelo

1048766 En la construccioacuten de un tranque de relaves es obligatorio considerar unabuena impermeabilizacioacuten del muro de partida para evitar infiltraciones en labase del muro de arenas y ayudar asiacute a la estabilidad de eacuteste

1048766 Es importante tener presente en el disentildeo del muro de arenas que en el casode un sismo en el coronamiento del muro se pueden producir aceleracionesdel orden de un 40 - 50 mayores que en la base de alliacute la importancia detener siempre una buena compactacioacuten del muro

1048766 Los tranques de relaves tienen una mayor probabilidad de colapsar cuando lacompactacioacuten del muro resistente es deficiente

1048766 Las aceleraciones siacutesmicas pueden producir un mecanismo de cuntildeadeslizante en los muros y tambieacuten producir zonas de licuefaccioacuten

1048766 Los taludes pueden fallar por inestabilidad a causa de- El peso que tiende a deslizar el talud por mala compactacioacuten- Erupcioacuten volcaacutenica- Nieve al derretirse- Hielo fundido- Sismos- Crecida de un riacuteo cercano

1048766 Con la construccioacuten de los Depoacutesitos de Relaves se protege el medioambiente al desecharlos en estas obras adecuadas recuperando el agua que

en algunos sectores es prioritario hacerlo y ademaacutes (en algunos casos) existeuna buena potencialidad futura de retratamiento de estos materialesA continuacioacuten se incluyen algunos anexos que incluyen datos teacutecnicos especiacuteficosexistentes en la literatura que son de utilidad en el tema de Depoacutesitos de Relaves

V REFERENCIAS BIBLIOGRAFICASldquoTuacuteneles y disentildeo de excavaciones subterraacuteneasrdquo UNAP Ing Esteban Aquino AlanocaldquoSostenimiento y relleno de labores minerasrdquo UNAP Ing Jorge Durant BrodenConferencia de apertura I CONEIMIN 2005 Arequipa (Roacutemulo Mucho Mamani)Conferencia 6ordm congreso peruano de mineriacutea 2006 (Guido del castillo Echegaray)Conferencia del director de energiacutea y minas de la regioacuten puno 2007 en inauguracioacuten del jueves

minero FIM-UNAP (Ernesto Sagua Alanguia)Revista rdquoTeoriacutea y accioacuten del mundo minerordquo ediciones 246- 249 director Luciano C DeliotXVII convencioacuten minera Arequipa setiembre 2005Congresos de estudiantes de ingenieriacutea de minas realizadas en el Peruacute I II CONEIMINArequipa05 e Ica06 VI VII CONEINGEMET Tacna05 y Puno06

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURAFACULDAD DE INGENIERIA DE MINAS

ESCUELA PROFESIONALDE INGENIERIA DE MINAS

TEMA APLICACIONES DE LA MECANICA DE FLUIDOS EN MINERIA

CURSO MECANICA DE FLUIDOS E HIDRAULICA

DOCENTE ING LUIS SAAVEDRA FRIAS

ESTUDIANTE CARRION BACA ANTHONY FRANCOIS

CODIGO O602005022

decantacioacuten de las partiacuteculas soacutelidas Esta poza permite la recuperacioacuten de aguas yal mismo tiempo la evacuacioacuten de estas desde la cubeta Esta laguna debemantenerse lo mas alejada posible del muro de arenas o prisma resistente y suevacuacioacuten debe hacerse siempre para no disminuir el grado de estabilidad del muroSistema de Recuperacioacuten de Aguas- El sistema de recuperacioacuten de aguas permitedevolver a la planta las aguas claras que se han recuperado desde la poza o laguna de aguas clara mediante bombeo desde balsas yo descargas de torres deevacuacioacuten o decantacioacuten que son obras destinadas a la descarga gravitacional delas aguas claras desde la poza de decantacioacuten de un tranque o embalse de relaves

Sistema de Drenaje- Es el sistema (por ejemplo dedos o lechos drenantes) utilizado para deprimir al maacuteximo el nivel freaacutetico en el interior del cuerpo del murousualmente protegido por filtros para evitar que el flujo de aguas arrastre laspartiacuteculas finas y produzca la colmatacioacuten del sistema

Sistema de Impermeabilizacioacuten de la Cubeta- Si los relaves en la cubetacontienen sustancias toacutexicas debe evitarse la infiltracioacuten de aguas al subsuelo yaque estas podriacutean provocar la contaminacioacuten de los recursos de aguas subterraacuteneasyo de superficie de la zona de emplazamiento del depoacutesito En este caso es preciso que se disponga de un sistema de impermeabilizacioacuten del piso y paredes de la cubeta usualmente construido en base a una serie de estratos impermeables ypermeables-drenantes

Canales de Desviacuteo- Son las zanjas construidas o tuacuteneles construidos en las laderas para captar y desviar las escorrentiacuteas superficiales impidiendo su ingreso a la cubeta del tranque o embalse de relaves

Berma de Coronamiento- Es la faja horizontal de mayor cota del talud externo delprisma resistente o muro de contencioacuten

Revancha- Es la diferencia de cota entre la liacutenea de coronamiento y la superficie

inmediatamente vecina de la fraccioacuten aguas adentro del tranque generalmentelamosa o de arena muy fina Se denomina como revancha miacutenima al desnivel entreel coronamiento del prisma resistente y el punto maacutes alto de las lamas y sedenomina revancha maacutexima al desnivel entre el coronamiento y la superficie de lapoza de decantacioacuten

Nivel Freaacutetico- Es la cota de los puntos en que el agua de poros tiene presioacuten nula

Muro de Partida o Muro Inicial- Muro construido con material grueso de empreacutestito al inicio del depoacutesito de relaves En los sistemas constructivos del muro resistente de aguas abajo y eje central las arenas se vaciacutean hacia aguas abajo del muro inicial y las lamas hacia aguas arriba La altura del muro de partida queda determinada por el avance en altura del prisma de arenas en relacioacuten al avance en altura del nivel de lamas El muro inicial debe permitir mantener una revancha miacutenima a lo largo del periacuteodo de operacioacuten del tranque

Muro de Pieacute- Es el que se construye generalmente de enrocados en el extremo deaguas abajo del prisma resistente en los meacutetodos constructivos de eje central y deaguas abajo Este muro tiene por objeto dar un liacutemite fiacutesico al muro de arenas y evitar el escape de material fuera de la traza del prisma

Muro de Cola- Se suele construir para limitar el depoacutesito por el extremo de aguasarriba Puede construirse de tierra o por alguno de los sistemas de construccioacutenempleados para el muro resistente

Licuefaccioacuten- Perdida total de la resistencia al corte de un suelo saturado porincremento de la presioacuten de poros El caso maacutes frecuente de licuefaccioacuten ocurre poraccioacuten siacutesmica sobre materiales areno-limosos saturados Los relaves saturados son altamente susceptibles a licuefaccioacuten siacutesmica en especial si la permeabilidad ydensidad son bajas Es el fenoacutemeno maacutes preocupante que ocurra en un tranque derelaves

Piezometriacutea - Es el sistema de control de las presiones hidrostaacuteticas en el interior

del prisma resistente para detectar la presencia de sectores saturados Losinstrumentos utilizados se llaman piezoacutemetros y con ellos se detecta el nivel freaacuteticodel subsuelo

Vertederos de emergencia- Son vertederos de umbral variable destinados aevacuar el exceso de aguas acumuladas en la cubeta de un tranque al crecer lalaguna de decantacioacuten por lluvias intensas

Medidas de Control Operacional y de Mantencioacuten en Tranques de Relaves

A continuacioacuten se recomiendan una serie de medidas que deben tenersepresente principalmente por los operadores de la pequentildea y mediana mineriacutea enel control operacional y mantencioacuten de los depoacutesitos tranques de relaves Estasmedidas constituyen el principal objetivo de esta guiacutea

1048766 Se deben realizar perioacutedicamente controles de la densidad in-situ en el muro dearenas y determinar de la densidad relativa (las muestras se deben tomar a 13 y23 de la altura total del muro) Estas medidas son importante porque indican encierta medida el grado de compactacioacuten con que cuenta el muro de arenas en laoperacioacuten

1048766 Controlar el nivel freaacutetico con piezoacutemetros en el muro de arenas comparar lacota que se obtiene de este nivel con la cota del nivel del coronamiento delmuro de partida impermeabilizado El nivel freaacutetico debe ser maacutes bajo que dichacota esto tiene gran relevancia especialmente en aquellos tranques que nocuentan con un buen sistema de drenaje en el muro de arenas

1048766 Cuando el nivel freaacutetico es alto se debe proceder raacutepidamente a bajarloevacuando el agua clara de la laguna en la cubeta Es importante ademaacutes medirel nivel freaacutetico en algunos puntos aguas abajo del tranque y mantener una

estadiacutestica graacutefica con los datos obtenidos

1048766 Establecer un control perioacutedico de la granulometriacutea de las arenas de relave Unaumento repentino y significativo del de finos compromete las condiciones deseguridad de la obra (formacioacuten de bolsones saturados y superficies localizadasmenos resistentes al corte) La exigencia actual del contenido de finos en lasarenas de relave de los muros de contencioacuten en los tranques de relaves es quedebe estar constituida por no maacutes de un 20 de partiacuteculas menores de 200mallas (74 micrones)

1048766 Las partiacuteculas de las arenas de los relaves son muy angulares y heterogeacuteneas locual es favorable del punto de vista de la estabilidad ya que ayuda a lograr unabuena compactacioacuten pues las partiacuteculas en dicha operacioacuten de compactacioacutense traban unas con otra de modo que se necesitan grandes esfuerzos de cortepara romper este entrabamiento

1048766 Se debe medir el de soacutelidos en peso de la pulpa de relaves el cual debemantenerse en un rango no tan alto para que se permita un buen escurrimientode esta pulpa por la tuberiacutea de transporte evitando su embancamiento ytampoco muy bajo para no saturar raacutepidamente de aguas la cubeta (un rangobien aceptado en la praacutectica es entre 35 a 45)

1048766 Mantener una buena revancha con el fin de evitar posibles escurrimientos deagua a traveacutes del muro de arenas producieacutendose asiacute su erosioacuten

1048766 Se deben verificar perioacutedicamente el aacutengulo de talud operacional comprometidoen el proyecto y el ancho del coronamiento del muro de arenas Este uacuteltimo en laactualidad se exige como miacutenimo de 2 metros

