Suelo: Composición y Propiedades Fundamentales

1. Horizontes Genéticos del Suelo: Tipos y Características

Los horizontes genéticos son capas del suelo que se distinguen por sus propiedades físicas, químicas y biológicas, resultado de procesos edafogenéticos. A continuación, se describen los principales tipos:

• H (Orgánico de un suelo orgánico): Formado por la acumulación in situ de materia orgánica en superficies, en un medio saturado de agua durante períodos prolongados. Típico de horizontes de turberas.

• O (Orgánico de un suelo mineral): Se forma en la parte superior del suelo en condiciones predominantemente anaeróbicas. Contiene 20% o más de carbono orgánico. Es característico de suelos de bosques.

• A (Mineral oscurecido por aportes de materia orgánica): Se desarrolla en la parte superior del suelo o debajo del horizonte O. La materia orgánica (proveniente de hojas, raíces o partes de plantas) le confiere un color oscuro. Es un horizonte frecuentemente afectado por el laboreo agrícola y el pastoreo.

• E (Mineral empobrecido por eluviación): Presenta un color claro debido a la pérdida de sustancias como materia orgánica, hierro, arcilla o aluminio. Muestra un enriquecimiento relativo de limo y arena. Se encuentra debajo del horizonte O o A y encima del B. Es común en algunos suelos ácidos.

• B (Mineral formado en el interior del suelo): Existen horizontes B de alteración o de acumulación de diversos componentes, como yeso o arcilla.

• C (Mineral poco afectado por procesos edafogénicos): Material con características próximas al material originario, pero más blando y fácilmente alterable. Puede ser una capa de gravas.

• R (Roca consolidada subyacente): Material originario, roca dura y poco alterable.

• K (Gran acumulación de carbonato cálcico): Caracterizado por una alta concentración de carbonato cálcico y magnesio.

• Y (Alto contenido de yeso): Presenta un color blanquecino debido a la gran concentración de yeso.

2. Propiedades Físicas, Químicas y Biológicas del Suelo

El suelo posee diversas propiedades que determinan su comportamiento y capacidad para sustentar vida y procesos:

• Textura: Se refiere al tamaño de las partículas minerales que componen el suelo (arena, limo y arcilla).

• Estructura: Es el resultado de la organización espacial de las partículas elementales (arena, limo y arcilla) en agregados.

• Agua en el suelo: Representa la variación de la reserva hídrica, siendo una parte fundamental del ciclo hidrológico.

• Intercambio iónico: Proceso que ocurre al entrar en contacto la fase sólida (partículas del suelo) con la fase líquida (solución del suelo), permitiendo el intercambio de iones.

• Porosidad: Es el volumen de los huecos o espacios vacíos dentro del suelo, donde se alojan líquidos y gases, en relación con el volumen total.

• Consistencia: Describe el estado físico del suelo a un contenido dado de humedad, indicando su resistencia a la deformación.

• Atmósfera del suelo: Se refiere al aire presente en los poros del suelo, que difiere del aire atmosférico por tener una mayor concentración de CO2 y menor de O2.

• Reacción y pH del suelo: Indica la acidez o basicidad del suelo, un factor crucial para la disponibilidad de nutrientes y la actividad microbiana.

• Salinidad: Cantidad de sales solubles presentes en el suelo.

• Propiedades biológicas: Incluyen la presencia y actividad de microorganismos, animales y plantas que habitan el suelo.

• Profundidad: Se refiere a la profundidad efectiva, es decir, aquella que puede ser explorada por las raíces de las plantas.

• Temperatura: Varía en el tiempo (día y noche, estaciones del año) e influye en los procesos biológicos y químicos del suelo.

• Color: Proporciona información cualitativa indirecta sobre la composición y el estado del suelo.

Tratamiento Ex-Situ de Suelos Contaminados

3. Ventajas y Desventajas del Tratamiento Ex-Situ

El tratamiento ex-situ implica la excavación y remoción del suelo contaminado para su posterior tratamiento fuera del sitio original. A continuación, se detallan sus principales ventajas y desventajas:

Fórmulas Clave en Ingeniería Ambiental y Gestión de Residuos

: Factor de alteración de la capacidad portante del terreno debido al nivel freático.

: Factor de resistencia del cimiento de implantación (suelo o roca). Depende tanto de la naturaleza del material como de la potencia de la capa superior del terreno de apoyo.

: Factor topográfico o de pendiente.

: Factor de alteración de la red de drenaje existente.

: Factor relativo al entorno humano y material afectado.

Costo de Inversión (CI)

: Costo del terreno.

: Costo de acondicionamiento del terreno.

: Costo de instalaciones.

Costo Operativo (CO)

: Costo de bombeo/transporte de lodos.

: Costo de movimiento de tierras.

: Costo de mantenimiento.

: Costo de depuración y aditivos.

: Costo de restauración.

: Costo de mano de obra y administración.

Cantidad de Residuos (CR)

: Volumen total a almacenar.

: Volumen total.

: Volumen perdido por evaporación.

: Volumen de agua decantada extraída por bombeo.

