Unidad I - Muestreo

UNIDAD I: MUESTREO

PREPARACION MECANICA DE MINERALES ÁREA MINERÍA Y METALURGIA

UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA

I.- CARATERIZACION DE PARTICULAS Y CONJUNTOS DE PARTICULAS

La caracterización de partículas y conjuntos de partículas es muy importante en el Procesamiento de Minerales, ya que el tamaño se usa como una medida de control para la conminución que tiene como finalidad la liberación de las especies de interés.

La conminución tiene un alto costo, por lo que se debe evitar una sobreliberación o subliberación de la especie de interés la subliberación ocurre cuando el grado de reducción de la partícula no es suficiente para liberar completamente a la especie de interés. En cambio, la sobreliberación ocurre cuando el grado de reducción de la partícula es mayor que el necesario para liberar completamente la partícula.

La figura Muestra un esquema de cada caso: Representación de los grados de reducción de una partícula

La figura muestra un esquema de mineral y sus distintas conformaciones:

Para medir el grado de liberación se usa el tamaño de la partícula debido a su relativa facilidad de medición.

El tamaño de una partícula es igual a una dimensión representativa de su volumen en formas geométricas regulares. Ejemplo: Esfera = el tamaño puede describirse

por su diámetro. Las partículas molidas o chancadas son irregulares, por lo que se recurre a un diámetro nominal el que se puede definir de distintas formas.

 Diámetro basado en 1 dimensión lineal:

a).- Diámetro de Feret (df): Valor de la distancia entre 2 paralelas tangentes a la silueta proyectada de la partícula y que son perpendiculares a una dirección fija.

Fig. Representación del Diámetro de Feret.

b).- Diámetro de Martin (dM): Largo de la línea paralela a una dirección fija que divide la silueta proyectada en 2 partes iguales

Fig. Representación del Diámetro de Martin

c).- Diámetro Máximo y Mínimo Lineal: Corresponden a la máxima y mínima dimensión lineal de una partícula.

Fig. Representación de lo diámetro máximo y mínimo lineal.

2).- Diámetro Basado en el Volumen (dV): Corresponde al diámetro de una esfera que tiene el mismo volumen V que la partícula.

3).- Diámetro Basado en el Area Superficial (dA): Corresponde al diámetro de una esfera que tiene la misma área superficial A que la partícula.

4).- Diámetro de Sedimentación (dS): Es el diámetro de una esfera que tiene la misma densidad y velocidad de sedimentación que la partícula en un fluido de la misma densidad y viscosidad.

5).- Diámetro de Stokes (dst): Es el diámetro de sedimentación en un fluido laminar.

6).- Diámetro Basado en el Area Proyectada de la Partícula (dAP): Diámetro de un círculo que tiene la misma área que la proyección de la partícula.

7).- Diámetro Basado en el Perímetro (dPer): Diámetro del círculo que tiene el mismo perímetro que la proyección de la partícula.

8).- Diámetro de Tamizaje (dt): Ancho de la mínima abertura cuadrada a través de la cual pasará la partícula.

 FORMA DE LAS PARTICULAS

Para caracterizar totalmente las partículas se debe indicar la forma que tienen. En efecto, la forma de las partículas puede afectar fuertemente la clasificación por tamaños. Una partícula angular puede ser clasificada en diferentes formatos según la manera en la que enfrente a la abertura de un harnero o tamiz.

Esto se aprecia en la siguiente figura:

Fig. Efecto de la forma en la clasificación de partículas. a).- Partícula retenida.

b).- Partícula pasa una abertura mucho menor que la anterior.

Para definir la forma de una partícula, generalmente se recurre al concepto de esfericidad Ψ, que se define:

Como la esfera es la forma geométrica que tiene la menor razón superficie/volumen, se tiene que el rango de Ψ será de 0 a 1.

Tabla 1. Valores de Esfericidad

Existen diferentes formas de medir el tamaño de una partícula o de un conjunto de partículas:

- d0 = Diámetro de una esfera

- dA = Diámetro de la abertura de un tamiz - ds = Diámetro de superficie ( ds ≅ 1,28 dA) - dv = Diámetro en volumen (dv ≅ 1,1 dA)

- da = Diámetro del área proyectada ( da ≅ 1,4 dA)

El tamaño de las partículas provenientes de un mineral no es parámetro absoluto, ya que su forma y tamaño es irregular, por lo que es necesario definir un tamaño nominal conocido como d80.

d80: Es el tamaño de la abertura del tamiz por donde pasa el 80% de las partículas en cuestión.

II.- ELEMENTOS DE TEORIA DE MUESTREO

Para una óptima caracterización de un yacimiento se requiere de un acabado conocimiento de la Mena de interés, para lo cual se deben obtener una serie de muestras extraídas sistemáticamente, es decir, que sean lo más representativas posibles. Las muestras obtenidas deben ser lo más cercano posible a las propiedades reales del mineral en el sentido de obtener y extrapolar sus propiedades a todo el yacimiento.

En general en el P.M. es vital una adecuada muestra para poder caracterizar eficientemente la mena. Esta debe ser lo más representativa posible para extrapolar sus propiedades a todo el mineral.

Parámetros a Determinar o Propiedades Típicas  Granulometría, dureza, humedad, gravedad específica (g.e.), forma, área superficial, composición, etc. El Muestreo puede Realizarse  • Para evaluación metalúrgica de yacimientos. • Para balance metalúrgico.

• Para embarque de mineral.

La muestra tiene la difícil tarea de representar una cantidad muchas veces mayor, ya que un embarque de 1.000[Ton] o 50.000[Ton] debe ser representado por 1[kgr].

 FACTORES QUE AFECTAN AL MUESTREO

• Gran variedad de constituyentes minerales en la mena. • Distribución desigual de minerales en la mena.

• Presencia de distribución de tamaño de partícula (diferentes tamaños de partícula).

• Distribución de dureza de los minerales.

• Distribución de densidad de los minerales (diferentes pesos específicos).

Uno de los principales problemas que existe al analizar un grupo de varios trozos de rocas seleccionados al azar de una masa de mineral, es la obtención de diferentes resultados de análisis entre uno y otro trozo debido a una distribución no uniforme

de minerales de un fragmento a otro. Estas características se llaman Heterogeneidades. Se

tienen 2 tipos de Heterogeneidades:

1).- De Composición: Si se seleccionan al azar trozos de roca de una masa de mineral se tendrán variaciones de análisis entre uno y otro trozo debido a una distribución no uniforme de minerales de un fragmento a otro. Esto es lo que se denomina heterogeneidad de composición. Las variaciones entre fragmentos individuales de rocas tienden a aumentar a medida que disminuye el tamaño de las partículas (es decir aumenta el grado de reducción de tamaño del material). Esto se debe a que al disminuir el tamaño del material, más partículas minerales están liberadas, es decir, libres de ganga.

Para una muestra consistente de varias partículas de diferentes tamaños, las variaciones entre muestras tienden a disminuir a medida que aumenta el tamaño de la muestra (se incluye más partículas en la muestra), puesto que la muestra incluye una variedad de partículas teniendo un rango de contenido mineral y tamaños.

Las variaciones entre muestras pueden reducirse al nivel que se desee tomando muestras más grandes, pero debe considerarse que un aumento en el tamaño de la muestra resulta un mayor costo para realizar el muestreo con muestras de mayor peso. También es importante la ley de la mena. Una mena de alta ley se puede caracterizar adecuadamente con una muestra más pequeña comparada con una de baja ley a igualdad del resto de los factores.

Factor Extra: Es importante la razón entre el tamaño de grano del mineral en la roca al tamaño del pedazo de roca. Si esta razón es pequeña, la muestra necesariamente será mayor que la muestra en el otro caso (si la razón es grande). Menor Tamaño de Muestra: Es preciso tratar con muestras de menas de tamaño más pequeño que grandes, ya que se tendrá un mayor número de partículas en el mismo volumen de muestra.

