A IMPORTÂNCIA DA IMPLANTAÇÃO DE FERRAMENTAS DE AVALIAÇÃO E ANÁLISE DE RISCO EM BARRAGENS

Titulação Nome do Professor(a) Prof(a). Titulação Nome do Professor(a) Prof(a). Titulação Nome do Professor(a) Pelotas, dia de mês de 2019 VAZ, RODRIGO DA ROZ. A importância da implantação de ferramentas de avaliação e análise de risco em barragens. f. VAZ, RODRIGO DA ROZ. The importance of deploying risk assessment and analysis tools in dams. f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Civil) – Faculdade Anhanguera de Pelotas, Pelotas, 2019. ABSTRACT The containment dams constitute the structures responsible for acting in the storage of tailings from mining activities. LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 1 – Barragem de contenção 12 Figura 2 – Método montante 14 Figura 3 – Método jusante 16 Figura 4 – Método de linha de centro 17 Figura 5 – Mecanismo de ruptura por galgamento 20 Figura 6 – Mecanismo de ruptura por piping 21 LISTA DE TABELAS Tabela 1 – Mecanismos de falha em Barragens 19 Tabela 2 – Registros de rompimento de barragem no Brasil 22 SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO 8 2 BARRAGENS DE REJEITOS 10 2.

MÉTODOS CONSTRUTIVOS 13 2. Método montante 14 2. Método jusante 15 2. Método de linha de centro 16 3 RUPTURA DE BARRAGENS 18 3. De modo a corrigir as vulnerabilidades dos projetos e, consequentemente, garantir a qualidade estrutural da barragem, bem como a minimização de acidentes e impactos. O aumento dos eventos de ruptura e da gravidade dos danos estabelecem a necessidade da busca por instrumentos que possam favorecer a segurança destas estruturas. Neste contexto, e em meio a atual falta de conhecimento, por ser um assunto recente, surge a interrogativa: as ferramentas da avaliação e análise de risco são mesmo capazes de contribuir de forma eficiente para a redução ou mitigação de acidentes e rupturas em barragens? O presente trabalho tem como objetivo principal apresentar a importância da implantação de ferramentas de análise de risco em barragens, para a segurança no armazenamento de rejeitos, controle e redução de acidentes/rupturas.

Sendo os objetivos específicos: i) Apresentar o conceito de barragens e seus principais métodos construtivos; ii) abordar sobre a ruptura de barragens, de modo a apresentar o histórico do país; iii) conceituar e relatar a importância da execução de métodos de avaliação e análise de risco em barragens, para a melhoria do nível de segurança e da condição estrutural de barragens; A metodologia utilizada consistiu na revisão bibliográfica, elaborada a partir de artigos, dissertações, monografias e teses, disponíveis na Biblioteca Digital Brasileira de Teses e Dissertações (BDTD) e no Google Acadêmico, publicadas nos últimos 20 anos. Para a pesquisa do material foram empregadas as seguintes palavras-chave: “Barragens”, “Risco em Barragens”, “Gerenciamento de Risco”, “Análise de Risco”, “Ruptura de Barragens”, entre outras.

Segundo Souza Junior, Morefira e Heineck (2018), a composição dos rejeitos minerais pode ser diversa, uma vez que, poucos estudos buscam abordar este foco, entretanto, acredita-se que os elementos principais sejam metálicos e metaloides, que constituem materiais potencialmente tóxicos. Segundo Duarte (2008), os rejeitos minerais, de maneira geral, podem ser depositados em minas subterrâneas, cavas exauridas e em pilhas, ou ainda, por empilhamento a seco e barragens de contenção de rejeitos. Entretanto, a escolha do método de disposição dependerá do tipo de processo de mineração executado, das condições geológicas, climáticas e topográficas da região, assim como das propriedades mecânicas e das características específicas (físicas e químicas) dos rejeitos e, consequentemente, do seu grau de impacto ambiental.

Machado (2007) complementa que, a demanda crescente por minérios e a tecnologia do beneficiamento têm exigido áreas cada vez mais extensas para a disposição dos rejeitos. Uma vez que, neste setor, a produção é considerada crescente e intensa, devido a alta demanda mundial por minérios, o que implica em uma grande quantidade de rejeitos, em razão, principalmente, da exaustão de jazidas de maior teor e a entrada em operação de jazidas de baixo teor (FERRANTE, 2014). MÉTODOS CONSTRUTIVOS A composição e o arranjo estrutural de uma barragem podem vir a variar, uma vez que, são definidos com base no tipo de rejeito (a ser disposto), nas características da região (vegetação, topografia, condições climáticas, entre outras). Além disso, é definida por meio de critérios técnicos e geotécnicos, que tem a finalidade de estabelecer o confinamento seguro do rejeito (MACHADO, 2007).

