Diploma FI - Agua

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M.Sc.Ing. Javier MartínezMarzo 2014

Diploma en Minería 1

AGUA Y MINERÍA

� La gestión del agua constituye un componente crítico en las operaciones mineras debido a la elevada demanda de este recurso y al alto potencial de contaminación.

� El agua es esencial para casi todas las actividades mineras y por lo general el medio principal que puede transportar contaminantes en el medio ambiente en general.

� Los diferentes aspectos ambientales de las actividades mineras impactan los cuerpos de agua superficial y subterránea. Pueden afectar los flujos y calidad del agua, se modifican patrones de escurrimiento, caudales, erosión, arrastre y depósito de sedimentos, nivel de agua subterránea y calidad.


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AGUA Y MINERÍA


• Principio de valoración y de gestión integrada del agua El agua tiene valor sociocultural, económico y ambiental, por lo que su uso debe basarse en la gestión integrada y en el equilibrio entre estos aspectos.

• Principio de sustentabilidadEl uso y gestión sostenible del agua implica la integración equilibrada de los aspectos socioculturales, ambientales y económicos en el desarrollo, así como la satisfacción de las necesidades de las actuales y futuras generaciones.

PRINCIPIOS RECTORES

CICLO HIDROLÓGICO

El agua es parte integrante de los ecosistemas y renovable a través del Ciclo Hidrológico.

El Ciclo Hidrológico es el intercambio de agua en todas sus formas físicas en el espacio denominado hidrósfera (unos 15 km arriba en la atmósfera hasta 1 km debajo de la corteza terrestre.


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CICLO HIDROLÓGICO


PROCESOS HIDROLÓGICOSEl intercambio y movimiento del agua ocurre a través de procesos hidrológicos. Los procesos hidrológicos más importantes para la gestión del agua en un emprendimiento minero son:

� Precipitación (lluvia, nieve, granizo)� Infiltración� Escorrentía� Evaporación� Evapotranspiración� Percolación� Corrientes superficiales� Flujo subterráneo


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PROCESOS HIDROLÓGICOS Y ACTIVIDADES MINEAS

� Los Procesos Hidrológicos condicionan las Actividades Mineras:

� Localización de minas e infraestructura

� Abastecimiento de agua

� Las Actividades Mineras impactan los Procesos Hidrológicos:

� Cantidad

� Calidad


CICLO HIDROLÓGICO EN UN EMPRENDIMIENTO MINERO


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PROCESOS HIDROLÓGICOS BÁSICOS

Ej: suelo arenoso con capacidad de 100 mm/m

(base anual)


HIDROLOGÍA

Abastecimiento de agua

� Los emprendimientos mineros requieren grandes cantidades de agua, siendo los cursos de agua superficial las fuentes más utilizadas. Para poder evaluar si los cursos de agua pueden proporcionar el agua requerida, tenemos que conocer como varia el caudal de aporte bajo distintas condiciones.


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HIDROLOGÍACriterio de localización para Infraestructura

� Por temas de viabilidad económica la infraestructura para el procesamiento del mineral debe localizarse en las cercanías de la mina.

� Debe ubicarse fuera de zonas inundables (determinar el nivel de máxima inundación para un tiempo de retorno adoptado).


HIDROLOGÍA

Localización de minasLas minas se localizan donde se ubican los yacimientos.

� En zonas inundables: requieren la construcción de diques de contención de crecientes (determinar el nivel de máxima inundación para un tiempo de retorno adoptado para establecer la cota de coronamiento del dique).

� Sobre cauces de ríos/arroyos: requiere obras de desvío (conocer la hidrología del cauce).


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HIDROLOGÍA


Ejemplos (diques de contención y desvío)

ZONAS DE INUNDACIÓN Y RESTRICCIONES DE USO DEL SUELO


Creciente estándar de diseño: 40 % de la creciente producida por la precipitación máxima probable. (Tiempos de retorno > 10.000 años)

Fuente: Cuerpo de Ingenieros de Estados Unidos

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ZONAS DE INUNDACIÓN Y RESTRICCIONES DE USO DEL SUELO


1- Límite del canal2- Límite Zona I Prohibida3- Límite Zona II Restrictiva4- Límite Zona III Advertencia

Fuente: Cuerpo de Ingenieros USA

HIDROLOGÍA – Conceptos básicosINTERACCIÓN LLUVIA - ESCORRENTÍA


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INTERACCIÓN LLUVIA - ESCORRENTÍACaracterísticas de una cuenca: Área, longitud y pendiente.

