Considerações gerais sobre barragens – Portal Canaã

Considerações gerais sobre barragens

Por: Wander José

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As barragens são utilizadas para formação de reservatórios (lagos) para atender demandas de abastecimento de água, geração de energia elétrica e também bastante utilizadas na mineração para acúmulo de rejeitos de plantas de beneficiamento de minérios .

Contudo, a formação de reservatórios ocasiona grandes impactos ambientais e sociais, que precisam ser ponderados e avaliados (relação custo / benefício).

As barragens de terra são amplamente utilizadas no Brasil e no mundo, pois a sua estrutura não exige muito da fundação e ela pode ser utilizada em diferentes tipos de solo; porém, vem aumentando significativamente o uso de barragens de enrocamento devido a sua esbeltez e rapidez de construção.

Os principais problemas encontrados na construção de barragens são: ambientais, sociais e econômicos.

O enchimento do reservatório inunda grandes regiões, podendo ocasionar danos irreparáveis para o meio ambiente e para a população.

Áreas de uso agrícola deixam de existir, mudando por completo as características das regiões afetadas pelo reservatório.

Entretanto, as obras de barramento trazem segurança aos grandes projetos de mineração contribuindo com o progresso regional e são de grande importância para o desenvolvimento econômico do País.

2 As barragens precisam atender dois requisitos básicos que são: eficiência na contenção de rejeitos e segurança operacional.

Uma ruptura em um sistema de barramento traz conseqüências catastróficas e prejuízos incalculáveis, e até mesmo grandes quantidade de perda de vidas humanas, daí a importância de uma construção bem dimensionada, segura e com monitoramento constante.

O papel dos sistemas de drenagem interna na estabilidade de barragens de terra é essencial, pois alivia os níveis de subpressão, disciplina o fluxo que é percolado pelo corpo da barragem a um destino seguro além de evitar o carreamento de materiais finos que pode ocasionar problemas de piping .

A drenagem interna pode ser considerada como a alma da barragem.

Pipping é uma erosão regressiva, o mesmo que erosão interna, e consiste na desagregação e carreamento de partículas de solo.

OBJETIVOS

Os sistemas de barramento são de grande importância, pois trazem benefícios as operações da mina e segurança .

Contudo, esses sistemas precisam ser seguros e estáveis para que se consiga um aproveitamento sem riscos de ruptura.

O objetivo do grupo de trabalho é estudar sistemas de segurança de barragens no complexo Carajás avaliar os sistemas de monitoramento e drenagem interna, com foco em um caso de barragem de terra, apresentando suas características técnicas e forma de utilização.

O objetivo deste grupo trabalho é avaliar estes sistema de segurança das barragens de terra, com seu foco voltado para informações das condições operacionais dos instrumentos a drenagem interna, que constitui um dos principais elementos para a segurança e eficiência de um sistema de barramento, o qual deve ser estanque e estável.

Também será apresentado um breve relato sobre outras estruturas de barramento, como diques de contenção de finos e enrocamento.

Objetivo Específico Analisar sistemas de segurança e sinalização aspectos da drenagem interna em barragens de terra, descrevendo os motivos que conduzem a escolha da drenagem.

Suas principais características, finalidades e desempenho são pautados, com mais ênfase, no estudo de caso de ruptura da barragem 1 de terra construída a montante , que se localizava no Município de Brumadinho , no Estado de Minas Gerais .

5 3 METODOLOGIA DO TRABALHO A elaboração desta diretrizes do grupo de trabalho está fundamental em acervo técnico do empreendimento , informações do empreendedor, relatorios técnicos, anais de congressos e seminários de geotecnia, relatórios de obras e visita técnica.

