COMPILAÇÃO DE DADOS DE VAZÕES DE DRENAGEM EM DIVERSAS FUNDAÇÕES DE ESTRUTURAS DE CONCRETO DE UHE’S

COMITÊ BRASILEIRO DE BARRAGENSXXX SEMINÁRIO NACIONAL DE GRANDES BARRAGENS FOZ DO IGUAÇU – PR, 12 A 14 DE MAIO DE 2015 COMPILAÇÃO DE DADOS DE VAZÕES DE DRENAGEM EM DIVERSAS FUNDAÇÕES DE ESTRUTURAS DE CONCRETO DE UHE’S Márcia Collares MEIRELLES Engenheira Civil, M.Sc., PMP, Leme Engenharia – Tractebel Engineering Cesar Schmidt GODOI Engenheiro Civil, M.Sc., Leme Engenharia – Tractebel Engineering Juliana Francisca CORRÊA Engenheira Civil, M.Sc., Leme Engenharia – Tractebel Engineering Karina Guimarães LOPES Engenheira Civil, Leme Engenharia – Tractebel Engineering RESUMO Este artigo tem por objetivo apresentar uma compilação de dados de vazões de percolação que ocorrem através da fundação em estruturas de concreto de Usinas Hidrelétricas com diferentes tipos de fundação. Estas informações servem como base de referência para novos projetos, auxiliando na estimativa de futuras medidas de vazão, permitindo o dimensionamento adequado de poços de bombeamento. Os resultados compilados indicaram valores de vazão específica de até 16 l/min/m para fundações com alta permeabilidade (arenito). Os valores usualmente utilizados em projeto entre 1,0 l/min/m e 2,0 l/min/m são coerentes com os valores obtidos na prática. ABSTRACT This article presents a compilation of seepage flow data that occurs through concrete structures foundation of hydropower plants with different types of foundation. This information gives a reference base for new projects, helping to estimate future flow measures, allowing a suitable design of pumping wells. The compiled results show specific flow rates up to 16 l/min/m for high permeability foundations (sandstone). The values commonly used in design between 1,0 l/min/m and 2,0 l/min/m are consistent with the values obtained in practice. XXX Seminário Nacional de Grandes Barragens 1 fissuras/trincas na estrutura e etc. sempre dando maior atenção nos que apresentam maior intensidade de vazão. em feições geológicas semelhantes. assim como de eventual influência das precipitações pluviométricas. é aumentar a estabilidade e a segurança destas estruturas. portanto.1% da média das vazões naturais para barragens de abastecimento de água e irrigação. Para isso. Algumas vezes também são oriundas de juntas devido ao rompimento de vedas-junta existentes.  Comparação com as vazões medidas em outras barragens do mesmo tipo. de jusante. XXX Seminário Nacional de Grandes Barragens 2 .  Comparação das vazões medidas em outros trechos da barragem. UHE Cana Brava. UHE Itá. de montante e do N.A. pode-se citar como exemplo valores de vazão de até 5. compilaram-se valores já apresentados por Silveira. Todas essas informações foram obtidas com base em referências bibliográficas.  Associação das vazões de drenagem com o teor de materiais sólidos carreados nos drenos ou medidores de vazão. O propósito dos drenos de fundação é aliviar as subpressões nas superfícies permeáveis do contato concreto-rocha ou nas descontinuidades geológicas da fundação. UHE Salto Caxias. de deslocamento diferencial entre blocos. UHE Salto Osório. para barragens com finalidade de controle de cheias ou para hidrelétricas. Este trabalho tem como enfoque apresentar uma ordem de grandeza das vazões de percolação das fundações de estruturas de concreto em diferentes empreendimentos. UHE Dona Francisca. UHE Machadinho.A. seja na questão de deformabilidade do maciço de rocha.1. UHE São Salvador e UHE Estreito. A drenagem de fundação constitui-se no meio mais efetivo de redução da subpressão. As maiores vazões de drenagem nas fundações ocorrem normalmente após alguns meses do término do enchimento do reservatório. A sua função. descritas neste trabalho. e de até 0. Segundo Levis [2] a avaliação da quantidade de água de percolação admitida pelo conjunto maciço-fundação deve ser feita com base na finalidade da barragem. de medição de subpressões e medição de vazões. fornecendo um caminho direto e altamente permeável para coleta e condução da água de percolação [1]. A medida destas vazões normalmente é verificada realizando as seguintes análises:  Comparação da variação temporal das vazões em função do N. e preferencialmente. UHE Salto Santiago. além de mais 12 empreendimentos: UHE Canoas 1. UHE Passo Fundo.0litros/min por metro de barragem. Assim. de mesmo porte. 