Apuntes sobre estimación de recursos y reservas (página 2)

Los principales sistemas de clasificación que se emplean hoy en el mundo se fundamentan en la confianza geológica y en la viabilidad económica. Todos los esquemas de clasificación hacen uso del grado de confiabilidad o certidumbre como factor discriminante entre las distintas clases, entre tanto ninguno de esos sistemas muestran claramente como calcular el error asociado con cada estimación. Un elemento que complica aun más el proceso de categorización es la imposibilidad de cuantificar el error cometido en la creación del modelo geológico del yacimiento. Producto de las dificultades encontradas en cuantificar el error de estimación, los sistemas de clasificación se apoyan más en aspectos cualitativos que en medidas reales de la dispersión de los valores obtenidos. Dado este elemento de subjetividad es que se introduce en la mayoría de los sistemas de clasificación el concepto de persona competente (ver código JORC).

Los principales métodos a través de los cuales los recursos minerales pueden ser categorizados se dividen en 2 grupos: (1) Criterios tradicionales o clásicos, (2) Criterios geoestadísticos.

1.1 Métodos tradicionales de categorización

Los métodos tradicionales de categorización hacen uso de los siguientes criterios.

Continuidad geológica– La clasificación de recursos y reservas minerales depende en primer lugar de la comprensión de la génesis del yacimiento y de la valoración de la continuidad geológica del volumen mineralizado. Aquí es muy importante establecer la continuidad física o geometría de la mineralización o de las estructuras controladoras. La continuidad física o geométrica no es fácilmente cuantificable. Para establecer este tipo de continuidad es necesario interpretar los datos disponibles y establecer el modelo geológico del yacimiento sobre la base del conocimiento existente y la experiencia previa obtenida en depósitos similares.

Densidad de la red de exploración (grado de estudio) -Para las distintas categorías se recomienda un determinado espaciamiento de la red de exploración lo cual está en función del tipo de yacimiento. Las redes para cada categoría se argumentan sobre la base de la experiencia (principio de analogía) en otros yacimientos similares (tabla #1.1)

Tabla # 1.1 Ejemplo de clasificación en función de la densidad de la red de exploración.

Interpolación contra extrapolación – Los bloques cuyos valores han sido estimados por interpolación o sea están localizados dentro de la red de muestreo son clasificados en categorías más confiables que los localizados más allá de la última línea de pozos (extrapolados). La mayoría de los sistemas de clasificación exige no incluir bloques extrapolados en la clase de recursos medidos.

Consideraciones tecnológicas – incluye determinados aspectos que pueden ser utilizados para discriminar o rechazar un recurso en una categoría dada. Como ejemplo se pude citar la presencia de elementos perjudiciales que impiden la buena recuperación o hacen extremadamente cara la extracción del componente útil durante el proceso de beneficio.

Calidad de los datos– La recuperación del testigo, el volumen de las muestras, la forma en que fueron tomadas y el método de perforación influyen directamente sobre la calidad de los datos. Los sectores donde existen problemas de representatividad o confiabilidad de los análisis deben ser excluidos de la categoría de recurso medido.

1.2 Criterios geoestadísticos de categorización.

Yamamotto, 1991 considera que los esquemas de clasificación de reservas basados en medidas reales de la dispersión son más confiables pues reflejan, sobre todo, la cantidad y la calidad de la información empleada para evaluar las reservas. Estos esquemas fueron denominados genéricamente clasificaciones geoestadísticas pues se basan en la varianza Kriging.

En este sentido, se recomienda la Geoestadística como procedimiento válido y confiable en la mayoría de los sistemas de clasificación, convirtiéndose en un estándar en la estimación de recursos minerales.

El código propuesto por la ONU, por ejemplo, propone el uso de la Geoestadística para clasificar los recursos pues permite de forma rápida y sin ambigüedad identificar las categorías de recursos y reservas minerales(UN-ECE,1996). Algunos de los principales criterios geoestadísticos que han sido empleados o propuestos para la clasificación de recursos se explican a continuación.

1.2.1 Alcance del variograma

El variograma permite cuantificar la continuidad o nivel de correlación entre las muestras que se localizan en una zona mineralizada dada. El grado de esa correlación ha sido frecuentemente utilizado para clasificar los recursos y reservas. Froidevaux (1982) propuso 3 clases de clasificación:

Bloques en el área muestreada ubicados dentro del radio de influencia definido por el alcance del variograma.

Bloques en el área muestreada ubicados más allá del radio de influencia definido por el alcance del variograma

Bloques dentro del yacimiento ubicados a una distancia grande de los pozos (incluyendo los bloques extrapolados)

Típicamente se han empleado 2 enfoques para clasificar los recursos usando el variograma

El primero se basa en la subdivisión arbitraria del alcance observado. Ejemplo, todos los bloques estimados con un número mínimo de muestras y ubicados dentro de un determinado radio de influencia podrían ser clasificados como recursos medidos mientras que todos los bloques estimados con cierto número mínimo de muestras y localizados más allá del radio de influencia serían clasificados como indicados.

En el segundo enfoque las categorías de recursos están basadas en los valores de la meseta. Por ejemplo, los bloques comprendidos dentro de un alcance del variograma correspondiente a 2/3 del valor de la meseta pueden ser clasificados como medidos, el resto son indicados.

1.2.2 Varianza Kriging

El kriging permite obtener, además de la estimación del valor de un bloque, una indicación de la precisión local a través de la varianza kriging (Vk). Desde el inicio del desarrollo del Kriging la Vk ha sido empleada para determinar los intervalos de confianza de las estimaciones. Para esto es necesario asumir que esta se ajusta a un modelo normal o lognormal. Sin embargo, en la práctica es raro que los errores de estimación se subordinen a estos modelos de distribución.

Como para el cálculo de la varianza kriging se emplea solamente la configuración de las muestras en el espacio y no sus valores locales, esta no debe ser interpretada como una medida de la variabilidad local. Por otra parte como Vk es calculado a partir del variograma medio del yacimiento no es solo un índice de la disposición espacial de las muestras sino también caracteriza las varianzas medias globales permitiendo la discriminación entre las clases o categorías de recursos.

Este enfoque no es reciente y ha sido utilizado a lo largo de muchas décadas, como se puede constatar en la tabla # 1.2 que resume las categorías de la clasificación sugerida por Diehl y David (1982) y Wellmer (1983), basadas en la cuantificación del error utilizando la desviación estándar kriging.

Tabla # 1.2 Clasificación de recursos/reservas basada en la cuantificación del error a partir de la desviación estándar kriging

El método propuesto por Diehl y David (1982) se basa en definir niveles de confianza y de precisión (error): la precisión se expresa en función de la desviación estándar kriging y el valor estimado kriging

Precisión =((kx100xZ1-()/ tki

Donde (k es la desviación estándar kriging

tki Valor del bloque estimado por kriging

Z1-( Valor de la variable estandarizada distribuida normalmente con un nivel de confianza (1- ()

Si se fija la precisión en 10 % (reservas probadas) entonces se puede determinar la razón (k/ tki que divide las reservas probadas de las probables

10==((kx100xZ80)/ tki

(k/ tki=10/(100×1.282)=0.078

Es bueno señalar que no existe consenso internacional sobre los niveles de confianza y precisión que deben tener las distintas categorías de reservas.

El segundo método para categorizar los recursos se basa en la construcción de la función de densidad de probabilidades o el histograma de las varianzas kriging (Annels, 1991). El histograma se examina para detectar evidencias de poblaciones complejas que pueden representar 3 poblaciones superpuestas (probable, posible e inferida). Esta situación se refleja en la figura. 1.1

Figura 1.1 Histograma de las varianzas kriging (Vk) segmentado en 3 poblaciones: 1)0-0.0075 –Reservas probables, 2) 0.0075-0.0135 –Reservas posibles 3)(0.0135 –Reservas inferidas (Annels, 1991)

Método del Error porcentual de la estimación de la media

Según Valente (1982), el error porcentual de la estimación de la media, para un conjunto den bloques estimados para un 95 % de probabilidad ,se puede calcular por la expresión:

Donde tki y (2ki son los valores estimados por kriging y la varianza kriging de cada uno de los bloques.

