4a. BASES GENERALES DE DISEÑO DE PRESAS.pdf

U.A.T.F. Ingeniería de Medio Ambiente MEA-835 Diseño y Construcción de Diques y Represas
Docente: Ing. Osvaldo Yúgar Espinoza 1
4. BASES GENERALES DE DISEÑO DE PRESAS Y REPRESAS
4.1. GENERALIDADES
En nuestra profesión de ingenieros de minas siempre estamos centrándonos en las operaciones mineras,
desde la exploración hasta la producción con la obtención de nuestro mineral vendible.
Pero muchas veces nos olvidamos, o no lo queremos ver, al niño feo de todo este proceso que son los
lodos, estériles que se producen en la planta de tratamiento (o de beneficio). Estos lodos es necesario
transportarlos y almacenarlos de una forma segura que no entrañe un riesgo para las personas y el medio
ambiente y pensando a largo plazo, no solo en la vida de la mina si no también que serán permanentes
a largo del tiempo.
Por ello, la ejecución de estas estructuras con todas sus instalaciones debe de llevar un estudio, extenso,
largo y cuidadoso, no dejando nada a la improvisación y con la realización de todos, los ensayos y cálculos
necesarios para no solo terminar la obra, también que permanezca estable a lo largo de décadas con el
debido control de las instalaciones de mantenimiento y control.
4.1.1. ¿QUÉ SON LOS RELAVES?
Como ya se ha comentado, proceden de la planta de tratamiento
de los procesos de flotación que se realizan y suelen estar
compuestos por partículas del tamaño de arenas o limos y que
se puede transportar en una forma de lodo (de ahí su nombre
genérico), se pueden bombear desde planta hasta el depósito
empleando una red de tuberías similar a una red de
abastecimiento de aguas. Todo esto conlleva la creación de
unas instalaciones para su manejo y control (en inglés se
denominan: Tailing Management Facilities, TMF).
Cuando se depositan en el dique se realiza desde las tuberías desde unos puntos de vertido (spigots) y
ese lodo depositado en aguas tranquilas comienza a decantar, yendo al fondo las partículas sólidas
hundiéndose ya que suelen tener una densidad bastante alta, quedando el agua en superficie.
Esta es otra de las cuestiones interesantes de estas instalaciones en las cuales el agua del circuito de
tratamiento del mineral puede ser reciclada desde el depósito de lodos hasta una planta de tratamiento
de agua y de ahí poder recircularse y usarse de nuevo en el sistema de tratamiento de mineral (Water
Managment Facilities, WMF).
4.2. CRITERIOS DE DISEÑO
Evidentemente, para el diseño y ejecución de este tipo de obras de ingeniería hay que hacer muchos
estudios previos y colaborar con muchos especialistas en diversas áreas de la geotecnia, geología,
minería, etc.
Algunos pasos recomendables para el inicio del diseño pueden ser:
1. Emplazamiento del lugar: Es muy importante una zona geológicamente estable, sin presencia
de fallas, o al menos no activas, estado de fracturación, diaclasado. Investigación hidrogeológica
en detalle, hidrología, climatología y todos los estudios que se consideren pertinentes.
2. Tipo de efluente que vamos a verter, es nuestro relave (lodo). Sus Características, químicas
físicas, su comportamiento cuando se produce la decantación y se crean las playas. Cómo se

comporta al secarse por la pérdida de agua. Comportamiento tras la decantación, asentamientos,
estabilidad.
3. Operación durante la vida útil: Un factor muy importante y que depende directamente de la vida
de la mina, de su período estimado de producción. Se deben de realizar controles no sólo de lo
vertido, también de los cierres de diques y presas (estabilidad, movimientos), filtraciones de agua.
Y sobre todo los recrecimientos, en principio antes de que los ingresos sean altos (primeros años
de la mina en producción) no se construye un dique de grandes dimensiones se realiza una
estimación de vida de unos años y si la operación continua, entonces se realizan recrecimientos
sucesivos cuando esa inversión es posible y además se puede proyectar en los presupuestos de
la mina. Hay distintos dos tipos de recrecimientos: aguas arriba y aguas abajo. Y todos ellos
requieren del uso de amplios estudios técnicos.
4. Cierre y clausura del dique: Muchas veces la mina no cierra, pero el dique se nos ha quedado
pequeño y por los condicionantes que sean se hace necesario clausurar el actual dique y volver a
construir otro nuevo. También puede ser que la mina deje de estar operativa, no sea rentable y se
detiene. En ambos casos estas instalaciones siempre deben quedar bajo control y auscultación
para prevenir accidentes.
Enlaces:
http://www.tailings.info/basics/tailings.htm
https://scholar.google.es/scholar?q=TAILINGS+FACILITIES+golder&hl=es&as_sdt=0&as_vis=1&oi=sch
olart
https://www.bhp.com/-/media/bhp/regulatory-information-media/copper/olympic-dam/0000/draft-eis-
appendices/odxeisappendixf1tailingsstoragefacilitydesignreport.pdf
Enlaces a vídeos con ejemplos de automatización minera:
http://www.dmp.wa.gov.au/Safety/Guidance-about-tailings-storage-6556.aspx
https://www.youtube.com/watch?v=JmzufVc3FBA
E&P Ghana Tailings Dam Construction - YouTube
https://www.youtube.com/watch?v=dzGA6SOI15U

Prácticamente todas las estructuras de ingeniería civil, edificios, puentes, carreteras, túneles, muros,
torres, presas, deben cimentarse sobre la superficie de la tierra o dentro de ella. Para que una estructura
se comporte satisfactoriamente debe poseer una cimentación adecuada.
Una presa de relaves es quizás una de las obras de ingeniería en que se complementan en mayor grado
los aspectos de diseño y construcción.
En realidad, una presa de relaves cumple con varias características que la hacen una obra muy especial,
sobre todo del punto de vista constructivo.
El período constructivo es generalmente muy similar a la vida útil de la presa, confundiéndose en parte
con la operación del mismo;
• El proceso constructivo, a través de un período muy prolongado, hace que el sistema de
evacuación de aguas, para seguridad ante crecidas, sea una obra particularmente compleja;
• El embalse formado por la construcción de la presa de arena es frecuentemente utilizado como
almacenamiento de agua para su recuperación en los procesos mineros;
• El principal material de construcción, que es una fracción arenosa del relave, es un material
susceptible de licuación cuando está saturado si es sujeto a esfuerzos vibratorios significativos;
• Las arenas de relaves son también muy erosionables por efecto del viento y del escurrimiento
de agua cuando se encuentra relativamente seca;
• las pulpas de relave, lamas y/o arenas de relaves, son pulpas en general abrasivas y que además
presentan problemas de sedimentación que controlan las velocidades límites de escurrimiento;
• Los relaves constituyen un residuo no deseado, consecuencia de un proceso productivo que
tiene por finalidad obtener metales y otros productos;
• Los relaves en general contienen elementos contaminantes al medio ambiente.
Una vez cumplida la vida útil de una presa de relaves (abandono), la misma debe continuar segura o
estable, al mismo tiempo que debe continuar cumpliendo con restricciones ambientales.
Aunque los tranques de relaves pueden construirse según métodos de presas convencionales, lo más
común es recurrir a otras tecnologías desarrolladas en el mundo a través del tiempo, lo cual no ha dejado
de producir accidentes dados su carácter empírico. En los últimos años, siguiendo principios de la
Mecánica de Suelos y otras ciencias afines, se ha conseguido mejorar considerablemente las prácticas
constructivas, distinguiéndose los tres métodos típicos de construcción.

