Dissertao de Mestrado AVALIAO DO COMPORTAMENTO GEOTCNICO DE PILHAS DE ESTRIL POR MEIO DE ANLISES DE RISCO AUTOR: MICHELLE ROSE PETRONILHO ORIENTADOR: Prof. Dr. Romero Csar Gomes (UFOP) PROGRAMA DE PS-GRADUAO EM GEOTECNIA DA UFOP OURO PRETO-NOVEMBRO DE 2010 Catalogao: sisbin@sisbin.ufop.br P497a Petronilho, Michelle Rose. Avaliao do comportamento geotcnico de pilhas de estril por meio de anlise de risco [manuscrito] / Michelle Rose Petronilho. 2010. xvi, 137f.: il., color.; grafs.;tabs.

Orientador: Prof. Dr. Romero Csar Gomes. Dissertao (Mestrado) - Universidade Federal de Ouro Preto. Escola deMinas. NUGEO.rea de concentrao: Geotecnia aplicada minerao. 1.Geotecnia-Teses.2.Minaseminerao-Teses.3.Estabilidade-Teses. 4. Anlise de riscos - Teses. I. Universidade Federal de Ouro Preto.II. Ttulo.

CDU: 624.13:622.7 iii Deus no escolhe os capacitados, capacita os escolhidos. Fazer ou no fazer algo s depende da nossa vontade e perseverana. Albert Einstein (1879-1955) ivDEDICATRIA Aos meus queridos pais, sempre presentes, e ao amor Michel, pelo apoio. vAGRADECIMENTOS A Deus, por mais uma etapa concluda. AoorientadorProf.Dr.RomeroCsarGomes,pelatransmissodeconhecimentos, sugestes,contribuieseiniciaonaGeotecniaeaosprofessoresdabanca examinadora Terezinha Espsito e Jos Aurlio pela disponibilidade e sugestes. AoNcleo de Geotecnia Aplicada,NUGEO, e a Escola de Minas, pelo ensino pblico de qualidade. AempresaBVPEngenhariaLtda.peloapoioedisponibilidadededadosrelativosao estudo de caso, o qual foi importante para consolidao da metodologia utilizada. Aos colegas de trabalho da BVP pelo apoio e compreenso quando da minha ausncia durante a realizao deste trabalho. A empresa VALE, pela liberao dos dados e informaes necessrias para o estudo de caso, em especial ao Ricardo Leo. Aos meus pais e minhasirms por sempre me apoiarem nos estudos e compartilharem comigo mais este momento, sempre incentivando e acreditando que tudo ia dar certo. Aamigarika,pormaisdoisanosdecompanheirismonomestrado,tanto pelashoras de estudo quanto pelo seu ombro amigo. AoEngenheiroGeotcnicoMichelM.M.Fontes(meuamor),pelacompreenso, pacincia,carinhoededicaonosmomentos difceis,bemcomosua contribuioem todas as etapas realizadas desta dissertao. E a todos aqueles que contriburam e torceram por mim em mais esta jornada! viRESUMO Nocontextodaminerao,trsatividadesestointimamenterelacionadas:oprocesso delavra,asoperaesdebeneficiamentoeossistemasdedisposiodosresduosda lavra e do beneficiamento mineral. Os estreis constituem os materiais de decapeamento da mina na fase de lavra, os quais devem ser caracterizados, removidos, transportados e estocados, comumente sob a forma de pilhas. Como qualquer estrutura de grande porte, aspilhasdeestriltmumriscoassociadodevidosincertezasrelacionadass condies de projeto, construo e aos prprios condicionantes do local de implantao daobra,emboraconsideradasseguras,pelofatodequetmconcepoeexecuo baseadasemnormastcnicascondicionadaspelaboaprticadaengenharia.Orisco pode ser traduzido em funo de perdas econmicas a gesto de riscos equantificar os riscoseconseqncias,sendodependentedosnveisdetolernciapr-definidos,que podem ser aceitveis ou inaceitveis. Nesta dissertao, as tcnicas de anlise de riscos foramaplicadasaonzepilhasdeestrildeminasdeferro,situadasnoQuadriltero Ferrfero de Minas Gerais, com base na metodologia FMEA/FMECA, de natureza semi-quantitativa,porconjugarasanlisessubjetivaseasdequantificaodosriscos.Os resultados das aplicaes da tcnica FMEA/FMECA foram documentados em planilhas, segundoaestruturaometodolgicaproposta, queconjugaaidentificaodosmodos de falha que conduzem a eventos indesejveis e a elaborao de hierarquia de riscos no mbitodeumsistemaconstitudoporumapilhadeestril.Asanlisesrealizadas demonstraramqueametodologiapropostabastanteprticaeeficiente,bemcomoa estruturahierrquicadesenvolvida,garantindoumincrementodeconfiabilidadeno projeto e na avaliao do comportamento geotcnico de pilhas de estril e permitindo a prvia deteco dos potenciais eventos de falha associados s estruturas analisadas.

viiABSTRACT Extraction, processing and residual disposal systems are three activities directly related tomineralmining.Theoverburdenconsistsofmaterialfromthestrippingofthemine thatneedstobecharacterized,removed,transportedandstockedinpiles.Asany structureofconsiderablesize,theoverburdenpileshaveanassociatedriskduetothe uncertaintiesrelatedtoprojectconditions,constructionandthelocalconditionsofthe site. Notwithstanding, they are considered safe because theirconception and execution arebasedontechnicalstandardsconditionedbygoodengineeringpractices.Therisk can be translated in function of economical losses from risk management, which can be quantifiedasrisksandconsequencesastheyaredependentonpre-definedtolerance levels that are either acceptable or not. In this dissertation, the risk analysis techniques wereappliedtoelevenoverburdenpilesfromironminessituatedintheQuadrilteral FerrferoofMinasGerais,basedontheFMEA/FMECAmethodology,whichisof semi-quantitative nature as it combines the subjective analysis with the quantification of risks. The results of this method technique were documented in spreadsheets, according totheproposedstructuralmethodologythatcombinestheidentificationofthefailure modeswhichledtotheundesirableeventsandtheelaborationoftheriskhierarchy within the scope of the overburden pile.The analyses performed demonstrated that the proposedmethodologyissufficientlypracticalandefficient,aswellasthedeveloped structuralhierarchy,guarantyinganincrementofreliabilityfortheproject,the evaluationofthegeotechnicalbehavior oftheoverburdenpile,andtheprior detection of potential failure events associated with the analyzed structures. viiiLista de Figuras CAPTULO 2 Figura 2.1 Exemplo de localizao de pilhas de estril em reas prximas cava .... 08 Figura 2.2 reas da bacia de contribuio de uma pilha de estril ............................ 13 Figura 2.3 Sistema de drenagem superficial: descidas de gua .................................. 18 Figura 2.4 Seo geolgica-geotcnica de uma pilha para anlises de estabilidade .. 20 Figura 2.5 Superfcies de ruptura: (a)circular; (b)bilinear .......................................... 20 Figura 2.6 Anlise de estabilidade realizada no programa Slide ................................ 21 Figura 2.7 Esquema geral de um Medidor de NA ...................................................... 22 Figura 2.8 Esquema geral de um Piezmetro ............................................................. 23 Figura 2.9 Seqncia executiva de uma pilha de estril ............................................. 25 Figura 2.10 Construo de uma pilha de estril pelo mtodo descendente ................. 30 Figura 2.11 Ruptura de pilha de estril de grande porte .............................................. 31 Figura 2.12 Construo de uma pilha de estril pelo mtodo ascendente ................... 31 Figura 2.13 Fase de espalhamento e compactao do material ................................... 32 Figura 2.14 Fase de retaludamento com trator esteira ................................................. 33 Figura 2.15 Tcnica de empilhamento por stacker ...................................................... 34 CAPTULO 3 Figura 3.1 Estrutura Hierrquica dos sistemas principais para pilhas de estril ........ 41 Figura 3.2 Estrutura Hierrquica do sistema geotcnico associado pilhas de estril41 Figura 3.3 Fluxograma das etapas para anlise de risco tipo FMECA ....................... 48 Figura 3.4 Exemplo de Matriz de Criticidade (5x5) ................................................... 53 Figura 3.5 Formulrio FMEA/FMECA, adaptado de Stamatis (1995) ...................... 53 Figura 3.6 Modelo de Matriz de Risco (Robertson e Shaw, 2003) ...........................55 ixCAPTULO 4 Figura 4.1 Cavas de Minerao do Complexo Itabira ................................................ 58 Figura 4.2 PDE CONVAP .......................................................................................... 62 Figura 4.3 Modelo geotcnico da seo de maior altura da PDE CONVAP ............. 64 Figura 4.4 Variao das leituras dos piezmetros e medidores de NA instalados nas pilhas CONVAP e Depsitos Antigos Cau ................................................................... 64 Figura 4.5 PDE Depsitos Antigos Cau ................................................................... 65 Figura 4.6 PDE Bangal ............................................................................................. 68 Figura 4.7 Modelo geotcnico da seo de maior altura da PDE Bangal ................ 69 Figura 4.8 Variao das leituras dos piezmetros e medidores de NA instalados nas pilhas Bangal e Ipoema ................................................................................................. 70 Figura 4.9 PDE Borrachudo ....................................................................................... 72 Figura 4.10 Modelo geotcnico da seo de maior altura da PDE Borrachudo Inferior.............................................................................................................................73 Figura 4.11 Modelo geotcnico da seo de maior altura da PDE Borrachudo Superior...........................................................................................................................74 Figura 4.12 Variao das leituras dos piezmetros e medidores de NA instalados na PDE Borrachudo ............................................................................................................. 74 Figura 4.13 PDE Correia ............................................................................................. 76 Figura 4.14 Modelo geotcnico da seo de maior altura da PDE Correia ................. 78 Figura 4.15 Variao das leituras dos piezmetros e medidores de NA instalados na PDE Correia e na PDE Vale da Dinamitagem ................................................................ 78 Figura 4.16 PDE Ipoema ............................................................................................. 80 Figura 4.17 Modelo geotcnico da seo de maior altura da PDE Ipoema ................. 81 Figura 4.18 PDE Mangueira ........................................................................................ 82 Figura 4.19 Modelo geotcnico da seo de maior altura da PDE Mangueira ............ 84 Figura 4.20 Variao das leituras dos piezmetros e medidores de NA instalados na PDE Mangueira ............................................................................................................... 84 Figura 4.21 PDE Vale da Dinamitagem ...................................................................... 86 Figura 4.22 Modelo geotcnico da seo de maior altura da PDE Vale da Dinamitagem ................................................................................................................... 87 x Figura 4.23 PDE Canga ............................................................................................... 88 Figura 4.24 Modelo geotcnico da seo de referncia da PDE Canga Superior ....... 90 Figura 4.25 Modelo geotcnico da seo de referncia da PDE Canga Inferior ......... 90 Figura 4.26 Variao das leituras dos piezmetros e medidores de NA instalados na PDE Canga ...................................................................................................................... 91 Figura 4.27 PDE Itabiruu ........................................................................................... 