CONTENÇÃO DE REJEITOS DA MINERAÇÃO, INSTRUMENTAÇÃO E MONITORAMENTO DE BARRAGENS

REGISTRO DOI: 10.5281/zenodo.7644064

Cláudio Marinho de Pinho Pontes¹
Márcio Marinho de Pinho Pontes

Figura 1 – Moradores de Mariana presenciando a inundação da cidade de Bento Rodrigues pela lama de rejeitos da barragem

Fonte: strangesounds.org

Resumo –Esse artigo é uma contribuição ,por meio de pesquisa bibliográfica ,sobre contenção de rejeitos da mineração , instrumentação e monitoramento de barragens .Apresentamos nesse estudo os objetivos da instrumentação de barragens e suas características técnicas ,metodologia construtiva das barragens de rejeitos e seu monitoramento através de auscultação da instrumentação. Uma dificuldade encontrada na pesquisa ,foi devido à variedade de instrumentos que podem ser instalados em uma barragem , procurou-se analisar os instrumentos de medição de deslocamentos e controle de fluxo percolante ,sendo os mais utilizados em barragens de terra e rejeitos . Esse tema foi escolhido ,após a importância que se faz ,no controle intenso dessas obras de engenharia ,enfatizando a importância e a necessidade permanente da melhoria das condições de segurança e monitoramento das barragens brasileiras .

PALAVRAS CHAVES : contenção de rejeitos da mineração , instrumentação ; monitoramento ; barragens.

Abstract This work is a contribution, through bibliographical research, on mine tailings containment, instrumentation and monitoring of dams. We present in this study the objectives of dam instrumentation and its technical characteristics, constructive methodology of tailings dams and their monitoring through instrumentation auscultation. A difficulty found in the research was due to the variety of instruments which can be installed in a dam, we tried to analyze the displacement measuring instruments and the control of the flow, which are the most used in earth dams and tailings. This theme was chosen, after the importance that is made, in the intensive control of engineering works, emphasizing the importance and the permanent need to improve the safety conditions and monitoring of Brazilian dams.

KEY WORDS : instrumentation; monitoring; adams; mine tailings containment.

1. Introdução

A instrumentação geotécnica iniciou entre os anos de 1930 e 1940, observando-se a utilização de equipamentos hidráulicos e mecânicos com a finalidade proposta. Para a instrumentação de auscultação que é o processo de observação ,caracterização, detecção do desempenho e tendência de comportamento de uma barragem e suas auxiliares estruturas. Pode ser realizada por instrumentação e inspeções visuais, está conhecida como processo de auscultação qualitativa, sendo realizadas através de visitas permanentes ao campo.

As primeiras iniciativas para controle do comportamento e instrumentação da mesma, são da década de 50. A maioria da antigas barragens de pequeno porte, até 15 metros de altura ,possuía apenas medidores de vazão como instrumentação, segundo Penman, 1989.

Na década posterior, inicia-se a medição de deslocamentos horizontais com inclinômetros e a instalação de células de pressão total nos aterros e interface solo-cimento. As medições de tensões e deformações começaram na década de 70 a serem utilizadas .Os instrumentos adquirem confiança na análise de dados ,ganhando uma ferramenta importante no método de elementos finitos quando aplicados em projetos .Na década de 90 ,houve aperfeiçoamento dos instrumentos de medição e informatização das fases de coleta ,transmissão ,processamento e análise dos dados e início da aplicação dos modernos recursos da informática e automação das grandes barragens.

No final do século XX ,registrou -se o aparecimento de sistemas automatizados de aquisição de dados (ADAS – Automated Data Aquisition System),alguns dos quais utilizam satélites espaciais para transmissão dos dados (U.S ARMY CORPS OF ENGINEER,2004).A instrumentação é um dos métodos utilizados para acompanhar o comportamento de uma barragem e de sua fundação (CRUZ,1966), podendo alertar para o desenvolvimento de condições inseguras. O projeto de instrumentação deve especificar e detalhar as diretrizes básicas para um bom monitoramento.

Diante dos desafios ,decidiu -se focar mais atenção à segurança de barragens iniciando-se um desenvolvimento científico e tecnológico buscando melhorias nos instrumentos e adequá-los as necessidades de cada projeto de barragem.

Barragens de contenção de rejeitos da mineração são estruturas de grande responsabilidade e necessitam de monitoramento constante do seu desempenho operacional ao longo da vida útil do empreendimento .

Para detecção de fenômenos físicos ,as tensões ,deformações ,subpressão ,percolação,vazão ,sismos e deslocamentos são utilizados instrumentos nas barragens .Com a obtenção das informações através dos instrumentos ,é possível operar barragens otimizando o seu aproveitamento e ajustando o projeto da barragem às condições de extração e produção da mineradora.