La utilización de este error para la clasificación de recursos y reservas fue recomendado por la ONU a las instituciones financieras internacionales (Valente, 1982). La tabla # 1.3 representa las 3 categorías de reservas clasificadas según el error kriging de la media para un nivel de probabilidad del 95 %.

Tabla # 1.3 Clasificación de reservas a partir de la utilización del error kriging de la media.

También existen otros criterios y métodos que no serán abordados en este material como son la simulación condicional para construir modelos de incertidumbre, la medida de eficiencia de los bloques (Krige,1986) y la desviación estándar de la interpolación (Yamamoto, 1989) entre otros.

1.3 Desarrollo histórico de un sistema internacional de clasificación de recursos y reservas.

Desde el inicio de la década de los 90 se ha desarrollado un esfuerzo sistemático por crear patrones internacionales para la estimación, reporte de la información de exploración y la clasificación de recursos y reservas.

El código de Australasia para informar sobre recursos minerales y reservas (código JORC) fue publicado en Junio de 1988 e incorporado a las normas de la bolsa de Australia. En 1990 fue publicada una guía para el código JORC. Después de este hecho la SME (US Society for Minig, Metallurgy, and Exploration) publicó una guía para informar sobre datos de exploración, recursos minerales y reservas. En 1991 en el Reino Unido el IMM (Institute of Mining and Metallurgy) revisó sus patrones para informar sobre recursos y reservas basándose principalmente en el código JORC de 1988.

En septiembre de 1994 en el 15 Congreso del CMMI (Council of Mining and Metallurgical Institutions) celebrado en Sudáfrica, se organizó una reunión con el objetivo específico de discutir los estándar internacionales, esto resultó ser el primer encuentro de lo que posteriormente fue llamado el Grupo CMMI (International Resource/reserve definitions group).

El Grupo CMMI, compuesto por representantes de Australia (AusIMM), África del Sur (SAIMM), Estados Unidos ( SME), Reino Unido (IMM) y Canadá (CIM), tenía como objetivo desarrollar un conjunto de definiciones internacionales relacionadas con los recursos minerales y las reservas de mena.

De la misma forma en 1992 las Naciones Unidas creó una comisión para desarrollar un sistema internacional de clasificación de recursos y reservas, el cual salió a la luz en 1996 bajo el nombre de Marco Internacional de las Naciones Unidas para la clasificación de reservas/recursos – Combustibles sólidos y sustancias minerales ("United Nations International Framework Classification for reserve / resource-Solid fuels and mineral Commodity ").

El primer gran avance ocurrió en octubre de 1997 en el encuentro del grupo CMMI en Denver Colorado y la aprobación del llamado acuerdo de Denver donde se logró un consenso sobre un conjunto de definiciones de recursos y reservas. En 1998 en Ginebra, Suiza se llevo a cabo un encuentro entre el grupo CMMI y la comisión de Naciones Unidas, donde las definiciones y patrones del CMMI fueron incorporados, con pequeñas modificaciones, al sistema de clasificación de las Naciones Unidas, dándole un carácter verdaderamente internacional a las definiciones del CMMI.

Después de encuentro Australia, África del Sur y Estados Unidos iniciaron la actualización de sus sistemas nacionales de clasificación

En noviembre de 1999 hubo un nuevo encuentro entre el Grupo CMMI y la comisión de Naciones Unidas para continuar el proceso de desarrollo de normas y definiciones internacionales. Con pequeñas e insignificantes diferencias entre los países los siguientes términos han sido aceptados (fig. 1.2):

Recursos minerales es una concentración u ocurrencia de material de interés económico intrínseco en o sobre la corteza de la Tierra en forma y cantidad en que haya probabilidades razonables de una eventual extracción económica. La ubicación, cantidad, ley, características geológicas y continuidad de un Recurso Mineral son conocidas, estimadas o interpretadas a partir de evidencias y conocimientos geológicos específicos. Los Recursos Minerales se subdividen, en orden ascendente de la confianza geológica, en categorías de Inferidos, Indicados y Medidos.

Figura 1.2 Relación general entre Resultados de Exploración, Recursos y Reservas Minerales

Recurso Mineral Inferido es aquella parte de un Recurso Mineral por la cual se puede estimar el tonelaje, ley y contenido de mineral con un bajo nivel de confianza. Se infiere a partir de evidencia geológica y se asume pero no se certifica la continuidad geológica ni de la ley. Se basa en información inferida mediante técnicas apropiadas de localizaciones como pueden ser afloramientos, zanjas, rajos, laboreos y sondajes que pueden ser limitados o de calidad y confiabilidad incierta.

Recurso Mineral Indicado es aquella parte de un Recurso Mineral para el cual puede estimarse con un nivel razonable de confianza el tonelaje, densidad, forma, características físicas, ley y contenido mineral. Se basa en información sobre exploración, muestreo y pruebas reunidas mediante técnicas apropiadas en ubicaciones como pueden ser: afloramientos, zanjas, rajos, túneles, laboreos y sondajes. Las ubicaciones están demasiado espaciadas o su espaciamiento es inapropiado para confirmar la continuidad geológica y/o de ley, pero está espaciada con suficiente cercanía para que se pueda suponer continuidad.

Recurso Mineral Medido es aquella parte de un Recurso Mineral para el cual puede estimarse con un alto nivel de confianza el tonelaje, su densidad, forma, características físicas, ley y contenido de mineral. Se basa en la exploración detallada einformación confiable sobre muestreo y pruebas obtenidas mediante técnicas apropiadas de lugares como pueden ser afloramientos, zanjas, rajos, túneles, laboreos y sondajes. Las ubicaciones están espaciadas con suficiente cercanía para confirmar continuidad geológica y/o de la ley.

Reserva Minerales es la parte económicamente explotable de un Recurso Mineral Medido o Indicado. Incluye dilución de materiales y tolerancias por pérdidas que se puedan producir cuando se extraiga el material. Se han realizado las evaluaciones apropiadas, que pueden incluir estudios de factibilidad e incluyen la consideración de modificaciones por factores razonablemente asumidos de extracción, metalúrgicos, económicos, de mercados, legales, ambientales, sociales y gubernamentales. Estas evaluaciones demuestran en la fecha en que se reporta que podría justificarse razonablemente la extracción. Las Reservas de Mena se subdividen en orden creciente de confianza en Reservas Probables Minerales y Reservas Probadas Minerales

Reserva Probable Minerales es la parte económicamente explotable de un Recurso Mineral Indicado y en algunas circunstancias Recurso Mineral Medido. Incluye los materiales de dilución y tolerancias por pérdidas que puedan producirse cuando se explota el material. Se han realizado evaluaciones apropiadas, que pueden incluir estudios de factibilidad, e incluyen la consideración de factores modificadores razonablemente asumidos de minería, metalúrgicos, económicos, de mercadeo, legales, medioambientales, sociales y gubernamentales. Estas evaluaciones demuestran a la fecha en que se presenta el informe, que la extracción podría justificarse razonablemente

Reserva Probada Minerales es la parte económicamente explotable de un Recurso Mineral Medido. Incluye los materiales de dilución y tolerancias por pérdidas que se pueden producir cuando se explota el material. Se han realizado evaluaciones apropiadas que pueden incluir estudios de factibilidad, e incluyen la consideración de modificaciones por factores fehacientemente asumidos de minería, metalúrgicos, económicos, de mercados, legales, ambientales, sociales y gubernamentales. Estas evaluaciones demuestran, a la fecha en que se publica el informe, que la extracción podría justificarse razonablemente.

