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GEOTECNIA DE LOS SUELOS PERUANOS "GEOTECNOLOGIA AMBIENTAL EN MINERIA" ARNALDO CARRILLO GIL, I. C.,M. en I. Profesor Emérito, Universidad Nacional de Ingeniería Presidente, A. Carrillo Gil S.A. Ingenieros Consultores Telf. 433-9591 – Fax 51-1-433 0299 Lima, Perú RESUMEN Este trabajo procura dar una visión global de los problemas geotécnicos que se involucran dentro del contexto actual de la moderna INGENIERIA GEOAMBIENTAL. A partir de una visión general del tema, se establece que muchas operaciones mineras y de procedimiento de mineral producen desagües y desmontes, así como relaves de grano fino y aspecto lechoso cuyos componentes principales son generalmente silicatos coloidales y óxidos metálicos. Cómo deshacerse de estos residuos y cómo evitar infiltración de contaminantes en el suelo y agua es un problema ambiental de la mayor importancia para la industria minera del Perú, más aun cuando la restauración de las áreas de desechos para volver a usarlas es frecuentemente difícil y costosa. La ingeniería Geoambiental estudia las principales actividades y problemas relativos al deterioro del medio ambiente en la minería, enfatizando en los aspectos de las actividades más usuales de la ingeniería peruana concernientes a la construcción de los depósitos de los efluentes líquidos y desperdicios sólidos que ahora deben cumplir con requisitos mínimos para evitar la contaminación ambiental. Finalmente se analizan algunos resultados de contaminación del Río Mantaro en los alrededores de Oroya.

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GEOTECNIA DE LOS SUELOS PERUANOS

"GEOTECNOLOGIA AMBIENTAL EN MINERIA"

ARNALDO CARRILLO GIL, I. C.,M. en I. Profesor Emérito, Universidad

Nacional de Ingeniería Presidente, A. Carrillo Gil S.A.

Ingenieros Consultores Telf. 433-9591 – Fax 51-1-433 0299

Lima, Perú RESUMEN Este trabajo procura dar una visión global de los problemas geotécnicos que se involucran dentro del contexto actual de la moderna INGENIERIA GEOAMBIENTAL. A partir de una visión general del tema, se establece que muchas operaciones mineras y de procedimiento de mineral producen desagües y desmontes, así como relaves de grano fino y aspecto lechoso cuyos componentes principales son generalmente silicatos coloidales y óxidos metálicos. Cómo deshacerse de estos residuos y cómo evitar infiltración de contaminantes en el suelo y agua es un problema ambiental de la mayor importancia para la industria minera del Perú, más aun cuando la restauración de las áreas de desechos para volver a usarlas es frecuentemente difícil y costosa. La ingeniería Geoambiental estudia las principales actividades y problemas relativos al deterioro del medio ambiente en la minería, enfatizando en los aspectos de las actividades más usuales de la ingeniería peruana concernientes a la construcción de los depósitos de los efluentes líquidos y desperdicios sólidos que ahora deben cumplir con requisitos mínimos para evitar la contaminación ambiental. Finalmente se analizan algunos resultados de contaminación del Río Mantaro en los alrededores de Oroya.

GEOTECNIA DE LOS SUELOS PERUANOS

I. INTRODUCCION La implementación de un complejo industrial o minero, particularmente aquellos que involucran transformaciones químicas, exigen actualmente un estudio cuidadoso relativo al medio ambiente, en el que participan diversas disciplinas, así como enfoques socio-económicos que deben abordar por lo menos los siguientes aspectos:

- Estudios del medio ambiente, paisajismo, geología, geotecnia, hidrología superficial y subterránea, climatología, flora y fauna.

- Estudio del proceso industrial o minero: técnicas de producción, procesos químicos, etc.

- Evaluación de factores potencialmente contaminantes: efluentes líquidos, emisiones gaseosas y de partículas, residuos, etc.

- Programa de protección ambiental: tratamiento de efluentes líquidos, condicionantes de las emisiones hacia la atmósfera y del funcionamiento de los depósitos de desechos sólidos.

- Medidas de seguridad y control: técnicas especiales, monitoreo de calidad de aguas superficiales y subterráneas y monitoreo del comportamiento geotécnico de los depósitos de residuos, y

- Estudios y proyectos específicos para el uso adecuado de un depósito de desechos, con sus respectivas especificaciones constructivas, considerando su futura recuperación después del abandono.