92 Figura 4.28 PDE Maravilha ......................................................................................... 95 Figura 4.29 Modelo geotcnico da seo de referncia da PDE Maravilha ................ 97 Figura 4.30 Variao das leituras dos piezmetros e medidores de NA instalados na PDE Maravilha ............................................................................................................... 97 CAPTULO 5 Figura 5.1 Servios de limpeza de fundao:remoo de material de baixa resistncia......................................................................................................................101Figura 5.2 Instrumento de leitura de Piezmetros e arranjo esquemtico do instrumento ................................................................................................................... 102 Figura 5.3 Lanamento de estreis em ponta de aterro e com m limpeza de fundao. ....................................................................................................................... 103 Figura 5.4 Reteno de gua por estratos de baixa permeabilidade em pilha de estril.. ........................................................................................................................... 107 Figura 5.5 Presena de ravinas e eroses em taludes de pilhas de estril ................ 108 Figura 5.6 Presena de trincas em taludes de pilhas de estril ................................. 109 Figura 5.7 Presena de trincas em bermas de pilhas de estril ................................. 111 Figura 5.8 Reteno do fluxo em canaleta de drenagem por deformao do macio...... ..................................................................................................................... 113 Figura 5.9 Efeitos de assoreamento de uma escada de gua em pilha de estril ...... 114 Figura 5.10 29/04/86 Construo da drenagem de fundo da PDE Canga .............. 116 Figura 5.11 20/06/86 Vista geral da PDE Canga com a drenagem de fundo em execuo ........................................................................................................................ 117 Figura 5.12 Utilizao do enrocamento em sistema de drenagem interna.................117 Figura 5.13 Sada do dreno comprometida de uma pilha de estril...........................118 Figura 5.14 Matriz de criticidade da PDE Canga ...................................................... 122 xiFigura 5.15 Correlao nmero de eventos x modos de falha no domnio amostral das oito pilhas de estril analisadas pela metodologia FMEA/FMECA...................... 125 Figura 5.16 Distribuio percentual dos modos de falha no domnio amostral das oito pilhas de estril analisadas pela metodologia FMEA/FMECA .................................... 125 xiiLista de Tabelas CAPTULO 3 Tabela 3.1 Funcionalidades das componentes bsicas do sistema considerado ......... 42 Tabela 3.2 Modos de ruptura das componentes bsicas e suas causas iniciadoras .... 43 Tabela 3.3 Medidas de deteco e controle dos modos potenciais de ruptura ........... 46 Tabela 3.4 ndices de Ocorrncia ............................................................................... 49 Tabela 3.5 ndices de Severidade ............................................................................... 50 Tabela 3.6 ndices de Deteco .................................................................................. 50 Tabela 3.7 Exemplo de ndices ponderativos de classes de severidade ..................... 52 Tabela 3.8 Exemplo de ndices ponderativos de classes de ocorrncia...................... 52 CAPTULO 4 Tabela 4.1 Caractersticas gerais da geometria da PDE Borrachudo ......................... 72 CAPTULO 5 Tabela 5.1 Elemento da Planilha FMEA/FMECA da PDE Canga........................... 106 Tabela 5.2 Planilha da Metodologia FMEA/FMECA aplicada PDE Canga ......... 120 Tabela 5.3 Modos crticos de ruptura associados PDE Canga .............................. 122 Tabela 5.4 Modos de ruptura associados s pilhas de estril ................................... 126 xiiiLista de Smbolos, Nomenclatura e Abreviaes ABNTAssociao Brasileira de Normas Tcnicas Dndice de Deteco FMEA Failure Mode and Effect Analysis (Modos e Efeitos de Falhas)FMECA Failure Mode, Effect and Criticality Analysis (Modos, Efeitos e Criticidade de Falhas)FSFator de Segurana MNAMedidor de nvel de guaNANvel de gua NBRNorma BrasileiraNRMNormas Reguladoras Minerao Ondice de Ocorrncia PAEPlano de Aproveitamento Econmico PDEPilha de Disposio de Estril pHPotencial hidrogeninico PZPiezmetro RPNRisk Priority Number (Nvel Prioritrio de risco)Sndice de Severidade SBCSrgio Brito Consultoria SPTstandart penetration test SRSondagem rotativa com recuperao SRiSondagem rotativa sem recuperao xivLista de Anexos AnexoAFormulriosFMEA/FMECAdaspilhasanalisadasesuasrespectivas matrizes de risco. Anexo B Resultados dos ensaios de laboratrio dos materiais constituintes das Pilhas de Disposio de estril. xv NDICE CAPTULO 1INTRODUO 1.1 CONTEXTO DO PROBLEMA ............................................................................. 1 1.2 OBJETIVOS DO TRABALHO ............................................................................. 3 1.3ESTRUTURA DA DISSERTAO ...................................................................... 4 CAPTULO2CONCEPODEPROJETOEMETODOLOGIASDE DISPOSIO DE PILHAS DE ESTRIL 2.1ASPECTOS GERAIS DE PILHAS DE ESTRIL ................................................. 6 2.2FASE DE PLANEJAMENTO ................................................................................ 7 2.3INVESTIGAO GEOTCNICA E COLETA DE DADOS ............................. 11 2.3.1Investigao Geotcnica dos Materiais da fundao e da Pilha .................... 11 2.3.2Estudos Hidrolgicos e Hidrogeolgicos da rea ........................................ 12 2.3.3Projeto executivo da Pilha ............................................................................. 15 2.4CONDICIONANTES PARA CONSTRUO DE PILHA DE ESTRIL ......... 25 2.4.1Preparao da Fundao ................................................................................ 26 2.4.2Controle da gua Superficial ........................................................................ 26 2.4.3Operao da Pilha .......................................................................................... 27 2.4.4Interao entre Projeto e Construo ............................................................. 28 2.5 METODOLOGIAS DE DISPOSIO DE PILHAS DE ESTRIL .................... 29 CAPTULO3METODOLOGIAFMEA/FMECAAPLICADAAPILHASDE DISPOSIO DE ESTRIL DE MINERAO 3.1ANLISES DE RISCO ......................................................................................... 35 3.2 FUNDAMENTOS DA METODOLOGIA FMEA/FMECA ............................... 37 3.3METODOLOGIA FMEA APLICADA A PILHAS DE ESTRIL ...................... 40 3.4 METODOLOGIA FMECA APLICADA A PILHAS DE ESTRIL .................. 45 3.5 ELABORAO DO FORMULRIO FMEA/FMECA ..................................... 53 xvi CAPTULO 4 PILHAS DE ESTRIL DAS MINAS DE MINRIO DE FERRO DO COMPLEXO ITABIRA/MG 4.1COMPLEXO MINERADOR DE ITABIRA ........................................................ 58 4.2PDE CONVAP ...................................................................................................... 60 4.3PDE DEPSITOS ANTIGOS CAU .................................................................. 65 4.4PDE BANGAL ................................................................................................... 67 4.5PDE BORRACHUDO .......................................................................................... 70 4.6PDE CORREIA ..................................................................................................... 75 4.7PDE IPOEMA ....................................................................................................... 79 4.8PDE MANGUEIRA .............................................................................................. 81 4.9PDE VALE DA DINAMITAGEM ....................................................................... 85 4.10PDE CANGA ........................................................................................................ 87 4.11PDE ITABIRUU ................................................................................................. 91 4.12PDE MARAVILHA .............................................................................................. 94 CAPTULO 5 METODOLOGIA FMEA/FMECA APLICADA S PILHAS DO COMPLEXO ITABIRA/MG 5.1INTRODUO ..................................................................................................... 99 5.2METODOLOGIA FMEA/FMECA APLICADA A PDE CANGA .................... 100 5.3MATRIZ DE RISCO PARA PDE CANGA ....................................................... 119 5.4RESULTADOS GERAIS DAS ANLISES DAS PILHAS ESTUDADAS ..... 123 CAPTULO 6 CONCLUSES E PROPOSIES FINAIS 6.1SNTESE FINAL ................................................................................................ 130 6.2CONCLUSES ................................................................................................... 131 6.3PROPOSIES COMPLEMENTARES ............................................................ 134 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS ...................................................................... 135 ANEXOS 1 CAPTULO 1 INTRODUO 1.1CONTEXTO DO PROBLEMA Nocontextodaminerao,trsatividadesestointimamenterelacionadas:oprocesso delavra,asoperaesdebeneficiamentoeossistemasdedisposiodosresduosda lavraedobeneficiamentomineral.Nalavra,soproduzidososestreisdo decapeamentodaminaenosprocessos,paraaproduodominrio,sogeradosos rejeitos, comumente descartados sob a forma de polpa. Osestreisconstituem, portanto, resduosno processados, queso removidos darea delavraparagarantirolivreacessoaocorpodeminrioaserexplorado,osquais devemsercaracterizados,removidos,transportadoseestocados,comumentesoba forma de pilhas. Sua remoo da rea de lavra e sua disposio final so atividades que tmumimpactodesfavorvelnodesenvolvimentodeumaminacomimplicaesde ordem econmica, de segurana e ambiental. Esses aspectos relativos ao manejo de estreis so ainda mais significativos atualmente, considerandoosgrandesvolumesmovimentadosnasoperaesmineradoras,amaior escassezdereasadequadasdisposio eaintensafiscalizaopor parte dos rgos reguladores.Assim,oprojetoeimplantaodestasestruturasdevemconsideraros aspectosrelativosnatureza,squantidadesgeradaseaocomportamentogeotcnico destesmateriaissobempilhamento.Garantiraseguranaeodesempenhogeotcnico destaspilhasdeestril,durantetodaavidatildoempreendimento,eassegurar condiesadequadasparaasuaefetivaoperaoatafasefinalde descomissionamento,constituem,portanto,premissasbsicasdeprojeto(NBR13029, 2006). 