Diseño geotécnico de presas de relaves. Introducción.

Hoy iniciamos una serie de entradas dedicadas al diseño geotécnico de presas de relaves. La geotecnia aplicadas a instalaciones mineras tiene la particularidad de que el elemento a retener por la presa es un relave, que es muy contaminante y tienen propiedades reológicas distintas al agua. Me parece interesante poner el foco en este tema para que sirva de guía de los elementos principales a considerar cuando tengamos que realizar el diseño geotécnico de este tipo de infraestructuras mineras.

Serán tres ámbitos los que habrá que analizar en detalle:

1. Análisis de estabilidad.
2. Control de filtraciones.
3. Riesgo sísmico.

Lo vamos a hacer como acostumbramos en este blog, poco a poco. En el de hoy veremos poco de geotecnia, ya que me interesa que tengamos más o menos claro los conceptos generales.

¿Qué son los relaves?

Los relaves mineros se definen como un desecho de los procesos de transformación del mineral compuesto por una fase sólida, liquida y gaseosa. Dependiendo del proceso y del mineral serán más o menos viscosos. En nuestro caso nos centraremos en los “convencionales” que serían los más viscosos que el agua, pero que siguen teniendo un tratamiento de líquido.

¿Qué es una presa de relaves?

Una presa de relaves es la estructura que contiene en su trasdós los relaves mineros. Son siempre de materiales sueltos, intentando utilizar el material que se extrae del tajo siempre que cumplan con las características geotécnicas. Nunca veréis una presa de relaves construida con hormigón. Se podría pensar que son parecidas a las presas de materiales sueltos para almacenar agua, pero nada más lejos de la realidad. Normalmente no se parecen ni en su sección ni en el proceso constructivo.

No son muy bonitas. Tampoco pretenden serlo. Lo importante es que sean seguras tanto en la fase de operación como durante el cierre.

Proceso Constructivo.

Las presas de relaves tienen la particularidad de que se construyen por etapas. En la fase de construcción, cuando la mina aún no está operando, se ejecuta la presa de arranque. Se suele diseñar para almacenar dos años de producción de relaves y esta fase es común a todos los procesos constructivos de una presa de relaves. Se construye con los materiales de mejor calidad (resistencia y durabilidad)

Durante la operación la presa recrece anualmente o según un cronograma previsto. Para esto tenemos tres procedimientos.

• Aguas abajo.

La cresta de la presa se mueve aguas abajo en relación con la cresta de la presa de arranque y hacia fuera del estanque de relaves.

• Aguas arriba.

La cresta de la presa se mueve aguas arriba, en relación con la cresta de la presa de arranque y hacia dentro del estanque de relaves. En este caso, nos apoyaremos en los relaves durante el recrecimiento.

• De línea o eje central.

Se construye verticalmente hacia arriba, se eleva a lo largo de la línea central de la presa de arranque.

Dentro de estas metodologías hay muchas variantes, pero la idea es que tengamos una idea clara de los tres tipos básicos.

Mucho se podría hablar de cuál es la más recomendable desde el punto de vista del diseño geotécnico de presas de relaves. Lo que es seguro es que la presa construida con la metodología de aguas abajo es la más resistente, dejando de lado otras consideraciones económicas, logísticas, sociales o medioambientales.

Partes principales de una presa de relaves.

Está claro que dependiendo del sistema constructivo que empleemos, la sección tipo de una presa podrá variar, pero es importante señalar que todos los elementos generales y básicos estarán siempre presentes. Las más comunes son las construidas aguas abajo, así que será la que emplearemos para describir las partes principales de una presa de relaves.

• Playa subacuática: Los relaves depositados por debajo del estanque suelen estar sueltos y ser licuables.
• Playa subaérea: Los relaves depositados por encima del estanque suelen ser más gruesos debido a la segregación después de la descarga (se suele realizar desde la cresta de la presa). En algunos casos, estos relaves deben formar parte de la zona estructural y pueden requerir compactación.
• Zona de núcleo: Esta zona limita las filtraciones a través de la presa. Las zonas del núcleo suelen construirse con suelos de baja permeabilidad o con geomembranas.
• Zona de filtro y drenaje: Esta zona controla las filtraciones entre las zonas del suelo y la zona estructural. Los filtros se encargan de prevenir la tubificación, mientras que los drenajes rebajan la superficie freática en la zona estructural.
• Zona estructural: Esta zona es la principal responsable de la estabilidad geotécnica de la presa. Las zonas estructurales se construyen con diversos materiales, según su disponibilidad y propiedades geotécnicas.

Conclusiones sobre el diseño geotécnico de presas de relaves.

Las decisiones de diseño geotécnico se basan en las características del sitio de la presa, los materiales de construcción y los relaves, la selección del tipo de diseño de la presa y de las diferentes zonas dentro de la misma.

Ni que decir tiene que para realizar este análisis geotécnico de presas de relaves es imperativo realizar un adecuado reconocimiento del terreno. No estamos hablando de cualquier estructura, por lo que el esfuerzo en esta tarea debe ser acorde.

Por último, hay que comentar que no entraremos a analizar la capacidad portante del terreno ni el asentamiento (absoluto y diferenciales). Sin duda es algo que hay que conocer y analizar como en cualquier estructura, pero prefiero centrar los esfuerzos en los aspectos geotécnicos específicos de este tipo de estructuras.

Gracias por su tiempo y les espero en próximas entradas del blog.

Muchas gracias.