Como se observa, es bastante amplia la gama de disciplinas involucradas, razón por la que, después de tomar en cuenta los aspectos genéricos deben enfocarse los aspectos particulares que siempre resultan en la solución de problemas relativamente nuevos o desconocidos en la ingeniería convencional, considerándose estudios de contaminación de aguas superficiales y subterráneas, contaminación del aire, contaminación acústica y condiciones propicias para explosión por metano principalmente. Los materiales de desecho, desperdicios o basura normalmente, son colocados formando terraplenes o rellenos. Estos rellenos interactúan con la humedad recibida por la lluvia, nieve, o cualquier otro fluido que se filtra a través de los minerales del desmonte minero formando un líquido lechoso (leachate) La composición química del liquido de deslave varía ampliamente y depende del material de desecho involucrado. Estas filtraciones lechosas son la principal fuente de polución del agua subterránea, por lo tanto es importante que estas filtraciones contaminantes sean apropiadamente controladas o disminuidas en todo tipo de botadero, pilas de desechos o embalses superficiales, utilizando algún modo de revestimiento ó impermeabilización que impida la contaminación del suelo y del agua superficial o subterránea del área o región que ocupan los complejos industriales o mineros del país (Carrillo, 1990). La protección del suelo es

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también necesaria en la habilitación de canchas para pilas de lixiviación de oro y cobre, así como en las lagunas de soluciones y plantas de extracción por solventes. II. TIPOS DE DEPOSITOS DE DESECHOS En minería, generalmente las estructuras de interés pueden considerarse como botaderos de materiales secos y embalses de materiales con lechada. La tecnología de la Ingeniería Geoambiental se utiliza en la investigación, diseño, construcción y rehabilitación de todos estos tipos de estructuras, logrando que sean seguras y económicas bajo el contexto de los métodos y necesidades de la moderna minería peruana y de las regulaciones que el Estado impone actualmente para proteger al medio ambiente. Generalmente el almacenamiento de los residuos secos se hace bajo alguna de las siguientes formas comunes que son determinadas principalmente por las condiciones del lugar: rellenando o cerrando un valle o una quebrada, botadero en media ladera o en la cumbre de cerros o formando pilas por amontonamiento cónico de residuos minerales. Los principales factores que determinan este tipo de botadero para ser utilizado en un proyecto específico son: la topografía del lugar, el volumen de material y costo del transporte o acarreo hasta el lugar a ser depositado. El almacenamiento de desechos minerales húmedos se hace generalmente por medio de embalses que comprenden el cerramiento de valles o quebradas, cumbre de cerros o a medio talud, encerrados por diques o bordos artificiales de contorno o totalmente excavados o colocados en depresiones naturales (Carrillo). III. PRESAS O DIQUES DE RELAVE Considerando específicamente los depósitos superficiales como estructuras de retención de desechos industriales o mineros, estos pueden ser divididos básicamente en dos grupos : presas o diques de tipo convencional y rellenos hidráulicos construidos por etapas. Las presas de tipo convencional se construyen utilizando en lo posible los materiales estériles del mineral explotado o materiales provenientes de bancos de préstamo adyacentes, utilizando los métodos y tecnología conocida en la ingeniería geotécnica. Tales estructuras en algunos casos constituyen una alternativa en situaciones donde volúmenes apreciables de agua o efluentes industriales no recirculan y son almacenados junto con el relleno sólido.