2 Todasasestruturasgeotcnicastmumriscoassociadodevidosincertezas relacionadasaoscondicionantesdeprojeto,construo,comportamentodaestruturae ao prprio local de implantao da obra, embora consideradas seguras, pelo fato de que tm concepo e execuo baseadas em normas tcnicas condicionadas pela boa prtica da engenharia. O risco pode ser traduzido em funo de perdas econmicas e, dessa forma, estabelece-seumconceitoinerentedovaloreconmicodorisco.Nessesentido,adefiniodo riscomuitoimportanteparadefiniroslocaismaiscrticosequeprecisamdemaior investimentoparamonitoramento,reparoe,consequentemente,aumento dasegurana. A Gesto de Riscos, por sua vez, pode ser definida como o conjunto de procedimentos quevisacontrolar,monitorarehierarquizarosriscosassociadosaosprojetoseobras. Nesse sentido, a gesto de riscos identifica e quantifica os riscos e consequncias, sendo dependentedosnveisdetolernciapr-definidos,podendoseraceitveisou inaceitveis. Em geral, o risco estimado atravs da conjugao de trs elementos bsicos:cenrio, probabilidadedeocorrnciadoeventoeconsequnciasassociadas.Oobjetivodas anlisesderiscoconsiste,emsntese,naavaliaodascondiesdeseguranadas estruturas envolvidas e a ordem de grandeza das consequncias, determinando, portanto, a intensidade das mesmas e a probabilidade da ocorrncia dos eventos indesejados. Nocasodeumapilhadeestril,ocenrioousistemaconstitudopelocorpoou maciodapilha,oterrenodefundaoeosdispositivosdedrenagem(internae superficial).Naavaliaodasprobabilidadesdeocorrnciadeeventosgeotcnicos indesejveis(recalques,trincasdetrao,eroses,etc),podemserutilizadosfatores comogeometria,parmetrosgeotcnicos,ainflunciadagua,etc.Acombinao destesdiversoselementoscomos potenciaismecanismosdeinstabilizao(modosde ruptura)condicionaasconsequnciasouosefeitosdoseventoscorrespondentes, garantindoossubsdiosnecessriosparaseestabelecerahierarquizaodosriscos potenciaisedemandandoaadoodemedidascorretivase/oumitigadorasdos problemas detectados. 3 Nestadissertao,astcnicasdeanlisederiscossoaplicadasapilhasdeestrilde minasdeferrosituadasnoQuadrilteroFerrferodeMinasGerais,combasena metodologiaFMEA/FMECA,denaturezasemi-quantitativa,porconjugarasanlises subjetivas e as de quantificao dos riscos. Nesta abordagem, o mtodo desenvolve um detalhamento sistemtico da estrutura analisada, componente a componente, de todos os possveismodos defalha,identificandoassuascausasepotenciaisefeitos,permitindo definirmelhoriasouacorreodestasfalhas,sejanafasedeprojeto,sejanaprpria fase de operao da pilha. 1.2OBJETIVOS DO TRABALHO Oobjetivogeraldestadissertaoconsisteemavaliarocomportamentogeotcnicode pilhas de estril por meio das tcnicas de anlise de riscos, utilizando-se dos princpios e ferramentas da metodologia FMEA/FMECA, sendo esta adaptada.Para isso, pretende-se desenvolver uma estrutura hierrquica de um sistema associado para pilhas de estril, visando uma sistemtica de aplicao do mtodo no sentido de proporcionar uma maior confiabilidadedasestruturasanalisadas,comreduo/minimizaodosriscos potencialmente associados s mesmas. SeroanalisadasonzepilhasdedisposiodeestrilintegrantesdoComplexo MineradorItabira,todaslocalizadasnaregiodoQuadrilteroFerrferodeMinas Gerais, mediante exposio geral das principais caractersticas de cada pilha, condies demanejooperacional,formulaodosprincipaismodosderupturaehierarquizao dos riscos associados a cada uma delas. Nestepropsito,pretende-seadequarosndicesdecriticidadegeraisdasanlisesde riscorealidadedosmaciosdepilhasdeestril,deformaaproporumaferramenta inovadora,degrandeutilidadeeaplicabilidadeprtica,denaturezapreventivaede monitoramentosistemtico,sfasesdeplanejamento,implantao,operaoe descomissionamento de sistemas de disposio de estril de minas a cu aberto. 4 1.3ESTRUTURA DA DISSERTAO Estadissertaoestestruturadaemseiscaptulosedoisanexos.NestaIntroduo (Captulo 1), expe-se a natureza do problema proposto e so apresentados os objetivos e a organizao geral da dissertao. No Captulo 2, desenvolvida a reviso bibliogrfica sobre o tema, sendo apontados os principaiscritriosdeprojetodepilhasdeestreis,bemcomoasmetodologias comumenteutilizadasparadisposiodestesmateriais,buscando-seestabeleceruma padronizao das tcnicas aplicadas. OCaptulo 3apresentauma descriosucintasobre riscoeanlisesderiscoaplicadas para a avaliao do comportamento geotcnico de pilhas de estril. O mtodo escolhido nos estudos de casos desenvolvidos neste trabalho foi baseado nas tcnicas de Modos e EfeitosdeFalhasFMEA(FailureModeandEffectAnalysis)eModos,Efeitose CriticidadedeFalhasFMECA(FailureMode,EffectandCriticalityAnalysis).As aplicaes destas ferramentas visam determinar os ndices de falhas para cada requisito de desempenhodeuma pilhadedisposiodeestrilepropor umasoluo paracada modo de falha. Alm da elaborao dos ndices de falha para cada requisito, o captulo tambmapresentaumapropostadeestruturahierrquicadosistemaassociadoparaas pilhas de estril em geral. OCaptulo4apresentaumasntesedascaractersticasgeraisdeonzepilhasde disposiodeestrilintegrantesdoComplexoMineradorItabira,todaslocalizadasna regiodoQuadrilteroFerrferodeMinasGerais:PDEConvap,PDEDepsitos Antigos Cau, PDE Bangal, PDE Borrachudo (parte inferior e superior), PDE Correia, PDE Ipoema, PDE Mangueira, PDE Vale da Dinamitagem, PDE Canga (parte inferior e superior), PDE Itabiruu e PDE Maravilha. Buscou-se adotar uma mesma sistemtica de apresentao,deformaafacilitarposteriormenteostrabalhosdeconsolidaodos dados para as anlises de riscos. 5 O Captulo 5 descreve a aplicao detalhada da metodologia FMEA/FMECA para uma pilhadeestril,utilizandocomorefernciaaPDECanga,emsequnciados procedimentos gerais a serem desenvolvidos para a formulao da estrutura hierrquica proposta e apresenta a sntese dos resultados das anlises de riscos aplicadas s demais pilhas analisadas. OCaptulo6apresentaasprincipaisconclusesdotrabalho,baseadosnasanlises FMEA/FMECA aplicadas s pilhas estudadas, evidenciandoos principaisaspectos das anliseseresultadosobtidos,sendo propostastambmalgunsestudoscomplementares no mbito desta pesquisa. OAnexoAincluiosformulriosFMEA/FMECAdaspilhasanalisadasesuas respectivas matrizes de risco e o Anexo B apresenta a sistematizao dos resultados dos ensaios de laboratrio realizados nos materiais das pilhas investigadas. 6 CAPTULO 2 CONCEPODEPROJETOEMETODOLOGIASDEDISPOSIO DE PILHAS DE ESTRIL 2.1 ASPECTOS GERAIS DE PILHAS DE ESTRIL Neste captulo so apontados os principais critrios de projeto de pilhas de estril de cunho geral,semquaisquerrefernciasaempresasdoramominerador,almdasmetodologias comumenteutilizadasparadisposiodestesmateriais,buscando-seestabeleceruma padronizao das tcnicas aplicadas. De uma maneira geral, os estreis constituem comumente os materiais de decapeamento da jazida,escavadoseremovidosdeformaapermitiroacessoaoscorposdeminrio.Os materiaisconstituintessorepresentadosporsoloserochasdenaturezasdiversas,com diferentesgranulometrias, que so transportados por caminhes eestocados sob a forma de pilhasemsucessivosalteamentos.Umavezqueolanamentoeadisposiofinaldos materiais escavados ocorrem segundo a sequncia errtica da liberao das novas frentes de lavra, uma pilha de estril constitui, por princpio, uma estrutura extremamente heterognea e naturalmente complexa (Gomes, 2004). As etapas de planejar, construir e operar pilhas de estril so consequncias naturais de uma empresademinerao.Aspilhasdeestrilconstituemumadasmaioresestruturas geotcnicasfeitapeloshomens,sendodefundamentalimportnciaseuplanejamento.Os custosassociadosaessasestruturasnormalmenterepresentamparcelasignificativanos gastosdeumamina.Taisestruturassooperadascadavezcommaioresdimenses exigindo, conseqentemente, maiores demandas de espao e a adoo de critrios seguros de projeto.Nositensseguintes,soapresentadasasetapasfundamentaisparaumacorreta disposio dos estreis gerados em uma planta de minerao. 7 2.2FASE DE PLANEJAMENTO A concepo do processo de lavra est intimamente ligada gerao de estril, o que resulta naetapadeplanejamentodeumapilha,etapaestaquetendeasertodetalhadaquantoo projetodelavra;entretanto,osimpactosgeradosnombitofinanceiroeambientaldestas estruturasrefletediretamentenanecessidadedeconceberaoperacionalidadedeuma pilha dentro dos menores custos e impactos possveis. Portanto,importanterealizarestudoseacompanharaconstruo de uma pilhadeestril, comafinalidadedeseevitarproblemastcnicoseeconmicosnoempreendimentoda minerao como um todo. Cada local e cada projeto de disposiode estreisso nicos e condiesespecficaspodemditarumnmerosignificativodeinvestigaesgeotcnicase condicionantes de projeto (Arago, 2008). SegundoEatonetal.(2005),geralmenteinvestigaesespecficasparasistemasde disposiodeestrilnosorealizadasduranteafasedeviabilidadedamina,mas informaes bsicas coletadas na fase de explorao, como topografia, geologia, hidrologia, clima, etc. podem ser avaliadas e utilizadas na fase de planejamento. Caractersticas bsicas como o local para disposio, distncias de transporte, capacidade de armazenamentodarea,condiesdeacesso,geomorfologiadarea(relevo,condiode fundao, declividades, desnvel topogrfico, etc), condies hdricas locais, necessidade de desmatamentoe/oupreparosprvioseaimplicaes/impactoscomreasjusante,sero decisivas para a elaborao do projeto de uma pilha de estril.Um planejamento adequado compe-sedealgumasetapascomoafasedeexplorao,fasedepr-viabilidade,fasede viabilidade e elaborao do projeto preliminar. Estas etapas devem ser consideradas noseu escopoespecfico,porm,emnveiscrescentesdedetalhamento,que devemseragregados deformacontnuaesistemticaaosresultadosobtidosnosestudospreviamenterealizados nas outras fases.

8 Afasedeexplorao de umaminaconstituiaetapa decoletadegrandeparte dos dadose informaesutilizadasnaconcepodeumprojetodepilhadeestril.Afasedepr-viabilidaderepresentaaetapadeaquisiodeinformaesespecficassobreoslocais provveis para a disposio do estril, com base em um reconhecimento preliminar das reas pr-selecionadasecoletadedadosrelativosaoscondicionanteslocaisemtermosde geologia, topografia, vegetao, hidrologia, clima e potenciais registros arqueolgicos, alm de projetos similares e publicaes tcnicas diversas, incluindo-se ainda fotos areas, mapas geolgicos e relatrios de dados pluviomtricos (Welsh, 1985). O princpio geral da escolha do local de implantao da pilha governado pela distncia de transporterequeridaparaosestreis,oquedirecionaalocalizaodaspilhasemreas prximassfrentesdelavra,nocontextodoprpriodomniogeraldoempreendimento (Figura 2.1). Figura 2.1 Exemplo de localizao de pilhas de estril em reas prximas cava Cava Pilha 9 A seleo do local para a construo de uma pilha de estril envolve algumas consideraes de ordem econmica, tcnica e ambiental. Esses fatores devem ser primeiramente analisados em separado, e em seguida avaliados em conjunto, a fim de se determinar um local,no qual osobjetivoseconmicosetcnicossejammaximizadoseosimpactosambientais minimizados.Poroutrolado,essesfatoressointer-relacionados,aimportnciadeum dependefundamentalmentedonveldeestudoadotadonaavaliaodosdemais(Bohnet, 1985). A escolha do local mais adequado , ento, condicionada pela avaliao conjunta e integrada dosdadoseminspeesdecampo,levantamentostopogrficosequaisqueroutrosdados tcnicosdisponveis.Ambientalmente,duasquestesdevemserconsideradas,aprimeira trata-se de um estudo prvio das reas disponveis para disposio do estril, conhecendo-se os locais pr-selecionados e verificando a destinao destas reas sob o aspecto ambiental. A segundarefere-sedescrioeclassificaodospossveisimpactosambientais,causados pelapilhadeestril.Olocalescolhidodeverseraquelenoqualincorremimpactos ambientais mnimos. Emdeterminadoscasos,adefiniodolocalseimpenaturalmente(e,emgeral,pela prescrio da prpria empresa de minerao) em funo de prioridades indiscutveis. Como exemplo,pode-secitaradisposiodeestrilemumaantigareadelavradaminerao. Nestecaso,aconcepodoprojetoestintegralmentedirecionadacompatibilizaodo dimensionamento da pilha s condies e dimenses da cava exaurida. Em outros casos, porm, condicionantes especficosrestringem a escolha de um dado local dedisposio,comoporexemplo,reasafastadasoulocalizadasemcotasmuitomais elevadas que as correspondentes s frentes de lavra; insero