A15ORSR_1

Depósitos de jales mineros en México.
Reflexiones para mejorar su calidad
Mexican tailings deposits. Reflexions to improve their quality
Raúl Vicente OROZCO1
1RVO
y Cía., México, D.F.
RESUMEN: Se mencionan los principales factores que intervienen en las etapas de desarrollo de un depósito para jales
en México: planificación y proyecto, construcción y operación, conservación y cierre, con la supervisión y el control de
calidad siempre presentes. Los conceptos contenidos en este trabajo son sólo motivos para reflexionar acerca del
comportamiento de un depósito para jales, a fin de contribuir al mejoramiento de su nivel de calidad. Se insiste en
aprender de las experiencias buenas y malas que se presentan en estas obras.
ABSTRACT: The main factors that are involved in the developing steps of a tailing deposit are mentioned: planning and
desing, construction and operation, conservation and closure, with supervision and quality control acting all time. The
concepts here included are only to motive the reflection about the tailings deposits to raise their quality level, taking in
consideration the bad and well behavior of such works.
1 INTRODUCCIÓN
En muchas ocasiones el autor ha hecho referencias
al enfoque geotécnico e hidráulico de los depósitos
para jales mineros, a fin de establecer los criterios
básicos de proyecto, construcción y operación de estas obras esencialmente civiles (Orozco 1991,1992,
2010 a 2014). La respuesta de los ingenieros mineros y civiles involucrados ha sido bastante satisfactoria.
Anteriormente, muchos depósitos para jales se
construían empíricamente e incluso, el agua corriente de los arroyos o ríos los "borraban del mapa"; ahora, ya se exigen estudios previos y proyectos de diversa índole: geotécnicos (geológicos, de mecánica
de suelos y de rocas), geofísicos, geoquímicos, geohidrológicos, hidrológicos, hidráulicos, ambientales,
etc., tanto antes, durante y después de la construcción y operación simultáneas, como para el cierre de
estas obras.
En esta ocasión, el autor invita a reflexionar acerca de algunos aspectos que pueden poner en peligro
la estabilidad y seguridad consecuente de estas
obras mineras.
El espíritu del trabajo consiste precisamente en
hacer mención a las lecciones aprendidas del buen y
el mal comportamiento de los depósitos para jales.
siones, ¿por qué todavía se prefiere el método
constructivo "aguas arriba" con arena cicloneada,
en lugar de la distribución homogénea de jales integrales (espigas o “chorro libre”)? Recuérdese
que los jales integrales (Figura 1) contienen toda
la arena, además de la lama o légamo, cuyos
granos angulosos (debidos a la molienda en la
planta concentradora) influyen notablemente en
incrementar la resistencia al esfuerzo cortante de
la masa de jales, precisamente por la mayor cantidad de arena (partículas sólidas y friccionantes).
De esta manera aumenta el factor de seguridad
contra el deslizamiento de taludes, tanto para la
condición estática como la accidental por sismo.
En las Figuras 2 y 3 se comparan esquemáticamente los 2 procedimientos constructivos “aguas
arriba”. En el caso de depósitos con pura lama en
el vaso (Figura 2) el ángulo de fricción interna inicial es sumamente bajo (0 a 3 grados), no así
cuando se alojan jales integrales (arena + lama)
en el vaso (Figura 3), en que los valores fluctúan
entre 10 y 35 grados. ¿Verdad que sí hay una
mejora substancial?.
2 CORTINA CONTENEDORA
 Primera reflexión: A sabiendas de que el factor
costo es el que "manda" en casi todas las deciSOCIEDAD MEXICANA DE INGENIERÍA GEOTÉCNICA A.C.
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Depósitos de jales mineros en México. Reflexiones para mejorar su calidad
una presa impermeable para guardar agua, con el fin
de aumentar la seguridad de estos depósitos.
Figura 1. Formación de playas con jales integrales; al fondo se encuentra el estanque de agua clarificada (Minera
La Negra)
Figura 2. Método constructivo: “aguas arriba” con arena
“cicloneada”
 Segunda reflexión: A pesar de que se ha insistido
(SEMARNAT, 2012; Orozco, 2013) en que existe
una gran diferencia entre presa para almacenamiento de agua y depósito para almacenamiento
de jales (vendrían a ser sólidos residuales), a sabiendas de que la cortina de la primera debe ser
impermeable al agua (Figura 4) y la segunda
permeable (Figura 5), ¿por qué se sigue considerando ésta como presa impermeable, en la mayoría de los casos? Es necesario cambiar la forma
de pensar. Si en la realidad se observa un montón, almacén o depósito (sólidos de jal), ¿se le
puede llamar presa? Es un depósito de sólidos
desde luego, ¿o no?.
