preparación de proyecto para embalse karen

1. UNIVERSIDAD TÉCNICA FEDERICO SANTA MARÍA
EMBALSE CARÉN
DEFINICIÓN, CARACTERÍSTICA, MODO DE CONSTRUCCIÓN, PROYECTOS A
INTERVENIR

2. Uno de los temas importantes asociados a las faenas mineras corresponde, a todo
aquello relacionado con las obras constructivas de disposición en la superficie de la
tierra de los “Depósitos de Relaves”; cuyos residuos que contienen provienen de
Plantas de Concentración de minerales por Flotación.
Esto se debe a que en la Industria Minera Chilena, estos depósitos han ido adquiriendo
mayor relevancia, debido principalmente a que las leyes de los minerales en los
yacimientos en explotación han disminuido, lo que ha obligado a las empresas mineras,
Alison Abarca Chávez
Pablo Mardones Alvear
Profesor : Skandar Shedan Razmilic
Asignatura: Preparación de Proyectos.
Fecha : 01 de julio del 2014
extraer grandes volúmenes de minerales para lograr mantener los niveles de
producción de finos, y se han incrementado así, la cantidad de desechos que deben
ser dispuestos, ya sea como material estéril o en la forma de pulpas de relaves. Por lo tanto,
se hace necesario tener muy presente los riesgos asociados a los pequeños, medianos y
grandes depósitos de relaves, en cuanto a los ámbitos técnicos constructivos como los
ambientales.

3. Hasta hace algunas décadas atrás era común en Chile y en otros países de tradición
minera, deshacerse por ejemplo, de los relaves derivados de las operaciones minero-metalúrgicas,
arrojándolos en lechos de ríos, lagunas, quebradas, valles o al mar
próximo y cuando en las cercanías de alguna faenas mineras no se disponía de estos
sectores naturales tan "convenientes", los empresarios mineros solían acumular los
relaves en áreas de contención, que amurallaban con terraplenes levantados con los
mismos relaves y una vez que se agotaba el yacimiento, estos depósitos quedaban
abandonados.
Afortunadamente en los tiempos actuales, debido a la regulación legal; tanto técnica
como ambiental que nuestro país se ha dado, se hace más difícil librarse de los
desechos mineros con sólo hacerlos desaparecer de la vista y gran parte de las
reglamentaciones que se imponen al respecto, se refieren en forma específica a la
industria minera, además las comunidades también hacen oír hoy su voz con fuerza y
claridad sobre los problemas de protección de las personas y el medio ambiente.
La normativa vigente que regula todo lo relacionado con los “Depósitos de Residuos
Masivos Mineros”, en lo técnico y ambiental exige que se cumplan diversos
requerimientos de seguridad, destinados a la protección de las personas y el medio
ambiente, por ello todos los esfuerzos que se hagan para establecer criterios a tener en cuenta
sobre el control de los riesgos son muy importantes.
DEFINICIÓN DE RELAVE
Toda planta minera cuyo proceso de concentración es Flotación, produce residuos
sólidos que se denominan relaves y que corresponden a una “Suspensión fina de
sólidos en líquido”, constituidos fundamentalmente por el mismo material presente in-situ
en el yacimiento, al cual se le ha extraído la fracción con mineral valioso,
conformando una pulpa, que se genera y desecha en las plantas de concentración
húmeda de especies minerales y estériles que han experimentado una o varias etapas en
circuito de molienda fina; esta "pulpa o lodo de relaves" fluctúa en la práctica con una
razón aproximada de agua/sólidos que van del orden de 1:1 a 2:1. Las
características y el comportamiento de esta pulpa dependerá de la razón agua/sólidos y
también de las características de las partículas sólidas.
DESCARGA DEL RELAVE COMPLETO