A obtenção dos dados de auscultação através de instrumentação geotécnica e inspeções visuais ,atenuam os riscos impostos em barragem de rejeito em construção e justifica o interesse pela implantação da instrumentação nas obras geotécnicas de engenharia.

2. Objetivos do trabalho

Devido à abrangência deste tema, instrumentação de auscultação, esta pesquisa apresenta revisão bibliográfica das principais técnicas de instrumentação de barragens de rejeito e foca nas vantagens ,metodologia de instalação ,leitura ,erros de interpretação de dados ,objetivo geral de cada instrumento ,valores limite e qual critério utilizado para definição desses valores ,buscando com isto auxiliar na especificação técnica destes equipamentos a serem implantados .O controle da instrumentação de auscultação deve recair essencialmente sobre os instrumentos que permitam a observação de deslocamentos ,sub-pressão e vazões de percolação, uma vez que constituem, dentre os instrumentos de auscultação de barragens ,aqueles de mais fácil interpretação e os mais indicados para o controle da segurança das estruturas. Nesta pesquisa será dado ênfase aos instrumentos que monitoram as deformações do maciço ,que variam com o nível de tensões aplicadas e a granulometria do rejeito, e são medidos através de inclinômetros. Também serão abordados os instrumentos de piezometria utilizados para monitorar o comportamento da água subterrânea que percola pela fundação e em diferentes pontos ao longo do maciço ,concluindo-se que estes instrumentos são imprescindíveis para o controle da segurança da barragem.

3. Atividade Mineradora

O rápido crescimento da população mundial levou à necessidade de grandes incrementos da produção mineraria ,os quais vêm sendo obtidos através da aplicação intensiva de novas tecnologias e pela conquista de novas fronteiras . A produção mineral brasileira ,que contempla inúmeras substâncias ,é resultado natural dessa característica. Contudo, apesar dessa variedade, o valor da produção ainda é muito concentrado ,principalmente ,sobre ferro ,alumínio ,nióbio ,níquel e ouro. Nota-se que ainda há muito espaço para se crescer no setor mineral brasileiro . Minerar é uma das atividades mais primitivas exercidas pelo homem como fonte de sobrevivência e produção de bens sociais e industriais. A forma de extrair os bens minerais que a natureza nos oferece tem sido aprimorada nos últimos cinquenta anos. Como atividade extrativa ,a mineração exercida sem técnicas adequadas e sem controle, pode deixar um quadro de degradação oneroso na área que a abriga. A definição jurídica de impacto ambiental do Brasil vem expressa no art.1º da Resolução 1 de 23 .1.86 do CONAMA – Conselho Nacional do Meio Ambiente, (Brasil ,1986), nos seguintes termos “considera-se impacto ambiental qualquer alteração das propriedades físicas, químicas e biológicas do meio ambiente, causada por qualquer forma de matéria ou energia resultante das atividades humanas, que direta ou indiretamente, afetam-se: a saúde ,a segurança e o bem estar da população; as atividades sociais e econômicas ;a biota ;as condições estéticas e sanitárias do meio ambiente e a qualidade dos recursos naturais”.

Devido à redução das condições de segurança ao longo da vida útil da obra e a falta de instrumentação adequada ,os acidentes ocorridos nos últimos tempos em barragem,penalizando as comunidades do entorno das minas e,em muitos casos,em grandes extensões ao longo de cursos d água ,destruindo completamente ecossistemas locais e regionais .

Figura 2 – Estrutura da barragem e material acumulado

Os critérios de classificação das barragens ,segundo a Deliberação Normativa do Conselho Estadual de Política Ambiental ,Minas Gerais – DN COPAM nº .62/2002 define dois critérios técnicos ( altura da barragem e volume do reservatório )e três ambientais para classificação ,tabela 1 ,quanto ao potencial de dano ambiental de barragens de contenção de rejeitos, de resíduos e de reservatórios de água em empreendimentos industriais e mineiros .

Os critérios técnicos são: altura da barragem (H),volume do reservatório (Vn),e os ambientais são : ocupação humana a jusante da barragem ,interesse ambiental a jusante da barragem e instalações na área a jusante. Segundo a DN, cada um destes critérios recebe uma pontuação (V) que varia de zero a três, dependendo das características da barragem. O porte de uma barragem é determinado pela sua altura e o porte de um reservatório é determinado pelo seu volume.

