Estimación de Reservas R. Oyarzun
Introducción A lo largo de estos capítulos hemos estudiado el porqué y cómo se prospectan los yacimientos minerales. En éste entraremos a analizar lo que ocurre una vez que hemos encontrado un depósito mineral. Aquí estudiaremos los aspectos más básicos de una de las labores más complejas y de mayor riesgo económico en las que puede verse implicado un geólogo: la estimación de reservas (cubicación). Las muestras a partir de las cuales se estiman las reservas de un yacimiento representan una fracción mínima de éste. Por ejemplo, en la evaluación del pequeño pórfido cuprífero de Copper Flat (Nuevo Mexico, USA), se recuperaron a partir de una malla densa de sondeos, unas 200 TM (toneladas métricas) de testigos. De esas toneladas se utilizó una fracción solamente para análisis químicos, y con este material se definieron:
60 x106 TM de mineral. 6 150 x 10 TM de estéril.
Comprendamos de esta manera el grado de dificultad que se encuentra implícito en este tipo de trabajos. Si el geólogo se pasa (sobreestima), la compañía puede empezar unos trabajos mineros que no serán rentables. Si se queda corto (subestima), la compañía puede tomar la decisión de abandonar un prospecto que era rentable. En estas operaciones pueden haber cientos, si no miles de millones de Euros en juego. Existen reglas claras para "afinar la puntería" ? desgraciadamente no, y solo podríamos mencionar dos herramientas herramientas indiscutibles:
Entender la geología del prospecto, ya que sin una compresión adecuada de ésta, puede dar lo mismo el grado de refinamiento matemático que se emplee, que las probabilidades de cometer un grave error serán altas. Recuerde: las reservas las estima un geólogo, no un ordenador ni un paquete de software de software.. Somos geólogos, no "aprietabotones". Por ejemplo, antes de aprender a utilizar el sistema Navstar (navegación vía satelital), un oficial de la marina tiene que aprender a utilizar el sextante para determinar la posición de su barco. Entender el modelo de yacimiento que estamos aplicando, siendo lo suficientemente flexibles como para modificar nuestra perspectiva si los datos no se ajustan al modelo. Recuerde Olympic Dam (capítulo anterior).
Analicemos el siguiente ejemplo. En negro observará las intersecciones entre los sondeos y la masa mineral. Arriba tenemos la interpretación de la morfología de los cuerpos por parte del geólogo, y abajo la forma real de éstos. La diferencia en tonelaje es evidente, con el caso superior correspondiendo a una sobreestimación. Se podría evitar ésto ? sí, por ejemplo, con un buen control de la geología en superficie. Note que las dos situaciones se corresponden a su vez, a marcos geológicos notablemente diferentes. Importante: 1) sin sondeos no se puede evaluar un prospecto; 2) sin un control geológico riguroso, no se debe empezar a sondear.
Cabe destacar que los depósitos minerales eran evaluados, y sus reservas estimadas, mucho antes de que aparecieran los ordenadores y los métodos geoestadísticos. Se medían áreas, se estimaban volúmenes y tonelajes, y las leyes se promediaban utilizando papel y lápices, regla de cálculo o calculadoras mecánicas. Esos resultados no eran peores (y en algunos casos eran considerablemente mejores) que algunas estimaciones modernas por geoestadística con pobre control geológico.
Antes de continuar, necesitamos definir de la manera más precisa posible tres términos relacionados con la estimación de reservas. Se trata de los contactos de tipo geológico, mineralógico, y económico. Para evaluar un recurso tenemos que pensar en términos de estos tres conceptos:
Contacto geológico: los límites litológicos y/o estructurales de una determinada unidad. Contacto mineralógico: definido por la extensión de la masa mineral (recurso "geológico"); puede o no coincidir con los contactos geológico (puede ir más allá de una determinada litología) y económico (a partir de un punto las leyes pueden ser subeconómicas). Contacto económico: los límites del material a partir del cual se pueden obtener ganancias (cut off grade).