da pilha no domnio de amplas baciasdedrenagem,induzindoobarramentodeelevadasvazesafluentes;condiesde fundaotipificadasporsolosdebaixaresistncia,demandandoaremoodegrandes volumes de materiais ou a adoo de taludes muito suavizados com conseqente reduo da capacidadedearmazenamentodapilha;ocupaodeespaosnobresoupassveisde proteoambientaloucultural(solosfrteis,matasnativas,ecossistemas,stios 10 arqueolgicos,etc.);reasexternasaodomniodoempreendimento(custosde desapropriaes, licenciamentos especficos, etc.). Apsasetapasiniciaisdosestudos,inserem-seasfasesdeviabilidadeeaelaboraodo projetopreliminar(conceitual).Naprimeira,soconduzidosestudosparaoprojeto preliminar,almdeseinvestigarquestesespecficas,aseremsubmetidasaorgo ambiental.Nestafaserealizam-seinvestigaesdecampoparaseobterumamelhor avaliaodascondiesdolocalesuaadequabilidade,almdesedeterminaras caractersticasdomaterialdefundao(resistnciaaocisalhamento,durabilidade, composio qumica, etc) e dos materiais que vo compor a pilha (Eaton et al., 2005). Oprojetopreliminardeveconterinformaesdetalhadascomoplanospreliminaresparaa disposiodeestril,avaliaesdascondicionantesambientais,impactospotenciais, estratgiasdemitigaodestesimpactoseparmetrosdeprojetoparaquepossaser submetido avaliao dos rgos competentes. As recomendaes relativas disposio de estril,rejeitoseoutrosresduosdamineraodevemserprevistasnoPlanode Aproveitamento Econmico PAE (NRM19, 2001). Concludaasetapasdeelaboraodo planejamentoedo projeto preliminar,aversofinal deveserencaminhadaaorgoambientalresponsvelparaconcessodalicena.Caso algumproblemasejaidentificado,alicenasuspensaatquetodosospotenciais problemasdetectadossejamadequadamentesanados.Umavezsuperadastodasasfases inicialmentedescritas,torna-sepossvelodesenvolvimentodoprojetoexecutivo,emque sodelineadastodasascaractersticasdapilha,compreendendoassuasdisposies geomtricas,dimensionamentodosistemadefundoedossistemasdedrenageminternae superficial, metodologias construtivas, proteo final das bermas e acabamento paisagstico (NBR 13029, 2006). 11 2.3INVESTIGAO GEOTCNICA E COLETA DE DADOS 2.3.1 Investigao Geotcnica dos Materiais da Fundao e da Pilha De maneira a caracterizar as feies presentes de maior relevncia (mantos de intemperismo, afloramentos,presenademataces,depsitosdetlus,nascentes,etc),impe-sefazer previamente um levantamentogeolgico-geotcnico da rea, buscando-se subsdios para os trabalhos subseqentes da investigao geotcnica. O plano de investigao a ser definido dever levar em conta as caractersticas j apontadas nafasedeplanejamentodeformaagarantiroenriquecimentodasinformaescoletadas. Comumentesoprogramadascampanhasdesondagensapercusso,sondagensmistase poos de investigao. No primeiro caso, so executados ensaios de resistncia penetrao SPT e, em profundidades especficas,realizados ensaios deinfiltrao para a determinao das condutividades hidrulicas dosmateriais locais. As sondagens mistas so propostas em presenadeterrenorochosoeospoosdeinvestigaodestinam-secoletadeblocos indeformados, para a posterior confeco de corpos de prova para os ensaios de laboratrio. Asinvestigaesgeotcnicaspossibilitamaelaboraodediferentesseesgeolgico-geotcnicasdareadeimplantaodapilhaque,analisadasemconjuntocomosperfis individuaisdesondagem,permitemtambmestabeleceroperfilgeotcnicodoterrenoea contextualizao das unidades geolgicas locais em relao geologia regional. Como dado complementardegranderelevncia,assondagenspermiteminferiraposiodoNAno terreno. Dentrodoplanodelavraestabelecido,faz-seimportantecontemplarumprogramade investigaogeotcnicatambmparaadeterminaodosparmetrosfsicos,de permeabilidade e de resistncia dos materiais constituintes da prpria pilha. A metodologia indicada consiste em se estabelecer um planejamento da amostragem do estril antes de sua remoodajazida.Comefeito,asamostrascoletadasrepresentariam,ento,asdiferentes unidadesgeotcnicasdocapeamentodajazida,devidamenteindividualizadase 12 contextualizadasemtermosderepresentatividadenacomposiofinaldomaterialdo empilhamento (Gomes, 2004). Osdados obtidosapartir deamostrasdosmateriaisdecapeamentodasjazidasdeminrio constituemvaloresderefernciaparaadefiniodosparmetrosparaanliseeprojeto, permitindo-sedefinircondiesjulgadasmaissimilaresoumaiscrticasprevistasparaa pilha de estril. Empilhasjexistentes,ocorreumproblemacomplexoecomumquepodeserobservado nosdiasdehoje.Emcasosdeumaanliseoureavaliaodessaspilhas,osefeitos resultantes dos processos de mistura e segregao decorrentes das operaes de desmonte e de escavao dos solos e rochas pr-existentes tendem a mascarar completamente a natureza dos materiais originais. Nestas condies, tanto ensaiosin situ como ensaiosde laboratrio so adequados e igualmente difceis. Portanto, em funo do carter complexo e multifsico da pilha,estabelecerumaamostragemrepresentativadamesmaconstituiumatarefamuito subjetiva e difcil. Adicionalmente, tem-se uma grande dificuldade em executar perfuraes em depsitos desta natureza, pois estes podemser caracterizados pela presena aleatria de fragmentos de rocha de dimenses variadas, uma vez que se apresenta em uma condio de elevada anisotropia resultante do empilhamento aleatrio. SegundoGomes(2008),nestecaso,aamostragemeasanlisescorrelatasimplicama definio de uma adequada compartimentao da pilha emdomnios e sees para aferio do seu comportamento global. A amostra representativa seria expressa ento, em termos de parmetrosestatsticosdomaterialdapilha(anlisesdesensibilidade),estabelecidoscom base em critrios relativos consistncia do nmero de amostras coletadas e distribuio setorial das mesmas ao longo do domnio da pilha. 2.3.2 Estudos Hidrolgicos e Hidrogeolgicos da rea Osestudoshidrolgicosehidrulicosobjetivamadeterminaodasvazesafluentese efluentes com base nas caractersticas da bacia hidrogrfica e das chuvas intensas da regio. Estes estudos permitem aaferio dos volumes de captaoe conduo dos dispositivos de 13 drenagemsuperficialeinterna,visando oadequado dimensionamentodestasestruturas.Os parmetrosfsicosdasub-bacia(readedrenagem,permetro,altitudeslimites,etc)tm grande influnciana estimativa das vazes efluentes e so normalmente extrados de mapas topogrficos,emescalasadequadas, propiciando aavaliaodaformada bacia,dosistema de drenagem, do perfil longitudinal do curso d'gua e das caractersticas do relevo da bacia. -Bacia de Contribuio Abaciadecontribuiodefinidapormeiodeumlevantamentotopogrficodarea.No exemploabaixo,areatotaldabaciadecontribuioseresumebasicamentereado espaldar da pilha de estril. A rea de contribuio foi dividida em reas parciais, em funo doscanaisprincipaisdedrenagem,paraquefossemanalisadasisoladamente,conforme indicado na Figura 2.2. Figura 2.2 reas da bacia de contribuio de uma pilha de estril -Determinao da Equao Intensidade-Durao-Frequncia das chuvas Aanlisedadistribuiosuperficialdasprecipitaesextremasdosdadosdediversas estaes pluviomtricas existentesna rea permite estabelecer umarelao pontual entre as quatro caractersticas fundamentais da chuva, ou seja, sua intensidade, durao, frequncia e distribuio, possibilitando a estimativa da distribuio das precipitaes mximas provveis 14 na rea deinteresse. As sries de dados das precipitaes dirias disponveis, aps anlises deconsistncia,sosubmetidasatratamentosestatsticos,visandodeterminaodas relaes intensidade-durao-frequncia das chuvas na rea em estudo e das vazes a serem utilizadas nos dimensionamentos hidrulicos (Gomes, 2004). A base de dados composta por medidas diriasdos ndices pluviomtricos e apresentaos valorescoletadosemumaestaopluviomtricadereferncia,operadaporumperodo representativo, geralmente uma base histrica de dados considerada razovel para a referida anlise.Estes dados so associados a estudos estatsticos envolvendo diversas distribuies probabilsticas para a anlise das sries de precipitaes mximas dirias observadas, sendo as mais comumente utilizadass chamadas distribuies de Gumbel, Hazene Log Pearson III.Opassoseguinteconverteroseventosdechuvaemvazes,influenciadospela infiltraoeacumulao daguaem depresses do terreno,efeitoscomputadosemfuno de determinados parmetros fsicos relativos bacia de contribuio. -Caractersticas Fsicas e Parmetros das Bacias de Contribuio -Coeficientedeescoamentosuperficial(c):intervalodetemponecessrioparaqueo deflvio oriundo detodos os pontos da baciaalcanceo pontofinalde descargadamesma. Existem inmeras frmulas empricas para o clculo deste parmetro, sendo recomendada a deKirpich,porquetendeaserconservativa(fornecevelocidadesmaioresdedeflvio)e aplicvelabaciaspequenas,mdiasegrandes.Nestafrmula,otempodeconcentrao dado por: 385 , 077 , 00195 , 0|.|

\| =LFL tc(2.1) sendo tc , dado em minutos, funo de L, que a distncia mxima do percurso da gua (m) e do parmetro F, que expressa o desnvel mximo da bacia (m). -Tempoderecorrncia(TR):espaodetemponoqualseprevaocorrnciadeum fenmenodegrandemagnitude,pelomenosumavez.Paraprojetosdepilhasdeestril,o 15 tempoderecorrnciaadotadoparaclculodasintensidadesdeprecipitaoevazesde projeto de 100 anos para os dispositivos de pequenavazo ede 500 anos, para os canais perifricos de coleta e conduo de guas (NBR 13029, 2006). 2.3.3 Projeto Executivo da Pilha Define-seprojetocomosendooconjuntodeinformaesnecessriasparaqueum empreiteiropossaconstruirumadeterminadaestrutura,oqualdeveincluirdesenhos, especificaes, normas de medio e pagamento, cronogramas de construo, entre outros. Umprojetopodeserconceitual,bsicoouexecutivo.Umprojetoconceitualaqueleque estabelece as linhas mestras da estrutura, abordando seus conceitos bsicos sem foco com o dimensionamento da obra. O projeto bsico constitui o pr-dimensionamento da estrutura e forneceosdesenhoseasespecificaesnecessriasparaacontratao deempreiteiro para suaconstruo,aopassoqueoprojetoexecutivoapresentaodimensionamentofinalda estruturaeforneceosdesenhosdetalhadosparaasuaconstruo.Osresultadosdestes estudos so apresentados comumente na forma de um relatrio tcnico final. NafasedoProjetoExecutivodeumapilhadeestril,sodesenvolvidasasanlises correlacionadasdiretamenteviabilizaotcnicadaobra,compreendendoosseguintes estudos (Gomes, 2004): Arranjo geomtrico da pilha de estril com maximizao do volume; Dimensionamento e detalhamento do sistema de drenagem interna e superficial para a pilha; Anlise de estabilidade da pilha de estril; Projeto de instrumentao e monitoramento para a pilha de estril; Planilha de Quantitativos; Elaborao do Relatrio Final do Projeto. 16 a.Geometria da Pilha de Estril Diversasalternativasdearranjosegeometriasparacadapilhadeestrilsoelaboradasde acordocomomapeamentogeolgico-geotcnicodarea,integradobasecartogrfica existente, juntamente com observaes resultantes de visitas tcnicas de campo, levando-se emconsideraooslimitesnaturaiseoslimitesimpostospelainfra-estruturaexistente.O arranjofinaldevepreveraconfiguraodapilhaaolongodareadisponibilizada, considerando as restries mencionadas e possibilitando o maior volume de armazenamento possvel. Como diretrizes de projeto, so pr-definidos os valores dos seguintes parmetros relativos concepo da geometria da pilha: Volume mnimo admissvel Altura das bancadas dos taludes Largura mnima de berma Largura mnima de crista Raio mnimo de curvatura das faces Definidososparmetrosderefernciaeageometriafinaldapilha,socalculadasas correspondentesrelaescotasxvolumesdearmazenamentodosestreis,combaseno levantamento topogrfico da rea de implantao selecionada. b.Sistema de Drenagem Interna da Pilha de Estril Adrenageminternapodeserdefinidacomoomovimentodeguadefinidopelofluxo internoatravsdosporoseaolongodoshorizontesoucamadasdoperfildesolo.As condiesdedrenagemvodependeressencialmentedascaractersticasdosolo,domeio fsicolocaledofluidopercolante,quantificadaspormeiodachamadacondutividade hidrulica da pilha de estril. 