Determinación del área de la cuenca de influencia: Interpretación de mapas cartográficos, modelos digitales del terreno.


PRECIPITACIÓN PROMEDIO DE UNA CUENCA

METODOLOGÍAS: Registros históricos de datos de estaciones meteorológicas y ponderación del aporte espacial (media aritmética, polígonos de Thiessen o curvas isoyetas).

� Media aritmética: para regiones planas, con varias estaciones distribuidas uniformemente.


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PRECIPITACIÓN PROMEDIO DE UNA CUENCA

� Polígonos de Thiessen: se pondera cada pluviómetro de acuerdo al área de influencia (polígono).


� Isoyetas: se pondera considerando el área entre dos isoyetas y el valor medio de la precipitación entre ambas.

PERIODO DE RETORNO

Definición:

Es período en años entre la ocurrencia de un evento igual o mayor a una magnitud dada, estimado en base a una serie histórica de datos.

Las obras se dimensionan para eventos con períodos de retorno que dependen de la importancia de la misma y de los daños que implicaría una falla (pérdidas de vidas humanas, costos de reparación post evento.


Ejemplos:

• Embalses ubicados en zonas totalmente despobladas : Tr = 50 años.• Grandes Embalses situados aguas arriba de centros poblados: Tr = 100 años.

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PERIODO DE RETORNO

Forma de cálculo: � Se determinan las

precipitaciones máximas (Ej. diarias) para cada uno de los (n) años, se ordena de la mayor a menor asignándoles un número de orden (m).

� Tiempo de retorno (años) = (n+1)/m

� Probabilidad de ocurrencia = m/(n+1)


ESTIMACIÓN DE LLUVIAS PARA DISTINTA DURACIÓN Y PERÍODO DE RETORNO


P(d,Tr,p) = P(3,10,p).CT(Tr).CD(d)

P - precipitación (mm)

d - duración (horas)

Tr - Período de retorno (años)

p - pluviómetro (lugar)

Es posible estimar la precipitación (d,Tr,p) en base a la precipitación (3,10,p)

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ESTIMACIÓN DEL ESCURRIMIENTO

� Tiempo de concentración de la cuenca (tc): tiempo que tarda en llegar a la salida de la cuenca el agua que procede del punto hidrológicamente más alejado, y representa el momento a partir del cual el caudal de escorrentía es constante, al tiempo que máximo.

Fórmula de cálculo (KIRPICH)tc= .97*(L0.77/S0.385)

tc-(minutos)

L-longitud cauce (km)

S-pendiente (m/m)



� Caudal de escurrimiento

Existen diferentes procedimientos para determinar el caudal de escurrimiento, uno de los más usados para cuencas chicas es el método “racional”:

Fórmula de cálculo

Q= C.i.AC-Coeficiente de escorrentía (0 <C< 1).

i- intensidad de lluvia (mm/h)

A- área de la cuenca.


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Existen diferentes modelos de escurrimiento que se usan para transformar lluvia en escorrentía en una cuenca y producir un hidrograma de salida (Por ejemplo: software HEC-HMS).



� Régimen de inundación de ríos y arroyosUna vez que se cuenta con el caudal de diseño para un período de retorno determinado, el siguiente paso es determinar las áreas que serán inundadas o las cotas de inundación, lo cual dependerá fundamentalmente de la geometría del cauce.

Una herramienta útil para determinar esto es el programa HEC-RAS, pero también se pueden hacer cálculos aproximados de la siguiente forma:

� Estimar la velocidad del agua.

� Estimar la sección

� Estimar la altura


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ESTIMACIÓN DEL ESCURRIMIENTO� Régimen de inundación de ríos y arroyosRadio hidráulico = Sección / Perímetro mojado

Velocidad (Fórmula de Manning)

V (m/s) = (1/n ) . R 2/3 . S 1/2

n-parámetro de rugosidad de Manning

R-radio hidráulico (m)

S-pendiente (m/m)

Relevamiento topográfico: tabla de Sección/Perímetro mojado/Radio Hidráulico vs Cota (h).

