SEGURANÇA DE BARRAGENS DE REJEITOS MINERAIS: A IMPORTÂNCIA DA IMPLANTAÇÃO DE FERRAMENTAS DE ÁNALISE DE RISCO

Os quais tendem a favorecer eventos de ruptura e, consequentemente, contribuir para a ocorrência de impactos, no campo ambiental, econômico e social, pela liberação descontrolada de rejeitos tóxicos ou potencialmente, perigosos. O que torna importante a busca por ferramentas que possam corrigir tais vulnerabilidades, garantir a qualidade estrutural e assim, contribuir para a redução de acidentes e mitigação de riscos. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo principal apresentar a importância da implantação de ferramentas de análise de risco em barragens. A metodologia utilizada para o desenvolvimento do presente estudo consistiu na Revisão Bibliográfica, com abordagem qualitativa e descritiva, a qual foi realizada a partir de artigos, dissertações, monografias e teses, disponíveis na Biblioteca Digital Brasileira de Teses e Dissertações (BDTD) e no Google Acadêmico, publicados nos últimos 20 anos (2000 – 2020).

A metodologia utilizada consistiu na revisão bibliográfica de artigos, dissertações, monografias e teses. This makes it important to search for tools that can correct such vulnerabilities, ensure structural quality and thus contribute to the reduction of accidents and risk mitigation. In this context, the main objective of this work is to present the importance of the implementation of risk analysis tools in dams. The methodology used for the development of thepresentstudy consisted of the Bibliographic Review, with a qualitative and descriptive approach, which was carried out from articles, dissertations, monographs and theses, available in the Brazilian Digital Library of Theses and Dissertations (BDTD) and in Google Scholar, publishedin the last 20 years(2000 - 2020). The methodology used consisted of the bibliographic review of articles, dissertations, monographs and theses. The information gathered showed that risk analysis and assessment tools can favor structural integrity, propose the identification, control and mitigation of hazards and weaknesses, as well as the creation of contingency plans.

Método de linha de centro 16 3 RUPTURA DE BARRAGENS 18 3. Causas 18 3. Consequências 21 3. Histórico no Brasil 22 4 ANÁLISE E AVALIAÇÃO DE RISCO EM BARRAGENS 25 4. Importância de implantação 30 4. As motivações do autor vierem do grande e expressivo número de acidentes de barragens noticiados e registrados pelos órgãos ambientais, especialmente, a de Brumadinho, que contou com graves perdas ambientais, econômicas e sociais. A pesquisa da literatura foi realizada, durante os meses de setembro a novembro de 2020, na base de dados da Biblioteca Digital Brasileira de Teses e Dissertações (BDTD) e no Google Acadêmico, em artigos, dissertações, monografias e teses, publicadas nos últimos 20 anos (2000 até 2020). Na busca do material a ser utilizado para desenvolver a presente monografia, foram utilizadas as seguintes palavras-chave: barragens; barragens de rejeitos; análise de risco; avalição de risco em barragens.

O primeiro capítulo traz os principais conceitos relacionados as barragens de rejeitos minerais, ressaltando a sua definição e utilidade. Além disso, são apresentados os três métodos construtivos de barragens (montante, jusante e de linha de centro) e suas especificações, perante o armazenamento de rejeitos. Figura 1 – Geração de rejeitos no processo de beneficiamento Fonte: Vnaud (2019, p. Com base em Araújo (2006), os rejeitos apresentam características específicas do minério bruto e uma composição caracterizada pela presença de uma fração líquida e sólida, com concentração de 30% a 50% em peso. Além disso, podem variar de materiais arenosos não plásticos (granulares), até lamas (rejeitos de granulometria fina e alta plasticidade). Os rejeitos granulares são, geralmente, constituídos por areias finas a médias não plásticas, com uma granulometria grossa, acima de 0,074mm.

