CAPÍTULO 10: MUESTREO

El muestreo también permite medir la evolución del medioambiente a lo largo del tiempo. Los datos obtenidos mediante muestreo son necesarios para comprender cómo las actividades y los residuos mineros afectan al medioambiente. El muestreo es diseñado, ejecutado y compilado por profesionales cualificados para obtener una información estructurada. Los resultados del muestreo se interpretan para obtener información que puede compartirse con todas las partes interesadas en el sitio minero. Datos derivados de un muestreo mal planificado o realizado de forma inadecuada pueden ser tergiversados y desinformar. Un muestreo deficiente puede dificultar la predicción y el seguimiento de los impactos medioambientales.

Recursos y transparencia

Los recursos económicos o humanos disponibles para la adquisición y el muestreo de datos son a veces insuficientes. La falta de recursos puede deberse a diversas razones, desde déficits presupuestarios nacionales hasta deficiencias en la legislación medioambiental o sitios mineros inactivos o abandonados. El grado en que los recursos limitan la recopilación de datos puede variar, del mismo modo en que el diseño de una campaña de muestreo busca siempre un equilibrio entre los requisitos de datos y la justificación de los costos. No solo para los recursos que son económicos se requiere recopilar, organizar y analizar datos de muestreo. Los profesionales con experiencia deberían tener la libertad de acceder, extraer, analizar y compartir los datos del muestreo. El diseño, la ejecución y el análisis del muestreo, incluidos los resultados, deben ser transparentes, estar disponibles para la revisión por parte de terceros e idealmente para la investigación y la evaluación a largo plazo.

El valor de pequeñas campañas de muestreo

Cuando los recursos son insuficientes, pequeños conjuntos de datos a partir de un muestreo limitado también pueden ser de gran valor, pero todas las limitaciones de los datos del muestreo deben ser mencionadas claramente. Las limitaciones de los datos de muestreo pueden ser debidos a problemas de representatividad de la muestra, el método de muestreo o la continuidad de la serie de muestras. Las campañas de muestreo más pequeñas pueden agregar información relevante si se conocen y describen las limitaciones de su recolección o análisis. Cuando los recursos son escasos, la recolección de datos puede incluir técnicas básicas como visitas de campo bien documentadas, inspecciones visuales y fotografías. Los métodos simples de recolección de datos agregarán información si las observaciones están estructuradas, almacenadas y analizadas. A menudo, el objetivo del muestreo es estudiar y documentar cambios a lo largo del tiempo en un lugar. Las observaciones y el muestreo recurrentes y consistentes son valiosos bien que el programa de muestreo sea grande y complejo o limitado. Sin embargo, en algún momento la falta de datos de calidad hace que las predicciones o el monitoreo sean muy poco confiables.

Plan de muestreo

Un plan de muestreo debe establecerse antes de realizar un muestreo en el campo. Este plan necesita incluir: partes interesadas (apropiadamente) identificadas, objetivo y finalidad, antecedentes, alcance, estrategia de muestreo, métodos de muestreo, manipulación del muestreo, análisis de las muestras, control de calidad, documentación y condiciones de trabajo.

Las partes interesadas, operadores, consultores, reguladores y personas que viven cerca o en el sitio deben estar identificadas en un plan de muestreo. Un muestreo eficaz y confiable puede depender de cómo y con quién se realiza el trabajo de campo, así como quién es el usuario final de los resultados de las muestras. Una definición de objetivos y propósitos generales (por ejemplo, tratamiento de aguas) determinará la calidad y el alcance de la información necesaria. Los objetivos pueden ser múltiples durante la vida útil de la mina (LOM). En cualquier caso, es fundamental recopilar información de referencia y realizar inspecciones de campo para desarrollar instrucciones de muestreo válidas. Esta información puede incluir información previa válida, como por ejemplo, datos de trabajos de exploración previos, anteriores usos del terreno, concentraciones de referencia y la reevaluación de datos antiguos (tipo y coherencia del muestreo, procedimientos analíticos, objetivo del muestreo previo). Una inspección de campo servirá para obtener información sobre las condiciones locales, detectar restricciones físicas (accesibilidad, como por ejemplo, durante temporadas de lluvia) y factores medioambientales relevantes (color del precipitado, filtraciones, erosión, polvo, olor). El muestreo durante las etapas de un proyecto minero puede incluir:

Fase de exploración y planificación de mina: estudio de línea base, selección, caracterización, informes de evaluación de impacto ambiental de apoyo, planes de gestión de residuos y de rehabilitación de apoyo.

Fase operativa: caracterización continua de residuos mineros, monitoreo medioambiental general de conformidad, evaluación y refinamiento de parámetros de la AIA, monitoreo medioambiental general de aire, agua, suelos, sedimentos y organismos, evaluación y optimización de planes de manejo de residuos y rehabilitación.