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Los rellenos o presas construidos por etapas se clasifican en tres grupos de acuerdo al método constructivo : relleno construido aguas abajo, relleno aguas arriba y en línea central. Estas denominaciones se refieren a la dirección en que la cresta del relleno se mueve en relación al dique o presa inicial a medida que la estructura aumenta de altura. En los métodos indicados se establece que para una misma altura de relleno la presa que emplea el mayor volumen de material es la construida por el método aguas abajo, mientras que la construida aguas arriba presenta la desventaja de apoyarse sobre una fundación constituida por materiales casi siempre no consolidados totalmente. Por otro lado, este tipo de diques presentan características de cálculo muy diferentes a los barrages habituales, ya que en una presa de tierra convencional la dirección de la presión del agua es descendente, incrementándose las fuerzas friccionantes en la presa y su cimentación. En una presa de relaves construida por el método aguas arriba las presiones del agua son una fuerza ascendente y desestabilizadora (Carrillo A.,S.A., 1988 – 1989). Otro factor importante que en nuestro país no puede dejar de considerarse es la influencia que tienen los movimientos sísmicos en la estabilidad de las presas de relave. Muchas de las fallas registradas se han producido por el efecto de los terremotos que podrían haber originado el fenómeno de licuación y por lo tanto la falla catastrófica con considerables pérdidas materiales y humanas (Kavazajian, 1995). De la misma manera, es previsible ocurran también otros tipos de fallas y accidentes debidos a inestabilidad del apoyo o de su cimentación, flujo y/o filtraciones incontroladas, diques y muros de arranque inadecuados, mal funcionamiento del sistema de deposición, vibraciones producidas por explosiones en la mina, erosión por lluvia, etc. Para todos estos casos siempre es posible efectuar un diseño adecuado haciendo uso de la ingeniería geoambiental. IV. REVESTIMIENTO E IMPERMEABILIZACION La impermeabilización de los reservorios destinados a almacenar los residuos industriales o mineros y la protección del suelo, tiene como principal objetivo minimizar las infiltraciones de efluentes líquidos que contienen residuos contaminantes, compatibilizando tales infiltraciones a niveles que no alteren el estado de las aguas superficiales y subterráneas. Para conseguir tales objetivos se dispone de tres formas de impermeabilización:

1- Impermeabilización con materiales naturales, utilizando en general, suelos arcillosos o eventualmente mejorados con algunos aditivos para reducir su permeabilidad y mejorar su trabajabilidad.

2- Impermeabilización con materiales artificiales, generalmente utilizando productos manufacturados tales como membranas de PVC y jebe, así como productos en base a emulsiones asfálticas, etc.

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3- Impermeabilización mixta, que como su nombre lo indica, utiliza la combinación de materiales naturales y artificiales.

En general cualquiera de las soluciones que sea adoptada de acuerdo a las características del proyecto minero, debe estar premunida de un adecuado sistema de drenaje que estará constituido por sistemas drenantes, drenes con tubos perforados o ranurados, que actúen de diversas formas en función de las necesidades del proyecto. Las formas usuales del funcionamiento del sistema de drenaje asociado a los sistemas de impermeabilización originan los siguientes efectos:

1- Reducción de la presión hidráulica sobre la camada impermeable. 2- Aceleración del proceso de densificación de los residuos acopiados. 3- Alivio de eventuales subpresiones sobre la impermeabilización, sobre todo durante

la etapa de la construcción. 4- Captura y conducción de la forma mas adecuada las infiltraciones contaminantes a

través del sistema impermeabilizante (Das, 1994). En orden a entender los métodos de construcción y funcionamiento de los sistemas de revestimiento actuales, es necesario revisar las propiedades generales de los materiales componentes de estos revestimientos, esto es arcillas y geosintéticos (tales como geotextiles, geomembranas, georedes, geonets, etc). La Agencia para la Protección del Medio Ambiente de los Estados Unidos ( Environmental Protection Agency-US EPA) especifica que las arcillas por utilizar deben tener un coeficiente de permeabilidad mínimo de k = 10-7 cm/seg o menos. Para llegar a este valor el suelo arcilloso debe cumplir con las siguientes características: (US EPA, 1989).

1- Debe contener por lo menos un 20% de finos . 2- El Índice Plástico no debe ser mayor de 10 .Suelos que tienen un Índice Plástico

tan grande como 30 son muy difíciles de trabajar en el campo. 3- El suelo no deberá tener más de 10% de grava. 4- El suelo no deberá contener partículas o boleos de roca mayores de 1"a 2"de

diámetro efectivo.

