Actualmente los proyectos mineros tienen que cumplir una serie de investigaciones hidrogeologicas a lo largo de las etapas de la vida de la mina, por lo que la planificacion y la implementacion de buenas practicas en esencial para optimizar los costos y evitar la duplicidad de esfuerzos. La optimizacion de costos, visto desde la experiencia propia y de colaboradores, depende de identificar las problematicas comunes, como tiempos de viaje y transporte, restricciones estacionales, disponibilidad de personal, problematica con comunidades, protocolos, etc., y planificar teniendo el resultado final del estudio en mente. Insuficiente planeamiento e intentos fallidos en minimizar costos llevan a una futura duplicacion del esfuerzo.

1. Optimización de Costos (y
Tiempo) en Estudios
Hidrogeológicos
Por:
Saul Montoya M.Sc.
Marzo 2013

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Esta presentación se enfoca en:
Estrategias y mejores prácticas para
optimización de costos (y tiempo).
Especialmente para investigación
hidrogeológica en proyectos mineros.

3. Hidrogeología Minera
Proyectos mineros actuales tienen que satisfacer
una serie de investigaciones hidrogeológicas a lo
largo de la vida de la mina.
Existen crecientes preocupaciones acerca de los
impactos ambientales.
Las investigaciones hidrogeológicas y el
modelamiento numérico tienen que simular,
prevenir y remediar el impacto minero al sistema
de agua subterránea y a los cursos de agua
superficial.

4. Hidrogeología Minera
Existe continuidad en las investigaciones
hidrogeológicas. Resultados de la evaluación de una
fase de la mina, se convierte en información de
entrada para la siguiente fase.
Fuente: Australian Government, Department of Resources,
Energy and Tourism (2008)

5. Hidrogeología Minera
Impactos en el flujo de agua subterránea por parte
de la minera podrían evaluarse varias veces a lo
largo de las diferentes fases de la mina.
Varias de estas evaluaciones son hechas por
diferentes compañías consultoras.
Algunas veces, dos compañías investigan el mismo
impacto al mismo tiempo.
Reto: Disminuir el doble esfuerzo!

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Das Ziel
(el objetivo)

7. Manejo del Agua en Minería
Los objetivos son:
• Evaluar todos los aspectos relevantes en cuanto a
la extracción, tratamiento, uso y preservación del
agua.
• Identificar todos los riesgos actuales y
potenciales a los cuerpos de agua naturales por
la actividad minera.
• Simular y evaluar el impacto del uso del agua de
la mina sobre los otros usuarios.

8. Manejo del Agua en Minería
Características del plan de manejo del agua:
• Integración de la calidad y cantidad del agua.
• Incorpora condiciones hidrológicas generales del
sitio.
• Tiene un plan detallado con responsables y
calendarios.
• Plantea objetivos cuantitativos en lugar de
objetivos cualitativos.
• Tiene reportes, procedimientos de operación, y
manuales.
• Es dinámico, revisado regularmente y
actualizado.

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Principal Investigación
Hidrogeológica en Minería

10. Desarrollo de Proyecto Minero
• Investigación de línea base en regímenes de flujo
de agua subterránea / agua superficial.
• Diseño de redes de monitoreo.
• Evaluación del impacto sobre el agua subterránea
(calidad y cantidad) debido al proyecto minero.
• Evaluación del abastecimiento del agua para la
mina.
• Flujos de ingreso al tajo y evaluación del drenaje
de la mina.
• Simulación de la predicción del régimen del flujo
del agua subterránea para el cierre de mina.

11. Vida de la Mina
• Implementación de un sistema de manejo de
datos de recursos hídricos.
• Mejora en el sistema de monitoreo de agua
subterránea / agua superficial.
• Actualización del modelamiento de flujos de
ingreso al tajo y drenaje de la mina.
• Modelamiento de transporte de contaminantes de
depósitos de relaves y botaderos mineros.