17 Comumente, a pilha de estril executada sobre um dispositivo de drenagem de fundo com afinalidadedecriarcaminhospreferenciaisparaoescoamentodagua,evitando-se potenciaisriscosdeerosointerna.Diferentestiposdedrenagempodemserinstaladosna pilha,e so escolhidosde acordocom cada caso visualizado em campo, sendo comumente adotados drenos de fundo, constitudo por blocos de rocha, ou tapete ou trincheira drenante conformados por arranjos diversos. c.Sistema de Drenagem Superficial da Pilha de Estril Osistemadedrenagemsuperficialdeumapilhadeestriltemporfinalidadeprotegere captar as guas que chegam ao corpo da pilha, provenientes das reas adjacentes, e tambm captar as guas pluviais que incidam diretamente sobre a pilha, conduzindo-as para local de desgue seguro, sem comprometimento da estrutura. Geralmente,soutilizadascanaletasecoberturasargilosasnasbermas,tipicamente projetadas com caimento de 1% na direo longitudinal (do centro para as ombreiras) e de 3%nadireotransversal,nosentidodopdabancada.Canaisperifricossotambm previstos para a captao e conduo das guas pluviais na crista da pilha. Adicionalmente, so instaladas tambm leiras trapezoidais na crista e ao longo dos bancos para a preservao dos taludes acabados da pilha. Asguasoriundasdascanaletasdacristaedasbermassodirecionadassestruturasde descidadegua(Figura 2.3),constitudas porcanaisemdegraus e quesoexecutadasnos bordosdapilha,aolongodocontatodamesmacomoterrenonatural.Nospontosde lanamento das guas provenientes dos canais de descida de gua, so executadas estruturas dedissipaodeenergiaquepodemterarranjosdiversos.Umdispositivocomumente adotadonestescasosconsistenaabertura deumavalaescavadanoterrenoeque,ento, preenchidacompedrasdemo.Osistemahidrulicodevepreveraindaaconstruode caixas de passagem nos pontos de mudana brusca de direo do fluxo (Gomes, 2004). 18 Figura 2.3 Sistema de drenagem superficial: descidas de gua Porfim,apilhadeveserdrenadadeformaqueseuextravasorfinalrecebaoscanais perifricosabastecidospelaguapluvialoriundadereasvizinhas.Paradimensionamento doscanaisperifricos,adota-secomumenteomtodoracional,ummtodoindiretode transformao de eventos de chuva em vazo, baseados na teoria do hidrograma unitrio. d.Anlise da Estabilidade da Pilha de Estril Um talude pode ser considerado como potencialmente instvel a partir do momento em que as tenses cisalhantes originrias de esforos instabilizadores sejam ou possamvir aserem maioresqueasresistnciasaocisalhamentodisponveisaolongodeumazonadomacio capaz de mobilizar um mecanismo potencial de ruptura.Umaanlisedeestabilidadeconsisteemdeterminar,quantitativamente,umndiceouuma grandezaquesirvadebaseparaumamelhorcompreensodocomportamentoeda sensibilidaderupturadeumtaludeouencosta,devidoaosagentescondicionantes (poropresses, sobrecargas, geometria, etc). Portanto,oobjetivodaanlisedeestabilidadeavaliarapossibilidadedeocorrnciade potenciaismovimentosdemassaaolongodetaludesnaturaisouconstrudos.Aanlisede estabilidadetemgrandemagnitudedeaplicaesemobrasgeotcnicas.Sonecessrios estudosconsiderandodiversosmomentosdaobra,dofinaldeconstruoacondiesde longoprazo.Aestabilidadeglobalapenasumdosestadoslimitesquedevemser 19 considerados, devendo ser investigados tambm a possibilidade de eroso superficial, eroso interna (piping), deformaes excessivas e capacidade de carga da fundao. De acordo com as prescries da NBR 13029 (2006), as anlises de estabilidade de pilhas de estril devem ser realizadas adotando-se fatores de segurana mnimos para as condies de saturao normal e crtica em conformidade com as seguintes recomendaes: Condio de saturao normal (drenada): nvel de gua no contato pilha/fundao; fator de segurana mnimo de 1,50; Condio de saturao crtica: elevao do nvel de gua no macio da pilha at se atingir um fator de segurana de 1,30; Naanlisedeestabilidadedostaludesentrebermas,considerarumfatordesegurana mnimo igual a 1,50, em condio de saturao normal. Nosestudosdeestabilidadedeumamassadesolo,avalia-seocomportamentogeotcnico domaciosobdiferentesnveisdesolicitao.Oprojetodeve,ento,serelaborado considerando-seasituaomaisdesfavorvel,apartirdacomparaoentreasresistncias disponveis com as tenses atuantesna massa, levando-se em conta asinfluncias relativas dos seguintes aspectos: -Comportamento drenado x no drenado; -Condies possveis de saturao do solo (saturado x no saturado); -Ocorrncia de superfcies de ruptura pr-existentes; -Ocorrncia de descontinuidades ao longo do macio. Nocasodeumapilhadeestril,sodefinidasasseesparaasanlisesdaestabilidade, incluindo-seaseodemaioralturadapilha(Figura2.4),osparmetrosgeotcnicosdos materiaiseanaturezadosmecanismosderupturafisicamentemaisconsistentes(ruptura plana ou circular, superfcie de ruptura delimitada pela pilha ou englobando o corpo da pilha e a fundao, etc). 20 Figura 2.4 Seo geolgica-geotcnica de uma pilha para as anlises de estabilidade As rupturas que podem ocorrer comumente num macio de estril so do tipo circular, no-circular,translacionalecomposta(Figura2.5).Arupturano-circularocorreemmateriais no homogneos, ruptura circular ocorre em materiais homogneos e isotrpicos; e a ruptura translacionalecompostacondicionadapelasespecificidadesdecertascondiesde contorno.Aspilhasdeestrilgeralmentesoanalisadasutilizandoacondioderuptura no-circular, pois esta hiptese compatvel com a considerao de um macio constitudo por materiais diversos e associados segundo padres aleatrios e descontnuos. Figura 2.5 Superfcies de ruptura: (a) circular; (b) bilinear 21 Umavezdefinidosageometriae osparmetrosgeotcnicos,aestabilidade dotalude pode serdeterminadautilizando-sesoluesgrficasouanlisescomputacionais(Abramsonet al., 1996). A maioria dos softwares utilizados para anlises de estabilidade so baseados no mtodo doequilbriolimiteparamodelosem duasdimenses,dentreos quaissedestacam os softwares SLOPE/W e SLIDE (Figura 2.6). Figura 2.6 Anlise de estabilidade realizada pelo Programa Slide Asanlisespodemserglobaisoulocais(taludesentrebermas),tomando-seageometria tpicaadotadaparaapilhadeestril.Emgeral,estasanlisescomportamdiferentes hiptesesemfunodaposiodoNAedosarranjosrelativosaosistemadedrenagem internadapilha.Assim,sotestadascondiescrticasemtermosdainexistncia(ou ineficcia)dosistemadedrenagemdapilha,dasobreelevaodoNAnomaciode empilhamento e dos efeitos da gerao de poropresses acima do lenol fretico no caso de estreis argilosos de baixas permeabilidades (Gomes, 2004). e.Projeto de instrumentao e monitoramento de pilha de estril Ainstrumentaoconstituiumaimportanteferramentanoacompanhamentoeaferiodo comportamentodegrandesestruturasgeotcnicas,implicandoainstalaodemedidores especficos,aaquisiocontroladadosregistroseaavaliaosistemticaecontnuados dados coletados. Para a avaliao do comportamento de uma pilha de estril, so instalados 22 diversosinstrumentosaolongodeumadadaseorepresentativadoempilhamento.Esta instrumentaocompostageralmentepormedidoresdeNA,piezmetrosemarcos superficiais,visandodefiniodaposiodoNA,amedidadeporopressesede deslocamentos, respectivamente. O medidor de nvel de gua (Figura 2.7) consiste basicamente emse acessar diretamente a guaemprofundidade (pormeio dasimplesexecuo defuros detrado ou sondagem,por exemplo) e medir a cota da sua superfcie por meio de um dispositivo qualquer (usualmente porcabograduadodotadodeumsensoreltriconaextremidadeinferioreumemissor sonoroouluminosoemsuperfcie).Estesinstrumentossoinstaladoscomumentenas bermas da pilha com suas cotas de referncia podendo estar localizadas no corpo da pilha ou noterrenodefundao.Asprincipaisvantagensdestesmedidoresconsistemna confiabilidade, simplicidade e possibilidade de verificao do seu desempenho por meio de ensaiosdeequalizao(adio ou retirada deguapelo tubocomregistrosdasleiturasat uma condio final de estabilizao). Figura 2.7 Esquema geral de um Medidor de NA 23 Os piezmetros (Figura 2.8) podem ter diferentes naturezas e princpios de funcionamento, compreendendotantoamediodiretadasporopressescomoamedioindiretadas mesmas por meio de correlaes com medidas de outras grandezas (por exemplo, por meio dasmedidasdasdeformaesdeumamembranaelsticainseridanointeriordeum elemento poroso, nos chamados piezmetros de membrana). As principais vantagens deste tipo de instrumento so: elevada confiabilidade, simplicidade, durabilidadeecustosreduzidos,bemcomoapossibilidadederetroanlisedoseu desempenho.Como desvantagens,pode-secitaroaltotempo da resposta paramateriaisde baixovalorde permeabilidade,no permiteamedio depressesnegativas,restriesde localizaomontantedalinhadguaemaioresdificuldadesdeacessoaosterminaisde leitura em relao a outros tipos de instrumentos. Figura 2.8 Esquema geral de um Piezmetro Recomenda-seaimplantaodasclulasdrenantesdospiezmetrosnasvizinhanasdo contato pilha/fundao e prximos ao sistema de drenagem de fundo da pilha, para aferio desuaeficinciaedoseudesempenhoaolongodotempo.Comoobjetivodedistinguir 24 elevaesdenveisdeguasuspensosdaquelesobservadosnocorpodapilhademaneira contnua, deve ser previsto um processo de monitoramento e leituras de alguns piezmetros instalados no corpo da prpria pilha. Marcossuperficiaistemcomoobjetivodetectarosdeslocamentossuperficiais,quepodem serdedoistipos:osverticaiseoshorizontais.Paradeterminaressesmovimentosso instaladosnomnimotrsmarcosfixos,ouseja,quenoestarosujeitosinflunciadas obras em questo, em locais estabelecido que permitam fcil visualizao destes. Os marcos superficiais so constitudos de um bloco de concreto, barra de ao galvanizada enterrada no macio e um pino de ao inox no topo para servir de apoio para as rgua de nivelamento. Osdeslocamentosverticaissomedidospornivelamentogeomtrico,eapreciso, obviamente relacionada com a metodologia utilizada, deve situar-se na casa dos dcimos de milmetro. A observao dos deslocamentos horizontais se faz por triangulao, e a preciso dasleituras,funodotipo doteodolitoouestaototaledoprocedimento utilizado, da ordem de milmetros. O nivelamento de ambos deslocamentos so monitorados com auxlio dos marcos fixos. f.Relatrio final do projeto executivo de pilha Orelatriofinaldoprojetoexecutivodapilhadevecompreender,emsntese,todosos estudosformuladosparaoprojetogeotcnicodapilhadeestril,incluindotambmas diretrizesgeraisparaaconstruodestapilhaedetodososdispositivoscomplementares, entreeles:preparoeregularizaodoterrenodefundao,execuodossistemasde drenageminternaesuperficialdapilha,ainstalaodainstrumentaopropostaeos procedimentosparalanamentoedisposiofinaldosestreis,comojdescritonositens superiores.DeacordocomasprescriesdaNBR13029(2006),orelatriodever apresentar tambm o plano de desativao sempre que o uso futuro da rea da pilha estiver definido e/ou se houver legislao especfica. Orelatriodeverincluir,comoanexos,asespecificaestcnicasparaumaadequadae criteriosaoperaodapilha,asplanilhasdecustoseosquantitativosdosmateriais 25 envolvidos na obra. Por fim, devem serindicados tambm os procedimentos de operao e de atuao nas contingncias previstas no manual de operao da pilha. 