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Gestão de Risco em Obras Geotécnicas em Mineração: Aplicação em Barragens de Mineração Terezinha Espósito Universidade Federal de Minas Gerais – UFMG, Belo Horizonte, Brasil, [email protected] RESUMO: Os conceitos da Geotecnia vem sendo cada vez mais incorporados às atividades de Mineração. A aplicação de conhecimentos geotécnicos em projetos e obras que envolvam, por exemplo, estruturas para disposição/contenção de estéril e rejeito, tais como cavas, pilhas e barragens, dentre outras, possibilita ganhos reais, tanto em desempenho como em segurança, dessas estrutras. Considerando especificamente as disposições/contenções de rejeitos, observa-se que a preferência das mineradoras brasileiras tem sido pela disposição desses rejeitos em superfície, através de barragens de contenção de rejeitos ou de pilhas drenadas. Essas barragens ou pilhas, nesse artigo denominadas “barragens de mineração” necessitam de uma gestão de segurança adequada às suas especificidades. Inserido nesse contexto, esse artigo tem como objetivo apresentar algumas considerações relativas à importância da Geotecnia em obras de Mineração, tendo como objeto as barragens de mineração. Foi destacada a importância da Gestão de Segurança dessas estruturas, tendo em vista o marco regulatório brasileiro, em vigor a partir de 2010, Lei Nº 12.334, de 20 de setembro de 2010 (Brasil, 2010). Por outro lado, foi ressaltado também que um Sistema de Gestão de Segurança de Barragens de Mineração deve passar necessariamente por uma Análise de Riscos, etapa a ser destacada na Gestão do Risco. PALAVRAS-CHAVE: Barragens de Mineração, Gestão de Risco, Análises de Risco. 1 INTRODUÇÃO A Mineração é um dos segmentos da economia que muito contribui para o desenvolvimento de um país, pois além de gerar riquezas, muitas vezes viabiliza tecnologias que promovem uma melhor qualidade de vida. As atividades decorrentes desse segmento podem ser consideradas fatores determinantes na formação e progresso de diversas regiões brasileiras (Esposito, 2000). Entretanto, alguns impactos tais como dispersão de rejeitos e estéreis em extensas áreas (ocupação física desordenada, sem controle tecnológico), aumento da acidez do solo, inibição do crescimento de diversas espécies vegetais, favorecimento da aridez do solo, poluição das águas superficiais e/ou subterrâneas, erosões e carreamentos de finos podem ser decorrentes dessa atividade. Atuar de forma a reduzir e/ou minizar o máximo possível esses impactos tem sido o grande desafio desse segmento. A Mineração pode ser entendida como um complexo de atividades necessárias à extração econômica de bens minerais da crosta terrestre, provocando transformações no meio ambiente, quer seja nas atividades da lavra quer nas do processo. Segundo Esposito (2000), de forma simplificada pode-se dizer que a lavra constituise no conjunto de atividades coordenadas que extraem um bem mineral, objetivando o seu aproveitamento industrial ou uso direto. Nela são também produzidos os estéreis do decape da mina. Já os processos de mineração (tratamentos) são aqueles que envolvem separações físicas e químicas, visando a obtenção da substância mineral de interesse. No processo são também produzidos os rejeitos. Em linhas gerais pode-se dizer que numa mineração são obtidos o minério lavrado a partir do qual se obtém o produto final e o rejeito, e os estéreis. Segundo a ABNT (2006a) rejeito é todo e qualquer material não aproveitável economicamente, gerado durante o processo de beneficiamento de minérios. Durante o processo de beneficiamento, no instante em que é gerado, o rejeito não possui valor comercial, devendo ser descartado de forma econômica e ambientalmente correta. Uma forma de descarte muito utilizada pelas mineradoras brasileiras são as barragens de contenção de rejeitos. Ressalta-se que cada estrutura de disposição/contenção de rejeitos requer conhecimento