MINI-CURSO:
SEGURANÇA DE BARRAGENS
APRESENTADOR:
ENG. ADEMAR SÉRGIO FIORINI
CURSO: SEGURANÇA DE BARRAGENS
VI SPMCH
ABRIL/2008
OBJETIVO
Apresentar uma abordagem sobre as
melhores práticas brasileiras de projeto,
construção e manutenção visando a
operação segura e a segurança estrutural
das obras civis e do reservatório
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SEGURANÇA DE BARRAGENS
É uma preocupação permanente, tanto por
sua importância econômica específica
como pelo risco potencial que representa a
possibilidade de ruptura ou outro acidente
grave, em termos de vidas humanas,
impacto ao meio ambiente, prejuízos
materiais e os reflexos econômicofinanceiros.
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“As soluções de engenharia devem ser
confiáveis, seguras e comprovadas pela
experiência e não indevidamente
arrojadas ou complicadas.”
“Considerações de custo não deverão ter
prioridade sobre aspectos de segurança e
de confiabilidade.”
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RECENTES DESASTRES
BRASILEIROS
• CAMARÁ
2004 Fundação
• APERTADINHO 09/01/2008 Piping ?
• ESPORA
30/01/2008 Galgamento?
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PRINCIPAIS CAUSAS DE RUPTURA
DE BARRAGENS
ICOLD 1986 –
17.400 BARRAGENS
180 RUPTURAS – 50 NOS ÚLTIMOS 30 ANOS
48 de terra ou enrocamento
2 de concreto
• GALGAMENTO – 60% causas hidrológicas ou operacionais
• PIPING –
30%
• OUTRAS –
10 % (fundações, terremotos, estruturais, etc.)
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Conceitos
Auscultação: É o conjunto de métodos de observação do
comportamento de uma determinada obra de engenharia, com o
objetivo de controlar as suas condições de segurança, comprovar
a validade das hipóteses e dos métodos de cálculo utilizados no
projeto, verificar a necessidade da utilização de medidas
corretivas, fornecer subsídios para a elaboração de novos critérios
de projeto, etc.
Instrumentação:
Refere-se ao conjunto de dispositivos
instalados nas estruturas e em suas fundações objetivando
monitorar seu desempenho através de medições de parâmetros,
cujos resultados, devidamente analisados e interpretados,
servirão para avaliar suas condições de segurança.
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Conceitos
Segurança: capacidade da barragem de satisfazer as
exigências de comportamento necessárias para evitar
incidentes e acidentes relacionados a aspectos estruturais,
econômicos, ambientais e sociais.
Periculosidade: uma situação com potencial para causar
morte ou danos físicos a pessoas e/ou danos à propriedade.
Risco: a probabilidade que um evento indesejável
especificado ou uma situação de perigo aconteça dentro de
um dado intervalo de tempo.
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Segurança de Barragens
Segurança nas diversas fases da barragem
A segurança da barragem deve ser perseguida desde o início do
projeto, durante sua construção e finalmente durante a
operação.
Projeto
A boa concepção geral do projeto, o arranjo e o
dimensionamento adequado das estruturas são fundamentais
para o sucesso do empreendimento, pois erros ou estudos e
levantamentos insuficientes podem levar a conseqüências
graves posteriores.
O projeto deve ser cuidadoso e realizado por profissionais
experientes de acordo com o estado da arte; inovações e
soluções avançadas exigem estudos aprofundados e completos.
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Segurança de Barragens
Construção
A construção deve obedecer fielmente ao projeto e seguir as
normas e especificações. As eventuais alterações de projeto
devem ser aprovadas pelo projetista e registradas nos
desenhos e documentos “como construído”. Nesta fase é de
fundamental importância o controle da qualidade dos
materiais e uma fiscalização atenta para que sejam seguidos
à risca os documentos de projeto (normas, especificações e
desenhos construtivos).
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Auscultação e Segurança
Primeiro enchimento e operação
O primeiro enchimento do reservatório é a fase mais
delicada para a barragem; de fato, de acordo com as
estatísticas dos acidentes, a maioria dos problemas ocorrem
durante o enchimento do reservatório e o primeiro ano
subsequente. Isto é bastante óbvio pois qualquer falha
estrutural ou de estanqueidade existente se manifesta com
os primeiros carregamentos e percolações.
Com o passar dos anos as barragens sofrem fenômenos de
deterioração e enfraquecimento, os quais devem ser
detectados e submetidos a medidas de recuperação.
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Auscultação e Segurança
As providências para a prevenção de acidentes e atenuação de
seus efeitos são basicamente as seguintes:
– um plano de auscultação bem programado através da
instalação de instrumentação suficiente, lida e interpretada
adequadamente, com freqüência apropriada e acompanhada
de inspeções in situ;
– medidas de manutenção e reparo rotineiros oriundos das
recomendações dos relatórios de inspeção, dos resultados
da auscultação e dos consultores;
– planos de emergência para lidar com as situações que
possam causar graves danos econômicos ou perigo para a
vida humana. Esses planos devem indicar as providências
para evitar ou atenuar suas conseqüências.