2).- De Distribución: Provocada porque la distribución de fragmentos de material no es al azar sino que existe segregación. Para que la distribución sea al azar es necesario que la posición espacial de cualquier fragmento sea independiente de sus características de tamaño, forma y densidad. Este tipo de heterogeneidad debe tratar de evitarse en la práctica ya que produce un enorme aumento del error de muestreo.

El mezclado que se practica al material previo al muestreo tiene por objeto eliminar este tipo de heterogeneidad y obtener una distribución al azar de trozos de mineral. Debe quedar claro que un muestreo exacto de un material heterogéneo es imposible, siempre existirá un error asociado al muestreo, entendiéndose por error la diferencia entre el valor medido y el valor verdadero de la proposición Xj (material) en estudio.

 IMPORTANCIA DEL MUESTREO A MINERALES

La evaluación de un yacimiento incluye diferentes tipos de análisis que, en su conjunto, nos van a definir la posible viabilidad del proyecto minero. Parte de este trabajo es puramente técnico, donde se van a llevar a cabo estudios que permitan conocer donde está la mineralización, que características presenta, sus cantidades y distribución, etc. Otra parte del trabajo es económica, donde se define el potencial económico del yacimiento, comparando los posibles beneficios que se obtendrán con la producción de la mina, con los gastos asociados hasta que se llega a ese nivel de producción. Por último, otras partes del trabajo son estrictamente socio-económicas, especialmente si hay un gobierno involucrado en el proyecto.

El análisis técnico en la evaluación de un yacimiento incluye todo un conjunto de fases que, secuencialmente, van a permitir establecer las bases para el análisis de la viabilidad económica del proyecto minero. Aspectos tales como el método a

seguir en la toma de muestras, el análisis de las leyes o contenido del mineral/metal útil, la cubicación del cuerpo mineralizado, inciden notablemente en la calidad del proceso evaluador, por lo que su adecuada optimización resulta básica para llevar a cabo una correcta evaluación.

Si bien todas las fases involucradas en el proceso evaluador de un yacimiento son de gran importancia, el muestreo, por ser la primera y la que va a condicionar, en gran parte, la viabilidad económica de la explotación, presenta una serie de características que le confieren un carácter crítico. Si las muestras no son representativas del yacimiento, el resto de la evaluación carece de interés. Por ello, el profesional encargado de llevar ha cabo el muestreo debe asegurar que factores tales como la cantidad de muestra a tomar, su disposición, la reducción de la cantidad de muestra original, etc., aseguren la citada representatividad.

 DEFINICION DE MUESTREO

Muestreo es la operación estadística mediante la cual se elige un número determinado de individuos y con ellos se pretende caracterizar una población mucho mayor. Es decir, se trata de inferir las características de las variables en estudio de la totalidad de la población.

Esta técnica es usada en los depósitos minerales, ya que rara vez es posible someter toda la zona estudiada a pruebas en donde se destruye el objeto de estudio y/o que requieran elevados costos o mucho esfuerzo. Sin embargo, la muestra debe ser representativa del total de la población a partir de la que se obtiene y, por tanto, se debe extraer de manera aleatoria, lo que significa que cada elemento o miembro de la población tiene la misma oportunidad de salir en cada ensayo.

El muestreo puede ser con reposición, si se mide y luego se retorna a la población manteniéndola inalterada para que el elemento ya leído pueda ser obtenido nuevamente, por el contrario si se escogen los elementos uno por uno para formar la muestra y después son medidos, se dice que el muestreo es sin reposición, siendo éste, evidentemente el caso minero. A partir de estas muestras se hacen inferencias para determinar el comportamiento de la población.

 DEFINICIONES BASICAS

1) CONSTANTES  Son como su nombre lo indica, aquellas características que se observan en diferentes, lugares o elementos, cuyo valor no cambia. Como, por ejemplo el peso de un camión vacío

2) VARIABLE  En el estricto sentido de la palabra, es la propiedad que tiene un elemento de diferenciarse de otro del mismo conjunto, lote o muestra. Las variables pueden clasificarse en dos grupos que son cualitativas y cuantitativas y éstas a su vez dividirse en discretas y continuas. Como, por ejemplo las leyes de un sector a muestrear.

3) VARIABLES CUALITATIVAS  Son aquellas que se refieren a atributos no medibles tales como el color, textura, olor, etc

4) VARIABLES CUANTITATIVAS  Las variables cuantitativas son aquellas cuyos diferentes estados pueden ser expresados de una manera numérica. Como la longitud, peso, contenido de mineral en una muestra.

5) VARIABLES DISCRETAS  Son aquellas que se caracterizan por saltos o interrupciones en los valores que estas pueden tener. Estos saltos indican la ausencia de valores intermedios entre los valores particulares. Un ejemplo puede ser el número de sondajes realizados en una campaña de prospección.

6) VARIABLES CONTINUAS  Las variables continuas son las que se caracterizan por alcanzar (teóricamente), un número infinito de valores entre dos puntos cualesquiera. Cualquier lectura de una variable continua es aproximación de la medida exacta, salvo en casos particulares. Como ejemplo tenemos el largo de cada sondaje, el cual lo aproximamos al centímetro

7) UNIVERSO, POBLACION Y MUESTRA  Cualquier grupo específico de individuos (u objetos) que tengan características comunes observables constituyen un universo. Un universo puede tener varias poblaciones asociadas con él. A veces cuando se desea conocer solamente una característica particular del universo, el conjunto hipotético de todas las observaciones, o medidas posibles de esa característica observada que se estudia estadísticamente puede denominarse indistintamente población o universo. Cualquier subconjunto de una población es una muestra de esa población

8) MUESTRA  Es el grupo de observaciones o medidas obtenidas de la población o lote, a través de incrementos y que estudiada en forma conveniente nos dará información sobre las características de toda la población de donde fueron obtenidos. La utilidad de la muestra, o sea, su mayor o menor capacidad para representar a la población, depende de como se elige o toma la muestra. La tarea del estadístico consiste en sacar conclusiones generales a partir de datos fragmentarios, los cuales serán verídicos sólo si la muestra es representativa de la población muestreada.

Cualquier característica mensurable de la muestra se llama estadístico. La diferencia con un parámetro es que: el parámetro es un valor fijo no así los estadísticos que son variables de una muestra a otra. El concepto de una muestra, correspondiente a una población, es muy importante. Una muestra es una parte de la población, seleccionada de acuerdo con una regla o plan. Las cosas importantes que debemos saber son: 1) Si estamos tratando con una muestra y 2) Que población ha sido muestreada.

Si tratamos con toda la población, nuestro trabajo estadístico será principalmente descriptivo. Por el contrario, si tratamos con una muestra, el trabajo estadístico no únicamente describe a la muestra sino que también proporciona información respecto a la población muestreada. El tamaño de la muestra que se representa comúnmente por la letra “n”, es el número de elementos de la muestra. Una muestra puede ser de cualquier tamaño, desde “n” igual a uno hasta el número total de elementos del universo.

9) LOTE  Total del material desde donde los incrementos y las muestras son recolectadas. El lote debe tener sus límites bien definidos, pudiendo estar representado por una bolsa, un camión, un carro, un convoy, una corrida de mineral o un sondaje, etc.

10) MUESTRA DE PARTIDA  Es la muestra tomada directamente del depósito o lote que puede tener un peso desde algunas decenas de gramos a varias toneladas. 11) INCREMENTO  Es la unidad de material recolectado por un método de toma de muestra, los incrementos son obtenidos cada un determinado tiempo o unidad de masa, cuyo total recopilado represente al lote.

12) MUESTRA DE LABORATORIO  Cantidad de muestra que finalmente ha sido seleccionado luego de aplicar los métodos establecidos de preparación y reducción a la muestra de partida en el mismo lugar de toma de muestras, y sobre la cual se llevará a cabo el análisis requerido para medir un atributo específico. Su peso, que suele ser inferior a un kilogramo, se calcula por medio de diversos procedimientos a partir de la granulometría del mineral.