En muchos casos los materiales encontrados en el lugar de la construcción pueden ser a menudo no-plásticos .En estos casos deben mezclarse con arcillas o bentonita sódica con el fin de reducir el coeficiente de permeabilidad y por lo tanto impedir que lo líquidos contaminantes actúen. Los factores que generalmente controlan el valor de la permeabilidad en una arcilla compactada son los siguientes:

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1- Contenido de humedad y peso unitario de compactación. Se comprueba

tradicionalmente que para un peso unitario alto con un contenido de humedad en el lado seco de la curva de compactación da como resultado valores de permeabilidad bajos. Actualmente existen estudios que no sólo consideran estos parámetros sino también estiman las condiciones de resistencia al cortante y conductividad hidráulica del suelo arcilloso compactado para definir una zona aceptable que proporcione un coeficiente de permeabilidad bajo dentro de la curva de compactación en el campo, donde deberá utilizarse rodillos especiales que introduzcan al suelo grandes deformaciones de corte durante la compactación a fin de crear una estructura dispersa en el suelo y por lo tanto menor permeabilidad. Esto mismo es aplicable a la construcción por medio de capas o camadas de compactación de pequeño espesor y muy bien integradas unas con otras.

2- El tamaño de los terrones de arcilla durante el proceso de compactación tiene gran influencia sobre el valor del coeficiente de permeabilidad buscado para el revestimiento compactado. Se establece que grandes terrones de arcilla pueden incrementar el valor de la permeabilidad en varios ordenes de magnitud. Sin embargo, el grado de incremento en la permeabilidad decrece con el incremento en el contenido de humedad de moldeo. Luego en la preparación de los revestimientos de arcilla es importante que los terrones sean triturados mecánicamente a lo más pequeño como sea posible, mediante la utilización de equipos mecánicos de campo adecuados..

3- La trabazón entre las sucesivas camadas durante el proceso de compactación es también un factor importante. Sin embargo las filtraciones de contaminantes pueden moverse a través de grietas verticales que pueden producirse en el recubrimiento y luego pasar a lo largo de la interfase entre dos camadas hasta encontrar otra grieta. Este proceso puede reducir apreciablemente la permeabilidad de la arcilla del recubrimiento (US EPA, 1986).

Adicionalmente, debemos indicar que recientes investigaciones indican que la relación de las filtraciones contaminantes en un revestimiento de arcilla en muchos casos, exceden las predicciones efectuadas en base a ensayos de laboratorio. Esto es, se han encontrado en la realidad valores comprendidos entre 10 a mil veces más grandes que los obtenidos en muestras de laboratorio inalteradas o compactadas. La fuente principal de error parece encontrarse en la dificultad de obtener verdaderas muestras representativas del suelo arcilloso, así como que es muy difícil de reproducir especimenes recompactados que contengan una real distribución de grietas o fisuras por desecación y otros defectos hidráulicos que suelen presentarse en los revestimientos compactados de arcilla. Sin embargo los resultados de las mediciones de campo si son comparables con los valores reales, es decir éstos si pueden dar mejores resultados que los ensayos de laboratorio. Finalmente, con respecto al suelo arcilloso a utilizar en los revestimientos compactados con fines de impermeabilización, restauración o abandono de depósitos mineros

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contaminantes, se requiere calcular la velocidad de consolidación y su densidad final, como parámetros críticos para evaluar asentamientos diferenciales o el tiempo requerido para llevar a cabo la restauración del área involucrada. El cálculo de la compresibilidad y permeabilidad en estos materiales altamente blandos es bastante difícil, sobre todo debido a los procesos físico-químicos que originan efectos adicionales de deformación y resistencia al cortante en estos materiales de desperdicio encontrándose grandes rangos de variación con respecto al cálculo tradicionalmente empleado en la ingeniería geotécnica . V. USO DE GEOSINTETICOS En muchos casos, debido a la falta de materiales naturales para lograr una buena impermeabilización y a los límites rigurosos impuestos por las regulaciones estatales acerca de la infiltración admisible, se hace necesario la utilización de membranas sintéticas para el revestimiento de los reservorios y canchas de procesos industriales El estudio de estos materiales involucra normalmente una investigación del mercado y sus fabricantes, tipos, marcas, composición química y disponibilidad de stock, dado a que no se trata de un material de consumo rutinario en gran escala. Además será necesario estimar la compatibilización química de los geosintéticos con los materiales de desecho a acopiarse, las técnicas adecuadas para su manejo, colocación e implementación en el lugar de las obras, etc. Las principales funciones que desempeñan los geosintéticos son las siguientes: separación, refuerzo, filtración, drenaje y barreras de humedad. La compatibilización de estos materiales geosintéticos normalmente se hace a través de ensayos químicos, de estabilidad dimensional, espesor, densidad, tracción, rasgo, pérdida de plastificante, y permeabilidad entre otros, recomendándose se hagan las pruebas con materiales naturales y expuestos a condiciones de operación y envejecimiento. Los aspectos relativos al manipuleo y técnicas de colocación involucran aspectos de duración máxima, peso, condiciones de colocación en el campo, etc., que tendrán influencia significativa en la viabilización de una alternativa posible. Esta elección, una vez analizados los aspectos comentados anteriormente, deberá considerar 3 requisitos básicos: economía, directivas y normas de las Agencias del Estado correspondientes y riesgo de fallas técnicas en la impermeabilización. Estos requisitos pueden finalmente ser traducidos en tasas de infiltración admisibles, avalando factores de seguridad tomados en los cálculos teóricos, llegándose a una solución final que depende de la habilidad, experiencia y confiabilidad del proyectista en cada una de las alternativas, asociadas siempre a un criterio analítico sobre las consecuencias de infiltración (Koerner, 1995).