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Planos de Ação de Emergência
Preparar Planos de Ação de Emergência resulta numa série de
vantagens:
– ter uma avaliação das condições das estruturas, de seus
pontos fracos e dos riscos envolvidos;
– minimizar os riscos através da implementação das
medidas necessárias para prevenção e mitigação
detectados pela auscultação e pela manutenção;
– minimizar os prêmios de seguro;
– tranqüilizar a população sujeita aos riscos;
– evitar ações civis e penais na eventualidade de eventos
com efeitos danosos.
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PARA A SEGURANÇA DE UMA
BARRAGEM É FUNDAMENTAL:
• Um bom Projeto
• Um bom Controle de Qualidade da
Construção
• Uma boa Operação
• Uma boa Manutenção
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BOAS PRÁTICAS DE PROJETO
COM VISTAS À
SEGURANÇA DE BARRAGENS
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PRINCIPAIS ASPECTOS A SEREM
CONSIDERADOS NO PROJETO
- Características Geotécnicas e geológicas
- Materiais para Construção
- Investigações e Ensaios de Campo
- Estudos Hidrológicos e Hidráulicos
- Determinação da Enchente Máxima de Projeto
- Estudos de Sedimentação
- Estudos de Estabilidade
- Tratamentos das fundações e do concreto
- O Sistema de Auscultação
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DEFINIÇÃO DE CRITÉRIOS GERAIS
E ESPECÍFICOS DE PROJETO
Devem ser estabelecidos os seguintes parâmetros:
- Fatores de segurança a serem atendidos no
dimensionamento;
- Propriedades dos materiais de fundação, do
concreto e do aço a ser utilizado;
- Cargas de Projeto e Condições de carregamento
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COMO FAZER PARA
CONSIDERAR ISSO
TUDO???
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A Eletrobrás, com apoio do CBDB - Comitê Brasileiro
de Barragens, consolidou no documento “Critérios
de
Projeto
Civil
de
Usinas
Hidrelétricas”,
a
experiência das concessionárias de energia elétrica
federais e estaduais, elaborado nos moldes daquele
produzido pelo Bureau of Reclamation - USBR, pelas
concessionárias e por diversas projetistas.
Publicado em Outubro/03, e distribuído durante o
XXV SNGB, em Salvador - BA.
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Objetivo dos Critérios
Uniformizar e definir os critérios
utilizados no desenvolvimento de
projetos em nível de Viabilidade,
Básico e Executivo de Usinas
Hidrelétricas.
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Trata-se de um documento de
orientação ao estabelecimento do
projeto com adequadas condições de
qualidade técnica, segurança e custo.
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Participantes
Na primeira fase (emissão de primeira minuta):
• Técnicos da ELETROBRÁS
• Concessionárias de energia elétrica:
CHESF, ELETRONORTE, FURNAS,
CEMIG, COPEL e ITAIPU
• Representantes do CBDB e do
LACTEC/CEHPAR
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Participantes
Para consolidação do documento final:
Análise e comentários dos trabalhos, por parte
dos seguintes consultores independentes:
• João Francisco Alves Silveira
• Nelson L. de Sousa Pinto
• Sérgio N. A. de Brito
• Walton Pacelli de Andrade
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Conteúdo
• Padrões;
• Métodos de análise estrutural e hidráulica;
• Hipóteses de cargas;
• Tensões admissíveis;
• Tipos de materiais;
• Juntas e condições de suas utilizações;
• Hipóteses de projeto;
• Auscultação e instrumentação;
• Outros dados e procedimentos gerais.
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Elementos de projeto:
• Obras de desvio do rio;
• Reservatório;
• Barragens de concreto, terra e enrocamento e diques;
• Tomada de água;
• Condutos forçados e túneis;
• Chaminé de equilíbrio;
• Casa de força e estruturas associadas;
• Canais de adução e de fuga;
• Vertedouro, calha e bacia de dissipação;
• Muros de arrimo.
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Capítulo 14 - Auscultação e
instrumentação das obras civis
• Critérios de projeto de instrumentação;
• Fases para elaboração de projetos de
instrumentação;
• Critérios para o estabelecimento de valores de
controle para instrumentação;
• Critérios de operação, processamento e análise de
dados;
• Inspeções visuais “In Situ”.
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ÍNDICE
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AUSCULTAÇÃO E
SEGURANÇA
DE BARRAGENS
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MANUAIS DE PROJETO / CONSTRUÇÃO / AVALIAÇÃO DE
SEGURANÇA DE BARRAGENS
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MANUAIS DE PROJETO / CONSTRUÇÃO / AVALIAÇÃO DE
SEGURANÇA DE BARRAGENS
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MANUAIS DE PROJETO / CONSTRUÇÃO / AVALIAÇÃO DE
SEGURANÇA DE BARRAGENS
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Bibliografia Recomendada
Guia Básico de Segurança de Barragens, CBDB - Núcleo
Regional de São Paulo, 1996;
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Bibliografia Recomendada
II Simpósio sobre
instrumentação de
barragens - Vol. 1
“Auscultação e
instrumentação de
barragens no Brasil”
CBDB, agosto/1996;
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Bibliografia Recomendada
ÍNDICE
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Auscultação e Segurança
O plano de auscultação da barragem deve prever todas as fases da vida
da barragem e todas as atividades a serem realizadas:
– projeto da instrumentação a ser instalada que inclui
desde o arranjo até as especificações da instalação;
– definição dos valores de controle para todos os
instrumentos instalados e para as diversas fases;
– plano de operação da instrumentação incluindo as
freqüências das leituras nas diversas fases de vida
da obra e durante possíveis eventos excepcionais;
– plano de observações visuais e inspeções in situ;
– plano de análise e interpretação do comportamento
da obra com base nos resultados da instrumentação
e das inspeções visuais.
