factor de envejecimiento
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ECOAMERICA/MAYO/200714
M i n e r í a y M e d i o
A m b i e n t e
Investigadores chilenos han comprobado que con la edadaumenta la resistencia de algunos tranques de relaves,antecedente considerado relevante para el diseño de un cierreseguro de estas estructuras.
Factor de envejecimiento,
nueva información para el cierre de
tranques de relaves
Pese a la existencia de gran
cantidad de tranques de re-laves en el país, concentra-
dos entre las regiones I y
VI, y la ocurrencia de hechos que
han cobrado de vida de personas,
como el colapso del tranque Ba-
rahona en 1928, o la destrucción
por sismo en 1965 del tranque El
Cobre, el conocimiento en torno del
comportamiento de estas estructurases reciente. En este contexto, des-
taca el aporte realizado por Jorge H.
Troncoso y Enrique Garcés, profesio-
nales de MWH que bajo el alero de la
Universidad Católica y Fondecyt han
participado en el desarrollo de herra-
mientas útiles en el diseño de planes
de cierre de operaciones mineras,
en particular de estructuras geo-técnicas. Parte de los resultados
de estas experiencias se darán a
conocer en octubre en el congreso
internacional Mine Closure 2007.
En esa ocasión, los profesionales
de MWH presentarán las investiga-
ciones efectuadas en relación con
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Minería y Medio Ambient
Enrique Garcés, ingeniero de MWH, estudió los parámetros que explican
el colapso de un tranque de relaves.
los efectos de envejecimiento en el comportamiento sísmi-
co de tranque de relaves. Garcés explica que los planes de
cierre de estructuras geotécnicas formadas por residuos
finos de operaciones mineras, tales como tranques de rela-
ves o depósitos de relaves espesados o filtrados construi-
dos en regiones sísmicas, deben ser diseñados para resistir
cargas extremas generadas por sismos máximos creíbles
(que puede alcanzar una magnitud de 8,5 a 9,0 grados
en la escala Richter). Estos cálculos deben considerar la
necesidad de proteger a las personas y el medio ambien-
te de manera efectiva contra los peores riesgos naturales
previsibles, no sólo en el futuro inmediato, sino también en
escenarios de largo plazo.
Los modos de falla de tranques de relaves, que explican su
colapso durante un sismo, incluyen la licuefacción, asen-
tamientos diferenciales, desplazamiento de taludes, agrie-
tamiento de presas de retención y fallas de flujo. Garcés
hace notar que las propiedades del suelo de los relaves en
que se producen estas fallas cambian con el tiempo –efec-to de envejecimiento– debido a procesos físicos como la
consolidación y la densificación, o debido a reacciones fí-
sico-químicas en el interior de la masa.
El trabajo de investigación consideró mediciones en tran-
ques de relaves de diferentes edades, como Barahona,
Cauquenes, La Cocinera, Veta del Agua y El Cobre, que
fluctúan entre los 3 y los 80 años.
Los parámetros
Las propiedades de los suelos que se relacionan con las fa-
llas de un tranque son la resistencia al corte, la resistencia
cíclica y la rigidez, parámetros que fueron aislados en las
investigaciones de Jorge H. Troncoso y Enrique Garcés y
relacionados con la edad de las estructuras. Las variacio-nes de estas propiedades dinámicas fueron verificadas con
mediciones in situ de resistencia a la penetración y velo-
cidades de onda y ensayos en laboratorio de compresión
triaxial. Los tranques estudiados son de similares carac-
terísticas y corresponden a depósitos de relaves de cobre
con muro de arenas cicloneadas, de manera que la infor-
mación pudiera ser normalizada y comparada entre sí.
Garcés explica que los resultados de las mediciones de-
terminaron la existencia de aumentos en la resistencia al
corte, resistencia cíclica y rigidez a medida que aumenta la
edad de depositación de los relaves. Esta conclusión tiene
un impacto práctico cuando se establecen las condiciones
para el cierre de un tranque, dado que cualquier cambi
previsible en los parámetros que controlan el comporta
miento geotécnico debe ser incorporado en los modelos.
Considerando que la resistencia cíclica y los módulos d
corte son propiedades cruciales para la predicción del com
portamiento sísmico, se ha propuesto una metodologí
para la determinación de funciones de envejecimiento d
ambos parámetros de comportamiento sísmico en relaves
que sean útiles en el diseño de planes de cierre de esta
estructuras.
Garcés aclara que si un tranque se cierra sin considerar e
factor de envejecimiento, este diseño puede resultar so
bredimensionado. “Un beneficio del proyecto es aporta
información que permita racionalizar los planes de cierre
reduciendo los costos y manteniendo la seguridad”.
Para explicar este efecto de envejecimiento, Garcés señal
que existen investigaciones que dan cuenta de fenóme
nos electroquímicos en las partículas finas que genera
una mayor cohesión del material. Estas diferencias puede
comprobarse incluso cuando se mide la viscosidad de pas
tas preparadas con muestras remoldeadas provenientes dtranques de distinta edad, en que la viscosidad present
una tendencia a aumentar con el tiempo de residencia de
relave.
Aunque, explica Garcés, es necesario realizar más inves
tigaciones sobre este fenómeno electroquímico, los ante
cedentes con que se cuenta señalan que los efectos so
más pronunciados en suelos finos que en suelos gruesos
lo que puede dar cuenta de diferencias en el proceso d
envejecimiento de un tranque.
No obstante existen áreas en que es necesario profundiza
las investigaciones y aumentar el conocimiento a través d
pruebas en mayor número de tranques, Garcés hace nota
que está comprobado el incremento de la resistencia y lrigidez con el paso del tiempo, parámetros que se debe
considerar para los futuros programas de cierre de tran
ques de relaves. “Si bien los datos de nuestro análisis so
restringidos, vemos una tendencia. Es necesario incorpora
una base de datos más amplia para validar esta herramien
ta ante las empresas y la autoridad, de manera que la in
formación sea reconocida como válida en el momento de
diseño del plan de cierre de un tranque de relaves”.
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