PRESAS DE RELAVES “AGUAS PRESAS DE RELAVES “AGUAS ARRIBA”ARRIBA”

La información sobre el desempeño de presas del La información sobre el desempeño de presas del tipo “aguas arriba” que operan en el Perú es muy tipo “aguas arriba” que operan en el Perú es muy limitada.limitada.

El problema mayor se origina por el rebalse, lo El problema mayor se origina por el rebalse, lo cual origina desbordes causado por un sistema cual origina desbordes causado por un sistema inadecuado en la derivación por decantación o inadecuado en la derivación por decantación o por fallas sísmicas.por fallas sísmicas.

Además las aguas del tipo “aguas arriba” son aun Además las aguas del tipo “aguas arriba” son aun peligrosas debido a los terremotos que ocurren peligrosas debido a los terremotos que ocurren en el Perú, excepto donde cualquier falla de flujo en el Perú, excepto donde cualquier falla de flujo puede ser confinada por una barrera artificial o puede ser confinada por una barrera artificial o natural.natural.

DISPOSICION DE RELAVES CON DISPOSICION DE RELAVES CON DESCARGA ESPESADADESCARGA ESPESADA

ESTABILIDAD DE LAS PRESAS DE RELAVESESTABILIDAD DE LAS PRESAS DE RELAVES

La estabilidad física de los depósitos de relaves tanto durante la época de La estabilidad física de los depósitos de relaves tanto durante la época de operación como el periodo de clausura están determinados por la estabilidad de operación como el periodo de clausura están determinados por la estabilidad de las presas y las estructuras relacionadas con la retención de la pulpa de los las presas y las estructuras relacionadas con la retención de la pulpa de los relaves descargados.relaves descargados.

Las principales causas que pueden afectar la estabilidad física de la presa son:Las principales causas que pueden afectar la estabilidad física de la presa son:

Los desbordamientosLos desbordamientos Uso de un talud inadecuadoUso de un talud inadecuado Los movimientos sísmicos Los movimientos sísmicos La deficiente cimentaciónLa deficiente cimentación Las filtracionesLas filtraciones

La erosión y los hundimientos para superarlas debe dotarse a las presas de La erosión y los hundimientos para superarlas debe dotarse a las presas de relaves, estabilidad estática, hidrológica y sísmica.relaves, estabilidad estática, hidrológica y sísmica.

La estabilidad estática es decir la garantía de que la integridad interna y La estabilidad estática es decir la garantía de que la integridad interna y externa de la presa se mantendrá, dependerá en gran medida del material de externa de la presa se mantendrá, dependerá en gran medida del material de relleno, también favorece la estabilidad estática utilizándose para tal efecto las relleno, también favorece la estabilidad estática utilizándose para tal efecto las moto niveladoras y las compactadoras vibratorios.moto niveladoras y las compactadoras vibratorios.

Diseño para el Manejo Post-Cierre del AguaDiseño para el Manejo Post-Cierre del AguaAliviaderos para Prevenir DesbordesAliviaderos para Prevenir Desbordes

a

COMPACTED ASSORTED

MINERAL FILL

FILTRO DE GRAVA

LIMITE APROXIMADO DE EXCAVACION PARA SU

ELIMINACION

PARA DECANTAR ALCANTARILLA

TIERRA NATAL

FILTRO DE GRAVA

BASE DEL MURO DE HORMIGON

ESQUEMA DE HORMIGON

EXTENCION DE CORTE DE LA PARED

ESCOMBRERAS

ESQUEMA BASE DEL MURO DE HORMIGON

SUPERFICIE DEL SUELO

ELEVACION DE LA CRESTA

385.5m

0.15 m

ESPESOR DEL

CONCRETO

Prevenir el ingreso del agua por filtración a través del Prevenir el ingreso del agua por filtración a través del cuerpo de la presa favorecerá también a la estabilidad cuerpo de la presa favorecerá también a la estabilidad estática. Esto se logra mediante la construcción de filtros estática. Esto se logra mediante la construcción de filtros con material grueso seleccionado, así como también con la con material grueso seleccionado, así como también con la instalación de drenes, removiéndose de esta manera el instalación de drenes, removiéndose de esta manera el agua contenida en el interior de la presa.agua contenida en el interior de la presa.