Enquanto que as lamas são compostas, em grande parte por siltes e argilas com alta plasticidade, de difícil sedimentação e alta compressibilidade. Do ponto de vista conceitual, as barragens de contenção de rejeitos, podem ser definidas com base na NBR 13028 (ABNT, 2017), responsável por estabelecer os requisitos mínimos para a elaboração e apresentação de projeto de barragens para disposição de rejeitos, contenção de sedimentos e reservação de água, como as estruturas construídas que tem por finalidade atuar na contenção, acumulação ou decantação de rejeitos de mineração ou ainda, de descarga de sedimentos provenientes de atividades de mineração. As barragens (vales) de contenção têm por finalidade reunir e armazenar os rejeitos ou materiais estéreis produzidos, geralmente, em grande escala, no ato de beneficiamento do minério (MACHADO, 2007).

Desta forma, constituem estruturas projetadas para a decantação e manutenção de rejeitos minerais e, também, água de processo, como ilustra a Figura 2 (FONSECA, 2019). Figura 2 – Barragem de contenção Fonte: Galo (2017, p. As barragens de contenção representam uma tecnologia que visa armazenar os rejeitos e reduzir custos no processo de extração, por meio da criação de alteamentos sucessivos (DUARTE, 2008). Esta construção é executada em etapas, com alteamentos sucessivos e/ou subsequentes, de acordo com a necessidade de armazenamento requerida (GALO, 2017). O primeiro elemento a ser construído, na barragem, compreende o dique de partida, o qual deve ser projetado de acordo com métodos tradicionais de barragem de terra (para armazenamento de água) e deve ser capaz de armazenar a produção de rejeitos de 2 a 3 anos.

Após o dique, são depositados, geralmente, os resíduos minerais, seguidos da construção de alteamentos, estruturas essenciais para o armazenamento dos rejeitos, que podem ser construídas com o emprego de material compactado (oriundo de áreas de empréstimo) ou ainda, com o próprio rejeito (DUARTE, 2008). Os alteamentos podem ser compostos por solos, estéreis ou até mesmo, pelos próprios rejeitos minerais (DUARTE, 2008). Galo (2007) ressalta que os rejeitos underflow (material grosseiros) podem ser utilizados na construção do maciço nos alteamentos, enquanto que os overflow (fração fina) podem ser lançados no reservatório da barragem. Dentre as grandes desvantagens desta técnica é possível ressaltar a limitação na altura dos maciços e a capacidade reduzida de armazenamento de água (GALO, 2017). Além disso, devido contar com a utilização do próprio rejeito de processo, estas barragens necessitam de um maior controle durante a etapa construtiva, visto que, possuem notável dificuldade de controle da superfície freática nos taludes e da capacidade de armazenamento de água, assim como susceptibilidade ao piping, maior propensão a processos erosivos nas superfícies, sendo, também, vulnerável à liquefação (FERRANTE, 2014).

Conforme ressalta Galo (2017), há dificuldade, também, na instalação de um sistema interno de drenagem, que possa atuar no controle e monitoramento do nível d’água dentro da barragem. Outro agravante, com base no estudo de Duarte (2008), é que os alteamentos são formados pelos rejeitos, ou seja, por materiais depositados em um curto espaço de tempo e, portanto, não consolidados, que tendem a favorecer a baixa resistência da barragem ao cisalhamento. Método jusante O método de jusante (Figura 5), refere-se a técnica que prevê a construção de um dique de partida impermeável, composto, normalmente, com solo e/ou material compactado, e os alteamentos subsequentes são executados para jusante do dique, até a cota final do projeto. Valerius (2014) ressalta que o método constitui uma opção onerosa, que requer grandes áreas e volumes controlados.

Fernandes (2014) complementa que, o método jusante tende, portanto, a ter um custo construtivo maior que o de montante. Método de linha de centro O método de linha de centro, segundo Duarte (2008), configura uma alternativa intermediária, entre os métodos de montante e jusante, de modo que, possui vantagens e desvantagens em relação aos mesmos. Já de acordo com Machado (2007), este método configura uma solução, que visa adequar os dois métodos anteriores, apesar de seu comportamento estrutural e geotécnico ser próximo ao de Jusante, como ilustra a Figura 6. Figura 6 – Método de linha de centro Fonte: Albuquerque Filho (2004, p. Entretanto, acredita–se que os acidentes em barragens estejam diretamente relacionados a aplicação de um projeto mal elaborado, combinado com práticas operacionais incorretas (DUARTE, 2008).

