Submissões Recentes
Análise paramétrica da estabilidade de barragem alteada a montante com utilização de rejeito dilatante na zona estruturante
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2024-12-18) Faria, Thiago Silva Araujo; Porto, Thiago Bomjardim; Santos Junior, Mauro Pio dos; http://lattes.cnpq.br/3578400908379890; http://lattes.cnpq.br/3322697650011984; Porto, Thiago Bomjardim; Santos Junior, Mauro Pio dos; Gimenez, Alexander Martin Silveira; Vasconcelos, Luma Alvarenga Carvalho de; Elacoste, Ticiane Schivittez
Em virtude dos recentes acontecimentos de ruptura de barragens de rejeito no Brasil, sobretudo as Barragem de Fundão (Samarco) em 2015 e B1 (VALE) em 2019 a Agencia Nacional de Mineração (ANM) como resposta emergencial aos sinistros com grandes impactos quanto as perdas de vidas e socioambientais emitiu a Resolução Nº 13, de 8 de agosto de 2019 que estabelecia medidas regulatórias objetivando assegurar a estabilidade de barragens de mineração, notadamente aquelas construídas ou alteadas pelo método denominado "a montante" ou por método declarado como desconhecido. Desde então ficou proibida a utilização do método de alteamento de barragens de mineração denominado "a montante" em todo o território nacional em novos empreendimentos da área. No âmbito estadual, na sequência, por meio de legislação da FEAM, Lei Ordinária 23.291, de 25 de fevereiro de 2019, a indústria da mineração foi obrigada a descaracterizar todas as barragens executadas com alteamento a montante, gerando prejuízos não previstos no planejamento das mineradoras de curto, médio e longo prazo. No entanto, notadamente, o processo de extração de bens minerais possui potenciais riscos associados, principalmente ao que se refere à disposição dos rejeitos de mineração. Inerente a atividade de mineração tem-se um ônus associado que é a disposição dos rejeitos, sendo necessário, portanto, a busca de metodologias que assegurem as empresas segurança com o menor custo possível de implantação, haja visto que, salvo casos específicos, o rejeito não tem valor econômico e, seu fim, por si só, já é um gasto, independente da metodologia de disposição. Na contramão da legislação nacional, o Canadá, referência internacional na área de geotecnia aplicada a mineração permite a utilização de barragem alteada a montante condicionado a existência de um trecho da praia de rejeitos compactada e dilatante na porção estruturante da barragem (externa da seção transversal) por onde se desenvolve o círculo crítico de ruptura. Essa abordagem garante a inexistência de materiais contráteis e suscetíveis a liquefação na região usualmente mais frágil da estrutura. Esta pesquisa tem a finalidade de iniciar uma discussão no âmbito nacional qualitativa-quantitativa, portanto, semiempírica contribuindo na divulgação e implementação da tecnologia operacional já existente em um país referência na mineração (Canadá) e avaliar seu impacto operacionalmente nas rotinas de disposição já “consagradas” regionalmente. Para tanto dois estudos de caso são abordados. O primeiro é uma barragem de rejeito executada no Canadá com a metodologia proposta que obteve êxito. O segundo estudo de caso é uma barragem do quadrilátero ferrífero construída pela metodologia clássica “a montante” que rompeu. Um estudo paramétrico desensibilidade foi feito considerando hipoteticamente que a mesma foi executava considerando parte da praia de rejeitos compactada. Os resultados da análise de estabilidade por equilíbrio limite (método determinístico proposto por Morgenstern-Price) mostraram que a barragem de rejeito ficaria estável e não romperia, mostrando que a metodologia Canadense é eficiente quanto a busca de alternativas com bom custo-benefício na disposição de rejeitos de mineração com solução clássica de barragem.
