Laboratorio de Suelos en Pozas de Evaporación de Litio
Control de compactación, humedad y calidad en rellenos masivos
1. Introducción
La construcción de pozas de evaporación de litio requiere un control exhaustivo del movimiento y compactación de suelos. A diferencia de las obras viales, aquí el objetivo no es soportar tránsito, sino garantizar:
- plataformas estables para geomembranas,
- taludes interiores y exteriores seguros,
- homogeneidad y baja deformabilidad en grandes volúmenes de relleno.
Por ello, el laboratorio de suelos en obra cumple un rol fundamental, verificando densidades, humedades y compatibilidad del material con los criterios del proyecto.
En los proyectos donde hemos participado como cliente y contratista, se trabajó principalmente bajo dos sistemas:
- Corte y relleno con mototrailla,
- Método tradicional con varias canteras y camiones.
Ambos métodos funcionan correctamente, siempre que se controlen los factores críticos: humedad, energía de compactación, espesor de capa y variabilidad del material.
2. Ensayo base: Proctor Modificado (T-180)
El ensayo central del control de compactación en pozas de litio es el Proctor Modificado (T-180), que define:
- densidad seca máxima,
- humedad óptima,
- ventana de compactación esperada en obra.
El T-180 es el que mejor refleja la energía aplicada por rodillos vibratorios pesados.
En estos proyectos no se trabajó con suelos plásticos significativos, por lo cual los límites de Atterberg no formaron parte del control diario; el foco estuvo en densidad, humedad y comportamiento real en campo.
3. Sistemas de trabajo
3.1 Sistema 1 – Corte y relleno con mototrailla
En este sistema, el material se corta aguas arriba y se rellena aguas abajo, logrando:
- uniformidad del suelo,
- menor variabilidad en las propiedades del suelo
- y un extendido mucho más homogéneo.
Se utilizó manga de riego, logrando una calidad de humedad excelente. Esto permitió que capas de hasta 40 cm funcionaran muy bien, siempre que se cumplieran las condiciones de compactación.
La compactación se realizó con rodillo liso vibratorio, muy eficiente para suelos granulares-finos.
El control rápido se hizo con densímetro eléctrico, mientras que el cliente verificaba formalmente con método tradicional.
3.2 Sistema 2 – Método tradicional con varias canteras
En este sistema operan simultáneamente 6–7 canteras, generando variabilidad en:
- granulometría, humedad y propiedades intrínsecas del material.
El extendido, sin GPS en motoniveladora, queda con espesores de 25–35–40 cm, y la compactación se ejecuta mayormente con rodillo pata de cabra, que mejora el amasado en suelos más secos y finos.
El desafío principal es definir qué Proctor representa al material del día. Se eligió trabajar con:
- promedio ponderado cuando se conocían los aportes, o
- Proctor más débil cuando había variabilidad alta.
El Proctor más débil garantiza que la compactación cumpla incluso con el peor escenario.
4. Espesores de capa: 40 cm vs. 20 + 20 cm
Desde la teoría, lo óptimo es trabajar en dos capas de 20 cm porque:
- mejora la transmisión de energía del rodillo,
- se logra mayor uniformidad,
- y se controla mejor la humedad.
Sin embargo, en obra minera es muy común —y totalmente válido— trabajar con capas de 40 cm, siempre que se garantice:
- buena humedad en toda la capa,
- vibración suficiente,
- y material compatible.
Aunque la capa real quede en 30–35–40 cm, mientras exista buena humedad y compactación, el suelo vibra, se acomoda y cumple con la densidad requerida.
En cambio, cuando el material está seco:
- los primeros 20 cm compactan bien,
- los 20 cm inferiores quedan más secos,
- aunque luego suele generarse un equilibrio hídrico entre capas sucesivas.
Conclusión técnica:
El problema no es el espesor: el problema es siempre el agua.
Sistema de riego con mangas
Dumper aljibe
5. Densidades y frecuencia de ensayos
Los pliegos suelen exigir:
- 92–95% Proctor T-180 en zonas generales,
- hasta 97–98% en coronamientos o zonas críticas.
La frecuencia típica es:
- una densidad por capa,
- más un control cada cierta cantidad de m³ o superficie trabajada.
Con el avance del proyecto, esta frecuencia se estandariza según el desempeño real.
6. Control de humedad
Se utilizaron dos métodos:
6.1 Densímetro eléctrico (rápido y operativo)
- Permite valorar densidad húmeda, seca y humedad en minutos.
- Se usa para decisiones rápidas y liberación de frentes.