La estabilidad hidrogeológica de una presa de relaves es un La estabilidad hidrogeológica de una presa de relaves es un aspecto que debe ser seriamente considerado, durante su aspecto que debe ser seriamente considerado, durante su diseño. Para lograrlo es necesario contar con la información diseño. Para lograrlo es necesario contar con la información metereologica que permite estimar la precipitación máxima metereologica que permite estimar la precipitación máxima probable y las caracteristicas de los nuevos cursos de agua probable y las caracteristicas de los nuevos cursos de agua que se generarían en ese caso, a fin de adoptar las que se generarían en ese caso, a fin de adoptar las medidas preventivas de tal modo que la estabilidad de la medidas preventivas de tal modo que la estabilidad de la presa no se vea afectada.presa no se vea afectada.

ESTUDIOS SISMICOSESTUDIOS SISMICOS

• La estabilidad sísmica de la presa es un La estabilidad sísmica de la presa es un objetivo que se debe alcanzar tanto para la objetivo que se debe alcanzar tanto para la etapa de operación como para la etapa etapa de operación como para la etapa posterior al cierre. Las normas posterior al cierre. Las normas internacionales sobre seguridad de presa de internacionales sobre seguridad de presa de relaves, recomienda el diseño de acuerdo al relaves, recomienda el diseño de acuerdo al máximo terremoto creíble. Se define a este máximo terremoto creíble. Se define a este como el terremoto hipotético de mayor como el terremoto hipotético de mayor intensidad que podrá esperarse de acuerdo intensidad que podrá esperarse de acuerdo con las características de las fuentes con las características de las fuentes potenciales sísmicas regionales y locales.potenciales sísmicas regionales y locales.

CONCLUSIONES DE ESTUDIOS CONCLUSIONES DE ESTUDIOS SISMICOSSISMICOS

1.1. El mayor problema es evaluar la seguridad sísmica de presas El mayor problema es evaluar la seguridad sísmica de presas existentes.existentes.

2.2. El factor mas común es la licuación de suelosEl factor mas común es la licuación de suelos3.3. Los ensayos SPT y CPT se utilizan para evacuar la licuación de Los ensayos SPT y CPT se utilizan para evacuar la licuación de

presas de relave.presas de relave.4.4. Se requiere correcciones por sobrecarga, inclinación del Se requiere correcciones por sobrecarga, inclinación del

terreno y magnitud sísmica para evaluar la licuaciónterreno y magnitud sísmica para evaluar la licuación5.5. Los parámetros dinámicos de los materiales controlan las Los parámetros dinámicos de los materiales controlan las

caracteristicas de la respuesta sísmica.caracteristicas de la respuesta sísmica.6.6. El análisis de respuesta sísmica permite evaluar los esfuerzos El análisis de respuesta sísmica permite evaluar los esfuerzos

cortantes dinámicos y caracteristicas de ampliación del cortantes dinámicos y caracteristicas de ampliación del deposito.deposito.

7.7. En un deposito inactivo, el análisis involucra la estabilidad En un deposito inactivo, el análisis involucra la estabilidad seudo-estática y el calculo de las deformaciones permanentes seudo-estática y el calculo de las deformaciones permanentes por sismo.por sismo.

8.8. En un deposito operativo, se requiere evaluar el potencial de En un deposito operativo, se requiere evaluar el potencial de licuación, analizar la resistencia residual, realizar un análisis de licuación, analizar la resistencia residual, realizar un análisis de estabilidad post-sismo y evaluar el potencial de deformación.estabilidad post-sismo y evaluar el potencial de deformación.

RECOMENDACIONESRECOMENDACIONES

1.1. Llevar acabo estudios de respuesta Llevar acabo estudios de respuesta sísmica en depósitos de relaves en sísmica en depósitos de relaves en operación o en proceso de abandono, operación o en proceso de abandono, para evaluar y garantizar su estabilidad.para evaluar y garantizar su estabilidad.

2.2. Proyectar un adecuado sistema de Proyectar un adecuado sistema de drenaje, para disminuir la zona saturada drenaje, para disminuir la zona saturada y la posibilidad de licuación.y la posibilidad de licuación.