Procedimiento de cálculo (iterativo):

Tengo Q, supongo R , Cálculo la Sección, determino R (interpolación en datos topográficos), ajusto R, finalmente determino h.


Sección = Caudal/Velocidad

RIESGO

El riesgo de que ocurra un evento extremo es función del tiempo de retorno y de la vida útil de la obra.


Fórmula de cálculo:

% R(Tr, Vu) = 1- (1-1/Tr)Vu

Vu (años) Tr (años) Riesgo (%)5 100 5%

10 100 9.6%25 100 22.2%

Ejemplo:

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NECESIDADES Y DISPONIBILIDAD DE AGUA

Consumos:

Necesidades de agua en cada uno de los procesos de transformación y consumos auxiliares (control de polvo, consumo humano).� Consumos medios diarios/mensuales permiten hacer un estudio

de alternativas y necesidades de almacenamientos primarios (represas de agua limpia).

� Consumos horarios definen necesidades de almacenamiento intermedio en Planta (tanques de almacenamiento).



Fuentes:

� Agua fresca (superficial, subterránea). Evaluar posible afectación de otros usos.� Zonas húmedas: recursos hídricos (posibilidad de

almacenamiento, usos de la cuenca)

� Zonas áridas: agua subterránea, bombeos desde otras áreas.

� Posibilidades de recirculación de agua (uso de espesadores, represas de relaves).


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Alternativas de manejo del agua:

� Segregación de corrientes

� Desvío de aguas limpias

� Recolección

� Almacenamiento

� Tratamiento (aguas para consumo / efluentes)

� Resuo

� Disposición


BALANCES DE AGUA

� Balance de agua en un componente (Ej: Planta de concentrado, represa de relaves).

� Balance de agua en la operación minera.

� Balance de agua en la cuenca.


Es la relación entre el agua que entra y el agua que sale en un área definida (cuenca, emprendimiento minero, planta, represa, etc)

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BALANCES DE AGUABalance de agua en una cuenca


BALANCES DE AGUABalance de agua en un emprendimiento minero


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BALANCES DE AGUA


Balance de agua en un emprendimiento minero

BALANCES DE AGUABalance de agua en Planta de Proceso


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BALANCES DE AGUA


Variabilidad en Lluvia y EvaporaciónDiferentes regiones

Lluvia Evaporación

BALANCES DE AGUA


Variabilidad en Lluvia y EvaporaciónRivera (Uruguay)

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BALANCES DE AGUA


Variabilidad en Lluvia y EvaporaciónRivera (Uruguay)

BALANCES DE AGUA: Balance Global del emprendimiento

Información necesaria:

� Los requerimientos de agua para cada uno de los procesos y consumos auxiliares.

� Todas las fuentes potenciales de agua

� Formas de almacenamiento

� Relación potencial entre distintos flujos.

� Los superávit y déficit en el corto plazo (días a meses) y a largo plazo (años)

� Los efluentes generados, las posibilidades de reutilización y reciclado con o sin tratamiento.

� Los ingresos al sistema de agua de lluvia y las pérdidas por evaporación.


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BALANCES DE AGUA: Procesamiento de minerales

Información necesaria:

� cantidad de agua requerida (mínima, máxima y promedio),

� frecuencia de uso de agua,

� calidad de agua requerida,

� características del agua al final del proceso (contaminantes),

� capacidad para reciclar el agua en el mismo proceso sin tratamiento,

� capacidad para reciclar el agua en el mismo proceso previo tratamiento,

� capacidad para reutilizar el agua en otros procesos, con o sin tratamiento.


BALANCES DE AGUA

Déficit: complementado con fuentes de agua superficial o subterránea.

Excedentes: almacenar o descargar (con o sin tratamiento).

La descarga de agua requiere cumplir con la reglamentación. En algunos casos se prohibe la descarga de agua de proceso, a menos que el área tenga una ganancia neta de agua (climas húmedos). No se puede permitir la descarga de las represas de relaves situadas en climas secos. En climas húmedos, la descarga puede permitirse siempre que la calidad del agua efluente cumple con las normas o directrices especificadas.