Empilhamento de rejeitos de lamas fosfáticas desaguadas: caracterização, modelagem numérica e critérios de projetos
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2024-08-26) Oliveira, Thiago Moura de Queiroz e; Porto, Thiago Bomjardim; http://lattes.cnpq.br/3322697650011984; http://lattes.cnpq.br/3660224559566061; Porto, Thiago Bomjardim; Oliveira, Michelly dos Santos; Galery, Roberto; Ribeiro, Saulo Gutemberg Silva
Diante de um cenário onde as operações minerárias vêm sendo cobradas para estarem alinhadas com sustentabilidade, transparência com as comunidades e pautas sociais, os rejeitos gerados, seja em sua forma de disposição ou aproveitamento, são pauta principal. Estas novas visões de operação são apoiadas por práticas das quais pode-se destacar o ESG (Environmental, Social and Governance) e as ODS (objetivos de desenvolvimento sustentável) da ONU (Organização das Nações Unidas). Para implantação e atingimento destas práticas, novas tecnologias de disposição ou reaproveitamento de rejeitos estão em evidência. Atrelado a este arcabouço, jazidas minerais com teores cada vez mais baixos somado à crescente demanda mundial por produtos minerários torna-se este um dos maiores desafios do setor. Ademais, em função dos últimos acidentes de barragens de rejeitos, tem-se a ascensão mundial de guias com o intuito de padronização na gestão de estruturas de disposição de rejeitos. Dentre estes guias pode-se destacar o GISTM (Global Internacional Standard of Tailings Management) com a missão de zero fatalidades à população e apresentar diretrizes para todas as fases de uma estrutura de disposição de rejeito (projeto, construção, operação e fechamento). Não obstante, também ocorreram diversas alterações nas legislações brasileiras, que tornaram mais restritivas as exigências para obtenção de licenças para operar novas barragens de rejeitos. Desta forma, uma das alternativas mais promissoras com o intuito de substituir a operação com barragens de rejeitos são as pilhas de rejeitos. Este tipo de estrutura só é possível devido a avanços tecnológicos de filtragem com a retirada parcial da água, de forma a possibilitar o empilhamento deste material em características de torta. Todavia, o atingimento de 100% da produção de rejeitos em forma desaguada e empilhada muitas vezes ainda requer estudos e desafios pois a parcela mais fina do rejeito, intitulada de lamas, apresenta maior dificuldade de filtragem e consequente retirada de água. Este trabalho estudou o rejeito de uma mineradora de fosfato em condições desaguadas para avaliar o comportamento de uma pilha de rejeito de lamas projetada de 87 metros de altura com volume de 9,5 milhões de m³, aproximadamente, e taludes de 2H:1V. Esta estrutura possui taludes de 7 e 10 metros de altura e em sua vertente norte apresenta 9 bancos e na vertente sul 6 bancos. A seção de análise perfaz a vertente leste para oeste da estrutura. Foi elaborado uma modelagem simplificada de tensão-deformação utilizando o modelo NorSand que foi calibrado considerando o rejeito em dois graus de compactação (95% e 98%) a Proctor Normal. Os resultados indicaram boa aderência e calibração para as tensões de 800 e 1200 kPa. Os parâmetros do estado crítico obtidos através dos ensaios triaxiais realizados foram M igual a 1,341, Γ igual a 1,319 e λ igual a 0,101. Como resultado da modelagem de tensão-deformação, foram observados deslocamentos verticais totais que não ultrapassaram 10% da altura da pilha. Ademais, foi estudado qual a melhor rota tecnológica para suportar as lamas fosfáticas serem desaguadas e empilhadas através de testes de espessamento dinâmico e avaliação de equipamentos. Os resultados indicaram a necessidade de uma etapa adicional de espessamento seguido de filtros prensas para garantia do rejeito desaguado nas condições de torta. Por fim foram discutidos critérios de projetos e boas práticas de engenharia para o desenvolvimento de projetos de pilhas face a escassez de legislações ou normas específicas sobre o tema na qual destaca-se a importância da execução de aterro experimental ainda em fase de engenharia básica e a necessidade de estudar uma zona estruturante para garantia da estabilidade física da estrutura.