geotécnico específico, tanto do barramento (seja solo ou rejeito) como da fundação. O estéril é todo e qualquer material não aproveitável economicamente, cuja remoção se torna necessária para a lavra do minério. (ABNT, 2006b). O conhecimento do comportamento geotécnico do estéril é uma premissa fundamental, pois além desse conhecimento permitir uma correta avaliação do seu comportamento in situ, que faculta o trabalho da própria atividade de mineração, possibilita também a elaboração de projetos consistentes e fornece subsídios para o controle de qualidade de construção de pilhas em que será depositado. 2 GEOTECNIA E MINERAÇÃO 2.1 Geotecnia e Mineração O campo de atuações da Geotecnia nas atividades de Mineração é muito ampla. A cada dia se constata mais que o uso de conhecimentos especializados de Geotecnia é fundamental em atividades minerárias realizadas em cavas de minas (mineração a céu aberto), minerações subterrâneas, estruturas para disposição/contenção de estéril e rejeito, tais como cavas, pilhas e barragens, dentre outras. Com aplicação dos conhecimentos geotécnicos o que se verifica, nesses casos, são ganhos reais tanto em desempenho como em segurança. No âmbito das disposições/contenções de rejeitos, observa-se que a preferência das mineradoras brasileiras tem sido pela disposição desses rejeitos em superfície, através de barragens de contenção de rejeitos, no caso de materiais finos, ou de pilhas drenadas, no caso de rejeitos granulares. Essas barragens ou pilhas, nesse artigo serão denominadas barragens de mineração. As barragens de mineração são construídas em fases, com previsão de alteamentos sucessivos e ao longo do tempo, sendo que, em muitos casos, o próprio rejeito é utilizado como material de construção destes alteamentos. Deve ser ressaltado, entretanto, que segundo DNPM (2012) “barragens de mineração” são barragens, barramentos, diques, reservatórios, cavas exauridas com barramentos construídos, associados às atividades desenvolvidas com base em direito minerário, utilizados para fins de contenção, acumulação ou decantação de rejeito de mineração ou descarga de sedimentos provenientes de atividades em mineração, com ou sem captação de água associada, compreendendo a estrutura do barramento e suas estruturas associadas. 2.2 Acidentes com Barragens de Mineração A concepção de projetos de barragens de mineração à luz de conceitos geotécnicos tem sido uma tendência crescente nessa atividade. Modernas tecnologias são disponibilizadas para o projeto, a construção, a operação e o fechamento dessas estruturas. Entretanto, rupturas ainda continuam a ocorrer. As consequências têm sido pesadas perdas econômicas, degradação ambiental, e, em muitos casos, perda de vidas humanas. Segundo ICOLD (2001) as principais causas destas rupturas incluem, em alguns casos, características geotécnicas complexas que requerem cuidados especiais para superar as condições adversas. Porém, as causas incluem também situações já resolvidas pela tecnologia disponível, significando que é necessária uma aplicação mais sistemática do conhecimento geotécnico especializado. Na Tabela 1 são apresentados alguns acidentes com mortes, envolvendo barragens de mineração, no período de 1970-2014. Segundo Esposito & Caldeira (2010) a segurança dessas barragens de mineração está diretamente relacionada com a estabilidade, que é função das características geotécnicas da fundação e do corpo da barragem, como também das condições locais, tais como topografia, geologia, hidrologia, água subterrânea e superficial, clima, sismicidade, etc. Observa-se que são considerações semelhantes às barragens convencionais, nomeadas nesse artigo como aquelas destinadas à retenção de água, cuja finalidade é a geração de energia, o abastecimento de água, a regularização de cheias, a irrigação, o lazer etc. Tabela 1. Alguns acidentes com mortes, envolvendo barragens de mineração (1970-2014) No contexto da Gestão de