5 Maneiras que os sistemas de monitorização sem fios melhoram a segurança das barragens de rejeitos

As falhas das barragens de rejeitos são um dos processos mais perigosos que podem ocorrer e podem causar danos extensos à vida, propriedade e saúde. A indústria mineira tem sofrido várias falhas significativas de barragens na história recente: Merriespruit 1994 (África do Sul), Omai 1994 (Guiana), Aznalcollar 1998 (Espanha), Baia Mare 2000 (Roménia), Aitik 2000 (Suécia), Bento Rodrigues 2015 (Brasil) e recentemente no México (2018). Os registos históricos de falhas de barragens de rejeitos são de cerca de 20 eventos por década, mostrando uma tendência para a deslocação de países desenvolvidos para países em desenvolvimento.

Durante décadas, as barragens de rejeitos têm sido monitorizadas através de sistemas de monitorização manual. Isto envolve tipicamente pontos seleccionados ao longo da barragem, onde os furos são perfurados e visitados periodicamente. Aqui, são feitas medições manuais com uma variedade de instrumentos, na sua maioria compostos por medidores de nível de água, piezómetros, ou inclinómetros. No entanto, este tipo de medição não produz dados suficientes para medir consistentemente o desempenho da barragem de aterro, se as leituras esporádicas forem recolhidas manualmente. Como tal, algumas falhas de barragens podem ser atribuídas tanto ao efeito combinado da construção rápida de diques como a uma manutenção e monitorização deficientes - geralmente através de meios com fio e/ou manuais. Abaixo estão algumas razões pelas quais um sistema de monitorização sem fios é uma ferramenta chave para a gestão da segurança dos diques.

1. Melhora o conhecimento dos mecanismos de falha potencial mais críticos

É importante identificar a principal causa de falhas, a fim de planear melhor e implementar as medidas correctas para as travar.

As falhas da barragem de rejeitos podem ter origem em sobrecarga, comportamento anómalo do material utilizado para construir a barragem (normalmente rejeitos), ou problemas com os mecanismos de drenagem, que resultam num aumento da pressão da água porosa e, portanto, numa perda de resistência.

Podem também resultar de outras coisas, como sistemas de monitorização deficientes, por exemplo. Com leituras manuais ou com fios in-situ, os operadores não têm quantidades suficientes de dados para obterem uma imagem mais clara dos principais factores que desempenham um papel nos mecanismos de falha. Isto aumenta maciçamente os riscos nas barragens de rejeitos e em torno delas, uma vez que os que supervisionam a área não podem agir de forma preditiva para impedir potenciais falhas. A quantidade de dados e a regularidade com que são recolhidos através de soluções de monitorização sem fios fornece uma base sólida para uma análise de risco correcta, e para a construção de modelos de potencial de risco. Isto é fundamental para a planificação do risco a longo prazo e para a compreensão dos mecanismos de falhas críticas.

2. Detecta situações que são susceptíveis de desencadear uma falha da barragem

A recolha de dados em tempo real significa que os operadores têm um conhecimento contínuo do estado da barragem. Significa também que podem construir muito rapidamente modelos "normativos" de como a barragem deve comportar-se, o que significa que quaisquer anomalias são assinaladas assim que ocorrem. Isto permite aos operadores detectar situações susceptíveis de desencadear uma falha da barragem - tais como nível de água que exceda um determinado limite, ou aceleração de deslocamentos horizontais em profundidade - e responder preventivamente a estas situações.

Como tal, os sistemas de monitorização sem fios permitem a implementação de medidas correctivas o mais rapidamente possível, de preferência antes de qualquer tipo de incidente poder ter lugar.

Isto é fundamental não só para reduzir o risco e salvar vidas humanas, mas também para as margens de lucro de uma empresa. As acções correctivas pós-incidente e o tempo de paragem da barragem custam significativamente mais do que as actividades de manutenção preditivas.