La construcción de las presas de relaves está condicionada principalmente por el proceso de explotación.
Si existe gran abundancia de arenas, como lo que sucede en la minería de estaño, el método de aguas
abajo será el método más recomendable, dada la necesidad de depositar las arenas. Sin embargo, si el
porcentaje de finos es muy alto (fosfatos, caolín, plomo, etc) existen pocos materiales para construir el
prisma, por lo que la tendencia es construir por el método aguas arriba o por otros métodos. Por supuesto,
existe gran diversidad de situaciones intermedias.
EL SUELO COMO MATERIAL DE CONSTRUCCION
El suelo es el material de construcción más abundante del mundo y en muchas zonas constituye, de
hecho, el único material disponible localmente. Desde el periodo neolítico, la tierra se ha utilizado para la
construcción de monumentos, tumbas, viviendas, vías de comunicación y estructuras para retención de
agua.
Cuando el ingeniero emplea el suelo como material de construcción debe seleccionar el tipo adecuando
de suelo, así como el método de colocación y, luego, controlar su colocación en la obra. Una masa de
suelo colocada por el hombre constituye un relleno y el suelo se suele denominar rellenado. Uno de los
problemas más habituales en este tipo de construcción se debe a la gran diversidad de los puntos de
extracción, denominados zonas de préstamo. Una parte esencial de la tarea del ingeniero es cerciorarse
que las propiedades del material colocado corresponden a las supuestas en el proyecto, o modificar el
proyecto durante la construcción, teniendo en cuenta cualquier diferencia entre las propiedades de la obra
construida y las que se consideraron en el proyecto.
EJEMPLO DE UNA PRESA DE TIERRA PARA ENVALSE DE AGUA
La fig. 1.8 es una sección transversal de una presa de tierra construida para crear un embalse. Las dos
zonas principales de la presa son el núcleo o corazón de arcilla y el pie
Fig. 1.8. Presa de tierra
De enrocamiento o escollera: el núcleo con su arcilla impermeable hace que las filtraciones sean escasas;
y el pie de bloques de roca pesados y muy permeables, proporciona una estabilidad considerable a la
presa. Entre ambas zonas se coloca un filtro de grava para evitar el arrastre de las partículas del suelo
del núcleo hacia los huecos de enrocamiento. Entre el núcleo y el embalse se coloca un manto de bloques
sobre un lecho de grava. Este manto evita la erosión del núcleo por la lluvia o el agua del embalse. El
lecho de grava impide la penetración de grandes bloques de roca del manto en la arcilla. Este tipo de
presa se denomina mixta o graduada para diferenciarla de la presa de tierra homogénea en la que se
utiliza un solo tipo de material en toda la sección.
La popularidad de las presas de tierra, en comparación con las de concreto, aumenta de manera
constante por dos razones principales.
• El primer lugar, la presa de tierra puede resistir mejor los desplazamientos de la cimentación y de
los estribos que una estructura de concreto más rígida.

• En segundo lugar, el costo de las obras de tierra por unidad de volumen se ha mantenido
aproximadamente constante durante los últimos 50 años (el aumento del costo de la mano de obra
ha sido contrarrestado por las mejoras en los equipos de movimientos de tierras), mientras que el
concreto del concreto ha aumentado continuamente. Por lo tanto, las presas de tierra tienen cada
vez más aceptación.
Los tamaños relativos de cada zona en una presa de tierra y los materiales de las mismas dependen
mucho de los materiales disponibles en el lugar. En el caso de la presa de la fig. 1.8 los volúmenes
respectivos de arcilla y roca que se extrajeron de la excavación para el embalse fueron prácticamente
equivalentes a los que se usaron para la presa. De esta forma no se desperdició nada del material
excavado. El único material escaso en la zona es la grava empleada para el filtro y el lecho de apoyo del
enrocamiento. Este material se obtuvo de graveras fluviales a cierta distancia de la zona, y se transportó
en camiones hasta la presa.
La construcción de la presa se realizó en toda su longitud y ancho simultáneamente; es decir, se intentó
mantener la superficie de la presa aproximadamente horizontal en todas las fases de la construcción. El
pie de la misma, formado por bloques de roca con tamaños desde 0.15 a 0.90 m, se vertía directamente
desde los camiones y la piedra se regaba con agua a presión elevada a medida que se descargaba. La
arcilla y la grava se colocaron por capas horizontales de 0.15 a 0.30 m de espesor, regándolas hasta
obtener una humedad determinada y, finalmente se compactaron, en toda la superficie, mediante rodillos.
Durante el diseño y construcción de la presa de tierra, los ingenieros debieron tener en cuenta las
cuestiones siguientes:
1. ¿Qué dimensiones debería tener la presa para obtener la estructura más económica y segura?
2. ¿Cuál es el espesor mínimo seguro de las capas de grava?
3. ¿Qué espesores de grava y bloques de roca serían necesarios en el manto para limitar el
hinchamiento del núcleo de arcilla a un valor admisible?
4. ¿Qué humedad y método de compactación deberían emplearse en la colocación de la grava y
arcilla?
5. ¿Cuáles serían las características de resistencia y permeabilidad de la presa construida?
6. ¿Cómo variaría la resistencia y la permeabilidad de la presa con el tiempo y la altura de agua en
el embalse?
7. ¿Qué perdidas por filtración podrían producirse bajo la presa y a través de la misma?
8. Si es el caso, ¿Qué restricciones especiales deberían imponerse en el funcionamiento del
embalse?
EJEMPLO DE TUBERIA ENTERRADA
Con frecuencia se debe enterrar una tubería bajo el muro de la presa. Debido al rápido crecimiento de la
industria de tuberías y a la construcción de importantes presas, ha aumentado grandemente el número
de instalaciones, de tuberías enterradas. Estas tuberías suelen ser de una chapa de metal, o plástico,
denominadas tuberías flexibles o de una pared gruesa de concreto armado, denominadas tuberías
rígidas.
Existen muy pocos casos en los que las tuberías enterradas se hayan roto por aplastamiento bajo las
cargas exteriores aplicadas. La mayor parte de las roturas producidas han estado asociadas con:
a) Ejecución defectuosa
b) Cargas de construcción superiores a las del proyecto y
c) Flexión de la tubería por asentamientos de la cimentación o hundimiento.
Ante los excelentes datos de comportamiento de muchos miles de tuberías enterradas, la conclusión
obligada es que los métodos de proyecto y construcción que se utilizan habitualmente producen

instalaciones con un amplio margen de seguridad. Sin embargo, se ha publicado escasa información
referente a la seguridad real de estas instalaciones y a su grado de sobredimensionamiento, lo que ha
podido ocasionar un gran despilfarro de dinero.
La fig. 1.16 muestra la instalación de dos tuberías de acero, de 760 mm de diámetro cada una, con un
espesor de pared de 9.5 mm, enterradas bajo un terraplén de 24 m de altura en su eje. Con el método
analítico que se emplea usualmente, se obtuvo un valor de 19 cm para la máxima flecha o deflexión del
tubo. La práctica habitual indica un valor del 5% del diámetro del tubo, es decir, 38 mm para un diámetro
de 760 mm, como máxima deflexión admisible.
En esta fase de la obra, se realizaron pruebas en laboratorio e in situ sobre las tuberías instaladas.
Empleando los datos sobre características del suelo obtenidas en estas pruebas, se llegó al cálculo de
una deflexión de la tubería de 8 mm, valor perfectamente seguro. El valor máximo de la deflexión de la
tubería medido realmente fue de solo 4.3 mm. Estas deflexiones indican la ventaja de una instalación
controlada (así como la inexactitud de los métodos habitualmente empleados para estimar las
deformaciones para tuberías enterradas).
El método de colocación de las tuberías se indica en la fig. 1.16 y comprende las siguientes fases:
realización del relleno hasta la cota de la parte superior de las tuberías; excavación de una zanja para las
tuberías; conformación a mano de una cama de asiento para cada tubería, adecuada a la curvatura de la
misma; relleno bajo condiciones cuidadosamente controladas para conseguir un terreno compacto en las
partes laterales y una zona blanda encima de cada tubo.
Fig. 1.16 Tuberías enterradas
Los rellenos laterales compactos proporcionan a las tuberías, un apoyo lateral resistente, reduciendo así
su deformación lateral. Las zonas blandas tienden a provocar que la parte del terraplén situada
directamente sobre las tuberías se asiente más que el resto, transmitiendo así parte de la carga vertical
al terreno situado fuera de la zona de emplazamiento de las tuberías; es el fenómeno denominado arqueo
o efecto arco.