A o roteiro dos trabalhos será utilizado como ferramenta de busca de informações e relatórios técnicos , dos quais foram obtidas informações conceituais básicas sobre o sistema de segurança das barragens do complexo mineral de Carajás, metolidogia construtiva , instrumentacao, monitoramento e informações adicionais de geotecnia e mecânica dos solos; dos anais de congresso, que também tratam dos temas acima, dados mais específicos e objetivos sobre casos de obras foram extraídos. Fazer uma enriquecedora visita técnica à Barragem de rejeitos , com acompanhamento de técnicos da VALE , que forneceram relatórios técnicos e informações de grande importância e aplicabilidade para o relatório do grupo de trabalho discutido no presente trabalho.

JUSTIFICATIVA Barragens são em geral obras de grande porte e conseqüentemente obras de grande impacto ambiental e social. Para a construção de uma barragem de terra que tenha um desempenho seguro e eficiente, a drenagem interna deve ser dimensionada adequadamente, a bem da verdade ela é a alma da barragem, pois ela é controladora de fluxo, retém partícula de solo que poderiam ser carreadas, minimiza os níveis de pressão neutra e por conseqüência, resulta em maior segurança na estabilidade da barragem.

Uma drenagem interna com dimensionamento criterioso conduz a um sistema seguro e estável.

O assunto ao qual o grupo de trabalho se refere deve ser tratado com disciplina e seriedade pois há histórico recentes de casos catastróficos que ocorreram em barragens de terra, trazendo mortes e prejuízos à população, como é o caso da barragem que romperam ocasionando a morte de pessoas, além de altos prejuízos materiais.

O rompimento da barragem ainda em investigação pode ter ocorrido devido a vários causas com disparo de gatilhos proporcionando ruptura com formação de piping ou erosão regressiva, que teria se iniciado no contato solo-rocha .

Ocorreram recentemente, no Brasil, o rompimento de barragem , fato que foi amplamente divulgado pelos meios de comunicação.

O rompimento da barragem inundou as comunidades vizinhas e várias cidades destruiu plantações e
imóveis rurais, deixando centenas de pessoas desabrigadas.

Fatos , ilustram o quanto é desastroso o rompimento de uma barragem e a enorme responsabilidade de quem a projeta, de quem a constrói, bem como de quem a opera e mantém.

TIPOS DE BARRAGENS E APLICAÇÕES .

Barragens são estruturas construídas para se represar água de um vale; não se deve confundir com diques que são obras executadas ao longo de um curso d água com a finalidade de se evitar o transbordamento para terrenos mais baixos.

As Barragens são estruturas construídas em vales e destinadas a fechálos transversalmente, proporcionando assim um represamento de água, .

As barragens podem ser resumidas quanto a sua finalidade em dois grupos que são descritos a seguir:

Barragens de regularização

As barragens de regularização são barragens que têm como objetivo regularizar o regime hidrológico dos rios, ou seja, equilibrar a demanda com o consumo de água.

Estas barragens possuem diversas finalidades, entre elas o uso para aproveitamento na lavagem e beneficiamento do minério , água de serviços dentro da instalações industriais.

9 A formação de reservatório para abastecimento de água constitui uma outra finalidade das barragens de regularização. Outro uso específico destas barragens é para represar a água de forma a se utilizar para uso industrial .

Outro exemplo de barragem de retenção é a sua utilização para contenção de resíduos industriais ou sedimentos, amplamente utilizada na mineração entre outros.

Classificação quanto a seção de barragens Para se obter a melhor solução em sistema de barramento, a barragem nunca deve ser analisada isoladamente.

A melhor solução, tanto relacionada à eficiência quanto à economia, deve levar em consideração todo o conjunto na etapa de otimização.

As barragens podem ser classificadas quanto ao tipo de seção, como barragens homogêneas (terra), barragens zoneadas, barragem de enrocamento, barragens de concreto, entre outras.

O que predomina na seleção do tipo de barragem está associado diretamente ao arranjo geral do empreendimento, e também a disponibilidade dos diversos materiais de construção empregados na execução da barragem .

Barragens de seção homogênea Barragens homogêneas são aquelas executadas com solo compactado.

Apesar da denominação de homogênea, a seção destas barragens não são executadas com a utilização exclusiva de um único material; podem ser executadas também com o emprego de solos compactados com diferentes características.

