Un estudio muestra cómo la tecnología satelital puede detectar deformaciones milimétricas precursoras en tranques de relaves, diferenciando patrones de comportamiento entre depósitos que colapsaron y otros que permanecen estables.
Por Sebastián Faúndez, lider de analítica en GEM Mining Consulting.
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Las catástrofes de tranques de relaves como Brumadinho (Brasil, 2019) evidencian la necesidad de mejorar la vigilancia de estas estructuras críticas. De hecho, a nivel mundial se registran 2 a 5 fallas importantes de depósitos de relaves cada año, una tasa muy superior a la de los embalses de agua convencionales. Frente a este riesgo, la técnica SBAS-InSAR –que analiza imágenes de radar satelital para medir desplazamientos de la superficie– surge como una poderosa herramienta complementaria al monitoreo geotécnico tradicional.
Aplicada consistentemente sobre cuatro tranques (dos fallidos y dos estables), ha permitido identificar sutiles deformaciones superficiales meses antes de una falla, ofreciendo un valioso sistema de alerta temprana para la gestión proactiva de la seguridad minera.
Monitoreo de relaves
SBAS-InSAR (Small Baseline Subset – Interferometría de Radar de Apertura Sintética) es una técnica de teledetección que aprovecha series de imágenes satelitales de radar para medir deformaciones del terreno en el orden de milímetros. A diferencia de los sensores en terreno (piezómetros, prismas, inclinométricas, etc.), que brindan datos puntuales de alta precisión, el InSAR satelital cubre extensas áreas de forma continua y funciona de día o noche bajo cualquier condición.
Procesando la diferencia de fase entre al menos dos imágenes SAR de una misma zona en distintos momentos, el método DInSAR (y sus variantes avanzadas como SBAS) detecta el desplazamiento acumulado del terreno con precisión milimétrica. En el contexto minero, esto significa que toda la superficie de un depósito de relaves puede ser vigilada remotamente de forma periódica (por ejemplo, cada 6 a 12 días con los satélites Sentinel-1 de la ESA), identificando a tiempo anomalías sutiles que podrían indicar problemas incipientes antes de que sean visibles o detectables por instrumentos in situ. Diversos estudios ya han validado esta capacidad: por ejemplo, la monitorización InSAR del enorme depósito Żelazny Most en Polonia reveló asentamientos de pocos centímetros ligados a la operación normal, imperceptibles sin esta tecnología. Estas características hacen del SBAS-InSAR un complemento ideal de los sistemas de vigilancia tradicionales, mejorando la cobertura y redundancia en la detección de deformaciones en tranques de relaves.
Tranques fallidos vs. estables
El estudio aplicó SBAS-InSAR sobre cuatro depósitos de relaves emblemáticos para comparar su comportamiento deformacional: dos casos de fallas catastróficas –el tranque I de Brumadinho en Brasil (colapso en 2019) y el tranque Norte de Cadia Valley en Australia (fallo parcial en 2018)– frente a dos depósitos estables en Chile –el tranque Ovejería (División Andina, Codelco) y el depósito Las Tórtolas (Los Bronces, AngloAmerican). Usando una misma fuente de datos (imágenes Sentinel-1) y un procesamiento uniforme, se obtuvieron series temporales de deformación milimétrica en cada sitio, discriminando zonas estructurales de los tranques (cara aguas abajo, coronamiento, sector aguas arriba y cubeta de relaves) para un análisis detallado comparativo.
En los tranques que colapsaron, el radar reveló patrones de deformación anómalos con anticipación significativa al fallo. En Brumadinho (tranque de tipo upstream), se observó desde 2018 una subsistencia acelerada del orden de 100 mm en 10 meses en el depósito de relaves inmediatamente detrás del coronamiento, deformación que luego se propagó hacia el muro del tranque. Esta tendencia, imperceptible a simple vista, coincide con el mecanismo de licuefacción estática identificado post-falla, donde el asentamiento progresivo del relave saturado erosionó la estabilidad interna hasta desencadenar el colapso.
