Barragens de rejeitos : considerações sobre ruptura utilizando um fluido não newtoniano

Abstract

Resumo: Nos últimos anos, o Brasil presenciou dois acidentes de grandes proporções envolvendo barragens de rejeito; este tipo de barragem está presente em todo território nacional em virtude da forte atividade mineradora do país. O Plano de Ações Emergenciais exige que, para os barramentos enquadrados na lei 12.334/2010, estudos a fim de verificar a mancha de inundação em uma eventual ruptura, sejam realizados. O material liberado por essas barragens não possui propriedades iguais às da água, ou seja, apresenta densidade e viscosidade diferentes; os fluidos desse tipo são considerados não newtonianos. O presente trabalho investiga essas propriedades através de ensaios de reometria em um fluido de água com solo fino (argila e silte) no qual ficou constatado que quanto menor for a quantidade de água, mais difícil será a capacidade de escoar. Uma pequena diferença de valores na quantidade de água já exige uma tensão muito maior para que o fluido comece a se movimentar. Foi analisada a mancha de inundação, gerada pelo software RiverFlow2D, em um cenário hipotético de ruptura de uma barragem na região de Mariana/MG, destacando as diferenças entre as situações estudadas. Para se saber o volume liberado na ruptura, foi utilizado um software para avaliar a estabilidade em três dimensões (Slide 3) de um paramento e seu respectivo reservatório de rejeito. Foi simulada a situação de carregamento sísmico e propriedades respectivas após a liquefação do material. Palavras-chave: Barragens de rejeitos. Fluido não newtoniano. Mapa de inundação. Liquefação. Ruptura de Barragens. RiverFlow2D.

Abstract: Tailings dams are spread all over the Brazilian territory due to Brazil's strong mining business and recently there were two major failures with catastrophic consequences. Dams that the law 12.334/2010 is applied, must have studies that verify the inundation zone for the Emergency Action Plan (Plano de Ações Emergenciais - PAE). The material released by tailings dams doesn't have the same proprieties of water, they have different density and viscosity, resembling a non-newtonian fluid. Because of this, this research investigated these proprieties through rheology tests on a fluid with water and fine soil (clay and silt), in which it was possible to imply that with less water, it is harder for the mixture to flow. A slight difference in the water volume applied to the mixture demands greater stress for the fluid to flow. This study used a hypothetical dam break scenario in Mariana/MG region, the simulation was done using RiverFlow 2D software and it was highlighted the differences between the proposed scenarios. To know how much material would be released in this failure a 3D slope stability model was be used using RocScience's Slide 3. It was applied a seismic load and post liquefaction material properties. Keywords: Tailings dams. Non-Newtonian fluid. Inundation zone. Liquefaction. Dam failure. RiverFlow2D.