Essas barragens possuem na realidade o solo compactado como predominante, pois além do maciço a seção possui também filtro drenante e proteção de taludes de montante e jusante.

É considerado como Montante o que está acima de um eixo de referência que corta a seção transversal do rio e Jusante é o que está abaixo deste mesmo eixo .

As barragens homogêneas, executadas em solo compactado, possuem no seu interior filtro drenante, e na sua fundação a jusante tapete drenante para controle de fluxo, subpressões e intercepto de fluxo pelo corpo da barragem.

As seções destas barragens homogêneas requerem taludes mais abatidos para que se garanta a estabilidade do maciço, e como o nível de solicitação da fundação é menor em relação aos outros tipos de seções, ela é a mais adaptável a qualquer tipo de fundação, resultando em um menor custo em sua execução (considerando apenas a barragem), desde que se disponha material para a sua construção em distância economicamente viável.

Mesmo sendo barragens executadas em solo, apenas com filtros e proteção de taludes empregando outro tipo material, essas seções podem ter zoneamentos com diferentes tipos de solo.

Esse zoneamento se dá em função dos materiais
13 disponíveis na região e do seu melhor aproveitamento, e ainda, as condições de trabalhabilidade no espaldar de montante 2. No espaldar de montante, até a zona central, é necessário a utilização de um material com característica mais impermeável para que se garanta a estanqueidade da barragem. Já a jusante esse material pode possuir características de permeabilidade menos rigorosas, portanto na indisponibilidade de materiais com características tecnológicas ideais de impermeabilidade, recorre-se a um zoneamento de forma a se otimizar a seção.

Em termos de estabilidade das barragens, a compactação do maciço é fator fundamental para se conseguir tal resultado, uma vez que a compactação dos solos, por meios mecânicos, conduz a redução rápida do seu índice de vazios.

A finalidade dessa compactação é melhorar as propriedades destes solos como: resistência ao cisalhamento, redução de recalques e resistência a erosão.

A permeabilidade está relacionada com a umidade dos solos, por isso geralmente nas barragens de terra, costuma-se criar um núcleo mais impermeável, utilizando uma compactação acima da umidade ótima, porém essa umidade deve ser limitada para que se evitem problemas como laminações que podem levar a um caminho preferencial de percolação.

Espaldar de montante: Região entre o talude de montante e o núcleo da barragem

A umidade acima da ótima pode também levar a formação de solo borrachudo, que é o fenômeno que ocorre quando se tenta compactar o solo e ele se comprime com a passagem do equipamento, porém em seguida volta a se dilatar como se fosse mesmo uma borracha. Na realidade o que se consegue comprimir são as bolhas de ar ocluso.

A compactação ótima está diretamente ligada a energia de compactação e ao teor de umidade do solo.

Para se estabelecer estes fatores faz-se uso do ensaio de Proctor, utilizando uma compactação do núcleo com umidade acima da ótima.

Barragens Zoneadas

A denominação de barragem zoneada se dá quando na seção da barragem não apresenta a predominância de um único material, como é o caso das barragens de seção de terra já citadas anteriormente.

A escolha desta seção se dá em função da otimização dos materiais disponíveis na região. Barragens zoneadas devem sempre conter um núcleo impermeável para se garantir a estanqueidade do barramento .

Enrocamento .

O uso de barragens de enrocamento vem aumentando a cada dia no Brasil e no mundo. Isso se deve a sua capacidade de tolerar taludes bem mais íngremes que as barragens de seção homogênea, e pela sua rapidez de execução. Cabe ressaltar que as barragens de enrocamento com taludes mais inclinados só se aplicam em fundação rochosa ou com boa capacidade de suporte. Cresce também interesse em estudos de novas tecnologias na sua execução, como é o caso do uso de núcleo asfáltico para servir como material impermeável, já utilizado em barragens substituindo o emprego de argila compactada como núcleo.

A topografia e a geologia muitas vezes favorecem o emprego de barragens de enrocamento.