1048766 Controlar perioacutedicamente el nivel y posicioacuten de la laguna de aguas claras la cual

debe mantenerse siempre lo maacutes alejada posible del muro de arenas en loscasos de tranques de relaves con el fin de evitar humectar demasiado el muro yque se sature de agua trayendo el consecuente aumento de la presioacuten de porosentre las partiacuteculas y el eventual colapso

1048766 Mantener siempre operativas las torres colectoras o bien las balsas con lasbombas de impulsioacuten para la evacuacioacuten de las aguas de la laguna declarificacioacuten aseguraacutendose asiacute la continuidad de esta operacioacuten

1048766 Verificar en forma perioacutedica el estado de las tuberiacuteas de conduccioacuten de losrelaves y tambieacuten las vaacutelvulas y bombas de impulsioacuten de la pulpa de relavesAdemaacutes se debe programar con antelacioacuten el traslado de las tuberiacuteas a lasposiciones de descarga siguientes

1048766 Una medida importante a tener presente en la construccioacuten en los muros dealgunos tranque es la de evitar conformar esquinas en aacutengulo recto ya queconstituyen uno de los puntos estructuralmente maacutes deacutebiles frente a lassolicitaciones siacutesmicas debido a bajo confinamiento Es por ello aconsejableestablecer uniones redondeadas

1048766 Es muy importante en un tranque de relaves en operacioacuten mantener la praacutecticade compactar el talud exterior a lo largo del muro de arenas usando equiposadecuados como por ejemplo rodillos lisos vibratorios tractores o bulldozerpesados Esto se hace con el fin de mantener una compactacioacuten adecuada delmuro ayudando asiacute a una mejor estabilidad siacutesmica de la obra

1048766 Cuando la compactacioacuten es deficiente los tranques de relaves tienen mayorprobabilidad de colapsar frente a una solicitacioacuten siacutesmica significativa Es por elloque la operacioacuten de compactacioacuten en el muro resistente debe hacerse en formaregular junto con todas aquellas otras medidas que tienen incidencia con la

estabilidad del tranque

1048766 Durante la operacioacuten se deben reparar todas las fisuras o grietas que sepudieren producir pues si no son cerradas dejan puntos deacutebiles sobre los cualesal ser tapados con material de relaves la compactacioacuten posterior no seraacuteeficiente en dichos sectores

1048766 Cuando durante la operacioacuten de un tranque de relaves no hay suficiente arenasde una calidad adecuada es conveniente considerar agregar una o maacutes capasintermedias de material de empreacutestitos bien compactado para continuar laconstruccioacuten del muro resistente y asiacute se tendraacute una mejor estabilidad fiacutesica

1048766 Es importante mantener despejados los muros de arenas de cualquier objetoextrantildeo puesto que los relaves sedimentan a la altura de los obstaacuteculos queencuentran en el trayecto

1048766 Los operadores de los depoacutesitos de relaves deben tener claro conocimiento delManual de Emergencia del depoacutesito de relaves con que obligatoriamente debecontar la Empresa de modo que les permita enfrentar en forma exitosa lassituaciones adversas climaacuteticas hidroloacutegicas siacutesmicas volcaacutenicas o falla delsistema de captacioacuten de aguas claras o situaciones de emergencias de otranaturaleza que pudieren presentarse

1048766 Si la causa de la emergencia se debe a fenoacutemenos naturales extremosimprevistos como sismos nevazones lluvias intensas erupciones volcaacutenicas uotros que impidan una normal operacioacuten o pongan en peligro la vida de laspersonas o el medio ambiente deberaacuten suspenderse las operaciones dedepositacioacuten de relaves hasta que las condiciones de seguridad del depoacutesito serestablezcan

1048766 En caso de precipitacioacuten de nieve o granizo sobre el prisma resistente y en que

a la vez se produzca la posibilidad de que debido a bajas temperaturas puedanintercalarse capas de agua a estado soacutelido que puedan crear planos de falla enel muro deberaacute paralizarse la depositacioacuten de arenas en el muro hasta quepase la situacioacuten de riesgo

Medidas que deben considerarse entre otras al Cierre y Posterior Abandonode un Tranque de Relaves

1048766 Desmantelamiento de las instalaciones (ductos de relaves bombashidrociclones liacuteneas eleacutectricas muelles de acceso)

1048766 Secado de la laguna de aguas claras

1048766 Dejar operativos los canales perimetrales interceptores de aguas de laderas

1048766 Mantencioacuten del sistema de evacuacioacuten de aguas lluvias

1048766 Estabilizacioacuten de taludes (considerando maacuteximo sismo probable de ocurrenciaen la zona de emplazamiento)

1048766 Cercado en torno a las torres colectoras y en algunos casos se justifica elsellado de estas torres

1048766 Instalacioacuten de cierres de acceso al lugar donde se encuentran los relaves

1048766 Instalacioacuten de sentildealizaciones preventivas

1048766 Instalacioacuten de cortavientos

1048766 Habilitacioacuten de vertederos de seguridad (disentildeado considerando el evento demaacutexima crecida probable)

1048766 Compactacioacuten de la berma de coronamiento

1048766 Recubrimiento con material adecuado para evitar la erosioacuten eoacutelica o tambieacutenpara posibilitar la forestacioacuten del tranque en aquellos lugares en donde esfactible hacerlo

Algunos conceptos que se deben conocer y recordar

1048766 Un buen disentildeo y una buena operacioacuten de un depoacutesito de relaves desde suinicio los transformaraacute en obras amigable con el medio ambiente

1048766 Los depoacutesitos de relaves son formas geoloacutegicas artificiales que debenpermanecer en el tiempo y por ello no se debe escatimar en esfuerzos paragarantizar la seguridad de las personas y el medio ambiente

1048766 Todo plan de abandono de un depoacutesito de relaves debe tener como objetivoslos siguientes conceptos Estabilidad Fiacutesica Estabilidad Quiacutemica y usoposterior del suelo

1048766 En la construccioacuten de un tranque de relaves es obligatorio considerar unabuena impermeabilizacioacuten del muro de partida para evitar infiltraciones en labase del muro de arenas y ayudar asiacute a la estabilidad de eacuteste

1048766 Es importante tener presente en el disentildeo del muro de arenas que en el casode un sismo en el coronamiento del muro se pueden producir aceleracionesdel orden de un 40 - 50 mayores que en la base de alliacute la importancia detener siempre una buena compactacioacuten del muro

1048766 Los tranques de relaves tienen una mayor probabilidad de colapsar cuando lacompactacioacuten del muro resistente es deficiente

1048766 Las aceleraciones siacutesmicas pueden producir un mecanismo de cuntildeadeslizante en los muros y tambieacuten producir zonas de licuefaccioacuten

1048766 Los taludes pueden fallar por inestabilidad a causa de- El peso que tiende a deslizar el talud por mala compactacioacuten- Erupcioacuten volcaacutenica- Nieve al derretirse- Hielo fundido- Sismos- Crecida de un riacuteo cercano

1048766 Con la construccioacuten de los Depoacutesitos de Relaves se protege el medioambiente al desecharlos en estas obras adecuadas recuperando el agua que

en algunos sectores es prioritario hacerlo y ademaacutes (en algunos casos) existeuna buena potencialidad futura de retratamiento de estos materialesA continuacioacuten se incluyen algunos anexos que incluyen datos teacutecnicos especiacuteficosexistentes en la literatura que son de utilidad en el tema de Depoacutesitos de Relaves

V REFERENCIAS BIBLIOGRAFICASldquoTuacuteneles y disentildeo de excavaciones subterraacuteneasrdquo UNAP Ing Esteban Aquino AlanocaldquoSostenimiento y relleno de labores minerasrdquo UNAP Ing Jorge Durant BrodenConferencia de apertura I CONEIMIN 2005 Arequipa (Roacutemulo Mucho Mamani)Conferencia 6ordm congreso peruano de mineriacutea 2006 (Guido del castillo Echegaray)Conferencia del director de energiacutea y minas de la regioacuten puno 2007 en inauguracioacuten del jueves

minero FIM-UNAP (Ernesto Sagua Alanguia)Revista rdquoTeoriacutea y accioacuten del mundo minerordquo ediciones 246- 249 director Luciano C DeliotXVII convencioacuten minera Arequipa setiembre 2005Congresos de estudiantes de ingenieriacutea de minas realizadas en el Peruacute I II CONEIMINArequipa05 e Ica06 VI VII CONEINGEMET Tacna05 y Puno06

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURAFACULDAD DE INGENIERIA DE MINAS

ESCUELA PROFESIONALDE INGENIERIA DE MINAS

TEMA APLICACIONES DE LA MECANICA DE FLUIDOS EN MINERIA

CURSO MECANICA DE FLUIDOS E HIDRAULICA

DOCENTE ING LUIS SAAVEDRA FRIAS

ESTUDIANTE CARRION BACA ANTHONY FRANCOIS

CODIGO O602005022

inmediatamente vecina de la fraccioacuten aguas adentro del tranque generalmentelamosa o de arena muy fina Se denomina como revancha miacutenima al desnivel entreel coronamiento del prisma resistente y el punto maacutes alto de las lamas y sedenomina revancha maacutexima al desnivel entre el coronamiento y la superficie de lapoza de decantacioacuten

Nivel Freaacutetico- Es la cota de los puntos en que el agua de poros tiene presioacuten nula

Muro de Partida o Muro Inicial- Muro construido con material grueso de empreacutestito al inicio del depoacutesito de relaves En los sistemas constructivos del muro resistente de aguas abajo y eje central las arenas se vaciacutean hacia aguas abajo del muro inicial y las lamas hacia aguas arriba La altura del muro de partida queda determinada por el avance en altura del prisma de arenas en relacioacuten al avance en altura del nivel de lamas El muro inicial debe permitir mantener una revancha miacutenima a lo largo del periacuteodo de operacioacuten del tranque

Muro de Pieacute- Es el que se construye generalmente de enrocados en el extremo deaguas abajo del prisma resistente en los meacutetodos constructivos de eje central y deaguas abajo Este muro tiene por objeto dar un liacutemite fiacutesico al muro de arenas y evitar el escape de material fuera de la traza del prisma

Muro de Cola- Se suele construir para limitar el depoacutesito por el extremo de aguasarriba Puede construirse de tierra o por alguno de los sistemas de construccioacutenempleados para el muro resistente

Licuefaccioacuten- Perdida total de la resistencia al corte de un suelo saturado porincremento de la presioacuten de poros El caso maacutes frecuente de licuefaccioacuten ocurre poraccioacuten siacutesmica sobre materiales areno-limosos saturados Los relaves saturados son altamente susceptibles a licuefaccioacuten siacutesmica en especial si la permeabilidad ydensidad son bajas Es el fenoacutemeno maacutes preocupante que ocurra en un tranque derelaves