Além disso, a escolha do método construtivo a ser aplicado costuma ser ineficiente e, muitas vezes, inadequada ao caso e aos tipos de rejeitos que seriam armazenados (FONSECA, 2019). De acordo com Fonseca (2019), a ruptura de barragens configura um desastre recorrente no Brasil e no mundo, desde o ano de 1915. Estes acidentes já foram responsáveis por provocar a morte de, aproximadamente, 2254 pessoas no mundo, e 31 indivíduos no Brasil, com base nos dados de ICOLD (2001). Sendo, portanto, eventos capazes de proporcionar sérios riscos às populações e ao meio ambiente (FONSECA, 2019). Esta passagem de promove a erosão do talude de jusante da barragem e assim, é responsável por ocasionar uma brecha de ruptura de forma regressiva ou a ruptura global do barramento (VALERIUS, 2014). Figura 7 – Mecanismo de ruptura por galgamento Fonte: Galo (2017, p.

O mesmo autor ressalta que, as barragens de rejeito, por conterem materiais com grande potencial poluidor, devem ser projetadas com a finalidade de evitar que água armazenada possa ser vertida e, por esta questão, nas previsões hidrológicas deve-se considerar o nível do reservatório, a área de influência da bacia hidrográfica e a intensidade das precipitações na região. Além disso, deve prever a construção de estruturas de desvio (canais ou túneis), que possam atuar na contenção da água pluvial, de forma a evitar que esta afete o depósito (VALERIUS, 2014). Segundo Galo (2017), o problema de galgamento está, geralmente, associado a projetos falhos de dimensionamento, em especial, dos sistemas de contenção (borda livre) e/ou de vertimento da barragem.

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). A ruptura representa uma das principais causas de contaminação do meio natural, de modo que, os impactos gerados são, geralmente, graves e de difícil restauração (VALERIUS, 2014). Carvalho (2018) complementa que os impactos decorrentes do rompimento de barragens, podem afetar o meio físico, biótico e antrópico.

Do ponto de vista do meio físico, a liberação de rejeitos pode contribuir para a alteração da qualidade das águas (superficiais e subterrâneas), do regime de escoamento, da qualidade do ar, da qualidade do solo e das condições climáticas locais. m³ de rejeitos tóxicos no Rio Pomba e Rio Paraíba do Sul. Mineração Rio Pomba Cataguases, Miraí/Minas Gerais Alumínio (Al) 2006 0 Vazamento de 400. 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. Além disso, a lama atingiu o Rio Gualaxo, que compreende ao afluente do rio Carmo, que deságua no Rio Doce, o qual segue em direção ao Oceano Atlântico (GALO, 2017).

Este acidente ocasionou sérios riscos ambientais (mortes de espécies, desequilíbrio dos ecossistemas, assoreamento, redução da vegetação, entre outros) e sociais (mortes, dificuldade no fornecimento de água, entre outros). 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 (CARVI, 2019) 4 ANÁLISE E AVALIAÇÃO DE RISCO EM BARRAGENS O crescimento de acidentes no mundo, envolvendo o rompimento de barragens, é proveniente, em grande parte, de aspectos técnicos, que são responsáveis por favorecer o surgimento de falhas e, consequentemente, a ruptura destas estruturas.

Acredita-se que estes eventos estejam associados, principalmente, a projetos mal elaborados, ao monitoramento deficiente (durante a construção e operação) ou a negligência, portanto, a implantação de práticas inadequadas pela administração (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 mantenha em níveis de risco aceitáveis, ou ainda, apresentar capacidade de atender as exigências de comportamento necessárias, para evitar incidentes e acidentes (DUARTE, 2008). Neste contexto, de acordo com Fonseca (2019), o termo “risco”, refere-se à probabilidade de ocorrência de um evento inesperado e de sua consequência, para o ambiente, saúde e segurança pública. Desta forma, está relacionado com a 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 (PEREIRA, 2016).