2.4CONDICIONANTES PARA CONSTRUO DE PILHA DE ESTRIL Aps as etapas de planejamento e elaborao do projeto, passa-se fase de construo, que deveserestabelecidaemsequnciacriteriosaeordenada(Figura2.9),envolvendoos seguintes aspectos: -PreparaodaFundao;ControledaguaSuperficial;MetodologiaConstrutiva; Operao e Interao entre Projeto e Construo. Figura 2.9 Sequncia executiva de uma pilha de estril 26 2.4.1Preparao da Fundao Ostratamentosdefundaes previstosedescritosabaixodeveroserexecutadosmedida que a pilha construda, para que no se exponha toda a rea, em caso de encostas ngremes, aos efeitos da eroso: Desmatamentocomretiradadamassavegetal,semdestocamentogeneralizado, ocorrendo tal necessidade somente nos espaldares do dreno principal; Limpezademateriaisinconsistenteseventualmenteencontradosnofundodo vale, demadeiras etc, quando ocorrerem sob drenos, com remoo para fora da rea ou confinados no interior de zonas resistentes da pilha; Limpezadacoberturavegetal,casoapilhasejaconstrudaemreademata densa ou floresta (NBR 13029, 2006). DeacordocomEatonetal.(2005),depsitosdesolosorgnicosouturfososnafundao devemserremovidos(ou previamenteestabilizados), deformaagarantiraestabilidadeda pilha, evitando-se uma possvel mobilizao de mecanismos de ruptura envolvendo o corpo da pilha e o terreno de fundao. A formao de um aterro para adensar o solo de fundao uma outra alternativa remoo e drenagem de solos frgeis e saturados. Drenos de areia e/ou pedregulhos podem ser uma alternativa vivel nos casos de reas com surgnciasousolosmidos,direcionandoasguasparaumavalacoletora.Osdrenosde fundopodemconsistiremcolchesouvalaspreenchidasdepedregulhose,nocasode grandesvazes,tubosperfuradospodemserinstaladosnoncleodestesdispositivos drenantes. Em qualquer caso, os benefcios e o desempenho dos drenos devem ser avaliados, sempre que possvel, e acompanhados no tempo por meio de monitoramento sistemtico. 2.4.2Controle da gua Superficial Dependendodascaractersticasdolocalondeseencontrainstaladaapilha(vales,juntoa encostas ou a vertentes, etc), o sistema de drenagem superficial deve contemplar a execuo decanaisperifricosvisandointerceptaodasguaspluviaisoriundasdasvizinhanas 27 externasdapilhaeoredirecionamentodasmesmasatosistemaextravassorfinal.Como exposto previamente, as canaletas das bermas devem apresentar caimento de 1% na direo longitudinal e de 3% na direo transversal. SegundoMcCarter(1990),aspilhasdeestreisfrequentementecobremgrandesrease certos cuidados precisam ser estabelecidos no sentido de controlar a gua superficial. A gua superficialdevesermanejadademodoaimpedirasaturaodostaludesexpostos, prevenindo o desenvolvimento de superfcie fretica dentro da pilha, protegendo a estrutura contra a perda de finos por piping, alm de minimizar eroses superficiais que, em estgios avanados, podem mobilizar ou induzir mecanismos de ruptura ao longo das superfcies dos taludes. Drenosdefundodeenrocamentoconstituemumaalternativaviveleeconmicafrentea canaisdedesviosdesuperfcie,queconstituem, porsuavez,construescarasede difcil manuteno. Estes drenos de enrocamento so aplicveis para vazes de at 20 m3/s (Eaton et al., 2005). 2.4.3Operao da Pilha A disposio do estril deve ser feita preferencialmente ao longo do comprimento da crista, de modo a fazer desta a mais longa possvel, minimizando a taxa de avano de elevao do aterro,oquefavoreceaestabilidade.Adisposiodeveserplanejadademodoatiraro mximo proveito das condies geomorfolgicas do terreno, particularmente onde o avano dadisposioocorresobreterrenosmuitongremes.Nodesenvolvimentodeumapilha,a disposiodeveserfeitaemvriossetores,nosendoconcentradaemumnicolocal (BCRC, 1991). Algumasrestriesdeoperaodevemserobedecidasnodesenvolvimentodapilha.O desempenho da estrutura deve ser monitorado visualmenteem todo o tempo e por meio de instrumentos.Emcasodeeventuaisanormalidades,medidaspreventivasdevemser tomadas, incluindo-se a prpria suspenso de disposio, reduo na taxa de disposio ou lanamento de camadas de material grosso selecionado (Eaton et al., 2005). 28 Materiaisrochososmaisgrossosdevemsercolocadosemravinasegargantas,noleitode cursosdguabemdefinidosediretamentesobreterrenosngremes.Istoaumentara resistncia ao cisalhamento do contato e permitir uma drenagem de fundo. Os materiais de baixaqualidade,friveisefinos,devemsercolocadosnasporesmaiselevadasda pilha, masforadezonasdeescoamentosuperficial.Outramaneiradetrabalhar comosmateriais de qualidade ruim disp-los em clulas de uma maneira organizada, de modo a no formar uma zona favorvel de ruptura. Nos locais onde a estabilidade da pilha difcil de ser prevista, a disposio inicial deve ser realizadacomoumteste,deformaapermitirverificaesdashiptesesdeprojeto.A geraodeporopressesetaxasdedissipaosomuitodifceisdeseremprevistasde formaacurada,combaseapenasemensaiosdelaboratrio.Portanto,medidoresde poropressesdevemserinstaladosemfundaesproblemticasdemodoapermitira preparao de um modelo de desenvolvimento que reflita as medidas de campo. Apilhadeveserprojetadaconsiderandotambmosobjetivosdelongoprazoaserem exigidospelareabilitao.Issopodereduziroscustos,aumentaraestabilidadedecurto prazonaconstruoeproporcionarmenoresproblemasoperacionais.Osobjetivosda reabilitao devemincluir agarantia da estabilidade e o controle de eroses a longo prazo, detalformaqueagualiberadapelapilhaaomeioambientelocalsejade umaqualidade aceitvelepossibiliteumusofuturoadequadoparaasreasafetadas(BohneteKunze, 1990). 2.4.4Interao entre Projeto e Construo Oprojetodeumapilhadeverseradaptadoemcampoquandonecessrio,poisas informaesfornecidaspeloclientenemsempretendemaexpressarcomrigorarealidade do empreendimento, devido a diversos fatores, particularmenteno caso de pilhas de grande porte. Portanto, importante o acompanhamento de todo o processo construtivo da pilha de estril por uma equipe tcnica qualificada. 29 2.5METODOLOGIAS DE DISPOSIO DE PILHAS DE ESTRIL Antigamente,asempresasnotinhampreocupaonaformadelanamentofinaldos estreisdamina,quasesemprerelegadosadepsitosdebota-forassemnenhumcontrole operacional.Ascondiesatuaisimpem,aocontrrio,queumsistemadedisposiode estrilsejaentendidocomoumaestruturaprojetadaeimplantadaparaacumularmateriais, em carter temporrio ou definitivo, que deve ser disposto de modo planejado e controlado paraassegurarsuascondiesdeestabilidadegeotcnicaeserprotegidocontraaes erosivas. NodocumentoNRM19-NormasReguladorasparaaDisposiodeEstril,Rejeitose Produtos,soestabelecidososprincipaiscritriosepremissasquecondicionama construo de uma pilha de estril, de forma a garantir a sua adequada implantao, controle operacional e futuro descomissionamento. Empilhasdeestril,osprincipaiscustosdedisposioestoconcentradosnasseguintes atividades:drenagem,proteovegetal,retenodefinosgeradosporcarreamentode slidos duranteeapsaformao da pilha,manutenoaolongodosanose transporte do estril.Dentreestasatividades,amaisimpactanterefere-sescondiesdetransporte, estando estas diretamente dependentes dos equipamentos disponveis e dos perfis de trfego.

Adisposiodeestrilfeitanormalmentepor meiodecamadasespessas,formando uma sucessodeplataformasdelanamentoespaadasaintervalosde10moumais.A estabilidade do aterro pode ser garantida por meio do controle da largura e do comprimento das plataformas, bem como do espaamento vertical entre elas. Entre as plataformas deixam-se bermas, tendo como finalidades o acesso, como estrutura auxiliar na drenagem superficial econtroledeerosoedesuavizaodotaludegeraldapilha.Basicamente,umapilhade estril pode ser construda pelos mtodos descendente ou ascendente. 30 -Pilha executada pelo Mtodo Descendente So pilhasexecutadassemnenhumcontrolegeotcnico,ematerrosde pontatipo botafora, pelo lanamento e basculamento direto do estril a partir da cota mais elevada dos taludes da pilha,construdajnasuaalturamxima(Figura2.10).Nestecaso,ascondiesde fundao e os taludes do terreno natural na regio do p da pilha so os elementos que, em geral, condicionam a estabilidade da pilha. Asatividadesdecompactaosorestritasaotrfegodosequipamentoseostaludes evoluemcomadinmicadoempilhamento,nopermitindo,assim,procedimentosde coberturavegetaloudeproteosuperficialdostaludes.Constituemestruturasbastante instveis, altamente susceptveis a eroses e a escorregamentos generalizados (Figura 2.11). Possuem,portanto,enormesrestriesdeaplicaoprtica,sendoindicadasapenaspara materiais francamente drenantes (enrocamentos) ou em reas confinadas. Figura 2.10 Construo de uma pilha de estril pelo mtodo descendente 31 Figura 2.11 Ruptura de pilha de estril de grande porte -Pilha executada pelo Mtodo Ascendente A construo ascendente (Figura 2.12) constitui a metodologia mais adequada, uma vez que o comportamento geotcnico da estrutura pode ser bem acompanhado e controlado ao longo dos alteamentos sucessivos. Figura 2.12 Construo de uma pilha de estril pelo mtodo ascendente32 Resumidamente,ametodologiaconstrutivapodeserdefinidadeacordocomasseguintes etapas: (i)Execuodejusanteparamontante,emdireoscabeceirasdabaciade drenagem, a partir de um enrocamento de p; (ii)Omaterialtransportadopormeiodecaminhesoumotoscraperselanado sobre a plataforma de trabalho, de maneira a conformar pilhas de pequena altura (tipicamente entre 2,0 e 3,0m); (iii)Oespalhamentodomaterialfeitoportratordeesteira(camadasentre1,0e 1,5m de espessura), com compactao induzida pelo prprio trfego dos veculos (Figura 2.13); (iv)Formao de bancadas e bermas pelo mtodo ascendente (entre 10,0 e 15,0m de altura)eretaludamentoposteriorcomtratordeesteira,sendoacamada superficial regularizada e estabilizada por compactao final (Figura 2.14); (v)Implantaodedispositivosdedrenagemedeproteosuperficialdostaludes concludos. Figura 2.13 Fase de espalhamento e compactao do material 33 Figura 2.14 Fase de retaludamento com trator de esteira Estemtodoapresentaumagrandecontribuioseguranadaestrutura,umavezque qualquer ruptura ter de passar pelo banco anterior, que tambm atua como apoio para o p dotaludedobancoefornececertoconfinamentoparaossolosdefundao.Outroponto positivo que o p de cada banco suportado em uma superfcie plana, ou seja,na berma superior (Eaton et al., 2005). Com relao aos processos utilizados nas minas pararemoo e disposio do estril, estes tendemagerarambientesfavorveisparaapredominnciadesistemasheterogneosde escoamento pelo macio da pilha, devido grande variabilidade das propriedades fsicas dos estreis. Tal fato pode ser reforado, ainda mais, caso o mtodo de deposio utilizado seja o mtodo descendente. Os dois mtodos citados anteriormente so os convencionalmente adotados em minerao. Um processo alternativo o chamado empilhamento por stacker(Figura 2.15), utilizando-sesistemasdecorreiastransportadoras.Esteequipamentoempregadoparamanipulao dematerialagranel,maisutilizadoparaempilhamentodeminrio,masquepodeser tambmempregadoparasistemasdedisposiodeestreis,porsuaversatilidadee velocidades de alteamento. 