Por Paul Gorman
La rotura de dos presas de relaves en Brasil en un periodo de cinco años llevó al gobierno y a la industria minera a tomar medidas ante los riegos que plantean las presas de relaves antiguas construidas mediante el método de recrecimiento aguas arriba.
La rotura de la presa de Brumadinho y el posterior flujo de lodo en 2019 se cobraron 270•vidas, cuatro años después del desastre de la presa de Mariana, en el que fallecieron 19•personas. Ambos desastres ocurrieron en el estado de Minas Gerais, a unos 150•km de distancia entre sí.
Minas Gerais has more tailings dams than anywhere else in Brazil. Tras el desastre de Brumadinho, la Agencia Nacional de Minería identificó 221•presas registradas en el estado, de las cuales 42•fueron clasificadas como de alto riesgo y con necesidad de atención urgente para reducir el potencial de rotura.
En el municipio de Congonhas, también en Minas Gerais, la empresa de ingeniería Intertechne utilizó el software Leapfrog y PLAXIS•2D y 3D de Seequent para diseñar un proyecto de descaracterización de una presa de relaves que abarca unas 25•hectáreas de terreno, con un costo de 5000•millones de reales brasileños (962,3•millones de dólares estadounidenses) y cuya finalización está prevista para fines de•2035.
Por qué Brasil está descaracterizando las presas de relaves aguas arriba
Tras el colapso de la presa de relaves de Brumadinho, la Política Nacional de Seguridad de Presas de Brasil estableció la obligación legal de descaracterizar estas estructuras para proteger la seguridad pública y ambiental.
Las presas de relaves de recrecimiento aguas arriba se construían mediante la superposición de sucesivos muros de contención sobre residuos mineros ya depositados, sin compactar y, a menudo, saturados de agua.
Su construcción era económica, pero eran muy frágiles y vulnerables a las lluvias intensas y los movimientos sísmicos, los cuales podían provocar la licuefacción de los sedimentos sueltos y causar el colapso de las presas.
Andrés Miguel González Acevedo, geólogo sénior de proyectos de Intertechne, explicó que el principal objetivo del proyecto era «eliminar un pasivo ambiental crítico» y cumplir con los requisitos legales mediante la construcción de un terraplén de refuerzo robusto.
«La importancia del proyecto se ve reforzada por los graves accidentes ocurridos en Brasil con presas construidas mediante el método de recrecimiento aguas arriba.
Una vez finalizada su ejecución, se espera haber eliminado por completo el pasivo ambiental y reintegrado la zona de manera segura al entorno, sin riesgos socioeconómicos ni ambientales residuales».
Según comentó, el equipo del proyecto evaluó y modeló la cimentación de la presa y su entorno, lo que permitió reproducir con precisión sus estructuras geológicas y geotécnicas.
La imagen muestra los ensayos CPTU realizados en el terraplén y los relaves de la presa.
Fuente: Intertechne
Soluciones integradas para eliminar los riesgos ambientales
Intertechne cuenta con casi 40•años de experiencia en diversos proyectos de ingeniería.
Según explicó González Acevedo, en los últimos años la empresa se ha centrado cada vez más en el sector minero y en la descaracterización y estabilización de presas, así como en la seguridad, la sostenibilidad y el cumplimiento normativo.
En este proyecto, se adoptó desde el principio el software de Seequent, la empresa de Bentley especializada en el subsuelo.
“Los principales desafíos fueron las condiciones críticas de la presa, que limitaban el acceso para realizar investigaciones del subsuelo, la elevada complejidad geotécnica de los relaves, las estrictas exigencias normativas y la necesidad de integrar modelado geológico•3D, modelado•BIM y análisis numéricos avanzados en•2D y 3D». Además, el proyecto exigía una estrecha coordinación entre los organismos reguladores, las entidades independientes y los equipos multidisciplinarios.