Os recentes acidentes em barragens de contenção de rejeitos nos últimos anos evidenciaram a necessidade de discussão e formulação de modelos de gestão de segurança de barragens de rejeito, envolvendo as entidades reguladoras, licenciadoras, fiscalizadoras bem como as empresas de mineração e comunidades potencialmente afetadas. A falta de compromisso das empresas com procedimentos de gestão, de planejamento de longo prazo, de projeto de engenharia adequado, ausência de supervisão especializada, inexistência de manual de operação, improviso da equipe de operação, falta de inspeções e avaliações periódicas de segurança geram fatos catastróficos.

Diante dos acidentes de grandes proporções ocorridos, o último na empresa Samarco, em 05 novembro de 2015, ocorreu o pior acidente da mineração brasileira no município de Mariana, em Minas Gerais. A tragédia ocorreu após o rompimento de uma barragem (Fundão) da mineradora Samarco, que é controlada pela Vale e pela BHP Billiton. O rompimento da barragem provocou uma enxurrada de lama tóxica, que devastou o distrito de Bento Rodrigues, deixando um rastro de destruição à medida que avançava pelo Rio Doce. Várias pessoas estão desabrigadas, com pouca água disponível, sem contar aqueles que perderam a vida na tragédia. Além disso, há os impactos ambientais, que são incalculáveis e, provavelmente, irreversíveis.

4.0- Principais Impactos Ambientais :

O acidente em Mariana liberou cerca de 62 milhões de metros cúbicos de rejeitos de mineração, que eram formados, principalmente, por óxido de ferro, água e lama. Apesar de não possuir, segundo a Samarco, nenhum produto que causa intoxicação no homem, esses rejeitos podem devastar grandes ecossistemas .A lama que atingiu as regiões próxima à barragem formou uma espécie de cobertura no local. Essa cobertura, quando secar, formará uma espécie de cimento, que impedirá o desenvolvimento de muitas espécies. Essa pavimentação, no entanto, demorará certo tempo, pois, em virtude da quantidade de rejeitos, especialistas acreditam que a lama demorará anos para secar. Enquanto o solo não seca, também é impossível realizar qualquer construção no local.A cobertura de lama também impedirá o desenvolvimento de espécies vegetais, uma vez que é pobre em matéria orgânica, o que tornará, portanto, a região infértil. Além disso, em virtude da composição dos rejeitos, ao passar por um local, afetarão o pH da terra e causarão a desestruturação química do solo. Todos esses fatores levarão à extinção total do ambiente presente antes do acidente, podemos ver o desenho esquemático da barragem de mariana na figura 3.

Figura 3 : Rompimento da Barragem de rejeito em Mariana -MG.

Fonte: infografire.blogspot.com

O rompimento da barragem afetou o rio Gualaxo, que é afluente do rio Carmo, o qual deságua no Rio Doce, um rio que abastece uma grande quantidade de cidades. À medida que a lama atinge os ambientes aquáticos, causa a morte de todos os organismos ali encontrados, como algas e peixes. Após o acidente, vários peixes morreram em razão da falta de oxigênio dissolvido na água e também em consequência da obstrução das brânquias. O ecossistema aquático desses rios foi completamente afetado e, consequentemente, os moradores que se beneficiavam da pesca.

A grande quantidade de lama lançada no ambiente afeta os rios não apenas no que diz respeito à vida aquática. Muitos desses rios sofrerão com assoreamento, mudanças nos cursos, á diminuição da profundidade e até mesmo soterramento de nascentes. A lama, além de causar a morte dos rios, destruiu uma grande região ao redor desses locais. A força dos rejeitos arrancou a mata ciliar e o que restou foi coberto pelo material. Por fim, espera-se que a lama, ao atingir o mar, afete diretamente a vida marinha na região do Espírito Santo onde o rio Doce encontra o oceano. Biólogos temem os efeitos dos rejeitos nos recifes de corais de Abrolhos, um local com grande variedade de espécies marinhas.

5.0- Barragem de Rejeito

Figura 4 : Barragem de Mariana ,antes do rompimento .

Fonte : noticias .uol.com.br

Barragem de rejeitos é uma estrutura projetada para decantação e manutenção de rejeitos e água de processo.(EUROPEAN COMISSION,2004). Por não possuir valor comercial, o rejeito necessita ser descartado da forma mais econômica ,minimizando porém os impactos ambientais resultantes .No caso de rejeitos na forma de sólidos a deposição será em barragens de rejeitos.

O manual de segurança e inspeção de barragens (BRASIL 2002 )define barragem de rejeitos como sendo um barramento construído para reter rejeitos ou materiais estéreis de mineração e de outros processos industriais .

Atualmente o desenvolvimento dos projetos de barragens somente são iniciados após definição do local de implantação da barragem .Atualmente não se admite o caráter empírico nas construções de barragens ,porém ainda está presente na elaboração de alguns projetos de barragens de rejeitos.