3.3. Controlar la compacidad y el contenido Controlar la compacidad y el contenido de finos de los relaves gruesos del dique de finos de los relaves gruesos del dique del deposito, para garantizar un del deposito, para garantizar un adecuado comportamiento.adecuado comportamiento.

ESQUEMA DE SECCION TRANSVERSAL DE ESQUEMA DE SECCION TRANSVERSAL DE PRESA DE RELAVES 1 – M, MILLOTINGOPRESA DE RELAVES 1 – M, MILLOTINGO

HIDROLOGÍAHIDROLOGÍA

De todos los factores que influencian la estabilidad física, De todos los factores que influencian la estabilidad física, la hidrología es probablemente la más importante; el la hidrología es probablemente la más importante; el desborde por inundaciones ha causado cerca del 20% de desborde por inundaciones ha causado cerca del 20% de todas las fallas documentadas en las represas de relaves.todas las fallas documentadas en las represas de relaves.En el Perú, los riesgos de desborde hidrológico son En el Perú, los riesgos de desborde hidrológico son aparentemente severos que en cualquier otro lugar debido aparentemente severos que en cualquier otro lugar debido a las extremas condiciones climáticas combinadas con la a las extremas condiciones climáticas combinadas con la ausencia de información.ausencia de información.Para minimizar las corrientes de aguas superficiales Para minimizar las corrientes de aguas superficiales deberá ser enfatizada en aspectos de ingeniería como deberá ser enfatizada en aspectos de ingeniería como derivaciones y canales de desagüe.derivaciones y canales de desagüe.

Estas recomendaciones son aun más importantes para Estas recomendaciones son aun más importantes para las minas ubicadas en los Andes y la Selva Alta.las minas ubicadas en los Andes y la Selva Alta.

La necesidad de descargar agua se determina por los La necesidad de descargar agua se determina por los flujos calculados en un balance de agua.flujos calculados en un balance de agua.

El almacenamiento se debe principalmente al agua El almacenamiento se debe principalmente al agua contenida en los espacios que existen en los relaves contenida en los espacios que existen en los relaves depositados, mientras que los flujos de salida incluyen la depositados, mientras que los flujos de salida incluyen la evaporación, retorno de agua a la concentradora, e evaporación, retorno de agua a la concentradora, e infiltración.infiltración.

Aun cuando se disponga de información confiable, el Aun cuando se disponga de información confiable, el balance de agua para cualquier año puede desviarse balance de agua para cualquier año puede desviarse notablemente de los valores calculados, debido a notablemente de los valores calculados, debido a variables de operación, variaciones climáticas, y variables de operación, variaciones climáticas, y dificultad en factores estimativos tales como infiltración, dificultad en factores estimativos tales como infiltración, deshielos.deshielos.

Como regla empírica se debe tratar que la relación del Como regla empírica se debe tratar que la relación del área total de captación al área superficial del embalse sea área total de captación al área superficial del embalse sea menor de 3 en todo momento, y en ningún caso mayor a 5. menor de 3 en todo momento, y en ningún caso mayor a 5. El embalse no debería ser construido a través de un arroyo El embalse no debería ser construido a través de un arroyo permanente, o en una quebrada seca afectada por permanente, o en una quebrada seca afectada por huaycos.huaycos.

ANALISIS HIDROGEOLOGICOSANALISIS HIDROGEOLOGICOS

A)A) Fuentes de Flujo SuperficialFuentes de Flujo SuperficialLa precipitación contribuye a varios procesos de La precipitación contribuye a varios procesos de almacenamiento y flujo. almacenamiento y flujo. Existen dos tipos de almacenamiento: retención y Existen dos tipos de almacenamiento: retención y detención.detención.La retenciónLa retención es un almacenamiento que se sostiene por un es un almacenamiento que se sostiene por un largo periodo y después se agota por la evaporación.largo periodo y después se agota por la evaporación.La detenciónLa detención es un almacenamiento de corto plazo que se es un almacenamiento de corto plazo que se agota por el flujo hacia fuera del lugar de almacenamiento.agota por el flujo hacia fuera del lugar de almacenamiento.