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Auscultação e Segurança
A instrumentação tem diversas limitações :
- a instrumentação cobre somente um número limitado
de blocos e regiões;
- a instrumentação pode ser danificada, pode falhar ou
começar
a
funcionar
precariamente
com
o
envelhecimento, fornecendo resultados errados;
- muitas vezes a ocorrência de uma anomalia não pode
ser detectada porque a instrumentação não tem
sensibilidade suficiente ou não foi instalada no lugar
adequado;
- muitos relatos de acidente afirmam que o problema não
foi detectado pela instrumentação e que o alarme foi
dado pela observação visual;
- dificilmente a instrumentação detecta fenômenos
inesperados não previstos na fase de projeto.
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Instrumentação - Quantidade
A quantidade de instrumentos de auscultação a ser instalado em
uma barragem está condicionada principalmente aos seguintes
aspectos básicos: comprimento da barragem, altura máxima,
características geológicas da fundação, características dos
materiais utilizados no corpo da barragem, e etapas construtivas.
É portanto inviável o estabelecimento de regras pré-determinadas
definindo a quantidade de instrumentos a serem instalados em
uma barragem, devendo-se contemplar e atender à estes vários
condicionantes locais.
Os blocos de concreto de uma barragem com 50m de altura,
receberão uma quantidade de instrumentos de auscultação bem
inferior ao de uma barragem de mesmo tipo com 150m de altura
máxima.
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Instrumentação - Quantidade
Para barragens pequenas e com nível de risco baixo a
instrumentação estritamente necessária ou
indispensável se resume normalmente a:
- Alguns piezômetros
- Marcos topográficos de referência de nível
- Medidores de vazão
Com esta instrumentação, instalada em pontos
estratégicos, peculiares de cada barragem, é possível
verificar a ocorrência de anomalias.
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Inspeções Visuais
As inspeções visuais são fundamentais no plano de auscultação e são
de vários tipos e freqüência:
– inspeções rotineiras, efetuadas pela equipe de leitura
da instrumentação, que além de realizar as leituras deve
relatar qualquer anomalia observada;
– inspeção periódica (trimestral ou semestral) efetuada
por engenheiro experiente;
– inspeção de supervisão, realizadas por um painel de
consultores, cada 3 a 5 anos ou quando eventos
especiais requeiram uma analise cuidadosa da Obra;
– inspeções extraordinárias quando da ocorrência de um
fato excepcional como uma enchente, um terremoto ou
um comportamento anormal.
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Inspeções Visuais
Para aprimorar a eficiência das inspeções é preciso que sejam
efetuadas por pessoal técnico experiente, bem treinado,
conhecedor dos fenômenos e do comportamento da barragem,
familiarizado com as singularidades e os detalhes importantes
da Obra.
As inspeções devem ser orientadas para verificar os tópicos
críticos e vitais da Obra e neste sentido é importante a
utilização de lista de itens de verificação.
Os resultados das inspeções devem ser registrados em
relatórios periódicos, documentados com fotos, desenhos e
gráficos, de maneira que possam ser efetuadas comparações à
distâncias de anos, permitindo verificar lentas modificações no
comportamento da barragem.
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Auscultação e Segurança
Exemplo de um caso em que a instrumentação necessita
do auxílio da observação visual:
Um medidor de vazão, que concentra as infiltrações de diversos
blocos, mostra um pequeno aumento, situado dentro de
valores admissíveis;
- se este incremento for devido a uma infiltração uniforme ele é
aceitável e não existe problema;
- por outro lado se for causado por uma vazão concentrada
através de uma fenda ou junta aberta, pode indicar um perigo
para a barragem.
Isto pode ser verificado somente por uma inspeção no local
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Auscultação e Segurança
Uma avaliação completa e aprofundada da segurança, de acordo
com o U.S. Bureau of Reclamation, passa pelas seguintes fases:
 análise do projeto e seus critérios;
 revisão dos registros da construção, controle da qualidade e
desenhos como construído;
 exame do histórico operacional inclusive dos registros da
instrumentação;
 vistoria do comportamento e condições existentes;
 realização das análises técnicas necessárias;
 elaboração de relatório, com conclusões e recomendações.
