PRESAS DE RESIDUOSLa función principal de estas estructuras es almacenar permanentemente los estériles sólidos y retener temporalmente los efluentes líquidos, cuando los efluentes contienen sustancias toxicas se diseñan presas para albergarlos por largo tiempo hasta que se degraden las sustancias toxicas. Las presas de residuos difieren de las presas de tierra en lo siguiente:

Las presas de residuos almacenan sólidos y líquidos Se puede usar los mismos residuos para la construcción de un dique Se construyen en etapas Suelen requerirse cambios en el diseño y operación de llenado al introducirse cambios en tratamiento

Las presas han evolucionado geotécnica e hidrológicamente, actualmente el costo de almacenamiento de los residuos están próximos al 20% del costo total de la operación, dos factores han mejorado el diseño y la operación de presas:

Exigencias de seguridad Protección ambiental

FACTORES DE UBICACIÓNAntiguamente solo se tomaba en cuenta la topografía y proximidad de las platas, actualmente se considera la geología, el clima, hidrología y disponibilidad de terrenos.- TOPOGRAFIA.- Factor básico donde gobierna la altura y dimensiones de la presa, si el terreno es muy llano se necesita un dique perimetral y si es muy escarpado se usa diques formando vaguadas en U o V, la pendiente del terreno influirá en el ritmo de crecimiento y la altura máxima. Para evitar efectos erosivos la ubicación debe estar próximos a cabeceras.- TAMAÑO.- En terrenos llanos el tamaño de la presa está gobernado por el precio de los terrenos, la impermeabilización y la restauración final, el tamaño mínimo está limitado por las necesidades de evaporación, en presas de valle la superficie y la altura de estas construcciones dependerá de la capacidad de almacenamiento y evaporación. En algunos casos es as económico construir presas aguas arriba o aguas abajo que una sola de gran tamaño.- GEOLOGIA Y SISMICIDAD.- Debe considerarse la sismicidad del área y la proximidad a fallas activas de ser así debe considerarse el comportamiento dinámico y el riesgo de rotura por licuefacción, cuando las vibraciones genera elevación de las presiones que se transmiten a los líquidos en los espacios, los sólidos se comportan como un fluido sin resistencia al corte. También deben considerarse la disponibilidad de materiales para la construcción, capacidad portante y drenaje.- PERMEABILIDAD.- En un depósito de estériles tiene un mayor peso en los costos de construcción, en formaciones poco permeables son mejores a zonas donde hay una alta permeabilidad.- OTROS FACOTRES LOCALES.- debemos tomar en cuenta precipitaciones, evaporación de aguas, disponibilidad de terreno, tiempo en negociaciones.CARACTERISTICAS DE LOS LODOS

Económicamente es ventajoso el uso de residuos para la construcción de un dique o parte de él, siempre que los lodos tengas propiedades físicas y químicas adecuadas.

La granulometría es una característica muy importante ya que determina sus posibilidades de aprovechamiento, depende del tratamiento mineralurgico, en minas de oro se obtienen partículas con un tamaño inferior a 0,1mm y en minas de cobre por lixiviación se obtienen tamaños iguales a las gravas.

Los lodos se transportan de forma hidráulica con una concentración de solidos entre un 15 – 60%, la concentración y el método de vertido afecta en la separación y sedimentación ya que las partículas gruesas se depositan rápidamente formando playas y las partículas finas fluyen al interior de la presa.

Las arenas son un material resistente y de buen drenaje al contrario de las lamas, es más barata y se encuentra a una menor distancia de transporte, el uso de arenas reduce la capacidad de captación, corren peligro de licuefacción y erosión.

Se debe tomar en cuenta la degradación y las características químicas del material de la presa ya que al inicio pueden presentar resistencia y buenas condiciones de drenaje pero con el paso del tiempo se degrada en arcillas, en otros casos estos materiales pueden cementarse de mejor manera.

CARACTERISTICAS DE LOS EFLUENTES Los efluentes y sus vertidos son factores importantes en el diseño y operación de una presa de residuos, en

algunos casos se pueden recircular los efluentes pero cuando tienen contaminantes se debe tratar a los afluentes por evaporación y de esto depende el tamaño de las presas y no del volumen a almacenar, puede ser más útil el uso de bolsas de evaporación separada.

La pendiente de los taludes se puede controlar variando la granulometría, espesando las pulpas, por el método de descarga y por la densificación de los residuos.

Es muy común pH ácidos, concentración de iones metálicos e iones nitratos sulfatos y cloruros, cuando hay materiales radioactivos o tóxicos el apoyo debe revestirse para minimizar filtraciones

La reacción con rocas y suelos controla la contaminación, los efluentes de plantas de uranio pueden ser tratados con suelos ricos el calcio para neutralizar el pH y absorber metales pesados

Se debe considerar que algunos residuos orgánicos pueden atacar revestimientos de arcilla a base de motmorillonita.