Una de las tareas centrales de la hidrológia de Una de las tareas centrales de la hidrológia de agua superficial es determinar las tasas de agua superficial es determinar las tasas de flujo de canales. La precipitación que se flujo de canales. La precipitación que se convierte en caudal puede llegar al canal convierte en caudal puede llegar al canal mediante la escorrentía superficial.mediante la escorrentía superficial.

B)B) EscorrentíaEscorrentíaEl exceso de precipitación después de fluir a El exceso de precipitación después de fluir a través de la superficie de la cuenca se través de la superficie de la cuenca se convierte en escorrentía directa a la salida de convierte en escorrentía directa a la salida de la cuencala cuenca

C)C) Caudales de avenidaCaudales de avenidaLa magnitud de la crecida o avenida de un rió La magnitud de la crecida o avenida de un rió depende de muchos factores:depende de muchos factores:

Intensidad y duración de las tormentas.Intensidad y duración de las tormentas. Localización y amplitud de las tormentas en la Localización y amplitud de las tormentas en la

cuenca colectora.cuenca colectora. Cobertura vegetal y geología sobre la cuenca.Cobertura vegetal y geología sobre la cuenca. Estado de saturación hídrica de la cuenca.Estado de saturación hídrica de la cuenca.

MONITOREO CON MONITOREO CON PIEZOMETROSPIEZOMETROS

Monitoreo de Aguas SubterráneasMonitoreo de Aguas Subterráneas

Con el objeto de monitorear el impacto sobre las aguas Con el objeto de monitorear el impacto sobre las aguas subterráneas adyacentes a los depósitos de relaves y subterráneas adyacentes a los depósitos de relaves y controlar las variaciones del nivel freático en las presas de controlar las variaciones del nivel freático en las presas de relaves, se han instalado piezómetros en los taludes de las relaves, se han instalado piezómetros en los taludes de las presas que permiten conocer los mencionados parámetros.presas que permiten conocer los mencionados parámetros.

Los piezómetros nos indican la presencia de agua filtrada, Los piezómetros nos indican la presencia de agua filtrada, de esta manera se puede monitorear las aguas de esta manera se puede monitorear las aguas subterráneas, es un control inmediato para el análisis de las subterráneas, es un control inmediato para el análisis de las aguas.aguas.

CONTROL DE ESCORRIENTIASCONTROL DE ESCORRIENTIASA)A) Criterios de DiseñoCriterios de Diseño

La estabilidad hidrogeológica del embalse es La estabilidad hidrogeológica del embalse es materia de preocupación tanto durante el materia de preocupación tanto durante el periodo operacional como durante el de post-periodo operacional como durante el de post-clausura, con el propósito de controlar las clausura, con el propósito de controlar las inundaciones.inundaciones.

B)B) Sistemas de DecantaciónSistemas de DecantaciónLos problemas de estabilidad debido al Los problemas de estabilidad debido al socavamiento de estos conductos de desfogue socavamiento de estos conductos de desfogue ocurren frecuentemente, esos problemas son ocurren frecuentemente, esos problemas son reducidos por medio de las estructuras de reducidos por medio de las estructuras de decantación del tipo chute o ladera que decantación del tipo chute o ladera que reemplaza a la torre vertical. reemplaza a la torre vertical.

El tipo final de sistemas de decantación es una El tipo final de sistemas de decantación es una barca flotante con bombas o sifones. Este sistema barca flotante con bombas o sifones. Este sistema es preferido a menudo debido a su facilidad de es preferido a menudo debido a su facilidad de reubicación y operación, y elimina los riesgos reubicación y operación, y elimina los riesgos sísmicos y estructurales asociados con los sísmicos y estructurales asociados con los sistemas de flujo por gravedad. Sin embargo, las sistemas de flujo por gravedad. Sin embargo, las fallas en el suministro de energía durante fallas en el suministro de energía durante tormentas intensas puede interrumpir tormentas intensas puede interrumpir operaciones en el momento en que esté es más operaciones en el momento en que esté es más necesario.necesario.