Sendo assim, as barragens devem ser projetadas de acordo com a sua finalidade, o tipo de rejeito a ser depositado, as diferenças nas características granulométricas e o processo ideal de disposição (MACHADO, 2007). Duarte (2008) complementa que, o método construtivo a ser empregado depende, também, das condições geológicas e topográficas da região, bem como das propriedades mecânicas dos rejeitos e, consequentemente, do seu grau de impacto (ambiental, econômico e social). A construção das barragens de contenção é realizada por uma equipe técnica especializada, que conta, normalmente, com o auxilio de equipamentos da própria mineradora (ALBUQUERQUE FILHO, 2004). Após esta etapa, o rejeito é lançado, por meio de canhões ou hidrociclones, em direção a montante da linha de simetria do dique, formando assim, uma praia de deposição, que atua como fundação e fornece, eventualmente, material para a construção dos alteamentos subsequentes (ALBUQUERQUE, 2004).

De acordo com Duarte (2008), este processo é repetido de forma contínua até que a elevação final (altura), prevista em projeto, seja atingida. Figura 2 – Método montante Fonte: Albuquerque Filho (2004, p. Embora o método montante seja o mais utilizado pelas mineradoras, em razão de sua economia (baixo custo) e facilidade executiva (rapidez e simplicidade na construção dos alteamentos), esta técnica possui um baixo controle construtivo, sendo considerada crítica, em termos de segurança e qualidade estrutural (DUARTE, 2008). Por esta questão, segundo Albuquerque Filho (2004) este método vem sendo desaconselhado e até mesmo proibido em alguns países, uma vez que, o precário controle existente na construção destas barragens representa o principal fator em inúmeros casos de fenômenos de ruptura. Visto que, neste método, o sistema de drenagem interna pode vir a ser instalado em meio a construção da barragem (DUARTE, 2008).

As principais vantagens deste método estão associadas a facilidade na execução da drenagem interna, a resistência a efeitos dinâmicos e a adequação para casos de armazenamento de água (GALO, 2017). Esta técnica permite, também, um maior controle da percolação, visto que, possibilita a instalação de sistemas de drenagem (VALERIUS, 2014). Além disso, viabiliza a execução de barragens de maior porte, com fatores de segurança mais satisfatórios, de modo a possibilitar uma resistência ideal aos efeitos dinâmicos, com forças sísmicas (ALBUQUERQUE FILHO, 2004). Já as desvantagens do método jusante resumem-se a necessidade de grande volume de rejeitos grosseiros, assim como da execução de medidas de controle direcionadas a erosão hídrica e eólica do talude (GALO, 2017).

Permite ainda, um bom controle da drenagem interna, assim como da compactação do aterro, o que tende a possibilitar maior controle da linha de saturação e percolação, consequentemente, contribuindo para a formação de uma boa resistência sísmica (VALERIUS, 2014). Já as desvantagens estão associadas a falta de capacidade de armazenamento de água, a limitação nas taxas de execução dos alteamentos e da susceptibilidade a liquefação (GALO, 2017). RUPTURA DE BARRAGENS As barragens de contenção de rejeitos, conforme ressalta Duarte (2008), representam estruturas complexas e dinâmicas, que requerem cuidados especiais na elaboração do projeto, assim como nas etapas de operação e manutenção. Uma vez que, se encontram expostas no ambiente e, consequentemente, à ação de inúmeros agentes físicos, químicos e biológicos, internos e externos, que podem promover deslocamentos e deformações, o que depende, também, principalmente, da composição e das dimensões da estrutura (MACHADO, 2007).

O rompimento de barragens de rejeitos ocorre, geralmente, devido a atividades, processos e/ou projetos inadequados, bem como deficientes. Conforme ressalta Valerius (2014), é possível perceber que a ausência de planos de monitoramento e controle hidrológico, de reservatórios e da superfície freática dentro dos depósitos configuram uma das causas mais comuns para a ocorrência de falhas. Sendo assim, grande parte dos acidentes tendem a ocorrer em razão de fenômenos relacionados a instabilidade de taludes, galgamentos (overtoping), erosões internas (piping) e externas, como ilustra a Tabela 1 (VALERIUS, 2014). Tabela 1 – Mecanismos de falha em Barragens Mecanismo de Falha Causa Instabilidade de Taludes - Sobrecarga da fundação e/ou depósito de rejeitos; - Controle inadequado de poropressões; Erosão interna (piping) - Controle inadequado da superfície freática e da percolação; - Projeto de drenagem ineficiente e/ou filtro de má qualidade; - Projeto ou controle construtivo mal feito, resultando no aparecimento de rachaduras e vazamentos; Galgamento - Projeto hidrológico ou hidráulico inadequado; - Nível de água do reservatório muito próximo da crista da barragem; Erosão externa - Inclinação do talude e pé da barragem inadequados; Fonte: Valerius (2014, p.

