Ingeniería de Depósitos de Estériles: Selección y Caracterización de Materiales

Diseño de Depósitos de Estériles: Fases Clave

El diseño correcto de un depósito de estériles es un proceso complejo cuyas fases principales son:

• Evaluación y selección de los materiales disponibles para la formación del dique exterior.
• Establecimiento de la sección del dique y del proceso constructivo más adecuado.
• Determinación de la seguridad del dique frente a una eventual rotura en sus distintas fases de desarrollo.

Requisitos y Tipos de Materiales para Diques

Requisitos Esenciales de los Materiales

Los materiales utilizados en la construcción de diques deben reunir los siguientes requisitos:

• Volumen apropiado a la magnitud de la presa.
• Calidad adecuada para los distintos fines.
• Distancia operativa para el transporte.
• Facilidad de extracción.
• Condiciones medioambientales aceptables para su explotación.

Tipos de Materiales Comúnmente Utilizados

En general, pueden considerarse los siguientes materiales para la construcción de diques:

• Los separados por clasificación o ciclonado.
• Los estériles gruesos, procedentes de canteras.
• Las materias terrosas de naturaleza variable (arenas y arcillas).
• Los materiales de aportación externos.

La elección entre uno u otro tipo de material debe hacerse mediante un proceso de optimización que considere la disponibilidad, el coste de los mismos y las necesidades específicas del dique.

Investigación y Caracterización de Materiales

La investigación para la tipología de los materiales se basa en la cartografía geológica y la fotointerpretación, siguiendo varias fases:

• En una primera estimación, se localizan posibles áreas de préstamo y de canteras.
• En una fase posterior, se realizan sondeos de reconocimiento, calicatas mecánicas y estudios geofísicos.
• Se toman muestras para clasificación de suelos y determinación de propiedades básicas (identificación y compactación).
• En las canteras, se incluyen medidas estructurales, evaluación de la meteorización y análisis de factores topográficos.
• Una vez analizados los posibles yacimientos, se procede a la cubicación y proyección de explotación.

Componentes Clave del Dique

Núcleos del Dique: Impermeabilidad Esencial

Los núcleos se construyen para impedir el paso del agua a través del cuerpo de la presa, por lo que precisan materiales de baja o muy baja permeabilidad, del orden de 10^-5 cm/s o inferior.

Materiales Característicos para Núcleos

• No deben ser colapsables, ni contener materia orgánica o ser solubles.
• Deben ser fácilmente compactables.
• Las arcillas y limos son los más característicos.
• Índice de plasticidad entre 15 y 35.
• Se compactan por tongadas de 20 a 30 cm.

Propiedades Clave a Estudiar en los Núcleos

• Mineralogía y su relación con la expansividad.
• Contenido de sales solubles, susceptibilidad y colapsibilidad.
• Granulometría y plasticidad.
• Dispersibilidad o susceptibilidad del suelo a sufrir erosión interna.
• Resistencia y deformabilidad.
• Compactabilidad.

Espaldones: Resistencia y Protección

Los espaldones tienen por objeto transmitir a la presa resistencia y estabilidad, así como protegerla de la erosión.

Terraplenes y Pedraplenes

Para los terraplenes, se consideran:

• Características intrínsecas del material (granulometría, capacidad de absorción de agua).
• Alteraciones que introducen las operaciones de manejo (diferentes tipos de maquinaria, condiciones ambientales).

En los pedraplenes, se busca conseguir materiales muy resistentes, con un alto ángulo de rozamiento interno (40 – 50°) y permeables.

Escolleras: Materiales de Gran Tamaño

Las escolleras se utilizan cuando el material tiene una granulometría uniforme y sus granos son, en general, de gran tamaño.

Propiedades y Aplicaciones de las Escolleras

• Tamaños comprendidos entre el tamiz UNE 500 (peso de 200 kg) y el tamiz UNE 200 (peso de 10 kg).
• Aplicaciones:
  • Construcción de rellenos para vías de comunicación ante la presencia de terrenos inundables y suelos blandos.
  • Construcción de espaldones de presas.
  • Estabilización de taludes.

Filtros y Drenes

Filtros: Función y Especificaciones

Los filtros se utilizan para evitar el paso de las partículas finas de los materiales contiguos y permitir el drenaje. Los volúmenes requeridos suelen ser muy inferiores con respecto al resto de los materiales, pero sus especificaciones son más exigentes en cuanto a propiedades y granulometría.

Funciones Clave de los Filtros

• Impedir el arrastre de partículas finas.
• Mantener nula la presión del agua en el conjunto de las capas de transición.
• Evitar una penetración o clavamiento de elementos gruesos en zonas de partículas más finas y menos consistentes.