Segurança de estruturas de mineração, tais como barragens de mineração e pilhas de estéril, se encontram normas técnicas, resoluções, portarias e o próprio marco regulatório da Segurança de Barragens no Brasil, a Lei Nº 12.334, de 20 de setembro de 2010 (Brasil, 2010), conforme apresentado na Tabela 2. Ressalta-se que as Resoluções CNRH - Conselho Nacional de Recursos Hídricos, e as Portarias DNPM – Departamento Nacional de Recursos Hídricos, foram geradas em atendimento ao marco regulatório de 2010. Tabela 2. Gestão de segurança de barragens de mineração: normas e regulamentações brasileiras No caso das barragens de mineração é necessário também que sejam consideradas as alterações nas características e propriedades dos rejeitos, assim como as consequências de uma possível ruptura, tendo em vista os riscos ambientais acrescidos (poluição/contaminação atmosférica, terrestre ou na água superficial e/ou subterrânea) a todos os riscos já associados a ruptura de uma estrutura de tal magnitude. Por outro lado, não se pode omitir também que as necessidades de operação dessas barragens de mineração são diferentes das barragens convencionais. As barragens/pilhas de contenção de rejeitos são projetadas para serem construídas ao longo da vida útil da mina, sendo sua construção usualmente simultânea com sua própria operação. Dessa forma, essas estruturas, que possuem características diferenciadas, necessitam de uma gestão de segurança, no que se refere ao projeto, à construção, à operaçao e à desativação que contemple recomendações adequadas às suas especificidades, de forma a garantir a sua segurança estrutural e ambiental (estabilidade e controle da percolação) e a sua funcionalidade (retenção dos rejeitos) durante a sua vida útil (Esposito & , 2010). 3 GESTÃO ESTRUTURAS MINERAÇÃO 3.1 DE SEGURANÇA GEOTÉCNICAS Segurança de Barragens Mineração EM EM Normas e Regulamentações NBR 13028/06 (ABNT, 2006) NBR 13029/06 (ABNT, 2006) Lei Nº 12.334, de 20 de setembro de 2010 (Brasil, 2010) Resolução No 143, de 10 de julho de 2012 (CNRH, 2012a) Resolução No 144, de 10 de julho de 2012 (CNRH, 2012b) Portaria No 416, de 03 de setembro de 2012 (DNPM, 2012) Portaria No 526, de 09 de dezembro de 2013 (DNPM, 2013) Objeto Mineração - Elaboração e apresentação de projeto de barragens para disposição de rejeitos, contenção de sedimentos e reservação de água. Mineração - Elaboração e apresentação de projeto de disposição de estéril em pilhas. Estabelece a Política Nacional de Segurança de Barragens destinadas à acumulação de água para quaisquer usos, à disposição final ou temporária de rejeitos e à acumulação de resíduos industriais, cria o Sistema Nacional de Informações sobre Segurança de Barragens e altera a redação do art. 35 da Lei no 9.433, de 8 de janeiro de 1997, e do art. 4o da Lei no 9.984, de 17 de julho de 2000. Estabelece critérios gerais de classificação de barragens por categoria de risco, dano potencial associado e pelo volume do reservatório, em atendimento ao art. 7° da Lei n° 12.334, de 20 de setembro de 2010. Estabelece diretrizes para implementação da Política Nacional de Segurança de Barragens, aplicação de seus instrumentos e atuação do Sistema Nacional de Informações sobre Segurança de Barragens, em atendimento ao art. 20 da Lei no 12.334, de 20 de setembro de 2010, que alterou o art. 35 da Lei no 9.433, de 8 de janeiro de 1997. Cria o Cadastro Nacional de Barragens de Mineração e dispõe sobre o Plano de Segurança, Revisão Periódica de Segurança e Inspeções Regulares e Especiais de Segurança das Barragens de Mineração conforme a Lei nº 12.334, de 20 de setembro de 2010, que dispõe sobre a Política Nacional de Segurança de Barragens. Estabelece a periodicidade de atualização e revisão, a qualificação do responsável técnico, o conteúdo mínimo e o nível de detalhamento do Plano de Ação de Emergência das Barragens de Mineração (PAEBM), conforme art. 8°, 11 e 12 da Lei n° 12.334, de 20 de setembro de 2010, que estabelece a Política Nacional de Segurança de Barragens (PNSB), e art. 8º da Portaria nº 416, de 3 de setembro de 2012. 