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Análise de Risco
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Análise de Risco
Os procedimentos para esta análise seguem basicamente estas
etapas:
- Revisão dos critérios e detalhes de projeto, dos tratamentos
de fundação e principais intervenções efetuadas;
- Revisão do comportamento real de casos históricos
semelhantes;
- Inspeção de campo e revisão dos dados;
- Estabelecimento dos cenários de ruptura ou acidentes;
- Construção da árvore de eventos;
- Estimativa das probabilidades de ocorrência dos eventos;
- Avaliação e revisão dos resultados;
- Documentação e consolidação dos resultados.
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SEGURANÇA – Análises de Risco
• ESTUDAR O SISTEMA
• DECOMPÔ-LO EM ELEMENTOS CHAVES
• ANALISAR OS MODOS DE FALHA DOS
ELEMENTOS
• AVALIAR O EFEITO DIRETO DAS FALHAS E
CONSEQÜÊNCIAS OPERACIONAIS
• ATRIBUIR PROBABILIDADES
• REAGIR ÀS CONCLUSÕES
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Análise de Risco
A análise de risco é também uma ferramenta útil para avaliar os
riscos relacionados às diversas fases de vida de uma barragem.
A definição de todos os riscos envolvidos não é fácil e imediata,
com exceção dos riscos mais óbvios, decorrentes dos casos mais
freqüentes de ruína de barragem, presentes nas estatísticas.
Um grande mérito implícito neste método é que para sua
aplicação é preciso analisar todas as possibilidades de
ocorrências perigosas para a estrutura e desta forma é possível
detectar seus possíveis pontos fracos.
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PRINCIPAL LIMITAÇÃO DAS
ANÁLISES DE RISCO
A pouca compreensão por parte dos engenheiros
dos modos de falha das estruturas, ou seja dos
MECANISMOS DA RUPTURA
Des Hartford, 1999
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Classificação das Barragens
TABELA 1.1
CLASSIFICAÇÃO DA CONSEQUÊNCIA DE RUPTURA DE
BARRAGENS
POTENCIAL CONSEQUÊNCIA INCREMENTAL DA RUPTURA
CONSEQUÊNCIA
DE RUPTURA
PERDA DE
VIDAS
ECONÔMICO,
SOCIAL E
DANOS
AMBIENTAIS
Muito alta
Significativa
Dano excessivo
Alta
Alguma
Dano substancial
Baixa
Nenhuma
Dano moderado
Muito baixa
Nenhuma
Dano mínimo
Fonte: Guia Básico Seg. Barragens – CBDB-SP
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Reavaliação da Segurança
A reavaliação da segurança de barragens deve ser executada em
intervalos de tempo regulares, para a barragem e suas estruturas
associadas, incluindo-se seus planos de operação, manutenção,
inspeção e de emergência, a fim de se determinar se estes são
seguros em todos os aspectos e, caso não o sejam, determinar as
melhorias necessárias para a segurança.
Para uma barragem nova, a primeira reavaliação de segurança da
barragem deve ser executada em até 5 anos após o enchimento
inicial.
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Reavaliação da Segurança
TABELA 2-1
FREQUÊNCIA DE REAVALIAÇÕES DA
SEGURANÇA DE BARRAGENS
(Baseado no sistema de classificação de
consequência da Tabela 1-1)
CONSEQUÊNCIA
PERÍODO ENTRE
DE RUPTURA
REAVALIAÇÕES (Anos)
Muito Alta
5
Alta
7
Baixa
10
Muito Baixa
10
Fonte: Guia Básico Seg. Barragens – CBDB-SP
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CHEIA AFLUENTE DE PROJETO
A CAP é a maior cheia selecionada para propósitos de projeto
ou avaliação de segurança de uma barragem.
O valor da CAP selecionado deve aumentar com o aumento
da conseqüência de ruptura da barragem, como ilustrado na
Tabela 6-1.
Existem dois métodos de desenvolvimento do hidrograma da
CAP. Um é baseado no hidrograma Cheia Máxima Provável
(CMP) e o outro em hidrograma com uma probabilidade de
excepcionalidade anual especificada.
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CHEIA AFLUENTE DE PROJETO
TABELA 6-1
CRITÉRIOS MÍNIMOS USUAIS PARA CHEIAS DE PROJETO AFLUENTE
CONSEQUÊNCIA DE RUPTURA
Muito Alta
Alta
Baixa
CHEIA AFLUENTE DE PROJETO (CAP)
Cheia Máxima de Projeto (CMP)
Probabilidade de Excepcionalidade
Anual (PEA) entre 1/1000 e a CMP
PEA de 1/1000
Fonte: Guia Básico Seg. Barragens – CBDB-SP
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CHEIA MÁXIMA PROVÁVEL (CMP)
Um estudo para a Cheia Máxima Provável (CMP), deve
considerar a combinação mais severa “fisicamente possível”
dos seguintes fenômenos sobre a bacia hidrológica a
montante da estrutura sendo estudada:
• Tempestades;
• Condições iniciais da bacia (exemplo: umidade do solo,
níveis do lago e do rio);
• Previsão de distúrbios atmosféricos.
Quando a CMP é identificada como CAP, em um
empreendimento determinado, a aceitabilidade de qualquer
análise anterior da CMP deve ser confirmada, ou uma nova
análise de CMP deve ser executada.