Por su parte, en Cadia (tranque de tipo aguas abajo), se detectó un asentamiento localizado rápido –unos 30 mm en apenas 12 días– concentrado en el coronamiento poco antes de la rotura parcial del muro. Este desplazamiento súbito señaló una pérdida de soporte estructural en la cresta, acorde con las conclusiones geotécnicas que atribuyen la falla a una deformación de los cimientos durante la elevación final del tranque.
En los depósitos chilenos estables, en cambio, no se registraron anomalías de este tipo. Tanto Ovejería como Las Tórtolas exhibieron únicamente deformaciones moderadas y constantes, atribuibles a la consolidación normal de los relaves y a las expansiones planificadas de sus muros.
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Hallazgos principales
El análisis comparativo arroja evidencia clara de que ciertas fallas de relaves vienen precedidas por deformaciones detectables vía InSAR, brindando una oportunidad de advertencia. En Brumadinho y Cadia, a pesar de sus diferencias, se identificaron “señales precursoras”: deformaciones atípicas en magnitud, ubicación y/o aceleración temporal que anticiparon el colapso inminente. Para los expertos, esta información retrospectiva es invaluable: confirma que la vigilancia satelital hubiera podido activar alertas tempranas en ambos casos, potencialmente dando tiempo para evacuar áreas, aliviar cargas o tomar medidas de emergencia.
No obstante, los investigadores advierten que no todas las fallas mostrarán precursores tan obvios. Algunas pueden ocurrir por mecanismos rápidos o sin deformación superficial detectable hasta el momento mismo de la ruptura. Por ello, es importante no depender exclusivamente del InSAR, sino integrarlo con otros sistemas de monitoreo. Aun en los casos analizados, las señales tempranas requirieron análisis cuidadosos (e.g., método de velocidad inversa) para predecir con precisión el momento de falla.
Aplicaciones prácticas
Los resultados de este estudio tienen importantes implicancias operacionales para la industria minera. En primer lugar, confirman que el monitoreo rutinario con InSAR satelital puede funcionar como un sistema de alerta temprana de bajo costo para una gran cantidad de depósitos de relaves simultáneamente. Dado que misiones como Sentinel-1 ofrecen datos abiertos de alta frecuencia, los operadores mineros y reguladores pueden supervisar remotamente decenas de tranques sin la necesidad de instrumentar cada uno in situ.
Esto permitiría priorizar la atención hacia aquellas instalaciones que muestren deformaciones anómalas, optimizando recursos de inspección en terreno. Por ejemplo, si en un cierto depósito se detecta una aceleración súbita o un patrón de deformación focalizado inusual, la empresa podría activar de inmediato protocolos de verificación: inspecciones visuales, medición adicional con prismas o radar terrestre, revisiones del estado de los drenajes, etc., antes de que la situación se deteriore.
En segundo lugar, SBAS-InSAR puede integrarse como una capa adicional en los planes de gestión de riesgo de depósitos. Muchos planes de seguridad hoy se basan en umbrales de instrumentos geotécnicos (p.ej., niveles de agua en piezómetros, movimientos medidos por inclinómetros). Ahora, se pueden definir también umbrales de deformación satelital: por ejemplo, cierta tasa de asentamiento en la corona de la presa (mm/mes) que dispare alertas amarillas o rojas.
Finalmente, la aplicación de InSAR no se limita a predecir fallas catastróficas. También es útil en la gestión cotidiana de depósitos estables, ayudando a identificar zonas con asentamientos diferenciales que requieran mejoras (por ejemplo, zonas blandas que compactan más rápido de lo previsto) o verificar a distancia la eficacia de medidas de control (como la estabilización de un talud o la instalación de drenes, reflejada en la desaceleración de deformaciones).