Cierre de mina y post-cierre: caracterización continua de residuos mineros, establecimiento del balance hídrico y calidad del agua posteriores al minado, muestreo de conformidad, muestreo para medir si se cumplen los objetivos a corto y largo plazo.

Estrategia para el muestreo de desechos mineros y aguas de mina

Durante la exploración y planificación de la mina existen múltiples objetivos de muestreo para poder controlar e identificar:

• Hidrología (aguas superficiales y subterráneas, aguas arriba/abajo y receptores), control del hábitat (medidas biológicas), balance hídrico del sitio (caudales, tasas de bombeo, precipitación, evaporación, infiltración)
• Mineralogía (núcleos de perforación, conjuntos de datos de perforación de exploración, procesamiento a escala de planta piloto, posible formación de DAR)

Se deben recolectar muestras de agua de todos los cuerpos de agua potencialmente afectados por el agua de drenaje de la actividad minera. Análisis de pH del agua debe realizarse en campo, así como en muestras filtradas y sin filtrar. La extensión del muestreo debe evolucionar mediante evaluaciones dinámicas. El número de muestras debe aumentar según la complejidad del mineral y la geología de la roca encajonante.

Durante la operación, se deberán utilizar los resultados del muestreo de planificación de mina y exploración para aumentar la validez del programa de muestreo. Durante la operación de la mina, los siguientes esfuerzos de muestreo son necesarios:

• Muestreo de menas, estériles, agua de mina y relaves: muestreados, idealmente, para la posible conformidad con los resultados de las campañas de muestreo realizadas durante la exploración y planificación de la mina.
• Muestreo de agua de procesamiento (cianuro, cal, agentes de floculación, compuestos polifluoroalquílicos, y toxicidad en general).
• Efectividad del procesamiento: intercambio de metales/minerales de interés, posible formación de DAR.

En general, es de gran importancia controlar los flujos de agua y residuos en el sitio. La instrumentación y el monitoreo de cortas mineras, minería subterránea, instalaciones de residuos podría constar de:

• Geotecnia (seguridad, medioambiente, salud).
• Geoquímica (aguas de cortas y subterráneos, filtraciones) – Reguladores de cumplimiento.
• Caracterización continua (ensayo ABA, celdas de humedad). Mineralogía/especiación de hierro, granulometría, tipo de material, erosión (polvo, agua y aire).
• Filtración, control continuo de receptores biológicos. Resultados utilizados en la fase de cierre.

Cierre de mina y post-cierre: La mayoría de los esfuerzos de muestreo realizados durante la fase operativa continúan, tales como:

• Caracterización continua (por ejemplo, ensayo ABA, celdas de humedad).
• Erosión, Mineralogía (frentes de oxidación).
• Filtraciones desde instalaciones de residuos, control continuo de aguas subterráneas y receptores biológicos.

Estos muestreos deben continuar hasta que la conformidad con los valores límite (en los receptores) establecidos por las autoridades se haya alcanzado y no se prevean más riesgos para el medioambiente. El plazo habitual para éstos es de 30 años o más.

Muestreo representativo

Estéril

El muestreo representativo de roca estéril es complejo, y existen diversos enfoques y sugerencias. En general, conviene separar el estéril en diferentes fracciones de tamaño de partícula (p.ej.: < 2 mm, 2-12 mm, > 12 mm) e intentar detectar si existen diferencias mineralógicas. De no ser así, se muestrea la fracción más fina para su análisis. En cuanto al número de muestras/cantidad de estéril a muestrear, existen pocas directrices al respecto. En general, las muestras deben dar una buena representación espacial (vertical y horizontal) del área minera. Este tipo de campañas de muestreo podría generar cientos de muestras a medida que aumenta la complejidad de la mena y el encajonante. Existe una recomendación de las autoridades suecas, canadienses y danesas para un muestreo representativo, consistente en:

N = 0.026 × M^0.5  (N=número de muestras, M = masa en toneladas) (p.ej.: 10 millones de toneladas = 80 muestras)

En este caso, la ecuación es adaptable si no hay un conocimiento previo sobre el material de desecho. Cada una de estas muestras debe tener un peso > 5 kg y contener entre 15 y 30 submuestras.

Relaves

El muestreo de relaves suele realizarse dividiendo la balsa de relaves (TSF) en sectores cuadriculados que se muestrean. Existen pocas directrices al respecto, aunque algunos estudios afirman que el número de muestras necesarias para una representatividad suficiente podría ser de 15 a 30 muestras por balsa.