C) C) Conductos de desfogueConductos de desfogueLos conductos enterrados de los sistemas de Los conductos enterrados de los sistemas de decantación son susceptibles de obstruirse con decantación son susceptibles de obstruirse con los desechos y sufrir eventual deterioro y colapso. los desechos y sufrir eventual deterioro y colapso. No es posible confiar en estos sistemas por largo No es posible confiar en estos sistemas por largo tiempo, y deben ser rellenados completamente y tiempo, y deben ser rellenados completamente y obturado durante la clausura.obturado durante la clausura.

Diseño para el Manejo Post-Cierre del AguaDiseño para el Manejo Post-Cierre del AguaAliviaderos para Prevenir DesbordesAliviaderos para Prevenir Desbordes

ESTUDIOS GEOTECNICOSESTUDIOS GEOTECNICOS

El estudio de geotecnia se lleva acabo con programas de El estudio de geotecnia se lleva acabo con programas de investigaciones geotécnicas de campo con la finalidad de evaluar investigaciones geotécnicas de campo con la finalidad de evaluar las características y propiedades de los materiales de la las características y propiedades de los materiales de la cimentación del área de emplazamiento de la presa de relaves. cimentación del área de emplazamiento de la presa de relaves.

Para la ejecución se realiza sondajes de perforación dinámica Para la ejecución se realiza sondajes de perforación dinámica ligera (DPL), excavación de calicatas y material de relavera para ligera (DPL), excavación de calicatas y material de relavera para llevar a cabo las pruebas de laboratorio y determinar los llevar a cabo las pruebas de laboratorio y determinar los parámetros geotécnicos de resistencia.parámetros geotécnicos de resistencia.

También se determinan las características físico-mecánicas más También se determinan las características físico-mecánicas más representativa de la cimentación y del material de la relavera; se representativa de la cimentación y del material de la relavera; se ha empleado diversos métodos de investigación de campo.ha empleado diversos métodos de investigación de campo.

PRESA DE RELAVE ANTUQUITO ANTES DE LA PRESA DE RELAVE ANTUQUITO ANTES DE LA REMEDIACIONREMEDIACION

PRESA DE RELAVE ANTUQUITO DESPUES DE PRESA DE RELAVE ANTUQUITO DESPUES DE LA REMEDIACIONLA REMEDIACION

PRESA DE RELAVE ANTUQUITO PRESA DE RELAVE ANTUQUITO DESPUES DE LA REMEDIACIONDESPUES DE LA REMEDIACION

CONTAMINACION POR RELAVES MINEROSCONTAMINACION POR RELAVES MINEROS

En la Foto se aprecia sector del depósito de relaves con borde libre de presa bastante holgada ytalud de aguas arriba impermeabilizado para evitar filtraciones desde la laguna de clarificación ensituaciones excepcionales en que la laguna de clarificación entre en contacto con el dique resistente.Este efecto hace que el nivel de agua al interior del dique resistente no se eleve.

CÓMO SE ELIGE UN SITIO ADECUADO PARA CONSTRUIR UN TRANQUE DE RELAVES

Todo sitio puede presentar ventajas y desventajas. Las mejores condiciones se presentan cuando:

• Las características topográficas permiten construirel muro de contención con una menor cantidad dematerial, quedando los relaves soportadosprincipalmente por muros naturales.

• El suelo es resistente y con buenas característicasde impermeabilidad.

• No hay viviendas o centros poblados aguas abajodel sitio.

• El sitio está alejado de caminos u otras obras públicas, cursos de agua permanentes o temporales, fuentes de aguas subterráneas o sitios con valor histórico o arqueológico

¿ QUÉ PUEDE OCURRIR SI EL

SUELO NO ES RESISTENTE ?

• En este caso el suelo podría deformarse y desplazarsea medida que se va acumulando el relave, con el riesgo de generar un colapso

del tranque.

¿ CÓMO SE CONSTRUYE EL MURODE UN TRANQUE DE RELAVES ?

La forma habitual consiste en: • Preparación de la zona del

muro con un sistema dedrenaje.

• Construcción de un pequeño muro inicial con material de empréstito.

• Levantamiento del muro depositando la fraccióngruesa del relave sobre el muro inicial.

