embalse caren

UNIVERSIDAD TÉCNICA FEDERICO SANTA MARÍA

EMBALSE CARÉNDEFINICIÓN, CARACTERÍSTICA, MODO DE CONSTRUCCIÓN, PROYECTOS A INTERVENIR

Uno de los temas importantes asociados a las faenas mineras corresponde, a todo aquello relacionado con las obras constructivas de disposición en la superficie de la tierra de los “Depósitos de Relaves”; cuyos residuos que contienen provienen de Plantas de Concentración de minerales por Flotación.

Esto se debe a que en la Industria Minera Chilena, estos depósitos han ido adquiriendo mayor relevancia, debido principalmente a que las leyes de los minerales en los yacimientos en explotación han disminuido, lo que ha obligado a las empresas mineras,

extraer grandes volúmenes de minerales para lograr mantener los niveles de producción de finos, y se han incrementado así, la cantidad de desechos que deben ser dispuestos, ya sea como material estéril o en la forma de pulpas de relaves. Por lo tanto, se hace necesario tener muy presente los riesgos asociados a los pequeños, medianos y grandes depósitos de relaves, en cuanto a los ámbitos técnicos constructivos como los ambientales.

Alison Abarca ChávezPablo Mardones Alvear

Profesor : Skandar Shedan Razmilic

Asignatura: Preparación de Proyectos.Fecha : 01 de julio del 2014

Hasta hace algunas décadas atrás era común en Chile y en otros países de tradición minera, deshacerse por ejemplo, de los relaves derivados de las operaciones minero-metalúrgicas, arrojándolos en lechos de ríos, lagunas, quebradas, valles o al mar próximo y cuando en las cercanías de alguna faenas mineras no se disponía de estos sectores naturales tan "convenientes", los empresarios mineros solían acumular los relaves en áreas de contención, que amurallaban con terraplenes levantados con los mismos relaves y una vez que se agotaba el yacimiento, estos depósitos quedaban abandonados.

Afortunadamente en los tiempos actuales, debido a la regulación legal; tanto técnica como ambiental que nuestro país se ha dado, se hace más difícil librarse de los desechos mineros con sólo hacerlos desaparecer de la vista y gran parte de las reglamentaciones que se imponen al respecto, se refieren en forma específica a la industria minera, además las comunidades también hacen oír hoy su voz con fuerza y claridad sobre los problemas de protección de las personas y el medio ambiente.La normativa vigente que regula todo lo relacionado con los “Depósitos de Residuos Masivos Mineros”, en lo técnico y ambiental exige que se cumplan diversos requerimientos de seguridad, destinados a la protección de las personas y el medio ambiente, por ello todos los esfuerzos que se hagan para establecer criterios a tener en cuenta sobre el control de los riesgos son muy importantes.

DEFINICIÓN DE RELAVE

Toda planta minera cuyo proceso de concentración es Flotación, produce residuos sólidos que se denominan relaves y que corresponden a una “Suspensión fina de sólidos en líquido”, constituidos fundamentalmente por el mismo material presente in-situ en el yacimiento, al cual se le ha extraído la fracción con mineral valioso, conformando una pulpa, que se genera y desecha en las plantas de concentración húmeda de especies minerales y estériles que han experimentado una o varias etapas en circuito de molienda fina; esta "pulpa o lodo de relaves" fluctúa en la práctica con una razón aproximada de agua/sólidos que van del orden de 1:1 a 2:1. Las características y el comportamiento de esta pulpa dependerá de la razón agua/sólidos y también de las características de las partículas sólidas.