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BALANCES DE AGUA

Evaluación del balance de agua en dos etapas:

Etapa 1: Evaluación a largo plazo (promedio anual):

Esto implica el desarrollo de los valores medios anuales de cada componente, seguida por la determinación del balance de agua global, determinando si existirá superávit o déficit agua.


BALANCES DE AGUA

Etapa 2: Evaluaciones de corto plazo del balance de agua en períodos de horas a meses. Estos son necesarios para determinar los volúmenes de agua excedente que se pueden generar en un corto período durante condiciones extremas de lluvia, requisitos de descarga de agua, o para determinar el volumen de almacenamiento que debe preverse.

Para los proyectos que tienen un excedente de agua, estos cálculos se utilizan para determinar las tasas de descarga máxima o la capacidad de almacenamiento necesaria para mantener una alimentación constante a la planta de tratamiento.


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BALANCES DE AGUA

Se deberán asumir escenarios que contemplen períodos húmedos, secos y eventos extremos.

Esto es particularmente importante en el caso de represas de relaves o procesos de lixiviación en pila, en los que se manejen líquidos que no puedan ser descargados sin previo tratamiento.

También es importante considerar que durante períodos secos extraordinarios podría no ser posible la recirculación de agua.


IMPACTOS SOBRE LA HIDROGEOLOGÍA

Tanto la explotación a cielo abierto como la subterránea tienen efectos sobre la hidrogeología. En ambos casos se suele trabajar por debajo del nivel freático, siendo necesario el bombeo del agua lo que produce un descenso del nivel de los acuíferos de la zona.


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IMPACTOS SOBRE LA HIDROGEOLOGÍA

� Estudio hidrogeológico previo

� Modelo para predecir los cambios e identificar potenciales afectaciones.

� Plan de monitoreo.


IMPACTO SOBRE LA CALIDAD DE AGUASCALIDAD DE AGUASSALES de origen natural (disolución de gases de la atmósfera, disolución de rocas).


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IMPACTO SOBRE LA CALIDAD DE AGUAS

CALIDAD DE AGUASMaterial sólido arrastrado por el agua.


IMPACTO SOBRE LA CALIDAD DE AGUASMINERÍA – Contaminantes:Los flujos de agua, que escurren naturalmente o son bombeados hacia cuerpos de aguas, contienen en forma soluble o en suspensióndiferentes contaminantes que se liberan como consecuencia de la actividad minera, modificando la composición natural de las aguas.

Fuentes de contaminantes:� Drenaje de mina

� Drenaje de pilas de estéril

� Suelo expuesto a procesos erosivos

� Proceso de beneficio

� Operaciones auxiliares

� Gestión de relaves, productos químicos, hidrocarburos y residuos.

� Actividad humana


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CONTAMINANTES:

� Material sólido, se trata de fracciones finas del material removido de las minas, que puede ser arrastrado por el agua de lluvia, incluye material coloidal y sólidos sedimentables. La concentración es muy variable dependiendo de la granulometría del material manejado y de la intensidad de las lluvias.

� Nutrientes del suelo, que se solubilizan (nitrógeno y fósforo).

� Componentes de la roca explotada que se solubilizan: iones metálicos (Cu, Zn, Cd, Hg, As) y aniones asociados (floruros, carbonatos, etc).

� Formación de aguas ácidas por oxidación de piritas (liberación de sulfatos y disminución del pH).


IMPACTO SOBRE LA CALIDAD DE AGUASCONTAMINANTES:

� Restos de explosivos (nitratos).

� Hidrocarburos.

� Productos químicos utilizados en la perforación, en el proceso metalúrgico, y en el tratamiento de las aguas.

� Lixiviados generados por disposición de residuos.

� Líquidos cloacales.

� Arrastre de partículas por el viento a zonas alejadas de la explotación.


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MINERÍA – Contaminantes – Variabilidad en el tiempo:

� La disolución de materiales provenientes de la roca puede ir variando con la profundidad (a nivel superficial predominan los minerales oxidados, en profundidad predominan minerales reducidos con alto contenido de sulfuro).

� Cambio en la química mineral o el tonelaje del mineral puede alterar el tipo de procesamiento metalúrgico (cambios en el tipo y concentración de los productos químicos utilizados).