Con esos términos y definiciones aceptadas, el grupo CMMI se dedicó a desarrollar las normas internacionales. La responsabilidad por las estimaciones de recursos y reservas debe ser atribuida a una persona responsable/competente, término este introducido inicialmente en el código JORC.

Con el establecimiento y adopción de los patrones internacionales de estimación y clasificación de recursos y reservas muchos autores discuten la perspectiva inminente de transformar esos patrones en normas de certificación del sistema ISO 9001. Según Vallee, 1999 de todos los sistemas en uso el código JORC es el más compatible con la certificación ISO.

Métodos clásicos de estimación de reservas

Estos métodos sencillos, que se basan en criterios meramente geométricos, han soportado el paso del tiempo. Sin embargo están siendo paulatinamente sustituidos por métodos más sofisticados de estimación que se basan en la aplicación de los métodos de estimación espacial.

2.1 Parámetros básicos de la estimación de recursos.

Los principales parámetros de estimación se deducen del la ecuación básica que permite calcular la cantidad de metal o componente útil (P).

P = S*m*d*C donde,

S- área de la proyección del cuerpo mineral en un plano determinado.

m- potencia media del cuerpo mineral en la dirección perpendicular al plano de proyección

d- masa volumétrica

C- ley media del componente útil.

De esta ecuación básica se pueden derivar otras fórmulas como:

V=S*m – volumen total ocupado por el yacimiento mineral (m3)

Q=V*d – Tonelaje o cantidad de reservas de mineral útil (t)

La fórmula anterior muestra que los principales parámetros son:

A) área (m2)

B) espesor medio (m)

C) contenido medio de los componentes útiles (%, g/t, g/m3, kg/m3)

D) Masa volumétrica o densidad aparente de la materia prima mineral (t/m3)

Antes de comenzar el cálculo es necesario determinar los valores de esos parámetros a partir de los datos adquiridos en el transcurso de los trabajos de prospección y exploración. Esta tarea es muy importante pues de su correcta solución depende la precisión de los resultados de la estimación

2.2 Determinación de los parámetros básicos

2.2.1 Determinación del área del yacimiento

Después del levantamiento geológico y la documentación de los trabajos de exploración se puede representar el yacimiento proyectándolo en un plano conveniente. Habitualmente los yacimientos con un buzamiento mayor de 45º se proyectan en un plano vertical, los de buzamiento menor se proyectan en un plano horizontal. En ambos casos el área proyectada es menor que el área real. La relación entre el área real (S) y el área proyectada (S´) en el plano vertical es:

S´=S*sen (ÃY)

Para el plano horizontal:

S´=S*cos (ÃY)

Donde ÃY es el ángulo de buzamiento del yacimiento.

Los yacimientos que tienen un rumbo y buzamiento constantes pueden ser proyectados en un plano paralelo a los mismos. Si el depósito está constituido por varios cuerpos el área de cada uno se proyecta y determina aparte.

La base para la proyección de los cuerpos y el cálculo del área son los planos del departamento del servicio topográfico. En estos planos el geólogo debe delimitar el área del cuerpo estudiado, demarcar los tipos tecnológicos y las categorías según el grado de estudio etc.

Para calcular el área es necesario inicialmente determinar los contornos de los cuerpos y del yacimiento mineral. Comúnmente se trazan dos contornos o límites: el interno y el externo. El contorno interno es una línea que une todos los pozos externos positivos. Ahora bien como el cuerpo mineral continua mas allá del contorno interno y no es posible conocer la posición exacta del contorno real se hace necesario determinar un límite (contorno externo) que sustituye el contorno real.

Pueden existir 2 posibilidades:

Detrás de los pozos extremos positivos se encuentra un pozo estéril

Detrás de los pozos extremos positivos no existen pozos de exploración

En el primer caso sabemos que el contorno real se encuentra en alguna parte entre el contorno interno y los pozos negativos entonces el contorno externo se determina por extrapolación limitada. En el segundo caso no existen datos sobre la posición exacta del contorno real y este se determina por extrapolación no limitada. Los distintos métodos que existen para determinar el contorno externo se representan en la figura 2.1.

Figura 2.1 Principales criterios para trazar el contorno externo

Una vez contorneado el yacimiento el área puede ser calculada empleando una de los siguientes métodos:

Planímetro

Digitalizador

Descomposición en figuras geométricas sencillas.

Papel milimetrado

Regla de Simpson

2.2.2 Determinación de la masa volumétrica

La masa volumétrica de la mena (o mineral) no es más que la masa de un metro cúbico de esta en estado natural, es decir incluyendo poros, cavidades etc.

La masa volumétrica (d) de la mena se define como:

d= Q/(Vm+Vp)

donde: Q es la masa de la muestra de mena

Vm es el volumen de la mena

Vp es el volumen de los poros

La masa volumétrica se puede calcular en el laboratorio, en el campo y por métodos geofísicos principalmente en pozos y excavaciones mineras. En el laboratorio se determina mediante el pesaje de las muestras y la determinación del volumen. La medición más exacta y auténtica se logra en el campo para esto se extrae una muestra global (alrededor de 10 m3). El volumen del espacio (V) se mide y la mena extraída se pesa (Q).

d= Q/V (t/m3)

La masa volumétrica de la mena puede cambiar en función de la composición química y eventualmente de la textura, esto determina la necesidad de determinar la masa volumétrica para cada tipo natural de mena presente en el yacimiento. Habitualmente el peso volumétrico se determina para cada tipo como un promedio aritmético de 10 –20 muestras, en caso de yacimientos complejos de 20- 30 muestras

La selección de una insuficiente cantidad de muestras y la no representatividad de las mismas constituyen las fuentes principales de errores en la determinación de la masa volumétrica.

Muchas minas en operaciones aplican una masa volumétrica constante (t/m3), la cual se obtiene a partir del promedio aritmético de un número significativo de muestras. Si embargo esto puede conducir a errores graves en la determinación del tonelaje y la cantidad de metal, especialmente en aquellos casos donde la ley, la litología de la roca de caja, el grado de alteración o la profundidad del intemperismo y la mineralogía del componente útil varían constantemente.

Para superar este problema se emplea la regresión lineal. Este método consiste en la determinación de la masa volumétrica de un número significativo de muestras mineralizadas pertenecientes a un mismo tipo natural de mena. Simultáneamente las muestras son analizadas para conocer el contenido del componente útil. Con esta información se construye el gráfico de dispersión, se realiza el análisis de correlación y se ajusta la ecuación de regresión que permite predecir el valor de la masa volumétrica de cada muestra en función de la ley del componente útil. Sobre la base de estos resultados también se confeccionan los nomogramas que permiten obtener directamente el valor de la masa volumétrica a partir de la ley del componente útil de la muestra o intersección.

2.2.3 Determinación del espesor medio de un yacimiento

El espesor de un yacimiento se puede verificar por métodos directos o con ayuda de modos indirectos (por ejemplo los métodos geofísicos en las perforaciones)

El espesor o potencia se puede medir en los afloramientos naturales y artificiales, en las excavaciones mineras y en los pozos de perforación.

El espesor de los yacimientos hay que medirlo con una precisión de cm. En casos de yacimientos con contactos claros con las rocas vecinas el espesor se mide directamente. Cuando los contornos de la mineral no son claros el espesor se determina sobre la base de los resultados de los análisis químicos de las muestras y la precisión depende de la longitud de las muestras tomadas. .

En la estimación de recursos se puede emplear la potencia real o normal, la componente vertical (potencia vertical) y la componente horizontal (potencia horizontal). Todo depende del plano en el cual se ha proyectado el cuerpo. La dependencia entre el espesor real y los espesores horizontales y verticales es la siguiente.

mn = mh* sen (ÃY)

mn = mv * cos(ÃY)

mh = mv * ctg (ÃY)

Donde ÃY es el ángulo de buzamiento de cuerpo, mn-potencia real mh – potencia horizontal, mv – potencia vertical.