2003. com similar geologia. INTRODUÇÃO As estruturas de concreto que compõe o barramento de Usinas Hidrelétricas são monitoradas por uma série de instrumentos os quais têm a função de auscultar o comportamento dessas estruturas. As maiores contribuições de água nessas estruturas são provenientes dos drenos de alívio de fundação. de recalque da fundação. UHE Água Vermelha. e a jusante da Usina Hidrelétrica Machadinho. contudo. dentro do aproveitamento hidroenergético da Bacia do Rio Uruguai. foram acrescentadas informações referentes à vazão de percolação de 12 empreendimentos à compilação já elaborada por Silveira. É usual pelas projetistas estimar uma vazão de drenagem nas galerias na ordem de 1. CARACTERÍSTICAS GERAIS DAS USINAS HIDRELÉTRICAS Como citado anteriormente. na divisa entre os Municípios de Itá (SC) e Aratiba (RS). a aproximadamente 2. A Figura 1 apresenta uma imagem do Google Earth com as principais estruturas existentes na UHE Itá. denominada “Volta do Uvá”. UHE São Salvador e UHE Estreito. ambas em operação comercial. enquanto que a Tabela 1 traz um breve descritivo de suas estruturas. Grande parte desses empreendimentos pertence à Tractebel Energia e tem suas atividades de segurança de barragens realizadas pela Empresa Leme Engenharia / Tractebel Engineering. 2003 [4].1 CARACTERÍSTICAS GERAIS DA UHE ITÁ A Usina Hidrelétrica Itá está localizada sob uma alça do Rio Uruguai. UHE Passo Fundo. É possível. UHE Salto Osório. 2. Sandroni [3] cita que não existem critérios fixos que estabeleçam qual a "vazão aceitável" pelas fundações de uma barragem. dentre eles: UHE Itá. 2. Todas estas atividades estão dentro do contexto de segurança de barragens que engloba além da verificação das grandezas medidas. examinar esta questão considerando as vazões observadas em obras em funcionamento e separando aquelas cujo desempenho foi considerado satisfatório. UHE Machadinho. Esse conjunto possibilita a avaliação do desempenho das estruturas. as quais tiverem seus valores de vazão de percolação pela fundação acrescentados neste trabalho. UHE Cana Brava. daquelas cuja vazão pelas fundações foi considerada excessiva. UHE Salto Santiago. o monitoramento visual constante da estrutura. XXX Seminário Nacional de Grandes Barragens 3 . Verificação se a capacidade do sistema de bombeamento atende ao volume de vazão d’água de percolação captado nas galerias. Nos subitens seguintes está apresentado um breve descritivo de cada um destes empreendimentos pertencentes à Tractebel Energia e CESTE.5 l/min/m. A UHE Itá está localizada a montante da Usina Foz do Chapecó.5 km a montante da foz do Rio Uvá. Casa de Força Casa de Força tipo abrigada.50 m. Vertedouro 1 é do tipo superfície. adução individual através de cinco (TA) túneis forçados chegando até as unidades hidrogeradoras.00 m. TABELA 1: Breve descritivo das estruturas da UHE Itá 2. na divisa entre os Municípios de Piratuba (SC) e Maximiliano de Almeida (RS). entre o dique 1 e a tomada Vertedouro 2 d’água. A Figura 2 apresenta uma imagem do Google Earth com as principais estruturas existentes na UHE Machadinho.VT-1 BP Rio Uruguai DQ-2 DQ-3 TA VT-2 DQ-1 CF FIGURA 1: Estruturas da UHE Itá (Google Earth – abril/2014) [5]. constituído por quatro comportas tipo segmento. XXX Seminário Nacional de Grandes Barragens 4 . enquanto que a Tabela 2 traz um breve descritivo de suas estruturas. cuja operação iniciou em 2005. e a jusante da Usina Hidrelétrica Barra Grande. seguida por um rápido revestido em concreto. aproximadamente 