13) MUESTRAS DE ANALISIS  Es la parte de la muestra elegida para el laboratorio, sobre la cual se realizan los análisis requeridos. El peso suele ser de 0,5 a 3 kilogramos.

14) MUESTRA ALEATORIA DE UNA POBLACION FINITA  Un conjunto de observaciones x1, x2, x3, ..., xn constituyen una muestra aleatoria de tamaño “n” de una población finita de medida “N”, si es elegida en forma tal que cada subconjunto de “n” de los “N” elementos de la población tenga la misma probabilidad de ser elegido.

15)MUESTRA ALEATORIA DE UNA POBLACION INFINITA 

Las observaciones x1, x2, x3, ..., xn constituyen una muestra aleatoria de tamaño “n” de una población infinita f(x) si: 1) cada xi es un valor de una variable aleatoria cuya distribución tiene los valores f(x) ; 2) Estas n variables aleatorias son

independientes. Este comportamiento de la muestra nos asegura la equiprobabilidad, o sea la misma probabilidad, que tienen cada una de las muestras de ser elegidas para representar al lote. Son ejemplos las muestras que se podrían obtener de un sector de interés económico.

16) DISTRIBUCION DE LAS MEDIDAS DEL UNIVERSO  Puede existir, pero en general la distribución de las medidas de todo el universo no tiene una forma observable. Uno de los problemas más importantes en la estadística es decidir que información, acerca de la distribución de la población, puede interferirse de un estudio de la muestra.

17) DISTRIBUCION MUESTREAL DE MUESTRAS  Se dice que la distribución muestreal de muestras, consiste en la distribución de una característica medida para cada una de las muestras posibles de un tamaño determinado, que podrían obtenerse de un universo.

18) REPETIBILIDAD Y REPRODUCTIVILIDAD  Generalmente, en todo ensayo existe una dispersión de los resultados debido al propio ensayo o análisis, y a la influencia que puede tener el operador sobre aquél. Aparecen, pues, los conceptos de repetibilidad y reproductibilidad de los resultados obtenidos en cada uno de los ensayos.

El método de ensayo será tanto mejor desde el punto de vista del control y, por tanto, más fiable cuando exista repetibilidad (el ensayo ofrece poca dispersión de los resultados al repetirlo el mismo operador) y reproductibilidad (el ensayo ofrece poca variación de los resultados obtenidos al realizarlo en otro laboratorio y con distinto operador).

19) PRECISION Y EXACTITUD  En la teoría del muestreo es imprescindible distinguir los conceptos de precisión y exactitud para no confundirlos. En términos estadísticos estos conceptos corresponden a la media, la cual debe ser insesgada (exactitud) y a la varianza del error, la cual debe ser no mayor a un estándar (precisión). La figura muestra gráficamente ambos conceptos. Habitualmente, el término precisión es usado para describir la reproductivilidad de los estimadores. Por ejemplo, sea ML una población o lote con 4 datos y MS una muestra de 2 observaciones del lote

ML= ( x1, x2, x3, x4) N= 4 MS= ( a1, a2 ) n = 2

Las muestras posibles y las medias muestrales correspondientes son:

La media del lote es:

Y la media de las muestras posibles es:

Se observa entonces que:

Se dice que m* es un estimador insesgado de m0. La propiedad de disponer de un estimador insesgado se cumplirá cuando la muestra sea equiprobable.

Figura. Conceptos de precisión y exactitud

 TIPOS DE MUESTREO

Existe una serie de tipos de muestreo, los cuales serán descritos a continuación: 1) MUESTREO A CRITERIO  Para realizar un muestreo a criterio las determinaciones serán hechas por un experto con un conocimiento acabado de los elementos en análisis, sin tener una base matemática que lo respalde sino una base de conocimientos empíricos, lo cual no permitirá saber en donde se ubica un supuesto error. Son ejemplos las muestras de cateo hecho por un geólogo en la etapa de prospección de un yacimiento.

2) MUESTREO SIMPLE AL AZAR  Dentro de la gran gama de tipos de muestreo, es el muestreo aleatorio simple o muestreo simple al azar el más básico. Este muestreo se define como un procedimiento de selección que otorga a cada muestra posible de tamaño n la misma oportunidad de ser escogida como un elemento representativo de la población o universo. Este elemento ahora se llamará Muestra Aleatoria. Este tipo de muestreo es sencillo, pero tiene una baja representatividad de la población muestreada. Un ejemplo sería la toma de muestras de prospección, en donde se requiere tener una idea general, no muy exacta, de las variaciones de leyes en un sector amplio y sin información previa.

3) MUESTREO SISTEMATICO  Cuando la extracción de una muestra y la siguiente es determinada por una regla fija que se aplica en cada elección, estamos en presencia de un muestreo sistemático. Es el más usado en minería junto con el estratificado, ya que el muestreo simple al azar puede llevar a errores importantes. Se basa en el muestreo estratificado, pero la obtención de las muestras se realiza a intervalos regulares de tiempo o de masa, sin estratos, ejemplo sería las muestras obtenidas después de la perforación de tiros en cielo abierto.

4) MUESTREO ESTRATIFICADO  Un muestreo estratificado ocurre cuando se divide la población o conjunto en subconjuntos o estratos que no se solapan entre sí y luego se procede a elegir las muestras que representarán al conjunto. Por lo general, el tamaño de la muestra elegida es proporcional al del estrato siendo usados en gran medida en muestreo de poblaciones humanas. Unos ejemplos son: estudios de mercado, o el muestreo a lotes de minerales en donde es necesario estratificar o separar por calidades de leyes

Figura. Muestreo Estratificado Fórmula para estimar un valor medio:

5) MUESTREO POR SELECCION INTENCIONAL  Para que una muestra sea seleccionada intencionalmente se hace coincidir en uno o más aspectos la muestra elegida con el conjunto en estudio. Un ejemplo es el estudio de muestras que contengan más de 3 especies minerales de interés económico.

6) MUESTREO NO CENTRADO  En el muestreo no centrado las muestras deben ser tomadas para un propósito claro y del modo preciso para que el análisis a someter nos entregue una información fidedigna de la población muestreada. Si alguna muestra es elegida con una mayor facilidad que otra, ésta muestra será no centrada lo cual puede llevar a resultados muy erróneos. Un método que presenta este tipo de muestras es el que se basa en la subjetividad del muestreador ya sea subconsciente o conscientemente; como es la toma manual de muestras tipo Chip en interior mina, en donde existen sectores más blandos que otros, desde los cuales suele ser elegida una mayor cantidad de material.

7) REQUERIMIENTOS DEL MUESTREO  Los requerimientos del muestreo, están definidos en función del resultado, que es la determinación de la ley de la muestra, que representa la ley del conjunto de material que se quiere estimar. Para que la ley de la muestra represente realmente la ley del lote, se requiere: exactitud, precisión y representatividad.

La exactitud, como se definió anteriormente, es la media de los resultados obtenidos. Esta media debe tener un error de muestreo exactamente cero, o menor que un cierto valor estándar que es asumido como aceptable, así:

e = 0

donde e = (LM – LL ) / LL

e = error relativo de muestreo.

LM = ley de la muestra.

LL = ley del lote

La precisión requiere que la media del error de muestreo, sea igual a cero y el sesgo de la reunión de varias muestras, debiera ser igual al sesgo de la media real de estos errores relativos al muestreo, así:

También se debe cumplir que la varianza real de los errores del muestreo sea menor o igual que la varianza del error tolerado, o sea el error de muestreo está poco disperso respecto de su media, pudiendo ser ésta nula o no, así:

Y por último, para que el muestreo sea representativo, se requiere que la media de los errores al cuadrado sea igual a la varianza del error más la media al cuadrado del error y todo esto a la vez, sea menor o igual que la estimación experimental de la varianza tolerada de los errores, así:

 MUESTREO DE MINERALES INTRODUCCION

Casi todas las decisiones que se hacen respecto de un proyecto minero, desde la exploración hasta el cierre de la mina, están basados en valores obtenidos de material muestreado.

