COMITÊ BRASILEIRO DE BARRAGENS
XXVII SEMINÁRIO NACIONAL DE GRANDES BARRAGENS
BELÉM – PA, 03 A 07 DE JUNHO DE 2007
T100 – A34
BARRAGEM DE ERNESTINA – UM CASO QUASE ÚNICO
Marcus Vinicius CERUTTI
Engenheiro Civil – Companhia Estadual de Geração e Transmissão de Energia
Elétrica – CEEE-GT.
Lúcia Wilhelm Veras de MIRANDA
Engenheira Civil – Companhia Estadual de Geração e Transmissão de Energia
Elétrica – CEEE-GT.
RESUMO
Tema central da existência humana, o avanço tecnológico está sempre presente nas
obras de engenharia. Com esta filosofia, a empresa francesa Campenon-Bernard
desenvolveu, na década de 1940, o projeto da barragem de Ernestina, baseando a
estabilidade estrutural na moderna técnica do concreto protendido. A notória
redução de materiais e recursos obtida com esta solução perante outras vigentes na
época foi decisiva para sua adoção. Cinqüenta anos após a inauguração da
barragem, este trabalho tem como objetivo apresentar o sistema estrutural da
barragem, sua condição atual bem como o planejamento de atividades e estudos
que serão efetuados pelo Grupo CEEE para conhecer o estado atual da estrutura da
barragem.
ABSTRACT
Core of human being existence, technological improvement is always present in
engineering works. Based on this philosophy, Campenon-Bernard, a French
company, developed the Ernestina dam project in the 1940s, grounding its structural
stability on a modern prestressed concrete technique. The reduction of materials and
resources reached with this solution vis-à-vis other solutions in use at the time was
decisive for its implementation. Fifty years after its inauguration, this article intends
to present the structural system of the dam, its current condition and the planning of
activities and studies, which shall be carried out by Grupo CEEE in order to become
acquainted with the existing structure.
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1.
INTRODUÇÃO
No primeiro projeto, organizado pela Comissão Estadual de Energia Elétrica (CEEE),
a barragem de Ernestina fora originalmente concebida como de gravidade,
ligeiramente arqueada. Através de convênio firmado entre a CEEE e o extinto DNOS
– Departamento Nacional de Obras de Saneamento – a execução do projeto ficou a
cargo deste segundo, a quem coube realizar a correspondente concorrência. As
empresas Estacas Franki (brasileira) e Campenon Bernard (francesa), vencedoras
do certame, apresentaram a variante em concreto protendido aceita pelo DNOS.
A finalidade inicial do lago de Ernestina, primeira barragem da cascata do Rio Jacuí,
era prover para a UHE Gov. Leonel Brizola (180MW), o que não é mais o caso tendo
em vista a construção do grande lago do Passo Real. A função de Ernestina hoje é o
controle das enchentes no trecho entre ela e o lago do Passo Real.
2.
BARRAGEM DE ERNESTINA
“Ernestina não é alta. Dizer que é baixa seria cometer uma falta de delicadeza. Suas
proporções são harmoniosas e seu traçado muito esbelto. À graça de seu encanto
juvenil une-se a sua elegância sóbria em tanto agreste.” Este texto, publicado na
revista espanhola Informe de la Construcción (ano 10, número 96) de 1957, escrito
pelo Engenheiro Alfredo Paez logo após uma visita às obras da barragem dá uma
descrição poética à barragem.
Construída entre as anos de 1940 e 1950 no município de Tio Hugo - RS, a
barragem de Ernestina apresenta extensão total de 400m e altura de 14,32m. No
seu comprimento, tem-se 44m de ombreira direita, 145,75m de extensão
compreendendo trecho reto das comportas e tomada d’água, 99m em curva, 65,25m
de trecho reto sem vertedores e 46m de ombreira esquerda. Entre as ombreiras,
existem pilares a cada 16,50m. A seção transversal da barragem é extremamente
esbelta, tendo no seu topo 50cm de espessura.
O reservatório tem capacidade de acumular 258,50hm³ em uma área de 40,80km²,
que garante a geração de 3,6MW (energia assegurada) em 01 grupo gerador com
turbina tipo Francis. A queda bruta máxima é de 31,15m e a vazão nominal é de
15,7m³/s. O sistema de vertimento é composto por 8 comportas do tipo pisciforme
(descarregador de superfície), com largura de 15m e abertura máxima de 1,50m,
possibilitando o vertimento de até 635m³/s.