La componente vertical se emplea cuando el yacimiento se proyecta en planos horizontales principalmente para los cuerpos de buzamiento suave. Como se observa en la figura 2.2 trabajar con la componente vertical y el área proyectada en el plano horizontal es equivalente a emplear la potencia real y el área real de cuerpo mineral.

Figura 2.2 Empleo de la potencia vertical cuando se proyecta el cuerpo en el plano horizontal. (Annels, 1991).

La componente horizontal se emplea cuando los cuerpos se representan en proyecciones verticales longitudinales principalmente en cuerpos de yacencia abrupta que se explotan con minería subterránea.

La potencia aparente del cuerpo mineral es de poca importancia y su valor depende del buzamiento y la inclinación del pozo. Si se conoce el ángulo de intersección (?) entre el cuerpo mineral y el eje (traza del pozo) o puede medirse en el testigo entonces es posible calcular la potencia real empleando la siguiente fórmula.

mn = ma* sen (?)

En caso de que el ángulo de intersección no pueda ser medido, el espesor real se calcula a partir de la inclinación del pozo (a) en el punto medio del intervalo mineralizado y el buzamiento del cuerpo (ÃY) determinado a partir del perfil.

mn = ma* sen (a+ ÃY)

En los casos en que el plano vertical que contiene el pozo no es perpendicular al rumbo del cuerpo mineral entonces es necesario introducir un factor de corrección (Rm) en la fórmula anterior

mn = ma* sen (a+ ÃY)*Rm

Rm= sen (a+ d)*cos(ÃY)/cos(d)

Donde d es el buzamiento aparente del cuerpo mineral en el plano vertical que contiene el pozo.

También se puede emplear la fórmula

mn = ma* sen (a+ ÃY)*cos(?)

Siendo ? el ángulo entre el plano vertical que contiene el pozo y un plano vertical perpendicular al rumbo del cuerpo mineral.

Para la estimación de reservas es necesario determinar el espesor medio del yacimiento o de una parte de este. Si los espesores particulares fueron medidos a distancias regulares, el espesor medio se calcula según la fórmula de la media aritmética.

m = (m1+m2+m3+··· +mn)/n

Si las mediciones de los espesores de un yacimiento fueron realizadas en distancias no regulares entonces el espesor medio se calcula según la ecuación de la media ponderada, empleando como factor de ponderación las distancias entre las distintas mediciones (l) o el área de influencia de cada una de ellas.

m = (m1ll+m2l2+m3l3+ ·· +mnln)/(l1+l2+l3+····+ ln)

2.2.4 Determinación del contenido medio del componente útil

Durante la exploración de un yacimiento se muestrean de forma continua los distintos tipos de mena. Los análisis de las muestras permiten conocer el contenido o ley del componente útil en los lugares donde las muestras fueron tomadas.

El contenido de un componente útil en la mena en la mayor parte de los casos se expresa en % de peso (Ej. Fe, Mn, Cu, Pb, Sb, Hg etc), sin embargo los metales preciosos (Au, Ag, Pt etc.) se indican en gramos por tonelada (g/t). Finalmente en los yacimientos de placeres la ley de los metales se expresa en g/m3 o Kg/m3.

Durante la exploración, las concentraciones de los componentes útiles se determinan a través de muestras individuales es por esto que la estimación de los contenidos promedios para cada bloque se realiza en 2 etapas:

• Cálculo del contenido promedio del componente útil en cada pozo o intersección de exploración a lo largo de toda la potencia del cuerpo mineral.

• Extensión de los contenidos determinados en las intersecciones a los volúmenes adyacentes del subsuelo.

Antes de comenzar la primera etapa es necesario determinar en cada pozo cual es el intervalo que puede ser explotado con cierto beneficio económico. Para este fin se emplean las condiciones industriales: potencia mínima industrial, contenido mínimo industrial, contenido en los bordes etc.

Para obtener la ley media de cada pozo siempre se emplea el método de la media ponderada empleando como factor de peso las longitudes de cada muestra individual. En caso de que la longitud de las muestras sea constante entonces se utiliza la media aritmética.

Ci- Ley de cada muestra individual

li – Longitud de cada muestra

C- Ley media de la intersección económica

La extensión de los contenidos medios calculados para cada pozo o intersección a los volúmenes adyacentes del subsuelo se hace frecuentemente por vía estadística. Con este fin en los métodos clásicos de cálculo se emplea tanto la media aritmética como la media ponderada. En el caso de los métodos asistido por computadoras la extensión de los contenidos se realiza empleando métodos de interpolación espacial como el kriging y el inverso de la distancia, los cuales serán abordados en próximos capítulos.

2.3 Consideraciones generales sobre la estimación de recursos

Matemáticamente la estimación de recursos no es más que la integración numérica de una función contenido o ley (expresada en unidades de masa por unidad de volumen) dentro del yacimiento de volumen V.

La figura 2.3a muestra el procedimiento de cálculo de reservas a partir de la integración de la función ley C(v) en el dominio V.

a) b)

Figura 2.3 Yacimiento mineral hipotético cuya función contenido C(v) es conocida y por tanto la reserva de metal se calcula por su integración numérica en el dominio del yacimiento .b) yacimiento subdividido en bloques de volúmenes conocidos y las leyes determinadas por un método de estimación.

Conocer la función C(v) implica saber en cada punto del yacimiento cual es la ley del componente útil o sea la función que la describe matemáticamente. En la práctica esto es imposible dada la densidad del muestreo por un lado y por otra parte la incapacidad de encontrar una función que se ajuste perfectamente a los datos.

Como no se puede resolver directamente la ecuación los métodos existentes de estimación de reservas, tanto los tradicionales como los asistidos por computadoras, solucionan la ecuación empleando el caso discreto.

Donde Ci – ley del componente en el bloque i

Vi – volumen del bloque i

V- Volumen total del yacimiento

La ecuación anterior se resuelve fácilmente subdividiendo el yacimiento en n bloques de volúmenes conocidos, cuyas leyes pueden ser determinadas por los métodos de cálculo existentes como se ilustra en la figura 2.3b.

La estimación de recursos es siempre hecha en bloques cuya geometría se define por la localización de los trabajos de exploración en el caso de los métodos clásicos, o en bloques de cálculo definidos por la malla o red en el caso de los métodos computacionales. Es justamente aquí donde radica la diferencia fundamental entre los métodos clásicos y los asistidos por computadoras ya que los primeros determinan las reservas en bloques de cálculos de grandes dimensiones y los segundos en bloques de pequeñas dimensiones compatibles con la densidad de información.

2.4 Métodos clásicos de estimación de reservas

Los métodos clásicos, desarrollados y empleados desde los mismos comienzos de la minería, se basan fundamentalmente en los principios de interpretación de las variables entre dos puntos contiguos de muestreo, lo que determina la construcción de los bloques geométricos a los que se le asignan las leyes medias para la estimación de recursos.

Los principios de interpretación de estos métodos según Popoff (1966) son los siguientes:

Principio de los cambios graduales (función lineal) entre dos puntos de muestreo

Principio de los vecinos más cercanos o zonas de influencia

Principio de generalización (analogía) o inferencia geológica.

El principio de los cambios graduales presupone que los valores de una variable (espesor, ley, etc.) varían gradual y continuamente a lo largo de la línea recta que une 2 puntos de muestreo contiguos.

El principio de vecinos más cercanos admite que el valor de la variable de interés en un punto no muestreado es igual al valor de la variable en el punto más próximo.

