FUNCIONAMENTO DE BARRAGENS
CONCEPÇÃO DO PROJETO DE BARRAGEM DE REJEITOS
As barragens são estruturas construídas transversalmente aos vales e utilizadas para a acumulação de água, mas também para deposição de rejeitos de processos industriais [1]. A crescente geração de rejeitos tem conduzido a um aumento significativo das estruturas armazenadoras, fazendo com que, atualmente, as barragens de rejeitos encontram-se entre as importantes obras da mineração. Concomitantemente ao aumento das dimensões dessas barragens, os vários acidentes ocorridos com as mesmas despertam a atenção da comunidade técnico-científica e de autoridades governamentais para a questão de segurança destas obras. A facilidade de operação e a inserção segura da obra no meio ambiente, associada à sua viabilidade econômica, são requisitos básicos de um sistema de disposição de rejeitos em barragens [2]. Qualquer obra de engenharia apresenta pelo menos parte de sua estrutura em contato com solos e rochas. No caso da barragem não é diferente. Sendo assim, conhecer as condições geológicas do local no qual será inserida uma barragem de rejeito é extremamente importante. O responsável por fazer os levantamentos e investigação de campo nesses casos é o geólogo, mas a correta execução do projeto é de responsabilidade do engenheiro.
ELEMENTOS DE UMA BARRAGEM
Diversos elementos fazem parte da construção de uma barragem, como pode ser visto na Figura 1.
Figura 1: Elementos de uma barragem [1].
PRINCIPAIS MÉTODOS CONSTRUTIVOS DE BARRAGENS DE CONTENÇÃO DE REJEITOS
Método da Linha de Montante
Neste caso, o eixo da obra se desloca para montante e há o aproveitamento dos rejeitos depositados como parte da estrutura de contenção. Os rejeitos são lançados a montante desde a crista do dique inicial, formando uma praia, a qual servirá como fundação para a construção do novo alteamento. O procedimento sequenciado do alteamento neste método está esquematizado na Figura 2 abaixo [2].
Figura 2: Barramento a montante [1].
As vantagens e desvantagens deste método são destacadas a seguir.
Vantagens:
(i) menor custo de construção;
(ii) maior velocidade de alteamento;
(iii) menores volumes na etapa de alteamento;
(iv) pouco uso de equipamentos de terraplenagem.
Desvantagens:
(i) menor coeficiente de segurança, em função da linha freática, em geral, situada muito próxima ao talude de jusante;
(ii) a superfície crítica de ruptura passa pelos rejeitos sedimentados, porém não devidamente compactados;
(iii) há possibilidade de ocorrer entubamento, resultando no surgimento de água na superfície do talude de jusante, principalmente quando ocorre concentração de fluxo entre dois diques compactados ;
(iv) há risco de ruptura provocado pela liquefação da massa de rejeitos, por efeito de sismos naturais ou vibrações causadas por explosões ou movimentação de equipamentos.
Método da Linha de Jusante
No método de jusante, a linha do centro (eixo da barragem), se desloca a jusante durante os processos de alteamentos. Também neste método se faz necessária a construção de um dique inicial, impermeável, empregando-se normalmente material argiloso compactado. Este dique inicial deve ser dotado de drenagem interna (filtro vertical e tapete drenante), além de ter seu talude de montante impermeabilizado com argila compactada ou mantas plásticas específicas para impermeabilização. Neste método somente os rejeitos grossos são utilizados no alteamento, e a barragem pode ser projetada para grandes alturas, incorporando sempre, neste alteamento, o sistema de impermeabilização e drenagem. Os rejeitos são hidrociclonados, e o underflow é lançado no talude de jusante sobre compactação e controle construtivo. Um diagrama esquemático com os principais elementos deste método de construção, além da sequência de alteamento, pode ser visualizado nas Figuras 3.1 e 3.2 [2].
Figura 3.1 - Estrutura inicial de uma barragem a jusante [1].
Figura 3.2 - Barramento a Jusante [1].
Como vantagens deste método podem ser assinaladas:
(i) maior segurança por alteamento controlado;
(ii) menor probabilidade de entubamento e de rupturas horizontais, em consequência da maior resistência ao cisalhamento;
(iii) maior resistência a vibrações provocadas por sismos naturais e vibrações em razão do emprego de explosivos nas frentes de lavra;
(iv) instalação de sistema de drenagem e impermeabilização, à medida que se processa o alteamento.
As principais desvantagens do método são:
(i) custo mais elevado;
(ii) maior volume de material a ser movimentado e compactado;
(iii) menor velocidade de alteamento da barragem;
(iv) não possibilita a proteção com cobertura vegetal e tampouco drenagem superficial durante a fase construtiva, devido à superposição dos rejeitos no talude de jusante;
(v) requer o emprego de hidrociclones e a construção de enrocamento de pé para conter o avanço do underflow;
(vi) requer a construção de dique a jusante para contenção dos materiais do underflow.
Método da Linha de Centro
Trata-se de um método intermediário entre o método da linha de montante e o da linha de jusante, inclusive em termos de custo. O comportamento estrutural das barragens construídas por este método aproxima-se mais ao método de jusante. Inicialmente é construído um dique de partida (dique inicial), e os rejeitos são lançados perifericamente a montante do mesmo, formando uma praia. O alteamento subsequente é realizado lançando-se os rejeitos sobre a praia anteriormente formada e sobre o talude de jusante do dique de partida. Neste processo, o eixo da crista do dique inicial e dos diques resultantes dos sucessivos alteamentos são coincidentes. Na Figura 4, ilustra-se a sequência construtiva deste método [2].
Figura 4 - Barramento pelo método de linha de centro [1].
Como vantagens deste método podem ser assinaladas:
(i) facilidade construtiva;
(ii) o material para o alteamento pode vir de áreas de empréstimo, estéril ou do underflow dos hidrociclones;
(iii) permite o controle da linha freática no talude de jusante.
As principais desvantagens do método são:
(i) a área a montante é passível de escorregamentos;
(ii) há necessidade do o uso de hidrociclones;
(iii) este método, além do dique inicial, requer um enrocamento de pé para conter o avanço do underflow;
(iv) não permite tratamentos da superfície do talude de jusante.
Para elucidar o texto, segue um vídeo sobre barragem de rejeitos disponível no youtube.
Referências
[1] RIGHI, J. GEOTECNIA DE BARRAGENS, PARTE 2- Aula 9.
[2] SOARES, L. Barragem de rejeitos. In: Tratamento de minérios, 5.ed. Rio de Janeiro: CETEM/MCT, 2010. Cap.19. p. 831-888.
Disponível em: <http://mineralis.cetem.gov.br/handle/cetem/769>