Sistema de medición de la estabilidad de depósitos mineros de relave frente a la acción eólica, para su recuperación como espacio urbano sostenible : el caso de la ciudad de Copiapó en Chile

Valenzuela Toro, Pamela (2015). Sistema de medición de la estabilidad de depósitos mineros de relave frente a la acción eólica, para su recuperación como espacio urbano sostenible : el caso de la ciudad de Copiapó en Chile. Tesis (Doctoral), E.T.S. Arquitectura (UPM).

Descripción

Título: Sistema de medición de la estabilidad de depósitos mineros de relave frente a la acción eólica, para su recuperación como espacio urbano sostenible : el caso de la ciudad de Copiapó en Chile
Autor/es:
  • Valenzuela Toro, Pamela
Director/es:
  • Vega Sánchez, Sergio
  • Palma González, Juan
Tipo de Documento: Tesis (Doctoral)
Fecha: Diciembre 2015
Materias:
Escuela: E.T.S. Arquitectura (UPM)
Departamento: Construcción y Tecnología Arquitectónica
Licencias Creative Commons: Reconocimiento - Sin obra derivada - No comercial

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Resumen

El incremento de la producción de cobre junto con el crecimiento de las ciudades en Chile ha generado un problema significativo en algunas zonas urbanas, debido a que actualmente se encuentran emplazados depósitos de residuos sólidos generados por las actividades productivas mineras, como el caso del relave generado en el proceso de obtención de cobre por flotación. Estas instalaciones cuando están emplazadas en las ciudades, son potenciales generadoras de impactos a la salud de las personas, al ambiente y a las actividades productivas. La erosión eólica es uno de los principales agentes generadores de impactos que afecta a los depósitos de relave, por lo tanto es necesario estudiar este fenómeno con el fin de cuantificarlo y poder definir alternativas de solución que permitan controlar las emisiones de material particulado al ambiente, desde estas instalaciones. Esta tesis doctoral está centrada en desarrollar un sistema de medición que permita evaluar la emisión de material particulado al ambiente por efecto eólico desde depósitos de relave de cobre, con el propósito de contar con herramientas que permitan tomas decisiones para implementar medidas de control de la emisión de polvo que permitan su recuperación como espacio urbano sostenible. Se han recopilado antecedentes relevantes sobre la minería de cobre en Chile, que permiten comprender que ha sido y seguirá siendo un país minero; se ha prestado especial atención a los residuos generados por la actividad minera, focalizándose en la generación de relave, los métodos de disposición y los problemas asociados a esta instalaciones. Se comenta el desarrollo normativo y regulatorio que ha tenido el sector, poniendo especial atención a los depósitos de relave. Se estudió la problemática urbana asociada a la erosión eólica en depósitos de relave, analizando la mecánica de la erosión eólica y desarrollando la temática de los depósitos de relave como pasivos ambientales mineros (PAMs), identificando los principales riesgos asociados a su emplazamiento en zonas urbanas, para lo cual se analizaron en profundidad los casos de dos ciudades chilenas, Andacollo y Copiapó, y las soluciones implementadas para la recuperación de algunas zonas afectadas por depósitos de relave en estas ciudades, lo que permitió identificar el procedimiento que se ha seguido para lograr el saneamiento en los casos estudiados. Luego se vio la necesidad de estudiar las alternativas existentes en el país que se pueden emplear para financiar soluciones que permitan disminuir la emisión de material particulado al ambiente desde estos depósitos. Debido a la cantidad de depósitos de relave existentes en el país y que varios se encuentran emplazados en zonas urbanas, se estudiaron las bases establecidas para elaborar la normativa nacional sobre pasivos ambientales mineros. Este estudio entrega mayores antecedentes para establecer la necesidad de evaluar la erosión eólica en depósitos de relave. Se estudió la mecánica de la erosión eólica y diferentes técnicas e instrumentación para medir el efecto del viento en el relave, específicamente, el material particulado en suspensión respirable y sedimentable, además del material particulado movilizado en saltación y arrastre. Esto, junto con la definición de procedimientos para caracterizar el relave y el área de emplazamiento del depósito, permitió proponer una metodología para evaluar la erosión eólica en depósitos de relave y el desempeño de relave tratado con supresor de polvo en un túnel de viento. Con la metodología de evaluación planteada, se desarrolló la etapa de evaluación experimental que permitió ajustarla, hasta alcanzar la propuesta entregada en esta tesis. Las pruebas in situ consideraron la aplicación de un tratamiento supresor de polvo en un depósito de relave en operación, cubriendo una superficie aproximada de 4 ha. Se realizaron tres campañas experimentales cada una de un año de duración, con el fin de aplicar la metodología en desarrollo. También se aplicó la metodología de evaluación de la erosión eólica en una prueba in situ realizada en un depósito de relave cerrado, emplazado a 77 m de una población. Por otra parte, fue desarrollada y validada la metodología a pruebas de laboratorio, en túnel de viento, para evaluar el desempeño del relave tratado con supresores de polvo. Entre las principales conclusiones de la investigación se destaca que: las evaluaciones experimentales realizadas in situ y en laboratorio, en el marco de la presente investigación, han permitido validar la metodología para evaluar la emisión de material particulado al ambiente por efecto del viento desde depósitos de relave, contar con esta metodología permite solucionar de mejor manera la problemática de erosión eólica que afecta a depósitos de relave. Los indicadores generados son de utilidad en el proceso de diseño de las medidas de recuperación que se implementen y luego en la evaluación de su efectividad. es posible afirmar que el cumplimiento de la metodología de investigación planteada para desarrollar esta tesis doctoral, permitió obtener de cada uno de los objetivos específicos propuestos para alcanzar el objetivo general definido y lograr la validación de la hipótesis, ya que se desarrolló un sistema de medición que permite evaluar la emisión de material particulado al ambiente por efecto eólico desde depósitos de residuos mineros chilenos. Entre los resultados de producción científica que se lograron en el desarrollo de esta investigación, además