Como la carga vertical sobre las tuberías depende de la altura del terraplén, se puede esperar que el
asentamiento de las tuberías sea máximo en el centro del terraplén. Así ocurrió en el ejemplo citado, en
el cual el asentamiento fue de 17 cm en el eje del terraplén y solo 1 cm en los extremos del mismo. La
tubería de acero flexible, de más de 100 m de longitud, podía resistir fácilmente una flecha de 16 cm.
En este proyecto el ingeniero tuvo que seleccionar el espesor de las paredes de la tubería y dirigir
supervisar la colocación de las mismas.
4.2. MANEJO Y DISPOSICION DE LOS RELAVES
Actualmente el manejo de los relaves, emanados de los procesos industriales, está orientado en forma
creciente a la protección del medio ambiente, estableciéndose fuertes restricciones para impedir su
contaminación. Por otra parte, el acelerado desarrollo alcanzado por la tecnología minera ha significado
un considerable crecimiento de la producción de concentrados, por consiguiente, mayores volúmenes de
relave (residuo proveniente del proceso de flotación) por almacenar, siendo este uno de los problemas
básicos de las plantas mineras.
Existen diversas formas de almacenar los relaves.
Depósitos submarinos y costeros. Consisten fundamentalmente en descargar los residuos mineros en
el mar, ya sea en la costa o en lugares suficientemente profundos. En ambos casos se produce un
perjuicio ecológico, debido a que el material fino, por efecto del oleaje, tiende a mantenerse en
suspensión, formando una pantalla que impide la penetración de rayos solares esenciales para cualquier
forma de vida acuática.
Depósitos subterráneos. Consisten esencialmente, en el relleno de excavaciones mineras con relave.
En el caso de excavaciones de tipo abierta el relave puede ser utilizado como relleno de grietas o cráteres,
lo cual sólo es recomendable en casos de minas en abandono. En el caso de minas de tipo subterránea
en explotación es posible preparar un mortero cemento-relave (dosificación 1:6) para ser usado como un
método de fortificación. La desventaja de este sistema es que sólo se utiliza una fracción del relave en la
confección del mortero por lo tanto siempre se tendrá un excedente. Por último, las minas subterráneas
en abandono podría ser una alternativa de depósito, sin embargo, éstas quedan sin posibilidad de reiniciar
una explotación.
Depósitos superficiales. Entre los depósitos superficiales existen las presas con material de empréstito,
depósitos de relave espesados y presas de arenas de relaves, siendo la tendencia actual esta última, los
cuales provocan un fuerte impacto ecológico y paisajístico.
Las presas de arenas de relaves, o presas de relaves, consisten en un muro de tierra para disponer de
una capacidad inicial de embalse y luego, se hace la distribución de almacenamiento de los relaves
ubicando la fracción gruesa en un estructura estable y disponiendo, a la vez, de la suspensión parcial de
sólidos en líquidos y de una fracción líquida capaces de mantenerse en condiciones seguras respecto a
eventuales rebalses u otras perturbaciones (lluvias, movimientos telúricos, avalanchas de quebradas,
etc.). En este sistema de disposición existen tres métodos de construcción.
4.3. DEFINICIONES
Dentro del nombre genérico de presa mineras, balsas o tranque de relaves se engloban en este texto
diversas denominaciones locales utilizadas para designar depósitos de estériles de plantas de procesos
de minerales de suspensión acuosa.

Fig.5.1. Presa minera nomenclatura
En una presa de relaves o balsa se distinguen habitualmente:
• El dique o muro exterior que sirve de contención a los estériles
• La playa de arenas o estériles gruesos depositados en las proximidades del punto de vertido
• El lago de aguas claras, decantadas.
• El depósito de lodos sedimentados.
4.4. CONCEPTO DEL DISEÑO
El concepto general del diseño para el depósito de relaves es construir una presa de arranque, antes del
comienzo de las operaciones, usando materiales de construcción disponibles localmente y elevar la presa
de arranque empleando relaves ciclonados underflow durante las operaciones de depósito de relaves.
Los objetivos específicos del proyecto para el diseño de la presa son:
• Satisfacer los criterios de estabilidad física, química y ambiental internacionalmente aceptados
para la construcción de presas en áreas de sismicidad;
• Minimizar el riesgo de infiltración en el medio ambiente;
• Incorporar materiales disponibles localmente para la construcción cuyo costo sea
económicamente ventajoso, pero sin comprometer la seguridad;
• Satisfacer todos los requisitos reglamentarios de Bolivia en relación con la construcción de la presa
de relaves.
Para los estudios preliminares es necesario estimar el volumen total de estériles a almacenar en función
de la producción previsible o de las reservas disponibles y seleccionar sobre planos topográficos los
emplazamientos con capacidad adecuada.
A continuación, deben evaluarse tales emplazamientos ponderando un conjunto de factores que se
detallan en los apartados siguientes:
4.4.1. CRITERIOS DE DISEÑO
Los criterios de diseño de las instalaciones de almacenamiento de los relaves mineros pueden
generalmente dividirse en tres categorías, sean los criterios generales, de índole técnico y de índole
ambiental.
Los criterios de índole técnicos son aquellos relacionados con la topografía del lugar y la seguridad e
integridad de las instalaciones. Por ejemplo:
• Factores de seguridad mínima para la estabilidad de los diques;
• Altura mínima de la revancha que debe ser respectada;

• Periodo de recurrencia de las crecidas y de los sismos de diseño para cada una de las
instalaciones
Los criterios de índole ambiental son aquellos relacionados a la protección del medio receptor incluyendo
las personas, la fauna y la flora. Por ejemplo:
• Las normas de la calidad de los efluentes a respectar
• Las crecidas por las cuales estas normas no podrán ser respetadas
Al momento de diseñar una nueva instalación de almacenamiento de relaves para una mina, siempre se
opta por la tecnología que mejor satisfaga: la naturaleza social, fisiográfica, climática, biológica y
geoquímica de los materiales y de la operación. Todos los elementos que conformarán el diseño de la
presa son evaluados respecto del riesgo y la tolerancia al riesgo y, además, se aplica un examen técnico
independiente. El diseño de las instalaciones para el almacenamiento de relaves cumple con los requisitos
normativos de seguridad y protección ambiental; por otra parte, también cumplen con los compromisos
contraídos con las comunidades de interés.
Las instalaciones de relaves incluyen la distribución de relaves y el área de almacenamiento, estructuras
para el manejo de agua superficial, e instalaciones para retornar el agua del depósito de relaves a la
planta para volverla a usar en el procesamiento.
Los principales componentes de las instalaciones de relaves son:
• Una presa de relaves de tierra de 20 - 30 m de altura empezando con una presa inicial (de
arranque) y luego construida por etapas durante la vida útil de la mina;
• Canales de desviación de flujos del depósito;
• Una presa de almacenamiento para suministrar agua en la cabecera del valle aguas arriba del
depósito.
• Un sistema de decantación de la poza de relaves;
• Una barcaza de instalación de la bomba para reciclar agua;
• Sistema de distribución de relaves; y
• Sistema de colección de filtraciones y bomba de retorno, que será usado según se requiera para
mantener la calidad del agua aguas abajo de las instalaciones.
4.4.2. OBJETIVOS DEL PROYECTO PARA DISEÑO DE PRESAS
De conformidad con el propósito del Estudio Primario de Factibilidad del Proyecto de Sulfuro, el objetivo
general del trabajo fue desarrollar diseños a nivel de factibilidad para almacenar los relaves planeados,
de una manera responsable desde el punto de vista ambiental, proporcionando un nivel adecuado de
detalle de ingeniería, a fin de respaldar un estudio de factibilidad financiable por un banco.
Por ejemplo: los objetivos específicos del proyecto para el diseño de la presa a fin de almacenar
alrededor de 900 millones de toneladas de relaves correspondientes a una producción de 108,000 t/d
son:
− Cumplir los criterios de estabilidad aceptados internacionalmente para la construcción de presas
en áreas de alta sismicidad;
− Reducir al mínimo el riesgo de infiltración en el medio ambiente;
− Incorporar materiales de construcción disponibles localmente cuyo costo sea económicamente
ventajoso, pero sin comprometer la seguridad; y
− Cumplir con todas las disposiciones reglamentarias relacionadas con la construcción de DAR.
El Tabla 6.1 resume los criterios específicos de diseño del proyecto, con la finalidad de cumplir con los
objetivos específicos para el diseño de la presa de relaves descrita anteriormente, y los objetivos globales
del proyecto.