12. Vida de la Mina
• Mejora en los modelos numéricos de agua
subterránea y re-simulación del impacto del
proyecto.
• Simulación del régimen de flujo de agua
subterránea al cierre de mina.
• Reglas / procedimientos para un potencial
vertimiento de contaminantes en el sitio.

13. Cierre de Mina
• Balance hídrico para condiciones de cierre.
• Evaluación del tiempo de inundación del tajo,
nivel final y calidad del agua.
• Revisión del modelamiento de transporte de
contaminantes para condiciones de cierre
(validación / optimización).
• Evaluación de la atenuación natural del
transporte de contaminantes.
• Diseño de planes de remediación.

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Das dinge an sich (Kant)
El asunto en sí

15. El asunto en sí
Planear, planear y
planear!

16. El asunto en sí
“Comienza con el final en mente”
Segundo hábito del libro «Los siete hábitos de las personas
altamente efectivas” de Stephen R. Covey
Antes de utilizar horas en cualquier tarea, uno tiene
que entender por qué se está realizando la tarea y
por qué esta ayuda a alcanzar el objetivo del
proyecto.

17. El asunto en sí
Para optimizar costos, uno tiene que hacer lo
mínimo necesario para conseguir el objetivo que se
tiene que alcanzar.
Al final, es básicamente sobre
money, money, money!

18. El asunto en sí
Tomar en consideración las siguientes
problemáticas:
• Tiempo del viaje y transporte
• Restricciones estacionales
• Disponibilidad de personal
• Problemas con comunidades
• Protocolos de seguridad, y muchos más…
Estas problemáticas son sencillas de remover
después de ser identificadas.

19. El asunto en sí
No hay que ser muy optimistas respecto al tiempo y
a los presupuestos.
Una vez que el contrato es firmado, es muy difícil
cambiar el enfoque del estudio hidrogeológico o el
pedir más dinero y tiempo.
Insuficiente planeamiento e intentos fallidos en
minimizar costos llevan a una futura duplicación del
esfuerzo.

20. El asunto en sí
“Si algo puede salir mal,
saldrá mal.“
Ley de Murphy

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Primer Paso:
Modelamiento Conceptual

22. Modelamiento Conceptual
El modelamiento conceptual es el primer paso en
las investigaciones hidrogeológicas.
El modelo conceptual es el grado de entendimiento
del régimen de flujo del agua subterránea de
acuerdo a la información disponible.
Si el modelo hidrogeológico conceptual (y el modelo
geológico conceptual) tienen fallas, entonces todo
lo demás es un diseño fallido del régimen de flujo
de agua subterránea.

23. Modelamiento Conceptual
Podemos tener un modelo conceptual razonable a
partir del sitio y los datos con una buena formación
en hidrogeología:

24. “Ojo Hídrico”
Lo que todos ven versus lo que un hidrogeólogo ve.
Cuenca, Manantiales
y Bofedales
Ancash
Flujos de agua
Bofedales
Precipitación en
forma de nieve
Drenaje natural
Fuente: Trekearth.com

25. Modelamiento Conceptual
El modelamiento conceptual es una herramienta. Se
tiene que construir, revisar y mejorar.
Disponer de un buen modelo conceptual desde el
comienzo ayuda a enfocarse en los datos que son
más críticos.
Todas las fases de la investigación hidrogeológica
actualizarán el modelo conceptual.

26. Modelamiento Conceptual
El modelo conceptual optimizará ubicaciones de
pozos e informará el entendimiento de las
interacciones en el acuífero.
Es bueno revisar los resultados de estudios previos
como base para las fases de la investigación.
El modelo conceptual luego es «traducido» a un
modelo numérico.

27. Modelamiento Conceptual
El flujo de agua subterránea es espacialmente
distribuido; por lo tanto, se debería construir el
modelo conceptual con herramientas GIS (si es que
quieres librarte de varios mapas y reportes).
Salven a los árboles!

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Einige Empfehlungen
(algunas recomendaciones)

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Investigación de Campo

30. Investigación de Campo
Buscar la opinión de un grupo especializado de
personas al comienzo del planeamiento de la mina.
Coordinar estudios geotécnicos e hidrogeológicos.
Ambos pueden colaborar en los esfuerzos de
perforación y caracterización.