Piezometriacutea - Es el sistema de control de las presiones hidrostaacuteticas en el interior

del prisma resistente para detectar la presencia de sectores saturados Losinstrumentos utilizados se llaman piezoacutemetros y con ellos se detecta el nivel freaacuteticodel subsuelo

Vertederos de emergencia- Son vertederos de umbral variable destinados aevacuar el exceso de aguas acumuladas en la cubeta de un tranque al crecer lalaguna de decantacioacuten por lluvias intensas

Medidas de Control Operacional y de Mantencioacuten en Tranques de Relaves

A continuacioacuten se recomiendan una serie de medidas que deben tenersepresente principalmente por los operadores de la pequentildea y mediana mineriacutea enel control operacional y mantencioacuten de los depoacutesitos tranques de relaves Estasmedidas constituyen el principal objetivo de esta guiacutea

1048766 Se deben realizar perioacutedicamente controles de la densidad in-situ en el muro dearenas y determinar de la densidad relativa (las muestras se deben tomar a 13 y23 de la altura total del muro) Estas medidas son importante porque indican encierta medida el grado de compactacioacuten con que cuenta el muro de arenas en laoperacioacuten

1048766 Controlar el nivel freaacutetico con piezoacutemetros en el muro de arenas comparar lacota que se obtiene de este nivel con la cota del nivel del coronamiento delmuro de partida impermeabilizado El nivel freaacutetico debe ser maacutes bajo que dichacota esto tiene gran relevancia especialmente en aquellos tranques que nocuentan con un buen sistema de drenaje en el muro de arenas

1048766 Cuando el nivel freaacutetico es alto se debe proceder raacutepidamente a bajarloevacuando el agua clara de la laguna en la cubeta Es importante ademaacutes medirel nivel freaacutetico en algunos puntos aguas abajo del tranque y mantener una

estadiacutestica graacutefica con los datos obtenidos

1048766 Establecer un control perioacutedico de la granulometriacutea de las arenas de relave Unaumento repentino y significativo del de finos compromete las condiciones deseguridad de la obra (formacioacuten de bolsones saturados y superficies localizadasmenos resistentes al corte) La exigencia actual del contenido de finos en lasarenas de relave de los muros de contencioacuten en los tranques de relaves es quedebe estar constituida por no maacutes de un 20 de partiacuteculas menores de 200mallas (74 micrones)

1048766 Las partiacuteculas de las arenas de los relaves son muy angulares y heterogeacuteneas locual es favorable del punto de vista de la estabilidad ya que ayuda a lograr unabuena compactacioacuten pues las partiacuteculas en dicha operacioacuten de compactacioacutense traban unas con otra de modo que se necesitan grandes esfuerzos de cortepara romper este entrabamiento

1048766 Se debe medir el de soacutelidos en peso de la pulpa de relaves el cual debemantenerse en un rango no tan alto para que se permita un buen escurrimientode esta pulpa por la tuberiacutea de transporte evitando su embancamiento ytampoco muy bajo para no saturar raacutepidamente de aguas la cubeta (un rangobien aceptado en la praacutectica es entre 35 a 45)

1048766 Mantener una buena revancha con el fin de evitar posibles escurrimientos deagua a traveacutes del muro de arenas producieacutendose asiacute su erosioacuten

1048766 Se deben verificar perioacutedicamente el aacutengulo de talud operacional comprometidoen el proyecto y el ancho del coronamiento del muro de arenas Este uacuteltimo en laactualidad se exige como miacutenimo de 2 metros

1048766 Controlar perioacutedicamente el nivel y posicioacuten de la laguna de aguas claras la cual

debe mantenerse siempre lo maacutes alejada posible del muro de arenas en loscasos de tranques de relaves con el fin de evitar humectar demasiado el muro yque se sature de agua trayendo el consecuente aumento de la presioacuten de porosentre las partiacuteculas y el eventual colapso

1048766 Mantener siempre operativas las torres colectoras o bien las balsas con lasbombas de impulsioacuten para la evacuacioacuten de las aguas de la laguna declarificacioacuten aseguraacutendose asiacute la continuidad de esta operacioacuten

1048766 Verificar en forma perioacutedica el estado de las tuberiacuteas de conduccioacuten de losrelaves y tambieacuten las vaacutelvulas y bombas de impulsioacuten de la pulpa de relavesAdemaacutes se debe programar con antelacioacuten el traslado de las tuberiacuteas a lasposiciones de descarga siguientes

1048766 Una medida importante a tener presente en la construccioacuten en los muros dealgunos tranque es la de evitar conformar esquinas en aacutengulo recto ya queconstituyen uno de los puntos estructuralmente maacutes deacutebiles frente a lassolicitaciones siacutesmicas debido a bajo confinamiento Es por ello aconsejableestablecer uniones redondeadas

1048766 Es muy importante en un tranque de relaves en operacioacuten mantener la praacutecticade compactar el talud exterior a lo largo del muro de arenas usando equiposadecuados como por ejemplo rodillos lisos vibratorios tractores o bulldozerpesados Esto se hace con el fin de mantener una compactacioacuten adecuada delmuro ayudando asiacute a una mejor estabilidad siacutesmica de la obra

1048766 Cuando la compactacioacuten es deficiente los tranques de relaves tienen mayorprobabilidad de colapsar frente a una solicitacioacuten siacutesmica significativa Es por elloque la operacioacuten de compactacioacuten en el muro resistente debe hacerse en formaregular junto con todas aquellas otras medidas que tienen incidencia con la

estabilidad del tranque

1048766 Durante la operacioacuten se deben reparar todas las fisuras o grietas que sepudieren producir pues si no son cerradas dejan puntos deacutebiles sobre los cualesal ser tapados con material de relaves la compactacioacuten posterior no seraacuteeficiente en dichos sectores

1048766 Cuando durante la operacioacuten de un tranque de relaves no hay suficiente arenasde una calidad adecuada es conveniente considerar agregar una o maacutes capasintermedias de material de empreacutestitos bien compactado para continuar laconstruccioacuten del muro resistente y asiacute se tendraacute una mejor estabilidad fiacutesica

1048766 Es importante mantener despejados los muros de arenas de cualquier objetoextrantildeo puesto que los relaves sedimentan a la altura de los obstaacuteculos queencuentran en el trayecto

1048766 Los operadores de los depoacutesitos de relaves deben tener claro conocimiento delManual de Emergencia del depoacutesito de relaves con que obligatoriamente debecontar la Empresa de modo que les permita enfrentar en forma exitosa lassituaciones adversas climaacuteticas hidroloacutegicas siacutesmicas volcaacutenicas o falla delsistema de captacioacuten de aguas claras o situaciones de emergencias de otranaturaleza que pudieren presentarse

1048766 Si la causa de la emergencia se debe a fenoacutemenos naturales extremosimprevistos como sismos nevazones lluvias intensas erupciones volcaacutenicas uotros que impidan una normal operacioacuten o pongan en peligro la vida de laspersonas o el medio ambiente deberaacuten suspenderse las operaciones dedepositacioacuten de relaves hasta que las condiciones de seguridad del depoacutesito serestablezcan

1048766 En caso de precipitacioacuten de nieve o granizo sobre el prisma resistente y en que

a la vez se produzca la posibilidad de que debido a bajas temperaturas puedanintercalarse capas de agua a estado soacutelido que puedan crear planos de falla enel muro deberaacute paralizarse la depositacioacuten de arenas en el muro hasta quepase la situacioacuten de riesgo

Medidas que deben considerarse entre otras al Cierre y Posterior Abandonode un Tranque de Relaves

1048766 Desmantelamiento de las instalaciones (ductos de relaves bombashidrociclones liacuteneas eleacutectricas muelles de acceso)

1048766 Secado de la laguna de aguas claras

1048766 Dejar operativos los canales perimetrales interceptores de aguas de laderas

1048766 Mantencioacuten del sistema de evacuacioacuten de aguas lluvias

1048766 Estabilizacioacuten de taludes (considerando maacuteximo sismo probable de ocurrenciaen la zona de emplazamiento)

1048766 Cercado en torno a las torres colectoras y en algunos casos se justifica elsellado de estas torres

1048766 Instalacioacuten de cierres de acceso al lugar donde se encuentran los relaves

1048766 Instalacioacuten de sentildealizaciones preventivas

1048766 Instalacioacuten de cortavientos

1048766 Habilitacioacuten de vertederos de seguridad (disentildeado considerando el evento demaacutexima crecida probable)

1048766 Compactacioacuten de la berma de coronamiento

1048766 Recubrimiento con material adecuado para evitar la erosioacuten eoacutelica o tambieacutenpara posibilitar la forestacioacuten del tranque en aquellos lugares en donde esfactible hacerlo

Algunos conceptos que se deben conocer y recordar

1048766 Un buen disentildeo y una buena operacioacuten de un depoacutesito de relaves desde suinicio los transformaraacute en obras amigable con el medio ambiente

1048766 Los depoacutesitos de relaves son formas geoloacutegicas artificiales que debenpermanecer en el tiempo y por ello no se debe escatimar en esfuerzos paragarantizar la seguridad de las personas y el medio ambiente

1048766 Todo plan de abandono de un depoacutesito de relaves debe tener como objetivoslos siguientes conceptos Estabilidad Fiacutesica Estabilidad Quiacutemica y usoposterior del suelo

1048766 En la construccioacuten de un tranque de relaves es obligatorio considerar unabuena impermeabilizacioacuten del muro de partida para evitar infiltraciones en labase del muro de arenas y ayudar asiacute a la estabilidad de eacuteste

1048766 Es importante tener presente en el disentildeo del muro de arenas que en el casode un sismo en el coronamiento del muro se pueden producir aceleracionesdel orden de un 40 - 50 mayores que en la base de alliacute la importancia detener siempre una buena compactacioacuten del muro

1048766 Los tranques de relaves tienen una mayor probabilidad de colapsar cuando lacompactacioacuten del muro resistente es deficiente

1048766 Las aceleraciones siacutesmicas pueden producir un mecanismo de cuntildeadeslizante en los muros y tambieacuten producir zonas de licuefaccioacuten

1048766 Los taludes pueden fallar por inestabilidad a causa de- El peso que tiende a deslizar el talud por mala compactacioacuten- Erupcioacuten volcaacutenica- Nieve al derretirse- Hielo fundido- Sismos- Crecida de un riacuteo cercano