: Volumen filtrado hacia el terreno o los órganos de drenaje.

: Volumen de aportación de aguas (lluvias o escorrentías).

Pérdidas por Evaporación

: Tensión de saturación del agua [mm Hg].

: Humedad relativa.

: Velocidad del viento [Km/Hr].

: Coeficiente empírico (15 para lagos poco profundos y 11 para profundos).

S: Superficie media del embalse.

Impacto Global

: Impacto ambiental global.

: Impacto físico.

: Impacto paisajístico.

: Factor de impacto sobre la vegetación natural.

: Factor de impacto sobre la calidad del aire.

: Factor de impacto sobre la calidad de las aguas superficiales y subterráneas.

: Factor de impacto sobre la vida animal (caza, pesca, ganadería, etc.).

: Factor de impacto por diferencia de coloración con el entorno físico.

: Factor de impacto sobre la morfología o relieve del entorno físico.

: Factor de impacto respecto a la naturaleza del depósito y su relación con el entorno.

: Implantación (valoración subjetiva de los observadores).

: Calidad del Paisaje.

Dique Homogéneo – Filtración por Unidad de Longitud

: Coeficiente de infiltración.

: Altura del dique.

: Número de tubos o canales de corrientes.

: Número de escalones en que se pierde el potencial H.

Tranques de Relaves: Diseño, Seguridad y Gestión

1. Controles y Medidas de Seguridad en un Tranque de Relaves

La seguridad en los tranques de relaves es crucial para prevenir fallas y minimizar impactos ambientales. Se deben realizar inspecciones y controles periódicos de los siguientes aspectos:

1. Aparición de humedad o exudaciones en el perímetro del dique, especialmente en el contacto con el cimiento.

2. Formación de grietas en la coronación del dique o cualquier tipo de deslizamiento en su frente.

3. Asentamiento de la coronación del dique.

4. Buen funcionamiento de los drenes, vigilando que no exista un arrastre considerable de sólidos.

5. Estado de las instalaciones de drenaje y evacuación de avenidas.

6. Estado de los ductos de impulsión de lodos, retorno de agua decantada y otras obras hidráulicas.

Acciones ante la Detección de un Problema:

Si se detecta alguna anomalía o problema, se deben tomar las siguientes medidas inmediatas:

1. Realizar una investigación exhaustiva, paralizando si es necesario el vertido de lodos y manteniendo una vigilancia permanente adecuada.

2. Si se aprecia riesgo inminente de rotura, se debe informar de inmediato a las autoridades competentes, adoptando medidas de precaución y evacuación adecuadas.

3. Si se observa una filtración significativa en el dique, debe reforzarse con un espaldón granular drenante y filtrante.

2. Sistemas de Control de Aguas en un Tranque de Relaves

Los tranques deben ser capaces de almacenar o evacuar, sin causar daños, los caudales superficiales que puedan llegar a ellos como consecuencia de escorrentías producidas en la cuenca correspondiente. Para ello, se utilizan los siguientes sistemas:

1. Instalaciones de retención o desvíos:

   • Mediante uno o varios tranques de acumulación adicional.

2. Sistemas de evacuación o recuperación de agua:

   • Aliviaderos.
   • Chimeneas o torres de decantación situadas en una zona donde se espera que se acumule agua decantada.
   • Estaciones de bombeo.
   • Sifones.

: Coeficiente de infiltración.

: Peso específico del lodo saturado.

: Peso específico del agua.

: Velocidad de ascenso de la balsa [mts/año].

: Altura de lodos en balsa.

: Coeficiente medio de consolidación.

3. Ventajas y Desventajas de los Tranques de Relaves Aguas Arriba y Aguas Abajo

Tranques de Relaves Aguas Arriba

Tranques de Relaves Aguas Abajo

4. Alternativas de Depositación de Relaves y su Aplicación en Chile

Existen tres alternativas principales para la depositación de relaves: en superficie, bajo tierra y en cuerpos de agua (marítimos o lacustres). En Chile, la práctica más común es la depositación en superficie, la cual se subdivide según el material de construcción del dique y la implantación en el terreno:

Según el Material con que se Conforma el Dique:

1. Tranques secos: Se caracterizan por la filtración del relave para recuperar el agua, y el material sólido resultante se almacena en silos o depósitos secos.

2. Represas de arena: El material para la conformación del dique proviene del mismo relave, clasificado por tamaño mediante ciclonado. Se clasifican a su vez en: aguas arriba, aguas abajo y central.

3. Represas de empréstitos: Se construyen cuando no se cuenta con material adecuado del propio relave para formar el muro, por lo que se trae material de préstamo de otras fuentes.

Según la Implantación en el Terreno:

1. Exento: Se refiere a terrenos planos donde se levanta un muro perimetral para contener los relaves, sin aprovechar la topografía natural.

2. De valle: Se aprovecha una depresión o valle natural que se rellena progresivamente con los relaves.

3. De ladera: El dique se construye aprovechando la pendiente natural del terreno, utilizando una o más laderas como parte de la contención.