31. Investigación de Campo
¿Por qué no instalar un piezómetro en cada
perforación geotécnica?
Puede que no sea conveniente para el monitoreo de
la calidad de agua subterránea, pero sí está bien
para niveles del agua y pruebas hidráulicas.
La química de la base de línea del suelo también
puede hacerse al mismo tiempo. Esta información
es también muy importante al momento de la
clausura de la mina para mostrar la calidad original
del suelo versus la fase química después de las
operaciones.

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Red de Monitoreo

33. Red de Monitoreo
Se requieren un mínimo de 30 piezómetros para una
distribución normal de niveles piezométricos. Sin
embargo, un proyecto minero en sus primeras etapas
tiene menos puntos.
Un enfoque optimizado es el de juntar la información
piezométrica con las medidas del flujo base.
Esta es una recomendación de la práctica común: Una
red de monitoreo de 12 piezómetros (>30m) más 5
mediciones del flujo base serán suficientes para tener
un buen entendimiento del régimen de flujo del agua
subterránea.

34. Red de Monitoreo
Niveles de agua subterránea y variación del flujo base. ¿Cómo es la
correlación con la profundidad de instalación?
Fuente: DCNR

35. Red de Monitoreo
Sin embargo, el número de piezómetros depende de
la escala del desarrollo y complejidad del régimen de
agua subterránea.
Proyectos mineros / consultores en Perú usualmente
presupuestan desde 8 a 12 piezómetros para el
entendimiento del régimen de flujo de agua
subterránea. Si los modeladores solicitan 30, hay
mayor probabilidad de obtener 18 puntos.
Mientras más grande la red de monitoreo de flujo
base / nivel del agua, será mejor el entendimiento del
régimen de flujo de agua subterránea.

36. Piezómetros Múltiples
Piezómetros múltiples pueden
describir diferentes niveles
piezométricos en una ubicación.
Estos piezómetros pueden dar
información útil sobre anisotropía,
parámetros hidráulicos y mecanismos
de recarga.
Piezómetros múltiples no tienen
mucho valor sin lecturas múltiples con
tiempo (mínimo un año). Fuente: Solinst

37. Piezómetros Múltiples
Lectura múltiple requiere un
modelamiento numérico más
detallado con calibración transitoria.
Mejor estimación de K, Sy y Ss.
Si se planea entregar un reporte en 6
meses, es mejor usar piezómetros a
un solo nivel.
Fuente: Solinst

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Muestreo en Campo

39. Muestreo en Campo
Tomar bastantes muestras en las primeras etapas
de la investigación hidrogeológica.
Analizar la variabilidad espacial y temporal de los
niveles y la calidad del agua subterránea.
Luego optimizar la red piezométrica!

40. Muestreo de Campo
Dinámica de las
redes de
monitoreo

41. Muestreo de Campo
Nadie requiere un título universitario para:
• Tomar muestras de niveles del agua subterránea.
• Medir el ph, la conductividad y la temperatura del
agua subterránea.
• Usar un medidor de flujo, o leer una escala de
agua.
Entonces, contratar mano de obra local!

42. Muestreo de Campo

43. Muestreo de Campo
Hay un balance entre la frecuencia del muestreo del
nivel del agua y el error en la medición.
Menor el costo, mayor el error.

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Pruebas de Bombeo

45. Pruebas de Bombeo
Usualmente se tienen que tener supervisores las 24
horas, además de un generador de repuesto.
Alta incertidumbre en los resultados e interpretación si
el bombeo es interrumpido.

46. Pruebas de Bombeo
Interpretación gráfica de la prueba de bombeo proviene
de los 70’s cuando el poder computacional era escaso.
Software para la interpretación
de la prueba de bombeo no
tiene en cuenta la anisotropía,
capas discontinuas y un horario
variable de bombeo.