34 Figura 2.15 Tcnica de empilhamento por stacker Nestemtodo,obtm-seumamaiorvelocidadedealteamentoqueosdemais,comuma baixa perda de umidade do estril. Por outro lado, essas elevadas velocidades no permitem a dissipao das poropresses da fundao, o que exige maiores estudos e anlises quanto sua aplicao. Os taludes tambm norecebemnenhum tipo de compactao, nem mesmo superficial, uma vez que no h trfego de equipamentos pelo mesmo.35 CAPTULO 3 METODOLOGIAFMEA/FMECAAPLICADAAPILHASDE DISPOSIO DE ESTRIL DE MINERAO 3.1ANLISES DE RISCO Risco uma medida da probabilidade e das consequncia de um evento inesperado para avida,paraasade, para os bens materiais ou paraomeioambiente.Umaanlisede riscoconstituiumprocessoqualitativoquepodeserdefinidocomoumconjuntode informaesdisponveisparaestimarosriscosdevidoaocorrnciasindesejveisna estrutura em anlise. Osriscospodemserclassificadosempotenciais,quequantificamasconsequncia independentemente da probabilidade de ocorrncia, e efetivos, expressos pelo produto doriscopotencialpelaprobabilidadedeocorrnciadeumevento.Oobjetivodas anlisesderiscoconsistenaavaliaodascondiesdeseguranadasestruturas envolvidaseaordemdegrandezadasconsequncia,determinando,portanto,a intensidade das mesmas e a probabilidade da ocorrncia dos eventos indesejados. O detalhamento de uma anlise de risco depende do seu objetivo no processo de tomada de deciso. As anlises de risco podem ter um amplo campo de aplicao, perpassando por todas as fases de desenvolvimento de uma determinada obra, desde o planejamento aosestudosdeviabilidade,acomparaodediferentessoluesdeprojeto,aseleo dasexignciasesuaelaborao,aexecuo,ocontroletecnolgico,aoperao, incluindo-se ainda a definio das polticas de reabilitao ou de abandono de uma dada estrutura. Asabordagensdasanlisespodemserclassificadasemdedutivasouindutivas, qualitativase/ou quantitativas,comvariantesdiversas,deacordocomaabrangnciae os princpios metodolgicos utilizados na execuo da anlise.36 As anlises dedutivas so mais especficas, utilizando-se da deduo para se obter uma conclusoarespeitodeumadeterminadapremissa.Essesraciocniossecaracterizam porapresentarconclusesquedevem,necessariamente,serverdadeirascasotodasas premissassejamverdadeiras.Portanto,asanlisestendemasermuitominuciosase relacionadas com a confirmao de hipteses. De maneira oposta, as anlises indutivas partem de questes particulares at se chegar a conclusesgeneralizadas.Oraciocnioindutivo,pelasuanatureza,exigeumamaior explorao e investigao do sistema, especialmente no incio do estudo. Segundo Santos (2007), a abordagemdedutiva constitui um mtodo que seutiliza para demonstrar,comumacertezalgica,queumprincpiogeralverdadeiro.Poroutro lado,aabordagemindutivaconstituiumprocessodedescobertaemqueaobservao prtica conduz a uma caracterizao de forte suspeita, sem certeza absoluta, entretanto, de que um dado princpio geral seja verdadeiro. A anlise de risco qualitativa o processo de avaliao do impacto e probabilidade de riscos identificados, priorizando os riscos de acordo com os seus efeitos potenciais nos objetivos do projeto. Tendncias nos resultados, quando a anlise qualitativa repetida, podem indicar a necessidade de mais ou menos ao da gerncia de risco. O uso dessas ferramentasajudaacorrigirinflunciasqueestofrequentementepresentesemum planodeprojeto,masnosoadequadasparaaferirestimativasnumricasdosriscos sendo,portanto,incapazesdeavaliaraimportnciarelativaentrevriosriscos identificados. Noprocessodeanlisequantitativaderisco,busca-seanalisarnumericamentea probabilidade de cada risco e desua respectivaconsequncianos objetivos do projeto, assim como a extenso do risco geral do projeto. Com isso, a confiabilidade do sistema elevada. Os processos de anlise quantitativa e qualitativa de risco podem ser usados separadamenteoujuntos.Ambos apresentamvantagensedesvantagens eaocombinar suas utilizaes, pretende-se, essencialmente, complementar o potencial de aplicao de ambas as abordagens. 37 3.2FUNDAMENTOS DA METODOLOGIA FMEA/FMECA Umadasprimeirasdescriesescritasdestemtodofoifeitaem1949,naNorma MilitaryStandardMil-STD-1629 ProceduresforPerformingaFailuremode,Effect andCriticalityAnalyses,desenvolvidopeloexrcitonorte-americano,documentoque, aps vrias revises, definiu a forma bsica para se analisar um sistema e seus modos de falhas,osimpactospotenciaisdecadafalhaeaseveridadedassuasconsequncia. Entretanto,somenteapartirde2000,estastcnicascomearamaseraplicadasem grandeescalanombitodaindstriaautomotiva,sendorapidamenteextrapoladasa outras reas do conhecimento, com as devidas adaptaes. AmetodologiaFMEA/FMECAumatcnicautilizadaparadefinir,identificare eliminar falhas, problemas ou erros potenciais conhecidos do sistema, projeto, processo e/ouservioantesque o problemaocorra.SegundoPalady(1997), umadas tcnicas de baixo risco mais eficientes para preveno de problemas e identificao das solues mais eficazes. De acordo com (Pinto e Xavier, 2005), o FMEA um sistema lgico que hierarquiza as falhas potenciais e fornece as recomendaes para as aes preventivas. um processo formal que utiliza especialistas dedicados a analisar as falhas e solucion-las. Echeveste eDanilevicz(2006)caracterizamatcnicaFMEAcomosendoummtodoparaa anlisedeprodutoseprocessos,emqueseprocuradescobrireanteciparosmodos potenciais de falha, para evitar a sua ocorrncia ou recorrncia. O problema enfocado a partir da causa, passando pelo modo e culminando no efeito, da seguinte forma: a causa definida como o evento que pode provocar, gerar ou induzir a falha; o modo de falha definido como a maneira como a falha se manifesta; o efeito a forma como o modo de falha afeta o sistema. 38 OFMEAtemporobjetivogerarumplanodeaoquevisaevitarfalhanoprojeto/ processo do produto, buscando uma melhoria contnua e a reduo dos riscos. Por meio deste,sopropostasaesdemelhoriabuscandoasoluoparaafalhaidentificada. EssasaesdemelhoriapertecemaomtodoFMECA,sendoesteumaextensodo mtodo FMEA, e que pode ser considerado um mtodo quantitativo de confiabilidade, que auxilia na definio das prioridades de falhas. Para obter este objetivo, so utilizados trs fatores: ocorrncia, severidade e deteco. A ocorrncia define a frequencia da falha; a severidade corresponde gravidade do efeito da falha; enquanto a deteco a habilidade para detectar a falha antes que ela atinja o produto. Por meio destes fatores, realizada uma hierarquizao de acordo com o risco potencialdecadafalha(Lealetal., 2006),representadonoFMEAecalculadoatravs doRPN(RiskPriorityNumber).AtcnicaFMEAindutiva,sendoutilizadaparase fazer a identificao de cada componente constituinte do sistema, de todos os modos de ruptura possveis e para a avaliao do comportamento global do sistema. Muitas empresas tm utilizado a tcnica FMEA, no somente como meio de previso de falhas, mas tambm como tcnica de soluo de problemas e ferramentasauxiliares no processodeobtenodaqualidadeparaprodutoseprocessos(HelmanneAndery, 1995), incluindo: melhoria de produtos j existentes a partir da identificao das falhas ocorridas e seu posterior bloqueio; detecoebloqueiodecausasdefalhaspotenciaisemprodutosqueestoem operao; detecoe bloqueio dascausas defalhaspotenciaisemprodutosaindaemfase de projeto. Emboraestetrabalhotenhaporobjetivoanlisesdesistemasjconcludos,os princpiospodemseraplicadostambmnafasedeelaboraodoprojeto,entendido neste contexto como sendo um momento de se prever elementos que evitaro os modos de falha abordados na metodologia. 39 Quandoomtodoutilizadocomeficincia,torna-seumaferramentaimportantena anlisedoprocesso,permitindomelhoriascontnuaseservindoderegistrohistrico parafuturosestudos.medidaqueascausasdasfalhasvosendoeliminadas,a confiabilidadedoprodutofinalaumentaconsideravelmente.Comisso,oretornodo investimento ser percebido pelo cliente e pela organizao sob a forma de reduo do custo no reparo de falhas, permitindo que sejam mensurados efetivamente os benefcios obtidos com sua implantao. A tcnica FMEA foi criada com enfoque no projeto de novos produtos e processos, mas porsuagrandeutilidade,passouaseraplicadadediferentesformaseemdiferentes tiposdeorganizaes.Assim,apartirdeumaamplaaplicaonombitodaindstria automobilstica, aeroespacial e eletrnica, tomou impulso em diversas outras reas, tais como a engenharia de segurana e a indstria de alimentos (Ramos, 2004). Ametodologiapropostaparageotecniaestarcondicionadacomplexidadedas variveis que envolvem uma anlise destenvel, tornando-a limitada do ponto de vista de sua aplicabilidade, agregando-se ainda a esta limitao, a subjetividade na avaliao de cada elemento,condio esta no encontrada em reas comoengenhariaeltrica ou mecnica,porexemplo.Valeressaltarqueestasanlisespermitemvariantesou adaptaes, otimizando desta maneira os resultado obtidos. O mtodo pode ser utilizado em qualquer rea da geotecnia, como escavaes de tneis, construodeaterroseestabilidadedetaludes,porexemplo.Asmaioresaplicaes, porm,ocorremnareadebarragens,porenvolverestruturasdegrandeporte,qual esto associados grandes impactos regionais, condicionantes ambientais de magnitude e elevados custos de projeto e construo. Emsetratandodepilhasdeestril,estruturascomdimensescadavezmaiores,este mesmocenrioseaplica,justificando,portanto,anecessidadedeestudospreventivos facemagnitudedosimpactosdecorrentesdeumaeventualrupturadasmesmas.A equipetcnicadevepossuirumcartermultidisciplinar,definidopeloscondicionantes geolgicos, hidrolgicos, geotcnicos e ambientais inerentes a tais empreendimentos. 40 3.3METODOLOGIA FMEA APLICADA A PILHAS DE ESTRIL De acordocom Santos (2007), existe um conjunto especfico derequisitos iniciais que devem ser garantidos antes de conduzir o processo de uma FMEA dentro do mbito da geotecnia, que so: 1.Recolhertodasasinformaesessenciaisrelativamenteobra(projetos, estudos, ensaios, incidentes, etc); 2.Identificardemaneirageralosprincipaismodospotenciaisdefalhaedos potenciais cenrios de ruptura; 3.Obtenodesugestesecrticasdepessoasdediferentesreasquepossam contribuircominformaorelevante(pessoaldecampo,pessoaltcnico, responsveis pela avaliao de segurana, responsveis pela observao etc); 4.Sntese de todos os estudos e informaes recolhidas ainformao o ponto chave para guardar os raciocnios e idias resultantes do processo. Para a elaborao de um sistema para estruturas geotcnicas, o mtodo deve obedecer a uma estrutura bsica perfeitamente definida que contempla seis etapas indispensveis: 1.Estruturao do sistema; 2.Definio das funes de cada componente do sistema; 3.Identificao dos modos potenciais de ruptura associados a cada funo de cada componente; 4.Identificao das causas potenciais; 5.Descrio dos efeitos diretos, nos demais componentes e no sistema; 6.Levantamentodasmedidasdisponveisparadetecodosmodosderupturaou das suas causas e controle ou mitigao dos seus efeitos. Aetapadaestruturaodosistemageotcnicodevelevaremconsideraoonvelde detalhesparaadescriodosistema.Osistemadevesersubdivididoemestruturase apresentarumadeterminadahierarquia,atseatingirumnvelondesejapossvel compreenderosmodosdefalhapossveisparaosvrioselementosdosistema.No contextodepilhasdeestril,osistemaFMEA/FMECAserconstitudoportrs sistemas principais: fundao, macio de estril e sistemas de drenagem (Figura 3.1). 41 Figura 3.1 Estrutura Hierrquica dos sistemas principais para pilhas de estril Para identificar os sistemas principais e subsistemas, ser adotado um cdigo numrico, que facilita uma referncia rpida a um modo de falha especfico para cada componente. Cadasistemaprincipalrecebeumanumeraoromanaeosubsistemaidentificado com acrscimo de um algarismo arbico, separado por ponto, e assim sucessivamente. A Figura 3.2 apresenta um esquema geral do sistema representado por pilhas de estril. Figura 3.2 Estrutura hierrquica do sistema geotcnico associado a pilhas de estril 42 Adefiniodosistemaprincipaledossubsistemassoaspectosquedevemser decididos pela equipe de anlise do objeto em estudo. O objetivo aqui foi elaborao de um sistema geotcnico generalista para pilhas de estril capaz de incorporar todos os elementosconstituintesdestaestrutura.Valeressaltartambmqueadefinioda estrutura hierrquica resultou de um processo iterativo que se desenvolveu a partir dos conceitosediretrizesquepermeiamoprojetoeconcepodeumapilhadeestril, sendo o sistema, portanto, passvel de revises. NaTabela3.1,encontram-seresumidasasprincipaisfunesdecadacomponenteda estrutura hierrquica associada s pilhas de estril.

