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COMIT BRASILEIRO DE BARRAGENSVISIMPSIO BRASILEIRO SOBRE PEQUENAS E MDIAS CENTRAIS HIDRELTRICASBELO HORIZONTE -MG,21A 25DE ABRIL DE 2008T24A10

VI Simpsio Brasileiro Sobre Pequenas e Mdias Centrais Hidreltricas 1

APLICAO DE METODOLOGIAS DE INSPEO E SEGURANA EMBARRAGEM DO SISTEMA FECOERGS

Antnio THOMProfessor / Pesquisador do Programa de Ps-Graduao em Engenharia (Infra-

estrutura e Meio Ambiente) Universidade de Passo Fundo.Pedro D. M. PRIETTO

Professor / Pesquisador do Programa de Ps-Graduao em Engenharia (Infra-estrutura e Meio Ambiente) Universidade de Passo Fundo.

Vincius GIRARDELLOAcadmico de Engenharia Civil Universidade de Passo Fundo.

Julio SALECKER

Coordenador do Comit de Gerao do Sistema FECOERGS

RESUMO

A segurana de barragens um assunto em debate no mbito nacional, tanto quefoi criado um Projeto de Lei n 1.181 / 2003 [1] que estabelece que as barragens quese enquadrarem nos termos dessa lei, devero passar por inspees, nos prazos adeterminar de acordo com o tamanho da mesma. O objetivo desse trabalho aplicara metodologia de inspeo e segurana de barragens existente em uma barragemdo Sistema FECOERGS e fazer a sua classificao atravs das metodologiaspropostas. Para a inspeo foram utilizadas as Fichas de Inspeo propostas peloMinistrio da Integrao Nacional MI. Para a classificao da utilizou-se o Mtododo MI e tambm a Matriz Potencial de Risco, Mtodo proposto pela Companhia deGesto dos Recursos Hdricos do Estado do Cear - COGERH/CE. Chegou-se aconcluso de que algumas alteraes no mtodo de inspeo podem ser realizadase que o mtodo de classificao proposto pelo COGERH/CE o que melhor seadequou a realidade do sistema FECOERGS.

ABSTRACT

The dam safety is a subject that has been discussed in Brazil recently. A Law Project(n 1,181/2003 [1]) was created where it is wrote that all dams will have to pass forinspections and must be classified about its security. The objective of this work is toapply the existing inspection methodology and safety classification in a Dam fromFECOERGS system. It was used the inspection forms proposals by the NationalIntegration Ministry - NIM. For dam classification it was used the Method of the NIMand the Risk Potential Matrix Method proposals by COGERH/CE. The conclusionwas that some alterations in the inspection methodology can be carried through andthe classification method proposed by COGERH/CE is what better was adjusted tothe reality of the FECOERGS system.


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1. INTRODUO

O Brasil um pas amplo, de muitos recursos hdricos, o que favorece a construode barragens. Essas, por se tratarem de obras que envolvem grandes preocupaesambientais, sociais e econmicas, exigem um controle rigoroso, com total inspeoe garantia de segurana. Portanto, o desempenho dessas obras deve serassegurado, para eliminar qualquer possibilidade de rupturas e conseqentementeacidentes. Dessa forma, necessita-se investigar as condies reais de tantasbarragens existentes por esse pas, a fim de garantir que nenhuma delas venha asofrer colapsos que resultam em perdas humanas, ambientais ou econmicas.Estima-se que existam mais de 300.000 barragens em todo o pas, dentre elas maisde 900 consideradas como grandes barragens (MENESCAL et al., 2004)[2]. Paraessas grandes barragens foram desenvolvidas metodologias de inspeo para

verificar a sua segurana, porm para as pequenas barragens essas metodologiaspodem no se enquadrar. Com isso, o sistema FECOERGS (Federao dasCooperativas de Energia, Telefonia e Desenvolvimento Rural do RS) atravs deconvnio com a Universidade de Passo Fundo (UPF), vem realizando estudos paraadaptar as metodologias de inspeo existentes para a realidade do sistema. Oobjetivo do trabalho aplicar as metodologias de inspeo e segurana numa dasmaiores barragens do Sistema FECOERGS.