47. Pruebas de Bombeo
Interpretación de pruebas de bombeo con modelamiento
numérico da flexibilidad para:
• Prender, apagar, incrementar / disminuir las tasas de
bombeo varias veces mientras se registre el horario y
la tasa de bombeo.
• Sólo se necesita un operador para cargar el
generador.
… eso disminuye el costo de la prueba de bombeo!

48. Pruebas de Bombeo
Actualmente las bombas sumergibles son
más delgadas.
Bombas sumergibles de 2” pueden
desempeñar pruebas de bombeo en
piezómetros de 4”.
… eso incrementa la disponibilidad de
ubicaciones de bombeo!

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Die Helden (Los Héroes) :
Modelos Numéricos de
Agua Subterránea

50. Modelamiento Numérico
Modelos numéricos de agua subterránea no son la parte
de «moda» ni la parte «cool» del reporte hidrogeológico.
Los modelos de agua subterránea son la mejor
herramienta para entender el régimen de flujo de agua
subterránea y el transporte de contaminantes.
Debemos ver los modelos de agua subterránea como
herramientas de gestión, no solo como requerimientos
de los organismos reguladores.

51. Pasos del Modelamiento
Determinar la necesidad del
modelamiento numérico.
Seleccionar el código
correcto para cumplir con los
objetivos de la investigación.
Especificar el nivel de detalle
del modelo numérico.
Recopilar todos los datos
relevantes antes del
modelamiento detallado.

52. Modelamiento Numérico
Modelos numéricos necesitan una buena base
conceptual.
De otro modo, los modelos numéricos se convierten
en «cajas negras» que producen alturas piezométricas
y concentraciones «basura» que se ven bien en los
mapas y en las secciones transversales.

53. Modelamiento Numérico
Secuencia usual del estudio hidrogeológico:
Secuencia optimizada del estudio hidrogeológico:
Recopilación
de Datos
Investigación
de Campo
Análisis de
Datos
Modelamiento
numérico
Evaluación
del
Impacto
Recopila
ción de
Datos
Modelamien
to Numérico
Grueso
Investiga
ción de
Campo
Análisis
de Datos
Modelamien
to Numérico
Refinado
Evaluación
del
Impacto

54. Modelamiento Numérico
Beneficios de la secuencia optimizada del estudio
hidrogeológico:
• El modelo numérico grueso mejora el modelo
conceptual.
• Mayor flexibilidad para identificar los «puntos
críticos» en el área de estudio.
• Optimización del programa de perforación.
• Mayor tiempo para el análisis de datos.

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Der Anschluss (La Continuidad)
en Estudios Hidrogeológicos

56. La Continuidad
En el trabajo de gabinete, estos son los porcentajes del
tiempo en las principales tareas:
Recopilación de datos puede reducirse al 15% si hay
continuidad en el equipo relacionado a la investigación y
si se implementa un DBMS (Data Base Management
Systems – Sistemas de Manejo de Datos Base).
… eso significa un ahorro del 25% del tiempo en el
trabajo en gabinete.
Recopilación
de Datos
40%
Análisis de
Datos
20%
Modelamiento
Numérico
40%

57. La Continuidad
Tenemos que asegurar la calidad de los estudios
hidrogeológicos.
El conocimiento base es crítico al momento de supervisar a
los consultores, el desempeño del equipo de monitoreo de
campo e inclusive a los mismos supervisores.
El cambio de consultores es buena práctica solamente
cuando los estudios producidos no satisfacen los
requerimientos de organismos reguladores.
Nunca cambiar a los consultores sin una buena razón, ya
que habrá un «hueco» en el manejo de datos y modelo
conceptual …eso significa un mayor consumo de tiempo.

58. La Continuidad
Para optimización de costos, la compañía consultora a cargo
del modelo regional debe ser la misma a cargo del
modelamiento numérico local (depósito de relaves, botaderos,
tajo).
Muchas compañías consultoras que trabajan paralelamente en
el modelamiento terminan duplicando los esfuerzos, tienen
poca comunicación y diferentes enfoques en cuanto al
régimen de flujo de agua subterránea
… pero ¿por qué?