Os projetos modernos de barragens de terra envolvem análises das condições estáticas e dinâmicas que modelam o desempenho das barragens (GOLDIN e RASSKAZOV,1992)

O solo escolhido deve possuir capacidade de suporte suficiente para não ocorrer deslizamentos ou grandes acomodações devido ao peso de rejeito a cada alteamento. Deve-se evitar a construção de barragem sobre nascentes, pois a pressão da água pode comprometer a estabilidade do aterro.

A construção de uma barragem de rejeitos é um processo contínuo ,e o projeto deve ser objeto de contínuas discussões durante curto período de operação. Porém, a disposição de rejeitos ,mesmo em estruturas adequadamente projetadas e adotadas de todos os dispositivos de monitoramento, deve ser encarada como uma situação transitória até ser encontrada solução de processo que elimine o rejeito, em sua forma nociva.

6.0- Rejeito de Mineração

Os minérios são processados e resultam rejeitos que perderão ativos (contaminados) ou inertes (não contaminados), dependendo do tipo de minério e do processo da planta (CHAMMAS,1986).

Hoje, basicamente poucos minérios brutos são passíveis de utilização direta como produto final. Na maioria dos casos necessitam de um determinado tratamento, utilizando-se essencialmente de processos físicos, sem alterar a estrutura química dos minerais presentes. Os materiais assim obtidos são usualmente denominados concentrados. A parte sem interesse econômico é denominada rejeito. O concentrado é um produto com elevado teor da substância de interesse comercial e com especificação apropriada.

O rejeito é o material que não tem aplicação comercial e é descartado .Resíduos sólidos gerados nas operações de lavra e processamento mineral pode ser classificado preliminarmente em estéreis e rejeitos .

Estéreis da mina são materiais (solo, subsolo, rocha) que ocorrem naturalmente na área ,não aproveitáveis economicamente ,dispostos em camadas (horizontais ou inclinadas), como corpos irregulares, ambos encaixados ou intimamente ligados ao minério.

Rejeito da mineração, que é o material proveniente de beneficiamento do minério, do qual já foi retirada a parte economicamente importante. Este rejeito pode estar na forma de fragmentos ou partículas secas ,ou em via aquosa ,sendo isto dependendo do tipo de beneficiamento do minério. Uma vez que estas operações de beneficiamento implicam em cominuição e classificação do minério, os rejeitos apresentam distribuição granulométrica pouco dispersa e usualmente mais fina que os estéreis ,variando o diâmetro dos grãos em função do tipo de minério. Os rejeitos são frequentemente depositados a céu aberto, de forma subterrânea ou subaquática e em áreas confinadas (barragens ou bacias), dotadas de estrutura de contenção.

O termo rejeito “tailings”, é derivado do seguinte fato: O processo de beneficiamento do minério gera um produto chamado condensado no topo ou “head” e refugo chamado de rejeito no final ou “tail”.

As características dos rejeitos da mineração em termos de granulometria estão diretamente ligadas ao tipo de minério bruto lavrado e do processo industrial até o beneficiamento utilizado. Desta feita, sua composição pode abranger uma ampla faixa de materiais, variando desde solos com características arenosas ,não plásticos (rejeitos granulares) até solos de granulometria muito fina e alta plasticidade (lamas).

O rejeito da mineração, apesar de ser muito arenoso, apresenta condutividade hidráulica relativamente baixa, provavelmente em razão da presença de muita areia fina. O tamanho das partículas de rejeito se encontra tipicamente na faixa granulométrica de partículas de areias finas e siltes.

7.0- Causa de Ruptura de Barragens de Rejeitos

As barragens de rejeito estão constantemente sujeitas a deslocamentos e deformações, em virtude da sua própria natureza e dimensões, além da ação de agentes internos e externos, vemos a seguir o detalhe de uma barragem na figura 5.

De acordo com Chaves (1994),as mudanças geométricas de uma estrutura podem ocorrer na geometria externa, caracterizando um deslocamento da estrutura no seu todo, ou na geometria interna ,caracterizando uma deformação .

Figura 5: Detalhes de uma barragem.

As deformações podem ser identificadas por recalques excessivos ,aumento da taxa de recalque ,recalques localizados ou trincas na crista ou nos taludes. No caso de um deslocamento, a geometria externa permanece a mesma, sofrendo apenas uma variação na posição e/ou orientação do objeto. Em se tratando de um deslocamento, o mesmo pode ser horizontal ou vertical , bem como envolver apenas uma transação e/ou rotação .Cabe salientar que um deslocamento não necessariamente provoca uma deformação.