El último de los principios permite la extrapolación de los valores conocidos en los puntos de muestreo a puntos o zonas alejadas sobre la base del conocimiento geológico o por analogía con yacimientos similares.

Todos estos principios de interpretación son utilizados para la subdivisión del yacimiento mineral en bloques o sectores, los cuales son evaluados individualmente y posteriormente integrados para determinar los recursos totales del yacimiento.

Los métodos clásicos o tradicionales han soportado el paso del tiempo pero están siendo superados progresivamente por los métodos geoestadísticos. Estos métodos son aun aplicables en muchas situaciones, donde incluso pueden arrojar resultados superiores. Siempre es necesario realizar una valoración crítica del empleo de la geoestadistica antes de desechar completamente las técnicas tradicionales. El uso de las técnicas kriging está supeditado a la existencia de una red de exploración que permita la generación de los modelos matemáticos que describen la continuidad espacial de la mineralización del yacimiento que se evalúa. Cuando no existe suficiente información de exploración o la variabilidad es extrema se deben emplear los métodos geométricos o tradicionales.

Según Lepin y Ariosa, 1986 los métodos clásicos de estimación más conocidos son:

Método del promedio aritmético o bloques análogos

Método de los bloques geológicos

Método de los bloques de explotación

Método de los polígonos

Método de las isolíneas.

Método de los perfiles

2.4.1 Método de la media aritmética.

Es el método de cálculo más simple. En este caso la forma compleja del cuerpo mineral se sustituye por una placa o lámina de volumen equivalente cuyo espesor corresponde con la potencia media del cuerpo.

Los contornos se trazan en los planos o proyecciones verticales. El área delimitada se determina planimétricamente o por otro método de cálculo. El espesor medio se estima por la media aritmética simple o ponderada. El contenido promedio y la masa volumétrica se determina de la misma forma. La parte del cuerpo comprendida entre el contorno interno y externo generalmente se calcula de manera independiente porque los recursos de esta zona se reportan en una categoría inferior. A pesar de su sencillez se puede emplear exitosamente en yacimientos de constitución geológica simple Ej. Yacimientos de materiales de la construcción.

Secuencia General de trabajo.

-Delimitación del área del cuerpo mineral, trazando el contorno interno y externo.

-Medición del área

-Cálculo de la potencia media del mineral útil por promedio aritmético o media ponderada.

-Cálculo de la masa volumétrica por promedio aritmético o media ponderada.

-Cálculo de la ley media del mineral útil por promedio aritmético o media ponderada.

-Cálculo del volumen, tonelaje (reservas de mena) y reservas del componente útil.

Ventaja

Su principal mérito radica en su simplicidad, brindando una rápida idea sobre los recursos de un yacimiento. Se utiliza en los estadios iniciales de los trabajos geológicos de exploración para realizar evaluaciones preliminares.

Desventaja

Imposibilidad del cálculo selectivo de acuerdo con las diferentes clases industriales de mena, condiciones de yacencia, grado de estudio y condiciones de explotación.

2.4.2 Método de los bloques geológicos

El cuerpo mineral se divide en bloques homogéneos de acuerdo a consideraciones esencialmente geológicas. De esta forma el cuerpo mineral de morfología compleja se sustituye por un sistema de prismas poliédricos de altura que corresponde con la potencia media dentro de cada bloque (fig2.4). El contorneo se realiza en cualquier proyección del cuerpo, además es necesario trazar los límites de los bloques geológicos independientes.

Figura 2.4 Estimación de reservas por el método de bloques geológicos

Generalmente se forman bloques tomando en consideración la variación de los siguientes parámetros:

Según las diferentes vetas, capas o cuerpos presentes en el yacimiento

Según la existencia de intercalaciones estériles

Según la potencia del cuerpo mineral

Según la profundidad o cota de nivel

Según los tipos tecnológicos, calidad o contenido de componente útil (mena rica y mena pobre)

Según las condiciones hidrogeológica (por encima y por debajo del nivel freático)

Según el coeficiente de destape o relación estéril mineral.

Según la situación tectónica

Además de estos criterios geológicos se consideran otros aspectos como:

Diferencias en el grado de conocimiento

Viabilidad económica.

Es importante señalar que si se toman en consideración muchos parámetros el resultado será la formación de muchos bloques. En caso extremo cada pozo representa un bloque separado lo que reduce el método de bloques geológico al método de los polígonos.

Este método se reduce al anteriormente descrito si se delimita un solo bloque que abarque todo el yacimiento. La metodología de cálculo dentro de cada bloque es exactamente igual al método de media aritmética. Las reservas totales del yacimiento se obtienen de la sumatoria de las reservas de los bloques individuales.

El método, que se caracteriza por su sencillez en el contorneo y el cálculo, puede ser aplicado prácticamente para cuerpos minerales de cualquier morfología, explorados según una red regular o irregular y cualquiera que sean las condiciones de yacencia.

El problema fundamental de esta técnica radica en que durante el desarrollo y explotación del yacimiento, es necesario reajustar todos los bloques para que se acomoden al método de explotación.

2.4.3 Método de los bloques de explotación

Este método es también una variante del método de la media aritmética y se desarrolló esencialmente para los yacimientos filoneanos, los cuales son divididos en bloques por los laboreos de preparación para la explotación.

Según este método, específico de la minería subterránea, las reservas del yacimiento se calculan por la acumulación de las reservas parciales obtenidas en bloques de explotación individuales. Los bloques de cálculo son porciones del depósito delimitadas por 2, 3 y 4 lados por excavaciones mineras de exploración y desarrollo (contrapozos, corta vetas, galerías, trincheras etc.).

La forma real del cuerpo dentro del bloque se reemplaza con un paralelepipedo cuya altura es igual a la potencia media del cuerpo mineral en el bloque.

El cálculo se realiza en el plano o en la proyección vertical longitudinal, sobre los cuales se proyectan las excavaciones mineras con los resultados de los análisis y los espesores particulares.

Para el cálculo de la potencia y el contenido medio dentro de cada bloque, primeramente se determinan los valores medios en cada excavación y posteriormente se calcula el valor medio del bloque a través de la media aritmética si la longitud de la excavaciones son aproximadamente iguales, en caso contrario se pondera por la longitud o área de influencia de cada laboreo.

La ventaja del método radica en la sencillez del contorneo y la posibilidad de usar los resultados directamente en la proyección y planificación de la extracción del mineral útil. Su debilidad principal radica en la división formal del cuerpo en bloques heterogéneos por la potencia y calidad.

2.4.4 Método de los polígonos o regiones próximas

El método se emplea para el cálculo de reservas de capas horizontales o subhorizontales explorados por pozos irregularmente distribuidos.

Si se calculan las reservas de un depósito según este método la morfología compleja del yacimiento se reemplaza por un sistema de prismas poliédricos, cuyas bases lo constituyen los polígonos o zonas de influencia y su altura es igual al espesor del cuerpo revelado por el pozo que se ubica en el centro del polígono.

El método se reduce a la separación de las zonas de influencia de cada pozo o laboreo que intercepta el cuerpo mineral. Para la delimitación de las zonas de influencia es necesario realizar las siguientes construcciones:

Se procede a unir mediante líneas rectas los pozos de perforación contiguos posteriormente se determina la mediatriz de cada recta y la intersección de las mismas definen la zona de influencia. Este procedimiento, que se conoce como división de Dirichlet o poligonos de Voronoi (Thiesen), genera un sistema único de prismas poliédricos en el cual los polígonos contiguos comparten una arista común (Fig. 2.5). El empleo de este procedimiento permite obtener siempre el mismo mosaico de polígonos.