Tabela 3.1 Funcionalidades das componentes bsicas do sistema considerado IDENTIFICAO DOCOMPONENTE DESCRIO DA COMPONENTE FUNCIONALIDADE IFUNDAO I.1Terreno da fundao Servir como superfcie de apoio para a estrutura da pilha. IIMACIO DE ESTRIL II.1Corpo da Pilha Armazenar resduos no processados de uma minerao. II.2TaludesDefinir a geometria externa do corpo da pilha. II.3 Bermas Estabilizar e suavizar a inclinao mdia de um talude; Definir as reas de contribuio para sistema de drenagem superficial. IIISISTEMA DE DRENAGEM III.1 Dispositivos de Drenagem Superficial Coletar e conduzir as guas superficiais; Evitar eroses, ravinamentos e carreamento de particulados. III.2 Dispositivos de Drenagem Interna Coletar e conduzir as guas percoladas pelo macio; Evitar a gerao de poropresses no macio. 43 Aprximaetapaconsistenaidentificaodosmodos potenciaisdefalha(ouruptura), associadosacadafunodecadacomponenteesuascausaspotenciais.Assim,para cadacomponente,estassociado umriscoa que esteestarsusceptveldevidossuas caractersticas.ATabela3.2sistematizaosmodosdefalhaparacadacomponenteda pilha de estril. Tabela 3.2 Modos de ruptura das componentes bsicas e suas causas iniciadoras DESCRIO DA COMPONENTE MODOS DE FALHACAUSAS IFUNDAO I.1 Terreno da fundao I.1.1 Presena de material com baixa capacidade suporte na fundao No execuo dos servios de limpeza(remoo de camada de solos moles, bolses de argila, materiais de elevada compressibilidade, descontinuidades geolgicas etc). I.1.2Gerao de excessos de poropresso Ausncia de estruturas ou meios drenantes. IIMACIO DE ESTRIL II.1Corpo da Pilha II.1.1Recalques e /ou deformaes excessivas Condies inadequadas de fundao; Metodologias de lanamento e / ou disposio dos estreis; Compactao Deficiente. II.1.2Posio elevada do NA no macio Presena de estratos impermeveis (lenis suspensos); Zonas de recarga nas encostas de interface; Ausncia ou m condio de drenagem; Obstruo / comprometimento da drenagem interna. II.1.3Eroses Ausncia ou comprometimento da drenagemsuperficial;Comprometimento da cobertura vegetal. II.1.4 Gerao de excessos de poropresses Presena de estratos impermeveis; Zonas de recarga nas encostas de interface; Ausncia ou m condio de drenagem; Obstruo / comprometimento da drenagem interna. 44 Tabela 3.2 Modos de ruptura das componentes bsicas e suas causas iniciadoras (continuao) DESCRIO DA COMPONENTE MODOS DE FALHACAUSAS II.2 Taludes II.2.1Eroses e ravinamentos Ausncia ou comprometimento da drenagem superficial;Comprometimento da cobertura vegetal. II.2.2 Presena de trincas Deformaes excessivas; Ausncia ou m compactao; Geometria inadequada; Assimetrias de carregamento; Linhas de fluxo direcionadas para face do talude; Detonaes de explosivos na periferia da estrutura. II.2.3 Depresses e abatimentos Ausncia ou m compactao;Geometria inadequada. II.3 Bermas II.3.1 ErosesBaixa declividade ou declividade invertida; Ausncia ou comprometimento da drenagem superficial; Comprometimento da cobertura vegetal. II.3.2Presena de Trincas Ausncia ou m compactao;Deformaes excessivas; Trfego de veculos. II.3.3 Depresses e abatimentos Ausncia ou m compactao; Trfego de veculos. IIISISTEMA DE DRENAGEM III.1 Drenagem Superficial III.1.1 Comprometimento do Fluxo Contnuo Deformaes excessivas; Capacidade inadequada das vazes; Danos Fsicos. III.1.2 Assoreamento / subsidncias Carreamento de particulados dos taludes e bermas; Deformaes excessivas. III.2 Drenagem Interna III 2.1Comprometimento do Fluxo Contnuo Alterabilidade qumica dos materiai;s Capacidade inadequada da seo hidrulica; Obstrues de sada; Dreno afogado. III.2.2Colmatao Alterabilidade qumica dos materiais; Carreamento de finos. Ausncia de transies granulomtricas; Colmatao biolgica. 45 Ressalta-se que a expresso modo de falha ou modo de ruptura no quer dizer que a estruturaencontra-sesobcolapsototal.Arigor,talcondioimplicaqueumadada componente bsica e seus subsistemas no apresentam adequado desempenho; contudo, entende-se que os modos de falha podem levar a estrutura ao colapso total no futuro, se os problemas detectados no forem tratados em tempo hbil. AaplicaodoItem 5 dametodologiageral(descriodosefeitosdiretos,nos demais componentes e no sistema) compreende considerar as especificidades de cada efeito em umadeterminadaestrutura,sendoestaabordagemoescopodoCaptulo5deste trabalho,ondesoanalisados11diferentesestudosdecaso.Complementarmente,so estabelecidasasmedidasdecontrolepertinentesacadamododefalha,visando interromper ou minimizar a gravidade dos seus efeitos no mbito da estrutura analisada. A Tabela 3.3 apresenta as medidas de deteco e de controle disponveis para pilhas de estril em geral. 3.4METODOLOGIA FMECA APLICADA A PILHAS DE ESTRIL DeacordocomSantos(2007),aexecuo de umametodologiaFMEA,comoexposto no item anterior, resulta numa anlise abrangente e detalhada dos modos potenciais de falha,dassuascausasedosseusefeitos.Mas,ainterpretaodosresultados dificultada pelo fato da anlise ser meramente descritiva e qualitativa, limitando, assim, a avaliao do comportamento da estrutura analisada, por subtender na mesma elevados graus de subjetividade. Portanto, impe-se complementar a anlise FMEA, para se obter um padro de anlise menossubjetivoe,portanto,maisinseridonocontextodaformulaoenasoluo de problemas de engenharia. Assim, a metodologia FMECA utilizada como uma fase de extenso da anlise FMEA, pois de nada adianta determinar as causas e os efeitos de um determinadoproblemasemavaliarqualoriscoqueesterepresenta,bemcomono apresentar solues para se obter o seu adequado controle e superao. 46 muito importante determinar riscos das componentes do sistema de uma FMEA, pois assim podemos avaliar sua efetiva criticidade. Tabela 3.3 Medidas de deteco e controle dos modos potenciais de ruptura DESCRIO DA COMPONENTE MODOS DE FALHA MEDIDAS DE DETECO MEDIDAS DE CONTROLE IFUNDAO I.1 Terreno da fundao I.1.1 Presena de material com baixa capacidade suporte na fundaoProspeco Relatrio As Built Avaliao dos recalques da fundao e do comportamento globalda estrutura (atravs de instrumentao); Execuo de berma de equilbrio; Limpeza da camada de solo de baixa resistncia. I.1.2Gerao de excessos de poropresso Instrumentao (Piezmetro) Limpeza da camada de solo;Execuo de tapete drenante; Elaborao do plano de disposio de estril concomitante com a dissipao da poropresso gerada; Instalao e monitoramento de instrumentos. IIMACIO DE ESTRIL II.1Corpo da Pilha II.1.1Recalques e /ou deformaes excessivas Instrumentao (marcos de controle de deformao, inclinmetros horizontais) Inspeo visual Realizar compactao adequada; Adoo de aterros controlados/aterro de reforo; Instalao e monitoramento de instrumentos. II.1.2Posio elevada do NA no macio Inspeo visual (atravs de surgncia) Instrumentao Realizar contrapilhamento acompanhado de dispositivo de drenagem; Construo de sistema auxiliares de drenagem (trincheira...). II.1.3ErosesInspeo Visual Reconstituio da rea afetada atravs de aterro controlado; Construo de dispositivos de drenagem superficial. II.1.4 Gerao de excessos de poropresses Instrumentao (quando houver) Instrumentao e monitoramento de instrumentos (piezmetros). II.2 Taludes II.2.1Eroses e ravinamentos Inspeo visual Reconstituio da rea afetada atravs de aterro controlado e revegetao; Construo de dispositivos de drenagem superficial. 47 Tabela 3.3 Medidas de deteco e controle dos modos potenciais de ruptura (continuao) DESCRIO DA COMPONENTE MODOS DE FALHA MEDIDAS DE DETECO MEDIDAS DE CONTROLE II.2 Taludes II.2.1Eroses e ravinamentos Inspeo visual Reconstituio da rea afetada atravs de aterro controlado e revegetao; Construo de dispositivos de drenagem superficial. II.2.2 Presena de trincas Inspeo visual Compactao das reas afetadas; Preenchimento das trincas e fissuras com material betuminoso. II.2.3 Depresses e abatimentos Inspeo visual Realizar compactao adequada; Retaludamento acompanhado de proteo superficial. II.3 Bermas II.3.1 Eroses e ravinamentos Inspeo visual Reconstituio da rea afetada atravs de aterro controlado e revegetao; Construo de dispositivos de drenagem superficial. II.3.2Presena de Trincas Inspeo visual Preenchimento das trincas e fissuras com material betuminoso; Limitao do trfego de veculos. II.3.3Depresses e abatimentos Inspeo visualRealizar compactao adequada; Reaterro compactado no local. IIISISTEMA DE DRENAGEM III.1 Drenagem Superficial III.1.1 Comprometimento do Fluxo Contnuo Inspeo visual Controle da vazo afluente Redimensionamento e/ou readequao dos dispositvos de drenagem. III.1.2 Assoreamento / subsidncias Inspeo visual Manuteno e limpeza dos dispositivos de drenagem; Implantao de vegetao nos taludes; Readequao da inclinao transversal e longitudinal dos dispositivos de drenagem. III.2 Drenagem Interna III 2.1Comprometimento do Fluxo Contnuo Inspeo visual (atravs de surgncias) Instrumentao (medidor de vazo, medidor de nvel de gua) Agregar novos dispositivos de drenagem interna; Desosbstruo da sada da drenagem interna. III.2.2Colmatao Instrumentao (medidor de vazo, medidor de nvel de gua)Turbidez da gua na sada do dreno Agregar novos dispositivos de drenagem interna; Instalao de um novo sistema de drenagem. 48 A metodologia FMECA, alm de analisar os modos de falha e os seus efeitos, analisa a criticidadeecaracterizaaimportncianofuncionamentodosistemadecadaumdos modos defalha,oimpacto queelestmsobre o desempenho dosistemaeadimenso das consequncia (Figura 3.3). Figura 3.3 Fluxograma das etapas para anlise de risco tipo FMECA Para cada falhaidentificada ao longo do processo so atrib