Quando ocorre o deslocamento há uma mudança da geometria interna, alterando-se a forma e ou tamanho da estrutura. A deformabilidade das barragens constitui-se no principal problema que pode surgir durante a vida útil do empreendimento .Ele decorre das deformações do maciço, que ocorrem de forma diferencial, solicitando de forma irregular o paramento, podendo causar fissurações .Vários fatores influenciam nas deformações ,entre eles:

Formato, dimensões e propriedades mecânicas do material matriz;
Baixa resistência ao cisalhamento dos materiais da barragem;
Espessura da camada compactada;
Método de lançamento, direção do movimento de espalhamento e grau de compactação obtido do rejeito;
Altos valores de poro pressão;
Natureza da fundação devendo possuir permeabilidade compatível com o objetivo de minimizar a percolação;
Declividade da superfície de fundação, ao longo do eixo longitudinal e seções transversais;
Variação do nível d água;
Atividade sísmica da região ou efeitos de detonação pela mineradora .

Diante disto ,o projeto de sistemas de rejeito deve possuir um detalhado programa de observação e monitoramento, tendo em vista que a auscultação começa em sua fase de construção e prossegue durante o período de operação e abando com o objetivo de confim ar hipóteses adotadas no projeto.

Na maioria dos casos ,as causas de ruptura são atribuídas não apenas a falhas de projeto,mais devido a falta de fiscalização durante a construção .No primeiro caso, pode-se afirmar que o projeto não foi executado por profissional experiente e,no segundo, que a construção não foi executada por empresa devidamente habilitada para essa atividade, podemos verificar na figura 6 a seguir, a classe de barragens em função da categoria dos riscos.

Figura 6: Classificação de Barragens

Fonte: slideplayer.com.br

8.0– Instrumentação para medições do comportamento do nível d água

O conhecimento da posição da linha freática é fundamental em estudos de comportamento geotécnico de barragens. Este é um dispositivo para registro contínuo dos níveis de água que constituem o limite para desencadeamento de um nível de alerta e ação da medida corretiva para tal anomalia. Os instrumentos de piezometria têm sido amplamente utilizados no monitoramento e previsão de comportamento de diversas barragens em todo o mundo.

A variação dos registros piezométricos pode ocorrer quando se verifica uma das seguintes condições :

-Aumento da vazão de percolação;
-Elevação do nível d água de montante e jusante;
-Aumento da permeabilidade de materiais a montante do piezômetro;
-Redução da permeabilidade de materiais a jusante do piezômetro.

São instrumentos que permitem a medida dos níveis piezométricos no contato maciço / fundação, possibilitando uma avaliação dos critérios de subpressão adotados no projeto. Estes instrumentos podem ser instalados em diferentes profundidades a jusante da barragem.

A localização dos instrumentos deverá ser definida em campo, por geólogo de engenharia ou engenheiro geotécnico experiente ,depois de concluídas as perfurações nos locais indicados pelo projeto. A localização dos instrumentos para medidas de pressão d água numa obra depende de diversos fatores, entre os quais recomenda:

A localização ideal do piezômetro, no plano e em profundidade irá depender dos dados a serem obtidos (Dados do Maciço ou fundação);
Para as regiões rochosas, instalar os piezômetros em cotas diferentes;
Quanto aos tipos de piezômetros a serem instalados, os mais convenientes são os modelo Casagrande, pois detectam as pressões d água com boa precisão

Segundo Dunnicliff 1988, não existe um consenso sobre qual o melhor instrumento a ser utilizado. Entre os modelos de instrumentos comercializados ,os mais utilizados são :

Medidor de nível d água;
Tubo Aberto (Standpipe);
Pneumáticos;
Hidráulicos;
Elétricos;
Corda Vibrante.

Objetivos da Instrumentação:

Segurança;
Controle da construção;
Economia;
Verificação de hipóteses;
Desenvolvimento;
Ensaio de Verdadeira Grandeza.

9.0- Medidor de Nível d água .

Figura 7 : Medidor de Nível d água Sistema Aberto .

– São instalados em furos de sondagem;

Tudo perfurado preenchido com filtro de areia;
Selo de bentônica apenas na superfície;
Leitura;
Cabo ou fita graduada, com precisão milimétrica;
Ponta com eletrodos sinal sonoro ao atingir o NA .

10.0- Piezômetro de Sistema Fechado – Pneumático

Figura 8 – Piezômetro Sistema Fechado – Pneumático .

Fonte : Próprio autor,2023.

Tubulação leva o gás para o PZM;
Pressão entra por um lado da tubulação e quando atinge o valor da pressão de água ,empurra o diafragma existente e começa a gerar um excesso de pressão na tubulação de saída.