Figura 2.5 Estimación de reservas por el método de los polígonos. a) Parte de un plano de cálculo indicando la forma en que se construyen los polígonos a partir de un pozo 1)Pozo positivo 2)Pozo negativo 3)limite de los polígonos de cálculo 4)Contorno interno 5)contorno externo (Kreiter, 1968)

El volumen del prisma se determina como el producto del área del polígono por su altura. Otros parámetros del cálculo se obtienen para cada prisma directamente del pozo central. El volumen total del yacimiento es la suma de los volúmenes de cada prismas.

Este método puede ser utilizado para estimaciones preliminares de recursos, pues los cálculos son tan simples que pueden ser hechos rápidamente incluso en el campo, otra ventaja importante del método es su reproducibilidad pues si se sigue el mismo procedimiento dos especialistas pueden llegar al mismo resultado.

El método de los polígonos posee muchas desventajas entre las que podemos mencionar:

Cuando la red de exploración es densificada, hay que rehacer nuevamente la construcción de los polígonos.

El sistema de los prismas no refleja correctamente la forma natural del yacimiento.

Los resultados no son satisfactorios principalmente cuando los valores observados son valores extremos lo cual provoca que los errores de extensión del pozo al polígono sean muy groseros. Este error de estimación disminuye en la medida que aumenta la densidad de la red de exploración

Independientemente de las desventajas obvias que posee el método, las cuales están muy vinculadas con su sencillez y simplicidad, esta técnica de estimación ha soportado el paso del tiempo y aparece implementado en la mayoría de los softwares modernos de modelación geólogo minera.

2.4.5 Método de las isolíneas

La estimación de recursos por el método de las isolíneas presupone que los valores de la variable de interés varían gradual y continuamente entre las intersecciones de exploración

Durante la estimación de las reservas de un yacimiento por este método, la forma de este se sustituye por un cuerpo de volumen igual al cuerpo natural, pero delimitado en su base por un plano recto (fig2.6). En este método se comienza con el trazado de los mapas de isolíneas de las variables de interés (espesor, ley y masa volumétrica o reservas lineales). Las isolíneas entre los laboreos de exploración se construyen empleando el método de triangulación con interpolación lineal.

Figura 2.6 Esquema de estimación de recursos empleando el método de las isolíneas. Plano de isopacas con malla superpuesta y algunos pozos de exploración a)Forma transformada del cuerpo mineral en un perfil geológico b)Forma real del cuerpo; ?S área elemental de la celda con altura 2.9 m y volumen elemental V=100*2.9=290 m3,Si–área dentro de la isolínea, h – equidistancia ente isolíneas, hx –altura o profundidad de las cúpulas

El volumen del cuerpo representado por las isolíneas de espesor (isopacas) se puede calcular por el método de la red milimétrica.

En esta variante es necesario trazar los mapas de isovalores del espesor, ley de los componentes útiles y masa volumétrica. Posteriormente se superpone una malla o matriz de bloques, cuyo tamaño está en correspondencia con la escala de los trabajos y la densidad de la red de exploración. La matriz divide toda el área del yacimiento en pequeños bloques cuadrados. Posteriormente a partir del mapa de isopacas se interpola el valor de la potencia en el centro de cada bloque lo cual permite determinar el volumen de cada celda elemental. Por la adición de estos volúmenes elementales (?V) se determina el volumen total del yacimiento. Si se considera necesario para mejorar la precisión en los bloques limítrofes, se puede estimar la proporción del bloque que se localiza dentro de los contornos del yacimiento.

?V=?S*mi

Donde ?V –volumen elemental de la celda o bloque

mi – espesor del yacimiento en el centro del área parcial, se determina por interpolación

?s –área de la celda (valor constante)

El volumen total del cuerpo se calcula:

De esta expresión queda claro que el volumen de un yacimiento se determina como el producto del área elemental del bloque con la suma de los espesores parciales que se determinan por interpolación lineal a partir de las isolíneas.

El cálculo de las reservas de menas del yacimiento es exactamente igual si la masa volumétrica es variable se construye el mapa de isovalores de este parámetro y a partir de aquí se interpola el valor "d" en cada celda.

Si d es constante entonces la formula queda de la siguiente forma

De forma análoga se estima la cantidad de metal

Esta variante del método de isolíneas es extremadamente importante pues contienen en esencia la idea fundamental sobre la que descansan los métodos modernos asistidos por computadoras. En ellos también se subdivide o discretiza el yacimiento en pequeños bloques y posteriormente se estima en cada celda el valor de la variable de interés, con la única diferencia que en los métodos actuales la interpolación se basa en métodos de estimación espacial (geoestadísticos y geomatemáticos). La comprensión de esta variante es fundamental para poder entender los métodos que serán discutidos en los próximos capítulos.

En resumen se puede decir que una de las ventajas del método de isolíneas es su claridad pues las curvas de isovalores brindan una idea clara sobre la constitución del yacimiento y el comportamiento de los espesores y contenidos del componente útil. Para trazar las isopacas no es necesario emplear espesores reales sino que se puede usar la componente vertical u horizontal de la potencia, todo depende del plano en el que se proyecte el cuerpo. El método permite realizar estimaciones locales (bloque a bloque) lo cual facilita la utilización de los resultados para fines de planificación minera.

Según la literatura la principal desventaja del método radica en la complicación de las construcciones, la cual ha sido superada con la introducción de los ordenadores y el desarrollo de los métodos geoestadísticos. El principal problema del método está en la necesidad de contar con un grado de exploración alto pues la construcción de las isolíneas sobre la base de una red de exploración poco densa no es confiable.

2.4.6 Métodos de los perfiles

El método de estimación mediante cortes o perfiles se puede usar si el yacimiento fue explorado en una red regular que permite la construcción de cortes geológicos. Los cortes geológicos de un yacimiento, según su orientación, pueden ser horizontales, verticales o perfiles no paralelos. La distancia ente los cortes particulares no es constante y corresponde a la distancia entre las líneas de exploración en el caso de perfiles verticales o la altura entre niveles de una mina en el caso de cortes horizontales.

Figura 2.7 Cálculo de recursos usando el método de perfiles paralelos. Para simplificar el esquema solo se trazó el contorno externo. 1-Pozos positivos y negativos 2-número de los perfiles geológicos 3-número de los bloques de cálculo 4-intercalación de roca estéril, S – área del cuerpo en los perfiles L- distancia entre los perfiles

La sucesión de cálculo en este caso es la siguiente.

• Contornear el cuerpo mineral (contorno interno y externo) en el plano.

• Se dibujan los perfiles a una escala dada, incluyendo en los mismos los resultados del contorneo (Fig. 2.7).

• Se calculan las áreas en los perfiles por su semejanza con figuras geométricas sencillas

• Se calculan los volúmenes entre perfiles utilizando las siguientes fórmulas:

Cuando la diferencia entre las áreas calculadas no supera el 40 % se utiliza la fórmula del trapezoide

Vi-ii = (S1+S2)/2 x L

Si y Sii –áreas de los perfiles contiguos

L – distancia entre perfiles

Si la diferencia es mayor del 40 % se utiliza la fórmula del cono truncado

Vi-ii = x L

El cálculo del volumen en los flancos se realiza por las fórmulas de la cuña o el cono en dependencia de la forma aproximada del bloque en los extremos.

V cuña =1/ 2 S*L

Vcono=1/3Sx L

• Estimación de los valores promedios de los parámetros para cada bloque (ley del componente útil)

Estimación de la ley media de cada perfil limítrofe a partir de la media aritmética o media ponderada por la potencia.

Ci = (C1*m1+C2*m2+ +Cnmn)/ (m1+ m2+ +mn) (perfil I)

Cii= (C1*m1+C2*m2+ +Cnmn)/ (m1+ m2+ +mn) (perfil II)

Posteriormente se calcula el valor medio del bloque ponderando por el área de cada perfil.