Es necesario conocer los 3 estados del mineral y la teoría aplicable en cada caso de las condiciones medias de un todo o la técnica de selección de una pequeña parte estadísticamente determinada para inferir el valor de una o varias características del lote.

ESTRUCTURA Y TEXTURA DE LAS ROCAS

La estructura (constitución) de la roca es un concepto complejo. Con este concepto unificamos la constitución del esqueleto mineral y a los tipos de enlaces estructurales interminerales.

La constitución del esqueleto mineral se caracteriza por las particularidades morfológicas (forma y dimensiones) de los componentes minerales y de su interdisposición en el volumen de la roca. La estructura de los enlaces interminerales se caracteriza por las singularidades morfológicas de las oquedades (poros, grietas) y su relación espacial recíproca. Por lo anterior, se puede decir que las estructuras de las rocas dependen del procedimiento y condiciones de su formación.

Llaman la atención las diferencias muy importantes de las propiedades de las rocas en la muestra (en pequeño volumen) y en el macizo. Por consiguiente, la constitución de la roca en la muestra en lo sucesivo la denominaremos estructura, y su constitución como cuerpo geológico (en el macizo) la denominaremos textura. Las unidades estructurales de las rocas, evidentemente, son los granos minerales, sus agregados, las inclusiones y la génesis. La forma, las dimensiones y la disposición mutua de los componentes minerales determinan precisamente la estructura de la roca.

Las características estructurales generalmente no se observan en todo el volumen de la roca. El carácter y el grado de heterogeneidad estructural determinan precisamente la textura de la roca. Las unidades de la textura de las rocas son las capas, las intercalaciones, los cuerpos lenticulares, y otras formaciones semejantes a éstas que se diferencian entre sí por su composición y constitución. En caso de no existir diferenciación estructural la textura de la roca se considera homogénea o maciza.

VENTAJAS DEL USO DEL MUESTREO

- Ahorro en dinero al comparar el costo de muestreo y las pérdidas generadas en la planta de tratamiento al no cumplir con la ley media del mineral a procesar.

- Ahorro en tiempo al permitir concentrar la atención en casos individuales (muestras) permitiendo obtener mayor información respecto al lote con todo la exactitud que su objetivo necesite, o sea, una mayor calidad de los resultados. - Uso de poco personal y espacio. Basta con un número reducido de personas debidamente entrenadas y que sean capaces de seguir las normas establecidas antemano.

- Muchas veces es la única posibilidad razonable de análisis, ya que existen pruebas que exigen la destrucción o inutilización de la muestra.

TEORIA DEL MUESTREO MINERO

Siendo un yacimiento una mezcla de minerales en proporciones y distribuciones que varían de un lugar a otro dentro de sus límites, una sola muestra tomada en el yacimiento no sería representativa del conjunto, a no ser que el cuerpo mineralizado sea completamente homogéneo, cosa imposible de ocurrir. El posible error disminuye con el número de muestras tomadas, pero no desaparece, a menos que la muestra sea el yacimiento completo.

Los puntos fundamentales a decidir en un muestreo son el tamaño de las muestras individuales y a que intervalo se tomarán, ya que mientras más fino sea el tamaño de las partículas de minerales y más uniforme sea la repartición de la mena en el cuerpo mineralizado, la cantidad de muestra puede ser menor y tener una mayor separación.

En lo posible, el muestreo debe ser representado por una recolección mecánica del material a intervalos matemáticamente espaciados, o sea, debe ser un proceso mecánico-matemático.

La operación de muestreo está íntimamente relacionada con las diferentes etapas que vive una mina, es decir un yacimiento en sus comienzos requerirá de un tipo de muestreo (sondajes). Cuando este se encuentre en producción las operaciones de muestreo estarán relacionadas con el control de calidad.

Con el propósito de saber si vale la pena el arranque del mineral o si se justifican nuevos trabajos de exploración, desarrollo y explotación, también descubrir características físicas y químicas de las menas, con esto podemos tomar decisiones operacionales de suma importancia como:

- Planificación y Desarrollo - Control diario de leyes - Leyes de corte

- Control y limitaciones económicas - Características de la dilución existente

Otro objetivo es el control de costos tanto de explotación como de producción. Como observación, debemos decir que el muestreo como único análisis no bastará para tomar una decisión, pero será el factor de mayor relevancia.

CRITERIOS DE SELECCIÓN DE LAS MUESTRAS

Una parte fundamental a saber es: ¿qué es lo que va a ser muestreado?, ya que resulta distinto un muestreo dirigido a una ladera de cerro, que el muestreo a una celda de flotación, incluso es distinto muestrear oro, que cobre o mantos carboníferos, debido a la génesis diferente de cada cuerpo mineralizado. O realizar un muestreo al mineral chancado y al in situ ya que el tamaño de la granulometría es diferente.

Por lo tanto, debemos tener conocimientos generales de la población que se va a muestrear, para elegir un método adecuado a las condiciones y objetivos.

El muestreo puede ser en un punto o superficie expuesta del cuerpo in situ (piques, afloramientos, socavones, cruzados, chimeneas, etc.) o minerales arrancados y disgregados (control de carros, buzones, etc.).

CONDICIONES DE LA MUESTRA

De nada nos sirve tener muestras que no representen realmente el lote muestreado.

La obtención de muestras representativas no es sencilla y a menudo son de confianza sólo cuando se toman sistemáticamente y en gran número, de modo que los errores en las muestras individuales se compensen y no se acumulen. El

muestreo sistemático debe regular procedimientos, tales que se elimine la ecuación personal.

Una muestra perfecta debería tener la misma ley que el lote de donde fue extraída, pero como los minerales valiosos se presentan en forma irregular dentro del depósito, una muestra perfecta es casi imposible de obtener.

Conceptos básicos

Compósitos: un mismo conjunto de datos no debe contener muestras de soporte distinto. Por ende, es necesario llevar las muestras a compósitos de la misma longitud (generalmente, igual a la altura del bloque de selección minera o a un sub-múltiplo de esta altura) que se pueden agrupar en el estudio estadístico  Mientras más largo el compósito, menos dispersos y menos erráticos los valores



 Corte entre mineral y lastre

 Corte entre estéril, acopio de baja ley, acopio de alta ley y mineral  Corte entre una concentración aceptable o peligrosa de un

contaminante sobre un área. Se denotará como zC



 continuidad geológica  continuidad de leyes

ESTADOS EN QUE SE PUEDE ENCONTRAR UN MINERAL

El mineral puede encontrarse de 3 distintas formas, las cuales se deben analizar con criterios distintos.

Para un mineral encontrado en su estado in situ es recomendable para la determinación del espaciamiento entre muestras aplicar la teoría de la geoestadística.

Para un mineral quebrado o chancado se pone en práctica la teoría de Pierre Gy. Para un mineral liberado, o sea, que se encuentra separado de la ganga, se aplica la ley hipergeométrica.

Observando la figura. Las dimensiones de la partícula o su diámetro (d), disminuye desde el arranque del mineral y sus posteriores análisis.

Figura. Distintos criterios para distintos tamaños de partícula. ANALISIS A SOMETER UNA MUESTRA

Ya recolectada la muestra y conociendo su objetivo nos trasladamos al laboratorio para hacerle los ensayos correspondientes a la característica que se pida medir. Así se pueden hacer diferentes análisis como:

QUIMICO  Para determinar la ley del mineral en estudio como oro, plata, cobre, etc. o sus impurezas como azufre y ceniza en mantos de carbón y fósforo en yacimientos de fierro, etc

MINERALOGICO  Para diluir porcentajes de mena y ganga en una muestra, a través de cortes pulidos hechos en un trozo del material en cuestión.