3.2 Sistema de Gestão de Segurança de Barragens de Mineração 3.3 Metodologias de Análies de aplicadas a Barragens de Mineração O projeto e a construção adequados de uma barragem de mineração são de extrema importância, porém não suficientes para a operação segura das mesmas. Nesse sentido, deve ser estabelecido um processo de acompanhamento e de avaliação permanente das estruturas, mediante o recurso de ferramentas, tais como as inspeções visuais e a instrumentação, que têm por função fornecer aos responsáveis pela auscultação da barragem os parâmetros para comparação com as hipóteses consideradas no projeto. No entanto o risco estará sempre presente, constituindo-se as Análises de Riscos, parte integrante da Gestão de Riscos, como um complemento das abordagens tradicionais de avaliação da segurança dessas estruturas (Caldeira, 2005). Numa Sistema de Gestão de Segurança de Barragens de Mineração a Análise de Riscos, etapa a ser destacada na Gestão do Risco, é fundamental (Figura 1). Nessa etapa após a estimativa da grandeza das consequencias e das probabilidades chega-se à estimativa do risco, Após a Análise de Riscos procede-se à Apreciação do Risco, etapa de ponderação e de julgamento do significado do risco obtido na Análise de Riscos. A Análise e a Apreciação do Risco constituem a etapa da Avaliação do Risco. A Avaliação do Risco, em conjunto com os procedimentos de Tomada de Decisão e Controle do Risco, visam assegurar a verificação de todos os critérios de aceitação do risco relacionados com a segurança da barrragem de mineração. As metodologias de análises de riscos, no âmbito da aplicação nas barragens de mineração permitem uma identificação sistemática dos subsistemas dessas estruturas e dos perigos a eles associados, além da identificação dos seus possíveis modos de ruptura e das consequências. Através dessas ferramentas é possível a identificação de medidas alternativas para a redução ou a mitigação dos riscos, assim como a hierarquização da implementação de recomendações de segurança e de trabalhos de reabilitação e o estabelecimento de prioridades de intervenção (Esposito & Caldeira, 2010). Dessa forma, no contexto da gestão da segurança de barragens de mineração, de forma ilustrativa, alguns métodos de análises de riscos, entre outros, podem ser destacados (Tabela 3). Análise de riscos Risco Tabela 3. Alguns Métodos de Análise de Riscos aplicáveis a Barragens/Pilhas de Rejeitos Métodos de Análise de Riscos - Índice Global de Risco - Matrizes da Lei Nº 12.334, de 20 de setembro de 2010 - Diagramas de Localização, Causa e Indicadores de Falhas (LCI – Location, Cause and Indicator) - Análise dos modos de ruptura e seus efeitos (FMEA – Failure Modes and Effects Analysis - Análise dos modos de ruptura, seus efeitos e sua criticalidade (FMECA – Failure Modes, Effects and Criticality Analysis) - Análise por Árvore de Eventos (ETA – Event Tree Analysis) - Análise por Árvore de Falhas (FTA – Fault Tree Analysis) Alguns dos métodos citados na Tabela 3, tendo em vista apenas uma exemplificação de sua aplicabilidade, se encontram itemizados a sguir. Descrição do âmbito Descrição do âmbito Identificação do perigo Identificação das consequências Avaliação do risco Estimativa da grandeza das consequências 3.3.1 Matrizes da Nº 12.334, de 20 de setembro de 2010 Estimativa da probabilidade das consequências Estimativa do risco Estimativa do risco Gestão Apreciação do risco do risco Tomada de decisão Controle dos riscos Admissibilidade do risco Admissibilidade do risco Tomada de decisão Tomada de decisão Controle do risco Controle do risco Observação do risco Observação do risco Figura 1. Gestão de risco (Fonte: Caldeira, 2005) Percepção do risco A Resolução No 143, de 10 de julho de 2012 (CNRH, 2012a) que “estabelece critérios gerais