Entretanto, a ruptura, que representa o principal problema que a estrutura pode apresentar durante sua vida útil, é resultante de deslocamentos e deformações da barragem. Há inúmeros fatores que podem favorecer a ocorrência destes eventos, entre eles: o formato, a dimensão e as propriedades mecânicas do material; a existência de abaixa resistência ao cisalhamento; métodos inadequados de lançamento, direção do movimento e grau de compactação; valores elevados de poropressão (MACHADO, 2007). Pode ainda, estar associado a falhas do sistema de drenagem interna ou a problemas geológicos e construtivos (GALO, 2017). O piping ocorre, segundo Galo (2017), quando há uma erosão interna de jusante para montante, que tende a formar um orifício alongado, com carregamento de partículas de solo pelo maciço, em razão do fluxo excessivo de água.

Este carregamento atua na formação de canais contínuos, responsáveis por provocar o colapso da estrutura, como demonstra a Figura 6. Figura 6 – Mecanismo de ruptura por piping Fonte: Galo (2017, p. HISTÓRICO NO BRASIL Os acidentes mais graves, relacionados ao rompimento de barragens de rejeitos, no Brasil, concentraram-se no estado de Minas Gerais, que comporta, atualmente, grande parte das barragens do território. litros de lama, que atingiu o córrego da região e o município do Rio de Janeiro. Mineração Rio Pomba Cataguases, Miraí/Minas Gerais (Indústrias Químicas Cataguases). Alumínio (Al) 2007 0 Despejo de dois bilhões de litros de lama em alguns rios da região. A lama alcançou cerca de 400 residências na Zona da Mata, deixando 30% da população desalojada.

Ocorreu o comprometimento do abastecimento de água nas cidades de Minas Gerais e Rio de Janeiro. Acredita-se que este evento tenha afetado 663 km de rios e córregos, 1469 hectares de vegetação, 207 edificações de Bento Rodrigues e 600 famílias, que passaram a ficar desabrigadas (GALO, 2017) O rompimento de barragens mais recente foi o da mineradora Vale, em 25 de janeiro de 2019, no município de Brumadinho – MG, o qual ocasionou impactos mais graves e severos, em comparação ao de Mariana, pela liberação de 11,7 milhões de metros cúbicos de rejeitos de mineração. O acidente provocou 270 mortes e 35 ainda desaparecidos, além disso, foi responsável por ocasionar a perda de 125 hectares de florestas, assim como por contaminar o Rio Paraopeba (CALVI, 2019) 3. CONSEQUÊNCIAS A ruptura de barragens é capaz de proporcionar consequências desastrosas para a comunidade local (populações), o ambiente a jusante e às áreas de proteção natural (DUARTE, 2008).

Desta forma, podem proporcionar impactos sobre o solo, fauna, flora, topografia e morfologia do terreno, a qualidade do ar (pela emissão de gases ou partículas contaminantes) ou a demografia (crescimento e/ou diminuição da população local) (VALERIUS, 2014). Pode contribuir ainda para aerodispersão de particulados, drenagem ácida, contaminação do lençol freático, deslizamentos de terra, instabilidade do terreno (variação da topografia e morfologia) e poluição atmosférica (emissão de gases) (ICOLD, 2001). Neste contexto, a segurança destas estruturas fica, muitas vezes, em segundo plano, uma vez que, estas autoridades têm outras tarefas a cumprir (DUARTE, 2008). Martins (1999) relata que esta situação, propõe a necessidade da busca por instrumentos que possam originar ou fortalecer o conceito de segurança nestas estruturas, visto que, ao longo dos anos, vem ocorrendo o envelhecimento de inúmeras barragens, alterações hidrológicas e climáticas, que tende a favorecer o aumento de riscos de acidentes.

Levando em consideração as principais causas de ruptura, nota-se a importância da implantação de medidas que possam auxiliar a execução e o funcionamento de barragens, de modo a estabelecer segurança estrutural, em razão dos inúmeros riscos encontrados nestas estruturas (DUARTE, 2008). A segurança de barragens parte do ponto que a estrutura deve apresentar uma condição em que a ocorrência de ameaças (a população, proprietário e meio ambiente) se mantém em níveis de risco aceitáveis, ou ainda, apresentar capacidade de atender as exigências de comportamento necessárias, para evitar incidentes e acidentes (DUARTE, 2008). De acordo com Fonseca (2019), o termo “risco”, refere-se à probabilidade e/ou ameaça de perigo para o homem (saúde e bens materiais) ou para o meio ambiente, sendo uma condição potencial para a ocorrência de acidentes.