Tabla 4.1 Resumen de los Criterios Específicos de Diseño del Proyecto
para la Presa de Relaves Criterios del Diseño Índice de Producción 108,000 t/d
Índice de Producción Criterio del Diseño
108,000 t/d
Cantidad Total de Relaves 1.033 miles de millones de
toneladas (1)
Años de Funcionamiento 22 años (2)
Porcentaje de Sólidos de la Planta de Procesamiento 30%
Porcentaje de Sólidos de los Espesadores 50%
Porcentaje de Sólidos para la primera Estación de Separación Ciclónica 30%
Porcentaje Máximo de Finos (Productos que pasan por el tamiz No. 200)
en relaves underflow
15%
Tiempo de Funcionamiento del Sistema de Separación Ciclónica 85%
Requerimientos de agua para puesta en marcha 750,000 m3
Ancho de la Cresta para Crecimiento de Línea Central 50 m
Ancho de la Cresta para Crecimiento Aguas Abajo 15 m
Talud Aguas Abajo para el Crecimiento de Línea Central & Aguas Abajo 3.5H:1V
Talud Aguas Arriba para Crecimiento de Aguas Abajo 1.5H:1V
Ancho de la Cresta de la Presa de Arranque 15 m
Presa de arranque:
Talud de aguas arriba
Talud de aguas abajo (Porción superior y entre las bermas)
Talud aguas abajo (porción inferior)
2H:1V
2H:1V
3.5H:1V
Densidad Promedio de Overflow (< 12 meses) 1.05 t/m3
Densidad Promedio de Overflow (> 12 meses) 1.3 t/m3
Densidad Promedio de Underflow 1.5 t/m3
Requisito de Almacenamiento de Avenidas PMP
Requisitos de Descarga de Permeabilidad/Solución Instalación de descarga cero
Los criterios específicos para el diseño de la presa de relaves son los siguientes:
• Criterios de Desempeño: La presa deberá ser estable y no deberá experimentar daños graves,
durante una sacudida ni después de ésta, asociados con el sismo de base de diseño (DBE). La
presa no deberá tener deformaciones ni deslizamientos excesivos, los cuales podrían originar la
liberación de los desechos almacenados como resultado de la ocurrencia del DBE. Las
deformaciones por sismos no deberán provocar una pérdida significativa de la altura libre, el
rebalse de la presa, o un resquebrajamiento importante de la presa o los estribos. Se espera que
los daños causados por el sismo puedan ser reparados, de tal manera que las operaciones puedan
reanudarse en un periodo aproximado de dos meses del sismo.
• Sismo de Base de Diseño: La presa de desechos estará diseñado para soportar movimientos
telúricos asociados con un DBE, evitando así la liberación de los desechos o del agua de la laguna
de decantación. Debido a las consecuencias bastante significativas de una potencial falla de la
presa, se seleccionó el Sismo Máximo Creíble (MCE) como el DBE para la vida operativa de DAR.
En base al riesgo sísmico, el DBE seleccionado corresponde a un sismo megafalla máximo creíble
a una distancia de 65 km con respecto al sitio. La aceleración horizontal máxima en el percentil
84 para el DBE seleccionado como MCE megafalla de M 9.0 es de 0.47 g.
• Crecida y Borde Libre de Diseño: La presa de relaves estará diseñada para contener el volumen
de derrame del evento de la Precipitación Probable Máxima (PMP) en todo momento durante la
construcción y funcionamiento del embalse, además del volumen de la laguna de funcionamiento
normal. La laguna de funcionamiento normal está prevista para cubrir un área aproximada de 20
Ha con una profundidad de alrededor de 2 m.

Asimismo, en cualquier momento durante la construcción y funcionamiento de la instalación, el nivel
máximo de almacenamiento del embalse de relaves de la presa será, como mínimo, 3 m menor que la
elevación de la cresta de la presa.
4.4.3. MEMORIA PARA EL PROYECTO DE UNA PRESA
Se debe de preparar un informe completo que incluya el estudio de las características ingenieriles y costo
de la presa y embalse proyectado y contenga una descripción general del proyecto, en el que se tengan
en cuenta todos los factores, del cálculo detallado y los planos de la planta general y las secciones. Entre
estos planos habrá uno de emplazamiento y las curvas de volúmenes.
Para asegurarse de que la descripción es completa y que el informe contiene todos los datos esenciales,
cálculos y conclusiones que entran en el proyecto es aconsejable proceder de una manera uniforme. Se
incluye a continuación un esquema de los puntos que deba tener el informe para que sirva como guía.
Realmente no son necesarios todos los datos que se enumeran en este esquema para un determinado
proyecto de una presa pequeña, pero la mayor parte de ellos se necesitarán cuando la presa sea mayor
y más compleja.
• Desarrollar e implementar las investigaciones geotécnicas de campo para evaluar las condiciones
de la fundación y los materiales de préstamo para la presa de relaves, así como la ubicación
seleccionada de la presa de relaves,
• Realizar un reconocimiento geológico de la zona seleccionada para el emplazamiento de la presa,
• Llevar a cabo los estudios de sismicidad específicos del emplazamiento;
• Realizar las pruebas de laboratorio en muestras representativas del material de relaves underflow,
basándose en material representativo de todos los relaves, provisto por la planta, pruebas y
simulación realizadas en estas muestras por laboratorio, con el objeto de evaluar las
características de ingeniería;
• Llevar a cabo análisis de ingeniería destinados a evaluar el balance de materiales, la estabilidad
de los taludes, infiltraciones y balance de aguas relacionados con el embalse de relaves;
• Preparar planos de diseño a nivel de factibilidad para la presa de relaves para que retenga los
materiales de relave;
• Desarrollar un cronograma de la construcción de obras a nivel de factibilidad;
• Calcular los costos operacionales y de construcción a nivel de factibilidad; y
• Preparar este informe resumiendo los trabajos enumerados anteriormente.
4.5. FACTORES OPERATIVOS A CONSIDERAR EN EL DISEÑO DE LA PRESA
4.5.1. MANEJO DE AGUA
Las instalaciones de relaves forman el mayor componente del plan de manejo de agua para el área de la
mina, e incluirán los siguientes componentes:
• La pulpa de relaves será almacenada y el agua de relaves será reciclada al concentrador;
• Los flujos naturales serán interceptados por un sistema de desviación para reducir los flujos que
entran al depósito de relaves, lo cual reducirá potencialmente los flujos de salida contaminados;
• Determinar el área de la cuenca para la presa de relaves excluyendo desviaciones y la
precipitación anual, analizar el balance de agua. El exceso de agua de la presa de relaves será
liberado, vía un sistema de decantación, a la quebrada, después de un apropiado monitoreo de
calidad de agua;
• El agua descargada del depósito de relaves estará de acuerdo con los criterios de descarga según
reglamento de La Ley 1333;

• La presa de relaves tendrá suficiente borde libre para almacenar con seguridad y descargar la
crecida máxima posibles.
• Cualquier agua contaminada del área de la mina (DAM) será bombeada a la planta, y tratada,
como se requiera, con adición de cal, y entonces bombeada al depósito de relaves; y
• La calidad del agua de las filtraciones será monitoreada, las filtraciones serán colectadas y
bombeadas de regreso al depósito si fuera requerido para satisfacer los criterios de calidad de
agua.
4.5.2. MANEJO DE RELAVES
El criterio de diseño del almacenaje de relaves y los parámetros de caracterización de relaves son
resumidos en la Tabla 5.1.
Tabla. 5.2. Parámetros de Diseño del Sistema de Disposición de Relaves
Ítem Valor
Capacidad de almacenamiento requerida Lodos en tons, sólidas (20 años de prod.)
Tasa de producción de relaves tons/día
Contenido de sólidos de la pulpa de relaves % en peso de sólidos
Gravedad específica del relave
Densidad seca promedio ton/m3
Gradación 67% menor que 75 µm
Permeabilidad 10-4
cm/s a 10-6
cm/s
Las consideraciones de operación para el manejo de los relaves incluyen:
• Crecimiento de la presa para asegurar un adecuado almacenamiento de agua y borde libre;
• Mantenimiento del sistema de drenaje para controlar el tamaño de la laguna durante la operación
y la descarga de los eventos de crecida.
• Flexibilidad de ir a una disposición subacuática, si se requiere reducir la oxidación en las playas;
• Caños para optimizar el llenado del depósito y la operación de decantación;
• Bomba y tubería para retornar el agua del depósito a la planta con provisión para su remoción
periódica si fuera requerido.
El depósito de relaves será una playa de relaves convencional sobre el agua, con los relaves depositados
por cañerías desde la cresta y el lado aguas arriba. La poza de decantación será mantenida aguas arriba
de la presa y será controlada por la operación del sistema de decantado. El nivel de la laguna será
mantenido para proveer de escorrentías y almacenaje de agua para las operaciones de la planta.
Debido al potencial para oxidar sulfuros y la generación neta de ácido, las instalaciones serán diseñadas
para proporcionar la saturación de los relaves en el largo plazo. En el corto plazo, el potencial para disolver
metales en el agua de los relaves como un resultado de la lixiviación de metales y variaciones potenciales
en el proceso de calidad de agua son también considerados en la estrategia de manejo de agua. En el
largo plazo, un depósito inundado limitaría la oxidación y la lixiviación de metales y, hasta entonces, se
reducirían las cargas de metales disueltos. También puede ser que se demuestre, en el futuro, que una
combinación de cobertura de suelo y bofedales podría llevar a cabo el objetivo de limitar la oxidación y
mantener una calidad de agua aceptable.
4.5.3. CONTROLES AMBIENTALES
Controles ambientales serán incorporados en los aspectos de diseño, construcción, operación y cierre de
las instalaciones de relaves. Los controles están referidos al manejo de agua, estabilidad física, seguridad,
y protección ambiental. Esta sección resume los controles para las principales fases del proyecto. Así
mismo se efectuará el plan de cierre para las instalaciones de relaves.
Diseño y Construcción