Ci-ii = (Ci Si +CiiSii)/(Si+Sii)

Se calcula el valor promedio de la masa volumétrica para cada bloque usando el mismo procedimiento

• Cálculo de las reservas de menas y del componente útil en cada bloque

Qi-ii = Vi-ii*di-ii

Pi-ii = Qi-ii*Ci-ii

• Cálculo de las reservas totales del yacimiento por la sumatoria de las reservas de los bloques individuales

Qt = Qi-ii + Q ii-iii + ······ + Qn-1,n

Pt = Pi-ii + P ii-iii + ·········· + Pn-1,n

El método de las secciones en todas sus variantes permite tener en cuenta de manera más completa las particularidades de la constitución geológica del yacimiento, la morfología y las condiciones de yacencia de los cuerpos minerales (Lepin y Ariosa,1986). El método posee desventajas importantes. En primer lugar se basa en la interpolación rectilínea de los datos de exploración entre las secciones contiguas y por eso es inaplicable si la estructura tectónica del objeto es compleja. Además si distancias entre los perfiles son grandes se puede incurrir en errores groseros en la determinación de los volúmenes. Por este motivo, no se recomienda este método durante los estadios iniciales del estudio geológico del yacimiento, especialmente si se supone una constitución geológica compleja.

En segundo lugar, al calcular las reservas de mineral útil mediante este método no se utilizan los datos de exploración obtenidos en los puntos dentro del bloque, sino solo los ubicados en las secciones principales de exploración.

Análisis exploratorio de datos

3.1 Compositación o regularización

Generalmente los intervalos de muestreo en los pozos de exploración no coinciden con los intervalos de trabajo en la fase de estimación de recursos. Los intervalos de muestreo son siempre menores pues se busca revelar la variabilidad espacial de las variables que se estudian. El cálculo de los compósitos no es más que un procedimiento mediante el cual las muestras de los análisis se combinan en intervalos regulares (igual longitud), que no coinciden con el tamaño inicial de las muestras. La ley del nuevo intervalo se calcula usando la media ponderada por la longitud de los testigos que contribuyen a cada compósito y la masa volumétrica en caso de ser variable. El objetivo de la regularización según Barnes, 1980 es obtener muestras representativas de una unidad litológica o de mineralización particular las cuales pueden ser usadas, a través de una función de extensión, para estimar la ley de un volumen mucho mayor de la misma unidad.

Entre las principales razones y beneficios de la regularización tenemos:

El análisis geoestadístico exige muestras de igual longitud (similar soporte).

La compositación reduce la cantidad de datos y por consiguiente el tiempo de cálculo o procesamiento.

Se producen datos homogéneos y de más fácil interpretación.

Se reduce las variaciones erráticas (alto efecto pepita) producto de muestras con valores extremadamente altos.

El proceso incorpora la dilución como la provocada por la explotación de banco con altura constante en la minería a cielo abierto.

Existen muchos tipos de yacimientos minerales cada uno de los cuales requiere de un tratamiento específico de los datos de las muestras de manera que se logren los mejores intervalos de compositación para la evaluación del los mismos (Barnes, 1980). Básicamente existen 3 tipos principales de compósitos y se usan en dependencia de la naturaleza de la mineralización y el método de explotación:

Compósito de Banco(bench composite): Las muestras se regularizan a intervalos que coinciden con la altura de los bancos o una fracción de esta. Se emplea para modelar los recursos de yacimientos grandes, diseminados de baja ley que se explotan con minería a cielo abierto (Yacimientos de Cobre porfídico).

Compósito de Pozo (down hole composite): Las muestras se combinan a intervalos regulares comenzando desde la boca del pozo.

Compósito Geológico (geological composite): Las muestras se combinan a intervalos regulares pero respetando los contactos geológicos entre las distintas unidades. Este método se emplea para prevenir la dilución del compósito en el contacto estéril mineral y donde se logra mayor control sobre el proceso de regularización.

El empleo de compósito de banco o de pozo en estos casos provoca una distorsión de la distribución de la ley ya que se puede adicionar mineral de baja ley a la zona mineral o mineral de alta ley al estéril.

Para escoger la longitud de regularización se emplean las siguientes reglas empíricas:

• El tamaño del compósito se selecciona entre la longitud media de las muestras y el tamaño del banco

• Para el caso de los cuerpos en los que su análisis se hace de forma bidimensional, es necesario computar por pozos una media ponderada de los valores de todas las variables de interés que abarque todas las muestras positivas del intervalo mineralizado.

• No se debe regularizar muestras grandes en intervalos más pequeños pues se introduce una falsa idea de continuidad espacial (fig. 3.1).

Figura 3.1 Impacto provocado al regularizar muestras grandes en intervalos pequeños.

3.2 Análisis exploratorio de datos.

Antes de proceder con la estimación de reservas propiamente dicha se debe, siempre que sea posible, realizar un análisis estadístico de los datos disponibles o los generados a partir del cálculo de los compósitos con el objetivo de caracterizar el comportamiento estadístico de las distintas variables en el depósito y en las unidades geológicas (dominios) que lo integran.

La organización de los datos cuantitativos y su análisis pueden consumir el 50 % de tiempo necesario para realizar la estimación de reservas. El análisis exploratorio de datos está dirigido a resolver las siguientes cuestiones:

• Identificar y eliminar los posibles errores

• Caracterización estadísticas de las variables de interés

• Documentar y entender las relaciones entre las variables

• Revelar y caracterizar la continuidad espacial de las variables (potencia y contenido del componente útil)

• Identificar y definir los dominios geológicos que requieren un tratamiento independiente durante la estimación de recursos.

• Identificar y caracterizar las muestras con valores extremos (outliers)

El cálculo de la estadística básica y el estudio de la distribución de frecuencias de los parámetros constituyen las principales herramientas que posibilitan el análisis estadístico de los datos. Los resultados de esta etapa complementan el modelo geológico y se emplean en la modelación de recursos.

La estadística básica se calcula para las muestras originales y compositadas en cada dominio geológico, los cuales incluyen distintos tipos litológicos, tipos de alteración hidrotermal, dominios estructurales y zonas o sectores en las que se reconoce (o se sospecha) que la distribución estadística de la variable es diferente.

3.2.1 Estadística descriptiva

El análisis estadístico comienza con el estudio de la distribución de frecuencia la cual indica como se distribuyen las muestras en intervalos regulares de los posibles valores. A partir de aquí se construyen los histogramas y gráficos de frecuencia cumulativa. El estudio del histograma permite extraer conclusiones sobre el tipo de distribución que siguen los datos, la presencia de valores huracanados y la posible existencia de poblaciones complejas (bimodalidad).

Al histograma calculado se le ajusta un modelo teórico de distribución. En la práctica de la estimación de recursos se emplean mayoritariamente el modelo de distribución normal o gaussiana y el modelo lognormal de 2 y tres parámetros.

Si el histograma del parámetro estudiado es simétrico en forma de campana y la distribución de frecuencia cumulativa se plotea como una línea recta en el papel probabilístico normal entonces los datos se ajustan al modelo de distribución gaussiano. Este tipo de modelo se observa poco en los yacimientos minerales excepto en aquellos de origen sedimentario.

La función de densidad de probabilidades que describe matemáticamente esta distribución esta dada por la siguiente ecuación

Donde

f(x)- función de densidad de probabilidad

( – media

s- desviación estándar

El gráfico de la función de densidad de probabilidad, conocida como curva normal, se muestra en la figura 3.2.

Figura 3.2 –Gráfico de la distribución normal

Una propiedad muy útil de la distribución normal es que el área bajo la curva en un intervalo específico puede ser fácilmente calculada. Por ejemplo, el 68 % de los valores de la variable caen en el intervalo µ(s, el 95% en el intervalo µ(2s y el 99% en el intervalo µ(3s.

