Movimiento del terreno

InSAR en minas a cielo abierto: monitoreo de taludes y bancos

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Ing. Jorge R. Cruz Arias
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Bancos de un tajo a cielo abierto sobre el agua acumulada en el fondo.

En un tajo a cielo abierto, el InSAR mide la velocidad de los taludes, los bancos y las escombreras cada 6 a 12 días, sobre toda la superficie y sin instalar nada. En dos complejos mineros mexicanos medimos velocidades de hasta −204 mm/año y un acumulado de −1,64 m en el talud de un tajo. Donde deja de servir es en el movimiento rápido: por encima de 1,4 cm entre pasadas, la fase se vuelve ambigua.

Este artículo es para quien tiene que dimensionar la vigilancia geotécnica de una operación y decidir qué cubre el satélite y qué exige radar en tierra.

Qué se vigila en un tajo

Cuatro elementos, cada uno con su lógica, y conviene declararlos por separado en el alcance porque la medida no se comporta igual en todos.

  • Los taludes finales, que son la estructura permanente del hueco y el objeto principal de la vigilancia.
  • Los bancos en operación, donde la voladura y el avance cambian la superficie constantemente.
  • Las escombreras y depósitos, que se construyen por recrecimiento y asientan.
  • El entorno inmediato, que sirve de control: instalaciones, caminos y terreno natural.

En una operación viva, el reparto entre esos cuatro cambia cada año: lo que hoy es banco en avance mañana es talud final, y al revés. Por eso el alcance se revisa con el plan minero delante y no una sola vez al firmar.

La diferencia entre los dos primeros es la que más condiciona el alcance. Un talud final lleva años sin tocarse: la superficie es la misma pasada tras pasada y la señal se acumula. Un banco en operación cambia con cada voladura y con cada carga, así que el radar compara superficies distintas y el resultado no es interpretable.

El satélite ve bien lo permanente y mal lo que cambia cada semana [1]. Un banco recién volado pierde coherencia: la superficie es otra y la señal no se puede comparar con la de la pasada anterior. Por eso en una mina activa el mapa nunca está completo, y eso se dice de antemano.

Qué velocidades se miden en la práctica

Estas son cifras de dos complejos mineros del norte de México, medidos entre 2016 y 2026 con el mismo procedimiento: las dos órbitas, anclaje a estaciones GNSS de la red pública y umbral estimado a partir de la dispersión entre geometrías. Son mediciones propias sobre sitios documentados, no encargos.

Velocidades medidas en taludes de dos complejos minerosTalud occidental del tajo: −54,9 mm/año · Noroeste · ascendenteTalud occidental del tajoNoroeste · ascendente−54,9Mismo talud, descendente: −41,3 mm/año · Geometría opuestaMismo talud, descendenteGeometría opuesta−41,3Zona al suroeste del tajo: −60/−70 mm/año · Cananea · 1 a 2 km²Zona al suroeste del tajoCananea · 1 a 2 km²−60/−70Borde oeste del tajo: −11,7 mm/año · Cananea · punto de controlBorde oeste del tajoCananea · punto de control−11,7Casos de estudio de GeoAltia. Umbrales de sitio: ±7,2 y ±6,7 mm/año.

En el complejo del noroeste, el talud occidental del tajo es lo que más se mueve de toda el área, con una zona contigua de 0,3 a 0,4 km² por debajo de −40 mm/año y máximos que superan −120.

En Cananea, el acumulado del talud del tajo llegó a −1,64 m en diez años, con un extremo de −204 mm/año en una zona al suroeste. El 9 % de la superficie medida —12,4 km²— supera los 10 mm/año; el resto es estable dentro del ruido.

Conviene mirar también la relación entre las dos órbitas. En el talud occidental del complejo del noroeste, la ascendente mide −54,9 mm/año y la descendente −41,3: la diferencia supera el umbral del sitio y delata que el talud, además de bajar, se desplaza hacia el hueco. En un talud de mina esa componente horizontal es justo lo que interesa seguir, porque es la que habla del mecanismo y no solo del asiento.

Dos lecturas prácticas. La primera: las magnitudes son grandes, muy por encima del umbral del sitio, así que la señal no es discutible. La segunda: la dispersión de los puntos de control importa tanto como la velocidad, que es la forma práctica de declarar la incertidumbre de cada punto [4]. Un punto con −11,7 mm/año y 47 mm de dispersión dice algo distinto a otro con la misma velocidad y 10 mm.

Cómo se lee la serie de un talud

Una velocidad media no dice gran cosa en minería. Lo que se interpreta es la forma de la serie.

Lineal y sostenida. Un talud que baja a ritmo constante suele responder a la descarga del macizo por la excavación. Es el comportamiento más común y el más fácil de proyectar.

Escalonada. Saltos coincidentes con fases de avance o con voladuras. Aquí el dato hay que cruzarlo con el calendario de operación antes de interpretarlo.

Progresiva. La pendiente aumenta con el tiempo. Es la forma que importa: anuncia que el mecanismo está evolucionando, aunque las magnitudes todavía sean pequeñas.

Estacional. Ciclos anuales ligados a lluvias o a saturación. Se separan ampliando la ventana temporal, y es otra razón para trabajar con histórico largo en vez de con una campaña corta [2].

Dónde satura la técnica

El límite es físico, no de procesado. Entre dos pasadas, el terreno no puede moverse más de un cuarto de la longitud de onda —unos 1,4 cm con Sentinel-1— sin que la fase se vuelva ambigua.