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VAZÃO DE DESVIO
As vazões de desvio, para cada fase do manejo do rio, serão
definidas pelos tempos de recorrência resultantes de uma
análise de risco, confrontando-se o custo das obras de desvio
com o valor esperado do custo dos danos resultantes das
respectivas enchentes.
No cálculo dos danos serão considerados os danos locais, os
custos devidos a atraso no cronograma e eventuais danos a
montante e a jusante.
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VAZÃO DE DESVIO
CATEGORIA DO DANO
RISCO
ANUAL
Não há perigo de vidas humanas nem se prevê que
ocorram danos importantes na obra e seu andamento
5% a 20%
Não há perigo de vidas humanas mas já se prevêem
danos importantes na obra e seu andamento.
2% a 5%
Há algum perigo de perda de vidas humanas e são
previstos importantes danos na obra e ao seu
andamento.
Há perigo real de perda de vidas humanas e são
previstos grandes danos à obra e ao seu andamento.
1% a 2%
<1%
FONTE: Critérios de Projeto Civil – Eletrobrás (TABELA 3.1)
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REAVALIAÇÃO DA CHEIA
AFLUENTE PROVÁVEL
Se um evento excepcional tiver sido registrado,
desde que a cheia estatística tenha sido avaliada, ou
caso
o
período
de
observação
tenha
sido
aumentado em mais de 50%, uma nova análise de
cheias deve ser executada.
ITAIPU
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ÍNDICES DE AVALIAÇÃO DO
COMPORTAMENTO
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CRITÉRIO DA SABESP
Índice de Comportamento (IC)
IC = 0,4PP + 0,6ER
PP = PERICULOSIDADE POTENCIAL
ER = ESTADO REAL DA BARRAGEM
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PP = Periculosidade Potencial
Índice PP
• Importância
• Altura, dimensão da barragem
• Tipo de barragem
• Volume d’água represado
• Impacto a jusante (social, ambiental,
econômico)
• Tipo de vertedouro
• Enchente de projeto
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PP = Periculosidade Potencial
Importância
• Capacidade instalada
• Abastecimento d’água
• Irrigação
Tipo de barragem
• barragem de concreto (em arco, de
gravidade)
• barragem de enrocamento
• barragem de terra
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PP = Periculosidade Potencial
Impacto a jusante (deve ser objeto de estudos e
levantamentos, por ex. da existência de
habitações e instalações a jusante, sua distância
e desnível em relação à barragem);
Tipo de vertedouro: o de superfície sem controle é
mais seguro e o de fundo o menos;
Vazão de projeto: quanto maior seu Tr mais
segura
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PP = Periculosidade Potencial
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ER = Estado Real de uma Barragem
Índice ER
• Informações de projeto
 Freqüência na avaliação do comportamento
 Percolação
 Deformação
 Nível de deterioração de paramentos ou
taludes
 Erosões a jusante
• Condições dos equipamentos de descarga
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ER = Estado Real de uma Barragem
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Índice de Comportamento
IC = 0,4PP + 0,6ER
Classificação
IC > 80 Satisfatória
80>IC>50 Aceitável
IC<50 Insatisfatória
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MATRIZ POTENCIAL DE RISCO
Um índice análogo ao da SABESP é o
PR (Potencial de Risco) apresentado no
Anexo A do Manual de
Segurança e Inspeção de Barragens do
Ministério da Integração Nacional.
Manual
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ÍNDICES DE COMPORTAMENTO
Existem outros índices ou classificações da periculosidade
potencial de uma barragem os quais levam em conta além
dos itens mencionados acima: volume da barragem,
capacidade instalada, distância do povoado ou cidade que
pode ser atingida pela ruína da barragem, desnível entre
reservatório e cidade ameaçada, inclinação média do vale,
número de pessoas ameaçadas, valor dos bens e infraestruturas ameaçados.
Estes índices servem principalmente para comparar entre si
diversas barragens para definir prioridades de intervenção
ou de auscultação.
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Um Índice para Avaliação do
Nível de Auscultação
INA
INTERPRETAÇÃO
DOS RESULTADOS
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UM ÍNDICE PARA AVALIAÇÃO DO NÍVEL DE
AUSCULTAÇÃO DE BARRAGENS - INA
Para construir um índice que permita avaliar o nível de
auscultação de uma grande barragem foram
identificados cinco grupos ou aspectos principais de
atividades de auscultação:
– Organização e disponibilidade dos dados
básicos da barragem
– Inspeções visuais
– Equipes de auscultação
– Instrumentação
– Análise e interpretação
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A partir destes grupos e de suas atividades
componentes, com base em um critério de
pontuação de cada atividade e peso de cada
grupo, é calculado um índice do nível de
auscultação INA.
Este índice pretende fornecer uma avaliação
das atividades de controle do comportamento
da barragem possibilitando verificar se estão
dentro de parâmetros considerados aceitáveis.
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Organização e disponibilidade dos dados
básicos da barragem
• Dispor das informações básicas da barragem
é importante para poder avaliar seu
comportamento.
