Definição de níveis de controle em barragem de mineração em função de diferentes modos de falha por análise de elementos finitos de fluxo em estado estacionário

Abstract

As barragens de mineração são estruturas destinadas a conter rejeitos e sedimentos provenientes da mineração. No Brasil, os desastres de Brumadinho e Mariana despertaram a atenção para a gestão, segurança e monitoramento dessas estruturas. A implementação de instrumentação é frequente, e o estabelecimento de níveis de controle para auxiliar na interpretação de suas leituras em relação a segurança da barragem é uma exigência legal. Contudo, não existe na literatura técnica, nacional ou internacional, uma metodologia única para esse estabelecimento, e as abordagens clássicas concentram-se em um único modo de falha: a estabilidade estática. Essa abordagem é insuficiente, pois diversos outros modos de falha podem ocorrer, tais como galgamento, erosão interna e liquefação. Em uma barragem real, observou-se que elevados fatores de segurança por estabilidade podem coexistir com outras anomalias associadas a infiltração ou piping, gerando uma interpretação inadequada quanto à segurança da barragem. A fim de superar essas limitações, foi aplicada uma avaliação de segurança considerando modos de falha críveis, zonas de atenção da barragem e comportamento das leituras do sistema de instrumentação. Por meio de modelagem numérica de fluxo em estado estacionário por análise de elementos finitos, fez-se a calibração e avaliação de pontos de atenção adotando critérios de operacionalidade baseados na colmatação do sistema de drenagem interna em 75%, 85% e 95%. Os ajustes nos níveis de controle resultaram em valores que abrangem falhas pelos métodos mencionados por estabilidade, infiltração, piping e ruptura por fundação, além de englobar o monitoramento da operacionalidade segura da barragem. Foi constatada também a influência da tridimensionalidade da barragem, dificultando a modelagem das ombreiras. Apesar das contribuições obtidas no presente estudo, a metodologia pode não ser replicável a outras barragens, dada a necessidade de considerar as especificidades estruturais de cada estrutura. Contudo, os princípios apresentados para o estabelecimento de níveis de controle devem incluir a avaliação de diferentes modos de falha, zonas de atenção específicas, limitações dos modelos e interpretações baseadas em dados históricos da instrumentação. Esses elementos são fundamentais para um processo mais robusto e confiável de estabelecimento de níveis de controle.