59. La Continuidad
Lo Desconocido
Como sabemos,
hay conocimientos conocidos.
Estas son cosas que sabemos que sabemos.
Nosotros también sabemos
que hay conocimientos desconocidos.
Es decir
nosotros sabemos que hay cosas
que nosotros no sabemos.
Pero también hay desconocimientos desconocidos,
aquellos que nosotros no sabemos
que no sabemos.
D.H. Rumsfeld, Feb. 12, 2002,
Noticias del Departamento de Defensa

60. La Continuidad
Modelos numéricos son una interpretación del régimen
de flujo de agua subterránea basada en los datos
disponibles.
Los modeladores numéricos son especialistas en
recursos hídricos que “traducen” los aspectos generales
del régimen de flujo de agua subterránea a un código
numérico.
Nunca dos modeladores producirán el mismo modelo
con los mismos datos.

61. La Continuidad
Sería lo mismo que pedirle a
dos pintores que pinten a la
Mona Lisa y esperar que lo
hagan de la misma manera.

62. www.gidahatari.com
Software de Código
Abierto

63. Software Hidrogeológico
MS MS EXCEL es una excelente hoja de cálculo,
pero…
No es una manera segura de almacenar datos.
No es una manera eficiente de recuperar datos.
No permite una colaboración efectiva entre múltiples
personas.
No puede llamarse una base de datos, es sólo un lugar
donde los datos “están”.

64. Software Hidrogeológico
Reto del profesional de recursos hídricos: Migrar del
análisis de datos con MS Excel a herramientas aplicadas
en GIS, modelamiento numérico, Python y DBMS.
Hay un grupo completo de software de código abierto de
alto desempeño para estudios hidrogeológicos.
Si quieres reducir costos, ¿por qué usas software
comercial?

65. DraftSight
DraftSight permite a usuarios profesionales de CAD, a
estudiantes y educadores crear, editar, y visualizar
archivos DWG. DraftSight funciona con Windows®,
Mac® y Linux.
DraftSight es una herramienta
de software de bosquejo
automático. Un sistema
coordenado determina cada
punto de la superficie o entidad
a dibujar sin ambigüedades.
http://www.3ds.com/products/draftsight/overview/

66. Quantum GIS
Quantum GIS (QGIS) es un Sistema de
Información Geográfica (GIS) de Código
Abierto amigable al usuario licenciada
bajo la Licencia Pública Gneral (GNU).
QGIS es un proyecto oficial de la
Fundación Geoespacial de Código Abierto
(OSGeo). Funciona con Linux, Unix, Mac
OSX, Windows y Android, y maneja
numerosos vectores, raster, y formatos y
funcionalidades de base de datos.
http://www.qgis.org

67. Quantum GIS
Quantum GIS tiene un continuo crecimiento en el número de
capacidades dadas por un núcleo de funciones y
complementos del software. Uno puede visualizar, manejar,
editar, analizar datos, y componer mapas imprimibles.

68. MODFLOW
MODFLOW es el software para el
modelamiento del agua subterránea
desarrollado por la USGS.
El software es capaz de representar
condiciones relacionadas al flujo de
agua subterránea como la
evapotranspiración, recarga, drenaje,
interacción de ríos y lagos entre
otros.
http://www.gidahatari.com/en/infohatari/learn-modflow-model-muse

69. MODFLOW
Su enfoque de diferencias finitas
provee la capacidad de calcular el
régimen de flujo subterráneo con un
control excepcional del balance
hídrico.
Con MODFLOW uno puede contar que
el flujo que entra al modelo es el
mismo que sale del modelo, tanto en
una escala regional como en
secciones transversales.

70. www.gidahatari.com
Agradecemos la especial colaboración
para esta presentación de:
Dr. Campbell G. Fleming
Director Técnico
EnviroCentre Limited, UK

71. www.gidahatari.com
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72. Optimización de Costos (Y
Tiempo) en Estudios
Hidrogeológicos
Por:
Saul Montoya M.Sc.
Marzo 2013