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Organização e disponibilidade dos dados
básicos da barragem
Os documentos usuais considerados necessários são:
• Resultados de investigações das fundações;
• Detalhes de projeto e plantas de “como
construído”;
• Registros da fase construtiva;
• Manuais de operação;
• Registros da instrumentação;
• Relatórios de inspeção;
• Relatórios de segurança;
• Estudos de inundação e planos para situações
de emergência.
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TABELA 1 - Organização e disponibilidade dos
dados básicos da barragem - Notas
ATIVIDADE
NOTA
1. Relatório final de projeto
30
2. Relatório e desenhos como
construído
3. Fichas da instrumentação
30
4. Gestão computadorizada dos dados
10
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30
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Inspeções visuais
Estas observações, efetuadas por técnicos experientes, são
de suma importância para detectar eventuais anomalias, para
complementar as indicações provenientes da instrumentação
e avaliar de forma completa o comportamento da barragem.
A existência de uma planilha com a lista de itens a serem
checados e a documentação fotográfica dos aspectos mais
salientes de cada inspeção tornam mais eficientes e objetivas
as inspeções.
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Inspeções visuais
• Uma inspeção rotineira, informal, deve ser realizada
pelos técnicos encarregados das leituras da
instrumentação os quais devem registrar as mudanças e
anormalidades que porventura são observadas durante
seu recorrido.
Esta inspeção é essencial para barragens de menor
importância devido ao intervalo de tempo entre as outras
inspeções formais, face às restrições orçamentárias que
normalmente afetam os pequenos empreendimentos.
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Inspeções visuais
• Inspeções periódicas devem ser efetuadas no mínimo
com freqüência anual pelos engenheiros responsáveis
da análise e interpretação dos resultados.
• Para barragens importantes outras inspeções devem
ser efetuadas por um grupo de consultores
independentes, composto de especialistas nas diversas
áreas, com freqüência variando entre 3 e 5 anos. Este
tipo de inspeção não se justifica para barragens
pequenas, entretanto recomenda-se um controle
independente com freqüência análoga.
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Inspeções visuais
Inspeções especiais devem ser realizadas sempre que
ocorra um evento excepcional tal como um terremoto,
uma enchente de grandes proporções, uma tempestade
com ventos fortes etc. ou na detecção de algum problema
grave.
Este tipo de inspeção deve ser efetuado também quando
da execução de alguma atividade de operação ou
manobra dos equipamentos pouco usual, como por
exemplo um rebaixamento rápido ou total do reservatório,
abertura de um descarregador de fundo ou abertura
completa do vertedouro.
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Inspeções visuais
Os resultados destas inspeções devem ser registrados em
um relatório, documentado com grande número de fotos,
desenhos ou croquis, para poder efetuar comparações à
distância de anos e assim possibilitar a verificação de
fenômenos lentos e progressivos.
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TABELA 2 - Inspeções visuais - Notas
ATIVIDADE
NOTA
1. Inspeção rotineira com registro
15
2. Inspeção Periódica
10 a 30
3. Inspeção dos Consultores Independentes
5 a 20
4. Utilização de lista de verificações
20
5. Documentação fotográfica
15
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Equipes de Auscultação
Estas equipes devem ser compostas por pessoal
experiente, conhecedor dos fenômenos e comportamento
da barragem e familiarizado com seus detalhes e
singularidades.
Estes técnicos devem participar de cursos de treinamento
e atualização periódicos. Toda a equipe de auscultação,
composta pelos engenheiros e técnicos responsáveis
pelas observações de campo como também aqueles
encarregados pela análise e interpretação dos resultados,
deve atender estes cursos de reciclagem.
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Equipes de Auscultação
Deve haver uma boa comunicação e interação entre as
equipes de auscultação de campo e aquelas responsáveis
pela análise dos resultados, com reuniões periódicas e
intercâmbio de informações e documentos.
A renovação periódica das equipes deve ser realizada com
a introdução de novos membros bem antes da saída dos
antigos. Considera-se que um técnico deva atuar por um
período mínimo de dois anos com uma equipe experiente
para atingir uma formação satisfatória.
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Equipes de Auscultação
- Controle por consultores independentes
As atividades da equipe de auscultação devem ser
submetidas a um controle por um grupo multidisciplinar de
consultores externos independentes. Recomenda-se
realizar este controle a intervalos mínimos de 4 anos na
fase de operação.
As atividades de treinamento, interação, atualização e
auditoria das atividades de auscultação são importantes
justamente para minimizar os erros humanos os quais são
considerados como uma das maiores causas de acidentes.
Desta forma os funcionários estarão motivados e evita-se
erros devidos à rotina e à complacência.
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TABELA 3 – Equipes de Auscultação - Notas
ATIVIDADE
NOTA
1. Interação entre equipes
30
2. Supervisão externa e independente
10 a 40
3.Cursos de atualização da equipe de
auscultação
15 a 30
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Instrumentação - Freqüência das leituras
Considera-se uma freqüência ótima quando 80% ou
mais dos instrumentos são lidos de acordo com as
recomendações do ICOLD ou outra entidade oficial, ou
conforme recomendado por estudos de engenheiros
especialistas certificados. Considera-se satisfatória
uma freqüência quando 50% ou mais dos instrumentos
obedecem à regra acima.