Figura 4a. Presas para almacenamiento de agua (Orozco,
2013a)
Figura 3. Método constructivo: “aguas arriba” con espigas
En muchas ocasiones, se le quita la arena para utilizarla en relleno de mina y se deja el légamo (lama)
en el vaso del depósito para jales. Cuando la molienda de minerales es muy fina, almacenar pura lama ("choco milk") requiere realmente el proyecto de
Figura 4b. Presas con su cortina impermeable para almacenamiento de agua (Orozco, 2013a)
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OROZCO S, RV
Figura 5a. Depósitos para almacenamiento de jales
(Orozco, 2013a)
3
 Cuarta reflexión: Recientemente se ha encontrado que, en ciertos casos, resulta más atractivo
desde el punto de vista económico dejar que los
jales integrales fluyan libremente por el cauce de
los arroyos y se construya una cortina contenedora esencialmente permeable, pero que los impida
pasar, o sea: "impermeable" a los jales; esto se
logra mediante filtros diseñados ad hoc; se debe
lograr que se impida el paso de los jales y sólo
permitan el paso del agua libre, ya sea la de su
transporte, la contenida en los mismos o la de lluvia captada en el vaso de almacenamiento. Toda
esta agua libre se captaría “aguas abajo” en una
presa impermeable para almacenar exclusivamente agua, que viene a constituir lo que se denomina en términos mineros: una gran "pileta" de
agua recuperada, la cual será reenviada al proceso de la concentradora (Figura 6, Orozco 2013b).
Figura 6. Cortina permeable al agua e “impermeable” a los
jales
Figura 5b. Depósitos para almacenamiento de jales
(Orozco, 2013a)
 Tercera reflexión: Conviene dejar muy claro que
el bordo Libre (BL) es la diferencia entre la elevación mínima de la corona de la cortina contenedora y el NAME (Nivel de Aguas Máximas Extraordinarias); entonces, ¿por qué muchas personas
consideran como BL a la diferencia entre el NAMO (Nivel de Aguas Máximas Ordinarias o de
Operación) y la elevación de la corona?. Esto se
ilustra en las Figuras 2 y 3.
Por otro lado, la diferencia entre el NAME y el
NAMO ayuda a estimar la avenida de proyecto
(tormenta de diseño) para el vertedor final y desde luego también para el de operación, que puede ser la misma alcantarilla del sistema decantador drenante, siempre y cuando se vaya
construyendo y operando paulatinamente. Estos
vertedores requieren proyectarse ex profeso, de
acuerdo con los caudales máximos que se pretenda manejar.
Cabe hacer notar que en el mundo entero es primera
vez que se utiliza este concepto innovador, cuyo proceso ya se ha iniciado en este año por el Grupo México (GM), en Buena Vista del Cobre (BVC), Cananea, Son., para su Nuevo Depósito para Jales (NDJ).
La cortina permeable tendrá ~ 8 km de longitud, con
una altura máxima de ~ 180 m; la cortina impermeable tendrá ~ 30 m de altura máxima. Esto se está logrando con: a) una planificación visionaria del GRUPO MÉXICO (Ing. Vidal Muhech Dip y
colaboradores), junto con los estudios correspondientes: hidráulicos (Buró Hidrológico, 2013), geotécnicos (GEOVISA, 2013; GEOTECNIA, 2013) y
modelación geotécnica (II-UNAM, 2014), b) un proyecto (CIEPS, 2014) y una construcción (MCC, GM)
idóneos, y c) una supervisión ejecutiva (GM) con un
control de calidad ágil y oportuno (OSA, 2014).
 Quinta reflexión: Cuando se vayan a depositar jales nuevos químicamente neutralizados sobre
depósitos viejos inocuos o no, conviene reforzar o
estabilizar mecánicamente el perímetro de éstos,
mediante un arrope de geomaterial de préstamo
que puede ser tepetate de mina también inocuo
(rezaga), para regularizar las erosiones (pluvial o
eólica) antiguas (Figura 7). De esta manera se
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puede continuar el depósito con la misma cuña
de refuerzo o arrope y depositar los jales integrales como se explicó en la primera reflexión.
Figura 9a. Inicio de tubificación física y deslizamiento de
talud. Minera San José de Avino, Dgo.
Figura 7. Antiguo depósito de jales “Misericordia” de la
Minera Angangueo, Mich. Se encuentran muy bien consolidados y son impermeables
 Sexta reflexión: La observación de la naturaleza y
de las obras que construye el hombre permite
aprender de ambas y predecir comportamientos.
Por ejemplo: Cuando observamos que en los taludes de un depósito para jales se inicia una filtración de agua limpia sin control y permanece
por mucho tiempo, es motivo de preocupación en
cuanto a la seguridad se refiere, porque se puede
propiciar un deslizamiento de talud (Figura 8) y
debe procederse al reforzamiento oportuno a base de geomaterial graduado; por otro lado, si el
agua se enturbia y tiene coloides de jal, debe procederse de inmediato a impedir una tubificación
física y evitar el consecuente deslizamiento de talud (Figura 9, Orozco 2013a). Por lo tanto, siempre se recomiendan los arropes de material graduado a manera de filtros y cuña de refuerzo
(AIMMGM, 1993).