Já quanto à origem, estes podem compor as classes de: fenômenos naturais, tecnológicos ou humanos, os quais podem ainda incidir sobre um único individuo (risco individual) ou sobre uma comunidade (risco social ou coletivo), e ter suas consequências passíveis ou não de mensuração (tangíveis ou intangíveis) (FONSECA, 2019). De acordo com Duarte (2008), a análise de risco possibilita verificar quais as formas potenciais de ruptura na barragem e quais seriam suas consequências, de modo a contribuir para a construção de um plano de gerenciamento de risco eficiente e adequado, capaz de reduzir os riscos no projeto, construção e/ou operação da estrutura. Além disso, possibilita a criação de um plano de contingência, uma vez que, toda e qualquer barragem esta suscetível a algum grau de risco que não pode ser eliminado.

Ou seja, favorece a implantação de métodos que possam identificar e mitigas danos, responsabilidades e, oferece respostas a emergências e técnicas de monitoramento, em caso de acidentes. Esta ferramenta deve considerar não apenas os impactos ambientais, mas, também, danos à imagem da empresa construtora e mineradora, a perdas econômicas e, especialmente, a probabilidade de perdas de vidas humanas (FONSECA, 2019). O mesmo autor complementa ainda que a análise de risco representa uma ferramenta que propõe a quantificação das opções, da probabilidade, consequências e possíveis custos do fracasso (multas, medidas compensatórias, gastos operacionais e ambientais). Sendo assim, a análise de risco visa estabelecer procedimentos de previsão e proteção, capazes de combater cheias e evitar, consequentemente, acidentes (FONTENELLE, 2007).

Sendo útil para mapear impactos (ambientais, econômicos e sociais) de todos os eventos prejudiciais que podem vir a ocorrer na barragem, em suas diferentes etapas (projeto, construção e operação). Por meio de metodologias iterativas, descritivas e qualitativas, sem a necessidade de requerer instrumentos matemáticos ou estatísticas (FONSECA, 2019). CONSIDERAÇÕES FINAIS Por meio dos dados levantados, bem como apresentados no presente trabalho é possível concluir que as barragens constituem estruturas complexas, que tem por finalidade atuar no armazenamento e contenção de rejeitos, provenientes das atividades minerárias, e por esta questão, são fundamentais para o setor. Conclui-se, portanto, que tais ferramentas podem permitir o controle ou correção das vulnerabilidades encontradas nos projetos, ou ainda, na construção e operação de barragens. A avaliação e análise de risco, portanto, tende a favorecer a integridade estrutural da barragem, a criação de planos de contingência, o conhecimento das probabilidades, consequências e possíveis custos de uma possível ruptura.

E, principalmente, minimizar o número de acidentes, bem como de impactos (ambientais, econômicos e sociais), provenientes da liberação excessiva e descontrolada de rejeitos. REFERÊNCIAS AGOSTINO, L. F. de 2019. ALBURQUEQUE FILHO, L. H. Avaliação do comportamento geotécnico de barragens de rejeitos de minério de ferro através de ensaios de piezocone. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil). Contribuição ao estudo do comportamento de barragens de rejeito de mineração de ferro. p. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil). Universidade Federal do Rio de Janeiro. Rio de Janeiro, 2006. CARVALHO, G. B. Incidências de impactos decorrentes de acidentes com barragens de rejeito. f. Dissertação (Mestrado em Geotecnia). Classificação das barragens de contenção de rejeitos de mineração e de resíduos industriais no estado de Minas Gerais em relação ao potencial de risco.

p. Dissertação (Mestrado em Saneamento, Meio Ambiente e Recursos Hídricos. Universidade Federal de Minas Gerais. Belo Horizonte, 2008. Universidade Federal de Brasília. Brasília, 2000. FERRANTE, F. Estudo de viabilidade para recuperação de minério de ferro em rejeitos contidos em barragens. f. S. Proposta metodológica de avaliação de riscos em barragens do nordeste brasileiro - estudo de caso: barragens do Estado do Ceará. f. Tese (Doutorado em Recursos Hídricos). Universidade Federal do Ceará. F. Panorama das barragens de rejeito mineral dos estados do Pará e Amapá, através da utilização de SIG. f. Dissertação (Mestrado em Gestão de Riscos e Desastres Naturais na Amazônia). Universidade Federal do Pará. f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Ambiental Urbana). Universidade Federal da Bahia. Salvador, 2017.

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