CONSIDERACIONES DE DISEÑOS DE LAS PRESAS DE ESTERILESSiempre que sea posible se debe usar los propios residuos en la construcción ya que son materiales baratos, la construcción se realiza por etapas, si se usa los propios residuos la planta debe operar durante un tiempo para producir el material necesario hasta eso la presa se construye con estériles de la mina o material de cantera.- CONSTRUCCION HACIA AGUA ARRIBA.- Es el más utilizado, una vez construido el dique inicial se levantan diques sucesivos hacia el interior de la presa, los diques están hechos por sedimentos gruesos obtenidos por decantación o ciclonado. Es el más económico, al estar construido con materiales de baja compactación y resistencia con un nivel freático elevado se debe levantar taludes tendidos alternando con capas dren y tubos drenantes. Cuando el material es muy fino y aumenta el nivel de elevación también aumenta las presiones haciéndolo inestable.

- CONSTRUCCION AGUAS ABAJO.- el recrecimiento de la presa se realiza por la sucesión de diques en dirección aguas abajo, es el más seguro y el que más se asemeja a las presas de tierra es preferido por administración y organismo oficiales. El dique inicial es normal construirlo con materiales naturales, núcleos impermeables y drenajes, los siguientes diques se realizan con arenas ciclonadas, suelos o estériles. Es el más utilizado para lodos muy finos, en zonas muy lluviosas y de actividad sísmica ya que los materiales pueden compactarse y el nivel freático controlarse. La desventaja es que se necesita gran cantidad de material de relleno.

- CONSTRUCCION CENTRADA.- es una combinación de los anteriores, los centros de recrecimiento se mantienen en la vertical, normalmente los lodos se descargan desde la coronación para mantener una playa y evitar la acumulación de agua cerca al talud. Los materiales usados son los mismos del método anterior. Posee una estabilidad media con respecto a los otros métodos, así mismo de la necesidad de estériles.

OTROS METODOS DE CONSTRUCCION

- METODO DE CARGA ESPESADA.- se descarga los lodos desde un solo punto o línea de puntos de manera que los residuos formen un cono con taludes entre 2 y 8 %, los lodos se espesan para que tengan una gran viscosidad (55-65% solidos). Si el cono es ubicado al centro es necesario construir una pequeña presa para los efluentes y si está ubicado al final de un valle estrecho se debe utilizar los residuos como dique de contención. Entre las desventajas tenemos el costo por el espesado y bombeo de lodos, la construcción de presas de decantación y evaporación, es susceptible a inestabilidad por licuefacción, se necesita gran superficie de terreno. Como ventaja tenemos que este método reduce la contaminación del aire por el polvo.- METODO DE DISPOSICION EN HUECOS MINEROS Y CAVIDADES.- Se ha considerado zonas de minados antiguos ya sea subterráneos o a cielo abierto que estén cercaos a la zona de explotación para esto se debe efectuar un estudio hidrogeológico para evaluar un posible impacto por posibles filtraciones de los efluentes en zonas de acuíferos. En ocasiones se practica técnicas como desmonte-terraplén similar al utilizado en vertederos controlados de basura urbana, realizamos una excavación y el material es apilado, en el hueco se depositan los residuos y sobre estos se vierte el material de la primera excavación para su posterior revegetación.OTRAS CONSIDERACIONES DE DISEÑO Otros aspectos que deben tenerse en cuenta en la construcción de presas de residuos son los problemas operativos. Las características de las estructuras pueden cambiar a lo largo del tiempo al variar la densidad de las pulpas, la granulometría de las partículas en los Iodos, la composición de los minerales, las condiciones climatológicas o los ritmos de producción.RESTAURACION Y ABANDONO DE PRESAS DE RESIDUOSLos objetivos que se persiguen son: - Estabilidad de estructuras a largo plazo.- la principal condición para la estabilidad de una presa es la situación del nivel freático, al cesar el vertido y no existir un aporte de agua exterior el nivel freático disminuye drásticamente mejorando la estabilidad del talud. Las principales causas de inestabilidad son de tipo hidrogeológicos, medidas correctoras:

Descarga de la corona del dique.- descarga parcial del material de coronación para reducir tensiones en la base del dique.

Tendido del talud.- remover el material y aprovecharlo colocándolo como refuerzo al pie de la presa sobre una capa filtro.

Colocación de un espaldón con berma.- reforzar el dique adosando escombros sobre una capa dren creando bermas intermedias.

Colocación de filtro invertido.- facilitan el drenaje en la base y cimentación del dique.