DESCARGA DEL RELAVE COMPLETO

Se requiere disponer de un volumen suficientemente grande para permitir almacenar todos los relaves que se producirán durante la vida útil de la planta. Pueden utilizarse cavidades "pre- existentes" como: rajos mineros abandonados, depresiones naturales en superficie, cavernas naturales, antiguas minas subterráneas 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 legislación ambiental vigente resulta difícil de ser aceptados por su alta connotación ambiental y deberían realizarse estudios muy completos y detallados para demostrar que no se afectará el medio ambiente. Por esto, para la descarga de relaves completos, resulta técnica y ambientalmente más aceptable construir un muro perimetral con talud interno impermeabilizado hecho con material grueso de empréstito y generar así una cubeta de depositación. Este tipo de depósito de relaves se denomina “Embalses de Relaves” y han sido aceptados como alternativa de depositación de relaves en nuestro país.

MÉTODO DE CONSTRUCCIÓN DE EMBALSE

Este tipo de depósito de relaves consiste en construir un muro resistente hecho totalmente de material de empréstito, compactado e impermeabilizando el talud interior del muro y también parte o todo su coronamiento; los relaves se depositan completos en la cubeta sin necesidad de clasificación, pero también deben disponer, de un sistema de evacuación 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 técnica ampliamente desarrollada en todo el mundo. Es interesante destacar, no obstante, que las técnicas de diseño evolucionan con gran rapidez y cada día se descubren nuevos métodos.

Tal vez, la diferencia fundamental entre un embalse destinado a la acumulación de agua 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 depósito de los relaves, a fin de no anticipar inversiones y reducir a un mínimo su valor presente. La construcción por etapas obliga a que la zona impermeable de la presa se diseñe como una membrana inclinada cercana y en la dirección del talud de aguas arriba. Un perfil como éste, limita los grados de libertad en el diseño de las presas de tierra, cuando están destinadas a contener relaves (Ver Figura)

Figura: Muro construido con material de empréstito

EMBALSE CARÉN

En la VI Región, a unos 90 kilómetros al oeste de El Teniente, se encuentra el embalse Carén, lugar en que esta división deposita desde el año 1987 sus relaves, que son residuos provenientes del proceso de concentración de minerales de cobre y molibdeno. En la operación normal se vierte desde el embalse al estero del mismo nombre, un efluente denominado “aguas claras”. Estas aguas tienen contenidos relativamente elevados de dos compuestos; molibdeno y sulfato, lo que no ha impedido que, en los hechos, los agricultores de la zona las usen para riego y bebida de animales.

Los estudios que se han realizado, no han detectado problemas de productividad, ni de ningún otro tipo, en los cultivos regados con ellas ni en los animales que las consumen.

El embalse Carén forma parte de la infraestructura principal del sistema productivo de la División El Teniente, por cuanto es el depósito en que desde el año 1986 se han almacenado los relaves generados por dicha faena.

Actualmente el embalse encuentra construida hasta su 5ª Etapa.

El proyecto consistió en peraltar 9 metros el muro actual, desde la cota 210 a la cota 219, mediante un relleno de enrocado, para aumentar la capacidad de almacenamiento del embalse en 176 millones de metros cúbicos, permitiendo la continuidad operacional de División El Teniente por otros 4 años más.

El relleno del muro alcanza un volumen total de 2 millones de metros cúbicos. Además, el proyecto contempló la construcción de una serie de obras anexas que incluyen: obras de evacuación de crecidas (vertedero morning glory, pique y túnel de descarga crecidas), el peralte de la actual torre PAMo, la construcción de un camino by-pass y de una sala de control en Rancagua para el monitoreo y operación del embalse. Se estimó una inversión total de USD 99 millones.

Dadas las condiciones geográficas y ambientales, más la situación del estado actual sobre del Embalse Carén. Se ha permitido desarrollar el siguiente esquema, donde se explica la cantidad de descarga de relave y relleno de muros por toneladas/años que se han emitido durante los últimos 4 años.