CÓMO SE SEPARA LA FRACCIÓN GRUESA DEL RELAVE

• La mejor forma es utilizando hidrociclones, lo que permite operar el tranque de manera más eficiente ysegura. La fracción gruesa se deposita en el muro, mientras que la fracción fina o lamas se deposita en la cubeta del tranque.

¿ CUÁL ES EL MÉTODO DECONSTRUCCIÓN QUE OFRECE

UNA CONTENCIÓN MÁS SEGURA ?

El método más seguro es el llamado “aguas abajo”.

• La operación consiste en depositar las arenas de manera que el coronamiento del muro se mueva hacia afuera a medida que crece el tranque. Por el contrario, la fracción fina se deposita aguas arriba.

• La mayor seguridad del método “aguas abajo”, se refleja en que la obra es más estable frente a movimientos externos como temblores o terremotos.Debido al drenaje natural y a la compactación, la construcción con las arenas cicloneadas se va apoyando sobre arenas depositadas previamente que tienen menor contenido de agua, por lo que el muro es más resistente.

¿ QUÉ PUEDE OCURRIR EN EL CASO DE UN TEMBLOR FUERTE O TERREMOTO ?

Si el relave de la cubeta y el muro se encuentran saturados con agua, con un temblor o terremoto el materialdepositado podría perder su resistencia y ponerse en movimiento. Esta pérdida de resistencia podría provocarun colapso del tranque

• El nivel del agua en el muro se eleva, creándose condiciones de inestabilidad y riesgo de colapso.

• Las arenas del muro se pueden saturar y generar un proceso localizado de filtración que se puede extender hasta una falla generalizada del tranque.

¿ QUÉ PUEDE PASAR SI LA LAGUNA SE MANTIENE CERCA DEL MURO?

¿ QUÉ PUEDE OCURRIR SI NO SECONTROLA LA REVANCHA ?

En un caso extremo el agua de la laguna podría rebasar el muro, erosionándolo y arrastrando arenas y lamas fuera del depósito, con lo que se puede generar un colapso de la obra.

• El nivel del agua en el muro se eleva, creándose condiciones de inestabilidad y riesgo de colapso.

• Las arenas del muro se pueden saturar y generar un proceso localizado de filtración que se puede extender hasta una falla generalizada del tranque.

¿ CÓMO SE RECUPERA EL AGUACLARA DE UN TRANQUE ?

ESQUEMA DE LA SOBRE ELEVACION DE LA PRESA DE ESQUEMA DE LA SOBRE ELEVACION DE LA PRESA DE RELAVESRELAVES

ESQUEMA DE REFUERZO DE LA CIMENTACION DEL ESQUEMA DE REFUERZO DE LA CIMENTACION DEL DIQUE SECUNDARIODIQUE SECUNDARIO

FALLAS GENERAL DEL DIQUEFALLAS GENERAL DEL DIQUE PRINCIPAL – SUPERFICIES PRINCIPAL – SUPERFICIES

POTENCIALES DE FALLA GENERAL DE LA PRESA DE RELAVESPOTENCIALES DE FALLA GENERAL DE LA PRESA DE RELAVES

CANAL DE CORONACIONCANAL DE CORONACION

ESQUEMA DE CRECIMIENTO SEGÚN EL METODO EMPLEADO PARA EL DIQUEESQUEMA DE CRECIMIENTO SEGÚN EL METODO EMPLEADO PARA EL DIQUE

4540msnm

Cota Final de la cresta del dique 4541msnm

Base del dique 4534msnm

Recrecimiento Nº 1

Recrecimiento Nº 2

Base del dique 4534msnm

Recrecimiento Nº 1

Recrecimiento Nº 2

Base del dique 4534msnm

Recrecimiento Nº 1

Recrecimiento Nº 2

Base del dique 4534msnm

Recrecimiento Nº 1

Recrecimiento Nº 2

Cota Final de la cresta del dique 4541msnm

Cota Final de la cresta del dique 4541msnm

Cota Final de la cresta del dique 4541msnm

Cota final de la cresta del dique 4541 msnm

Cota final del nivel del relave fino 4540 msnm

Cota final del nivel del relave fino 4540 msnm

Cota final del nivel del relave fino 4540 msnm

Cota final del nivel del relave fino 4540 msnm