METALURGICO  En el caso que estemos en una planta de beneficio y requerimos saber las razones de concentración y recuperación del mineral a beneficio, con ello podemos optimizar procedimientos.

MECANICO  El cual nos entregará valores de resistencia a los esfuerzos de tensión, compresión o triaxial. Esto medirá el comportamiento mecánico del mineral al someterlo a estos esfuerzos, datos necesarios para la construcción de labores subterráneas, por ejemplo.

ESQUEMA DE MUESTREO  Para llevar a efecto la operación en forma eficiente se recomienda tener presente el siguiente diagrama de flujo y la descripción de cada paso

.

El primer paso para el muestreo es saber qué lugar debe ser muestreado, junto con las consideraciones para la toma de las muestras, tales como su finalidad, material a muestrear, grado de exactitud requerido, condiciones locales y que característica deseamos medir, todo esto con el objeto de tener una idea preliminar de qué es lo que se hará, para obtener una muestra representativa del lugar en cuestión.

Teniendo en cuenta las condiciones anteriores se procederá al traslado de los implementos necesarios para una eficiente toma de muestras, tales como: equipos mecánicos, hidráulicos o manuales y accesorios para la recolección del material escogido como muestra como las tarjetas de identificación de muestras, bolsas, lápiz, plumón, receptáculo, etc.

Este proceso es evidentemente importante, especialmente en campañas de prospección de zonas aisladas, ya que en este caso, el no llevar todos los accesorios necesarios se tendría que incurrir en un gasto de dinero y tiempo al tener que regresar a buscar lo que falta. Esto, ciertamente, nos costaría nuestro empleo.

Una vez posicionado en el lugar de trabajo y con los accesorios de muestreo necesarios, se procederá al acondicionamiento del lugar, para que la muestra no resulte contaminada con materiales no representativos del lugar en cuestión. Un ejemplo sería: Sacar la pasadura del montículo a muestrear dejado por la perforación primaria, en cielo abierto, o la limpieza de la superficie donde se cortará una muestra tipo canal, en minería subterránea.

La marca de la muestra se hará, ya sea, en forma sistemática a intervalos regulares o en forma dirigida, según sea el objetivo de la muestra. Esta marca debe tener dimensiones preestablecidas y cualquier material, fuera de nuestra demarcación, que se junte con la muestra tomada será contaminante y nos llevará a resultados erróneos.

Ya marcada la muestra, se debe hacer una identificación topográfica de ésta, con el objeto de saber con certeza en que lugar específico se hizo el muestreo. Esto debe hacerse en un plano o informe de muestreo, quedando un registro para un posible replanteo topográfico de los puntos o para fines estadísticos, así debemos anotar por ejemplo coordenadas con respecto a un punto de referencia topográfico o posicional, características de la zona muestreada como quebradas, cerros, banco en barrenos de producción, labores subterráneas, etc.

La extracción del material a muestrear es el siguiente paso a tomar. Esta extracción se hace según el objetivo y según normas que se estandarizan, para obtener muestras en iguales condiciones. Es un paso muy importante, ya que aquí

es donde puede haber errores importantes de operación y/o manipulación de la muestra.

Después de obtener nuestra muestra debemos embolsarla y etiquetarla con sus datos, como por ejemplo el número de muestra, la zona muestreada, profundidad, etc., con el fin de poder identificar y no confundir la bolsa correspondiente al lugar muestreado, asignándole las características obtenidas después del análisis en un laboratorio.

Con respecto al traslado de las muestras a la sala de preparación para su posterior análisis. Se debe tener presente de no perder ni confundir las bolsas, siendo esto muy importante en lugares alejados del laboratorio

ERRORES DE MUESTREO  Los principales errores que pueden afectar al muestreo de minerales los podemos clasificar según las etapas en donde se encuentre la muestra, siendo estas: la toma de muestras, la preparación para el análisis respectivo y en el análisis respectivo. Cada una de las operaciones generan un error y una dispersión de los datos. El error asociado al valor final que se obtenga corresponderá a la suma de los errores parciales, es decir:

ERRORES EN LA TOMA DE MUESTRAS  Estos errores se producen en el lugar a muestrear ( labores, tiros de producción, geoquímica, trincheras, catas, etc.), como: equipo adecuado para la operación, ubicación correcta de la muestra, extracción de la misma, embolsado y etiquetado

EXTRACCION DE LA MUESTRA  Los errores frecuentes en la extracción de la muestra se relacionan con la experiencia y concentración del muestreo, ya que una baja concentración puede llevar a contaminaciones debido a que no se limpió adecuadamente los instrumentos utilizados en la toma o recepción de la muestra (lona receptora, barrenos contaminados, etc.), o por la extracción en mayor cantidad de materiales con distinta dureza. Otro factor puede ser la pérdida de muestra, como por ejemplo salpicadura de muestra fuera de la lona de recepción en un muestreo por canalas o por caída de la lona, etc.

La extracción de la muestra debe ser en el lugar específico marcado por el geólogo o por el jefe de turno, ya que al traspasar los límites de la muestra la estamos contaminando con material que no ha sido considerado para el análisis, pudiendo tener un mayor o menor valor que el real (muestreo de la pasadura en tiros de producción); lo que ocurre para muestras en donde no se extrae completamente el largo proyectado.

ERRORES DE PREPARACION DE MUESTRAS  Los errores de preparación de la muestra para su posterior análisis también es de suma relevancia para dar una completa validez a las características obtenidas de cada muestra, siendo los más importantes:

LA SEGREGACION  La segregación se define como una clasificación por tamaños, que puede ocurrir en la toma de la muestra, en el transporte, chancado, etc., del mineral, especialmente en menas o lotes de oro y plata.

Este factor a considerar se presenta en la manipulación del material después de su arranque, debido al peso de la partícula mayor o menor, al tamaño de la granulometría y a su forma externa.

Si todas estas características fueran regularmente parecidas estaríamos en un caso de homogeneidad del material, en este caso, aunque casi imposible, no existiría una segregación de importancia para la obtención de la muestra.

No existen muchos estudios sobre la segregación de muestras de minerales, pero una receta para disminuir sus efectos en la toma de muestras es realizar varios incrementos, como ya vimos, esto significa tomar un cierto número de submuestras para construir una muestra compuesta por varios sectores del lote. Otra forma de eliminarla sería por medio de la homogeneización del mineral, para lo cual se

somete a ciertos minerales a un tratamiento que impide la decantación o separación de los elementos constitutivos en su masa.

La homogeneización se puede hacer en cancha, por medio de traspaleos sucesivos y en laboratorios, por medio de un roleador. En este caso se debe tener presente las siguientes medidas de limpieza:

- Barrer y limpiar la superficie a usar para el traspaleo. - Limpiar cuidadosamente la maquinaria a emplear (soplar).

- Usar ropa limpia y adecuada para la realización de las operaciones.

En la figura, se muestran 3 casos los cuales muestran la homogeneidad y la segregación entre partículas de mena y ganga.

Figura. Homogeneidad y segregación máximas.

RELACION PESO- DIAMETRO  Las medidas de las colpas y el número de ellas con valor, son independientes en su efecto sobre el peso mínimo de muestra tolerable y afecta este proceso porque la exactitud requiere de la inclusión en la muestra de una cantidad mínima de colpas más que de cualquier peso dado de mineral. La gravitación relativa del mineral con valor y la ganga, determinarán el efecto que una partícula de un volumen dado, en exceso o déficit, tendrá sobre el valor de la muestra. La tabla publicada por Henry Louis, y basada en experiencias prácticas, es la siguiente

:

Para muestras de 0,5 a 1 kg., el tamaño debe ser mucho más pequeño, aproximadamente de 0,75 mm. Se sobreentiende que estos tamaños han de aplicarse a menas ordinarias. En menas ricas de metales preciosos los trozos han de ser más pequeños que los indicados en la tabla; para menas homogéneas, como menas de hierro o pirita, pueden ser algo mayores.