Los principales controles durante el diseño y construcción incluyen lo siguiente:
• La presa crecerá en etapas para proveer almacenaje para el evento máximo probable de
inundación;
• Un programa de control de calidad y/o de aseguramiento de la calidad será llevado a cabo durante
la construcción de la presa para asegurar que las especificaciones de diseño son satisfechas y
los cambios, como requiera las condiciones propias del lugar, son incorporados dentro del diseño
y construcción;
• El control de sedimentos de las actividades de construcción, tal como la preparación del lugar y el
desarrollo de la vía de acarreo, incluirá zanjas de colección y una poza de sedimento;
• La filtración del depósito, a través de los cimientos, es de significativo interés técnico. Esto puede
ser tratado mediante una cortina profunda de concreto inyectado para sellar el cimiento.
Controles adicionales incluirán, como poner suelos impermeables en áreas seleccionadas dentro del
depósito, como se requiera para controlar las filtraciones;
4.6. SELECCIÓN DEL EMPLAZAMIENTO
La fase de localización y disposición del depósito, se iniciará con la definición de:
• Tipo de relaves
• rango de producción
• Vida útil del depósito
Con dicho conocimiento, se efectuarán estimados preliminares del volumen de deposición requerido para
la disposición de los relaves.
Los requerimientos de volumen de deposición determinarán la validez de posibles sitios de deposición.
De otro lado, la composición química general de los efluentes de mina, puede ser un indicador de los
riesgos de contaminación potencial del agua subterránea, y esto puede tener consecuencias importantes
en las decisiones de la localización del depósito de relaves.
Después de establecer los requerimientos del volumen de deposición de relaves, y de la naturaleza de
los relaves, la etapa siguiente será la selección de un sitio para la deposición, y para identificar el mejor
tipo de disposición, adecuado a las características del sitio.
Una parte esencial de la selección del sitio y disposición del depósito, es el balance hídrico y los factores
de control de avenidas; tanto como la selección del tipo de presa entre las varias opciones. Por lo tanto,
la localización y disposición de un depósito están integradas con otros factores.
4.6.1. CONSIDERACIONES GENERALES
La localización del depósito de relaves exige la consideración de diversos factores, ya que su repercusión
sobre la explotación puede ser muy importante. En esta selección influye tanto la localización de la Planta
como los factores topográficos, hidrogeológicos y ambientales, etc.
En general conviene que la presa quede a cota inferior que la planta con objeto de facilitar el transporte
por gravedad o reducir al mínimo los costos de bombeo. No se descartan, sin embargo, implantaciones a
altura moderada sobre la planta. En general, deben buscarse trazados de suave pendiente para evitar
tener que instalar partidores de carga.
Debe tenerse en cuenta que los problemas de diseño y construcción aumentan considerablemente con
la altura, por lo que debe procurarse no sobrepasar alturas de dique del orden de 40-50 m. Por otro lado,

las presas de gran extensión superficial plantean mayores problemas de infiltración, impacto ambiental,
expropiaciones, etc., además de las naturales pérdidas por evaporación. En algún caso, no obstante, este
último factor puede ser prioritario.
Evaluar las ubicaciones potenciales para el embalse de relaves y alternativas de deposición para un
depósito de relaves con visión a futuro previendo el desarrollo de la explotación y sobre todo no
hipotecando zonas de posibles reservas, áreas de paso, etc. Dichos estudios iníciales previos serán
compilados en un documento titulado “Análisis de Alternativas y Selección de la Ubicación”. Como parte
de los estudios previos, se selecciona una metodología para la disposición de relaves y un método para
la construcción de la presa. La configuración recomendada para la construcción de la presa estará
compuesta de una presa de arranque construida de roca de desmonte o materiales de préstamo, y
posteriormente elevada con relaves ciclonados compactados, utilizando un método de construcción de
aguas abajo o de línea central u otros.
Se buscarán ubicaciones probables para el embalse de relaves, efectuando una evaluación inicial de su
factibilidad técnica como parte de los estudios iníciales previos, de acuerdo con los siguientes factores
principales:
• Capacidad total de almacenamiento del sitio y potencial de expansión;
• Distancia máxima hasta la planta y la correspondiente longitud aproximada de la línea de
conducción de relaves;
• Diferencia de elevación entre el depósito y la planta;
• Volumen de la presa requerido para retener los relaves overflow producidos;
• Relación entre la capacidad máxima del embalse de relaves y el volumen de la presa, a la que se
denomina Razón de Almacenamiento.
• Asimismo, en cualquier momento durante la construcción y funcionamiento de la instalación, el
nivel máximo de almacenamiento del embalse de relaves de la presa será, como mínimo, 2 m
menor que la elevación de la cresta de la presa.
Considerando la evaluación de los aspectos técnicos, económicos, ambientales y sociales, se
seleccionará la ubicación preferida para el emplazamiento de la presa
Modernamente se han desarrollado ponderaciones numéricas para valorar la calidad de un
emplazamiento, así como criterios de evaluación.
4.6.2. LOCALIZACION DEL DEPOSITO DE RELAVES
La localización del depósito de relaves es esencialmente un proceso de selección que es definido por los
siguientes factores:
• Localización de la planta
• Aspectos Geológicos y geotécnicos
• Aspectos Topografía
• Hidrología
• Geología
• Agua subterránea
4.6.3. LOCALIZACIÓN DE LA PLANTA
El primer factor que interviene en la selección del depósito es la distancia a la planta y su elevación relativa
con respecto a esta.

Es deseable que la ubicación del depósito de relaves se encuentre tan cerca como sea posible a la planta;
teniendo en cuenta que el costo inicial del transporte de relaves y del agua que retorna a la mina puede
ocasionar costos adicionales.
Aun para los requerimientos de grandes depósitos, puede ser preferible desarrollar varios depósitos
individuales en sitios cercanos a la mina, que solamente un gran depósito ubicado a una mayor distancia.
Es deseable que el depósito se localice pendiente debajo de la planta, para permitir el flujo por gravedad
de la pulpa de relaves, o al menos para minimizar los costos de bombeo de la pulpa.
Gradientes fuertes de la tubería causará una vida corta de esta, por lo que en estos casos será necesario
implementar cajas para disipar la energía; pero incrementará los costos de bombeo para retornar a la
planta el efluente líquido.
4.6.4. ASPECTOS GEOLÓGICOS Y GEOTÉCNICOS DE LAS ÁREAS DE DEPOSICIÓN
Los factores geológicos influyen en las condiciones de la cimentación de la presa, en los rangos del
potencial de flujo de agua subterránea y en la disponibilidad de relleno.
Estos están relacionados en forma importante con la seguridad de la operación, así como con el impacto
ambiental de la obra. Los principales factores a considerar para la selección de los sitios para depósitos
de relaves son las siguientes:
• Los sitios que se escojan no deben situarse en zonas afectadas por fallas o accidentes tectónicos
del tipo activo. Se recomienda dar preferencia a suelos consolidados;
• Las propiedades geotécnicas de los sectores donde se emplazarán los muros deberán garantizar
apoyos competentes para éstos. Se evitará disponer la presa sobre suelos compresibles o en
proceso de consolidación (relaves de reciente depositación o suelos finos poco compactados y de
gran espesor);
• En el caso de que existan materiales demasiado compresibles y restos orgánicos, éstos deberán
ser removidos, ya que si quedan en las fundaciones podrían constituir planos de debilidad. Sin
embargo, en el caso de que el grado de impermeabilidad no sea tan alto, conviene mantenerlo
como suelo de fundación, evitando de esta forma infiltración de lixiviadas aguas abajo del tranque
de relaves;
• Se dará preferencia a aquellos sitios que cuenten con material de empréstito disponibles a
distancias que no representan un encarecimiento excesivo de los materiales por su transporte. Lo
anterior es de vital importancia para la etapa inicial de la depositación.
Se considera que, si bien las condiciones geológicas son importantes en la localización del depósito, los
3 factores relacionados con la distancia de la planta, topografía y la hidrología, son con frecuencia factores
prioritarios; por lo que los depósitos de relaves con frecuencia deben ser construidos en sitios que
geológicamente no son los más recomendados.
4.6.5. ASPECTOS TOPOGRAFICOS
La topografía del terreno es el factor dominante en la selección del sitio. El sitio del depósito debe obtener
una capacidad de almacenamiento máxima con la menor cantidad de material de relleno del terraplén,
dentro de los límites del volumen de almacenamiento requerido; es decir que el sitio debe ser capaz de
acomodar el volumen de depósito de relaves requerido, con una razonable cantidad de relleno de presa.
Esto usualmente involucra identificar valles naturales, quebradas, u otras depresiones topográficas en
mapas disponibles; y trazar esquemas de presas y vasos para cada sitio potencial.