Con revisita de 12 días, eso equivale a unos 43 cm al año de movimiento sostenido. Suena mucho, pero un talud en aceleración previa a la rotura supera esa velocidad con facilidad, y justo en el momento en que más importa medir.

De ahí la regla: el InSAR satelital sirve para vigilancia extensiva y detección temprana, no para seguir una rotura en curso. Cuando la velocidad entra en el régimen de centímetros por semana, la herramienta es el radar terrestre, que revisa el talud en minutos. La comparación completa está en InSAR frente a radar terrestre en minas.

Escombreras, caminos y el entorno de la mina

Fuera del hueco hay estructuras que casi nunca entran en el alcance y que dan mucha señal.

Las escombreras son cuerpos construidos por vertido, y asientan de forma medible durante años. Un cambio de ritmo en una escombrera es un dato de operación, no una anécdota geotécnica.

Los caminos de acarreo y las plataformas de instalaciones sirven de control: son superficies estables y coherentes, útiles para comprobar que la referencia del estudio no se está moviendo.

Ese control es también lo que permite descartar que el conjunto de la zona se esté moviendo por otra causa, como el descenso de un acuífero.

Y está el entorno: poblaciones, carreteras o infraestructura vecina. Cuando aparece una reclamación por daños, la pregunta siempre es la misma —si el movimiento viene de la mina o ya existía—, y esa pregunta solo la responde una serie que empiece antes del conflicto [3].

Qué aporta el histórico en una mina

La mayoría de las operaciones tienen instrumentación reciente y memoria corta. El archivo satelital permite reconstruir cómo se comportaba un talud antes de que se instalara el primer prisma, y eso cambia tres conversaciones.

El diseño. Comparar el comportamiento real del talud con el previsto en el diseño geotécnico, a lo largo de una década.

La atribución. Distinguir un movimiento asociado a la excavación de otro que ya existía antes, algo que importa cuando hay daños a terceros o a infraestructura vecina.

El cierre. Documentar el comportamiento de escombreras y taludes finales sin depender de que la instrumentación siga viva después de la operación.

En operaciones con depósito de relaves asociado, la vigilancia del tajo y la del depósito se resuelven con el mismo procesado, y así lo pide también el estándar de gestión de relaves para las estructuras auxiliares [5]. Cómo se documenta esa parte lo tratamos en InSAR y GISTM, y el detalle del depósito en cómo detectar deformación en presas de jales.

Ese histórico tiene además un uso interno poco comentado: calibrar expectativas. Cuando la operación conoce el rango de velocidades de sus propios taludes durante una década, un valor nuevo se juzga contra su propia historia y no contra una tabla general.

Qué exigir en un monitoreo de mina

  1. La visibilidad por talud, órbita por órbita, y qué queda en sombra.
  2. El umbral del sitio, con la dispersión de cada punto de control.
  3. La descomposición vertical y este–oeste, que en un talud separa asiento de desplazamiento.
  4. La máscara de zonas en operación, donde la voladura impide medir.
  5. El histórico desde 2015, además de la ventana contratada.
  6. La integración con lo instalado: prismas, radar terrestre, piezómetros.

Preguntas frecuentes

¿Sirve el InSAR en una mina activa?

Sí para los taludes finales y el entorno; peor en los bancos en operación, donde la voladura destruye la coherencia entre pasadas.

¿Qué velocidad máxima puede medir?

Con Sentinel-1, hasta unos 1,4 cm entre pasadas. Por encima, la fase se vuelve ambigua y hace falta otra herramienta.

¿Sustituye al radar de talud?

No. El radar terrestre vigila un talud crítico en minutos; el satélite cubre toda la mina cada 6 a 12 días y añade histórico.

¿Detecta movimiento en escombreras?

Sí, y suele ser una de las zonas con más señal: son estructuras construidas que asientan de forma medible.

¿Se puede medir un talud recién excavado?

Solo a partir del momento en que deja de cambiar. Antes no hay dos superficies comparables, y el radar necesita justo eso.

¿Cuánto entorno conviene incluir?

El suficiente para tener control en terreno estable. Sin él no se puede separar el movimiento del talud del regional.

En una mina, el satélite cubre lo que la instrumentación no alcanza y recuerda lo que nadie midió. Qué taludes quedan visibles y con qué umbral se comprueba antes de cotizar, en el monitoreo InSAR de taludes y minas a cielo abierto.


Fuentes

  1. ESA. Sentinel-1 SAR User Guide: Interferometric Wide Swath.
  2. Crosetto, M., Monserrat, O., Cuevas-González, M., Devanthéry, N. y Crippa, B. (2016). Persistent Scatterer Interferometry: A review. ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 115, 78–89.
  3. Ferretti, A., Prati, C. y Rocca, F. (2001). Permanent scatterers in SAR interferometry. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 39(1), 8–20.
  4. Berardino, P., Fornaro, G., Lanari, R. y Sansosti, E. (2002). A new algorithm for surface deformation monitoring based on small baseline differential SAR interferograms. IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 40(11), 2375–2383.
  5. Global Tailings Review. Global Industry Standard on Tailings Management, agosto de 2020.

Imagen de portada: James St. John, Berkeley Pit (Butte, Montana, USA) 53 (CC BY 2.0), recortada y tratada.

Autor

Ing. Jorge R. Cruz Arias

Ingeniero geofísico. Especialista en programación geoespacial y Python.

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