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Otros aspectos que podrían interferir en el proceso de decisión son la existencia de un programa de monitoreo, las posibilidades de paralización de las operaciones del reservorio y la definición de técnicas adecuadas de recuperación del acuífero en caso de detectarse eventuales contaminaciones del agua o del suelo subyacente al lugar de las obras. VI. TIPOS DE REVESTIMIENTOS y GARANTIA DE CALIDAD Las obras de ingeniería en minería que requieren de sistemas de impermeabilización pueden ser de contención o confinamiento de productos sólidos, líquidos o gaseosos. A estos sistemas se les llama SIMPLES cuando están formados solamente por una capa impermeable, .siendo empleadas generalmente en casos de contención de materiales donde el riesgo de pérdidas eventuales de contaminantes no representa un problema. En realidad no existe un material totalmente impermeable, y la experiencia ha demostrado que, a pesar de considerar un riguroso control de calidad, podrían existir imperfecciones en las juntas o uniones, fisuramiento o resecado de las capas de arcilla, daños en la instalación, efectos de flujo preferencial o eventuales fugas localizadas. Por esta razón, en muchos países se ha normalizado o se están adoptando Normas para los casos de contención de productos contaminantes peligrosos o tóxicos, considerándose la superposición de capas impermeables, originando los SISTEMAS COMPUESTOS que consisten en geomembranas acompañadas de geomallas o capas de materiales drenantes y tubos de drenaje, con la finalidad de colectar y conducir los fluidos o gases que puedan atravesar la primera capa impermeabilizante superior. Otro tipo es el SISTEMA DOBLE donde se superponen dos geomembranas premunidas en su interior de un sistema drenante, entre una capa arcillosa impermeable compactada y una capa drenante arenosa o una geonet, o bien se utilizan geomembranas con sistemas compuestos hasta lograr una perfecta consistencia entre los materiales involucrados (Mitchel et al, 1990). En el caso de contención de desechos sólidos donde se presenten filtraciones o formación de fluidos o gases contaminantes , la concepción actual establece que éstos deben ser recolectados y evacuados rápidamente hacia un sistema de eliminación o tratamiento, sin dejarlos dentro de las interfases o en contacto con el medio ambiente. Existen actualmente especificaciones adecuadas que obligan a la colocación de sistemas especiales para eliminar totalmente estos productos fluidos o gaseosos generados por el desecho depositado. Los sistemas de impermeabilización en estos casos necesitan un revestimiento de todas las interfaces tanto en la cimentación como en los bordes laterales de contención, estimándose un revestimiento de fondo y un revestimiento de cobertura. Estos últimos también se utilizan para los casos de abandono o cuando el reservorio se completa y ya no es posible colocar mas residuos, colocándose una tapa o capa superior que reduce o elimina la generación de filtraciones premunida de un sistema para facilitar la conducción de gases o líquidos contaminantes (Bonaparte, 1995).

