Los fallos de las presas de residuos son uno de los procesos más peligrosos que pueden ocurrir y pueden causar grandes daños a la vida, la propiedad y la salud. La industria minera ha experimentado varios fracasos importantes de presas en la historia reciente: Merriespruit 1994 (Sudáfrica), Omai 1994 (Guyana), Aznalcollar 1998 (España), Baia Mare 2000 (Rumanía), Aitik 2000 (Suecia), Bento Rodrigues 2015 (Brasil). Los registros históricos de rotura de presas de cola son de unos 20 eventos por década, lo que muestra una tendencia a pasar de los países desarrollados a los países en desarrollo.
Mantener los embalses en pie es una de las tareas más difíciles en la gestión de residuos mineros. Los fallos pueden tener su origen en sobrecargas, en un comportamiento anómalo del material utilizado para construir la presa (normalmente estériles) o en problemas con los mecanismos de drenaje, que provocan un aumento de la presión del agua de los poros y, por tanto, una pérdida de resistencia. Las causas de los fallos pueden atribuirse a una mala gestión de la presa, que incluye procedimientos inadecuados de construcción de la presa, un mantenimiento incorrecto de las estructuras de drenaje y una vigilancia inadecuada a largo plazo. Obviamente, los periodos de lluvias inusuales pueden aumentar el número y la gravedad de los sucesos. Por lo tanto, la prevención y la protección son cruciales, y por ello la supervisión en tiempo real y la mejora de la construcción de las presas son herramientas clave para la gestión de la seguridad de los diques.
Durante décadas, la auscultación llevada a cabo en las presas de relaves consistía en visitar periódicamente puntos seleccionados a lo largo de la presa, en los que se habían perforado pozos de sondeo, y realizar mediciones manuales con una variedad de instrumentos, que consistían principalmente en medidores de nivel de agua, piezómetros en pozos abiertos o inclinómetros. El reciente aumento de fallos en las presas puede atribuirse al efecto combinado de la rápida construcción de diques junto con un mantenimiento y una supervisión deficientes.
La estabilidad de un dique de estériles puede controlarse midiendo parámetros clave del material utilizado para construirlo y de su entorno. La presión del agua de los poros y la deformación del dique en las presas de residuos son las características físicas más importantes que deben controlarse. Los sistemas manuales de adquisición de datos proporcionan pocos datos a lo largo del tiempo, lo que supone una desventaja, ya que si la presa está perdiendo resistencia rápidamente pueden no evitar una crisis. Una red automática de sensores permite obtener datos en cuestión de minutos. Los parámetros medidos están directamente relacionados con la resistencia del suelo y, al medirlos de forma automática y continua, se dispone en tiempo real de información sobre el factor de seguridad de la presa, así como de las deformaciones previstas.
La mayoría de las presas de estériles cuentan con medidores de nivel de agua e inclinómetros instalados en pozos de sondeo que permiten realizar controles periódicos. Los sensores piezométricos proporcionan información de la presión del agua de los poros, mientras que la medición del desplazamiento del suelo en profundidad está automatizada por un inclinómetro in situ que permite medir el desplazamiento horizontal en profundidad. Otros sensores que pueden ser de interés son los medidores de gestión de residuos para medir el nivel de agua en la presa o las celdas de asentamiento para controlar los procesos de asentamiento de los muros y sus alrededores. Las estaciones meteorológicas para controlar la lluvia pueden ser críticas teniendo en cuenta los nuevos escenarios climáticos.
Por lo tanto, el diseño de una estrategia de control coherente es crucial. A continuación se enumeran algunas de sus principales ventajas:
- Mejora el conocimiento del mecanismo de fallo potencial más crítico, que es la base para un correcto análisis de riesgos.
- Ayuda a detectar las situaciones susceptibles de desencadenar una rotura de la presa (por ejemplo, que el nivel de agua supere un determinado límite; la aceleración de los desplazamientos, etc.), y a aplicar medidas correctoras.
- Sirve como herramienta para diseñar el crecimiento de la presa.
- Proporciona una base sólida para el establecimiento y la aplicación de la respuesta adecuada en caso de un fallo que implique riesgos humanos.
En los últimos años ha aumentado la instalación de sistemas automatizados de vigilancia in situ. Sin embargo, la instalación de sistemas tradicionales de cableado o cable óptico para obtener datos de los sensores instalados permanentemente en las presas suele ser un reto o no es asequible económicamente. Algunas de las dificultades son la gran extensión de las presas de residuos (que representa largas distancias de cables) la falta de disponibilidad de energía (se requieren instalaciones solares masivas) y la limitada infraestructura de comunicación (que obliga a recoger los datos in situ).
LS-G6, la solución de monitorización inalámbrica de bajo consumo de Worldsensing, consiste en un sistema de adquisición de datos que recoge los datos de los sensores y los envía de forma inalámbrica a la pasarela (estación central). Al mismo tiempo, la pasarela carga los datos en Internet o en una intranet. Las capacidades de largo alcance de las comunicaciones por radio entre los registradores de datos (colocados junto a los sensores) y la pasarela hacen que este sistema sea una potente solución para la supervisión de zonas dispersas, como las minas con muchos sensores diferentes.
La comunicación de largo alcance entre la pasarela y los registradores de datos permite una distancia de hasta 15 km entre la pasarela y los registradores de datos en una situación óptima (línea de visión). En el contexto de una mina, esto significa que, colocando la pasarela en la oficina central de la mina, se puede llegar a casi cualquier punto de la mina en el que esté colocado un sensor. Además, los registradores de datos LS-G6 utilizan baterías integradas que hacen que el sistema sea autónomo hasta 10 años, lo que mejora los ciclos de mantenimiento del sistema de monitorización.
Los datos recogidos se comparan con umbrales previamente definidos para obtener un indicador de la estabilidad de la presa. De este modo, la red se utiliza también como sistema de alerta de baja potencia para la estabilidad del dique.
Nuestro sistema de monitorización LS-G6 se ha instalado con éxito en varias explotaciones mineras para proporcionar un control en tiempo real de la presa de residuos de la mina principal. Además, se han integrado muchos otros sensores en fases posteriores para controlar la hidrogeología de la mina y la estabilidad de la zona de proceso a cielo abierto y las vías de acceso.
En resumen, las redes de sensores inalámbricos en las explotaciones mineras se consideran cada vez más una solución fiable y robusta. Las ventajas de las redes inalámbricas de largo alcance son, sin duda, la eficacia, la seguridad, la robustez, la flexibilidad, la facilidad de ampliación de la red, la facilidad de uso y la rentabilidad (en comparación con la recogida por cable o manual).
El LS-G6 ofrece un sistema robusto que, gracias a las alarmas definidas sobre los datos de los sensores, se convierte en una herramienta preventiva muy eficaz; se pueden emitir avisos a las partes interesadas o a los trabajadores de la mina aumentando la seguridad de todo el proceso y de las personas implicadas.