1048766 Con la construccioacuten de los Depoacutesitos de Relaves se protege el medioambiente al desecharlos en estas obras adecuadas recuperando el agua que

en algunos sectores es prioritario hacerlo y ademaacutes (en algunos casos) existeuna buena potencialidad futura de retratamiento de estos materialesA continuacioacuten se incluyen algunos anexos que incluyen datos teacutecnicos especiacuteficosexistentes en la literatura que son de utilidad en el tema de Depoacutesitos de Relaves

V REFERENCIAS BIBLIOGRAFICASldquoTuacuteneles y disentildeo de excavaciones subterraacuteneasrdquo UNAP Ing Esteban Aquino AlanocaldquoSostenimiento y relleno de labores minerasrdquo UNAP Ing Jorge Durant BrodenConferencia de apertura I CONEIMIN 2005 Arequipa (Roacutemulo Mucho Mamani)Conferencia 6ordm congreso peruano de mineriacutea 2006 (Guido del castillo Echegaray)Conferencia del director de energiacutea y minas de la regioacuten puno 2007 en inauguracioacuten del jueves

minero FIM-UNAP (Ernesto Sagua Alanguia)Revista rdquoTeoriacutea y accioacuten del mundo minerordquo ediciones 246- 249 director Luciano C DeliotXVII convencioacuten minera Arequipa setiembre 2005Congresos de estudiantes de ingenieriacutea de minas realizadas en el Peruacute I II CONEIMINArequipa05 e Ica06 VI VII CONEINGEMET Tacna05 y Puno06

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURAFACULDAD DE INGENIERIA DE MINAS

ESCUELA PROFESIONALDE INGENIERIA DE MINAS

TEMA APLICACIONES DE LA MECANICA DE FLUIDOS EN MINERIA

CURSO MECANICA DE FLUIDOS E HIDRAULICA

DOCENTE ING LUIS SAAVEDRA FRIAS

ESTUDIANTE CARRION BACA ANTHONY FRANCOIS

CODIGO O602005022

del prisma resistente para detectar la presencia de sectores saturados Losinstrumentos utilizados se llaman piezoacutemetros y con ellos se detecta el nivel freaacuteticodel subsuelo

Vertederos de emergencia- Son vertederos de umbral variable destinados aevacuar el exceso de aguas acumuladas en la cubeta de un tranque al crecer lalaguna de decantacioacuten por lluvias intensas

Medidas de Control Operacional y de Mantencioacuten en Tranques de Relaves

A continuacioacuten se recomiendan una serie de medidas que deben tenersepresente principalmente por los operadores de la pequentildea y mediana mineriacutea enel control operacional y mantencioacuten de los depoacutesitos tranques de relaves Estasmedidas constituyen el principal objetivo de esta guiacutea

1048766 Se deben realizar perioacutedicamente controles de la densidad in-situ en el muro dearenas y determinar de la densidad relativa (las muestras se deben tomar a 13 y23 de la altura total del muro) Estas medidas son importante porque indican encierta medida el grado de compactacioacuten con que cuenta el muro de arenas en laoperacioacuten

1048766 Controlar el nivel freaacutetico con piezoacutemetros en el muro de arenas comparar lacota que se obtiene de este nivel con la cota del nivel del coronamiento delmuro de partida impermeabilizado El nivel freaacutetico debe ser maacutes bajo que dichacota esto tiene gran relevancia especialmente en aquellos tranques que nocuentan con un buen sistema de drenaje en el muro de arenas

1048766 Cuando el nivel freaacutetico es alto se debe proceder raacutepidamente a bajarloevacuando el agua clara de la laguna en la cubeta Es importante ademaacutes medirel nivel freaacutetico en algunos puntos aguas abajo del tranque y mantener una

estadiacutestica graacutefica con los datos obtenidos

1048766 Establecer un control perioacutedico de la granulometriacutea de las arenas de relave Unaumento repentino y significativo del de finos compromete las condiciones deseguridad de la obra (formacioacuten de bolsones saturados y superficies localizadasmenos resistentes al corte) La exigencia actual del contenido de finos en lasarenas de relave de los muros de contencioacuten en los tranques de relaves es quedebe estar constituida por no maacutes de un 20 de partiacuteculas menores de 200mallas (74 micrones)

1048766 Las partiacuteculas de las arenas de los relaves son muy angulares y heterogeacuteneas locual es favorable del punto de vista de la estabilidad ya que ayuda a lograr unabuena compactacioacuten pues las partiacuteculas en dicha operacioacuten de compactacioacutense traban unas con otra de modo que se necesitan grandes esfuerzos de cortepara romper este entrabamiento

1048766 Se debe medir el de soacutelidos en peso de la pulpa de relaves el cual debemantenerse en un rango no tan alto para que se permita un buen escurrimientode esta pulpa por la tuberiacutea de transporte evitando su embancamiento ytampoco muy bajo para no saturar raacutepidamente de aguas la cubeta (un rangobien aceptado en la praacutectica es entre 35 a 45)

1048766 Mantener una buena revancha con el fin de evitar posibles escurrimientos deagua a traveacutes del muro de arenas producieacutendose asiacute su erosioacuten

1048766 Se deben verificar perioacutedicamente el aacutengulo de talud operacional comprometidoen el proyecto y el ancho del coronamiento del muro de arenas Este uacuteltimo en laactualidad se exige como miacutenimo de 2 metros

1048766 Controlar perioacutedicamente el nivel y posicioacuten de la laguna de aguas claras la cual

debe mantenerse siempre lo maacutes alejada posible del muro de arenas en loscasos de tranques de relaves con el fin de evitar humectar demasiado el muro yque se sature de agua trayendo el consecuente aumento de la presioacuten de porosentre las partiacuteculas y el eventual colapso

1048766 Mantener siempre operativas las torres colectoras o bien las balsas con lasbombas de impulsioacuten para la evacuacioacuten de las aguas de la laguna declarificacioacuten aseguraacutendose asiacute la continuidad de esta operacioacuten

1048766 Verificar en forma perioacutedica el estado de las tuberiacuteas de conduccioacuten de losrelaves y tambieacuten las vaacutelvulas y bombas de impulsioacuten de la pulpa de relavesAdemaacutes se debe programar con antelacioacuten el traslado de las tuberiacuteas a lasposiciones de descarga siguientes

1048766 Una medida importante a tener presente en la construccioacuten en los muros dealgunos tranque es la de evitar conformar esquinas en aacutengulo recto ya queconstituyen uno de los puntos estructuralmente maacutes deacutebiles frente a lassolicitaciones siacutesmicas debido a bajo confinamiento Es por ello aconsejableestablecer uniones redondeadas

1048766 Es muy importante en un tranque de relaves en operacioacuten mantener la praacutecticade compactar el talud exterior a lo largo del muro de arenas usando equiposadecuados como por ejemplo rodillos lisos vibratorios tractores o bulldozerpesados Esto se hace con el fin de mantener una compactacioacuten adecuada delmuro ayudando asiacute a una mejor estabilidad siacutesmica de la obra

1048766 Cuando la compactacioacuten es deficiente los tranques de relaves tienen mayorprobabilidad de colapsar frente a una solicitacioacuten siacutesmica significativa Es por elloque la operacioacuten de compactacioacuten en el muro resistente debe hacerse en formaregular junto con todas aquellas otras medidas que tienen incidencia con la

estabilidad del tranque

1048766 Durante la operacioacuten se deben reparar todas las fisuras o grietas que sepudieren producir pues si no son cerradas dejan puntos deacutebiles sobre los cualesal ser tapados con material de relaves la compactacioacuten posterior no seraacuteeficiente en dichos sectores

1048766 Cuando durante la operacioacuten de un tranque de relaves no hay suficiente arenasde una calidad adecuada es conveniente considerar agregar una o maacutes capasintermedias de material de empreacutestitos bien compactado para continuar laconstruccioacuten del muro resistente y asiacute se tendraacute una mejor estabilidad fiacutesica

1048766 Es importante mantener despejados los muros de arenas de cualquier objetoextrantildeo puesto que los relaves sedimentan a la altura de los obstaacuteculos queencuentran en el trayecto

1048766 Los operadores de los depoacutesitos de relaves deben tener claro conocimiento delManual de Emergencia del depoacutesito de relaves con que obligatoriamente debecontar la Empresa de modo que les permita enfrentar en forma exitosa lassituaciones adversas climaacuteticas hidroloacutegicas siacutesmicas volcaacutenicas o falla delsistema de captacioacuten de aguas claras o situaciones de emergencias de otranaturaleza que pudieren presentarse

1048766 Si la causa de la emergencia se debe a fenoacutemenos naturales extremosimprevistos como sismos nevazones lluvias intensas erupciones volcaacutenicas uotros que impidan una normal operacioacuten o pongan en peligro la vida de laspersonas o el medio ambiente deberaacuten suspenderse las operaciones dedepositacioacuten de relaves hasta que las condiciones de seguridad del depoacutesito serestablezcan

1048766 En caso de precipitacioacuten de nieve o granizo sobre el prisma resistente y en que

a la vez se produzca la posibilidad de que debido a bajas temperaturas puedanintercalarse capas de agua a estado soacutelido que puedan crear planos de falla enel muro deberaacute paralizarse la depositacioacuten de arenas en el muro hasta quepase la situacioacuten de riesgo

Medidas que deben considerarse entre otras al Cierre y Posterior Abandonode un Tranque de Relaves

1048766 Desmantelamiento de las instalaciones (ductos de relaves bombashidrociclones liacuteneas eleacutectricas muelles de acceso)

1048766 Secado de la laguna de aguas claras

1048766 Dejar operativos los canales perimetrales interceptores de aguas de laderas

1048766 Mantencioacuten del sistema de evacuacioacuten de aguas lluvias

1048766 Estabilizacioacuten de taludes (considerando maacuteximo sismo probable de ocurrenciaen la zona de emplazamiento)

1048766 Cercado en torno a las torres colectoras y en algunos casos se justifica elsellado de estas torres

1048766 Instalacioacuten de cierres de acceso al lugar donde se encuentran los relaves

1048766 Instalacioacuten de sentildealizaciones preventivas

1048766 Instalacioacuten de cortavientos

1048766 Habilitacioacuten de vertederos de seguridad (disentildeado considerando el evento demaacutexima crecida probable)