Obrigatoriamente os instrumentos de medição de
vazão, deslocamento da crista e piezômetros (para
barragens de terra) devem seguir este critério.
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Instrumentação - Freqüência das leituras
Tabela 14.1 –barragens de terra-enrocamentoFreqüências mínimas de leitura
Período de observação
Primeiro
Início de
enchimento
operação (*)
Semanal
mensal
Grandeza medida
Construtivo
Deslocamentos superficiais
mensal
Deslocamentos internos
semanal
Semanal
quinzenal
mensal
Deformação
semanal
Semanal
quinzenal
mensal
Pressão total / efetiva
semanal
2 semanais
semanal
mensal
Poro-pressão
semanal
2 semanais
semanal
quinzenal
Subpressão
semanal
3 semanais
2 semanais
quinzenal
Nível d’água
semanal
3 semanais
2 semanais
quinzenal
Vazão de infiltração
-
Diárias
3 semanais
semanal
Operação
normal
semestral
(*) entre 1 e 5 anos após o enchimento
Fonte: Critérios de Projeto Civil de Usinas Hidrelétricas
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Instrumentação - Freqüência das leituras
Tabela 14.2 –barragens de concreto
Freqüências mínimas de leitura
Grandeza medida
Construtivo
Deslocamento “absoluto”
(geodesia)
Deslocamento angular
(pêndulos)
Deslocamento relativo
(medidores de junta)
Deformação interna
Ao final da
construção
Quinzenal
Período de observação
Primeiro
Início de
enchimento
operação
Mensal
trimestral
Operação
normal
semestral
Semanal
mensal
mensal
semanal
2 semanais
quinzenal
mensal
semanal
2 semanais
semanal
mensal
Tensão
semanal
2 semanais
semanal
mensal
Temperatura do concreto
semanal
Semanal
quinzenal
mensal
Pressão intersticial no concreto
semanal
2 semanais
quinzenal
mensal
Carga (cabos de protensão)
2 semanais
Semanal
mensal
Subpressão na fundação
diárias durante
a protensão
semanal
3 semanais
2 semanais
Quinzenal (*)
Vazão de infiltração
-
Diárias
3 semanais
semanal
(*) Para casos particulares, manter freqüência semanal
Fonte: Critérios de Projeto Civil de Usinas Hidrelétricas
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Verificação e manutenção dos instrumentos
Deve existir um programa de verificação quanto
ao bom funcionamento, manutenção e conserto
de cada instrumento de auscultação, a intervalos
regulares, com freqüência de um ano ou inferior.
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Avaliação periódica da instrumentação
Quando houver falhas e perdas de
instrumentos deve ser avaliada a
necessidade de seu reparo ou sua
substituição.
Também com base na análise dos
resultados
e
interpretação
do
comportamento da barragem alguns
instrumentos poderão ser desativados.
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TABELA 4 – Instrumentação de monitoramento
- Notas
ATIVIDADE
NOTA
1. Freqüência de leituras
20 a 30
2. Verificação do funcionamento
30
3. Manutenção da instrumentação
30
4. Avaliação periódica da instrumentação
existente
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5 a 10
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Análise e interpretação dos resultados
Esta é a fase mais importante que coroa todas
as atividades de auscultação de barragens. Por
isto é muito importante analisar rapidamente e
cuidadosamente os resultados.
Uma vez obtida a totalidade dos dados da
campanha deverá ser realizada uma primeira
análise expedita e emitido um Parecer Técnico
apontando eventuais anormalidades, avaliando
os possíveis riscos para a segurança e as
medidas necessárias.
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Análise e interpretação dos resultados
- Validação das leituras
As leituras devem ser verificadas quanto a sua coerência
com as anteriores e com os limites previstos.
- Interpretação dos resultados, pré-análise
Uma pré-análise dos resultados deve ser efetuada
imediatamente após a realização das leituras. As causas de
comportamentos anormais ou inesperados devem ser
esclarecidas sem demora e as medidas necessárias
tomadas rapidamente.
- Relatórios
Os Relatórios de Interpretação devem ser elaborados com
freqüência anual ou plurianual e devem conter uma análise
aprofundada dos resultados cobrindo varias campanhas de
leituras.
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Análise e interpretação dos resultados
- Existência de valores de comparação
A determinação de valores de comparação para vários
casos: valores de alerta, valores limite, etc., são importantes
para analisar os resultados da instrumentação.
- Gestão computadorizada dos resultados
É importante para uma análise mais rápida e para auxiliar
na interpretação dos resultados de forma mais eficiente. Ela
deve emitir alarmes quando os valores limites forem
ultrapassados e permitir traçar gráficos, extrapolações, etc.