Contactos de tipo geológico, mineralógico, y económico La estimación de reservas es mucho más que una mera proyección espacial (3D) de las leyes (por ejemplo, % Cu, g/t Au, etc). Para determinar el verdadero valor de un yacimiento necesitaremos además determinar y proyectar los siguientes parámetros:
Peso específico de la roca mineralizada. Potencia de la roca mineralizada. Tipo de mena (mineralogía). Estimación del grado de recuperación metalúrgica. Contenido en humedad. Competencia de la roca – RQD.
A partir de este punto, nos concentraremos en los aspectos estadísticos básicos de la proyección de datos de leyes.
Metodología clásica En esencia, una estimación de reservas consiste e n definir un volumen, al cual se le aplica una ley y una densidad (peso específico): T = A x P x PE
Donde: T: es el tonelaje del sector del depósito bajo evaluación. A: el área; visualización 2D del sector del depósito bajo evaluación; normalmente una sección vertical en cuerpos mineralizados irregulares. P: la potencia; distancia horizontal aplicada a dicha sección. PE: el peso específico de la roca mineralizada.
Si al resultado le aplicamos una ley concreta (e.g., 2.3 % Cu), entonces tendremos toneladas con una ley específica (e.g., 2500 toneladas a 2.3 %Cu). En el caso de la determinación de la ley media de un sondeo tendremos:
Si d son los tramos del sondeo (medidos en metros) y l las leyes de dichos tramos, entonces la ley media del sondeo será: Leymedia = Σ l i x di / Σ di
En el caso de la determinación de la ley media de una sección de un depósito tendremos: Leymedia = Σ l DDHi x Ai / Σ Ai
Esta metodología es particularmente útil en la estimación del tonelaje de cuerpos mineralizados irregulares.
Ejemplo de una sección. Primero calcularemos las leyes medias de los sondeos (DDH). A continuación aplicaremos esa ley al área que resulta de aplicar la distancia media entre los sondeos (áreas definidas por las líneas de segmento). Calcularemos las áreas mediante planimetría, y determinaremos la ley final de la sección como: Leysección = Σ l DDHi x Ai / Σ Ai.
Y para obtener un volumen al que aplicarle las leyes y pesos específicos, así tendremos:
Una vez determinadas las leyes de cada sección, lo que debemos hacer es calcular los volúmenes. En el ejemplo que muestra la figura, el volumen de roca mineralizada será igual a: (A1 + A2) x 0.5D, siendo D la distancia entre las secciones A1 y A2.
Otro sistema es el denominado método de los polígonos. Este método ha sido utilizado por la industria minera durante décadas. Es un método simple, las matemáticas son fáciles, y las estimaciones pueden ser realizadas de manera rápida. Se emplea principalmente en cuerpos tabulares (e.g., filones). Lo sondeos se dirigen normalmente a 90º con respecto a la masa tabular bajo evaluación. Para la construcción de los polígonos se pueden emplear dos procedimientos:
Bisectores perpendiculares. Bisectores angulares.
Métodos de los bisectores perpendiculares y bisectores angulares. Los pequeños círculos representan las posiciones de los sondeos, el círculo negro, indica el sondeo central. En el primer caso (a), el polígono será construido trazando perpendiculares a las líneas de segmento (bisectores perpendiculares), que unen los sondeos periféricos con el sondeo central. Dicha perpendicular pasará por el punto medio de las líneas de unión. En el segundo caso (b) el polígono se construye intersectando las bisectrices de los ángulos que se forman al unir los distintos puntos (bisectores angulares). A cada polígono se le asignará una potencia (espesor de la masa mineralizada económica: Th ) y una ley (G ). La ley se determinará de la siguiente manera (a): LeyABCDE = Ley1 x 0.5
+ Ley2 x 0.1 + Ley3 x 0.1 + Ley4 x 0.1 + Ley5 x 0.1 + Ley6 x 0.1, donde 1 es el sondeo central, y 2-6 los periféricos.
Ejemplo real de aplicación del método de los polígonos (cuerpo mineralizado estratoligado aurífero de Hemlo, Canadá). El depósito tiene una orientación E-W, buzando 65ºN. El cuerpo ha sido proyectado en una sección vertical. Note los distintos fondos, en blanco (polígonos), reservas probadas; en puntos reservas probables; en blanco (bordeando los zonas de puntos), reservas indicadas (posibles).