4. Se requiere disponer de un volumen suficientemente grande para permitir almacenar
todos los relaves que se producirán durante la vida útil de la planta. Pueden utilizarse
cavidades "pre- existentes" como: rajos mineros abandonados, depresiones naturales en
superficie, cavernas naturales, antiguas minas subterráneas abandonadas, etc. En cualquiera
de estos casos, si bien en el pasado en Chile pudieron darse la posibilidad de ser
considerados, hoy debido a la legislación ambiental vigente resulta difícil de ser aceptados
por su alta connotación ambiental y deberían realizarse estudios muy completos y
detallados para demostrar que no se afectará el medio ambiente. Por esto, para la descarga de
relaves completos, resulta técnica y ambientalmente más aceptable construir un muro
perimetral con talud interno impermeabilizado hecho con material grueso de empréstito y
generar así una cubeta de depositación. Este tipo de depósito de relaves se denomina
“Embalses de Relaves” y han sido aceptados como alternativa de depositación de relaves en
nuestro país.
MÉTODO DE CONSTRUCCIÓN DE EMBALSE
Este tipo de depósito de relaves consiste en construir un muro resistente hecho
totalmente de material de empréstito, compactado e impermeabilizando el talud
interior del muro y también parte o todo su coronamiento; los relaves se depositan
completos en la cubeta sin necesidad de clasificación, pero también deben
disponer, de un sistema de evacuación de las aguas claras de la laguna que se forma.
Los embalses de relaves no se diferencian esencialmente de las presas de embalse de
aguas, las que constituyen una técnica ampliamente desarrollada en todo el mundo.
Es interesante destacar, no obstante, que las técnicas de diseño evolucionan con gran
rapidez y cada día se descubren nuevos métodos.
Tal vez, la diferencia fundamental entre un embalse destinado a la acumulación de
agua y uno destinado a relaves es que mientras el embalse para agua se construye de
una vez con su capacidad definitiva, el embalse para relaves se puede ejecutar por

5. etapas a medida que se avanza con el depósito de los relaves, a fin de no anticipar
inversiones y reducir a un mínimo su valor presente. La construcción por etapas obliga
a que la zona impermeable de la presa se diseñe como una membrana inclinada
cercana y en la dirección del talud de aguas arriba. Un perfil como éste, limita
los grados de libertad en el diseño de las presas de tierra, cuando están destinadas
a contener relaves (Ver Figura)
Figura: Muro construido con material de empréstito
EMBALSE CARÉN
En la VI Región, a unos 90 kilómetros al oeste de El Teniente, se encuentra el embalse Carén,
lugar en que esta división deposita desde el año 1987 sus relaves, que son residuos
provenientes del proceso de concentración de minerales de cobre y molibdeno.
En la operación normal se vierte desde el embalse al estero del mismo nombre, un efluente
denominado “aguas claras”. Estas aguas tienen contenidos relativamente elevados de dos
compuestos; molibdeno y sulfato, lo que no ha impedido que, en los hechos, los agricultores
de la zona las usen para riego y bebida de animales.
Los estudios que se han realizado, no han detectado problemas de productividad, ni de ningún
otro tipo, en los cultivos regados con ellas ni en los animales que las consumen.

6. El embalse Carén forma parte de la infraestructura principal del sistema productivo de la
División El Teniente, por cuanto es el depósito en que desde el año 1986 se han almacenado
los relaves generados por dicha faena.
Actualmente el embalse encuentra construida hasta su 5ª Etapa.
El proyecto consistió en peraltar 9 metros el muro actual, desde la cota 210 a la cota 219,
mediante un relleno de enrocado, para aumentar la capacidad de almacenamiento del embalse
en 176 millones de metros cúbicos, permitiendo la continuidad operacional de División El
Teniente por otros 4 años más.
El relleno del muro alcanza un volumen total de 2 millones de metros cúbicos. Además, el
proyecto contempló la construcción de una serie de obras anexas que incluyen: obras de
evacuación de crecidas (vertedero morning glory, pique y túnel de descarga crecidas), el
peralte de la actual torre PAMo, la construcción de un camino by-pass y de una sala de control
en Rancagua para el monitoreo y operación del embalse. Se estimó una inversión total de
USD 99 millones.
Dadas las condiciones geográficas y ambientales, más la situación del estado actual sobre del
Embalse Carén. Se ha permitido desarrollar el siguiente esquema, donde se explica la cantidad
de descarga de relave y relleno de muros por toneladas/años que se han emitido durante los
últimos 4 años.
Material AÑO 2010
(metros cúbicos)
AÑO 2011
(metros cúbicos)
AÑO 2012
(metros cúbicos)
AÑO 2013
(metros cúbicos)
Relave 134 millones 149 millones 166 millones 176 millones
Relleno de
1.18 millones 1.31 millones 1.4 millones 2 millones
Muros