11.0- Piezômetro Elétrico

Os aparelhos elétricos correlacionam sinais elétricos a grandezas físicas.A pressão da água é monitorada por um transdutor elétrico .Este piezômetro apresenta o mais baixo tempo de resposta devido ao pequeno volume de água que o maciço precisa fornecer para o diafragma do transdutor deslocar.Utilizado para obtenção de pressões neutras e supressões em maciços de terra,taludes e fundações .Este instrumento é composto de um dispositivo cilíndrico metálico dotado de pedra porosa e diafragma ,instrumentado com extensômetros elétricos de resistência, comforme figura nº 9.

Figura 9 – Piezômetro Elétrico

Os aparelhos elétricos correlacionam sinais elétricos a grandezas físicas. A pressão da água é monitorada por um transdutor elétrico. Este piezômetro apresenta o mais baixo tempo de resposta devido ao pequeno volume de água que o maciço precisa fornecer para o diafragma do transdutor deslocar. Utilizado para obtenção de pressões neutras e supressões em maciços de terra, taludes e fundações .Este instrumento é composto de um dispositivo cilíndrico metálico dotado de pedra porosa e diafragma ,instrumentado com extensômetros elétricos de resistência.

A pressão externa aplicada ao diafragma produz um sinal elétrico de saída proporcional à posição do núcleo, que é lida com equipamento específico. Este instrumento possibilita efetuar medidas dinâmicas de poropressão com registro contínuo ,recurso importante para instrumentação de barragens em regiões que apresentam sismicidade significativa .

12.0- Medidor de Nível d água

É provavelmente o instrumento mais simples de construir e operar e é utilizado com o objetivo de determinar a posição da linha freática. O medidor de nível d’água têm a mesma configuração do piezômetro, porém o trecho perfurado do tubo do piezômetro pode ser de extensão maior ,atingindo a espessura do nível d água no interior da fundação da barragem. O uso do medidor de nível d água é produtivo quando se busca determinar a linha freática ao longo do maciço. Vemos a seguir, na figura 10 o Medidor de Nível .

Figura 10 – Medidor de Nível d água

Fonte : Própio autor ,2023.

13 – Indicador de nível

Este instrumento perde sensibilidade de leitura ou torna-se inoperante pelas seguintes causas:

Obstrução interior do tubo devido à queda de objetos;
Cisalhamento do tubo inserido no maciço;
Colmatação dos orifícios do tubo de PVC ou do material drenante;
Ruptura do tubo plástico;
Elevado tempo de resposta na leitura do instrumento devido à colmatação.

Se a obstrução no interior do tubo PVC estiver localizada acima da faixa de leitura do instrumento pelo nível d água, o instrumento passa a ser inoperante. Após a verificação das condições de instalação e operação dos instrumentos ,deve-se efetuar leitura cuidadosa de todos os instrumentos .Estas leituras constituirão a referência zero para o acompanhamento específico do período de enchimento do reservatório. Podemos verificar a seguir na figura 11, o detalhe de um medidor de nível de água .

Figura 11 – Medidor de Nível d água

14.0- Medidores de Deslocamentos de Superfície

Os instrumentos normalmente utilizados para determinar deslocamentos superficiais, são realizados em marcos superficiais ,localizados na crista da barragem ,para determinar as diferenças altimétricas, podemos ver na figura 12, o Desenho Esquemático de medidor de deslocamento de superfície.

Figura 12 – Desenho Esquemático Medidor de deslocamento de superfície.

Utiliza-se basicamente um nível e um par de minas com graduação em fita de Invar. O nivelamento geométrico é um método de levantamento topográfico no qual a medição fundamental é a diferença determinada por visadas horizontais entre pontos próximos ocupados por um par de minas .

Os marcos superficiais de deslocamentos correspondem a pontos de referência para controle dos deslocamentos horizontais e verticais do maciço .

15.0- Métodos de monitoração :

Os métodos de monitoração são geodésicos (convencional e moderno) e fotogramétricos.Os trabalhos de monitoramento geodésico buscam detectar variações de coordenadas de um conjunto de pontos ,dentro de um período específico de tempo, a seguir na figura 13, vemos os métodos de monitoramento .

Figura 13 – Métodos de Monitoramento .

Os métodos de monitoração são geodésicos (convencional e moderno) e fotogramétricos. Os trabalhos de monitoramento geodésico buscam detectar variações de coordenadas de um conjunto de pontos, dentro de um período específico de tempo. Os resultados obtidos pelas técnicas geodésicas indicam se os pontos tiveram suas coordenadas modificadas.