ERRORES POR CONTAMINACION  Tales errores suceden cuando materiales extraños contaminan el lote o una de sus muestras. Esto puede suceder en los siguientes casos:

- Contaminación por polvos: cuando se manejan materiales que contienen partículas finas y secas es prácticamente imposible evitar la formación de polvo, el que tiende a ir a cualquier lado. Este polvo puede contaminar cualquier muestra que no esté protegida adecuadamente. Las soluciones son: prevenir la formación de polvo reduciendo las caídas libres al máximo, encerrar las fuentes de polvo en cajas selladas, usando un sistema colector de polvos y por último proteger el circuito de muestreo y cada aparato de muestreo.

- Contaminación por materiales presentes en el circuito y equipo de muestreo: Cualquier circuito o equipo de muestreo trabajando en forma intermitente, ya sea en una planta o laboratorio, debería ser cuidadosamente limpiado por medio de limpieza al vacío o a presión de acuerdo a la naturaleza del material a limpiar. En un laboratorio o sala de preparación, donde se reciben muestras de diferentes leyes tales como mineral, concentrados, relaves, etc., es necesario emplear equipos distintos (cuarteadores, chancadores, pulverizadores, etc.) para cada tipo de mineral.

- Contaminación por abrasión: el chancado, molienda, pulverizado y en menor grado todas las operaciones de manejo llevadas a cabo en materiales abrasivos pueden introducir en olas muestras pequeñas partículas de material del equipo usado. Este problema puede llegar a ser serio cuando se castiga impurezas como el fierro y otros elementos similares. La solución puede consistir en emplear materiales de construcción no críticos o difíciles de ser sometidos a abrasión.

- Contaminación por corrosión: corrosión del equipo de preparación o de muestreo puede suceder cuando se maneje los materiales corrosivos siguientes: materiales húmedos que desarrollan reacciones ácidas tales como algunos minerales que contienen sulfuros (especialmente, pirrotina, pirita, etc.), pulpas de flotación ácidas, pulpas de flotación en agua salada, pulpas o soluciones hidrometalúrgicas, minerales muy corrosivos como el nitrato de potasio. En cada caso particular la solución debe ser cuidadosamente estudiada con la ayuda de expertos en corrosión.

Cuando se manejan materiales normales se recomienda acero inoxidable para todas las partes del equipo en contacto con el material a ser muestreado

ERRORES POR PERDIDA  Estos errores aparecen cuando se pierde material del lote o de sus muestras. Esto puede suceder en los siguientes casos:

- Pérdidas de fino como polvo: cuando se manejan materiales finos y secos, cualquiera caída libre es probable que genere polvo. Si este polvo pertenece a la muestra su pérdida produce errores. La solución consiste en encerrar el equipo de muestreo en una caja limpia, sellada y conectada a un eficiente sistema de colección de polvo.

- Pérdida de material remanente en el circuito de muestreo o preparación: después de cualquier operación de muestreo el equipo de muestreo y preparación debe siempre ser cuidadosamente limpiado y el material recuperado agregado a la muestra, siempre que pertenezca a ésta.

- Pérdida de algunas fracciones de la muestra: cuando se preparan muestras para análisis químico, éstas son generalmente pulverizadas en circuito cerrado. Como este proceso en ocasiones es repetido varias veces un operador impaciente o

descuidado puede botar el segundo o tercer sobretamaño, pudiendo ser éste un concentrado de alguno de los componentes mineralógicos de la muestra. La solución a este problema debe ser específica. Cuando se trata de oro nativo, por ejemplo esta práctica es perjudicial ya que el oro grueso tiende a laminarse en el pulverizador y no pasar las mallas respectivas.

 CLASIFICACION DE LAS TECNICAS DE MUESTREO

En toda técnica de muestreo debemos distinguir el tipo de muestra, método de muestreo y sistema de muestreo, ya que se refieren a distintos conceptos.

La forma en que se toma la muestra desde un lote determinado nos dará el tipo de muestra.

La manera en que se organiza la toma de la muestra sobre el lote se denomina método de muestreo, teniendo relación con el lugar a muestrear.

Ahora, para una campaña de muestreo se debe combinar el tipo de muestra con el método de muestreo utilizado para obtener una cantidad de muestras necesarias para el posterior análisis. Esta combinación se denomina sistema de muestreo.

TIPOS DE MUESTRA

CHANNEL SAMPLING  Este tipo de muestreo está ampliamente extendido en minería, aunque su uso se restringe cada vez más por razones de coste y rendimiento. Es la muestra obtenida en la excavación de un canal estrecho y continuo, a lo largo de la capa o veta o bien en ángulo recto al trazado de ésta. Las dimensiones de la acanaladura suelen ser del orden de 5-10 cm de anchura por 2-5 cm de profundidad, manteniéndose estas dimensiones lo más constantes posible. Se toma como muestra el total del material excavado en la acanaladura. Este se recoge en tela lisa o plástico extendido al pie del lugar de la toma.

Si se juntan varias muestras de un canal para constituir una única muestra, la cantidad de cada una debe ser proporcional a la veta o capa respectiva.

Cuando se desea obtener una muestra tipo canaleta, la primera operación consiste en marcar, en el afloramiento la orientación y el largo, además de los intervalos a los cuales se recuperará la muestra. A menos que se lo requiera de otro tipo, la canaleta debe orientarse de manera perpendicular a cualquier elemento lineal del conjunto, si lo hubiera. El intervalo de muestra a recuperar depende de la potencia de los elementos lineales y del grado de exactitud que se desee. Así, para cuerpos continuos y homogéneos se recomienda unos 3 metros de separación, para zonas con gran variabilidad y fuerte control estructural (vetas, fallas, etc.) 1 metros de separación y en general para cuerpos homogéneos con cierto control estructural entre 1 y 3 metros de distancia. Una vez cortada la muestra, ésta se recolecta mediante una lona, evitando al máximo la contaminación.

Para una posterior restitución topográfica, se debe dejar indicado en terreno, mediante una placa metálica inoxidable fijada en cada intervalo de muestreo, el correspondiente número de muestra y metraje

CHIP SAMPLING  Este método suele sustituir, en muchas ocasiones, al anterior por razones de coste y rendimiento. Aquí el material no procede de una ranura del cuerpo mineral sino de puntos distribuidos geométricamente en la masa mineral, de forma lineal o bien formando una malla regular en dos dimensiones. La distancia entre puntos es variable pero no debe superar los 20 – 30 cm. y la cantidad de muestra debe ser siempre igual (p.e. orificios de 45 mm de diámetro y unos 25-30 cm de profundidad o de picoteos en cada estructura marcada siguiendo un orden horizontal). La definición de intervalos fijos en la malla evita la tendencia subjetiva a muestrear en exceso las zonas de ley más elevada. En ocasiones se realiza un muestreo continuo del área entre puntos de malla de voladuras en los frentes de la mina. Este tipo de muestreo es particularmente útil en el control de leyes del mineral en minas productivas. Esto se muestra en las figuras

Figura. Recolección de la muestra tipo Chip.

CHIP CHANNEL SAMPLING  Esta es una denominación de terreno para una muestra que se diseña como canaleta, pero se obtiene como chip. Puede corresponder a una canaleta discontinua o a una serie de chips continuos, cuya longitud total excede los 5 metros. Es aplicable sólo en afloramientos.

GRAB SAMPLING  Consiste en la recolección de muestras grandes a partir del material ya extraído v acumulado en los frentes o bien en las zonas de acopio, así como scoop y otros medios de transporte empleados para el movimiento del mineral. Se recogen muestras de varios kilogramos, aunque la cantidad adecuada depende del tamaño de los fragmentos grandes y de la naturaleza de la mineralización.