2. METODOLOGIA

Para melhor compreenso da metodologia aplicada ao trabalho, realizou-se amontagem de um organograma com os passos que foram seguidos nodesenvolvimento da pesquisa (Figura 1). Inicialmente foi realizado um estudo deescritrio, identificando as caractersticas do projeto e construo da barragem. Aetapa seguinte foi a visita na barragem por uma equipe de especialistas a fim derealizar a inspeo da mesma. Cada especialista realizou anotaes dasobservaes verificadas e fez um relatrio preliminar. De volta ao escritrio realizou-se uma discusso sobre a inspeo e as observaes verificadas. Na seqnciaforam realizadas as etapas III e IV, onde a barragem foi classificada atravs dasmatrizes de potencial de risco.

ETAPA INICIAL

ETAPA II ETAPA III

Levantamento das Caractersticas de Projeto e Construo

Inspeo Visual Classificao das Conseqnciasde Ruptura das Barragens

ETAPA IV

Classificao de Barragensatravs da Matriz Potencial deRisco Mtodo COGERH/CE

ETAPA INICIAL

ETAPA II ETAPA III

Levantamento das Caractersticas de Projeto e Construo

Inspeo Visual Classificao das Conseqnciasde Ruptura das Barragens

ETAPA IV

Classificao de Barragensatravs da Matriz Potencial deRisco Mtodo COGERH/CE


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FIGURA 1: Organograma de Trabalho.


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2.1 LEVANTAMENTO DE CARACTERSTICAS DE PROJETO E CONSTRUO

A empresa proprietria da barragem em estudo forneceu os projetos e memoriais damesma, que foram utilizados para caracterizao dessas estruturas. Essacaracterizao engloba parcelas como material utilizado na construo, declividadedos taludes, tipo de solo de fundao e seus parmetros, entre outros.

2.2 INSPEO VISUAL

Aps os estudos de projeto da barragem, foi realizada a inspeo visual dessaestrutura, a fim de avaliar as condies reais em relao a sua segurana. Para isso,foram utilizadas as fichas de inspeo de barragens propostas pelo Ministrio da

Integrao Nacional, disponveis no Manual de Preenchimento de Fichas deInspeo de Barragens. A inspeo foi realizada no ms de maio de 2007 e nosresultados esto apresentados somente os itens onde foi constatado algum tipo deanomalia.

2.3 CLASSIFICAO DAS CONSEQNCIAS DE RUPTURA DAS BARRAGENS SEGUNDO MI

O MI prope um mtodo de classificao das barragens quanto a sua conseqnciade ruptura, baseando-se no potencial de perda de vidas humanas e nos danoseconmicos associados ruptura da barragem, a fim de fixar nveis apropriados deatividades de inspeo.

2.4 CLASSIFICAO DE BARRAGENS ATRAVS DA MATRIZ POTENCIAL DE RISCOMTODODA COGERH/CE

O principal objetivo da matriz apresentar um modelo alternativo para se obter umaclassificao das barragens, preocupando-se principalmente com a sua seguranaestrutural, importncia estratgica e riscos para populaes a jusante. A matriz composta por um conjunto de parmetros, sendo que o primeiro deles composto

de parmetros tcnicos de projeto que retrata o grau de periculosidade intrnseca dabarragem. O segundo conjunto da matriz trata-se dos aspectos relacionados com oestado atual da barragem, com a sua histria e com a operacionalidade e/oufacilidade de manuteno de suas partes hidrulicas, permitindo avaliar o ndice devulnerabilidade. No terceiro conjunto esto reunidos parmetros que conferem ovalor estratgico associvel barragem no caso de eventual ruptura, determinandoo seu ndice de importncia. Com os ndices anteriores obtm-se a classificao dabarragem de acordo com o seu potencial de risco, a fim de ser definida a suaclassificao e freqncia de inspeo. Para o uso dessa metodologia foi criada umaplanilha automatizada no Microsoft Excel, onde atravs dos valores referentes acada parmetro se obtm a classificao da barragem, juntamente com os

respectivos tempos referentes a inspeo de rotina, peridica e formal.


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3. APRESENTAO E ANLISE DOS RESULTADOS

A Hidreltrica em estudo classificada como PCH Pequena Central Hidreltrica,pois sua potncia de 6,1MW. Ela entrou em operao em novembro de 2002.

3.1 CARACTERSTICAS DA BARRAGEM

O reservatrio da Hidreltrica abrange uma rea pequena, pois se encontraencaixado na topografia montanhosa da regio. A barragem do tipo gravidade,construda em concreto ciclpico, seguindo os padres da maioria das barragens doSistema FECOERGS. Para a captao dgua foi executado um tnel em rocha de127,00 metros de comprimento e 3,80 metros de dimetro. No Quadro 1 esto

apresentadas algumas caractersticas da barragem em estudo.

