Análisis de infiltración en lagunas de Salmuera

Abstract

La explotación de salmuera para el aprovechamiento del cloruro de potasio y otros derivados, generalmente se desarrollan en lagunas artificiales de extensas dimensiones y poca profundidad, contenido por diques de tierra de poca altura a su alrededor. Parte importante en la elección del sitio para implementar estas lagunas de explotación es determinar si los suelos de fondo presentan condiciones geotécnicas e hidráulicas apropiadas para el posible almacenamiento de salmuera, bajo condiciones operativas de explotación, como, caudales de disposición, tiempos requeridos de llenado y procesos de recuperación del cloruro de potasio. Este trabajo presenta la evaluación del sitio para seis lagunas artificiales de producción. Inicialmente se desarrolló la caracterización de los materiales de fondo de las lagunas a partir de exploraciones geotécnicas e hidráulicas con ensayos de campo y de laboratorio, que permitieron evaluar las condiciones del suelo, y estimar parámetros para la elaboración de los análisis de infiltración en el fondo de las lagunas. Los análisis de infiltración fueron desarrollados utilizando métodos: analítico y numérico. El método analítico de infiltraciones se desenvolvió utilizando el método de Green-Ampt modificado por Mein y Larson, y los análisis de infiltraciones aplicando método numérico, utilizando el programa Hydrus 1D de PC-PROGRESS. Los resultados obtenidos por los métodos analítico y numérico proporcionaron información relevante como, frentes de saturación en el perfil del suelo, tiempos para la primera formación de láminas de agua libre en la superficie, y tiempos de llenado hasta conseguir una altura de carga hidráulica necesaria para la operación. La información obtenida por los métodos analítico y numérico fue contrastada y complementada entre ellos, permitiendo la realización de una valoración de las características geotécnicas e hidráulicas de los suelos de fondo de las seis lagunas artificiales de salmuera, y decidir los sitios adecuados para su implementación. De los análisis se concluye que las unidades UP-2, UP-5, y UP-6 presentan aceptables condiciones para trabajar como lagunas artificiales de producción. Las unidades UP-1, UP-3, y UP-4 también podrían ser utilizadas con ciertas restricciones.

The extraction of brine for the exploitation of potassium chloride and other derivatives, generally develops in extensive and shallow artificial ponds, contained by low-level earth embankments. An important part in choosing the site to implement these extraction ponds is to determine if the foundation soils would have appropriate geotechnical and hydraulic conditions for the possible storage of brine, under operating conditions, such as disposal discharge, required filling times, and mineral recovery processes. This work presents the site evaluation for six artificial production ponds. Initially, the characterization of the foundation materials of the ponds was developed from geotechnical and hydraulic explorations with field and laboratory tests, which allowed for the evaluation of their foundation conditions, and to estimate parameters for the development of infiltration analyses in their foundations. Infiltration analyses were developed using analytical and numerical methods. The infiltration analysis using the analytical method was developed using the Green- Ampt method modified by Mein and Larson, and the infiltration analysis through the numerical method was developed using the Hydrus 1D software from PCPROGRESS. The results obtained by the analytical and numerical methods provided relevant information such as saturation fronts in the soil profile, times for the first formation of sheets of free water on the surface, and filling times to achieve the necessary hydraulic load height for operation. The information obtained by the analytical and numerical methods was contrasted and complemented among them, allowing the realization of an assessment of the geotechnical and hydraulic characteristics of the foundation soils of the six artificial brine lagoons, and deciding the appropriate sites for their implementation. From the analysis, it is concluded that the UP-2, UP-5, and UP-6 units have suitable conditions to work as artificial production ponds. The UP-1, UP-3, and UP-4 units could also be used but with a few restrictions.