7. Agua
Recuperada
1.6 millones 1.9 millones 2.3 millones 2.5 millones
COSTO USD
AGUAS
79 millones 83 millones 94 millones 104 millones
Pique 67 millones 25 millones 27 millones 23 millones
Túnel de
8 millones 6 millones 6 millones 6 millones
Descarga
COSTO USD 70 millones 78 millones 84 millones 99 millones
Tabla: crecimiento anual periodo 2010 a 2013
Para el apoyo de la empresa Codelco, División El Teniente. En el futuro desarrollo y
funcionamiento, se presenta el siguiente proyecto, llamado “EXPANSIÓN EMBALSE
CARÉN”, tiene la posibilidad de optar por los siguientes dos proyectos. .con un interés para
ambos casos de 10%
Proyecto N° 1
Consiste en la extensión sobre la misma localidad que está situada a 90 km desde la empresa
cuprífera, donde se peralta en 4 años el embalse, aumentando la cota 219 a 230, favoreciendo
la capacidad de almacenamiento de relave en metros cúbicos por año, más la cantidad de
arena utilizada en la construcción de muros de sostenimientos. Este proyecto tiene una
inversión de 10 millones.
Material AÑO 2014
(USD)
AÑO 2015
(USD)
AÑO 2016
(USD)
AÑO 2017
(USD)
Relave 4 millones 4.40 millones 5634000 mill. 6754000 mill.

8. Relleno de
Muros
2.3 millones 2.5 millones 3.4 millones 4.4 millones
Agua
Recuperada
23456345 mill. 24567934 mill. 27765956 mill. 2864856 mill.
Túnel de
Descarga
7 millones 6 millones 6 millones 6 millones
Tabla: crecimiento empleado por el nuevo proyecto “Expansión Embalse Carén”.
Proyecto N°2
Se pretende utilizar la construcción de un tranque de relave, mediante el método “aguas
abajo”, lo que consiste en:
La construcción de un muro de partida de material de empréstito compactado desde el cual se
vacía la arena cicloneada hacia el lado del talud aguas abajo de este muro y las lamas (material
fino) se depositan hacia el talud aguas arriba.
Cuando el muro se ha peraltado lo suficiente, usualmente 2 a 4 m., se efectúa el levante del
muro, desplazando los hidrociclones a una mayor elevación en la dirección hacia aguas abajo
y comenzando una nueva etapa de descarga de arenas y peralte del muro. A veces se dispone
también de un segundo muro pre-existente aguas abajo (ver figura).

9. Las arenas se pueden disponer en capas inclinadas, según el manteo del talud del muro de
partida, o bien, disponerlas en capas horizontales hacia aguas abajo del muro de partida.
Este método de aguas abajo requiere disponer de un gran volumen de arenas y permite lograr
muros resistentes más estables del punto de vista de la resistencia sísmica.
Se trabajan con 4 ciclones, cuyo valor comercial es de USD 48 millones, poseen una vida útil
de 4 años. Este proyecto tiene una inversión de 12 millones.
Imagen: Método de construcción Tranque Relave, Aguas Abajo
Se dispondrá la construcción de un tranque de relave, en las dependencias de Codelco,
División el Teniente, sector Colon Bajo. Con una capacidad esperada de 36 millones de
metros cúbicos de relave, los últimos 12 años, este se aumentará de tamaño cada 4 años.
Se estima alcanzar las siguientes cifras en los siguientes 4 años

10. Material AÑO 2014
(USD)
AÑO 2015
(USD)
AÑO 2016
(USD)
AÑO 2017
(USD)
Relave 7899000 mill. 9567999 mill. 10013400 mill. 13678034 milL.
Relleno de
2.3 millones 2.5 millones 3.4 millones 4.4 millones
Muros (arena)
Agua
Recuperada
24678990 mill. 26858500 mill. 29987580 mill. 30670700 mill.
Túnel de
Descarga
7 millones 7 millones 6 millones 6 millones
FLUJO CAJA PROYECTO N° 1
AÑO 0 AÑO 1 AÑO 2 AÑO 3 AÑO 4
COSTO
MANTENCIÓN
RELLENO DE
MUROS -------
2300000 2500000 3400000 4400000
RELAVE
-------
4000000 4440000 5634000 6754000
TÚNEL DESCARGA
-------
7000000 6000000 6000000 6000000
Ingresos
recuperar
agua -------
23456345 24567934 27765956 28644856
depreciación ------- 4000000 4000000 4000000 4000000
valor libro ------ ------- ------ ------ ------ 0
Costo A.I. ------- -6156345 -7627934 -8731956 -7490856
Ahorro I ------- 1231269 1525587 1746391 1498171