QUADRO 1: Caractersticas da Barragem.

3.2 INSPEO VISUAL

De uma maneira geral a barragem inspecionada apresenta-se em timas condies.No entanto, algumas anomalias foram encontradas e sero descritas a seguir. Paraa realizao da inspeo e identificao das anomalias foram utilizadas as Fichas deInspeo de Barragens de Concreto propostas pelo Ministrio da IntegraoNacional. Essas fichas foram elaboradas para inspees em barragens de grandeporte, no se enquadrando totalmente a realidade do Sistema FECOERGS.

3.3.1 Crista

Reservatrio Tomada D'gua

rea Alagada = 34,60 ha Altura Total = 12,00 m

Volume til = 616.000 m Largura = 5,00 m

Vazo Remanescente = 0,25 m/s Vazo de Engolimento = 22,60 m/s

Cota Operacional = 206,80 m Comporta = 4,00 x 4,00 m

Barragem Casa de Fora

Tipo = Gravidade em concreto ciclpico Tipo = Abrigada

Vertedouro = Kreager rea total = 277,20 m

Largura do Vertedouro = 95,00 m Altura = 20,10 mAltura do vertedouro = 25,00 m Volume de concreto = 1.900,00 m

Vazo mxima do vertedouro = 1802,10 m/s Potncia instalada = 6124,00 kW

Volume de concreto = 32.100,00 m rea da sala de comando = 154,00 m

Altura mxima = 29,50 m Altura da sala de comando = 2,75 m

Comprimento total = 175,43 m Vo da ponte rolante = 9,19 m

Largura mxima da base = 26,50 m Capacidade da ponte rolante = 25 ton


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Pode ser constatada uma pequena corroso no parapeito da ombreira esquerda dabarragem, que ao longo do tempo pode prejudicar a estabilidade do mesmo. (Figura

2). Esse problema pode ter ocorrido devido s intempries, pois faz com que oxide ometal, levando o parapeito perda de estabilidade e funo ao longo do tempo,podendo tornar-se um risco s pessoas que trafegam sobre a ombreira.

FIGURA 2: Corroso no parapeito da ombreira esquerda.

3.3.2 Paramento de Jusante

No paramento de jusante pode-se verificar a ocorrncia de fissuras no concreto(Figura 3). A deteriorao da superfcie do concreto tambm algo presente nessaparte da estrutura (Figura 4). Esse tipo de anomalia pode ser resultado de umadosagem inadequada, de alguma falha que pode ter ocorrido no processo deexecuo, ou simplesmente pelo ambiente agressivo em que se encontra.

FIGURA 3: Fissura no paramento de jusante.


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FIGURA 4: Deteriorao da superfcie do concreto no paramento de jusante.

Tambm se verifica alguns sinais de percolao de gua pela ocorrncia de reasmidas nesse paramento (Figura 5). Percebeu-se no dia da inspeo que existeuma mancha no paramento de jusante onde houve a percolao de gua, porm apercolao cessou. Nessa parte da estrutura tambm se encontra algumas juntas dedilatao danificadas, contendo sinais de percolao de gua em algumas delas(Figura 6).

FIGURA 5: Sinais de percolao e rea midas no paramento de jusante.


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FIGURA 6: Junta de dilatao danificada no paramento de jusante.

3.3.3 Estrutura Vertente

Na estrutura vertente so verificadas algumas anomalias, entre elas algumas trincas,juntas de dilatao danificadas e deteriorao na superfcie do concreto (Figura 7).Um fato curioso que segundo funcionrios da empresa dona da obra queacompanharam a visita, a barragem verteu em grande quantidade apenas trs vezesdesde a sua inaugurao. Com isso, existe a possibilidade de que se o vertimento

fosse constante, talvez a estrutura se encontrasse em condies maisdesfavorveis. Outro item encontrado foi que um pequeno pedao da armadura depele encontra-se exposta no p da crista, devido provvel deteriorao doconcreto (Figura 8). Pode ser visto tambm, na estrutura vertente, a ocorrncia dereas midas, que so provveis sinais de percolao de gua. (Figura 9). Algumasdessas reas midas so junto s juntas de dilatao. Na Figura 9 est circulado,em verde, a sada da gua que vem da galeria de inspeo. Assim, possvel notarque existe vazo nos drenos de controle. Essa vazo no se sabe se vem do interiorda barragem, ou dos drenos de alvio que vem das fundaes, mas mesmo sem elaser medida, nota-se que de uma grandeza muito pequena.