de classificação de barragens por categoria de risco, dano potencial associado e pelo volume do reservatório, em atendimento ao art. 7° da Lei n° 12.334, de 20 de setembro de 2010” apresenta como Categoria de Risco (CRI) a soma das parcelas relativas às Características Técnicas (CT), Estado de Conservação (EC) e Plano de Segurança de Barragens (PS), ou seja, CRI = CT+EC+PS. Vale ressaltar que as Características Técnicas (CT) contempladas são Altura, Comprimento e Vazão da barragem. O Estado de Conservação (EC) se reporta às Estruturas Extravasoras Percolação, Deformações e Recalques e Taludes. O Plano de Segurança de Barragens (PS) enfatiza a Documentação, os Profissionais, os Manuais, o PAE – Plano de Ações Emergenciais, e os Relatórios gerados. Todos esses itens são avaliados e pontuados segundo critérios estabelecidos pela Resolução. Além da classificação mediante a Categoria de Risco (CRI), a saber, ALTO, MÉDIO e BAIXO, as barragens são também classificadas segundo o Dano Potencial Associado (DPA). O valor calculado para o DPA está relacionado à soma dos valores atribuídos a itens avaliados e pontuados segundo critérios estabelecidos pela Resolução, tais como Volume do Reservatório, Existência de População a Jusante, Impacto Ambiental e Impacto Sócio-Econômico. 3.3.2 Diagramas de Localização, Causa e Indicadores de Falhas (LCI – Location, Cause and Indicator) A análise por Diagramas de Localização, Causa e Indicadores de Falhas- LCI baseia-se em um método especificamente proposto para análises de riscos em barragens. Esse método tem como objetivo prioritário identificar e avaliar as consequências de uma onda de inundação resultante da libertação do volume armazenado na barragem. Os resultados das análises através destes diagramas permitem também identificar os elementos estruturais que mais contribuem para a ruptura total, sendo identificados os modos de ruptura e definidas as intervenções e/ou a implementação de estudos complementares. Pode ser aplicado tanto dentro de um portfólio de barragens, pois indica, dentro de uma escala de valores de risco qual barragem deveria ser priorizada em termos de providências imediatas para minimizar os riscos associados, como a uma única barragem, pois possibilita a ordenação e a hierarquização de procedimentos em prol da sua segurança (Hughes et al., 2000). Devido à concepção do método, entende-se que deva ser aplicado às barragens de mineração que contenham liquido em seus resevtórios (Esposito et al,. 2011). 3.3.3 Análise dos modos de ruptura e seus efeitos (FMEA – Failure Modes and Effects Analysis) e Análise dos modos de ruptura, seus efeitos e sua criticalidade (FMECA – Failure Modes, Effects and Criticality Analysis) A Análise dos modos de ruptura e seus efeitos e a análise dos modos de ruptura, seus efeitos e sua criticalidade: são técnicas indicadas para definir, identificar e analisar potenciais rupturas, a partir de um determinado modo de ruptura, com suas respectivas causas e efeitos, assim como os meios de detecção e prevenção dos modos de ruptura e de mitigação dos seus efeitos. O segundo tipo de análise acrescenta ao primeiro os procedimentos relativos à hierarquização dos modos de ruptura, conforme a influência combinada da respectiva probabilidade de ocorrência e da severidade das suas consequências, denominada por criticalidade (Caldeira, 2005). No caso da sua aplicação específica em barragens de mineração entende-se que esses métodos possam ser utilizados em diferentes fases da obra e com diferentes objetivos, auxiliando na tomada de decisões relativas ao projeto, funcionando como controle da execução da obra, atuando como um instrumento de segurança, de funcionalidade e de decisão quanto ao encerramento da barragem. 