O risco em barragens, quase sempre, está associado há três fatores, que afetam a segurança destas estruturas, que correspondem a: fatores estruturais (resistência e estabilidade das obras); fatores hidráulico-operacionais (ligados ao funcionamento dos órgãos de segurança e respectivos equipamentos); e fatores ambientais, sociais e econômicos. Entretanto, os riscos dependem das características específicas do local (onde a barragem está inserida) e da estrutura, das condições de precipitação e da atividade sísmica na área, bem como do projeto, construção e das técnicas de manutenção aplicada (DUARTE, 2008). O que favorece a execução e o funcionamento de estruturas vulneráveis a sofrer acidentes e, portanto, suscetíveis a gerar danos, até mesmo para a empresa mineradora. Segundo Vianna (2015), a análise de risco representa a etapa responsável por coletar e usar, de forma sistemática, um conjunto de informações disponíveis, para estimar e determinar a frequência de eventos específicos (que podem vir a ocorrer) e a magnitude de suas consequências.

Fonseca (2018) complementa que, a análise de risco objetiva verificar a interação dos diferentes componentes do sistema da barragem e assim, determinar quais cenários que podem resultar desta interação e, principalmente, quais e quantos prejuízos/danos estes cenários podem provocar. Sendo assim, a análise de risco constitui o processo de gestão que visa identificar eventuais anomalias, que possam afetar a segurança, funcionalidade e qualidade estrutural da barragem, e assim, permite, posteriormente, que sejam tomadas decisões ou soluções em prol a redução, controle e mitigação destas (FONSECA, 2018). Portanto, tem por função identificar perigos, estimar qualitativamente e quantitativamente os riscos, analisar suas consequências e permitir a aplicação da solução adequada, como demonstra a Figura 10 (LEITE, 2019). Colle (2008) relata que uma barragem só pode ser considerada segura e dispensar a análise de risco se satisfazer os critérios atuais de projeto, ou seja, apresentam desempenho satisfatório, sem registro de deficiências nas inspeções.

A análise de risco é realizada por meio da utilização de um conjunto de informações, coletadas por meio de métodos específicos, que variam de acordo com a necessidade e o tipo de barragem (FONSECA, 2019). A inspeção deve ser realizada de forma periódica, ao longo da vida útil da estrutura, por meio, de check-lists, levando em consideração que uma vigilância contínua e rigorosa constitui base segura a este processo (DUARTE, 2008). Além disso, conforme ressalta Fontenelle (2007), devem ser utilizados planilhas, fluxogramas, diagramas de blocos, diagramas esboços (modos de falha) e diagramas de causa e efeito. Importância de implantação A análise de risco representa uma ferramenta fundamental para reduzir e controlar riscos em barragens, uma vez que, constitui um instrumento responsável por identificar eventos indesejáveis que conduzem, em grande parte, a ocorrência de rupturas.

Visto que, a análise de risco, através da identificação de possíveis perigos, pretende reduzir os efeitos e as consequências dos acidentes (FONTENELLE, 2007). Já as medidas de controle representam aquelas aplicadas de forma preventiva no projeto, construção e operação, favorecendo a conservação e manutenção da barragem (VIANNA, 2015). Sendo assim, a implantação da avaliação de risco constitui uma ferramenta fundamental, responsável por verificar as formas potenciais de ruptura e consequências, com a finalidade de atuar no controle, bem como redução de acidentes ou eventos de ruptura, que promovem inúmeros impactos sobre o meio ambiente, a qualidade de vida e o setor econômico (DUARTE, 2008). Através deste instrumento é possível criar um plano de contingência, capaz de estabelecer solução aos cenários de ruptura, uma vez que, permite a identificação de riscos e, consequentemente, a mitigação de danos (DUARTE, 2008).