Uma etapa posterior, realizada em conjunto com profissionais especialistas em estruturas, é verificar se estes deslocamentos causaram uma deformação na estrutura da barragem. Recomenda-se para grandes barragens instalação de marcos a cada 100 metros e nas de porte médio a cada 50 metros. Normalmente eles estão distribuídos em um mesmo alinhamento ao longo de seções transversais aos taludes do aterro, possibilitando a instrumentação de segmentos representativos do maciço. A precisão das informações requeridas, assim como o tamanho e forma da barragem, influenciam a seleção do sistema de monitoração a ser empregado.

16.0- Medidor de recalques – Magnético

Conjunto de placas dotadas de orifício na posição central e de um imã permanente tipo ferrite. As leituras são realizadas através de um sensor que desce ao longo do tubo de PVC, suspenso por uma trena metálica milimetrada. Ao atingir a posição do imã de uma placa (anel magnético),o campo magnético aciona um contato existente dentro do sensor, fazendo soar o alarme em superfície. A seguir verificamos na Figura 14 o desenho esquemático de um Medidor de recalques magnético.

Figura 14 – Medidor de recalques – Magnético

17.0- Medidor de recalque – IPT

Os recalques da fundação são determinados diretamente pela distância vertical entre os topos destes tubos, que podem ser sucessivamente emendados de acordo com o avanço da obra. Destaca-se a possibilidade de ocorrência de problemas durante as fases de terraplanagem . Deslocamentos das placas são as referências para as medidas dos recalques. Na figura 15, verificamos o Desenho esquemático de um medidor de recalque – IPT .

Figura 15 – Medidor de recalque – IPT

18.0-Medidores de deslocamento horizontal

Para permitir deslocamentos das placas no interior do maciço ,são instaladas luvas de emenda na tubulação que conduz as hastes para a cabine de leitura .A referência das leituras é feita a partir da medição inicial de cada haste ,sendo medidos os deslocamentos a partir de uma placa fixada na saída das hastes na cabine de leitura .As medidas são feitas com uma régua graduada em milímetros. Na figura 16, a seguir vemos o desenho esquemático de um medidor de deslocamento horizontal.

Figura 16 – Medidores de deslocamento horizontal

19.0- Inclinômetros

Os inclinômetros são utilizados com o objetivo de mensurar deslocamentos horizontais, superficiais e em subsuperfície. Os movimentos horizontais são decorrentes da compressibilidade dos materiais do aterro da barragem. No sentido longitudinal da barragem em vales simétricos ,por exemplo ,os deslocamentos verticais atingem geralmente seus maiores valores na seção central da barragem ,enquanto os deslocamentos horizontais são praticamente nulos ,porém à medida que se aproxima das ombreiras da barragem ,aumentam os deslocamentos horizontais .

Figura 17 – Inclinômetros

Os deslocamentos horizontais ao longo da barragem podem desenvolver:

Fissuras transversais no aterro;
Ocorrência de erosão interna;
Erosão interna induz a superfícies potenciais de ruptura.

20.0- Medidor de Vazão:

São utilizados para :

Medida através da altura da lâmina d’ água;
Medem vazões de drenagem através dos maciços e de sua fundação;
Realizadas com tubulações ou canaletas e com medidores normalmente triangulares através da altura da lâmina d’água;
As medidas de vazão são realizadas para controle de fluxo. E barragens é um instrumento de controle complementar ao piezômetro, sendo de grande interesse coletar os fluxos efluente localizado e total.
Em outras estruturas a estabilidade é garantida se a condição de fluxo for estável, efetuando-se medições em drenos, poços ou canais.
Em geral, para fluxos normais é suficiente o uso de vertedores triangulares (vazões baixas) e vertedouros retangulares ou trapezoidais.
A vazão é determinada com a utilização da equação de regime de escoamento uniforme em condutos livres.

Na figura 18 a seguir , podemos verificar o medidor de vazão.

Figura 18 – Medidor de Vazão :

21.0- Monitoramento de barragens :

Na figura 19, podemos ver a escavação para monitoramento da barragem.

Figura 19 – Monitoramento da base da barragem

Na figura 20, podemos ver a escavação para monitoramento da barragem e adensamento do enroncamento junto ao pé de jusante da barragem.

Figura 20 – Monitoramento da barragem.

Na figura 21, vemos lançamento de brita nº 2 sobre a manta geotextil, e colocação do tubo dreno.

Figura 21 – Lançamento de brita nº2 sobre manta geotêxtil .

Na figura 22, verificamos o envolvimento final da valeta de drenagem com manta geotêxtil.

Figura 22 – Envolvimento final da valeta de drenagem com manta geotêxtil.

APLICAÇÕES :

1. Gerar Energia Mecânica;
2. Funcionar como fonte de energia de outros motores, reduzindo o consumo de energia elétrica;
3. Energia Sustentável;
4. Redução da Poluição;
5. Desenvolvimento de novas tecnologias .