de las presentaciones a congresos y publicaciones en revistas, es importante destacar la oficialización de la norma chilena NCh 3266-2012 Depósitos de relaves – Caracterización del producto supresor de material particulado – Evaluación de propiedades de desempeño de los relaves tratados con supresor de material particulado, con la que se busca entregar una herramienta para encargados de depósitos de relave, autoridades fiscalizadoras, proveedores de productos supresores de polvo, entre otros, que les permita evaluar la afección de la erosión eólica en depósitos de relave y/o evaluar la efectividad de las soluciones implementadas para disminuir sus emisiones. ABSTRACT The increase in copper production along with the growth of cities in Chile has generated a significant problem in some urban areas, due to which are currently sited deposits of solid waste generated by mining productive activities such as the case of the tailings, generated in the process of obtaining copper by flotation. These facilities when are emplaced in cities are generators of potentials impacts to the health of people, the environment and productive activities. Wind erosion is one of the main generator agents impacts which affects tailings deposits, therefore it is necessary to study this phenomenon in order to quantify and to define alternative solutions that allow control particulate material emissions to the environment, from these facilities. This doctoral thesis is focused on developing a measurement system for assessing the particulate material emission into the environment by wind effect from copper tailings deposits with the purpose to count on tools that allow make decisions to implement measures to control dust emissions that allow their recovery as sustainable urban space. Relevant backgrounds have been collected on copper mining industry in Chile, which allow understanding that has been and will remain a mining country; It has paid special attention to waste generated by mining activities, focusing on the generation of tailings disposal methods and problems associated with this facility. The policy and regulatory development that has taken the industry, paying special attention to the tailings deposits, is commented. Urban problems associated with eolic erosion in deposits of tailings was studied, analyzing the mechanics of wind erosion and developing the theme of tailing deposits as mining environmental liabilities (PAMs), identifying the main risks associated with their location in urban areas. The cases of two Chilean cities Copiapó and Andacollo are analyzed in depth, and the solutions implemented to recover some areas affected by tailings deposits in these cities, which allowed identifying the procedure that has been followed to achieve the sanitation in cases studied. Existing alternatives in the country that can be applied to finance solutions that allow reduce emissions of particulate matter to the environment from these deposits, were analyzed. Due to the quantity of existing tailings deposits in the country and some of them are sited in urban areas, the foundation laid to develop national legislation on mining environmental liabilities were studied. This study provides additional background to establish the need to assess eolic erosion on tailings deposits. The mechanics of wind erosion and different techniques and instrumentation to measure the effect of wind on the tailings, specifically, suspended particulate matter, breathable and sedimentable, also particulate matter mobilized by saltation and creep, were studied. This, together with the definition of procedures to characterize the tailings, and the location of deposit, allowed to propose a methodology for assessing eolic erosion in deposits of tailings and tailings performance treated with dust suppressant in a wind tunnel. The evaluation methodology proposed, experimental stage took place, which allowed adjust it until reaching the proposal presented in this thesis. In situ testing considered applying a dust suppressant treatment on a tailings deposit operation stage, covering an approximate area of 4 ha. Three experimental campaigns each of lasting one year, in order to apply the methodology in developing were performed. Assessment methodology of wind erosion is also applied in a test performed in situ in closed tailings deposit, located 77 m from a population. On the other hand, it was developed and validated the methodology to laboratory testing, in a wind tunnel to assess the performance of tailings treated with dust suppressants. Among the main conclusions of the research it is highlighted that: experimental evaluations carried out in situ and laboratory, as part of this research, have validated the methodology for assessing the emission of particulate material to the environment due to wind from tailings deposits, to have this methodology allows in a better way solve the problematic of wind erosion which affects tailings deposits. The generated indicators are useful in the design process of recovery measures to be implemented and then evaluate their effectiveness, is possible to state that compliance with research methodology proposed to develop this doctoral thesis, allowed obtaining each of the specific objectives proposed to reach the defined general objectives and achieve the validation of the hypothesis, because it was developed a measuring system that assesses the emission of particulate material into the environment by wind effect from Chilean mine tailings deposits, Among the results of scientific production achieved in the development of this research, addition to conference presentations and publications in journals, it is important emphasize the formalization of the Chilean standard NCh 3266-2012 Tailings deposits - Characterization of the product suppressor of particulate matter - Evaluation of performance properties of treated tailings with suppressor of particulate matter, with which it seeks to provide a tool for heads of tailings deposits, regulatory authorities, dust suppressant products suppliers, among others, enabling them to assess the affection of wind erosion in tailings deposits and/or evaluate the effectiveness of implemented solutions to reduce their emissions.

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ID de Registro: 42873
Identificador DC: http://oa.upm.es/42873/
Identificador OAI: oai:oa.upm.es:42873
Depositado por: Archivo Digital UPM 2
Depositado el: 18 Jul 2016 10:09
Ultima Modificación: 14 Ene 2017 23:30
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