A figura 1 mostra uma fotografia aérea da UHE Ernestina, constando a barragem,
chaminé de equilíbrio e casa de força. A figura 2 trás uma fotografia da barragem de
Ernestina.
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FIGURA 1: UHE Ernestina.
FIGURA 2: Barragem de Ernestina.
A figura 3 apresenta um croquis do arranjo geral das instalações da Barragem de
Ernestina.
FIGURA 3: Arranjo geral da obra.
As fundações da barragem, observáveis através da galeria de drenagem, estão
assentes sob rocha sã de basalto. Esta galeria de drenagem desenvolve-se ao longo
de todo o comprimento da barragem – cerca de 400m – permitindo a saída da água
de infiltração através de um túnel em rocha (entre a entrada e a barragem).
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Acessos
Entrada
FIGURA 4: locais de acesso e entrada
da galeria de drenagem.
FIGURA 5: interior da galeria de
drenagem.
Com objetivo de limitar a altura máxima da lâmina de água, foram construídas ao
lado direito do lago duas barragens auxiliares para funcionar como fusíveis contra
enchentes.
3.
SISTEMA ESTRUTURAL
Na variante apresentada pelas empresas vencedoras do certame licitatório, o
sistema estrutural foi concebido de forma a ter-se toda a estrutura em concreto
protendido (protensão total). Segundo o memorial descritivo da obra, a barragem se
porta sob pilares engastados na rocha sã através de cabos de 12 fios diâmetro 5mm
com carga de 200kN por cabo após a relaxação. Estes pilares tem 1,50m de largura
estando afastados 16,50m entre eixos.
Entre os pilares, tem-se cortinas de concreto com protensão nas duas direções: na
direção vertical, para evitar qualquer risco de fissuração devido ao empuxo
horizontal da água e na direção horizontal, para evitar qualquer risco de fissuração
devido à ação de temperatura e retração.
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FIGURA 6: Cortinas em concreto protendido
A protensão vertical é composta por cabos de 12 fios diâmetro 5mm ancorados no
concreto da parte inferior da cortina e terminando no paramento jusante da mesma
com espaçamento de aproximadamente 33cm.
FIGURA 7: Seção da barragem
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A protensão horizontal foi realizada também por cabos de 12 fios diâmetro 5mm,
com comprimento de 15m protendidos em cada extremidade antes da concretagem
dos pilares adjacentes. Desta forma, as cortinas se apoiam nos pilares e estes
funcionam como grandes consolos engastados na rocha.
FIGURA 8: Protensão dos cabos
4.
SITUAÇÃO DA BARRAGEM
Ao longo de seu funcionamento, várias dúvidas quanto a estabilidade estrutural da
Barragem de Ernestina foram levantados e, a fim de elucidá-las, alguns estudos e
medidas foram elaborados.
Na primeira década de operação, por se tratar de uma estrutura especial e única, o
corpo técnico da CEEE verificou a necessidade de monitorar o comportamento da
barragem. Tendo em vista conhecer-se os deslocamentos da estrutura e determinar
a sua duração, foram instalados cinco clinômetros junto aos pilares do trecho onde
estão as comportas (P1, P3, P5, P7 e P9). A leitura deste sistema de clinometria foi
efetuada entre agosto de 1967 à dezembro de 1972. Da análise destes dados,
depreende-se que os maiores deslocamentos na barragem ocorrem na estação
clinométrica sobre o pilar P9, que é o mais afastado das ombreiras e
consequentemente situado em um região menos rígida da barragem. O maior
deslocamento observado durante o período que foram feitas as leituras aparece em
janeiro de 1963, quando esta estação apresentou 266 segundos e a estação sobre
pilar P1 apresentou 77 segundos para deflexão máxima. Estes ângulos indicam
cerca de 18mm e 5mm respectivamente. De acordo com a memória de cálculo da
obra, o deslocamento máximo na barragem ocorre na situação de cheia máxima e
deve ter seu valor em 17mm.
Devido à ocorrência de duas ondas de cheia, nos anos de 1983 e 1990, decidiu-se
adotar um volume de espera para Ernestina equivalente a 1,50m de abertura de
comportas (completamente abertas). Pelo desconhecimento das condições de
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estabilidade estrutural da barragem, ainda hoje é mantido este volume de espera,
tendo em vista minimizar as solicitações causados pelo empuxo da água.
