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CX La Universidad Politécnica de Zúrich esclarece la catástrofe de la presa de Brumadinho en Brasil

Juan Carlos Tellechea
lunes, 29 de enero de 2024
Presa de Brumadinho  © 2019 by Eric Marmor / Wikimedia Commons Presa de Brumadinho © 2019 by Eric Marmor / Wikimedia Commons
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El 25 de enero 2019 reventó la presa de una balsa de sedimentos residuales de una mina de hierro en la localidad de Brumadinho, cerca de Belo Horizonte, en el estado federal de Minas Gerais, en Brasil, causando la muerte de 270 personas y un desastre medioambiental de gran magnitud en la región. Un equipo de investigadores de la Universidad Politécnica (ETH) de Zúrich ha descubierto ahora el mecanismo físico que pudo desencadenar la catástrofe.

La catástrofe se produjo cuando el dique de la mina Córrego de Feijã, propiedad de la Companhia Vale do Rio Doce, se derrumbó y derramó millones de metros cúbicos de agua y barro tóxico sobre la zona. Fue el segundo desastre medioambiental causado por la empresa en menos de cuatro años, tras la catástrofe de las represas de Bento Rodrigues, también en Minas Gerais.

El corrimiento de tierras en Brumadinho se produjo sin previo aviso y destruyó la mina, además de los asentamientos vecinos y un puente ferroviario.

En pocas palabras

Hasta ahora no estaba claro por qué se derrumbó la presa de Brumadinho tres años después de que se cargara por última vez con material. Utilizando modelos, los investigadores de la ETH Zúrich han identificado un mecanismo físico y factores de influencia que explican el retraso en la rotura de la presa. El planteamiento puede utilizarse en el futuro para evaluar el riesgo de las cuencas de sedimentación ya clausuradas.

La catástrofe cerca de la pequeña ciudad de Brumadinho, en el sureste de Brasil, se produjo poco después del mediodía: el 25 de enero de 2019, reventó la presa de una balsa de sedimentos estériles de una mina de hierro, en la que se almacenaban residuos fangosos y de grano fino procedentes del procesamiento del mineral ("estériles").

Una enorme avalancha de unos diez millones de metros cúbicos de lodo inundó el emplazamiento de la mina, destruyendo los asentamientos vecinos y llevándose por delante un puente ferroviario. Murieron al menos 270 personas. El ecosistema del río Paraopeba, por debajo de la mina, quedó arruinado. Aunque la presa estaba vigilada por un sistema de control, nadie había previsto la catástrofe.

El derrumbe de la presa de Brumadinho dio lugar a varias demandas contra la empresa minera Companhia Vale do Rio Doce y el laboratorio de ensayos técnicos TÜV Süd de Alemania. Esta última había certificado que la presa era suficientemente estable poco antes del accidente. Vale fue condenada a pagar el equivalente a unos seis mil millones de euros en concepto de daños y perjuicios.

Una comisión de investigación sospechó que la causa del accidente fueron los lentos desplazamientos microscópicos (conocidos como fluencia) de las capas de residuos depositados, pero no pudo demostrarlo con un mecanismo físico creíble. En particular, seguía sin estar claro por qué la presa reventó precisamente en 2019 -es decir, solo tres años después de que la balsa de residuos se cargara por última vez con nuevos residuos- y por qué no se detectaron desplazamientos significativos antes de la rotura de la presa.

Se aclara el mecanismo físico

Un estudio del profesor e ingeniero Alexander Puzrin, director del Instituto de Ingeniería Geotécnica de la ETH de Zúrich y experto en modelización de corrimientos de tierras, ha arrojado luz sobre la catástrofe de Brumadinho. El trabajo aparece en la revista especializada external pageCommunications of Earth and Environmentcall_made. Los científicos participantes analizaron las causas de la rotura de la presa mediante un modelo e identificaron un mecanismo físico que explica el accidente minero.

La balsa de estériles se construyó en 1976. Como es habitual en la extracción de minerales, la presa de tierra de la balsa se elevó varias veces unos metros en los años siguientes para crear espacio adicional para el almacenamiento de los residuos del tratamiento. Los peldaños de la presa se colocaron unos encima de otros como los peldaños de una escalera (principio aguas arriba). Al final, la presa constaba de diez peldaños y tenía 86 metros de altura. Cuando la estructura se derrumbó en enero de 2019, ocurrió primero a la altura del segundo escalón de la presa. Como resultado, los diez escalones de la presa de tierra se derrumbaron y, junto con los estériles embalsados, rodaron hacia el valle en forma de alud de lodo.