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FIGURA 7: Fissuras, junta de dilatao danificada e deteriorao da superfcie doconcreto da crista.

FIGURA 8: Armadura exposta no p da estrutura vertente.

FIGURA 9: Sinais de percolao e reas midas na estrutura vertente.

3.3.4 Galeria de Inspeo

Na galeria de inspeo se constata a deteriorao da superfcie do concreto.Juntamente nesse lugar se percebe alguns sinais de eflorescncias, que podem sercausadas entre outros motivos pela reao entre agregados do concreto ou porminerais presentes nos mesmos. (Figura 10). Presencia-se tambm a surgncia degua no concreto, juntamente com sinais de percolao e reas midas (Figura 11).Essa gua pode-se notar que surge nas juntas de dilatao entres os grandesblocos da estrutura.


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FIGURA 10: Deteriorao da superfcie do concreto na galeria de inspeo.

FIGURA 11: Surgncia de gua no concreto dentro da galeria de inspeo.

3.3.5 Boca de entrada ou stop-log

Na boca de entrada se verifica apenas a presena de entulhos, que so retiradospor um equipamento mecnico operado pela central da hidreltrica (Figura 12).


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FIGURA 12: Entrada dgua no tnel de acesso.

3.3.6 Regio Jusante da Barragem

Na regio jusante da barragem se constata o aparecimento de gua no talude emfrente ombreira esquerda da barragem. De acordo com os responsveis pela obra, uma vertente que existe ali (Figura 13). No entanto, recomenda-se que esseaparecimento de gua deva ser algo monitorado. Caso essa gua no sejaresultante de um lenol fretico, mas sim do reservatrio, passando pela estrutura

de barramento, ela pode resultar em danos futuros que possam comprometer estabilidade da barragem.

FIGURA 13: Aparecimento de gua no talude esquerdo em frente a ombreira.

3.3 PROPOSTA DE ADAPTAO DE METODOLOGIA DE INSPEO

Aps a realizao da visita barragem, tendo sido constatado que alguns itens dasFichas de Inspeo de Barragens de Concreto, propostas pelo MI, no existem nabarragem em estudo, optou-se por adaptar essas fichas realidade da Hidreltrica


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em questo. Dessa forma foram retirados alguns elementos, como o caso domedidor de vazo, comportas do vertedouro e canais de aproximao e restituio.

Nesse material tambm foram adaptados os critrios de classificao, antesdivididos em magnitude e nvel de perigo, separadamente. A fim de facilitar o usodas fichas por funcionrios da empresa atravs de simples treinamento, foramunidas as classificaes numa simples coluna, onde nveis de perigo e magnitudeantes propostos tornam-se somente nveis de perigo definidos pelo Quadro 2 abaixo.

QUADRO 2: Nveis de Perigo utilizados nas fichas de inspeo propostas para ahidreltrica em estudo.

3.4 CLASSIFICAO DA BARRAGEM SEGUNDO O MINISTRIO DA INTEGRAOMI

De acordo com a classificao proposta pelo Ministrio da Integrao Nacional,descrita no item metodologia, a Hidreltrica em estudo pode ser classificada deacordo com a Tabela 1.

Perdas de Vidas Danos Econmicos,Sociais e Ambientais

Conseqncia deRuptura

Perodo entreReavaliaes

Alguma Dano Substancial Alta 7 anos

Tabela 1: Classificao da Hidreltrica de acordo com o MI.

3.5 CLASSIFICAO SEGUNDO O COGERH/CE

Na Tabela 2 esto apresentados os dados da Hidreltrica em relao ao primeiroconjunto de parmetros tcnicos de projeto que retratam o Grau de PericulosidadeIntrnseca da Barragem.

Dimenso daBarragem

Volume Total doReservatrio

Tipo deBarragem

Tipo deFundao

Vazo deProjeto

20m Altura 50m Pequeno < 20hm Concreto Rocha Alterada Milenar

0 Mantida sob observao, sem comprometimento segurana da barragem.

1 Resolvida facilmente, sem comprometimento segurana da barragem.

2 Resolvida com dificuldades, com risco segurana da barragem.

3 Grandes dificuldades, risco iminente de ruptura, situao fora do controle.

NVEIS DE PERIGO


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e Comprimento200m a 3.000 m

Saprolito

Tabela 2: ndice de Periculosidade da Hidreltrica.

J na Tabela 3, so apresentados os aspectos da barragem relacionados aosegundo conjunto da matriz, permitindo avaliar o ndice de Vulnerabilidade daHidreltrica.