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TABELA 5 - Análise e interpretação dos
resultados - Notas
NOTA
ATIVIDADE
1. Validação das leituras
10
2. Pré-análise dos resultados imediata
20
3. Relatório de interpretação
10 a 20
4. Relatório histórico
5
5. Existência de valores de comparação
20
6. Reavaliação dos valores de comparação
10
7. Gestão computadorizada dos resultados
15
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CÁLCULO DO INA
TABELA 6 – Peso de cada Aspecto
ASPECTO
PESO
Organização e disponibilidade dos dados
básicos da barragem
Inspeções visuais
0,1
Equipe técnica
0,2
Instrumentação
0,1
Análise e interpretação
0,2
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0,4
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CÁLCULO DO INA
Os cinco aspectos das atividades de auscultação
descritos acima deverão ter sua pontuação
calculada e o índice final de avaliação do nível ou
grau de eficiência da auscultação computado de
acordo com a fórmula seguinte e com base nos
pesos indicado na tabela 6 anterior.
INA = 0,1 x  org + 0,4 x  insp +
0,2 x  equip + 0,1 x  instr + 0,2 x  an
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Critério de Avaliação
Valor do
INA
100 a 80
Barragens
Barragens de menor
importantes risco alto importância risco baixo
excelente
excelente
79 a 60
bom
59 a 50
suficiente
49 a 40
insuficiente
abaixo de
40
ruim
muito bom
bom
suficiente
insuficiente
Aplicação
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NOVAS PRESSÕES SOBRE A
SEGURANÇA DAS BARRAGENS
CONTRATOS EPC – PREÇO GLOBAL
• MENOS INVESTIGAÇÕES
• MENOS ENGENHARIA (engenharia mais
barata)
• MENORES COEFICIENTES DE SEGURANÇA
• MENORES PRAZOS/QUALIDADE DA
CONSTRUÇÃO
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PROJETO DE LEI Nº 1.181,
DE 2003
(Versão aprovada pelo CNRH)
http://www.cnrh-srh.gov.br
Estabelece a Política Nacional de
Segurança de Barragens - PNSB e cria o
Sistema Nacional de Informações
sobre Segurança de Barragens – SNISB.
TEXTO
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QUAL A CONTRIBUIÇÃO DO
PL. 1181?
CORRIGIR, COIBIR, BALIZAR,
RESPONSABILIZAR,
MELHORAR A QUALIDADE
DOS PROJETOS E OBRAS,
ETC.
SEGURANÇA
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CONCLUSÕES
Em conclusão, o papel da auscultação é muito importante
para a segurança das barragens.
Entretanto, uma barragem não pode ser considerada bem
instrumentada e acompanhada se não forem cumpridos os
seguintes requisitos:
- o plano de auscultação deve ser elaborado por técnicos
familiarizados com o projeto e com seus pontos críticos;
- os instrumentos devem ser escolhidos por especialistas
na área de instrumentação considerando os vários tipos
existentes, suas vantagens e limitações;
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CONCLUSÕES
- a calibração no recebimento e a instalação dos instrumentos,
de seus cabos, terminais e cabines, dispositivos de proteção,
conexões, etc., deve ser efetuada por equipes idôneas;
- A manutenção dos instrumentos
regularmente por pessoal experiente;
deve
ser
realizada
- A leitura, análise e interpretação dos resultados e
apresentação das conclusões deve ser efetuada
por
engenheiros experientes e familiarizados com a barragem;
- A análise dos dados e sua comparação com os valores de
controle deve ser efetuada imediatamente;
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CONCLUSÕES
- A equipe de campo responsável pelas leituras deve fazer um
controle dos resultados e assinalar as eventuais anomalias
rapidamente;
- Inspeções completas devem ser realizadas por engenheiros
experientes pelo menos uma vez por ano;
- Inspeções e reuniões periódicas (a intervalos de 3 a 5 anos)
devem ser realizadas com a participação de um painel de
consultores para analisar as condições gerais da barragem e seu
comportamento;
- Os resultados das interpretações, das inspeções e dos eventuais
acidentes ou problemas acontecidos devem ser registrados em
relatórios anuais.
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CONCLUSÕES
Portanto pode-se concluir que a instrumentação bem
instalada e operada, junto com um programa de inspeções,
observações, análises e interpretações efetuadas por
engenheiros competentes e conhecedores dos aspectos
peculiares e críticos do projeto, supervisionados por um painel
de consultores, realiza um controle eficiente das condições de
segurança da barragem.
Por outro lado deve-se enfatizar que a instrumentação por si
só, sem a complementação das inspeções in situ, não é
suficiente para detectar todos os tipos de problemas e
acidentes possíveis e, portanto, para manter um bom controle
da segurança.
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CONCLUSÕES
As duas últimas transparências mostram uma
lista de instruções jocosas de como fazer para
boicotar o programa de instrumentação.
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AS DEZ REGRAS ÁUREAS PARA TORNAR
INEFICIENTE O PROGRAMA DE INSTRUMENTAÇÃO
DE UMA BARRAGEM
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AS DEZ REGRAS ÁUREAS PARA TORNAR
INEFICIENTE O PROGRAMA DE INSTRUMENTAÇÃO
DE UMA BARRAGEM
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FIM
CONTATOS OU INFORMAÇÕES:
Ademar Sérgio Fiorini
[email protected]
(45) 3520-3989
(45) 9976-8175
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