� Al aumentar la cantidad de roca dispuesta en las pilas de estéril puede aumentar la formación de aguas ácidas.

� Puede ser necesario la descarga de excesos de agua en períodos lluviosos.


IMPACTO SOBRE LA CALIDAD DE AGUASCONTAMINANTES – Impactos:

� Incremento en la concentración de sólidos en suspensión, aumentos en la turbiedad y sedimentación de partículas.

� Incremento de la concentración de aniones y cationes, incluido nitratos y metales pesados.

� Aumento de la concentración de sulfatos y cambio del pH de las aguas.

� Presencia de hidrocarburos, limitando oxigenación.

� Presencia de sustancias químicas utilizadas en el proceso metalúrgico o en el tratamiento de las aguas vertidas.

� Aumento de materia orgánica y nutrientes (consumo excesivo del oxígeno, eutrofización).


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IMPACTO SOBRE LA CALIDAD DE AGUASCONTAMINANTES – Aumento de la superficie de roca expuesta:

Fraccionamiento de un cubo de 1 m de lado


Lado (m) Cubos Superficie (m2)

1 1 6

0,5 8 12

0,25 64 24

0,125 512 48

0,0625 4096 96

0,03125 32768 192

IMPACTO SOBRE LA CALIDAD DE AGUASCONTAMINANTES – Formación de Aguas Ácidas

Proceso de oxidación (pirita + agua + oxígeno)


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IMPACTO SOBRE LA CALIDAD DE AGUASCONTAMINANTES – Formación de Aguas Ácidas - Ejemplo

Caracterización de la roca:

Potencial de Producción de Ácido y el Potencial de Neutralización de los minerales


Metales pesados

Muestra PN PPA PN/PPA

1 41 11 4

2 160 20 8

3 126 29 4

4 195 10 20

5 127 20 6

Muestra Metales (ppm)

Arsénico Cadmio Cobre Cromo Zinc

1 2.1 <5 <100 110 <100

2 5.4 <5 <100 280 <100

3 3.2 <5 <100 96 <100

4 5.5 <5 <100 120 180

5 4.4 <5 <100 110 120

Valores en toneladas de carbonato de calcio por 1000 toneladas de mineral


Impactos en el cuerpo de agua receptor (cañada)


Sulfato

0

50

100

150

200

250

300

350

400

450

1er.97

2do.97

3er.97

4to.97

1er.98

2do.98

3er.98

4to.98

1er.99

2do.99

3er.99

4to.99

1er.00

2do.00

3er.00

4to.00

1er.01

2do.01

3er.01

4to.01

1er.02

2do.02

3er.02

4to.02

mg/l

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Impactos en el cuerpo de agua receptor (cañada)


pH

7.0

7.5

8.0

8.5

9.0

1er.97

2do.97

3er.97

4to.97

1er.98

2do.98

3er.98

4to.98

1er.99

2do.99

3er.99

4to.99

1er.00

2do.00

3er.00

4to.00

1er.01

2do.01

3er.01

4to.01

1er.02

2do.02

3er.02

4to.02

Metales pesados:No se detectaron cadmio, cobre, zinc, cromo, plomo, mercurio, ni arsénico por encima de los límites de detección (2, 10, 10, 10, 10, 0.2 y 10 µg/l, respectivamente).

SISTEMA DE GESTIÓN DEL AGUA

Objetivos generales:

� Satisfacer las necesidades de agua con el menor impacto posible sobre el ciclo hidrológico,

� mantener el agua fresca sin contaminar,

� establecer los métodos menos costosos y más prácticos para el control de agua en una mina, cumpliendo con la normativa aplicable.


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Objetivos específicos: � Maximizar la desviación del agua de escorrentía de las cuencas

alrededor del sitio de la mina con el fin de minimizar el volumen de agua que requiere tratamiento.

� Minimizar la cantidad de agua que entra en contacto con contaminantes.

� Maximizar la reutilización del agua para minimizar la necesidad de tratamiento, los requerimientos de agua fresca y aprovechar los productos químicos presentes.

� Segregar corrientes para facilitar el tratamiento.

� Evaluar restricciones de descarga.

