Sobre Planejamento de Etapas de Alteamento de Barragens de Rejeitos

A importância do Planejamento de Etapas de Alteamento de Barragens de Rejeitos nos Estudos de Balanço Hídrico

Conforme já publicado aqui, os Estudos de Balanço Hídrico de Barragens de Rejeitos são uma etapa extremamente importante no projeto e na operação dessas estruturas. O objetivo é verificar o comportamento hídrico dos reservatórios, permitindo que os gestores e operadores dessas barragens entendam melhor a probabilidade de cenários de escassez ou excesso de água se desenvolverem. Cenários de escassez podem causar prejuízos financeiros imensos. Cenários de excesso de água podem causar problemas operacionais e até mesmo acidentes.

Porém, há um outro produto gerado pelos Estudos de Balanço Hídrico que possui importância similar: O Planejamento de Etapas de Alteamento. Ele permite tanto avaliar a possibilidade de extravasão e galgamento, quanto avaliar a possibilidade de antecipação desnecessária de investimentos em obras de alteamento que eventualmente poderiam ser executadas mais adiante.

Analisando o histórico de rupturas de barragens, cerca de 1/3 delas foram causadas por galgamento da crista, conforme pode ser visto no gráfico abaixo:

Tais acidentes foram resultado de um prognóstico hídrico inadequado, que culminou em galgamentos. Como exemplo, temos:

• Barragem 3 da mina de carvão Pittston Coal Company, localizada na região de Buffalo Creek, West Virginia, EUA. Após vários dias de chuva intensa, a barragem foi galgada e rompeu, liberando uma onda de água residual escura, que matou 125 pessoas, feriu 1.121 pessoas e desabrigou outras 4.000 pessoas, além do impacto ambiental e dos prejuízos materiais causados.
• Açude Orós, localizado em Iguatu, Ceará. Após vários dias de chuva intensa, a barragem foi galgada e rompeu. Por sorte não houve nenhuma vítima fatal.
• UHE’s Euclides da Cunha e Limoeiro, localizadas em São José do Rio Pardo, São Paulo. Falhas operacionais levaram ao galgamento da Barragem da UHE Euclides da Cunha. A Barragem da UHE Limoeiro, por sua vez, também foi galgada e rompeu por cascata. Por sorte aqui também não houve nenhuma vítima fatal.

Além disso, existe o outro lado da moeda, que é a execução de obras de alteamento antes do período necessário. Em outras palavras, alteamentos que são feitos agora poderiam eventualmente ser executados daqui 1 ou 2 anos, por exemplo. Em que pese isso trabalhar a favor da segurança da barragem por gerar uma borda livre elevada, pode causar uma indesejável antecipação de CAPEX, principalmente em épocas que algumas operações têm enfrentado dificuldades de fluxo de caixa.

Portanto, avaliar a sensibilidade dos resultados do Balanço Hídrico e do Planejamento de Etapas de Alteamento, mediante os parâmetros e variáveis usados nesses estudos, é essencial para se analisar toda uma gama de situações para as quais os gestores e operadores das barragens devem se preparar.

Metodologia

Para o caso das Barragens de Rejeitos, o método utilizado na simulação de um Balanço Hídrico utiliza um modelo numérico baseado na Equação da Continuidade, que determina a variação positiva ou negativa do volume de um reservatório em um período em função das vazões afluentes e efluentes.

Os parâmetros e as variáveis utilizados são:

• Área da bacia hidrográfica;
• Coeficiente de escoamento superficial (“run-off”);
• Precipitação;
• Evaporação;
• Volume afluente de rejeitos;
• Volume de água bombeada para a planta;
• Volume de água que percola através do maciço;
• Outras vazões afluentes e efluentes, caso existam;
• Teor de sólidos dos rejeitos;
• Densidade aparente seca dos rejeitos;
• Densidade real dos grãos dos rejeitos.

Dentre os resultados que um estudo de Balanço pode fornecer, destacam-se os seguintes:

• Variação do NA (nível de água do reservatório)
• Variação da área alagada;
• Variação do volume de água dentro do reservatório;
• Variação da capacidade de armazenamento disponível;
• Variação do porcentual do volume do reservatório ocupado por água e por rejeitos;
• Variação do volume de água eventualmente extravasada;
• Superávit ou déficit hídrico.

Como o foco aqui é o Planejamento de Etapas de Alteamento, dentre os resultados acima, o que nos interessa é a Variação do NA ao longo do tempo, através do qual pode-se estabelecer, também ao longo do tempo, as cotas da crista da barragem e da soleira do extravasor, conforme pode ser visto a seguir:

Através destas simulações, que podem ser realizadas considerando diversos cenários, é possível definir com boa acurácia em quais períodos as barragens devem passar por obras de alteamento. 

É importante destacar que diversos fatores podem influenciar o resultado das simulações, sendo eles:

• Precisão do levantamento topobatimétrico do reservatório;
• Acurácia do planejamento de lavra;
• Consistência das características dos rejeitos (teor de sólidos e densidade);
• Disponibilidade de volume no reservatório para absorver a cheia de projeto;
• Construção de diques no interior do reservatório;
• Método de disposição dos rejeitos no reservatório;
• Localização dos pontos de lançamento dos rejeitos;
• Conformação da superfície e adensamento dos rejeitos ao longo do tempo;
• Captação adicional de água nova;
• Outros.

Conclusões

Os Estudos de Balanço Hídrico são um instrumento muito hábil para produzir previsões mensais de disponibilidade hídrica e são extremamente úteis para auxiliar os gestores no planejamento e na operação de Barragens de Rejeitos. No caso particular do Planejamento de Etapas de Alteamento, que também é um produto do Balanço Hídrico, é possível estabelecer as cotas de alteamento ao longo do tempo, tanto minimizando o risco de extravasão e galgamento, quanto minimizando o risco de antecipação desnecessária de CAPEX.