1048766 Compactacioacuten de la berma de coronamiento

1048766 Recubrimiento con material adecuado para evitar la erosioacuten eoacutelica o tambieacutenpara posibilitar la forestacioacuten del tranque en aquellos lugares en donde esfactible hacerlo

Algunos conceptos que se deben conocer y recordar

1048766 Un buen disentildeo y una buena operacioacuten de un depoacutesito de relaves desde suinicio los transformaraacute en obras amigable con el medio ambiente

1048766 Los depoacutesitos de relaves son formas geoloacutegicas artificiales que debenpermanecer en el tiempo y por ello no se debe escatimar en esfuerzos paragarantizar la seguridad de las personas y el medio ambiente

1048766 Todo plan de abandono de un depoacutesito de relaves debe tener como objetivoslos siguientes conceptos Estabilidad Fiacutesica Estabilidad Quiacutemica y usoposterior del suelo

1048766 En la construccioacuten de un tranque de relaves es obligatorio considerar unabuena impermeabilizacioacuten del muro de partida para evitar infiltraciones en labase del muro de arenas y ayudar asiacute a la estabilidad de eacuteste

1048766 Es importante tener presente en el disentildeo del muro de arenas que en el casode un sismo en el coronamiento del muro se pueden producir aceleracionesdel orden de un 40 - 50 mayores que en la base de alliacute la importancia detener siempre una buena compactacioacuten del muro

1048766 Los tranques de relaves tienen una mayor probabilidad de colapsar cuando lacompactacioacuten del muro resistente es deficiente

1048766 Las aceleraciones siacutesmicas pueden producir un mecanismo de cuntildeadeslizante en los muros y tambieacuten producir zonas de licuefaccioacuten

1048766 Los taludes pueden fallar por inestabilidad a causa de- El peso que tiende a deslizar el talud por mala compactacioacuten- Erupcioacuten volcaacutenica- Nieve al derretirse- Hielo fundido- Sismos- Crecida de un riacuteo cercano

1048766 Con la construccioacuten de los Depoacutesitos de Relaves se protege el medioambiente al desecharlos en estas obras adecuadas recuperando el agua que

en algunos sectores es prioritario hacerlo y ademaacutes (en algunos casos) existeuna buena potencialidad futura de retratamiento de estos materialesA continuacioacuten se incluyen algunos anexos que incluyen datos teacutecnicos especiacuteficosexistentes en la literatura que son de utilidad en el tema de Depoacutesitos de Relaves

V REFERENCIAS BIBLIOGRAFICASldquoTuacuteneles y disentildeo de excavaciones subterraacuteneasrdquo UNAP Ing Esteban Aquino AlanocaldquoSostenimiento y relleno de labores minerasrdquo UNAP Ing Jorge Durant BrodenConferencia de apertura I CONEIMIN 2005 Arequipa (Roacutemulo Mucho Mamani)Conferencia 6ordm congreso peruano de mineriacutea 2006 (Guido del castillo Echegaray)Conferencia del director de energiacutea y minas de la regioacuten puno 2007 en inauguracioacuten del jueves

minero FIM-UNAP (Ernesto Sagua Alanguia)Revista rdquoTeoriacutea y accioacuten del mundo minerordquo ediciones 246- 249 director Luciano C DeliotXVII convencioacuten minera Arequipa setiembre 2005Congresos de estudiantes de ingenieriacutea de minas realizadas en el Peruacute I II CONEIMINArequipa05 e Ica06 VI VII CONEINGEMET Tacna05 y Puno06

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURAFACULDAD DE INGENIERIA DE MINAS

ESCUELA PROFESIONALDE INGENIERIA DE MINAS

TEMA APLICACIONES DE LA MECANICA DE FLUIDOS EN MINERIA

CURSO MECANICA DE FLUIDOS E HIDRAULICA

DOCENTE ING LUIS SAAVEDRA FRIAS

ESTUDIANTE CARRION BACA ANTHONY FRANCOIS

CODIGO O602005022

estadiacutestica graacutefica con los datos obtenidos

1048766 Establecer un control perioacutedico de la granulometriacutea de las arenas de relave Unaumento repentino y significativo del de finos compromete las condiciones deseguridad de la obra (formacioacuten de bolsones saturados y superficies localizadasmenos resistentes al corte) La exigencia actual del contenido de finos en lasarenas de relave de los muros de contencioacuten en los tranques de relaves es quedebe estar constituida por no maacutes de un 20 de partiacuteculas menores de 200mallas (74 micrones)

1048766 Las partiacuteculas de las arenas de los relaves son muy angulares y heterogeacuteneas locual es favorable del punto de vista de la estabilidad ya que ayuda a lograr unabuena compactacioacuten pues las partiacuteculas en dicha operacioacuten de compactacioacutense traban unas con otra de modo que se necesitan grandes esfuerzos de cortepara romper este entrabamiento

1048766 Se debe medir el de soacutelidos en peso de la pulpa de relaves el cual debemantenerse en un rango no tan alto para que se permita un buen escurrimientode esta pulpa por la tuberiacutea de transporte evitando su embancamiento ytampoco muy bajo para no saturar raacutepidamente de aguas la cubeta (un rangobien aceptado en la praacutectica es entre 35 a 45)

1048766 Mantener una buena revancha con el fin de evitar posibles escurrimientos deagua a traveacutes del muro de arenas producieacutendose asiacute su erosioacuten

1048766 Se deben verificar perioacutedicamente el aacutengulo de talud operacional comprometidoen el proyecto y el ancho del coronamiento del muro de arenas Este uacuteltimo en laactualidad se exige como miacutenimo de 2 metros

1048766 Controlar perioacutedicamente el nivel y posicioacuten de la laguna de aguas claras la cual

debe mantenerse siempre lo maacutes alejada posible del muro de arenas en loscasos de tranques de relaves con el fin de evitar humectar demasiado el muro yque se sature de agua trayendo el consecuente aumento de la presioacuten de porosentre las partiacuteculas y el eventual colapso

1048766 Mantener siempre operativas las torres colectoras o bien las balsas con lasbombas de impulsioacuten para la evacuacioacuten de las aguas de la laguna declarificacioacuten aseguraacutendose asiacute la continuidad de esta operacioacuten

1048766 Verificar en forma perioacutedica el estado de las tuberiacuteas de conduccioacuten de losrelaves y tambieacuten las vaacutelvulas y bombas de impulsioacuten de la pulpa de relavesAdemaacutes se debe programar con antelacioacuten el traslado de las tuberiacuteas a lasposiciones de descarga siguientes

1048766 Una medida importante a tener presente en la construccioacuten en los muros dealgunos tranque es la de evitar conformar esquinas en aacutengulo recto ya queconstituyen uno de los puntos estructuralmente maacutes deacutebiles frente a lassolicitaciones siacutesmicas debido a bajo confinamiento Es por ello aconsejableestablecer uniones redondeadas

1048766 Es muy importante en un tranque de relaves en operacioacuten mantener la praacutecticade compactar el talud exterior a lo largo del muro de arenas usando equiposadecuados como por ejemplo rodillos lisos vibratorios tractores o bulldozerpesados Esto se hace con el fin de mantener una compactacioacuten adecuada delmuro ayudando asiacute a una mejor estabilidad siacutesmica de la obra

1048766 Cuando la compactacioacuten es deficiente los tranques de relaves tienen mayorprobabilidad de colapsar frente a una solicitacioacuten siacutesmica significativa Es por elloque la operacioacuten de compactacioacuten en el muro resistente debe hacerse en formaregular junto con todas aquellas otras medidas que tienen incidencia con la

estabilidad del tranque

1048766 Durante la operacioacuten se deben reparar todas las fisuras o grietas que sepudieren producir pues si no son cerradas dejan puntos deacutebiles sobre los cualesal ser tapados con material de relaves la compactacioacuten posterior no seraacuteeficiente en dichos sectores

1048766 Cuando durante la operacioacuten de un tranque de relaves no hay suficiente arenasde una calidad adecuada es conveniente considerar agregar una o maacutes capasintermedias de material de empreacutestitos bien compactado para continuar laconstruccioacuten del muro resistente y asiacute se tendraacute una mejor estabilidad fiacutesica

1048766 Es importante mantener despejados los muros de arenas de cualquier objetoextrantildeo puesto que los relaves sedimentan a la altura de los obstaacuteculos queencuentran en el trayecto

1048766 Los operadores de los depoacutesitos de relaves deben tener claro conocimiento delManual de Emergencia del depoacutesito de relaves con que obligatoriamente debecontar la Empresa de modo que les permita enfrentar en forma exitosa lassituaciones adversas climaacuteticas hidroloacutegicas siacutesmicas volcaacutenicas o falla delsistema de captacioacuten de aguas claras o situaciones de emergencias de otranaturaleza que pudieren presentarse

1048766 Si la causa de la emergencia se debe a fenoacutemenos naturales extremosimprevistos como sismos nevazones lluvias intensas erupciones volcaacutenicas uotros que impidan una normal operacioacuten o pongan en peligro la vida de laspersonas o el medio ambiente deberaacuten suspenderse las operaciones dedepositacioacuten de relaves hasta que las condiciones de seguridad del depoacutesito serestablezcan

1048766 En caso de precipitacioacuten de nieve o granizo sobre el prisma resistente y en que

a la vez se produzca la posibilidad de que debido a bajas temperaturas puedanintercalarse capas de agua a estado soacutelido que puedan crear planos de falla enel muro deberaacute paralizarse la depositacioacuten de arenas en el muro hasta quepase la situacioacuten de riesgo

Medidas que deben considerarse entre otras al Cierre y Posterior Abandonode un Tranque de Relaves

1048766 Desmantelamiento de las instalaciones (ductos de relaves bombashidrociclones liacuteneas eleacutectricas muelles de acceso)

1048766 Secado de la laguna de aguas claras

1048766 Dejar operativos los canales perimetrales interceptores de aguas de laderas

1048766 Mantencioacuten del sistema de evacuacioacuten de aguas lluvias

1048766 Estabilizacioacuten de taludes (considerando maacuteximo sismo probable de ocurrenciaen la zona de emplazamiento)

1048766 Cercado en torno a las torres colectoras y en algunos casos se justifica elsellado de estas torres

1048766 Instalacioacuten de cierres de acceso al lugar donde se encuentran los relaves

1048766 Instalacioacuten de sentildealizaciones preventivas

1048766 Instalacioacuten de cortavientos

1048766 Habilitacioacuten de vertederos de seguridad (disentildeado considerando el evento demaacutexima crecida probable)