4 COMENTÁRIOS FINAIS Num Sistema de Gestão de Segurança de Barragens de Mineração busca-se sempre a elaboração e a implementação de procedimentos que tendam a reduzir o risco a limites aceitáveis. Essas medidas de redução e/ou de controle do risco devem sempre se basear em análises de custo-benefício. Nesse contexto entende-se que procedimentos a serem adotados num Sistema de Gestão de Segurança de Barragens de Mineração devem passar, necessariamente, pela Análise de Riscos, uma etapa muito importante da Gestão do Risco. Qualquer técnica de Análise de Riscos a ser aplicada deve sempre considerar os principais componentes da barragem de mineração, que incluem, por exemplo, aspectos relativos ao corpo barragem e à fundação, ao sistema de gestão da água e aos rejeitos. Destaca-se que a utilização das Análises de Riscos, que objetivam estimar as probabilidades de eventos de falha da componente ou da barragem e a magnitude das consequências resultantes, são muito importantes e eficazes na Gestão da Segurança de Barragens de Mineração, pois além da estimativa do risco proporcionam uma melhor compreensão do comportamento dessas estruturas. Além disso, pode-se, ainda, afirmar que essa prática está totalmente inserida no contexto atual da legislação brasileira, pois atende a diretriz da Lei Nº 12.334, de 20 de setembro de 2010 (Brasil, 2010), que no seu artigo Art. 3o apresenta como um dos objetivos da Política Nacional de Segurança de Barragens (PNSB) o incisivo VII, “fomentar a cultura de segurança de barragens e gestão de riscos.” “Viver é muito perigoso”, célebre frase do escritor, médico e diplomata brasileiro Guimarães Rosa. Mas vida sem perigo existiria? Portanto há que se correr risco... O que não se pode é simplesmente viver como se o risco não existisse. Como citado por Latham (1994) “o risco pode ser gerido, minimizado, partilhado, transferido ou aceito. Não pode ser ignorado”. REFERÊNCIAS ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. (2006a). NBR 13028: Mineração - Elaboração e apresentação de projeto de barragens para disposição de rejeitos, contenção de sedimentos e reservação de água. Rio de Janeiro, RJ, 6 p. ABNT. Associação Brasileira de Normas Técnicas. (2006b). NBR 13029: Mineração - Elaboração e apresentação de projeto de disposição de estéril em pilha. Rio de Janeiro, RJ, 5 p. Brasill. (2010) . Lei Nº 12.334, de 20 de setembro de 2010. CNRH. Conselho Nacional de Recursos Hídricos. (2012a). Resolução No 143, de 10 de julho de 2012. CNRH. Conselho Nacional de Recursos Hídricos. (2012b). Resolução No 144, de 10 de julho de 2012. DNPM. Departamento Nacional de Produção Mineral. (2012). Portaria No 416, de 03 de setembro de 2012. DNPM. Departamento Nacional de Produção Mineral. (2013). Portaria No 526, de 09 de dezembro de 2013. Caldeira, L. (2005). Análise de Risco em Geotecnia. Aplicação a Barragens de Aterro. Programa de Investigação para obtenção de Habilitação para funções de Coordenação Científica. LNEC, Lisboa, 238 p. Espósito, T.J. (2000). Metodologia Probabilística e Observacional Aplicada a Barragens de Rejeito Construídas por Aterro Hidráulico. Tese de Doutorado, Publicação G.TD-004A/00, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, Universidade de Brasília, Brasília, DF, 359 p. Espósito, T, e Caldeira, L. (2010). Contribuições para a gestão de segurança de barragens de rejeitados. 12º Congresso Nacional de Geotecnia. Guimarães, Portugal, 10 p. Esposito, T., Caldeira, L. e Naghettini, M. (2011). Aplicação da Metodologia Análise por Diagramas de Localização, Causa e Indicadores de Falhas (LCI) em Barragens de Contenção de Rejeitos. VII Congresso Brasileiro de Geotecnia Ambiental (REGEO’ 2011) e VI Simpósio Brasileiro de Geossintéticos (Geossintéticos’ 2011). Belo Horizonte, Brasil. Hughes, A., Hewlett, H., Samuels, P., Morris, M., Sayers, P., Moffat, I., Harding, A. and Tedd, P. (2000). Risk Management for UK Reservoir. Construction Industry Research and Information Association (CIRIA) C542, London, UK, 213 p. ICOLD. International Commission on Large Dams (2001). Bulletin 121. 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