Sistema automatizado de barragens permite monitoramento e agilidade em situação de emergência

As barragens de mineração desempenham um papel crucial na gestão de rejeitos e na proteção ambiental. No entanto, a segurança dessas estruturas é uma preocupação constante, especialmente devido ao potencial de falhas catastróficas. A automação e instrumentação são ferramentas essenciais para garantir a segurança das barragens, permitindo monitoramento contínuo e respostas rápidas em emergências.

Um exemplo disso é o projeto da barragem da bandeira na NOVA BURITIRAMA, como sirenes, piezômetros, PLCs (Controladores Lógicos Programáveis) e sensores de nível. Mas antes de falar dessa inovação, é importante destacar que a detentora desse projeto, a Mina da Buritirama, é uma das mais importantes operações de extração de manganês do Brasil. Situada no município de Marabá, Estado do Pará, na região Sudeste Paraense, a empresa mantém suas as atividades inseridas no contexto geológico da Província Mineral de Carajás, uma das maiores províncias minerais do mundo.

A jazida, inclusive, é explorada sob o título minerário DNPM nº 815.959/1973, com lavra autorizada pela Portaria nº 823/1989, e a concessão abrange diversas cavas e estruturas associadas à lavra e ao beneficiamento do minério de manganês.

Sua produção é centrada no minério de manganês em forma de sinter feed e lump ore, com altos teores de Mn. O produto, um minério de manganês classificado por granulometria: sinter feed (<6.3 mm) e lump (>6.3 mm), ambos com teores superiores a 40% de Mn, é destinado principalmente ao mercado internacional, com uso voltado para ligas metálicas e siderurgia. Segundo dados estimados em documentos e relatórios operacionais correlatos, a produção bruta da mina em 2023 superou a marca de 1,5 milhão de toneladas de minério lavrado e beneficiado. Já em 2024 a marca foi de 570.893,67 toneladas.

Para entender o novo sistema de barragens que vai trazer mais controle e agilidade em situações de emergência é importante destacar suas principais características:

Monitoramento Contínuo – É necessário coletar dados em tempo real sobre as condições da barragem, como pressão interna, níveis de água e deformações estruturais.

Detecção Precoce de Anomalias – Sistemas automatizados podem identificar variações que indicam problemas potenciais, permitindo intervenções antes que se tornem críticos.

Resposta Rápida a Emergências: A automação permite a ativação imediata de alarmes e sistemas de evacuação em caso de emergência.

TECNOLOGIAS UTILIZADAS

As sirenes são dispositivos essenciais para alertar comunidades próximas sobre emergências. Elas foram integradas ao sistema de controle da barragem para serem acionadas automaticamente com base em dados coletados pelos sensores e sistema supervisório Scada. As sirenes utilizadas no projeto são do modelo BT47D da fabricante BEATEK, uma sirene robusta projetada para condições climáticas extremas e com alcance 131dB a 2m. A tecnologia foi integrada com um CLP de Modelo LOGO! da Siemens com comunicação VLAN ao CLP Mestre XL4 da marca Novus, que está integrado na rede TA em protocolo Modbus TCP/IP.

PIEZÔMETROS

Os piezômetros são instrumentos utilizados para medir a pressão da água em diferentes pontos dentro da barragem. A leitura contínua dos níveis de pressão ajuda a identificar possíveis vazamentos ou acumulação excessiva de água, fatores que podem comprometer a integridade da estrutura. Os piezômetros PB01 e PZB02 instalados na barragem são da marca WIKA modelo IL10.

PLCs (CONTROLADORES LÓGICOS PROGRAMÁVEIS)

Os PLCs são o cérebro do sistema de automação. Eles recebem dados dos sensores (como piezômetros e sensores de nível) e executam lógicas programadas para acionar alarmes, sirenes ou sistemas de drenagem quando os parâmetros ultrapassam limites seguros. Cada sirene contempla um módulo de voz com CLP LOGO configurado como escravo na rede que recebe comando e envia comando para o CLP mestre instalado na barragem. Além disso, sua lógica de programação é do tipo FB conforme IEC61131-3. O PLC mestre é do modelo XL4 Novus com IHM de 4” incorporada, sua lógica de programação foi feita na linguagem Ladder conforme IEC61131-3. Nesse controlador estão declaradas as variáveis de processo como nível e pressão, bem como bits booleanos.

SENSORES DE NÍVEL

Sensores de nível são utilizados para monitorar o nível do líquido nos reservatórios da barragem. O equipamento garante que o ponto permaneça dentro dos limites operacionais seguros, evitando transbordamentos que poderiam resultar em falhas na estrutura. As sondas de nível são do tipo ultrassônica da fabricante baluff, uma instalada a montante da barragem e a outra no vertedouro da barragem.

A IMPLEMENTAÇÃO DE UM SISTEMA AUTOMATIZADO PARA O PLANO DE EMERGÊNCIA SEGUIU AS SEGUINTES ETAPAS:

Planejamento e Projeto

Foi realizado uma análise detalhada das necessidades específicas da barragem para projetar um sistema que atenda a essas demandas, como nível de água em alguns pontos com piezômetros e nível a montante e vertedouro da barragem, integrando com controladores lógicos programáveis e sistema de aquisição de dados tipo SCADA, bem como a lógica de controle para disparo das sirenes.

Instalação dos Sensores

Foram instalados sensores piezômetros, sensores de nível e outros dispositivos em locais estratégicos para garantir uma cobertura abrangente das condições da barragem.

Integração com PLCs

Programar os PLCs para monitorar os dados dos sensores em tempo real e definir as ações necessárias em caso de anomalias. Os PLCs estão integrados com os sistemas supervisórios SCADA Elipse E3 e PSI4. Ambos monitoram as variáveis em tempo real e o histórico, armazenando os dados e um sistema gerenciador de banco de dados SQLServer.

Teste do Sistema

É realizado simulações e testes regulares do sistema automatizado para garantir sua funcionalidade durante emergências junto com órgão de fiscalização AMN, SEMAS e Defesa Civil.

Treinamento

Foram capacitadas equipes da sala de operação CCO, de TI que compõem o PAEBM e uma equipe responsável pela operação do sistema automatizado, assegurando que todos saibam como reagir em situações críticas.

A automação e instrumentação são componentes vitais para a segurança das barragens de mineração. A implementação eficaz dessas tecnologias não apenas melhora o monitoramento contínuo das estruturas, mas também garante uma resposta rápida em situações emergenciais, protegendo vidas humanas e minimizando danos ambientais. Investir em sistemas automatizados é um passo crucial para garantir a segurança nas operações de mineração.