Figura 9b. Efecto de deslizamiento de talud provocado por
tubificación física. Minera San José de Avino, Dgo.
 Séptima reflexión: A veces, un descuido durante
la operación de los depósitos, como son los derrames involuntarios, por cambios de tuberías u
otra causa, pueden convertirse rápidamente en
problemas de formación de cárcavas por erosión
de los fluidos (Figura 10, Orozco 2013a). Esto ha
conducido a fallas serias. ¿No valdría la pena tomar esto en cuenta en el instructivo de operación
de estas obras, a manera de “check list”?.
Figura 10. Erosiones provocadas durante la operación por
derrames involuntarios sobre la cortina
Figura 8. Inicio de filtraciones sin control y deslizamiento
de talud. Minera Cananea, Son.
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OROZCO S, RV
 Octava reflexión: Aunque es práctica común el
trazo recto de las cortinas contenedoras, sabemos que se producen esfuerzos de tensión y de
compresión en la masa de los suelos. Algunas
veces tienen la forma convexa hacia “aguas abajo”, las cuales llamamos vulgarmente “panzonas”;
éstas tienden a romperse debido a los esfuerzos
de tensión, que facilitan el paso de los fluidos,
motivo por el cual es preferible construirlas de
forma cóncava hacia “aguas abajo”, para que
funcionen fundamentalmente con esfuerzos de
compresión. Se sabe que las cortinas “en arco”
rara vez fallan porque es la forma ingenierilmente
más segura, siempre que los atraques estén bien
cimentados (Figura 11, Orozco 2013a). Conviene
observar también las Figuras 4 y 5.
Figura 11. Obsérvese que la forma de arco cóncavo hacia
“aguas abajo” tiene el mejor comportamiento en las
cortinas contenedoras, ya sea para guardar agua o jales
5
Figura 12. Presa convencional “sección graduada”
Figura 13. Cortina compactada y arqueada de “sección
graduada” con corazón variable de concreto asfáltico
(Orozco, 2008)
3 VASO DE ALMACENAMIENTO
 Primera reflexión. ¿Por qué se nos olvida que el
vaso de almacenamiento de un depósito para jales debe tener la capacidad que la compañía minera considere? Por ejemplo: si se trata de recuperar sólo el agua del proceso más la incidental
por lluvias, es suficiente con limitar su superficie
con acequias, canales o contracunetas, caminos
u otras obras para el manejo del agua superficial,
reduciéndose así los riesgos al no disponer de
toda la cuenca hidrológica topográfica de captación y drenaje, cuyo caudal máximo resultante es,
a veces, tan grande que se requieren obras hidráulicas especiales para evitar catástrofes provocadas por el hombre. No se debe echar la culpa a los fenómenos naturales que, en ocasiones,
son extraordinarios. En cambio, cuando hay escasez de agua, debe tomarse en cuenta este aspecto: guardar más agua, la suficiente, motivo por
el cual podría proyectarse una obra especial para
almacenar agua y jales (impermeable), como se
ilustra en las Figuras 12 a 16, (Orozco 2013b).
Figura 14. Cortina compactada y arqueada de “sección
graduada” con corazón constante de concreto asfáltico
(Orozco, 2008)
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b) Sirven como vertedor de operación,
c) Funcionan como galerías filtrantes, si se diseñan ex profeso, y
d) Actúan como galerías de inspección bajo todo
el depósito para jales. Conviene que tengan
dimensiones interiores mínimas de 1.25 m x
1.65 m, para su fácil acceso.
Figura 15. Cortina arqueada con corazón impermeable de
concreto asfáltico en la presa Noruega (Storglomvatn
Dam, 1997; Orozco 2008)
Figura 17. Alcantarilla funcional (Sección portal)
 Segunda reflexión. La galería filtrante puede
construirse de concreto sin arena para que sea
permeable. ¿Por qué no nos animamos a construirla, aunque sea a manera de prueba?
Figura 16. Presa Storglomvatn en proceso de llenado antes de su terminación en 1997; (Orozco, 2008)
 Segunda Reflexión. Si se trata de un depósito para jales con la cortina contenedora permeable,
¿por qué se acostumbra tener el agua recuperada en las proximidades de la corona, si sabemos
que debe estar alejada de la misma? (Figura 5a;
foto superior). Es decir, el estanque de agua libre
debe alojarse siempre hacia el terreno firme, para
alejar la superficie superior de filtración de agua y
aumentar la seguridad general.