Hasta aquí los aspectos más básicos de la estimación de reservas. Para continuar necesitamos incorporar tres conceptos claves para entender la estimación de reservas en su perspectiva económica real:
La dilución de leyes. El coeficiente de extracción. La recuperación de metal.
Resulta prácticamente imposible extraer solo el material económico en una mina, de tal manera que durante el proceso de la voladura de roca, quedará siempre incluido material estéril (lo cual lleva a la dilución de leyes). Las causas son las siguientes:
Sobrevoladura: material que está fuera de los límites económicos del cuerpo mineralizado queda incluido en el material extraído. Dilución interna: material subeconómico que se encuentra incluido dentro del cuerpo económico y que no puede ser segregado. Dilución de reemplazo o contacto: si el contacto estéril/mineral es muy irregular (y esto suele bastante normal), el resultado será que un volumen equivalente de material estéril substituirá al material económico. Aunque la voladura de roca es un arte que en ocasiones roza la perfección, tampoco se le pueden pedir milagros.
Ejemplo de dilución de reemplazo. La línea continua marca el contacto económicomineralógico, la de segmento, lo que por ingeniería se puede obtener (contacto promedio). Observe como en el material que se va a arrancar, entran zonas de mineralización subeconómica o estéril (waste ), y como a su vez, zonas de mineral económico (or e ) queda afuera.
Las minas operan con valores establecidos de dilución, que deben ser aplicados a las determinaciones de tonelaje realizadas por los geólogos (diálogo ingeniero de minas – geólogo). A esto hay que sumarle el concepto de mineral extraíble. Es prácticamente imposible extraer el 100 % del material económico de una mina. En el caso de una mina subterránea es fácil de entender esta situación, pero tengamos en cuenta, que en cierta medida lo mismo se aplica a las minas a cielo abierto. Si queremos que la mina no colapse, obviamente no se podrá extraer de ella todo el material que queremos.
Por ejemplo, a lo mejor solo el 80% del material será susceptible de ser extraído si se desea mantener límites adecuados de seguridad. Así, y siguiendo este ejemplo, para una reserva "geológica" de 10.000 TM de mineral al 2.3 % Cu, con un factor de extracción del 80 %, y una dilución del 10 % tendremos: 10.000 x 0.8 = 8.000 TM al 2.3 % Cu Si aplicamos a esta cifra una dilución del 10 % tendremos: 8.000 x 1.1 = 8.800 TM y la ley diluida será de: Leyfinal = (8.000 x 2.3 %)/8.800 = 2.09 % Cu Con lo cual tendremos al final de nuestras cuentas: 8.800 TM al 2.09 % Cu. Recuerde, bajo un punto de vista exclusivamente geológico, las reservas eran inicialmente de 10.000 TM al 2.3 % Cu. Esto en lo que se refiere a la parte "minera" del problema. Pero a ésto tenemos que agregarle la problemática de la recuperación metalúrgica del metal en cuestión. Sigamos con el mismo ejemplo. Una tonelada de material de mina al 2.09 % Cu contiene 20.9 kilos de cobre. Si este material da unos 65 kilos de concentrado al 30 % Cu, entonces tendremos: 65 kg x 0.30 = 19.5 kg y la recuperación metalúrgica será entonces de: 19.5/20.9 = 0.93 (93 %) Como podemos apreciar, los valores que obtenemos de la estimación de reservas constituyen solo una primera aproximación al tema más importante a considerar, esto es, la viabilidad económica de recurso mineral. Por eso, el que un recurso sea o no explotable va mucho más allá de una estimación de cuantas toneladas y con qué leyes. Además, si recordamos lo estudiado en capítulos anteriores, también debemos considerar aspectos tan variados como son el panorama de la economía mundial (ciclo de crecimiento, ciclo recesivo ?), el tecnológico (requerirán las nuevas tecnologías el metal o mineral en cuestión ?), el ambiental (será permitido extraer y procesar el recurso en un determinado sitio ?), y por qué no, el político (que sistema de gobierno impera en una región, peligro de golpes de Estado, guerrillas? ). Todos estos aspectos están además relacionados entre sí de una manera u otra.