Si el histograma del parámetro estudiado es asimétrico, formando una cola hacia la derecha y la frecuencia cumulativa se grafica como una línea recta en el papel probabilístico lognormal entonces los datos se ajustan al modelo de distribución lognormal. Cuando los datos poseen estás características la variable original se transforma calculando el logaritmo natural de sus valores. El histograma de la variable transformada se ajusta al modelo gaussiano.

Este tipo de distribución se encuentra en muchos problemas de evaluación de reservas, donde existe una gran cantidad de valores bajos y unos pocos valores altos que definen el yacimiento.

La función de densidad de probabilidades que describe matemáticamente la distribución lognormal esta dada por la siguiente ecuación.

Donde ( – media de los logaritmos de x

( – desviación estándar de los logaritmos de x

Los gráficos de probabilidad o frecuencia acumulada (normal o lognormal) son también de mucha utilidad para este análisis. En primer lugar permite corroborar el modelo de distribución al que se ajusta la variable y también calcular los principales parámetros estadísticos que describen la distribución. En muchos casos los gráficos obtenidos al representar la frecuencia acumulada no constituyen líneas rectas sino múltiples segmentos y curvas con sus respectivos puntos de inflexión. Estos puntos de cambios de pendiente se emplean para separar poblaciones complejas, siempre y cuando las subpoblaciones posean coherencia espacial y una lógica explicación geológica..

Una desviación típica de los gráficos de probabilidad es una curva hacia abajo en el extremo inferior. Esta curva representa un exceso de muestras con leyes bajas comparado con lo que se debe esperar si la distribución fuese lognormal. En los depósitos de cobre porfídico, por ejemplo, esto se explica por intrusiones tardías débilmente mineralizadas o diques estériles posteriores a la mineralización. Los datos deben ser examinados para determinar la fuente de las muestras de bajo contenido y valorar si esta población ha sido o puede ser cartografiada y estimada de forma independiente. Este mismo comportamiento del gráfico de probabilidad puede originarse al representar una distribución normal en un papel probabilístico lognormal.

Otra desviación muy común de la línea recta en el gráfico de probabilidades es una curva de mayor pendiente en el extremo superior. Esto representa un exceso de muestras con alto contenido lo cual puede ser causado por la superposición de 2 poblaciones. Un ejemplo de esto puede ser vetas de alta ley que cortan mineralización diseminada de baja ley. Otras causas de muestras con valores muy altos pueden ser los pequeños sectores dentro del cuerpo altamente favorables para hospedar mineralización producto de su alta permeabilidad, propiedades químicas favorables, enriquecimiento secundario o removilización metamórfica. Como la mineralización de alta ley generalmente posee menor continuidad que la de baja ley el origen de estas zonas debe ser identificado y su estimación realizada de forma independiente.

Una vez obtenidos los histogramas y gráficos de probabilidades se calculan algunos parámetros de la estadística descriptiva que caracterizan numéricamente la distribución estadística.

Los principales estadígrafos que deben ser calculados para las distintas variables son:

Números de datos (muestras o compósitos)

Medidas de tendencia central (media, moda, mediana)

Medidas de dispersión (varianza, desviación estándar, rango y coeficiente de variación)

Medidas de forma (asimetría y kurtosis)

3.2.1.1 Medidas de tendencia central

La media aritmética es el promedio de los n valores medidos. Posee el inconveniente de que es muy sensible a la presencia de valores extremos en los datos. La media o esperanza matemática se calcula por la fórmula siguiente

La moda es valor más probable o frecuente de la variable estudiada

La mediana es el punto central de los valores observados si se organizan en orden ascendente. La mitad de los valores caen por debajo de la mediana y la otra mitad por encima.

Cuando la variable se ajusta al modelo normal la moda, la mediana y la media coinciden, si la distribución es lognormal, la moda es mayor que la mediana y esta a su vez es mayor que la media.

Cuando la distribución es asimétrica los valores medios de la ley u otro parámetro estimados a partir de una simple media aritmética están sesgados y no se confirma posteriormente durante la producción. Si los datos se distribuyen lognormalmente, la población se puede definir como una población lognormal de dos parámetros (media y la varianza de la población logarítmica), entonces el valor medio de este tipo de distribución se obtiene por la fórmula siguiente:

( = e[(+ var/2]

Donde:

( = Valor medio estimado de la variable

( = Media de la distribución de los logaritmos de la variable

var = varianza de la distribución de los logaritmos de variable.

Los valores ( y var pueden ser calculados por las fórmulas anteriormente descritas o estimados a partir del gráfico de probabilidad (fig. 3.5). La media de los logaritmos coincide con el percentil 50 mientras que la desviación estándar es SD =0.5(X16-X84).

Puede ocurrir que al representar los datos logarítmicos en un diagrama de probabilidad, estos no se ajusten exactamente a una recta, mostrando una cierta curvatura en el comportamiento, lo que es indicativo de la presencia de una población lognormal de tres parámetros (Fig. 3.5). Este tercer parámetro, denominado constante aditiva ((), se puede calcular como:

( = [ x50 – ( x75 . x25 ) ] / (x25 + x75 – 2.x50)

donde x25, x50 y x75 los valores de los percentiles 25, 50 y 75.

Este valor ( se añade a la población original de datos. A continuación, se realiza la transformación logarítmica obteniéndose una nueva población ln(xi + (), la cual si se ajusta a una distribución lognormal. El valor de ( estimado por este método es tentativo y puede ser modificado de modo que se logre el mejor ajuste posible.

Figura 3.5 Gráficos de probabilidad de una distribución lognormal a)población lognormal de 2 parámetros b) población lognormal de 3 parámetros.

Para calcular, en este caso, la media del parámetro se aplica el procedimiento descrito para la población de dos parámetros, sustrayéndose el valor de la constante aditiva al resultado final.

3.2.1.2 Medidas de dispersión

Varianza: La varianza de los datos,??????se calcula de acuerdo a:

La varianza es la desviación cuadrática promedio de los datos respecto a su valor central, esta medida es sensitiva a valores extremos.

Desviación estándar: La desviación estándar se calcula como la raíz cuadrada de la varianza. Esta medida con frecuencia se prefiere en lugar de la varianza debido a que sus unidades son las mismas que la variable que se estudia.

Rango: Es la diferencia entre el máximo y el mínimo.

3.2.1.3 Medidas de forma

Coeficiente de simetría: El descriptor más utilizado para medir la forma de la distribución es el coeficiente de asimetría. Debido a la manera en que se calcula este coeficiente los valores del mismo pueden estar afectados por la presencia de valores extremos en los datos. Un sólo valor extremo puede influenciar notablemente este coeficiente pues la diferencia entre cada valor y la media es elevado al cubo. La distribución normal estándar es perfectamente simétrica, Sk = 0. Esta medida se calcula como:

Sk ( 0 Distribución asimétrica negativa

Sk = 0 Distribución simétrica

Sk ( 0 Distribución asimétrica positiva

Coeficiente de variación: Este coeficiente se usa como una alternativa al coeficiente de asimetría. Se emplea, principalmente, para distribuciones en las cuales todos sus valores son positivos y cuya asimetría es también positiva. Aunque puede ser utilizado para distribuciones con asimetría negativa en ellas su importancia como índice de forma decrece considerablemente. Este coeficiente es una medida de dispersión adimensional, y no está definido para el caso en que la media es cero. Se calcula como la desviación estándar dividida por la media de los datos.

Un coeficiente de variación mayor que uno indica la presencia de algunos valores erráticos en la muestra los cuales pueden tener una gran influencia en la estimación.

Según Finney (1941) una manera práctica de saber si los datos se ajustan a una distribución normal o lognormal es calcular el coeficiente de variación y verificar si este es mayor o menor que 1.2; si es mayor que este valor (gran dispersión de los valores) entonces la distribución es lognormal, en caso contrario el modelo es normal.

Noble, 2000 propone las siguientes reglas para interpretar el coeficiente de variación.