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SECCIONES TIPICAS DE SISTEMAS DE REVESTIMIENTO

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En muchas de las obras de ingeniería para minería es recomendable garantizar la calidad de la construcción (CQA)en adición al control de calidad (CQC) que puedan proveer los fabricantes o instaladores de las geomembranas para los sistemas de impermeabilización. Para ello es recomendable desarrollar un Programa CQA cuya tecnología es práctica común desde 1980 en los Estados Unidos, Canadá y Europa, dado a que en los grandes proyectos las inversiones en geomembranas son cuantiosas, por lo tanto vigilar la calidad necesaria en un proyecto es crucial para una performance exitosa. Estos programas comienzan por evaluar el proceso de compactación del terraplén y terminan con verificar la instalación del sistema total de impermeabilización, cuidando principalmente evitar asentamientos diferenciales importantes, daños y fallas en las costuras de las geomembranas y deslizamientos en los taludes laterales de los depósitos. Por tanto, debe verificarse si los métodos de construcción son adecuados, los materiales empleados son aceptables y los revestimientos y coberturas son convenientemente protegidos durante y después de la construcción. Los requisitos que deben cumplirse en la mayoría de los casos incluyen las pruebas requeridas, casi siempre normalizadas por ensayos ASTM, los patrones del muestreo, frecuencia de ejecución de las pruebas, supervisión idónea, evaluación de errores sistemáticos, etc (Shashidhara, 1994). La información reciente que proviene de los Estados Unidos, indica que de acuerdo al nivel de diseño, en los proyectos en los que no se aplicó ingeniería y los revestimientos fueron muy delgados, las pérdidas diarias por cada 1000 m2 oscilan entre 2,000 a 10,000 litros/dia con una posibilidad de ocurrencia de falla total del 10% al 30%. En el caso de proyectos utilizando ingeniería solamente, la relación de filtración fue de 20 a 500 litros/dia con probabilidad de falla menor al 10%; y cuando se utilizó ingeniería más un adecuado Programa CQA, las filtraciones sólo alcanzaron de 5 a 20 litros/dia con una ocurrencia de falla total casi nula (Smith, 1994). VII. ESTUDIO DE LA PLUMA CONTAMINANTE En estos estudios, algunos aspectos merecen ser destacados por su importancia en la elección de una alternativa de solución: Aspectos relativos a la contaminación de aguas subterráneas que exigen un estudio inicial de modelos de flujo permanente en áreas de interés y un riguroso control de calidad de las aguas superficiales y subterráneas a través de análisis físico-químicos, si es posible identificando sus variaciones y calidad para uso del consumo humano, uso industrial, irrigaciones, etc., con base en los patrones establecidos por los Organismos del Estado competentes. La etapa siguiente consiste en determinar, conociendo la composición química del poluente, las tasas de infiltración admisibles, de modo que las concentraciones resultantes no alteren, si es posible, la utilización del agua, o si es el

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caso, las alteraciones provocadas permitan el restablecimiento de la calidad original a través de procesos convenientes de tratamiento a bajo costo. Por tanto, la dificultad reside en el establecimiento de un modelo de evaluación de la pluma contaminante, particularmente teniendo en cuenta: - El método de cálculo - La presencia de poluentes no reactivos - La presencia de poluentes reactivos. Con relación a los procedimientos matemáticos de cálculo, se dispone normalmente de tres métodos usuales:

- Métodos analíticos basados en soluciones de ecuaciones diferenciales con idealización de modelos con diversos niveles de simplificación

- Métodos semi-analíticos, que son aproximados y en general se asocian a la

experiencia del proyectista con fundamentos de mecánica de fluidos, para definir los modelos de cálculo basados normalmente en funciones de velocidades y de flujos.

- Métodos numéricos, más sofisticados y precisos, que permiten tomar en cuenta

geometrías complejas, medios heterogéneos, dispersión, difusión y procesos químicos con intercambio catiónico, degradación, decrecimiento de radioactividad, etc (Barros, 1986).

La elección del método de cálculo para evaluar la pluma contaminante, en realidad no es un problema complicado. De acuerdo al proyecto y tomando en cuenta la precariedad de los datos disponibles, en general son utilizados los métodos analíticos y/o semi-analíticos en estudios preliminares o proyectos pequeños, sin tomar en consideración los procesos químicos involucrados. Tales procedimientos pueden mejorarse en las etapas posteriores del proyecto o en todo caso es posible también la aplicación de métodos numéricos de formulación más simple. La aplicación de métodos numéricos fija condicionamientos de disponibilidad de una gran cantidad de datos, que en muchos casos en nuestro medio no es posible de obtener y cuya evaluación puede hacerse sólo en los proyectos grandes, siendo por lo tanto de poca utilización práctica, de modo que a criterio del proyectista pueden utilizarse tomando en consideración que sus resultados en algunos casos pueden ser subdimensionados, por la no consideración de reacciones químicas presentes en el proceso contaminante.