Considerando la estabilidad, riesgo y factores económicos, las presas de alturas moderadas (menores
que 35) usualmente ofrecen depósitos óptimos; mientras que las presas muy altas (más grandes que 140
casi siempre tienen problemas de diseño y construcción.
De otro lado, depósitos muy superficiales y grandes, pueden dar un excesivo flujo de aguas subterránea,
afectación de la tierra y costos de adquisición altas de la tierra.
La localización en terreno del depósito dependerá fundamentalmente de las características topográficas
del sector, la cantidad de material a almacenar, las alteraciones que pueden producirse sobre el medio
natural y las restricciones ecológicas existentes en el área de implantación.
La topografía es un factor básico, que influye en aspectos como altura y dimensiones de los depósitos.
La pendiente de los terrenos es el factor principal que intervendrá en el ritmo de crecimiento y altura
alcanzada por los depósitos.
Una vez determinada la zona de ubicación del depósito, es posible desarrollar éste de dos maneras y a
medida que se lleva a cabo la disposición del material. Estas corresponden a la formación de celdas
simples y múltiples, la primera corresponde a la utilización total del lugar desde el comienzo y la segunda,
a la iniciación del lugar utilizando porciones más pequeñas y luego expandiéndolas lateralmente mediante
la construcción de una serie de terraplenes o muros segmentados, a medida que los primeros han ido
llenándose de material.
Algunos criterios que dicen relación con las características topográficas deseables en los posibles
emplazamientos son los siguientes:
• Se debe seleccionar una zona en que el largo del prisma resistente sea el menor posible en
relación al perímetro del depósito, es decir, que los estribos de éste queden apoyados en los
flancos de una quebrada;
• Las áreas de depositación se escogerán, preferentemente, en sectores caracterizados por
pendientes uniformes, evitando terrenos con variaciones bruscas de nivel que pudieran
representar problemas operativos o aportes significativos de agua superficial o subterránea.
4.6.6. ASPECTO HIDROLÓGICO
El factor muy relacionado a la topografía es la hidrología de la superficie – agua.
El sitio seleccionado, deberá tener un emplazamiento tal, que asegure que los aportes de agua superficial
(escorrentías), resulten mínimos. La adopción de este criterio, permitirá disponer de una mayor capacidad
de embalse y minimizar en consecuencia la revancha, así como la magnitud de las obras de evacuación
(vertederos, canales de desvío, etc.).
El objeto es localizar el depósito tratando de minimizar la entrada del flujo o los requerimientos de
derivación bajo condiciones normales y de avenidas, excepto en circunstancias donde el depósito debe
colectar agua para la operación de la planta.
La disminución de la entrada de flujo requiere que el depósito sea localizado tan cerca como sea posible
a la parte superior de un vaso de drenaje. Como regla general el área total de drenaje de un vaso, debería
ser menor que 5 a 10 veces el área de la superficie del depósito, para evitar excesivos requerimientos de
manejo de agua.
La selección del sitio entonces deberá satisfacer simultáneamente los tres criterios de localización del
depósito que están relacionados con la distancia de la planta, topografía e hidrología.
Las condiciones de agua subterránea existentes, también juegan un rol importante en la localización del
depósito.

La presencia de un alto nivel de agua subterránea y la saturación del suelo, limitará la cantidad de relleno
seco disponible para la construcción del dique de arranque o la construcción de la presa.
Desde el punto de vista de la construcción del agua subterránea, los niveles altos de agua subterránea
permitirán que la infiltración entre rápidamente al régimen de agua subterránea; mientras que una zona
considerable no saturada entre el depósito y el nivel de agua subterránea, puede reducir los efectos de
la infiltración.
Los gradientes y direcciones del flujo de agua subterránea determinan la velocidad de la migración de
cualquier contaminante, tanto como los posibles efectos adversos sobre los usuarios del agua
subterránea. Finalmente, la calidad preexistente del agua subterránea determinará el efecto de la filtración
sobre este, tanto como cualquier limitación resultante sobre el uso del agua subterránea.
Una vez decididas, en principio, las probables localizaciones del futuro tranquen, se analizará en términos
generales cuáles de los parámetros ambientales establecidos se le aplicarían a dicha obra y cuáles no,
cuantificando en lo posible y especificando las razones. Con ello, se pretende cubrir a nivel de declaración
de impacto ambiental la mayor parte de las situaciones contempladas en las disposiciones legales
vigentes.
GEOLOGÍA
Los factores geológicos influyen en las condiciones de la cimentación de la presa, en los rangos del
potencial de flujo de agua subterránea y en la disponibilidad de relleno.
Fundaciones blandas pueden limitar el crecimiento de la presa por la inadecuada disipación de presión
de poros.
De otro lado el flujo de agua subterráneo en el depósito es con frecuencia controlado por la permeabilidad
de las formaciones subyacentes naturales de suelos y rocas.
El suelo natural de préstamo debe estar presente en cantidades suficientes para la construcción de al
menos el dique de arranque, y también en suficiente variedad para proveer un rango de tipos de
materiales, tales como arcillas para núcleos de presas, grava para zonas de drenaje interno y arenas para
transiciones de filtros. La disponibilidad local de préstamo adecuado es extremadamente importante para
las ubicaciones de presas de relaves, dado que las economías de disposiciones de relaves justifican
importar o procesar grandes volúmenes de relleno.
Se considera que, si bien las condiciones geológicas son importantes en la localización del depósito, los
factores relacionados con la distancia de la planta, topografía y la hidrología, son con frecuencia factores
prioritarios; por lo que los depósitos de relaves con frecuencia deben ser construidos en sitios que
geológicamente no son los más recomendados.
AGUA SUBTERRÁNEA
Las condiciones de agua subterránea existentes, también juegan un rol importante en la localización del
depósito.
La presencia de un alto nivel de agua subterránea y la saturación del suelo, limitará la cantidad de relleno
seco disponible para la construcción del dique de arranque o la construcción de la presa.
Desde el punto de vista de la construcción del agua subterránea, los niveles altos de agua subterránea
permitirán que la infiltración entre rápidamente al régimen de agua subterránea; mientras que una zona
considerable no saturada entre el depósito y el nivel de agua subterránea, puede reducir los efectos de
la infiltración.

Los gradientes y direcciones del flujo de agua subterránea determinan la velocidad de la migración de
cualquier contaminante, tanto como los posibles efectos adversos sobre los usuarios del agua
subterránea. Finalmente, la calidad preexistente del agua subterránea determinará el efecto de la filtración
sobre este, tanto como cualquier limitación resultante sobre el uso del agua subterránea.
Tabla 4.x. Factores que influyen en la localización del depósito de relaves
PARAMETROS EFECTOS
1. Localización y elevación relativa a la planta • Longitud de tuberías de relaves y de agua de retorno
• Costos de capital y operación de bombas
2. Topografía • Disposición de la presa
• Requerimientos de relleno de la presa
• Factibilidad de la derivación
3. Hidrología y área drenaje • Acumulación de agua en largo período
• Requerimientos de manejo de avenidas
4. Geología • Disponibilidad de tipos de materiales de préstamo y
cantidades
• Pérdidas de flujo (filtraciones)
• Estabilidad de cimentaciones
5. Agua Subterránea • Rango y dirección del movimiento del flujo
• Contaminación potencial
Contenido de humedad de materiales de préstamo
4.7. DISPOSICIONES DEL DEPOSITO
La disposición del depósito es una parte integral del proceso de localización, dado que la factibilidad de
un sitio particular no puede ser completamente establecido, sin confirmar que el sitio acomodará una
particular configuración del depósito.
Según las características de las formas naturales del terreno, se tienen los siguientes diseños de
depósitos:
• Dique anillo
• Depósitos a través del valle
• Depósitos en el lado de la ladera
• Depósitos en el fondo del valle
a) Depósitos en Diques de Anillos o Exenta
Estos depósitos se adaptan en terrenos planos donde las depresiones topográficas o no están, o son
deficientes lo cual minimiza la capacidad de relleno de la presa.
El dique anillo requiere una cantidad de relleno de terraplén relativamente alta en relación con el volumen
de deposición de relaves. Dado que todos los lados del depósito son cerrados, son eliminadas las áreas
de drenaje externas de escorrentía, y el agua acumulada resulta solamente de aquellas que caen
directamente sobre la superficie del depósito.
Este tipo de deposición puede ser segmentado, donde cada segmento es construido secuencialmente
después que los segmentos previos han sido llenados con relaves; lo cual puede producir beneficios que
incluye reducción de la infiltración Fig.5.14b
Por lo general, este tipo de depósito requiere la construcción de muros de geometría cuadrangular en
planta, para el almacenamiento de los residuos. La altura de sus muros es relativamente baja debido a
dos motivos:
1. El gran volumen de material que se utiliza en su construcción.