1048766 Compactacioacuten de la berma de coronamiento

1048766 Recubrimiento con material adecuado para evitar la erosioacuten eoacutelica o tambieacutenpara posibilitar la forestacioacuten del tranque en aquellos lugares en donde esfactible hacerlo

Algunos conceptos que se deben conocer y recordar

1048766 Un buen disentildeo y una buena operacioacuten de un depoacutesito de relaves desde suinicio los transformaraacute en obras amigable con el medio ambiente

1048766 Los depoacutesitos de relaves son formas geoloacutegicas artificiales que debenpermanecer en el tiempo y por ello no se debe escatimar en esfuerzos paragarantizar la seguridad de las personas y el medio ambiente

1048766 Todo plan de abandono de un depoacutesito de relaves debe tener como objetivoslos siguientes conceptos Estabilidad Fiacutesica Estabilidad Quiacutemica y usoposterior del suelo

1048766 En la construccioacuten de un tranque de relaves es obligatorio considerar unabuena impermeabilizacioacuten del muro de partida para evitar infiltraciones en labase del muro de arenas y ayudar asiacute a la estabilidad de eacuteste

1048766 Es importante tener presente en el disentildeo del muro de arenas que en el casode un sismo en el coronamiento del muro se pueden producir aceleracionesdel orden de un 40 - 50 mayores que en la base de alliacute la importancia detener siempre una buena compactacioacuten del muro

1048766 Los tranques de relaves tienen una mayor probabilidad de colapsar cuando lacompactacioacuten del muro resistente es deficiente

1048766 Las aceleraciones siacutesmicas pueden producir un mecanismo de cuntildeadeslizante en los muros y tambieacuten producir zonas de licuefaccioacuten

1048766 Los taludes pueden fallar por inestabilidad a causa de- El peso que tiende a deslizar el talud por mala compactacioacuten- Erupcioacuten volcaacutenica- Nieve al derretirse- Hielo fundido- Sismos- Crecida de un riacuteo cercano

1048766 Con la construccioacuten de los Depoacutesitos de Relaves se protege el medioambiente al desecharlos en estas obras adecuadas recuperando el agua que

en algunos sectores es prioritario hacerlo y ademaacutes (en algunos casos) existeuna buena potencialidad futura de retratamiento de estos materialesA continuacioacuten se incluyen algunos anexos que incluyen datos teacutecnicos especiacuteficosexistentes en la literatura que son de utilidad en el tema de Depoacutesitos de Relaves

V REFERENCIAS BIBLIOGRAFICASldquoTuacuteneles y disentildeo de excavaciones subterraacuteneasrdquo UNAP Ing Esteban Aquino AlanocaldquoSostenimiento y relleno de labores minerasrdquo UNAP Ing Jorge Durant BrodenConferencia de apertura I CONEIMIN 2005 Arequipa (Roacutemulo Mucho Mamani)Conferencia 6ordm congreso peruano de mineriacutea 2006 (Guido del castillo Echegaray)Conferencia del director de energiacutea y minas de la regioacuten puno 2007 en inauguracioacuten del jueves

minero FIM-UNAP (Ernesto Sagua Alanguia)Revista rdquoTeoriacutea y accioacuten del mundo minerordquo ediciones 246- 249 director Luciano C DeliotXVII convencioacuten minera Arequipa setiembre 2005Congresos de estudiantes de ingenieriacutea de minas realizadas en el Peruacute I II CONEIMINArequipa05 e Ica06 VI VII CONEINGEMET Tacna05 y Puno06

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURAFACULDAD DE INGENIERIA DE MINAS

ESCUELA PROFESIONALDE INGENIERIA DE MINAS

TEMA APLICACIONES DE LA MECANICA DE FLUIDOS EN MINERIA

CURSO MECANICA DE FLUIDOS E HIDRAULICA

DOCENTE ING LUIS SAAVEDRA FRIAS

ESTUDIANTE CARRION BACA ANTHONY FRANCOIS

CODIGO O602005022

debe mantenerse siempre lo maacutes alejada posible del muro de arenas en loscasos de tranques de relaves con el fin de evitar humectar demasiado el muro yque se sature de agua trayendo el consecuente aumento de la presioacuten de porosentre las partiacuteculas y el eventual colapso

1048766 Mantener siempre operativas las torres colectoras o bien las balsas con lasbombas de impulsioacuten para la evacuacioacuten de las aguas de la laguna declarificacioacuten aseguraacutendose asiacute la continuidad de esta operacioacuten

1048766 Verificar en forma perioacutedica el estado de las tuberiacuteas de conduccioacuten de losrelaves y tambieacuten las vaacutelvulas y bombas de impulsioacuten de la pulpa de relavesAdemaacutes se debe programar con antelacioacuten el traslado de las tuberiacuteas a lasposiciones de descarga siguientes

1048766 Una medida importante a tener presente en la construccioacuten en los muros dealgunos tranque es la de evitar conformar esquinas en aacutengulo recto ya queconstituyen uno de los puntos estructuralmente maacutes deacutebiles frente a lassolicitaciones siacutesmicas debido a bajo confinamiento Es por ello aconsejableestablecer uniones redondeadas

1048766 Es muy importante en un tranque de relaves en operacioacuten mantener la praacutecticade compactar el talud exterior a lo largo del muro de arenas usando equiposadecuados como por ejemplo rodillos lisos vibratorios tractores o bulldozerpesados Esto se hace con el fin de mantener una compactacioacuten adecuada delmuro ayudando asiacute a una mejor estabilidad siacutesmica de la obra

1048766 Cuando la compactacioacuten es deficiente los tranques de relaves tienen mayorprobabilidad de colapsar frente a una solicitacioacuten siacutesmica significativa Es por elloque la operacioacuten de compactacioacuten en el muro resistente debe hacerse en formaregular junto con todas aquellas otras medidas que tienen incidencia con la

estabilidad del tranque

1048766 Durante la operacioacuten se deben reparar todas las fisuras o grietas que sepudieren producir pues si no son cerradas dejan puntos deacutebiles sobre los cualesal ser tapados con material de relaves la compactacioacuten posterior no seraacuteeficiente en dichos sectores

1048766 Cuando durante la operacioacuten de un tranque de relaves no hay suficiente arenasde una calidad adecuada es conveniente considerar agregar una o maacutes capasintermedias de material de empreacutestitos bien compactado para continuar laconstruccioacuten del muro resistente y asiacute se tendraacute una mejor estabilidad fiacutesica

1048766 Es importante mantener despejados los muros de arenas de cualquier objetoextrantildeo puesto que los relaves sedimentan a la altura de los obstaacuteculos queencuentran en el trayecto

1048766 Los operadores de los depoacutesitos de relaves deben tener claro conocimiento delManual de Emergencia del depoacutesito de relaves con que obligatoriamente debecontar la Empresa de modo que les permita enfrentar en forma exitosa lassituaciones adversas climaacuteticas hidroloacutegicas siacutesmicas volcaacutenicas o falla delsistema de captacioacuten de aguas claras o situaciones de emergencias de otranaturaleza que pudieren presentarse

1048766 Si la causa de la emergencia se debe a fenoacutemenos naturales extremosimprevistos como sismos nevazones lluvias intensas erupciones volcaacutenicas uotros que impidan una normal operacioacuten o pongan en peligro la vida de laspersonas o el medio ambiente deberaacuten suspenderse las operaciones dedepositacioacuten de relaves hasta que las condiciones de seguridad del depoacutesito serestablezcan

1048766 En caso de precipitacioacuten de nieve o granizo sobre el prisma resistente y en que

a la vez se produzca la posibilidad de que debido a bajas temperaturas puedanintercalarse capas de agua a estado soacutelido que puedan crear planos de falla enel muro deberaacute paralizarse la depositacioacuten de arenas en el muro hasta quepase la situacioacuten de riesgo

Medidas que deben considerarse entre otras al Cierre y Posterior Abandonode un Tranque de Relaves

1048766 Desmantelamiento de las instalaciones (ductos de relaves bombashidrociclones liacuteneas eleacutectricas muelles de acceso)

1048766 Secado de la laguna de aguas claras

1048766 Dejar operativos los canales perimetrales interceptores de aguas de laderas

1048766 Mantencioacuten del sistema de evacuacioacuten de aguas lluvias

1048766 Estabilizacioacuten de taludes (considerando maacuteximo sismo probable de ocurrenciaen la zona de emplazamiento)

1048766 Cercado en torno a las torres colectoras y en algunos casos se justifica elsellado de estas torres

1048766 Instalacioacuten de cierres de acceso al lugar donde se encuentran los relaves

1048766 Instalacioacuten de sentildealizaciones preventivas

1048766 Instalacioacuten de cortavientos

1048766 Habilitacioacuten de vertederos de seguridad (disentildeado considerando el evento demaacutexima crecida probable)

1048766 Compactacioacuten de la berma de coronamiento

1048766 Recubrimiento con material adecuado para evitar la erosioacuten eoacutelica o tambieacutenpara posibilitar la forestacioacuten del tranque en aquellos lugares en donde esfactible hacerlo

Algunos conceptos que se deben conocer y recordar

1048766 Un buen disentildeo y una buena operacioacuten de un depoacutesito de relaves desde suinicio los transformaraacute en obras amigable con el medio ambiente

1048766 Los depoacutesitos de relaves son formas geoloacutegicas artificiales que debenpermanecer en el tiempo y por ello no se debe escatimar en esfuerzos paragarantizar la seguridad de las personas y el medio ambiente

1048766 Todo plan de abandono de un depoacutesito de relaves debe tener como objetivoslos siguientes conceptos Estabilidad Fiacutesica Estabilidad Quiacutemica y usoposterior del suelo

1048766 En la construccioacuten de un tranque de relaves es obligatorio considerar unabuena impermeabilizacioacuten del muro de partida para evitar infiltraciones en labase del muro de arenas y ayudar asiacute a la estabilidad de eacuteste

1048766 Es importante tener presente en el disentildeo del muro de arenas que en el casode un sismo en el coronamiento del muro se pueden producir aceleracionesdel orden de un 40 - 50 mayores que en la base de alliacute la importancia detener siempre una buena compactacioacuten del muro

1048766 Los tranques de relaves tienen una mayor probabilidad de colapsar cuando lacompactacioacuten del muro resistente es deficiente

1048766 Las aceleraciones siacutesmicas pueden producir un mecanismo de cuntildeadeslizante en los muros y tambieacuten producir zonas de licuefaccioacuten