11. (20%)
Costos D.I. ------- -4925076 -6102347 -6985565 -5992685
depreciación ------- 4000000 4000000 4000000 4000000
valor libro ------ ------- ------ ------ ------ 0
Inversión -10000000
Flujo Neto ------- -925076 -2102347 -2985565 -1992685
VAC -840978 -1737477 -2243099 -1361031
LO QUE SE GASTARÁ EN PRESUPUESTO = -16182585
FLUJO CAJA PROYECTO N° 2
AÑO 0 AÑO 1 AÑO 2 AÑO 3 AÑO 4
COSTO
MANTENCIÓN
RELLENO DE
MUROS -------
2300000 2500000 3400000 4400000
RELAVE
-------
7899000 9567999 10013400 13678034
TÚNEL DESCARGA
-------
7000000 6000000 6000000 6000000
Ingresos
recuperar
agua -------
24678990 26858500 29987580 30670700
depreciación ------- 4000000 4000000 4000000 4000000
valor libro ------ ------- ------ ------ ------ 0
Costo A.I. ------- -3479990 -4790501 -6574180 -2592666
Ahorro I
(20%) -------
695998 958100 1314836 518533
Costos D.I. ------- -2783992 -3832401 -5259344 -2074133
depreciación ------- 4000000 4000000 4000000 4000000

12. valor
libro ------ ------- ------ ------ ------ 0
Inversi
ón
-
120000
00
Flujo
Neto -------
121600
8
16759
9
-
12593
44
19258
67
VAC
110546
2
13851
2
-
94616
4
13153
93
LO QUE SE GASTARÁ EN
PRESUPUESTO = -10386797
Por medio del flujo de cajas, se puede determinar los resultados de los proyectos presentados,
para el manejo, operación y control del medio ambiente de relave sobre la empresa minera El
Teniente.
Pese a las condiciones sobre los valores que tiene cada inversión, el proyecto n° 2 es de valor
precio, comparado al proyecto n°1.
No obstante, hay que considerar las ventajas del proyecto n°2, pese a su alto valor económico
en el desarrollo de un tranque de relave, tendrá mayor capacidad de almacenamiento.
Cabe destacar, la importancia del recurso hídrico, que supera por crece el proyecto opuesto.
La División El Teniente muestra con satisfacción los resultados del esfuerzo de esta gran obra
de ingeniería hecha para depositar con seguridad los relaves de la mina. Desde los inicios de la
explotación del yacimiento El Teniente, en 1905, se vió la necesidad de depositar en embalses
seguros los materiales descartados de la extracción cuprífera. Grandes dificultades
geográficas, de orografía y relieve, fueron superadas para conducir, por medio de canoas, la
masa de relave hacia dichos grandes tranques artificiales.
En la actualidad y desde 1987, el embalse Carén es el depositario de los relaves de El
Teniente. Fue construido aquí aprovechando las características de la hoya hidrográfica del
estero Carén, en la provincia de Melipilla.

13. Desde la planta concentradora de Colón hasta el valle del estero Carén, la conducción del
relave se efectuó con las tecnologías, diseños y materiales más avanzados, a través de
cascadas, sifones, túneles, puentes y otras obras de ingeniería, hasta su punto de destino, el
embalse.
Son 87 kilómetros, en los que, gracias al ingenio de técnicas de infraestructura, no se derrama
un solo gramo de material de relave. La canalización del relave desde Colón a Carén ha
exigido de muchos estudios y grandes obras, como el túnel Carén de 10 km de longitud, y el
sifón que posibilita sortear el río Cachapoal.
Este en un futuro cercano se planea reemplazar por un puente, que dará todavía mayor
seguridad y eficiencia. Un sistema de evacuación de las aguas del embalse, incluyendo una
torre de hormigón empotrada en la ladera del cerro, túnel y canal de descarga, permite
controlar el vaciado de las aguas hacia el estero Carén.