Influência do resíduo louça sanitária como adição em blocos de concreto
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2024-08-02) Rodrigues, Pedro Henrique; Soares, Marcela Maira Nascimento de Souza; Resende, Domingos Savio de; http://lattes.cnpq.br/1348684373783230; http://lattes.cnpq.br/0933195232742855; Soares, Marcela Maira Nascimento de Souza; Resende, Domingos Savio de; Bezerra, Augusto Cesar da Silva; Paula, Junia Nunes de
A produção de louças sanitárias no contexto brasileiro é uma atividade relevante no mercado, entretanto, o processo produtivo associado resulta na geração de resíduos que carecem de destinações finais adequadas. Caso tais resíduos não sejam direcionados para aplicações específicas, acaba-se por promover o acúmulo desses materiais sem uma finalidade determinada. Durante o processo produtivo envolvem diversas etapas, incluindo a preparação da massa, fundição, a secagem entre outras. Como resultado, são gerados três tipos de resíduos: gesso, cacos e efluentes líquidos. Especificamente, o efluente líquido, também conhecido como lodo mineral, surge a partir da limpeza dos moldes e das cabines de esmaltação, e sua composição química é similar à da matéria-prima original. Atualmente, o efluente gerado não possui uma destinação final, sendo depositado em lagoas artificiais de decantação. Quando essas lagoas atingem sua capacidade máxima, o material é transferido para aterros sanitários. Diante desse cenário, este estudo produziu blocos de concreto vazados, com a incorporação do efluente líquido (resíduo de louça sanitária), visando a sua valorização e a destinação adequada. O estudo foi conduzido por meio de uma abordagem experimental, utilizando o resíduo da louça sanitária (RLS) proveniente de uma empresa em Araxá, Minas Gerais. Inicialmente, realizouse a caracterização dos materiais utilizados para a fabricação dos blocos, como resíduo de louça cerâmica, cimento, areia, brita e pó de brita. Em seguida, procedeu-se à fabricação mecânica de 80 blocos de concreto com dimensões de 19 x 29 x 39 cm. Foram consideradas quatro diferentes formulações de concreto seco com adições de RLS: referência, 5%, 10% e 15% RLS. O objetivo foi avaliar a influência da adição de resíduo de louça cerâmica em blocos de concreto, para atender esse objetivo foi realizado ensaios de avaliação das dimensões dos blocos, absorção de água e resistência a compressão. Em paralelo foi avaliada a pozolanicidade do resíduo utilizando o ensaio de índice de atividade pozolânica (IAP). Todos os blocos de concreto atenderam aos critérios de análise dimensional, apresentaram baixa absorção de água (menor do que 10%) e a resistência à compressão foi maior que 3 MPa. O índice de atividade pozolânica avaliado com argamassa contendo 25% de RLS apresentou resistência a compressão abaixo do normatizado para materiais considerados pozolânicos. Os resultados sugerem que a adição de resíduo de louça atue como um fíller quartzoso.
Avaliação geotécnica da estabilidade de uma barragem de rejeitos por métodos probabilísticos e determinísticos
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2023-08-15) Souza, Lucas Andrade e; Porto, Thiago Bomjardim; Sayão, Alberto de Sampaio Ferraz Jardim; http://lattes.cnpq.br/3192720755330214; http://lattes.cnpq.br/3322697650011984; http://lattes.cnpq.br/3617495219180868; Porto, Thiago Bomjardim; Sayão, Alberto de Sampaio Ferraz Jardim; D'hyppolito, Lays Cristina Barcelos de Souza; Vecci, Andrea Nascimento; Pereira, Armando Belato; Pinto, Guilherme Pereira
A análise de estabilidade tem como objetivo verificar a possibilidade de ocorrência de ruptura do maciço em um talude artificial ou natural. A análise é realizada por meio da comparação entre as tensões cisalhantes mobilizadas e a resistência ao cisalhamento ao longo de uma superfície potencial de ruptura, a partir de vários cenários de projeto. A abordagem determinística utiliza uma estimativa para cada parâmetro de entrada, porém, constata-se que, na natureza, as propriedades dos materiais tendem a ser heterogêneas. Frente a esta heterogeneidade, oscilações podem ocorrer nos valores adotados para os parâmetros geotécnicos. A incorporação de métodos probabilísticos se torna uma importante ferramenta para lidar com os riscos inerentes às obras geotécnicas, posto que incorporam a variabilidade dos parâmetros dos projetos, baseando-se nas distribuições estatísticas que consideram a frequência de ocorrências de dados e possibilitam calcular a Probabilidade de Ruptura (PR) e o Índice de Confiabilidade (β) das estruturas. Esta pesquisa pretende reavaliar a segurança da Barragem I que estava localizada na Mina Córrego do Feijão, região do quadrilátero ferrífero de Minas Gerais, com o uso de análises determinísticas e probabilísticas. As análises de estabilidade foram realizadas por dois métodos determinísticos (Morgenstern-Price e Spencer) e probabilísticos (FOSM e Monte Carlo). Os resultados indicam que a posição da linha freática influencia significativamente nos valores de PR e β, a medida em que o nível d’água se afasta verticalmente da crista da estrutura, a PR varia de 50% a 1,77%, para o β, a variação é de 0,000 a 2,226. O método FOSM apresentou respostas mais conservadoras quando comparado ao de Monte Carlo, independentemente da posição do nível d’água no interior da barragem. Houve uma ligeira variação de resultados entre os dois métodos de Equilíbrio Limite empregados, os valores de β foram superiores para o método de Spencer em 6 dos 8 cenários avaliados, já a PR foi mais conservadora para o método de Morgenstern-Price. Nessa pesquisa, as respostas das análises determinísticas e probabilísticas aplicadas em diferentes posições de nível d’água confirmam a situação precária de estabilidade da barragem, a qual sofreu ruptura em 2019.