Segundo Pereira (2016), a análise de risco deve ser o primeiro componente do sistema de gerenciamento de riscos, uma vez que, permite investigar os pontos falhos da estrutura e do processo de disposição de rejeitos, com a finalidade de estimar a probabilidade de ocorrência e a magnitude das consequências destes potenciais acontecimentos, que viriam a ser produzidos. A aplicação de ferramentas de análise de risco envolve a revisão de todos aspectos sociais e administrativos das empresas e indústrias mineradoras. Em que as organizações passam a rever os seus processos produtivos, suas atividades e produtos, buscando formas de tornar os seus processos ecologicamente sustentáveis, especialmente, perante o armazenamento e destinação de rejeitos minerais. O que implica em construir sistemas de produção que não provoquem impactos negativos ao meio ambiente ou a sociedade, que possam ainda contribuir para o desenvolvimento sustentável dos municípios (FONSECA, 2019).

Além disso, as ferramentas de qualidade induzem e garantem a correta disposição e destinação de rejeitos, e a identificação de passivos ambientais, bem como danos e riscos potenciais, por parte das barragens. Tornando assim, as atividades, processos e ciclos do setor minerário menos danosos perante o meio ambiente e a qualidade de vida (COLLE, 2008). Assim como ajuda definir melhor seus objetivos e políticas, proporciona padrões de desempenho mais fáceis de controlar e adota ações preventivas/corretivas (GUIMARÃES, 2018). Sendo assim, as ferramentas de análise podem ser consideradas uma estratégia de negócio, capaz de atender as necessidades da organização (dimensão econômica), da comunidade (dimensão social), bem como da preservação do meio ambiente (dimensão ambiental), que correspondem aos três pilares do desenvolvimento sustentável.

As industrias passam a aliar o sucesso financeiro ao equilíbrio ambiental e à atuação social, de modo a estabelecer uma estrutura capaz de suportar e suprir atividades (FONTENELLE, 2007). O mecanismo propõe a avaliação e revisão dos ciclos produtivos e/ou administrativos, o que contribui, também, para que as empresas possam reduzir perdas e a falta de controle sobre o processo de armazenamento de rejeitos, e assim, melhorar a organização de processos, com o objetivo de atender o que requer o gerenciamento ambiental. Há, também, a redução de encargos ambientais e de custos associados a aterros e a responsabilidade ambiental (COLLE, 2008). O FMEA refere-se a um método de análise que estabelece, inicialmente, a identificação e a perfeita compreensão dos modos possíveis de ruptura de um sistema, para a avaliação do comportamento global do sistema (PEREIRA, 2016).

Desta forma, a partir de um modo de falha, avalia as causas, consequências, os meios de prevenção e mitigação, sendo os efeitos sistematicamente identificados e analisados (COLLE, 2008). Já o método ETA conta com uma análise semi-quantitativa e quantitativa, que permite calcular a probabilidade de ocorrência de sequências de eventos a partir de um determinado acontecimento iniciador, como aponta Colle (2008). Ou seja, é um método que permite modelar possíveis resultados de um evento inicial, em que os eventos, as consequências e possibilidades são representados por meio de uma árvore de eventos. Com base nos resultados obtidos, permite calcular a fiabilidade do sistema (PEREIRA, 2016). O mesmo capítulo ainda demonstra que a ruptura de barragens esta, em grande parte, associada a ações falhas e/ou inadequadas das empresas, nas etapas de projeto, construção, execução, monitoramento e manutenção, o que tende a prejudicar o seu desempenho físico e torna-la suscetível a acidentes.

É possível observar ainda, que há ausência de planos de monitoramento e controle hidrológico, que configura o principal problema em barragens e caracteriza um grave quadro de negligência. Tais fatos dificultam, portanto, a identificação, controle e/ou mitigação dos riscos, que a estrutura pode estar exposta no meio. Visto que, toda e qualquer barragem tende a apresentar riscos, que se não previstos e estudados, podem tornar a estrutura precária e, consequentemente, favorecer a ocorrência acidentes. Já por meio do capítulo 3, é possível concluir que as ferramentas de análise e avaliação de risco constituem instrumentos fundamentais para o setor minerário. f. Tese (Doutorado em Engenharia). Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. São Paulo, 2008. ALBURQUEQUE FILHO, L.

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