22.0- Características dos Instrumentos:

Na tabela 1 a seguir podemos verificar os diversos tipos de erros de leituras. TABELA 1 – Causas e atenuações dos erros de medição (Dunnicliff, 1993).

Objetivos das Instrumentação :

Segurança
Controle da Construção
Economia
Verificação de Hipóteses • Desenvolvimento
Ensaio de Verdadeira Grandeza

23.0- Considerações Finais :

O presente trabalho buscou mostrar as principais técnicas de instrumentação e, barragens de rejeito. Apresenta os processos de instrumentação que busca a uniformização e simplificação do acesso aos dados de diferentes instrumentos .Foram descritas as principais características, vantagens e limitações dos instrumentos usuais, com vistas a auxiliar o processo de seleção dos instrumentos e o projeto de instrumentação de barragens .

A instrumentação em barragens de rejeitos é uma tarefa simples pela facilidade de uso pelas equipes de campo ,agiliza o processo ,aumento de qualidade de informações ,minimização de erros ,redução de custos pela redução de erros e agilidade no tratamento de informações .Ficou claro a necessidade de capacitação técnica para elaboração de um plano de instrumentação ,seleção de instrumentos , inspeção e avaliação quanto à funcionalidade e confiabilidade dos instrumentos,assim como análise dos dados disponíveis da instrumentação .A segurança das barragens é um tema prioritário e de extrema importância para a mineração e a população que mora ao derredor destas atividades .O setor precisa se conscientizar da necessidade da prevenção de acidentes para a sustentabilidade do próprio negócio. Recentemente presenciamos aqui no Brasil o acidente na empresa Samarco ,em 05 novembro de 2015, ocorreu o pior acidente da mineração brasileira no município de Mariana, em Minas Gerais. A tragédia ocorreu após o rompimento de uma barragem (Fundão) da mineradora Samarco, que é controlada pela Vale e pela BHP Billiton.

O rompimento da barragem provocou uma enxurrada de lama que devastou o distrito de Bento Rodrigues, deixando um rastro de destruição à medida que avançava pelo Rio Doce. Várias pessoas foram desabrigadas, com pouca água disponível, sem contar aqueles que perderam a vida na tragédia. Além disso, há os impactos ambientais , que são incalculáveis e, provavelmente, irreversíveis.

Suma importância é ressaltar que a auscultação de uma barragem reduz consideravelmente os custos de operação e manutenção e aumenta a segurança e confiabilidade.

O custo de um programa de monitoramento por instrumentos significa no máximo 5 % do custo total de construção do empreendimento e a cerca de 12% dos custos da recuperação de uma barragem .Assim pode-se economizar durante sua construção e na continuidade durante a fase de operação .

Concluímos que a cobrança por qualidade e precisão nos métodos de instrumentação e auscultação devem ser aprimorados na área da mineração ,para que se alcance os níveis de acurácia ,precisão e confiabilidade para as medições de campo .

Na área ambiental ,toma-se necessário um planejamento efetivo ,desde a implantação do projeto da mina ,de modo que quando da sua reintegração ambiental os impactos 2 sociais e ambientais sejam minimizados ,possibilitando sempre enquadrar a atividade mineral no conceito do desenvolvimento sustentável .

24.0- Referências Bibliográficas :

– [1] ICOLD (2003) – “Critérios de Projeto Civil de Usinas Hidrelétricas”, Centrais Elétricas Brasileiras S.A. – ELETROBRÁS.

– [2] ALBERTO, S. (2009) – “A Segurança das Barragens Brasileiras”, Acessado em 3 de novembro de 2014 ás 10 horas, http://ie.org.br/site/noticias/exibe/id_ sess

– ao/5/id_noticia/1643/A-seguran%C3%A7a-das-barragens-brasileiras.

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– Brasil. Lei n°12.334, de 20 de setembro de 2010.

– Brasil. Resolução n°144 de 10 de julho de 2012.

– GUSMÃO FILHO, J. (2006) – “Desempenho de Obras Geotécnicas”, 264 f (01-528) Recife, Editora Universitária da UFPE.

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– Anuário Mineral Brasileiro .Brasília :DNPM,2006.Parte I – Estatística Brasil. Disponível em: http:/www.dnpm.gov.br .

¹Engenheiro civil e engenheiro mecânico pela faculdade de engenharia Souza Marques , Possui Especialização em engenharia estrututural pela universidade Augusto Motta – UNISUAM , MBA em gerenciamento de Projetos pela universidade Iguaçu – UNIG, especialista em engenharia geotécnica pela universidade Augusto Motta – UNISUAM, ,Mestre em Desenvolvimento Local pela UNISUAM .Doutorando em Desenvolvimento Local pela UNISUAM .