Este método de muestreo es altamente subjetivo y puede generar importantes errores, dada la tendencia a tomar los fragmentos más aparentes en cuanto a riqueza de mineral, la falta de una homogeneidad real del material tanto en los acopios como en las scoop, la diferencia de tamaños de los bloques y fragmentos, etc. Una posible reducción de estos inconvenientes se alcanza al hacer una toma de muestras de forma ordenada en las zonas de acopio. Así el método de cuerdas y nudos, el cual se verá más adelante, nos dará una distribución sistemática de las muestras.

BULK SAMPLING  Este método consiste en la recogida de muestras de gran volumen, de 1 a 50 toneladas. Se utiliza en yacimientos de muy baja ley ( por ejemplo: diamantes, oro aluvionar o platino) en los que las pequeñas desviaciones en la ley pueden tener un efecto crítico, y, sobre todo, como aporte de mineral a una planta piloto.

ROCK SAMPLING, HAND SAMPLING  Son muestras que se toman en forma especial para estudios de laboratorio, tales como mineralógicos y petrográficos, etc. Se recomienda un volumen apropiado para un análisis de este tipo, generalmente se usa un cubo de 10 x 10 x 10 cms. o en su defecto 2 muestras del tamaño de un puño. Se deben incluir trozos frescos o meteorizados.

ROCK CHIP  Se obtienen de cateos preliminares, tomando trozos de roca correspondientes a zonas de pocos afloramientos o cubiertos riolíticos. Son recolectados en forma irregular o no sistemática ya que son dirigidos a trabajos futuros.

DRILL SAMPLING  La realización de sondeos en minería resulta una labor sumamente frecuente, por lo que su adecuado muestreo resulta básico, tanto en la etapa de exploración como en la de evaluación e, incluso, en la de explotación.

Dos son las situaciones básicas que nos podemos encontrar a la hora de muestrear sondeos: muestras de testigo continuo y muestras de detritus. En el primer caso, y después del corte, de la extracción del testigo, su lavado y acondicionamiento del testigo, éste se divide en segmentos según su eje (Figura), normalmente dos, uno de los cuales se utiliza para el análisis de leyes y el otro se guarda en la caja

correspondiente para ulteriores análisis o comprobaciones. El tamaño del trozo de sondeo para cada muestra no debe de exceder el metro y medio, ni ser inferior a 20 cm. Cuando se van a hacer, posteriormente, estudios geostadísticos, las muestras tomadas deben tener una longitud constante en las diferentes partes del sondeo o entre los diferentes sondeos efectuados, se sugiere una diferencia máxima del 50% en el tamaño de las muestras. Por último, hay que hacer constar que el porcentaje de recuperación del testigo es un dato de gran interés, pues recuperaciones inferiores al 75% pueden introducir serios errores a la hora de la evaluación.

En el segundo caso, las muestras de detritus procedentes, por ejemplo, de una máquina de sondeos de circulación inversa, la propia máquina suele llevar incorporado un ciclón en el que se recogen los detritus, normalmente con dos salidas para permitir obtener dos copias idénticas de cada muestra. Estas se acumulan en bolsas que posteriormente son testificadas.

Este tipo de muestreo se verá más detalladamente en los sistemas de muestreo, debido a su gran importancia.

METODOS DE MUESTREO  En la clasificación de los métodos de muestreo existen varios esquemas de selección de la muestra. Un esquema de selección aleatorio permite que todas las partículas o elementos constitutivos del lote tengan la misma probabilidad de ser seleccionados. Las consideraciones prácticas hacen que resulte muy difícil, por lo general, obtener una muestra verdaderamente aleatoria. Por ejemplo, en un camión cargado de mineral, las partículas que se encuentran ubicadas en un lugar de difícil acceso no tendrán la misma probabilidad de ser elegidas que el resto. En este caso es conveniente dividir el volumen contenido por el camión en unidades más pequeñas, numerarlas, seleccionar una al azar y efectuar la extracción al momento de cargar el camión (muestreo no sistemático). Los tipos de muestras más usadas en los muestreos no sistemáticos son : Chip Sampling, Chip Channel Sampling, Rock Sampling y Grab Sampling. Suele ser corriente en el muestreo, aplicar un plan sistemático periódico en lugar de uno verdaderamente aleatorio, en este caso los incrementos se seleccionan a intervalos aproximadamente iguales en términos de tiempo, peso, espacio o número obteniéndose el primer incremento al azar. Este esquema de selección es casi siempre el más reproducible, sin embargo cuando existen fluctuaciones periódicas puede generar un error sistemático inaceptable como se muestra en la figura. Para evitar esto el periodo de muestreo debe ser lo más pequeño posible ( muestreo sistemático).

Figura Selección de muestras con una fluctuación periódica.

Si se sabe o sospecha que un lote no es uniforme, es aconsejable dividirlo en secciones aproximadamente homogéneas, tomando muestras aleatorias en cada una de ellas, es decir, empleando muestreo estratificado al azar. Este método de selección de incrementos es tan reproducible como el esquema sistemático y suprime el error de muestreo que pueden introducir las variaciones periódicas del lote.

MUESTREO DEL SUBSUELO  El muestreo hecho del subsuelo es una operación que consiste en extraer una muestra sólida desde la profundidad a la superficie por algún medio artificial, de tal manera que ésta sea representativa del lugar de donde fue extraída y pueda ser conocidas con exactitud su ubicación. Los más característicos son las muestras desde la superficie y el muestreo en interior mina (labores de reconocimiento, producción y controles diarios).

En el muestreo desde la superficie es el sondaje y los pozos de producción en cielo abierto, los más comunes.

A. MUESTREO DESDE LA SUPERFICIE  Los sondeos son principalmente ocupados en la etapa de exploración y evaluación de un depósito mineral, ya que al no tener datos suficientes en superficie lo mejor es muestrear el material que se encuentra debajo de ella. También pueden ser usados en minas productivas para saber más claramente los cambios de mineralización y por ende hacia donde apuntar los desarrollos futuros, se usan tanto en cielo abierto como en minas subterráneas. Existen tres tradicionales métodos de sondeos usados en la recuperación de ripios que son : el sondaje de percusión tipo martillo en cabeza (Drifter) , el sondaje de percusión tipo martillo de en fondo (D.T.H. o D.H.D.), sondajes de rotación tipo Rotary drill. Por cierto, cada uno de ellos tiene aplicaciones distintas, sin embargo, la perforación DTH ofrece ventajas innegables y es aplicable a casi todas las necesidades de prospección.

Una vez que se han empleado todos los métodos tradicionales para determinar que un terreno tiene concentraciones de mineral, se hace necesario realizar un muestreo más detallado ocupando otros tipos de sondajes más precisos y costosos como son: el de recuperación de testigo contínuo con diamantina (D.D.H) y el rotopercutivo tipo circulación inversa (C.S.R ).

i. PERFORACION CON MARTILLO EN CABEZA (DRIFTER)  La perforación con sistema drifter (drifter drilling) usa martillos en cabeza, de aire o hidráulicos ubicados en una guía de perforación afuera del hoyo (figura). El pistón descarga energía sobre la roca a través de la barra de percusión, las uniones, barra de perforación y el bit, de modo que esta energía rompe la roca en pequeños cortes.

El motor de rotación hace girar el bit de manera que al encontrar roca nueva, rompe los cortes en pedazos aun más pequeños. El aire comprimido los arroja fuera del barreno.

Un dispositivo de alimentación mantiene una fuerza constante sobre el bit y la superficie de la roca, para utilizar el máximo de energía del martillo. Añadir barras de perforación y uniones disipa la energía de perforación. En consecuencia, la velocidad disminuye con la profundidad.

Figura Sistemas de sondajes ocupados en prospección.