2. La acción eólica que constituye una fuente importante de dispersión del material, debido a la
localización del emplazamiento.
Fig. 5.14. Presa Exenta o en anillo
b) Depósitos cruzando valles
Estos depósitos tienen la característica de maximizar los volúmenes de almacenamiento en cañones
estrechos, pero son apropiados únicamente en o cerca de la cabeza del valle, donde los flujos de entrada
pueden ser minimizados. Presenta la ventaja que la presa requerirá una menor cantidad de material para
su construcción debido a que las laderas del valle son utilizadas como elementos de contención. Por otra
parte, este tipo de depósitos presenta menores peligros respecto a la dispersión aérea del material.
Figura 5.15. Depósitos Cruzando Valles a) celda simple y b) celda múltiple
c) Depósitos en laderas
Estos depósitos son adecuados en laderas rocosas de pendientes suaves menores a un 10%. Por otro
parte, su construcción requerirá una gran cantidad de material si se necesita construir una presa de altura
y con una mayor capacidad de almacenamiento.

Fig. 5.16. Presas escalonadas, depósitos en Laderas a) celda en ladera simple y b) celda en ladera múltiple
d) Depósitos en piso de valles
Estos depósitos se presentan cuando el flujo de entrada de aguas es demasiado para un depósito
cruzando valle y la ladera del terreno tiene una pendiente pronunciada para un depósito en ladera, se
considerará la combinación de ambos métodos denominado en piso de valle. Por otra parte, los cauces
que generan un importante flujo de entrada son desviados alrededor del depósito.
Fig. 5.17. Depósitos en Piso de Valle a) celda simple y b) celda múltiple
4.8. EVALUACIÓN CUANTITATIVA DE POSIBLES IMPLANTACIONES
Cuando existen zonas diversas donde implantar un depósito de relaves y no es evidente la elección puede
recurrirse a una evaluación de tipo cuantitativo como orientación preliminar. Esta evaluación debe
completarse con la del posible impacto ambiental. Se supone que los emplazamientos son aceptables a
priori, según los criterios antes expuestos.
Se define el índice de calidad de un emplazamiento Qe como
𝑄𝑒 =∝ (𝛽 ∗ 𝜃)(𝛿+𝑛)
Donde
= Es un factor de alteración de la capacidad portante del terreno debido al nivel freático.
= Es un factor de resistencia del cimiento de implantación (suelo o roca).
= Es un factor topográfico o de pendiente.
n = Es un factor relativo al entorno humano y materia! afectado.
= Es un factor de alteración de la red de drenaje existente.

De manera aproximada se ha supuesto que cada uno de estos factores varía según los criterios
siguientes:
a) El factor alteración del equilibrio del suelo, debido a la exigencia de un nivel freático próximo en el
área de implantación o su entorno, se tomará:
= 1.0 sin nivel freático o con nivel a profundidad superior a 5 m.
= 0,7 con nivel freático entre 1,5 y 5 m.
= 0,5 con nivel freático a menor profundidad de 0,5 m.
= 0,3 con agua socavando < 50% del perímetro de la escombrera.
= 0,1 con agua socavando > 50% del perímetro de la escombrera.
b) El factor de cimentación depende tanto de la naturaleza de la misma como de la potencia de la capa
superior del terreno de apoyo, de acuerdo con el siguiente cuadro:
Tabla.5.3. POTENCIA
Tipo de Suelo <0.5 0.5 a 1.5 m 1.5 a 3.0 m 3.0 a 8.0 m > 8.0 m
Coluvial granular
Coluvial de transición
Coluvial limo-arcilloso
Aluvial compacto
Aluvial flojo
1.0
0.95
0.90
0.90
0.75
0.95
0.90
0.80
0.85
0.70
0.90
0.85
0.70
0.80
0.60
0.85
0.80
0.60
0.75
0.50
0.80
0.75
0.50
0.70
0.40
En el caso de que el substrato sea rocoso, independientemente de su fracturación =1.
c) El factor topográfico se ha evaluado en razón de la inclinación del yacente, según la siguiente tabla;
Tabla 5.4. Topografía de implantación Valor θ
TERRAPLEN Inclinación < 1º
Inclinación entre 1º y 5º (<8%)
Inclinación entre 5º y 14º (8 a 25%)
1.0
0.95
0.90
LADERA Inclinación entre 14º y 26º (25 a 50%)
Inclinación superior a 26º (> 50%)
Perfil transversal en “v” cerrada (inclinación de
laderas > 20º)
Perfil transversal en “v” abierta (inclinación de
laderas < 20º)
0.70
0.40
0.8
0.6 – 0.7
d) La caracterización del entorno afectado se ha realizado considerando el riesgo de ruina de distintos
elementos si se produjera la rotura (destrucción) de la estructura.
Tabla 5.5. Entorno afectado Valor de η
Deshabitado
Edificios aislados
Exploraciones mineras poco importantes
Servicios
Exploraciones mineras importantes
Instalaciones industriales
Cauces intermitentes
Carreteras de 1er y 2do orden, vías de
comunicación
Cauces fluviales permanentes
Poblaciones
1.0
1.1
1.1
1.2
1.3
1.3
1.2 – 1.4
1.6
1.7
2.0
e) Por último, la evaluación de la alteración de la red de drenaje superficial se ha hecho con el siguiente
criterio:
Tabla 5.6. Alteración de la red Valor de δ

Nula
Ligera
Modificación parcial de la escorrentía de una zona
Ocupación de un cauce intermitente
Ocupación de una vaguada con drenaje
Ocupación de una vaguada sin drenaje
Ocupación de un cauce permanente con erosión activa de <
50% del perímetro de una escombrera
Ocupación de un cauce permanente con erosión activa de >
50% del perímetro de una escombrera
0
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.8
0.9
Así evaluados los distintos factores, los valores resultantes del índice Qe se califican de acuerdo con la
tabla siguiente:
Qe El emplazamiento se considera
1 a 0.90
1 a 0.90
0.90 a 0.50
0.50 a 0.30
0.30 a 0.15
0.15 a 0.08
< 0.08
Óptimo para cualquier tipo de estructura
Tolerable para estructuras de gran volumen
Adecuado para estructuras de volumen moderado
Tolerable
Mediocre
Malo
Inaceptable
4.8. ESTIMACIÓN DE LAS NECESIDADES DE ALMACENAMIENTO
Debe establecerse con la máxima precisión posible la producción anual de estériles en salida de lavadero
y, con la dilución exigida por el transporte, el volumen anual a llevar a balsa Vt.
Cuando proceda se incluirá el efluente de los espesadores o decantadores.
Al volumen anterior debe añadirse el almacenamiento de agua cuando la balsa cumpla funciones de
depósito temporal, lo cual se da en gran parte de las explotaciones. En una primera aproximación, se
puede estimar que la planta de concentración opera con un 20% de sólidos por m3
. Conocido el tonelaje
a tratar, pueden deducirse los volúmenes diarios de agua necesarios para funcionar en circuito abierto.
Cuando el agua disponible en la zona sea menor, el depósito de residuos debe permitir la decantación y
reciclado del correspondiente déficit.
La capacidad de balsa o volumen neto total anual puede estimarse por una expresión del tipo (ver fig.
5.18):
Vr = Vt – Ve – Vb = Vf + Va (1)
Siendo:
Ve = volumen de agua perdido por evaporación.
Vb = volumen de agua decantada, extraíble por bombeo o evacuación.
Vf= Volumen filtrado hacia el terreno o los órganos de drenaje.
Va = eventuales aportaciones de lluvia o escorrentía retenidas en la balsa.
Fig. 5.18. Ciclo cerrado del agua en una explotación minera.
En el volumen de agua decantada debe incluirse la procedente de la consolidación de los lodos bajo las
capas sucesivamente depositadas.

