Desafíos Geotécnicos en Ingeniería de Relaves, por César Pastén, PhD.

La ingeniería geotécnica chilena ha desempeñado un rol decisivo en el diseño, construcción y operación de depósitos de relaves, permitiendo el almacenamiento seguro de masivas cantidades de relaves. Su trabajo ha favorecido la continuidad operacional de la industria minera nacional a tasas que le permiten liderar la producción mundial de minerales demandados por los continuos avances tecnológicos y que ayudarán transitar hacia el uso de energías renovables, consolidando el desarrollo sostenible de la sociedad.

Para mantener este liderazgo, la geotecnia chilena ha debido comprender las singularidades del desarrollo de esta disciplina en el país, que puede diferir de las experiencias en otros países, y deberá continuar desarrollando sus propias soluciones basadas en el conocimiento empírico acumulado y en la adopción de nuevas herramientas que faciliten su desempeño futuro.

A continuación, comparto lo que a mi modo de ver son los ocho desafíos más relevantes que tendrá la ingeniería geotécnica chilena en el mediano y largo plazo en materia de ingeniería de relaves.

1. Dimensión espacial – Grandes depósitos de relaves: Uno de los rasgos característicos de los depósitos chilenos es su masividad, lo que implica almacenar grandes volúmenes de relaves y la construcción de altas presas. Las alturas de estos depósitos pueden alcanzar varios centenares de metros, lo que dificulta la identificación de anomalías internas a grandes profundidades, ya sea en sistemas de drenaje o impermeabilización, tanto con métodos de prospección invasivos como no invasivos, modifica el comportamiento de materiales a grandes presiones y complica la evaluación de la variabilidad espacial de las propiedades de las presas, la cubeta y el suelo de fundación. Las múltiples trayectorias de esfuerzos y niveles de confinamiento de estos grandes volúmenes de relaves desafía la oferta actual de laboratorios y ensayos especiales capaces de reproducir tales condiciones.
2. Dimensión temporal – Estabilidad a largo plazo: Los depósitos de relaves demoran varias décadas en ser construidos lo que conlleva a una multiplicidad de cambios en su vida útil, desde su filosofía de diseño hasta su materialidad y geometría. A pesar de todos los posibles cambios, se debe asegurar la estabilidad química y física incluso después del cierre. El desafío en cada una de las etapas de la vida útil requiere caracterizar detalladamente la condición actual del depósito y prever los fenómenos que puedan comprometer su estabilidad con herramientas de monitoreo que en muchos casos deben operar pasivamente. Además, la evolución de los peligros naturales, tales como hidrológicos, geológicos y sísmicos, deben ser evaluados y considerados en amplias ventanas temporales.
3. Caracterización de la cubeta: Como consecuencia de las grandes dimensiones espaciales y temporales de los depósitos de relaves, surge la necesidad de diseñar y construir presas que permitan asegurar la contención segura de los relaves. Sobre esta materia se ha desarrollado bastante y seguirá siendo uno de los desafíos más importantes de la geotecnia de relaves. No obstante, un desafío de la misma magnitud involucra la caracterización de la cubeta, la cual puede ser considerada como una mina de minerales valiosos, como un reservorio de agua o como un reactor que controla el tipo de soluciones que pueden infiltrar en una presa o en el suelo de fundación afectando los sistemas de contención físicos y químicos.
4. Identificación y recuperación de agua: El agua es un recurso valioso y escaso, cuya recuperación puede estar acompañada de un aumento de la capacidad de almacenamiento de relaves y cuya presencia puede comprometer la estabilidad física de presas de relaves. Por lo tanto, es necesario saber con precisión donde se encuentra y cómo recuperarla. La presencia de agua también puede comprometer la estabilidad química de un depósito y en algunos casos degradar la estabilidad física, como por ejemplo, en el caso de infiltraciones que disuelven materiales del suelo de fundación desencadenando comportamientos contractivos o colapsos.

5. Manejo e integración de gran cantidad de datos: Las grandes dimensiones espaciales junto con el extenso ciclo de vida de los depósitos de relaves genera una gran cantidad de datos de monitoreo de procesos operacionales y de su desempeño físico y químico. El procesamiento de estos datos con métodos de inteligencia artificial y aprendizaje de máquinas permitirá identificar relaciones incipientes e interacciones entre distintas variables que hasta el momento no son evidentes por medio de los métodos de análisis tradicionales.
6. Decisiones basadas en desempeño y riesgo: Los ingenieros geotécnicos han desarrollado una aproximación determinística para resolver gran parte de sus soluciones. Esta aproximación puede resultar, en algunos casos, excesivamente conservadora y en otros casos puede que no incorpore racionalmente la incertidumbre de algunos procesos. Aprender a evaluar en términos probabilísticos para estimar el riesgo y de esta forma orientar la toma de decisiones en la gestión de los relaves es una exigencia de la industria minera que debe ser adoptada por la disciplina.
7. Comportamiento sísmico: Como ya es sabido, la sismicidad es una de las principales amenazas de las presas de relaves chilenas, por lo que los ingenieros geotécnicos deben contemplar en el ciclo de vida completo de los depósitos la incertidumbre de la estimación de la amenaza, las distintas potenciales fuentes sísmicas, como lo son terremotos de interfase, intraplaca de profundidad intermedia y corticales superficiales, el comportamiento cíclico de los materiales en el corto, mediano y largo plazo y, en lo posible, el desempeño del depósito ante eventos sísmicos pasados.
8. Formación profesional especializada: Todos los desafíos ya mencionados requieren de ingenieros geotécnicos que conozcan cabalmente su disciplina y que sean capaces de integrar los conocimientos de otras disciplinas, tales como geología, hidrogeología, hidrología, fluido-dinámica e ingeniería sísmica, entre otras. Se reconoce que a nivel mundial hay un déficit de profesionales en ingeniería de relaves, de lo cual tampoco escapa la ingeniería geotécnica. Por lo mismo, además, se debe realizar un trabajo de atracción de jóvenes que estudien carreras de ingeniería civil y afines, y promover el involucramiento de la industria para ayudar a acelerar el proceso de formación específica en relaves.
   Los mencionados acá son algunos de los desafíos que en mi opinión son los más relevantes de la geotecnia aplicada a la ingeniería de relaves en el mediano y largo plazo. Trabajar en estos desafíos permitirá que la geotecnia chilena siga liderando los procesos que han asegurado la estabilidad de depósitos de relaves y con ello contribuido al desarrollo del país.

César Pastén
Académico del Departamento de Ingeniería Civil e
Investigador Asociado del Centro Avanzado de Tecnología para la Minería
(AMTC) Universidad de Chile