Opções para instalar nós de monitorização sem fios Worldsensing numa mina a céu aberto

3. Serve como ferramenta para a concepção do crescimento da barragem

Os conjuntos de dados acumulados recolhidos através de dispositivos de monitorização sem fios são fundamentais para o sucesso do planeamento futuro do crescimento da barragem. Em vez de criar uma estratégia de crescimento baseada na memória histórica e em acções anteriores, com uma solução de monitorização sem fios, os operadores podem utilizar dados sólidos para implementar modelos que mostrem o futuro provável estado da barragem e dos seus arredores, e permitir-lhes planear com maior precisão quaisquer possíveis mudanças e incidentes futuros no contexto do seu crescimento.

Como parte de uma solução de Inteligência Operacional, os dados de monitorização sem fios também podem ser utilizados para criar "gémeos digitais" ou partes da barragem, ou todo o local, a fim de modelar virtualmente acções futuras numa versão de "videojogo" do ambiente.

Seja como for, a monitorização sem fios significa que o risco de falhas e incidentes futuros é significativamente reduzido, através da utilização dos métodos mais científicos possíveis para calcular o potencial de risco futuro.

4. Fornece uma base sólida para o estabelecimento e implementação de uma resposta adequada em caso de falha que envolva riscos humanos

Equipados com a capacidade de modelar futuros incidentes e de responder de forma previsível, os operadores podem estabelecer respostas definidas a incidentes específicos que acontecem regularmente, e estabelecer planos de contingência de crise em caso de emergência.

Tudo isto é permitido através da constante transmissão de dados precisos sobre o estado das diferentes partes da barragem de rejeitos.

Por exemplo, os nós sem fios que transmitem dados de medidores de nível de água e inclinómetros instalados em furos permitem controlos periódicos. Os sensores piezométricos fornecem informações relativas à pressão da água no poro, e a medição do deslocamento do solo em profundidade é automatizada por um inclinómetro no local que permite aos operadores medir o deslocamento horizontal em profundidade. Medidores de gestão de resíduos, que medem o nível de água nas barragens ou células de assentamento para monitorizar os processos de assentamento das paredes e arredores, são também aqui cruciais. Além disso, as estações meteorológicas medem variáveis como a precipitação e a velocidade do vento e são críticas em termos de permitir aos operadores considerar e planear novos cenários climáticos - especialmente no contexto das alterações climáticas e dos padrões climáticos cada vez mais erráticos. Mais uma vez, isto permite respostas preditivas e precoces a quaisquer potenciais anomalias que surjam, reduzindo maciçamente o risco de ocorrência de incidentes.

5. Proporciona uma monitorização a longo prazo com muito pouca manutenção

Um sistema de monitorização que é simultaneamente de longo prazo e de baixa manutenção é absolutamente crítico para ambientes de barragens de rejeitos.

A manutenção manual de sensores e registadores de dados - e mais - é em si mesma incrivelmente arriscada, o que significa que a manutenção de uma solução de monitorização deve ser mínima.

Isto requer durabilidade para que o equipamento possa sobreviver em condições físicas por vezes muito duras; longevidade da bateria, para que o equipamento não precise de ser colocado frequentemente; e transmissão de longa distância, para que possa transmitir continuamente dados de ambientes difíceis e de difícil acesso durante longos períodos de tempo. Dependendo do sistema utilizado, a comunicação de longo alcance entre o gateway e os registadores de dados na maioria dos sistemas de monitorização sem fios permite uma distância de até 9 milhas ou 15 km entre o gateway e os registadores de dados numa situação óptima. No contexto de uma mina, isto significa que, ao colocar o portal no escritório central da mina, quase qualquer ponto da mina onde é colocado um sensor pode ser alcançado, o que significa que nunca é necessário efectuar leituras manuais. As baterias incorporadas de longa duração tornam os sistemas de aquisição de dados à distância autónomos até 10 anos, melhorando os ciclos de manutenção do sistema de monitorização. Isto reduz massivamente os riscos, uma vez que o equipamento raramente falha, o que significa leituras contínuas e precisas durante anos. Por sua vez, isto diminui o tempo de paragem potencial e significa que não há necessidade de manter manualmente o sistema de monitorização.