Densímetro eléctrico Proyecto Galán Lithium, Salar de Hombre Muerto, Catamarca, Argentina
6.2 Método tradicional: Cono de arena
El método del cono de arena es confiable, pero operativomente más lento, principalmente por dos motivos:
a) Determinación de la humedad real
Para obtener la humedad exacta del suelo:
- se extrae la muestra del pozo,
- se pesa húmeda,
- se seca en horno (o en bandejas sobre hornallas),
- y luego se vuelve a pesar para calcular la humedad real.
Este proceso requiere tiempo y afecta la velocidad de liberación de frentes.
b) Preparación y mantenimiento de la arena estándar
La arena utilizada debe ser:
- uniforme,
- redondeada,
- libre de polvo,
- y con densidad estable.
Como la cantidad de ensayos es muy alta, la arena se recicla, lo cual implica:
- Recuperarla del pozo luego del ensayo.
- Zarandearla para remover polvo y finos.
- Lavarla, según norma, dos veces para eliminar totalmente el material fino.
- Secarla completamente antes de su reutilización.
En obra, debido al gran volumen de densidades diarias, no siempre se cumple el proceso completo:
frecuentemente solo se la zarandea, sin realizar los lavados repetitivos que establece la norma.
Esto acelera el trabajo, pero hace que la arena no sea perfectamente esférica ni totalmente libre de polvo. Sin embargo, para el control formal de capas es aceptable, siempre que el proceso se mantenga consistente y se conozcan sus limitaciones.
c) Correcciones por material grueso
Cuando el suelo contiene partículas que pasan el tamiz ¾” (19 mm), deben aplicarse correcciones por porcentaje de gruesos, para ajustar:
- la densidad seca obtenida en campo,
- y la comparación con la curva Proctor T-180.
Estas correcciones son indispensables para evitar sobreestimaciones de compactación en materiales con fracción gruesa significativa.
Conclusión operativa
A pesar de ser más lento, el método del cono de arena continúa siendo válido para el control formal siempre que:
- el material esté bien trabajado,
- la humedad se mantenga dentro de la ventana del Proctor,
- y se apliquen las correcciones por gruesos cuando corresponde.
Cono de Arena turno diurno y nocturno Empresa Aminco SRL y UTE (ZLATO, HUASI, BBC e iNVLAC) respectivamente, en distintos proyectos.
7. Problemas reales observados en obra
7.1 Variabilidad de espesores
Sin motoniveladora con GPS, los espesores no quedan exactos.
Con humedad adecuada, el rodillo vibra y el material se acomoda sin comprometer la capa.
7.2 Taludes internos y externos
Aunque las capas horizontales estén aprobadas, al perfilar taludes:
- pueden aparecer zonas flojas o pequeños deslizamientos,
- especialmente cuando la motoniveladora trepa con una rueda y corta con la cuchilla en ángulo.
La solución es:
- recompactar los taludes y hacer un control adicional antes de entregar la poza.
Esto es esencial aunque no siempre figure en el pliego.
7.3 Suelos distintos en un mismo día
Con varias canteras activas:
- cada camión trae una propiedad intrínseca distinta,
- se deben mezclar los productores en el extendido,
- y trabajar con el Proctor más débil cuando existe variabilidad significativa.
Mientras haya buena humedad, la capa se comporta correctamente.
8. Equipos mínimos del laboratorio en obra
Un laboratorio típico en pozas de litio incluye:
- horno eléctrico,
- balanzas calibradas,
- tamices para granulometría,
- moldes y pisón Proctor T-180,
- cono de arena con placa base,
- probetas, bandejas, cucharas, cepillos, bolsas,
- herramientas de extracción (pico, martillo, barreno),
- densímetro eléctrico
- registros de calibración vigentes.
9. Maquinaria utilizada en movimiento y compactación
- excavadoras y camiones (método tradicional),
- mototraillas (corte–relleno),
- motoniveladora con o sin GPS,
- cisterna con manga de riego / camión aljibe,
- rodillo liso vibratorio,
- rodillo pata de cabra.
El sistema corte–relleno funciona especialmente bien con rodillo vibratorio; el sistema tradicional depende más del rodillo pata de cabra para suelos secos.
9. Conclusión
Los rellenos en pozas de evaporación presentan condiciones únicas: clima extremo, grandes volúmenes, variabilidad de suelos y taludes sensibles.
La experiencia demuestra que:
- El agua es el factor determinante.
- Con buena humedad, una capa de 40 cm funciona igual o mejor que 20 + 20 cm.
- Con múltiples canteras, conviene adoptar el Proctor más débil como referencia.
- El control no termina con aprobar densidades: siempre se debe recompactar y verificar taludes.
- Un laboratorio sólido, bien equipado y con criterio técnico es clave para garantizar pozas estables, homogéneas y durables.