� Considerar los extremos del clima, así como los promedios, ya que la lluvia o sequía extrema influirá de forma significativa los requisitos para la gestión del agua.



� En los climas áridos se debe reducir al mínimo la necesidad de agua de reposición, maximizando el reciclaje de las aguas generadas dentro del proyecto, y la optimización de almacenamiento y tratamiento.

� En climas húmedos, se debe minimizar el volumen de agua a ser tratada y descargada.

� El plan de gestión y el balance de agua deben realizarse en la etapa de factibilidad y actualizarse en las etapas de operación y cierre.


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� Se requiere el examen del conjunto de las operaciones mineras, el desarrollo de diagramas de flujo, con las diversas fuentes y las líneas de agua limpia y contaminada.

� Se debe superponer la lluvia y la escorrentía al diagrama de flujo de la mina para determinar las cantidades totales de agua que deben ser manejadas. Hay que considerar las medias mensuales/anuales, pero también eventos extremos de lluvia/sequia.



� Finalmente, se requiere el diseño de las alternativas para el suministro de agua de reposición, almacenamiento de exceso de agua, la reutilización de agua y sistemas para el tratamiento y descarga de agua.

� Se puede ver claramente cómo los diversos componentes del proyecto están interconectados con respecto al balance de agua.


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ELEMENTOS DE UN SISTEMA DE GESTIÓN DEL AGUA

� Elementos físicos para controlar el movimiento de aguas limpias y contaminadas en la mina, a través y fuera de ella.

� Planes para controlar problemas de fuentes de agua y mantener y verificar el correcto funcionamiento del sistema e identificar posibles alteraciones al ambiente.


ELEMENTOS DE UN SISTEMA DE GESTIÓN DEL AGUA

Elementos físicos


Elementos físicos AplicaciónSuministro Trasporte Almacenaje Tratamiento Disposición

Represas XXX XXXPerforaciones XXXCuerpos de agua XXX XXXBombas y tuberías XXXCanales XXXDepósitos XXXMinas XXX XXX XXXRepresas de Relaves XXX XXXPiletas de evaporación XXXInyección subterránea XXXPiletas de sedimentación XXXHumedales XXXPlantas de tratamiento químico XXX

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ELEMENTOS FÍSICOSMANEJO DE ESCORRENTÍAS DE AGUAS SUPERFICIALES (CANALES Y DIQUES)

Objetivos: � Derivación y contención de escorrentías para ser usadas como

fuentes de abastecimiento de agua.

� Evitar el ingreso del agua a las minas.

� Reducir el potencial de erosión.

� Evitar el contacto del agua con los desechos mineros con el consiguiente arrastre de contaminantes.

� Evitar el ingreso de agua a unidades de almacenamiento (represas de relaves y piletas de lixiviación en pila).



Canales de Drenaje� Los canales de drenaje pueden ser construidos las zonas altas de

terreno (canal de ladera), bordeando las minas, pilas de lixiviación, piletas de agua de proceso o represas de relaves, a fin de interceptar y derivar las escorrentías de aguas superficiales.

� Alternativamente, los canales de drenaje pueden ser construidos en las partes más bajas del terreno, donde se ubican las instalaciones del proyecto, a fin de interceptar las escorrentías contaminadas de estas instalaciones para su posterior tratamiento.


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Canales de Drenaje (Diseño)� Caudal de diseño: se basa en la magnitud y las características

hidrológicas del área de drenaje.

� Pendiente y longitud del canal.

� Tamaño y configuración.

� Protección y recubrimiento contra la erosión del canal: piedra partida o superficie empastada (aguas limpias), canales impermeabilizados (aguas sucias).

� Descargadores (disipación de energía y evitar erosión).



Canales de Drenaje (Ejemplos)


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DIQUES / REPRESAS

� Se puede utilizar diques para contener la escorrentía de aguas superficiales. La descarga del agua puede ser mediante canales o por sistema de bombeo.

� El diseño del dique (altura, capacidad de almacenamiento, vertedero) requiere del estudio hidrológico de la cuenta de captación.



DIQUES / REPRESAS (Ejemplos)


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DIQUES / REPRESAS (Ejemplos)


ELEMENTOS FÍSICOSREPRESAS PARA ABASTECIMIENTO DE AGUA

Objetivo: asegurar, con mínimo riesgo, el suministro de agua para la operación del emprendimiento.

