As falhas das barragens de rejeitos são um dos processos mais perigosos que podem ocorrer e podem causar danos extensos à vida, à propriedade e à saúde. A indústria mineira tem sofrido várias falhas significativas em barragens na história recente: Merriespruit 1994 (África do Sul), Omai 1994 (Guiana), Aznalcollar 1998 (Espanha), Baia Mare 2000 (Romênia), Aitik 2000 (Suécia), Bento Rodrigues 2015 (Brasil). Os registros históricos de falhas de barragens de rejeitos são de cerca de 20 eventos por década, mostrando uma tendência de deslocamento de países desenvolvidos para países em desenvolvimento.
Manter os represamentos de pé é uma das tarefas mais desafiadoras na gestão de resíduos de minas. As falhas podem ter origem em sobrecargas, comportamento anômalo do material utilizado na construção da barragem (normalmente rejeitos), ou problemas com os mecanismos de drenagem, que resultam em um aumento da pressão da água porosa e, portanto, uma perda de resistência. As causas de falhas podem ser atribuídas à má gestão da barragem, que inclui procedimentos inadequados de construção de barragens, manutenção inadequada das estruturas de drenagem e monitoramento inadequado a longo prazo. Obviamente, períodos de chuva incomuns podem aumentar o número e a gravidade dos eventos. A prevenção e a proteção são, portanto, cruciais e, portanto, o monitoramento e a melhoria em tempo real da construção de barragens são ferramentas-chave para a gestão da segurança dos aterros.
Durante décadas, a auscultação realizada nas barragens de rejeitos consistiu em visitar periodicamente pontos selecionados ao longo da barragem, onde haviam sido feitos furos, e realizar medições manuais com uma variedade de instrumentos, a maioria consistindo em medidores de nível de água, piezômetros em poços abertos, ou inclinômetros. O recente aumento na falha de barragens pode ser atribuído ao efeito combinado da construção rápida de diques, juntamente com a má manutenção e monitoramento.
A estabilidade de uma barragem de rejeitos pode ser controlada através da medição de parâmetros-chave do material utilizado para a sua construção e do seu entorno. A pressão da água e a deformação dos diques de aterro nas barragens de rejeitos são as características físicas mais importantes a serem monitoradas. Sistemas manuais de aquisição de dados fornecem poucos dados ao longo do tempo, o que é uma desvantagem, já que se a barragem está perdendo resistência rapidamente, eles podem não evitar uma crise. Uma rede automática de sensores possibilita a obtenção de dados em questão de minutos. Os parâmetros medidos estão diretamente relacionados com a resistência do solo e, medindo-os automática e continuamente, as informações sobre o fator de segurança da barragem, bem como as deformações esperadas, estão disponíveis em tempo real.
A maioria das barragens de rejeitos tem medidores de nível de água e inclinômetros instalados nos furos para permitir controles periódicos. Os sensores piezométricos fornecem informações sobre a pressão da água no poro, enquanto que a medição do deslocamento do solo em profundidade é automatizada por um inclinômetro no local, que permite medir o deslocamento horizontal em profundidade. Outros sensores que podem ser de interesse são medidores de gestão de resíduos para medir o nível de água nas barragens ou células de assentamento para monitorar os processos de assentamento das paredes e arredores. Estações meteorológicas para controlar a chuva podem ser críticas, considerando novos cenários climáticos.
O desenho de uma estratégia de monitoramento consistente é, portanto, crucial. As seguintes são algumas das suas principais vantagens:
- Melhora o conhecimento do mecanismo de falha potencial mais crítico, que é a base para uma análise de risco correta.
- Ajuda a detectar situações que possam desencadear uma falha da barragem (por exemplo: nível de água que exceda um determinado limite; aceleração dos deslocamentos, etc.), e a aplicar medidas correctivas.
- Serve como uma ferramenta para projetar o crescimento da represa.
- Fornece uma base sólida para o estabelecimento e implementação da resposta adequada no caso de uma falha envolvendo riscos humanos.
Nos últimos anos, a instalação de sistemas automatizados de monitorização in-situ aumentou. No entanto, a instalação de sistemas tradicionais com fio ou cabo óptico para obter dados de sensores permanentemente instalados nas barragens é muitas vezes um desafio ou economicamente não acessível. Algumas dificuldades são a grande extensão das barragens de rejeitos (que representam longas distâncias de cabos) a falta de disponibilidade de energia (são necessárias instalações solares maciças) e a infra-estrutura de comunicação limitada (o que significa que os dados têm de ser recolhidos in-situ).
O LS-G6, a solução de monitoramento sem fio de baixa energia do Worldsensing, consiste em um sistema de aquisição de dados que coleta os dados dos sensores e os envia sem fio para o gateway (estação central). Ao mesmo tempo, o gateway carrega os dados na Internet ou em uma intranet. As capacidades de longo alcance das comunicações de rádio entre os registradores de dados (colocados junto aos sensores) e o gateway fazem deste sistema uma solução poderosa para o monitoramento de áreas dispersas, tais como minas com muitos sensores diferentes.
A comunicação de longo alcance entre o gateway e os registradores de dados permite uma distância de até 15 km entre o gateway e os registradores de dados em uma situação ideal (Line Of Sight). No contexto de uma mina, isto significa que, ao colocar o gateway no escritório central da mina, quase qualquer ponto da mina onde um sensor é colocado pode ser alcançado. Além disso, os registadores de dados LS-G6 utilizam baterias incorporadas que tornam o sistema autónomo até 10 anos, o que melhora os ciclos de manutenção do sistema de monitorização.
Os dados recolhidos são comparados com limiares previamente definidos, a fim de se obter um indicador da estabilidade da barragem. Desta forma, a rede também é utilizada como um sistema de aviso de baixa potência para a estabilidade do aterro.
Nosso sistema de monitoramento LS-G6 foi instalado com sucesso em vários locais de mineração para proporcionar um controle em tempo real da barragem de rejeitos da mina principal. Além disso, muitos outros sensores foram integrados em outras fases para controlar a hidrogeologia da mina e a estabilidade da área de processo a céu aberto e das estradas de acesso.
Em resumo, as redes de sensores sem fio em locais de mineração são cada vez mais vistas como uma solução confiável e robusta. As vantagens do wireless de longo alcance são indiscutíveis: eficiência, segurança, robustez, flexibilidade, facilidade de atualização da rede, facilidade de uso e custo-benefício (em comparação com cabos ou coleta manual).
O LS-G6 oferece um sistema robusto que, graças aos alarmes definidos sobre os dados dos sensores, torna-se uma ferramenta preventiva muito eficiente; podem ser emitidos avisos aos interessados ou trabalhadores da mina aumentando a segurança de todo o processo e das pessoas envolvidas.