Agua y sedimento

Los estudios de línea base se realizan para comprender el entorno medioambiental antes del minado, durante las fases de exploración y planificación de mina. Éstos sientan las bases para la evaluación de impacto, medidas de mitigación y evaluación de riesgos, con el fin de mantener la calidad del terreno y los suelos. En lagos y sus sedimentos, arroyos y aguas subterráneas que puedan verse afectados por las minas, se tomarán muestras:

• Lagos (profundidad < 15 m), en un punto de muestreo, 3 profundidades (superficie, termoclina, fondo)
• Lagos (profundidad < 5 m) muestra de superficie a una profundidad mínima de 0,5 m
• Arroyos: reflejando diferencias estacionales y operativas (es decir, basadas en el caudal)
• Sedimentos: 5 muestras en áreas lacustres < 1 km²
• Agua subterránea: Trimestral (alerta temprana)

Estos puntos de muestreo deben ser firmes para el monitoreo a largo plazo. El monitoreo continuo del pH, CE y temperatura se utiliza a menudo para establecer la frecuencia de muestreo. El muestreo de agua en las minas se realiza para controlar flujos difusivos o la calidad del agua en puntos de descarga construidos. Esto se realiza a un intervalo de tiempo determinado, a menudo acordado con las autoridades.

Muestreo para caracterización

Antes de la mayoría de las pruebas, las muestras de relaves y estéril deben secarse al aire (a menos de 40°C) o liofilizarse, y se debe medir el contenido de humedad y la distribución de tamaño de partícula como parte de la preparación de la muestra. Antes y después del secado, las muestras deben mantenerse frescas y secas. Sin embargo, esto no aplica para algunas pruebas biológicas y de toxicidad, ni para materiales de desecho que se almacenarán en un ambiente anóxico. Por lo tanto, los materiales de desecho deben mantenerse en condiciones anóxicas antes de las pruebas. En los lodos de relaves (preferiblemente tomados directamente del conducto de salida de relaves) se deben medir el pH, la conductividad eléctrica (CE), el oxígeno y el potencial redox (Eh) en el lodo tal como está.

Programa de pruebas geoquímicas para caracterización

Generalmente, se realiza un programa de pruebas geoquímicas para predecir la calidad futura del lixiviado (metales y elementos que podrían lixiviarse) si los desechos mineros pudieran ser potencialmente generadores de ácido. En la mayoría de los programas de pruebas geoquímicas, las pruebas comienzan con pruebas estáticas, que suelen incluir algún tipo de cribado, para determinar si los desechos mineros podrían producir DAR, así como para evaluar la lixiviabilidad de los metales y la composición química. Las pruebas estáticas se utilizan en la primera etapa de los programas de pruebas para medir la calidad y la cantidad de los diferentes constituyentes de una muestra en un momento dado o durante un período muy corto (menos de 24 h).

Tabla 1: Descripción general de pruebas estáticas importantes para trabajos de pruebas geoquímicas y su aplicación típica en proyectos mineros.

En muchos casos, si las pruebas estáticas indican que los residuos mineros se consideran generadores de ácido (o es incierto que lo sean), se realizarán posteriormente pruebas cinéticas. Estas pruebas podrían proporcionar información sobre cómo reaccionará el material a largo plazo (es decir, velocidades de reacción, tasas de liberación de elementos y tiempo de inicio de la producción neta de ácido). Existen diversas pruebas de este tipo, pero, en general, deben adaptarse a las condiciones específicas de la mina.

Tabla 2: Descripción general de pruebas cinéticas importantes para trabajos de pruebas geoquímicas y su aplicación típica en proyectos mineros.

Sin embargo, los resultados de las pruebas cinéticas no reflejarán las condiciones de campo; por lo tanto, será necesario ampliar los resultados de las pruebas de laboratorio a una situación de minado a gran escala. Esto se realiza generalmente multiplicando los resultados de las pruebas por un factor de escala cumulativo (FEC), que considera las diferencias en, por ejemplo, el tamaño de partícula, temperatura, disponibilidad de oxígeno y agua, y la tasa de infiltración.

A medida que se realizan las pruebas cinéticas, los resultados de las pruebas ampliados a mayor escala deben incluirse en las predicciones del modelo de drenaje de la mina, que formarán parte de la AIA. Los volúmenes reales de relaves, estéril y mineral para cada año deben incluirse en el modelo para poder realizar predicciones anuales durante la vida útil de la mina (LOM) y después del cierre de la mina. Las predicciones deben basarse en los resultados de las pruebas cinéticas ampliadas (utilizando muestras representativas). Las predicciones deben reflejar el escenario más probable (p.ej.: con un intervalo de confianza del 95 %) o el peor escenario posible, basado en las muestras con mayor lixiviación.

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