Material AÑO 2010 (metros cúbicos)

AÑO 2011 (metros cúbicos)



Relave 134 millones 149 millones 166 millones 176 millones

Relleno de Muros

1.18 millones 1.31 millones 1.4 millones 2 millones

Agua Recuperada

1.6 millones 1.9 millones 2.3 millones 2.5 millones

COSTO USD

AGUAS

79 millones 83 millones 94 millones 104 millones

Pique 67 millones 25 millones 27 millones 23 millones

Túnel de Descarga


COSTO USD 70 millones 78 millones 84 millones 99 millones

Tabla: crecimiento anual periodo 2010 a 2013

Para el apoyo de la empresa Codelco, División El Teniente. En el futuro desarrollo y funcionamiento, se presenta el siguiente proyecto, llamado “EXPANSIÓN EMBALSE CARÉN”, tiene la posibilidad de optar por los siguientes dos proyectos. .con un interés para ambos casos de 10%

Proyecto N° 1

Consiste en la extensión sobre la misma localidad que está situada a 90 km desde la empresa cuprífera, donde se peralta en 4 años el embalse, aumentando la cota 219 a 230, favoreciendo la capacidad de almacenamiento de relave en metros cúbicos por año, más la cantidad de arena utilizada en la construcción de muros de sostenimientos. Este proyecto tiene una inversión de 10 millones.

Material AÑO 2014 (USD)

AÑO 2015 (USD)

AÑO 2016 (USD)

AÑO 2017 (USD)

Relave 4 millones 4.40 millones 5634000 mill. 6754000 mill.

Relleno de Muros


Agua Recuperada

23456345 mill. 24567934 mill. 27765956 mill. 2864856 mill.

Túnel de Descarga


Tabla: crecimiento empleado por el nuevo proyecto “Expansión Embalse Carén”.

Proyecto N°2

Se pretende utilizar la construcción de un tranque de relave, mediante el método “aguas abajo”, lo que consiste en:

La construcción de un muro de partida de material de empréstito compactado desde el cual se vacía la arena cicloneada hacia el lado del talud aguas abajo de este muro y las lamas (material fino) se depositan hacia el talud aguas arriba.

Cuando el muro se ha peraltado lo suficiente, usualmente 2 a 4 m., se efectúa el levante del muro, desplazando los hidrociclones a una mayor elevación en la dirección hacia aguas abajo y comenzando una nueva etapa de descarga de arenas y peralte del muro. A veces se dispone también de un segundo muro pre-existente aguas abajo (ver figura).

Las arenas se pueden disponer en capas inclinadas, según el manteo del talud del muro de partida, o bien, disponerlas en capas horizontales hacia aguas abajo del muro de partida.

Este método de aguas abajo requiere disponer de un gran volumen de arenas y permite lograr muros resistentes más estables del punto de vista de la resistencia sísmica.

Se trabajan con 4 ciclones, cuyo valor comercial es de USD 48 millones, poseen una vida útil de 4 años. Este proyecto tiene una inversión de 12 millones.

Imagen: Método de construcción Tranque Relave, Aguas Abajo

Se dispondrá la construcción de un tranque de relave, en las dependencias de Codelco, División el Teniente, sector Colon Bajo. Con una capacidad esperada de 36 millones de metros cúbicos de relave, los últimos 12 años, este se aumentará de tamaño cada 4 años.

Se estima alcanzar las siguientes cifras en los siguientes 4 años

Material AÑO 2014 (USD)

AÑO 2015 (USD)

AÑO 2016 (USD)

AÑO 2017 (USD)

Relave 7899000 mill. 9567999 mill. 10013400 mill. 13678034 milL.

Relleno de Muros (arena)


Agua Recuperada

24678990 mill. 26858500 mill. 29987580 mill. 30670700 mill.