Palavras-chave: Geotecnia; Barragem de rejeitos; Estabilidade; Equilíbrio Limite; Análise Probabilística; Análise Determinística.
Mancha de inundação associada à ruptura hipotética de uma barragem de rejeitos: análises do tipo de fluido e diferentes modelos hidrodinâmicos
(Centro Federal de Educação Tecnológica de Minas Gerais, 2024-06-24) Nascimento, Karina Salatiel do; Santos, Hersília de Andrade e; Fernandes, Rafaela Baldi; http://lattes.cnpq.br/8112385181042309; http://lattes.cnpq.br/3618369732101367; http://lattes.cnpq.br/2968234663247864; Santos, Hersília de Andrade e; Fernandes, Rafaela Baldi; Guimarães Junior, Mario; Fineza, Adonai Gomes
As imprecisões acerca da mancha de inundação gerada nos estudos de dam break de barragens de mineração estão associadas à fatores como a classificação reológica dos fluidos e o coeficiente de rugosidade. A taxa de deformação e a tensão de cisalhamento dos rejeitos de mineração não são constantes e a viscosidade das lamas contendo esses rejeitos pode ser viscoelástica, dependente ou independente do tempo, comportamento característico de fluidos não-newtonianos. A complexidade das características geotécnicas e hidráulicas desse material, impõem aos modelos numéricos de dam break um desafio relacionado às características que se deve considerar nos softwares disponíveis para tais fins. Esse trabalho objetiva realizar uma análise estatística da influência do tipo de fluido considerado no escoamento de uma ruptura hipotética de barragem, em função do coeficiente de rugosidade (n), caracterizando suas incertezas a partir da delimitação da área de mancha de inundação, profundidade máxima, tempo de chegada e velocidade do escoamento. Para isso, uma análise descritiva entre os hidrogramas de ruptura gerados por duas ferramentas distintas, EMBREA-MUD e HEC HMS, foi produzida. A partir destes hidrogramas avaliou-se, o modelo hidrodinâmico bidimensional do fluxo de lama não-newtoniano e newtoniano, a partir do software HEC-RAS 6.3.1. Para isso, foram simulados três cenários: o primeiro, alicerçado na propagação típica de água, com cenário newtoniano e coeficiente de manning normal-médio; o segundo, embasado no aumento do coeficiente de manning para um valor alto no vale de jusante (irreal) para assemelhar as características de fluidos não-newtonianos, e, o terceiro cenário, equivale à simulação do fluido não-newtoniano, que considera seu comportamento como plástico de Bingham, com parâmetros reológicos propostos na literatura e coeficiente de manning normal-médio. Os resultados das simulações mostraram áreas de manchas de inundação e profundidades máximas semelhantes entre si, para o primeiro e terceiro cenário; entretanto o fluido não-newtoniano percorreu uma área transversal superior aos demais cenários, sendo os parâmetros velocidade e tempo de chegada, divergentes, com os dois últimos mais próximos entre os cenários 2 e 3. Além disso, o cenário 2 retratou maior propagação longitudinalmente, o que é preocupante em estudos cuja finalidade é delimitar a Zona de Autossalvamento (ZAS). Por fim, a pesquisa mostrou que em áreas de inclinação acentuada, o fluido não-newtoniano se moveu mais rápido que o fluido newtoniano, uma vez que o peso do fluxo, que atua como uma força adicional, favoreceu a aceleração.