“Dada la importancia y la naturaleza delicada del proyecto, así como la necesidad de reducir la incertidumbre asociada al comportamiento de los relaves y la cimentación de la estructura, se optó por las soluciones de Bentley debido a su solidez técnica y al alto grado de integración entre las herramientas”.
“La interoperabilidad nativa entre los programas permitió un flujo continuo de datos entre las distintas disciplinas, lo que redujo la pérdida de información y garantizó una mayor coherencia entre los modelos geológicos y geotécnicos”.
“Leapfrog se utilizó para crear modelos•3D de la presa y su cimentación, que luego se importaron a PLAXIS•3D para desarrollar modelos de tensión-deformación de la estructura”, explicó.
“El uso de PLAXIS•2D y PLAXIS•3D permitió realizar análisis en condiciones drenadas, no drenadas y acopladas de la secuencia constructiva de la obra, así como evaluar distintos escenarios mediante un mismo modelo constitutivo. Esto permitió comprender con mayor precisión el comportamiento de la estructura y, en consecuencia, predecir el desempeño de las obras de estabilización.
Según González Acevedo, la posibilidad de automatizar los análisis mediante scripts de Python en PLAXIS fue un factor decisivo para elegir el software, junto con la disponibilidad de un modelo constitutivo adecuado para representar el comportamiento de los relaves, ya implementado en PLAXIS.
La automatización de algunas etapas del flujo de trabajo de actualización permitió que, a medida que se incorporaban nuevos datos de investigación, el equipo dedicara menos tiempo a reconstruir modelos y conciliar información entre las distintas disciplinas, lo que aumentó la productividad y permitió cumplir con los plazos del proyecto.
“El principal indicador del éxito del proyecto fue la obtención de modelos geológicos y geotécnicos integrados, representativos y bien calibrados, que permitieron reducir la incertidumbre y brindar un respaldo técnico confiable para la toma de decisiones en un proyecto especialmente crítico y de gran relevancia socioambiental”.
La imagen muestra la estratificación de los relaves a partir de resultados de ensayos CPTU.
Fuente: Intertechne
La contribución de Leapfrog y PLAXIS al diseño del proyecto
Según González Acevedo, el uso del software de Seequent permitió optimizar la etapa de diseño del proyecto de Intertechne para sanear el área y reintegrarla al entorno natural.
“Esto permite eliminar un pasivo ambiental crítico, ya que la estructura se encontraba en un nivel de emergencia elevado, lo que representaba un alto riesgo de rotura. Desde la etapa conceptual, cuando se definió el método de descaracterización, fue posible utilizar Leapfrog para realizar el modelado geológico•3D del terreno y de la estructura. A partir de esto, se evaluó su estabilidad y comportamiento mediante PLAXIS•2D y PLAXIS•3D, tanto en el estado actual de la presa como en el estado final previsto tras la ejecución del proyecto de descaracterización”.
“De esta manera, fue posible optimizar las soluciones tanto en términos de geometría como de volumen de materiales y, en consecuencia, de costos. Como resultado final, se espera eliminar por completo el pasivo ambiental e integrar esta solución de manera segura al entorno, sin riesgos residuales”.
Según explicó, Leapfrog y PLAXIS permitieron lograr “una representación más precisa de las condiciones del área estudiada, que abarca un aproximado de 250•000•m² e incluye la zona del embalse, la presa, los estribos y el área aguas abajo”.
La imagen muestra la nivelación del terreno y los canales del embalse.
Fuente: Intertechne
Datos del proyecto de remediación de la presa de relaves de Congonhas:
Ubicación: Congonhas, estado de Minas Gerais, Brasil.
Costo del proyecto: 5000•millones de reales brasileños (962,3• millones de dólares estadounidenses).
Fecha de finalización: 31 de diciembre de•2035 (estimada).
Intertechne Consultores S.A. fue proclamada ganadora de la categoría «Modelado y análisis del subsuelo» en los Premios Year in Infrastructure 2026, organizados por Bentley Systems en Singapur.