DIAGRAMA DEL PROCESO A LA CUAL ES SOMETIDA LA MUESTRA

B. MUESTREO EN INTERIOR MINA

i. RANURADO CONTINUO (CANALAS)  El muestreo más usado, en interior mina, es el muestreo por canalas (Channel Sampling) o ranurado continuo (al techo, cajas o gradiente, frente de explotación y piso), el que nos permite dar a la muestra una representatividad acorde al objetivo que ésta busca, siendo ocupada en muestreos asociados a yacimiento en exploración y explotación. Este sistema de muestreo es útil para muestrear galerías de reconocimiento, que se utilizan normalmente en etapas muy avanzadas de exploración, principalmente para comprobar la geometría y extensión de los cuerpos de mineral previamente interpretados sobre la base de sondajes. A la vez, entrega una muestra representativa, fidedigna y en volumen suficiente para utilizar pruebas metalúrgicas y mineralógicas. Este muestreo también es muy usado para el control de leyes, que deben cumplir una cierta calidad, para ser llevadas a la planta de tratamiento.

ii. RANURADO DISCONTINUO  Otro sistema de muestreo muy usado en el desmuestre de minas subterráneas, es el muestreo de ranurado discontinuo ( Chip Sampling al techo, cajas y frente), el cual tiene una menor representatividad que el de canala continua, pero es de un costo menor y toma un menor tiempo en desarrollarse, siendo una herramienta importante para muestreos en que se necesitan estimaciones sin un alto nivel de certeza.. Este sistema de muestreo se puede hacer también por picoteo o extracción de chips por medio de un martillo geológico, esta muestra es obtenida en distintos sectores, en la vertical, de la estructura mineralizada marcada por geología, a lo largo de 5 hasta 20 metros según sea la estructura o el objetivo.

iii. MUESTREO DE LODOS DE PERFORACION  Un tercer tipo de muestreo en interior mina es el denominado muestreo de lodos, el cual es realizado cuando se necesita reconocer una estructura mineralizada a partir de una labor existente, en forma rápida y de bajo costo. Los tiros son

perforados con máquinas manuales o mecanizadas con recuperación de los detritus de la perforación con barrido de agua.

A continuación se muestra un diagrama que resume las etapas básicas del muestreo en interior mina incluyendo el muestreo a materiales tronados como son las marinas.

DIAGRAMA DEL PROCESO DE MUESTREO EN LABORES SUBTERRANEAS

MUESTREO EN LA SUPERFICIE

El muestreo hecho en la superficie es ocupado principalmente en el proceso de exploración, en zonas de alteraciones o estructuras que pueden llevarnos a descubrir un yacimiento escondido debajo de la superficie. Los más comunes son el Geoquímico y las Zanjas, Trincheras y Catas.

A. MUESTREO GEOQUIMICO  Generalmente los cuerpos mineralizados se encuentran restringidos a áreas relativamente pequeñas dentro de una zona a explorar. Sin embargo, es necesario tener presente que cuando se forma el yacimiento se produce una dispersión química alrededor del depósito mismo (dispersión primaria). También, y como producto de fenómenos post- formacionales, se produce una dispersión secundaria. La dispersión de ambos tipos se expresa como halas o aureolas con contenidos anómalos del o los elementos químicos objeto de la búsqueda mineral normalmente asociados a ellos. Las áreas producidas por la dispersión, son entonces mucho más extensas que el depósito mineral al que corresponden y por lo tanto más fáciles de detectar. Por ejemplo una veta de minerales de oro y cobre de 1 metro de espesor, puede presentar dispersiones laterales de oro hasta 5 a 10 metros a partir de las cajas de la veta y quizás dispersiones de cobre hasta 50 metros de ella. La ciencia que se preocupa del estudio de estas variaciones es la Geoquímica y ha sido usada exitosamente, junto a otras ciencias auxiliares de la geología, en la ubicación de numerosos yacimientos minerales.

Surge entonces la necesidad de colectar porciones representativas (muestras) para caracterizar la distribución y las variaciones de ciertos elementos químicos en la zona objeto exploración. Una vez identificada un área con contenidos significativos (anómalos) en de los elementos buscados y sus acompañantes frecuentes, la exploración y el muestreo se hacen más intensivos y puede llegarse a identificar un yacimiento económicamente explotable. Los muestreos continúan asociados al desarrollo del yacimiento, a su etapa de producción y aún el control medioambiental posterior a la etapa de producción requiere de muestreos para asegurar el control de eventuales daños por contaminaciones post-operacionales. El

muestreo geoquímico tiene el objetivo de detectar dispersiones primarias y secundarias que puedan representar la existencia de un yacimiento mineral no identificado en las rocas adyacentes a la anomalía mineral.

B. MUESTREO DE ZANJAS, TRINCHERAS Y CALICATAS  El muestreo por Zanjas, Trinchera y Calicatas, es realizado por los inconvenientes de contaminación que tiene un muestreo simple al piso, por cuanto los minerales metálicos son más pesados y caen partículas que falsean la muestra produciendo un falso enriquecimiento. Estos tres tipos de excavaciones, se diferencian por sus dimensiones como la profundidad y sección (largo y ancho).

Las zanjas son labores a cielo abierto, de gran longitud, con corte transversal trapezoidal (con menor frecuencia con corte transversal recto), cuya profundidad va desde l hasta 5 m, siendo su ancho por la base superior desde 2 hasta 2,5 m y por la inferior (por el fondo) desde 0,4 hasta 1 metro.

Las zanjas con paredes a plomo suelen ser denominadas trincheras. El declive de la zanja, determinado como la relación entre las proyecciones horizontal y vertical de la pared y que expresa el grado de inclinación de la misma, varía desde 1 (lo cual corresponde a un ángulo de inclinación de 45° en las rocas sueltas), hasta 0 (paredes verticales en las rocas monolíticas muy resistentes). Una variedad especial de zanjas son los cortes efectuados en las pendientes del terreno, a lo que se denomina zanjas abiertas. Comúnmente la profundidad de las zanjas está limitada por la potencia de los depósitos detríticos y aluviales y su profundización en la roca madre normalmente no supera los 0,3~0,5 metros. Si la zanja se practica con fines de drenaje, su profundidad estará determinada por la profundidad a que se halle el estrato impermeable.

El muestreo de zanjas se realiza por medio de canales horizontales a media altura a lo largo de la trinchera en una o ambas paredes frescas libres de contaminación. Luego estas muestras son guardadas y etiquetadas para su posterior traslado al laboratorio de análisis (químico, físico, etc.).

Las calicatas son excavaciones realizadas verticalmente o en forma casi vertical, de sección transversal rectangular, cuadrada o circular, de 0,9 a 2,0 m2 de superficie y de hasta 30 metros de profundidad (raramente más), comunicadas directamente con la superficie. En algunos casos las calicatas van acompañadas por pequeñas excavaciones horizontales subterráneas, llamadas cruzeros. La excavación de calicatas representa un conjunto complejo de distintos trabajos que incluye la excavación propiamente dicha (profundización), la extracción de la roca desde el tajo a la superficie, el entibado (apuntalamiento) de las paredes de la calicata, así como su ventilación y drenaje.

En las rocas blandas las calicatas, poco profundas, por lo general se excavan en forma manual. En las rocas duras se emplea el método de perforación y tronadura. En el caso de rocas fisuradas pueden utilizarse martillos picadores. En las rocas blandas, ante una gran profundidad, es aconsejable el empleo de equipos de excavación o máquinas perforadoras de pozos.

El muestreo de calicatas es realizado en forma de canales verticales un dos o las cuatro paredes recientemente expuestas sin contaminación a partir de 10 a 20 cm bajo la superficie hacia el fondo de la excavación. Las muestras, al igual que en las zanjas, son guardadas en bolsas de muestreo meticulosamente rotuladas con números consecutivos y su ubicación dentro del plano de muestreo.

En resumen se puede estandarizar los tipos de muestreo según el nivel de exploración, el grado de conocimiento y los objetivos buscados obteniéndose la tabla siguiente

Tabla Tipo de muestreo según objetivos y grados de reconocimiento del depósito en estudio.