Estos volúmenes son función de la extensión del depósito de estériles por lo que el balance indicado por
la expresión (1) deberá integrarse a la vida previsible de la balsa, generalmente por intervalos de un año.
Previamente será necesario establecer las relaciones altura-volumen y altura-superficie libre para el
emplazamiento elegido.
La determinación Ve, Vb se desarrolla a continuación, mientras que la de Va se incluye posteriormente.
4.8.1. PÉRDIDAS POR EVAPORACIÓN
La determinación más precisa puede obtenerse midiendo los niveles mensuales en tanque metálico de
unos 1,80 m de diámetro por 0,90 m de profundidad semienterrado hasta 0,10 m del borde, lleno de lodos
y en un emplazamiento análogo al de la balsa.
Para estimaciones existen numerosas fórmulas teóricas, si bien son de dudosa aplicación al caso de los
lodos ya que la composición, coloración y propiedades de éstos pueden diferir notablemente de las aguas
naturales.
Como orientación puede utilizarse la fórmula de Meyer:
𝐸𝑇 =
𝐾
18
𝐹𝑒 (1 −
𝑢
100
) (18 + 𝑣)
Siendo:
ET = Evaporación media mensual en mm
Fe = Tensión saturada del vapor de agua, correspondiente a la temperatura máxima media mensual
en mm de Hg.
u = Humedad relativa.
V = Velocidad media del viento en km/hora.
K = Coeficiente empírico igual a 15 para lagos poco profundos y a 11 para depósitos y lagos
profundos.
La aplicación de esta fórmula a algunas regiones españolas se indica en la Tabla 5.7.
Puede tomarse Ve = ET x S, siendo S la superficie media del lago de balsa en el período considerado.
A veces resulta útil realizar un balance hídrico de la balsa controlando las aportaciones de agua y la
diferencia entre los niveles teóricos y reales en un cierto espacio de tiempo. Los resultados, sin embargo,
pueden englobar errores importantes si el volumen de infiltraciones es apreciable.
En algunos casos, como en el de residuos tóxicos c aguas no reutilizables es interesante forzar la
evaporación para aprovechar mejor el volumen de almacenamiento disponible y reducir los riesgos de
infiltración.
A estos efectos conviene situar la balsa en zonas soleadas y abiertas a los vientos permanentes, si bien
debe sopesarse el riesgo de una formación excesiva de polvo.
4.8.2. VOLÚMENES DE DECANTACIÓN
Mientras que en algunas explotaciones la escasez de agua obliga a la máxima recuperación a partir de
los lodos, en otras no existe este interés y, a veces, la toxicidad, acidez, etc. Del agua impide su
reutilización y aconseja su retención definitiva en la balsa.
En el primer caso es conveniente que el agua pase con rapidez a sobrenadar, favoreciendo la extracción
por bombeo u otros procedimientos.
Tabla. 5.7. Evaporación media mensual según Meyer ET (mm)

En los lodos arenosos esta decantación se produce con facilidad, depositándose las partículas a
distancias del punto de vertidos inferiores a 20-30 m (ver fig. 4.8). Esta circunstancia da lugar a la
formación de «playas» cuya arena se utiliza en bastantes casos para construir los diques.
Con concentraciones bajas, la sedimentación obedece a un movimiento gravitatorio que sigue en líneas
generales la ley de Stokes:
𝑉
𝑠 =
(𝛾𝑠 − 𝛾𝑤) 𝐷2
18 𝑛
[𝑐𝑚 𝑠
⁄ ]
Siendo:
vs = velocidad de sedimentación.
D = diámetro de las partículas (cm).
n = viscosidad del fluido. Este parámetro es muy sensible a la temperatura y así para el agua a
5°C vale 15.5 x106
p.seg/cm2
y 15ºC 11.7 x 106
p.seg/cm2
Por ejemplo, una arena de 0,2 mm y = 2,65 p/cm3
, a 15°C se depositaría a una velocidad vs = 3,1
cm/seg.
La ley de Stokes no es aplicable en cuanto aumenta la concentración de sólidos por encima del 5-10%
ya que éstos tienden a interferirse mutuamente retardándose la sedimentación. Este fenómeno es difícil
de estudiar teóricamente, aunque puede aproximarse mediante tanques de suspensión en laboratorio. En
general la velocidad de descenso es del tipo.
vv = vs nr
(cm/seg)
Siendo:
n = porosidad inicial de la suspensión (igual a 1 - c/ , c = peso de sólidos por unidad de volumen).
Son valores típicos n = 0,75 a 0,90.
r = exponente función del tamaño de las partículas que puede encajarse en los órdenes siguientes:
D50(mm) r
Arenas 0.2-0,8 4-8
Limos arenosos 0,08-0.04 8-10
Limos 0.04-0,01 12-20
Limos arcillosos 0.01-0,004 20-30
Arcillas 0.004 30-45
Siendo D50 el tamaño medio, correspondiente al tamiz que retiene el 50% de las partículas.
En lodos finos son típicas velocidades de sedimentación de 3 a 10 cm/hora.

Por supuesto tiene gran influencia el peso específico de las partículas y su actividad electroquímica
inversamente, el fenómeno puede acelerarse con adición de dispersantes y floculantes.
Lo anterior se refiere a sedimentación en reposo. Si el vertido se hace con una cierta velocidad y el lodo
fluye hacia la cubeta de decantación o a favor de la depresión causada por un bombeo (normalmente v ≤
1 cm/seg) las partículas seguirán trayectorias sensiblemente parabólicas, llegando más lejos las más
finas, por mantenerse más tiempo en suspensión.
La recuperación de agua debe establecerse a mayor distancia de la que pueden recorrer horizontalmente
las partículas más pequeñas en el tiempo que precisarían para sedimentarse en reposo.
Se ha sugerido como regla empírica que el lago de balsa debe poder almacenar los lodos de 5 días de
producción (sin contar escorrentías u otros aportes) y tener una superficie de 5 a 12 Ha por cada 1,000
t/día de lodos.
Si el agua extraída supera el volumen definido por la frontera móvil entre lodos y aguas claras (que puede
estimarse en función del tipo de lodo) es evidente que el agua llevará finos en suspensión. El problema
puede corregirse también aumentando el volumen permanente de agua en la balsa.
Una vez que las partículas se depositan y entran en contacto (índice de poros inicial ei), se inicia el proceso
de consolidación, bajo las presiones efectivas derivadas del peso propio, reduciéndose progresivamente
el volumen de huecos y expulsando agua hacia las fronteras drenantes.
El volumen sobrenadante es la diferencia entre el agua inicial de los lodos y la necesaria para ocupar los
poros entre las partículas sólidas, para la compacidad alcanzada al final de la consolidación. Esta
compacidad, generalmente expresada a través del índice de poros, puede estimarse a partir de ensayos
de decantación. Para una suspensión de concentración en peso Cw, al sedimentar con un índice de poros
inicial e¡, el volumen sobrenadante se deduce de
𝐶𝑤 =
𝛾𝑠
𝛾𝑚
(1 − 𝑒𝑜)
𝑒𝑜 = 1 −
𝛾𝑚 ∗ 𝐶𝑤
𝛾𝑠
=
𝑉ℎ,𝑜
𝑉
𝑠
∆𝑒 = 𝑒𝑜 − 𝑒𝑖
∆𝑉 = 𝑉ℎ,𝑜 − 𝑉ℎ,𝑖 = 𝑉
𝑠 ∗ ∆𝑒
Al depositarse capas sucesivas se produce un proceso de consolidación. En el caso de residuos arenosos
prácticamente es despreciable. En lodos limosos es aplicable la teoría de la consolidación unidimensional
llegándose a reducciones del índice de poros dadas por
∆𝑒 = 𝑒𝑖 − 𝑒𝑓
Son interesantes al respecto las soluciones obtenidas para capas de espesor creciente.
Para lodos muy finos (fosfatos, caolín, etc.) resulta más correcto aplicar teorías no lineales con
deformaciones finitas.
4.9. ALTURAS DE DIQUE NECESARIAS
Con la información anterior puede establecerse la altura que debe tener el dique a lo largo de la vida de
la explotación. El proceso puede ordenarse en la forma siguiente (fig. 5.19):
a) Dibujo en planta del paramento de aguas arriba del dique y, planimetrando por planos horizontales,
obtención de la ley altura-volumen almacenable.

b) En función de la producción de lodos obtención de la ley volúmenes brutos-tiempo. Descontando
el agua recirculada se halla la ley volumen neto de lodos-tiempo. Si se conocen las características
de decantación y consolidación de los lodos puede estimarse el volumen de agua que ocupará
permanentemente el lago de la balsa(1)
.
c) Transformación de la ley anterior en alturas a través de la relación obtenida en a). Dibujo de la ley
altura de lodos-tiempo.
d) Establecimiento de la ley alturas de dique-tiempo, sumando a la ley obtenida en c) el resguardo
de seguridad y eventualmente la capacidad necesaria para laminación de avenidas.
Según el método constructivo elegido el recrecimiento puede hacerse de forma continua o por tramos,
cada cierto tiempo.
(1)
Suele simplificar los cálculos adoptar una pendiente media de los lodos decantados Son valores típicos:
Lodos gruesos 9%
Lodos medios 6%
Lodos finos 3%
a) Volúmenes acumulados – altura de dique
b) Volúmenes a almacenar – tiempo c) Altura de dique-tiempo
Fig. 5.19. Cálculo de la capacidad de almacenamiento y alturas de dique
FIGURA 1. Primer deslizamiento de la presa de relaves de Bafokeng,
Sudáfrica, 1973 (adaptado de Blight, 1997)

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