O concreto da barragem, como foi observado durante inspeção especial na galeria
de drenagem, está em muito bom estado de conservação, apresentando pequenas
infiltrações em pontos isolados, concentradas nas juntas de concretagem. Ao longo
dos anos, uma quantidade apreciável de solo foi carreado pela água através das
infiltrações. Este solo encontra-se depositado sobre o piso da galeria, em alguns
casos, tendo 50cm de espessura. O medidor de vazão, ao final do túnel, encontra-se
fora de operação.
As observações sobre a estado do concreto no interior da galeria vem ao encontro
das informações existentes no relatório de Inspeção Especial realizada em outubro
de 1999. Neste relatório, o consultor afirma que a construção foi muito bem
executada, uma vez que o concreto encontra-se em estado de conservação muito
bom, sem evidência de trincas, infiltrações ou outros defeitos.
5.
ATIVIDADES PLANEJADAS
Mesmo tendo sido a hidrologia a origem da adoção de um rebaixamento no nível de
água (volume de espera), atualmente, devido ao desconhecimento quanto à
estabilidade da estrutura, segue-se mantendo este nível 1,50m abaixo do nível
normal. Com o intuito de retornar à utilização total do reservatório, o Grupo CEEE
está providenciando a elaboração de um Laudo Técnico de Avaliação da Estrutura
da Barragem. Findado, este laudo trará informações sobre as manifestações
patológicas e qualidade dos materiais da estrutura, verificação do cálculo estrutural
original da barragem aos critérios normativos atuais e determinação da condição de
segurança da barragem. Caso estes estudos indiquem a necessidade, será
elaborado também diretrizes para soluções de reforço ou adequação estrutural,
sempre tendo em vista trazer a barragem para sua condição original de
carregamentos.
Em conjunto com a elaboração deste laudo, será realizada uma Inspeção Formal na
barragem. Esta inspeção terá, além de outros, o objetivo de auxiliar na orientação
para o desenvolvimento de soluções de reforço ou adequação estrutural bem como
avaliar quais os estudos necessários para o controle da barragem e plano de
auscultação, visando manter monitoramento adequado da estrutura.
Tendo em vista a importância do manter-se o monitoramento das vazões afluentes
na galeria de drenagem, está-se providenciando a limpeza da galeria e implantação
de uma rotina de leitura do medidor de vazão. Os materiais retirados do interior da
galeria serão quantificados para futuras comparações com próximas limpezas.
Merece também estudos, a situação das barragens auxiliares, pois poucos dados
além de seus desenhos de projetos tem-se atualmente. Nos relatos sobre as
enchentes de 1983 e 1990, não há informação sobre seu funcionamento, o que leva
à crer que a topografia original foi alterada. Estas conclusões serão embasadas
sobre um estudo topográfico da região e avaliação das área a jusante destas
barragens.
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6.
CONSIDERAÇÕES
Segundo estudos da época, a solução em concreto protendido significou economia
de 16.000m³ de concreto, quando comparada à solução primeira – barragem de
gravidade. Outras duas barragens foram construídas no Brasil com esta tecnologia.
Destas três, somente Ernestina continua em operação. Outras duas barragens foram
projetadas pela mesma empresa francesa com esta tecnologia, na Argélia: GrandsCheurfas e Beni-Bahdel. Destas não foi possível obter-se informações. Da
experiência adquirida até o presente, por ser muito esbelta, esta solução mostra-se
adequada quando seguida por monitoramento rigoroso.
Todos os esforços empreendidos no sentido de conhecer-se melhor esta barragem,
entender seu funcionamento, manias e limites terá também significado honrar a
ousadia e destreza técnica daqueles que a construiram.
“Caía a tarde quando me separei de Ernestina. Deixei-a ali, envolta pelo ruido de
sua cascata. Quando me afastava, senti às minhas costas a brejeirice do seu riso
fresco e juvenil. Voltei-me para contemplá-la. Sua figura formosa me cativou. Talvez
Ernestina tenhas parecido tão bela para mim, porque leva o nome de mulher.” Paez
[1].
7.
PALAVRAS-CHAVE
Concreto protendido, Ernestina, Barragem, Estabilidade estrutural.
8.
[1]
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
PAEZ, ALFREDO. (1957) – “Revista de Engenharia – julho/setembro”
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