1048766 Los taludes pueden fallar por inestabilidad a causa de- El peso que tiende a deslizar el talud por mala compactacioacuten- Erupcioacuten volcaacutenica- Nieve al derretirse- Hielo fundido- Sismos- Crecida de un riacuteo cercano

1048766 Con la construccioacuten de los Depoacutesitos de Relaves se protege el medioambiente al desecharlos en estas obras adecuadas recuperando el agua que

en algunos sectores es prioritario hacerlo y ademaacutes (en algunos casos) existeuna buena potencialidad futura de retratamiento de estos materialesA continuacioacuten se incluyen algunos anexos que incluyen datos teacutecnicos especiacuteficosexistentes en la literatura que son de utilidad en el tema de Depoacutesitos de Relaves

V REFERENCIAS BIBLIOGRAFICASldquoTuacuteneles y disentildeo de excavaciones subterraacuteneasrdquo UNAP Ing Esteban Aquino AlanocaldquoSostenimiento y relleno de labores minerasrdquo UNAP Ing Jorge Durant BrodenConferencia de apertura I CONEIMIN 2005 Arequipa (Roacutemulo Mucho Mamani)Conferencia 6ordm congreso peruano de mineriacutea 2006 (Guido del castillo Echegaray)Conferencia del director de energiacutea y minas de la regioacuten puno 2007 en inauguracioacuten del jueves

minero FIM-UNAP (Ernesto Sagua Alanguia)Revista rdquoTeoriacutea y accioacuten del mundo minerordquo ediciones 246- 249 director Luciano C DeliotXVII convencioacuten minera Arequipa setiembre 2005Congresos de estudiantes de ingenieriacutea de minas realizadas en el Peruacute I II CONEIMINArequipa05 e Ica06 VI VII CONEINGEMET Tacna05 y Puno06

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURAFACULDAD DE INGENIERIA DE MINAS

ESCUELA PROFESIONALDE INGENIERIA DE MINAS

TEMA APLICACIONES DE LA MECANICA DE FLUIDOS EN MINERIA

CURSO MECANICA DE FLUIDOS E HIDRAULICA

DOCENTE ING LUIS SAAVEDRA FRIAS

ESTUDIANTE CARRION BACA ANTHONY FRANCOIS

CODIGO O602005022

estabilidad del tranque

1048766 Durante la operacioacuten se deben reparar todas las fisuras o grietas que sepudieren producir pues si no son cerradas dejan puntos deacutebiles sobre los cualesal ser tapados con material de relaves la compactacioacuten posterior no seraacuteeficiente en dichos sectores

1048766 Cuando durante la operacioacuten de un tranque de relaves no hay suficiente arenasde una calidad adecuada es conveniente considerar agregar una o maacutes capasintermedias de material de empreacutestitos bien compactado para continuar laconstruccioacuten del muro resistente y asiacute se tendraacute una mejor estabilidad fiacutesica

1048766 Es importante mantener despejados los muros de arenas de cualquier objetoextrantildeo puesto que los relaves sedimentan a la altura de los obstaacuteculos queencuentran en el trayecto

1048766 Los operadores de los depoacutesitos de relaves deben tener claro conocimiento delManual de Emergencia del depoacutesito de relaves con que obligatoriamente debecontar la Empresa de modo que les permita enfrentar en forma exitosa lassituaciones adversas climaacuteticas hidroloacutegicas siacutesmicas volcaacutenicas o falla delsistema de captacioacuten de aguas claras o situaciones de emergencias de otranaturaleza que pudieren presentarse

1048766 Si la causa de la emergencia se debe a fenoacutemenos naturales extremosimprevistos como sismos nevazones lluvias intensas erupciones volcaacutenicas uotros que impidan una normal operacioacuten o pongan en peligro la vida de laspersonas o el medio ambiente deberaacuten suspenderse las operaciones dedepositacioacuten de relaves hasta que las condiciones de seguridad del depoacutesito serestablezcan

1048766 En caso de precipitacioacuten de nieve o granizo sobre el prisma resistente y en que

a la vez se produzca la posibilidad de que debido a bajas temperaturas puedanintercalarse capas de agua a estado soacutelido que puedan crear planos de falla enel muro deberaacute paralizarse la depositacioacuten de arenas en el muro hasta quepase la situacioacuten de riesgo

Medidas que deben considerarse entre otras al Cierre y Posterior Abandonode un Tranque de Relaves

1048766 Desmantelamiento de las instalaciones (ductos de relaves bombashidrociclones liacuteneas eleacutectricas muelles de acceso)

1048766 Secado de la laguna de aguas claras

1048766 Dejar operativos los canales perimetrales interceptores de aguas de laderas

1048766 Mantencioacuten del sistema de evacuacioacuten de aguas lluvias

1048766 Estabilizacioacuten de taludes (considerando maacuteximo sismo probable de ocurrenciaen la zona de emplazamiento)

1048766 Cercado en torno a las torres colectoras y en algunos casos se justifica elsellado de estas torres

1048766 Instalacioacuten de cierres de acceso al lugar donde se encuentran los relaves

1048766 Instalacioacuten de sentildealizaciones preventivas

1048766 Instalacioacuten de cortavientos

1048766 Habilitacioacuten de vertederos de seguridad (disentildeado considerando el evento demaacutexima crecida probable)

1048766 Compactacioacuten de la berma de coronamiento

1048766 Recubrimiento con material adecuado para evitar la erosioacuten eoacutelica o tambieacutenpara posibilitar la forestacioacuten del tranque en aquellos lugares en donde esfactible hacerlo

Algunos conceptos que se deben conocer y recordar

1048766 Un buen disentildeo y una buena operacioacuten de un depoacutesito de relaves desde suinicio los transformaraacute en obras amigable con el medio ambiente

1048766 Los depoacutesitos de relaves son formas geoloacutegicas artificiales que debenpermanecer en el tiempo y por ello no se debe escatimar en esfuerzos paragarantizar la seguridad de las personas y el medio ambiente

1048766 Todo plan de abandono de un depoacutesito de relaves debe tener como objetivoslos siguientes conceptos Estabilidad Fiacutesica Estabilidad Quiacutemica y usoposterior del suelo

1048766 En la construccioacuten de un tranque de relaves es obligatorio considerar unabuena impermeabilizacioacuten del muro de partida para evitar infiltraciones en labase del muro de arenas y ayudar asiacute a la estabilidad de eacuteste

1048766 Es importante tener presente en el disentildeo del muro de arenas que en el casode un sismo en el coronamiento del muro se pueden producir aceleracionesdel orden de un 40 - 50 mayores que en la base de alliacute la importancia detener siempre una buena compactacioacuten del muro

1048766 Los tranques de relaves tienen una mayor probabilidad de colapsar cuando lacompactacioacuten del muro resistente es deficiente

1048766 Las aceleraciones siacutesmicas pueden producir un mecanismo de cuntildeadeslizante en los muros y tambieacuten producir zonas de licuefaccioacuten

1048766 Los taludes pueden fallar por inestabilidad a causa de- El peso que tiende a deslizar el talud por mala compactacioacuten- Erupcioacuten volcaacutenica- Nieve al derretirse- Hielo fundido- Sismos- Crecida de un riacuteo cercano

1048766 Con la construccioacuten de los Depoacutesitos de Relaves se protege el medioambiente al desecharlos en estas obras adecuadas recuperando el agua que

en algunos sectores es prioritario hacerlo y ademaacutes (en algunos casos) existeuna buena potencialidad futura de retratamiento de estos materialesA continuacioacuten se incluyen algunos anexos que incluyen datos teacutecnicos especiacuteficosexistentes en la literatura que son de utilidad en el tema de Depoacutesitos de Relaves

V REFERENCIAS BIBLIOGRAFICASldquoTuacuteneles y disentildeo de excavaciones subterraacuteneasrdquo UNAP Ing Esteban Aquino AlanocaldquoSostenimiento y relleno de labores minerasrdquo UNAP Ing Jorge Durant BrodenConferencia de apertura I CONEIMIN 2005 Arequipa (Roacutemulo Mucho Mamani)Conferencia 6ordm congreso peruano de mineriacutea 2006 (Guido del castillo Echegaray)Conferencia del director de energiacutea y minas de la regioacuten puno 2007 en inauguracioacuten del jueves

minero FIM-UNAP (Ernesto Sagua Alanguia)Revista rdquoTeoriacutea y accioacuten del mundo minerordquo ediciones 246- 249 director Luciano C DeliotXVII convencioacuten minera Arequipa setiembre 2005Congresos de estudiantes de ingenieriacutea de minas realizadas en el Peruacute I II CONEIMINArequipa05 e Ica06 VI VII CONEINGEMET Tacna05 y Puno06

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURAFACULDAD DE INGENIERIA DE MINAS

ESCUELA PROFESIONALDE INGENIERIA DE MINAS

TEMA APLICACIONES DE LA MECANICA DE FLUIDOS EN MINERIA

CURSO MECANICA DE FLUIDOS E HIDRAULICA

DOCENTE ING LUIS SAAVEDRA FRIAS

ESTUDIANTE CARRION BACA ANTHONY FRANCOIS

CODIGO O602005022

a la vez se produzca la posibilidad de que debido a bajas temperaturas puedanintercalarse capas de agua a estado soacutelido que puedan crear planos de falla enel muro deberaacute paralizarse la depositacioacuten de arenas en el muro hasta quepase la situacioacuten de riesgo

Medidas que deben considerarse entre otras al Cierre y Posterior Abandonode un Tranque de Relaves

1048766 Desmantelamiento de las instalaciones (ductos de relaves bombashidrociclones liacuteneas eleacutectricas muelles de acceso)

1048766 Secado de la laguna de aguas claras

1048766 Dejar operativos los canales perimetrales interceptores de aguas de laderas

1048766 Mantencioacuten del sistema de evacuacioacuten de aguas lluvias

1048766 Estabilizacioacuten de taludes (considerando maacuteximo sismo probable de ocurrenciaen la zona de emplazamiento)

1048766 Cercado en torno a las torres colectoras y en algunos casos se justifica elsellado de estas torres

1048766 Instalacioacuten de cierres de acceso al lugar donde se encuentran los relaves

1048766 Instalacioacuten de sentildealizaciones preventivas

1048766 Instalacioacuten de cortavientos

1048766 Habilitacioacuten de vertederos de seguridad (disentildeado considerando el evento demaacutexima crecida probable)

1048766 Compactacioacuten de la berma de coronamiento

1048766 Recubrimiento con material adecuado para evitar la erosioacuten eoacutelica o tambieacutenpara posibilitar la forestacioacuten del tranque en aquellos lugares en donde esfactible hacerlo