Barragem em arco Também é uma barragem construída em concreto, curvada para montante e na direção do reservatório. A estrutura consegue transferir os esforços da água do reservatório (empuxo) para as ombreiras ou margens, isso é possível devido a sua geometria.

Critérios de projeto Ao se pensar no arranjo geral de uma barragem, independente da finalidade, devese equilibrar ao máximo o uso de materiais resultantes da movimentação de volumes de corte de solo e rocha da própria obra.

Quando os materiais disponíveis, resultantes das escavações obrigatórias, não satisfazerem às exigências quanto a características tecnológicas adequadas e volumes, se faz necessário o uso de áreas de empréstimo e bota-fora .

As características dos materiais disponíveis é um dos fatores de grande influência na escolha do tipo de seção a utilizar.

A princípio todos os materiais são potencialmente úteis para o emprego na seção da barragem, incluindo solos e rochas. Porém os materiais provenientes de escavação nas proximidades da barragem serão os primeiros a serem analisados e eventualmente utilizados, pois são, geralmente, mais econômicos .

Condições climáticas e trabalhabilidade Condições climáticas e de trabalhabilidade também são fatores limitantes na escolha da seção da barragem, pois as condições dos materiais quanto a umidade, em loco, influenciam na trabalhabilidade, podendo colocar assim alguns materiais em vantagens ou desvantagens. Regiões com grande intensidade de chuvas podem diminuir dias úteis trabalhados, podendo assim atrasar os cronogramas.

Para compensar a perda de horas trabalhadas pode ser exigido um número maior de equipamentos, ou que possam ser utilizados em condições climáticas adversas.

E assim, nestas regiões, os materiais que necessitam de menos compactação podem ser mais competitivos, como é o caso do emprego de enrocamento.

Fatores geológico-geotécnicos e topográficos A geologia e a topografia da região onde será implantada a obra de barramento também é um dos fatores limitantes a que tipo de seção será utilizado.

A escolha do projeto se dá, principalmente, em função das condições geológicas da fundação e da conformação da região onde será implantado o barramento.

Para se conhecer as condições da fundação e se caracterizar os materiais é necessário a realização de sondagens investigatórias.

É muito importante essa investigação, pois as seções de barragens homogêneas são menos exigentes em relação à fundação; em compensação, necessitam de taludes mais abatidos para que fique estável, enquanto que as barragens de enrocamento, que exigem mais da fundação, podem ser executadas sem problemas utilizando taludes mais íngremes

DRENAGEM INTERNA DE BARRAGEM DE TERRA O sistema de drenagem interna é um dos fatores predominantes para o bom funcionamento de uma barragem. Estatisticamente verifica-se que a maioria dos acidentes com barragens de terra deram-se devido a falta de um sistema eficiente de controle de fluxo e monitoramento .

Por mais compactado que seja o material que compõe a estrutura de uma barragem de terra, sempre haverá fluxo pelo seu maciço. Este fluxo deve ser conhecido, quanto à vazão e ao caminho preferencial (redes de fluxo), e deve ser direcionado de forma a não ocasionar problemas.

Permeabilidade

A permeabilidade de um meio poroso pode ser descrita como a facilidade ou a dificuldade que os vazios ou poros oferecem à passagem da água.

Uma permeabilidade alta significa facilidade de percolação.

Essa facilidade depende das características tecnológicas de cada material.

A aviação do projeto construtivo das barragens suas características e metodologia utilizada parâmetros técnicos construtivos originais e sucessivos alteamentos considerando as variáveis operacionais de volume de material repressado determina os parâmetros do sistema de segurança das barragens.
O monitoramento e controle está relacionada com está características peculiares de cada projeto de barragem e sua operação.

Missão do grupo de trabalho.
Prover informações desrnvolvendo mefidas de prevenção e monitorar os sistemas de segurança das barragens do complexo mineral de Carajás à sociedade e as comunidades vizinhas do empreendimento nas zonas rurais e urbanas do município de Parauapebas.

Vamos adiante !
Deus no comando.

WJN

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