Recrecimiento de la presa con tendido de talud.- recrecimiento dejando bermas que faciliten el tendido de talud general

Pozos de drenaje.- depresión de niveles freáticos mediante sondeos Como dentro del proceso de abandono de una presa de residuos está el modelado de la misma, es aconsejable que se aprovechen en ellos los materiales que se empleen para su estabilización. Lo ideal, desde el punto de vista de la restauración, es disponer de suficiente estéril de relleno para conseguir unos perfiles suaves, esto no siempre es fácil o económico, por lo que suele adoptarse el método alternativo, que consiste en adosar a los taludes espaldones de escombros granulares y escollera.

En cuanto a la estabilidad sísmica, cabe decir que en el primer caso las condiciones son más favorables, ya que al no estar saturados los residuos el riesgo de licuefacción de los mismos es mucho menor. Las principales causas de inestabilidad de las presas abandonadas son de tipo hidrológico. La acumulación repentina del agua de lluvia puede provocar la rotura del dique por desbordamiento o por erosión en el pie del mismo.Debe evitarse la acumulación del agua de lluvia sobre la superficie de la presa. Para ello, se cubrirán los depósitos, sobre todo donde exista alguna depresión, para alcanzar pendientes de drenaje entre el 03 y el 1 %.- Protección frente a procesos erosivos.- los depósitos son susceptibles a erosiones que forman surcos bajo la circulación de la lluvia, por acción del viento incide más en las superficies planas de la presa, para luchar contra la erosión hídrica se debe diseñar taludes bajos (3:1 – 5:1) y drenar hasta conseguir materiales firmes y estables, después de esta etapa se podrá realizar una protección con escollera para estabilizar taludes, la estabilización química para evitar la formación del polvo utilizando polímeros emulsiones asfálticas y resinas sintéticas y por ultimo la revegetación que reduce la erosión por agua y viento y sirve para reintegrar al entorno las presas de residuos.

- Prevención de contaminación ambiental.- debido a la lixiviación a menudo se requieren cubrir las presas con una capa de arcilla, nivelado y afinado de las superficies para evitar la formación de charcos, para residuos radioactivos la difusión de gases no se produce cuando los lodos están saturados, se debe cubrir estos lodos con una capa de suelo donde el espesor está definido por la velocidad de emanación, concentración, tipo de suelo y humedad. La estabilidad será máxima cuando el material granular de cubrición siga el siguiente criterio: C/F < 4Donde C el tamaño de las partículas gruesas que se retienen después de dejar pasar por la malla el 15 % en peso del material y F es el tamaño de las partículas finas que quedan después de pasar el 85 % a través de la malla

El trasporte biológico se da cuando las plantas que constituyen la cubierta vegetal de las presas son capaces de desarrollar sus raíces y alcanzar los lodos donde se produce una transferencia de residuos tóxicos que pueden pasar a la cadena alimenticia, la altura de migración de las sustancias toxicas depende de factores como la textura del suelo, gradientes de concentración, lixiviación. El transporte biológico también se lleva a cabo por pequeños mamíferos por la ingestión de plantas, suelo, agua.- Acondicionamiento para la recuperación y abandono de presas.- una etapa importante en la recuperación de presas es el drenaje y la consolidación, cuando los lodos son depositados con alto contenido de agua requieren un periodo de tiempo para crear una capa que pueda soportar las presiones, si el drenaje natural no es suficiente se puede aplicar una serie de medidas para aumentar la capacidad portante entre ellas tenemos el vertido de estéril rocoso, modificación de tratamiento y transporte de lodos, uso de láminas geotextiles. Las chimeneas de drenaje y tuberías de desagüe deben dejarse en condiciones que no constituyan un riesgo potencial por su rotura, entre las obras de clausura de une presa tenemos:

Si el lugar es accesible para las personas y los animales y los Iodos aún no están consolidados se cercará el área.

La chimenea de drenaje podrá elevarse para evitar la entrada de agua durante las tormentas La chimenea de drenaje podrá clausurarse de forma definitiva mediante el relleno con estéril y cierre en la superficie con una losa de hormigón Si los lodos están sometidos a un proceso de arrastre y lavado existe riesgo de contaminación por su salida a

través de la tubería de desagüe se procederá al cierre mediante un tapón de filtro de grava y escollera.

- Uso productivo de terrenos recuperados.- la recuperación puede consistir en la instalación de una cubierta vegetal utilizando especies autóctonas hasta el aprovechamiento agrícola de los terrenos, si las actividades mineras continúan un uso productivo es la recuperación de los minerales a partir de lodos depositados, los depósitos de residuos se revalorizan por cambios tecnológicos para su extracción llegando a ser rentable su aprovechamiento.