Tempode

Operao

Existnciade Projeto

Confiab.EstruturaVertente

Tomadad'gua Percolao

Deform.Afund.Assent.

Deterior.TaludesParam.

MatetrialAcum.

noReservat.

< 5 anos S ProjetoBsico

MuitoSatisfat.

Satisfat.Controle

Montante

Umidades Jusante,

Taludes eOmbreiras

Inexistente Inexistente gua

Tabela 3: ndice de Vulnerabilidade da Hidreltrica.

Conforme a Tabela 4, no terceiro conjunto esto reunidos parmetros da Hidreltricaque conferem o valor estratgico associvel barragem no caso de eventualruptura, se enquadrando no ndice de Importncia.

Volume Util hm Populao Jusante Custo da Barragem

Baixo < 200 Pequena Mdio

Tabela 4: ndice de Importncia da Hidreltrica.

Juntamente com os ndices anteriores, obtm-se a classificao da hidreltrica deacordo com o seu Potencial de Risco, que nesse caso foi classificado comoBAIXO, e atravs desse, a freqncia de inspees de acordo com a Tabela 5.

Tipo de Inspeo Freqncia de Inspeo

Rotina 2 por ano (semestral)

Peridica 1 a cada 2 anos (relatrio simplificado)

Formal 1 a cada 15 anos

Tabela 5: Freqncia de Inspeo na Hidreltrica.


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4. CONCLUSES

A classificao da Hidreltrica se deu por dois mtodos j existentes, sendo eles oMtodo proposto pelo Ministrio da Integrao Nacional e o Mtodo da MatrizPotencial de Risco proposto pelo COGERH/CE. No Mtodo proposto pelo MI, aHidreltrica foi classificada com uma conseqncia de ruptura alta, por apresentaralgum risco de perda de vidas e danos substanciais, tanto econmicos comoambientais e sociais. Utilizando-se a Matriz Potencial de Risco, a Hidreltrica foiclassificada com um baixo potencial de risco, devendo ter reavaliaes de rotina acada seis meses, peridicas uma a cada dois anos e formais a cada 15 anos.Nota-se que o Mtodo da Matriz Potencial de Risco que resultou numa

classificao mais adequada, pois avalia diversos parmetros da estrutura existente,seu estado operacional, a existncia de projeto, o tempo de operao, condies detopografia e solo de fundaes, entre outros, sendo mais criterioso na definio dosprazos de reavaliaes. J o Mtodo proposto pelo MI muito vago, pois no fixaparmetros para as avaliaes, o que pode resultar em diferentes classificaesdependendo do avaliador. Nele so avaliadas somente as conseqncias de rupturada barragem, no sendo levados em considerao o estado atual da estrutura, quepode apresentar anomalias como as encontradas na Hidreltrica inspecionada.Tambm, possvel concluir que as Fichas de Inspeo e Segurana de Barragenspropostas pelo MI podem ser adaptadas, a fim de facilitar seu uso nas inspees embarragens de menor porte como o caso das hidreltricas que compem o sistemaFECOERGS.

5. AGRADECIMENTO

A FECOERGS, que possibilitou que o trabalho pudesse ser realizado.A CERTEL, empresa proprietria da barragem, que permitiu a inspeo.A Universidade de Passo Fundo pelo auxlio no desenvolvimento do trabalho.A FINEP pelo apoio financeiro para realizao do projeto.Ao CNPq, pela bolsa de Produtividade em Pesquisa ao primeiro autor

6. PALAVRAS-CHAVE

Segurana de barragens, inspeo, FECOERGS.

7. REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS

[1] BRASIL. Projeto de Lei N 1.181, de 2003. Estabelece diretrizes paraverificao da segurana de barragens de cursos de gua para quaisquer fins

e para aterros de conteno de resduos lquidos industriais. In: Menescal, R.de A. (Org.). A Segurana de Barragens e a Gesto de Recursos Hdricos noBrasil. Braslia: Ministrio da Integrao Nacional, 2004. p. 229-301.


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[2] MENESCAL, R. de A. et al. 2004. Diagnstico da Segurana de Barragens noBrasil. In: A Segurana de Barragens e a Gesto de Recursos Hdricos no

Brasil. Braslia: Ministrio da Integrao Nacional. p. 289-297.[3] BARBOSA, L. (Ministro). 2002. Manual de Segurana e Inspeo deBarragens. Braslia: ministrio da Integrao Nacional.

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