Túnel de Descarga


FLUJO CAJA PROYECTO N° 1

AÑO 0 AÑO 1 AÑO 2 AÑO 3 AÑO 4

COSTO MANTENCIÓN

RELLENO DE MUROS -------

2300000 2500000 3400000 4400000

RELAVE-------

4000000 4440000 5634000 6754000

TÚNEL DESCARGA-------

7000000 6000000 6000000 6000000

Ingresos recuperar

agua -------23456345 24567934 27765956 28644856

depreciación ------- 4000000 4000000 4000000 4000000

valor libro ------ ------- ------ ------ ------ 0

Costo A.I. ------- -6156345 -7627934 -8731956 -7490856Ahorro I ------- 1231269 1525587 1746391 1498171

(20%)Costos D.I. ------- -4925076 -6102347 -6985565 -5992685

depreciación ------- 4000000 4000000 4000000 4000000valor libro ------ ------- ------ ------ ------ 0

Inversión -10000000

Flujo Neto ------- -925076 -2102347 -2985565 -1992685

VAC -840978 -1737477 -2243099 -1361031LO QUE SE GASTARÁ EN PRESUPUESTO = -16182585

FLUJO CAJA PROYECTO N° 2

AÑO 0 AÑO 1 AÑO 2 AÑO 3 AÑO 4

COSTO MANTENCIÓN

RELLENO DE MUROS -------

2300000 2500000 3400000 4400000

RELAVE-------

7899000 9567999 10013400 13678034

TÚNEL DESCARGA-------

7000000 6000000 6000000 6000000

Ingresos recuperar

agua -------24678990 26858500 29987580 30670700

depreciación ------- 4000000 4000000 4000000 4000000

valor libro ------ ------- ------ ------ ------ 0

Costo A.I. ------- -3479990 -4790501 -6574180 -2592666Ahorro I

(20%) -------695998 958100 1314836 518533

Costos D.I. ------- -2783992 -3832401 -5259344 -2074133depreciación ------- 4000000 4000000 4000000 4000000

valor libro ------ ------- ------ ------ ------ 0

Inversión

-120000

00

Flujo Neto -------

1216008

167599

-12593

44

1925867

VAC 110546

213851

2

-94616

413153

93LO QUE SE GASTARÁ EN

PRESUPUESTO = -10386797

Por medio del flujo de cajas, se puede determinar los resultados de los proyectos presentados, para el manejo, operación y control del medio ambiente de relave sobre la empresa minera El Teniente.

Pese a las condiciones sobre los valores que tiene cada inversión, el proyecto n° 2 es de valor precio, comparado al proyecto n°1.

No obstante, hay que considerar las ventajas del proyecto n°2, pese a su alto valor económico en el desarrollo de un tranque de relave, tendrá mayor capacidad de almacenamiento.

Cabe destacar, la importancia del recurso hídrico, que supera por crece el proyecto opuesto.

La División El Teniente muestra con satisfacción los resultados del esfuerzo de esta gran obra de ingeniería hecha para depositar con seguridad los relaves de la mina. Desde los inicios de la explotación del yacimiento El Teniente, en 1905, se vió la necesidad de depositar en embalses seguros los materiales descartados de la extracción cuprífera. Grandes dificultades geográficas, de orografía y relieve, fueron superadas para conducir, por medio de canoas, la masa de relave hacia dichos grandes tranques artificiales.

En la actualidad y desde 1987, el embalse Carén es el depositario de los relaves de El Teniente. Fue construido aquí aprovechando las características de la hoya hidrográfica del estero Carén, en la provincia de Melipilla.

Desde la planta concentradora de Colón hasta el valle del estero Carén, la conducción del relave se efectuó con las tecnologías, diseños y materiales más avanzados, a través de cascadas, sifones, túneles, puentes y otras obras de ingeniería, hasta su punto de destino, el embalse.

Son 87 kilómetros, en los que, gracias al ingenio de técnicas de infraestructura, no se derrama un solo gramo de material de relave. La canalización del relave desde Colón a Carén ha exigido de muchos estudios y grandes obras, como el túnel Carén de 10 km de longitud, y el sifón que posibilita sortear el río Cachapoal.

Este en un futuro cercano se planea reemplazar por un puente, que dará todavía mayor seguridad y eficiencia. Un sistema de evacuación de las aguas del embalse, incluyendo una torre de hormigón empotrada en la ladera del cerro, túnel y canal de descarga, permite controlar el vaciado de las aguas hacia el estero Carén.

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