Deformaciones por fluencia tras el desmantelamiento

El trabajo del equipo de Alexander Puzrin muestra ahora cómo pudo ocurrir esto. Según los nuevos hallazgos, ya durante la construcción de la presa, a la altura de la segunda etapa de la misma, se crearon algunas superficies de deslizamiento en los estériles embalsados. Éstas tuvieron una extensión limitada durante décadas y pasaron desapercibidas.

Sin embargo, tras el desmantelamiento de la cuenca de sedimentación en 2016 -como sugiere la modelización del equipo de la ETH- las superficies de deslizamiento se expandieron horizontalmente y acabaron alcanzando una extensión crítica. Como resultado, las capas de estériles empezaron a moverse, provocando la rotura de la presa bajo su peso y desencadenando el fatal corrimiento de tierras.

Según el modelo, la causa del crecimiento de la superficie de deslizamiento son las llamadas deformaciones por fluencia. Se trata de pequeños y lentos desplazamientos de tierra en los relaves de grano fino y quebradizo, provocados por la desigual distribución de la presión en los depósitos suprayacentes.

El profesor Alexander Puzrin explica que:

Otros factores desencadenantes, como las precipitaciones y las perforaciones, pueden acelerar el crecimiento de la superficie de deslizamiento, pero nuestro modelo demuestra que las deformaciones por fluencia bastan por sí solas para que la superficie de deslizamiento alcance la expansión crítica para que se produzca la rotura de una presa.
El hallazgo es preocupante en dos aspectos: la superficie de deslizamiento que causó el desastre aparentemente se desarrolló en un momento en que la cuenca de sedimentación ya no se cargaba con nuevos residuos, es decir, sin ninguna carga externa adicional. Y: el crecimiento de la superficie de deslizamiento no provocó ninguna deformación externa clara de la presa que el sistema de vigilancia hubiera podido detectar y reconocer.

El modelo ETH Zúrich permite analizar los riesgos

Las balsas de decantación para el tratamiento de residuos de la extracción de mineral de hierro y otras rocas minerales se utilizan en gran número en todo el mundo. Desde el año 2000 se registran cada año entre cinco y seis casos de presas dañadas o fallidas por diversos motivos. Tras la catástrofe de Brumadinho y otros accidentes similares, Brasil cerró las balsas de residuos con presas basadas en el principio de aguas arriba. Sin embargo, el estudio de la Universidad Politécnica de Zúrich demuestra ahora que el peligro no se evita en absoluto si una balsa de sedimentación deja de cargarse con nuevos residuos.

Fallos de presas como el del municipio de Brumadinho no pueden predecirse con los sistemas de vigilancia convencionales. El estudio de la ETH Zúrich está creando nuevas posibilidades en este campo:

Según el profesor Puzrin:

Nuestro modelo puede realizar un análisis de riesgo de las presas existentes y predecir la probabilidad de que fallen.

Si se detecta un riesgo elevado, caben diversas medidas: El riesgo puede reducirse bombeando el agua de las perforaciones a cuencas de sedimentación. O se puede desmantelar la cuenca de sedimentación. En casos urgentes, se pueden evacuar temporalmente los pueblos en peligro para proteger a la población hasta que se haya conjurado el peligro.

Contribución a la seguridad de las presas de tierra

Las conclusiones del estudio de la ETH Zúrich son pertinentes para todas las balsas de sedimentación destinadas al tratamiento de residuos de la extracción de minerales. En efecto, siempre que los residuos estén constituidos por material de grano fino y quebradizo, pueden formarse superficies de deslizamiento en casos desfavorables, provocando el deslizamiento del material depositado y dañando la presa.

La situación no es directamente comparable en el caso de los embalses en los que una presa de tierra retiene el agua. Sin embargo, los nuevos hallazgos también pueden contribuir a la seguridad en este caso, como señala el profesor e ingeniero Alexander Puzrin:

Nuestros hallazgos aportan información sobre cómo puede mejorarse aún más la seguridad de las presas de tierra en caso de terremoto. En este sentido, nuestro trabajo contribuye a la seguridad general de las presas.
Referencia bibliográfica
Zhu F, Zhang W y Puzrin AM. (2023) The slip surface mechanism of delayed failure of the Brumadinho tailings dam in 2019, Communications of Earth and Environment. doi: external page10.1038/s43247-023-01086-9call_made
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