Elementos: Dique de contención, vertedero de descarga, descargador de fondo, toma.


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Dimensiones del embalse (procedimiento)

� Relevamiento topográfico del vaso (Curvas: altura-volumen-superficie)

� Caracterización hidrológica de la cuenca (superficie, tipo de suelos, longitud y pendiente del cauce).

� Registros históricos de lluvia y evaporación.

� Cálculo del volumen mensual de escurrimiento.

� Demanda mensual de agua.

� Definición del Caudal Ecológico.



Dimensiones del embalse (procedimiento)

� Balance hídrico (Cumplimiento de la demanda en función de la cota de vertido)� Entradas:

� Escorrentía de aporte de la cuenca.

� Precipitación sobre el embalse.

� Salidas:� Evaporación de la superficie del embalse, (con reducción del registro de

Tanque A de 70%).

� Consumo de agua del proyecto,

� Caudal Ecológico

� Volumen de vertido (resultado del balance).


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ELEMENTOS FÍSICOSCAUDAL ECOLÓGICO

� Es el flujo de agua requerido para mantener las necesidades mínimas de los ecosistemas acuáticos existentes en un área de influencia antrópica que modificará los caudales naturales de un curso de agua. Son escurrimientos que se dejan fluir por el curso de agua para preservar la integridad ecológica.

� El Caudal Ecológico concilia la demanda económica, social y ambiental del agua, reconoce que los bienes y servicios de las cuencas hidrológicas dependen de procesos físicos, biológicos y sociales.


ELEMENTOS FÍSICOSCAUDAL ECOLÓGICO

� La metodología más usada para determinar el Caudal Ecológico se denomina “Método hidrológico” y se basan en el régimen hidrológico natural del cauce.

� Se determina un caudal mínimo que teóricamente es suficiente para mantener las características del sistema fluvial.

� Se parte de los registros de una serie histórica y se determina el caudal ecológico como:� 10 % del caudal medio mensual del cauce.

� Media de caudales mínimos mensuales.

� El caudal mínimo histórico de la serie.


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ELEMENTOS FÍSICOSPLANTAS DE TRATAMIENTO DE AGUA

� Un proceso de tratamiento se elige basándose en las características fisicoquímicas del agua y el nivel de tratamiento requerido (cumplimiento de estándares de vertido y de calidad de aguas, minimización de impactos)

� Se deben tener en cuenta las fluctuaciones en el flujo de agua a ser tratada, ya que esto afecta a la capacidad de la planta de tratamiento, pudiendo requerirse un sistema de almacenamiento intermedio o pulmón para asegurar flujos homogéneos.

� También se requiere diseñar o adaptar la planta de tratamiento considerando las fluctuaciones en las concentraciones de contaminantes.



Represas/Piletas de sedimentación:

� Componente básico de un proyecto minero y tienen la finalidad de decantar los sólidos en suspensión arrastrados por la escorrentía o por el bombeo de agua de mina.

� Pueden complementarse con plantas acuáticas cuyo sistema de raíces actúa como filtro para la remoción de partículas coloidales, además de consumir nitrógeno.

� En algunos casos puede ser necesaria la dosificación previa de floculantes.


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Represas/Piletas de sedimentación:

Parámetros de diseño: tiempo de retención de 2 a 6 horas y carga superficial en el rango de 2 a 10 m3/m2/d. Se establece además que la profundidad debe estar en el rango de 1,5 a 2,5 m.


Ubicación: en los puntos más bajos, complementada con canales de ladera que interceptan y conducen los escurrimientos.


Fosas sépticas/ Infiltración:Cámaras donde se realiza la decantación y digestión anaerobia de los sólidos. El tiempo de estadía es de 1 a 3 días y el caudal a tratar se estima en función del número de personas (aprox. 100 litros/persona/día).


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Fosas sépticas/ Infiltración:

Fosa Séptica


Zanjas de infiltración


Talleres/Lavaderos:� Las aguas residuales de talleres y

lavaderos requieren tratamiento: desarenado y separación de hidrocarburos.

