DISCUSSÕES SOBRE OS MODOS DE FALHA E RISCO DE GALGAMENTO DE BARRAGENS DE REJEITOS

Transcrição

1 DISCUSSÕES SOBRE OS MODOS DE FALHA E RISCO DE GALGAMENTO DE BARRAGENS DE REJEITOS André LAURIANO; Joaquim PIMENTA de Ávila; Joel CORTEZ; Alexandre SILVA

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3 Um dos mecanismos de ruptura em barragens de terra é o GALGAMENTO Ocorre quando o vertedouro não tem capacidade suficiente frente a uma cheia de projeto e a água verte sobre a crista da barragem Inicia-se a erosão do talude de jusante da barragem que pode resultar na formação da brecha de ruptura de forma regressiva e ruptura global do barramento

4 Má operação do reservatório e do vertedouro durante a ocorrência de uma cheia de projeto Conformação da praia de rejeitos fora dos limites especificados em projeto ou lançamento inadequado de rejeitos no reservatório redução do volume livre para laminação de cheias Ocasião de uma cheia extraordinária, para o qual o vertedouro não tenha capacidade hidráulica Deformação excessiva do maciço, com recalque da crista Formação de uma onda induzida dentro do reservatório

5 ANO IDENTIFICAÇÃO/LOCAL TIPO DE MINÉRIO ALTURA MÁXIMA QUANTIDADE DE REJEITO ACUMULADO 1965 Tymawr / Reino Unido Carvão 12 m Zgorigrad (Vratza) / Bulgária - 12 m Buffalo Creek / EUA Carvão 15 a 18 m m³ 1974 Galena Mine / Idaho / EUA Prata 9 m Arcturus / República do Zimbábue Ouro 25 m 1,7 a 2,0 Mt 1985 Bonsal / Carolina do Norte / EUA Agregados 6 m Merriespruit / África do Sul Ouro 31 m 10 Mt 1996 Marsa / Peru Ouro São Francisco / Miraí / Brasil Bauxita 34 m 3,8 Mm³

6 FONTE: ROCHA (2015)

7 Abordagem dos estudos: 1. Análise hidrológica do evento Risco de galgamento atrelado ao Tempo de Retorno [mais usual] 2. Avaliação da probabilidade de cada evento envolvido no galgamento Árvore de Falhas [julgamento de engenharia] 3. Análise de incertezas das variáveis de entrada (N.A., velocidade do vento, vazões, etc) Métodos probabilísticos de análise (Monte Carlo, FOSM, AFOSM, MFOSM, LHS, NKDE, etc) [envoltórias de incerteza]

8 Simulação hidrológica do trânsito das cheias pelo reservatório com incremento do Tempo de Retorno até que seja constatado o galgamento da barragem. Modelo indireto chuva-vazão e trânsito de cheias no reservatório.

9 Avaliação de Cenários Probabilidade de ocorrência de galgamento (P): Cenário Modo de Falha Formulação 1 Capacidade de descarga insuficiente 1 2 Ruptura de taludes no entorno do reservatório.. 3 Obstrução do extravasor. çã çã 1 çã 1 çã 4 Falha de equipamento de bombeamento. 1

10 Julgamento de engenharia e descritores verbais: DESCRIÇÃO VERBAL PROBABILIDADE EQUIVALENTE INTERVALO Virtualmente impossível 0,01 0,00-0,05 Muito improvável 0,10 0,02-0,15 Improvável (pouco provável) 0,15 0,04-0,45 O evento tem boas chances de não ocorrer 0,25 0,02-0,75 Não se tem informação sobre as chances do evento ocorrer ou as chances de ocorrência são iguais (neutro) 0,50 0,25-0,85 Provável 0,75 0,25-0,95 Muito provável 0,80 0,03-0,99 Praticamente certo 0,90 0,75-0,99 Virtualmente certo 0,99 0,90-1,00

11 FTA Traduzir um processo físico em um diagrama lógico estruturado, chamado Árvore de Falhas (FT Fault Tree), em que eventos mais simples conduzem a um evento mais complexo. É uma análise combinatória de diferentes eventos, partindo do evento indesejado (galgamento) até suas possíveis causas. Etapas: 1. Definição do sistema (Barragem) 2. Definição do Evento Topo (Galgalmento) 3. Construção da Árvore de Falhas (Combinação de eventos básicos) 4. Avaliação Qualitativa (Descritivos verbais) 5. Avaliação Quantitativa (Quantificação dos descritivos verbais) 6. Análise dos resultados obtidos (Risco) 7. Conclusões (Ações a serem tomadas)

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13 Análise Probabilística Procedimento sistemático que examina o efeito da variabilidade de cada parâmetro envolvido na definição do evento indesejado (galgamento) Etapas: 1. Definição dos parâmetros estatísticos (média e desvio padrão) das variáveis que contribuem para a incerteza do evento (N.A. inicial, Abstração inicial, infiltração na bacia, vazões, etc) 2. Definição de uma distribuição de probabilidade (Normal, LogNormal, GEV, etc) que mais se adere a variável analisada para a definição da probabilidade 3. Utilização de um método probabilístico (Monte Carlo, FOSM) para a realização de um grande número de simulações e definição da probabilidade de ocorrência do evento analisado Probabilidade de Falha = Nº sucessos (ocorrência de galgamento) / Nº simulações

14 Abstração Inicial Máximo Máximo Infiltração Vazão Média + desvio padrão Média Determinístico Nível de Água Determinístico Mínimo Média Tempo Tempo

15 Análises de Riscos Quantitativas em Barragens de Rejeitos usualmente o Tempo de Retorno do evento de precipitação de projeto é equivalente a probabilidade de falha por Galgamento Risco Probabilidade Galgamento x Consequência Métodos de análises mais detalhados tendência de emprego da FTA e análise probabilísticas dos parâmetros relacionados a ocorrência de fatores de risco Cenário base: Galgamento devido à capacidade de descarga insuficiente em situações de cheias excepcionais Outros cenários analisados: evento de precipitação de projeto (representado pelo Tempo de Retorno) com fatores associados redução do volume do reservatório e obstrução do vertedouro. P restrição curva cota-volume ou cuva de descarga x (1/TR) Utilização de descritivos verbais: P = 0,01 (virtualmente impossível) a P = 0,99 (virtualmente certo)

16 FONTE: ICOLD (2014)

17 Obrigado!