Algunos conceptos que se deben conocer y recordar

1048766 Un buen disentildeo y una buena operacioacuten de un depoacutesito de relaves desde suinicio los transformaraacute en obras amigable con el medio ambiente

1048766 Los depoacutesitos de relaves son formas geoloacutegicas artificiales que debenpermanecer en el tiempo y por ello no se debe escatimar en esfuerzos paragarantizar la seguridad de las personas y el medio ambiente

1048766 Todo plan de abandono de un depoacutesito de relaves debe tener como objetivoslos siguientes conceptos Estabilidad Fiacutesica Estabilidad Quiacutemica y usoposterior del suelo

1048766 En la construccioacuten de un tranque de relaves es obligatorio considerar unabuena impermeabilizacioacuten del muro de partida para evitar infiltraciones en labase del muro de arenas y ayudar asiacute a la estabilidad de eacuteste

1048766 Es importante tener presente en el disentildeo del muro de arenas que en el casode un sismo en el coronamiento del muro se pueden producir aceleracionesdel orden de un 40 - 50 mayores que en la base de alliacute la importancia detener siempre una buena compactacioacuten del muro

1048766 Los tranques de relaves tienen una mayor probabilidad de colapsar cuando lacompactacioacuten del muro resistente es deficiente

1048766 Las aceleraciones siacutesmicas pueden producir un mecanismo de cuntildeadeslizante en los muros y tambieacuten producir zonas de licuefaccioacuten

1048766 Los taludes pueden fallar por inestabilidad a causa de- El peso que tiende a deslizar el talud por mala compactacioacuten- Erupcioacuten volcaacutenica- Nieve al derretirse- Hielo fundido- Sismos- Crecida de un riacuteo cercano

1048766 Con la construccioacuten de los Depoacutesitos de Relaves se protege el medioambiente al desecharlos en estas obras adecuadas recuperando el agua que

en algunos sectores es prioritario hacerlo y ademaacutes (en algunos casos) existeuna buena potencialidad futura de retratamiento de estos materialesA continuacioacuten se incluyen algunos anexos que incluyen datos teacutecnicos especiacuteficosexistentes en la literatura que son de utilidad en el tema de Depoacutesitos de Relaves

V REFERENCIAS BIBLIOGRAFICASldquoTuacuteneles y disentildeo de excavaciones subterraacuteneasrdquo UNAP Ing Esteban Aquino AlanocaldquoSostenimiento y relleno de labores minerasrdquo UNAP Ing Jorge Durant BrodenConferencia de apertura I CONEIMIN 2005 Arequipa (Roacutemulo Mucho Mamani)Conferencia 6ordm congreso peruano de mineriacutea 2006 (Guido del castillo Echegaray)Conferencia del director de energiacutea y minas de la regioacuten puno 2007 en inauguracioacuten del jueves

minero FIM-UNAP (Ernesto Sagua Alanguia)Revista rdquoTeoriacutea y accioacuten del mundo minerordquo ediciones 246- 249 director Luciano C DeliotXVII convencioacuten minera Arequipa setiembre 2005Congresos de estudiantes de ingenieriacutea de minas realizadas en el Peruacute I II CONEIMINArequipa05 e Ica06 VI VII CONEINGEMET Tacna05 y Puno06

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURAFACULDAD DE INGENIERIA DE MINAS

ESCUELA PROFESIONALDE INGENIERIA DE MINAS

TEMA APLICACIONES DE LA MECANICA DE FLUIDOS EN MINERIA

CURSO MECANICA DE FLUIDOS E HIDRAULICA

DOCENTE ING LUIS SAAVEDRA FRIAS

ESTUDIANTE CARRION BACA ANTHONY FRANCOIS

CODIGO O602005022

Algunos conceptos que se deben conocer y recordar

1048766 Un buen disentildeo y una buena operacioacuten de un depoacutesito de relaves desde suinicio los transformaraacute en obras amigable con el medio ambiente

1048766 Los depoacutesitos de relaves son formas geoloacutegicas artificiales que debenpermanecer en el tiempo y por ello no se debe escatimar en esfuerzos paragarantizar la seguridad de las personas y el medio ambiente

1048766 Todo plan de abandono de un depoacutesito de relaves debe tener como objetivoslos siguientes conceptos Estabilidad Fiacutesica Estabilidad Quiacutemica y usoposterior del suelo

1048766 En la construccioacuten de un tranque de relaves es obligatorio considerar unabuena impermeabilizacioacuten del muro de partida para evitar infiltraciones en labase del muro de arenas y ayudar asiacute a la estabilidad de eacuteste

1048766 Es importante tener presente en el disentildeo del muro de arenas que en el casode un sismo en el coronamiento del muro se pueden producir aceleracionesdel orden de un 40 - 50 mayores que en la base de alliacute la importancia detener siempre una buena compactacioacuten del muro

1048766 Los tranques de relaves tienen una mayor probabilidad de colapsar cuando lacompactacioacuten del muro resistente es deficiente

1048766 Las aceleraciones siacutesmicas pueden producir un mecanismo de cuntildeadeslizante en los muros y tambieacuten producir zonas de licuefaccioacuten

1048766 Los taludes pueden fallar por inestabilidad a causa de- El peso que tiende a deslizar el talud por mala compactacioacuten- Erupcioacuten volcaacutenica- Nieve al derretirse- Hielo fundido- Sismos- Crecida de un riacuteo cercano

1048766 Con la construccioacuten de los Depoacutesitos de Relaves se protege el medioambiente al desecharlos en estas obras adecuadas recuperando el agua que

en algunos sectores es prioritario hacerlo y ademaacutes (en algunos casos) existeuna buena potencialidad futura de retratamiento de estos materialesA continuacioacuten se incluyen algunos anexos que incluyen datos teacutecnicos especiacuteficosexistentes en la literatura que son de utilidad en el tema de Depoacutesitos de Relaves

V REFERENCIAS BIBLIOGRAFICASldquoTuacuteneles y disentildeo de excavaciones subterraacuteneasrdquo UNAP Ing Esteban Aquino AlanocaldquoSostenimiento y relleno de labores minerasrdquo UNAP Ing Jorge Durant BrodenConferencia de apertura I CONEIMIN 2005 Arequipa (Roacutemulo Mucho Mamani)Conferencia 6ordm congreso peruano de mineriacutea 2006 (Guido del castillo Echegaray)Conferencia del director de energiacutea y minas de la regioacuten puno 2007 en inauguracioacuten del jueves

minero FIM-UNAP (Ernesto Sagua Alanguia)Revista rdquoTeoriacutea y accioacuten del mundo minerordquo ediciones 246- 249 director Luciano C DeliotXVII convencioacuten minera Arequipa setiembre 2005Congresos de estudiantes de ingenieriacutea de minas realizadas en el Peruacute I II CONEIMINArequipa05 e Ica06 VI VII CONEINGEMET Tacna05 y Puno06

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURAFACULDAD DE INGENIERIA DE MINAS

ESCUELA PROFESIONALDE INGENIERIA DE MINAS

TEMA APLICACIONES DE LA MECANICA DE FLUIDOS EN MINERIA

CURSO MECANICA DE FLUIDOS E HIDRAULICA

DOCENTE ING LUIS SAAVEDRA FRIAS

ESTUDIANTE CARRION BACA ANTHONY FRANCOIS

CODIGO O602005022

en algunos sectores es prioritario hacerlo y ademaacutes (en algunos casos) existeuna buena potencialidad futura de retratamiento de estos materialesA continuacioacuten se incluyen algunos anexos que incluyen datos teacutecnicos especiacuteficosexistentes en la literatura que son de utilidad en el tema de Depoacutesitos de Relaves

V REFERENCIAS BIBLIOGRAFICASldquoTuacuteneles y disentildeo de excavaciones subterraacuteneasrdquo UNAP Ing Esteban Aquino AlanocaldquoSostenimiento y relleno de labores minerasrdquo UNAP Ing Jorge Durant BrodenConferencia de apertura I CONEIMIN 2005 Arequipa (Roacutemulo Mucho Mamani)Conferencia 6ordm congreso peruano de mineriacutea 2006 (Guido del castillo Echegaray)Conferencia del director de energiacutea y minas de la regioacuten puno 2007 en inauguracioacuten del jueves

minero FIM-UNAP (Ernesto Sagua Alanguia)Revista rdquoTeoriacutea y accioacuten del mundo minerordquo ediciones 246- 249 director Luciano C DeliotXVII convencioacuten minera Arequipa setiembre 2005Congresos de estudiantes de ingenieriacutea de minas realizadas en el Peruacute I II CONEIMINArequipa05 e Ica06 VI VII CONEINGEMET Tacna05 y Puno06

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURAFACULDAD DE INGENIERIA DE MINAS

ESCUELA PROFESIONALDE INGENIERIA DE MINAS

TEMA APLICACIONES DE LA MECANICA DE FLUIDOS EN MINERIA

CURSO MECANICA DE FLUIDOS E HIDRAULICA

DOCENTE ING LUIS SAAVEDRA FRIAS

ESTUDIANTE CARRION BACA ANTHONY FRANCOIS

CODIGO O602005022

minero FIM-UNAP (Ernesto Sagua Alanguia)Revista rdquoTeoriacutea y accioacuten del mundo minerordquo ediciones 246- 249 director Luciano C DeliotXVII convencioacuten minera Arequipa setiembre 2005Congresos de estudiantes de ingenieriacutea de minas realizadas en el Peruacute I II CONEIMINArequipa05 e Ica06 VI VII CONEINGEMET Tacna05 y Puno06

UNIVERSIDAD NACIONAL DE PIURAFACULDAD DE INGENIERIA DE MINAS

ESCUELA PROFESIONALDE INGENIERIA DE MINAS

TEMA APLICACIONES DE LA MECANICA DE FLUIDOS EN MINERIA

CURSO MECANICA DE FLUIDOS E HIDRAULICA

DOCENTE ING LUIS SAAVEDRA FRIAS

ESTUDIANTE CARRION BACA ANTHONY FRANCOIS

CODIGO O602005022

ESCUELA PROFESIONALDE INGENIERIA DE MINAS

TEMA APLICACIONES DE LA MECANICA DE FLUIDOS EN MINERIA

CURSO MECANICA DE FLUIDOS E HIDRAULICA

DOCENTE ING LUIS SAAVEDRA FRIAS

ESTUDIANTE CARRION BACA ANTHONY FRANCOIS

CODIGO O602005022