� Generalmente se utilizan tres cámaras, una para desarenado y dos para la separación de hidrocarburos. Las cámaras de separación de hidrocarburos se complementan con sistemas se separación agua-aceite (separadores de placas o de manguera flotante).


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Planta de destrucción de cianuro (H2O2)Fase 1: Oxidación del cianuro libre fácilmente disociable

Condiciones de la reacción: pH 10,5 (dosificación de hidróxido de sodio) + Cu+2 como catalizador (dosificación de sulfato de cobre).

Reacciones químicas:


Fase 2: Precipitación de cianuros de hierro (Cloruro férrico)

Condiciones de la reacción: pH 5.5 - 6.5 (dosificación de ácido sulfúrico) + polielectrolito (floculante).

Reacciones químicas:

H2O2 + CN- → OCN

- + H2O

M(CN)4-2

+ 4 H2O2 + 2 OH- → M(OH)2 (sólido) + 4 OCN

- + 4 H2O

OCN- + 2 H2O → NH4

+ + CO3

=

4 Fe+3

+ 3 Fe(CN)6-4

→ Fe4 [Fe(CN)6] 3 (sólido)

Fe+3

+ 3 H2O → Fe(OH)3 (sólido) + 3 H+


Planta de destrucción de cianuro (H2O2)


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ELEMENTOS FÍSICOS

Impulsión de agua de mar

Ejemplo: Planta Desalinizadora Coloso, Minera Escondida � Ubicación: Puerto Coloso, Norte de Chile

� Comienzo de operación: 2006

� Vida útil del proyecto: 45 años.

� Inversión de la planta desalinizadora: US$ 200 millones (50 planta + 150 sistema de impulsión).

� Bombeo: acueducto de 176 km, con cuatro estaciones de bombeo.

� Proceso: sistema de sedimentación, filtrado y ósmosis inversa.

� Capacidad: 525 litros/s de agua desalinizada.

� Uso: Planta concentradora Los Colorados, ubicada a 3.160 m (3,7 millones de ton/mes).


PLANES DE GESTIÓN DEL RECURSO HÍDRICO

� Planes de monitoreo

� Planes de manejo de fuentes de agua

� Planes de extracción, transporte, almacenamiento y distribución.

� Planes de reducción de consumo.

Otros planes complementarios:� Plan de Control de erosión/sedimentación: revegetación de suelos

afectados / represas de sedimentación.

� Plan de manejo de rocas con potencial de contaminación

� Plan de manejo residuos y productos químicos.


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PLANES DE MONITOREO

Monitoreos operativos: � Monitoreo de las fuentes de abastecimiento. Registros fotográficos,

medición de caudales y calidades, monitoreo de los ecosistemas asociados.

� Monitoreo de cuencas, pozos y vertientes para controlar disponibilidades.

� Monitoreo del nivel de los sistemas de almacenamiento de soluciones para evitar derrames, infiltraciones y pérdidas de agua.

� Monitoreo del acuífero (niveles de agua subterránea, muestreo de aguas y modelación del acuífero).

� Monitoreo de las entradas y salidas de las plantas de tratamiento de agua, tanto para su uso interno, como para su disposición final.

� Monitoreo de la estabilidad de las represas de relaves y otras represas.



PLANES DE MONITOREO

Monitoreos Ambientales de Calidad de Aguas

Previos:� Relevar los cuerpos de agua superficial existentes y su

interrelación.

� Evaluar la hidrogeología, determinando permeabilidad del suelo, tipo de acuífero, caudales y dirección del flujo de agua subterránea.

� Realizar estudios línea de base (calidad de aguas superficiales y subterráneas).


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PLANES DE MONITOREO

Monitoreos Ambientales de Calidad de Aguas

Durante la operación y cierre:

� Caracterización completa de los efluentes mineros (industriales y escorrentías) para identificar los contaminantes que son descargados a los cuerpos de agua.

� Identificar potenciales fuentes de liberación de contaminantes y predecir su movilidad (ej: escurrimiento o infiltración).

� Realizar monitoreos de calidad de aguas, aguas arriba y aguas abajo del emprendimiento (tanto en aguas superficiales como subterráneas) para determinar posibles modificaciones y descartar otras posibles causas.


Diploma FI - Agua

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