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METODOS DE CALCULO PARA EVALUACIÓN

DE LA PLUMA CONTAMINANTE

METODO VENTAJAS DESVENTAJAS

ANALÍTICOS

• Rápido y económico • Evaluación Inicial • En programación para

cálculo automático: datos de entrada simples

• Disponibilidad de tabulados

• No resuelve condiciones de contorno complejas

SEMI ANALÍTICOS

• Consideración de más de una fuente de contaminación o recarga

• Cálculos simples puede aplicarse a problemas de flujo no - permanente

• No considera el efecto de dispersión y difusión

• Aplicable a problemas bidimensionales

• No aplicable a medios heterogéneos o anisotrópicos

NUMÉRICOS

• Condiciones de contorno complejas

• Variaciones de propiedades de permeabilidad, porosidad

• Solución de problemas tridimensionales

• Formulación de datos compleja

• Dispersión numérica puede falsear los resultados

• Requiere experiencia en el manejo

VIII. PROBLEMA AMBIENTAL DE LA CUENCA DEL RIO MANTARO Con la colaboración de profesores de la Universidad de Mississippi, USA, y con la ayuda de sus laboratorios de geoquímica y toxicología hemos iniciado una investigación preliminar acerca de la contaminación del Río Mantaro en el área cercana a la ciudad de Oroya. Como sabemos, el río Mantaro atraviesa en su recorrido varias ciudades y pueblos en la sierra central del departamento de Junín. Las ciudades o centros poblados más importantes son Oroya, Concepción, Jauja y Huancayo. El valle del río Mantaro es una zona agrícola que abastece de productos comestibles a los mercados de Huancayo y Lima. Parte de la producción agrícola se hace utilizando agua de regadío que proviene del río Mantaro.

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La investigación esta encaminada a determinar en que grado los desagües del procesamiento metalúrgico de las minas adyacentes al río, así como los desmontes mineros que se encuentran a la intemperie y los gases producidos por las chimeneas del los hornos del proceso metalúrgico, han causado contaminación ambiental en la región. Hace más de un año, se efectuó un muestreo de agua y suelo a lo largo del río Mantaro en algo mas de nueve puntos, ubicados cerca de un canal de regadío en Saños Chico (Canal), en el puente Breña, Pilcomayo ( Breña ), desvío del canal en el Puente Stewart (Desvío), en el puente Pachacayo (Pachac) en la Oroya (Oroya ), en el puente Marcavalle (Marcav), en un punto más arriba de Chulec (Chulec) y en las orillas del riachuelo que se une al río Mantaro en las afueras de Oroya (Oroya R). Hemos comparado los resultados de las muestras de agua con los límites establecidos por la Agencia para la Protección del Medio Ambiente de los Estados Unidos ( US EPA) para proteger la salud de los usuarios de agua potable. Los resultados indican una distribución irregular de metales tóxicos a los largo de la zona muestreada en el río Mantaro. Las concentraciones de arsénico, plomo y manganeso son mucho mas altas que las establecidas por US EPA como mínima calidad de agua potable. El muestreo se llevó a cabo durante la época de lluvias y esto podría indicar dilución en la concentración de metales en el agua, como también podría significar incremento de contaminación como resultado de la erosión de rocas y suelos que contienen estos elementos. Los resultados del muestreo de suelos a lo largo del río Mantaro indican que la concentración de elementos tóxicos de arsénico, plomo, cadmio, plata, manganeso, cobre y otros que no se han incluido en esta información, podrían tener efectos nocivos para la vida acuática y para la salud de los consumidores de agua y productos agrícolas de la región (Lozano, 1995). IX. CONSIERACIONES FINALES La Ingeniería Geoambiental emerge así como una contribución especializada de la Ingeniería Geotécnica en un contexto interdisciplinario y en la escena inicial de un proyecto de ingeniería para la minería, por lo tanto esta contribución ha sido destinada a identificar con cierta claridad su adecuada utilización para buscar soluciones a los posibles efectos contaminantes inducidos por la construcción u operación de proyectos mineros o industriales, tratando de controlar o limitar condiciones negativas de contaminación ambiental en los problemas más relevantes, esto es, el almacenamiento de residuos mineros que afectan actualmente grandes áreas de nuestro país.

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