4 SISTEMA DECANTADOR DRENANTE
 Primera reflexión. Aunque hay muchos sistemas
para extraer el agua libre del vaso de almacenamiento (sifones, balsas, conductos circulares o
cuadrados, alcantarillas y otros), ¿por qué no preferir la alcantarilla (sin torres de decantación)
"sección portal" con ramales y en ladera, si se
puede, y perforaciones suficientes? (Figura 17;
Orozco 2013a). Éstas tienen muchas ventajas, a
saber:
a) Pueden tener la sección hidráulica sobrada
para el tránsito de la tormenta de diseño,
5 VERTEDOR DE EXCEDENCIAS
 Primera reflexión. Aunque no se acostumbra
construir el vertedor de excedencias, sobre todo
en la etapa de cierre, ¿por qué no se adquiere
conciencia de que es indispensable dimensionarlo y construirlo "en firme", lo más alejado de la
cortina contenedora?
- Segunda reflexión. El vertedor de excedencias,
sobre todo en la etapa final, debe estar presente
desde que se gesta la idea y no diferir su construcción por diversas razones. Entonces, ¿por
qué nos hacemos disimulados y los construimos
hasta que se presente un problema serio? Es necesario aplicar siempre la Etapa de Previsión y la
de Acción, y no lo que se hace en la mayoría de
los casos: vivir en la Etapa de Historia, cuando
todo ya pasó.
6 RECOMENDACIONES
GENERALES
Y
REFLEXIONES
Son las siguientes:
a) Procurar, cuando hay geomaterial económicamente disponible, utilizar el procedimiento constructivo "aguas abajo" (Figuras 18 y 19; Orozco
2013b) o el "Arribajo" (Figuras 20 y 21, Orozco
2013b). Estas secciones transversales funcionan
mejor cuando las cortinas contenedoras están ar-
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OROZCO S, RV
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queadas y son cóncavas hacia "aguas abajo".
¿Creo que vale la pena analizarlas? Además,
equivalen a una cuña de refuerzo al depósito, si
así se proyectan.
Figura 21. Método
miento y espigas
Figura 18. Método constructivo: "aguas abajo” con enrocamiento
constructivo: “arribajo”, con enroca-
b) El efecto accidental por sismo deberá tomarse en
cuenta en el proyecto de un depósito para jales,
así como el de la licuación de la cortina contenedora formada con arena de ciclón (Figura 22;
Orozco 2013b). ¿Por qué este aspecto no se analiza con más detenimiento en los proyectos? Debería hacerse en todos los casos.
Figura 19. Método constructivo: “aguas abajo” con chimenea y delantal
Figura 22. Licuación de un depósito para jales, por efecto
de un sismo
Figura 20. Método constructivo: “arribajo”, con enrocamiento y arena “cicloneada”
c) Desde el punto de vista ingenieril, conviene repasar las actividades que intervienen con el objeto
de lograr un depósito para jales permanente (estético, ecológico, seguro y económico, nuevo o
rehabilitado). Esto se ilustra en la Figura 23
(Orozco 2013a). ¿No convendría extenderse más
al respecto? Puesto que nos conviene nombrar a
los responsables de cada actividad, es muy conveniente anotar las palabras clave que cada uno
de ellos debe respetar y cumplir, para lograr el nivel de calidad (especificación) que conduzca a lo
fijado en el proyecto del depósito para jales: la
geometría, los acabados, los geomateriales y los
procedimientos constructivos (Figura 24, Orozco
2013a).
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Depósitos de jales mineros en México. Reflexiones para mejorar su calidad
las zonas de aceptación, corrección y rechazo establecidas en la obra, mancomunadamente con el
grupo responsable (supervisor, constructor y controlador de calidad). ¿No es agradable trabajar en
equipo, con las "reglas del juego" muy claras?
(Figura 25, Orozco 2013a).
Figura 23. Actividades del depósito para jales permanente
(estético, ecológico, seguro y económico, nuevo o rehabilitado)
Figura 25. Carta de control de calidad
7 CONCLUSIÓN
Figura 24. Responsable del nivel de calidad
8 REFERENCIAS
d) Una buena guía para proyectar un depósito para
jales consiste en seguir la normatividad que ya
hay al respecto (SEMARNAT, 2004), tomando en
cuenta la clasificación mexicana ahí propuesta y
el catálogo de secciones de cortina propuestos.
¿Por qué no respetar la norma si su espíritu está
en facilitar el proyecto de los depósitos para jales? Recuérdese que antes no había ni guías ingenieriles.
e) Un aspecto que no debe soslayarse se refiere al
control total de la calidad, tanto en geometría y
acabados, como en materiales y procedimientos
constructivos, para lo cual se requiere que sea
ágil y oportuno, mediante cartas de control de calidad con sus gráficas de tendencias, dentro de
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