5 km a montante da foz do Rio Apuaê.2 CARACTERÍSTICAS GERAIS DA UHE MACHADINHO A Usina Hidrelétrica Machadinho está localizada no Rio Pelotas. sob o desemboque dos túneis de desvio. A UHE Machadinho. seguida por um rápido revestido em (VT-2) concreto e um trecho de calha não revestida. em operação desde 2000. DQ-2 e DQ-3) DESCRIÇÃO Barragem de enrocamento com face de concreto. ESTRUTURA Barragem Principal (BP) 3 Diques (DQ-1. (VT-1) finalizando com descarregamento em bacia de dissipação escavada em rocha. dentro do aproveitamento hidroenergético da bacia do Rio Uruguai. tomada d’água encaixada na rocha. localizado na margem esquerda. localiza-se a montante da Usina Hidrelétrica Itá. Três diques em solo. totalizando 1. com coroamento na elevação 377. junto a barragem principal. localizados na margem esquerda do reservatório. para fechamento das depressões topográficas. Vertedouro 1 constituído por seis comportas tipo segmento. finalizando com descarregamento direto no leito do rio. Circuito de geração. localizado sob a ombreira direita. com altura máxima de 125 m e crista na elevação 375. contendo cinco unidades hidrogeradoras de potência nominal de (CF) 290 MW cada uma. constituído por um canal de adução Tomada d’Água escavado em rocha. Vertedouro 2 é do tipo superfície. localizado na margem esquerda.450 MW instalados. 50 m. totalizando 1. entre os rios Inhandava e Pelotas. enquanto que a Tabela 3 traz um breve descritivo de suas estruturas.Rio Pelotas DQ-2 BP VT TA DQ-1 CF FIGURA 2: Estruturas da UHE Machadinho (Google Earth – julho/2013) [5]. contendo três unidades hidrogeradoras de potência nominal de 380 MW. XXX Seminário Nacional de Grandes Barragens 5 . no município de Entre Rios do Sul. situado na bacia do Rio Uruguai. Dois diques em solo. Circuito de geração localizado na ombreira direita.140 MW instalados. É constituída por 2 (duas) unidades geradoras. De superfície na ombreira direita. sobre o local de implantação dos túneis de desvio superiores. O Projeto. cada uma com capacidade de 113 MW. e o outro na margem esquerda. até a descarga direta no rio Pelotas. TABELA 2: Breve descritivo das estruturas da UHE Machadinho 2. com altura máxima de 126 m e crista na elevação 485. constituído por uma tomada d’água apoiada em rocha. aproveitando uma diferença de nível de 260 m.00 m. com coroamento na elevação 486. seguida por um curto rápido revestido em concreto com posterior trecho escavado em rocha. entre a barragem e o vertedouro. compreende o desvio das águas do Rio Passo Fundo para o seu afluente Rio Erechim.3 CARACTERÍSTICAS GERAIS DA UHE PASSO FUNDO A Usina Hidrelétrica Passo Fundo está localizada no Norte do Rio Grande de Sul. para fechamento de depressões topográficas. A Figura 3 apresenta uma imagem do Google Earth com as principais estruturas existentes na UHE Passo Fundo. aproximadamente a 380 km de Porto Alegre. BP VT BP Rio Passo Fundo FIGURA 3: Estruturas da UHE Passo Fundo (Google Earth – fevereiro/2014) [5]. na margem direita do reservatório. dimensionado para escoamento das cheias decamilenar e máxima provável. ESTRUTURA Barragem Principal Diques (DQ-01 e DQ-2) Vertedouro (VT) Tomada d’Água (TA) Casa de Força (CF) DESCRIÇÃO Barragem de enrocamento com face de concreto. constituído por uma soleira vertente controlada através de oito comportas tipo segmento. com adução individual através de três túneis forçados até as unidades hidrogeradoras instaladas na casa de força a jusante. Do tipo abrigada. totalizando uma potência instalada de 1. Dois diques em solo.ESTRUTURA Barragem Principal (BP) e Vertedouro (VT) Diques (DQ-01 e DQ-2) DESCRIÇÃO O Barramento. A UHE Salto Osório foi instalada em duas etapas. 2 constituídas por galerias subterrâneas. enquanto que a Tabela 4 traz um breve descritivo de suas estruturas. a potência instalada totalizou 1. com volume útil de 2. TABELA 3: Breve descritivo das estruturas da UHE Passo Fundo 2. proveniente da instalação de 4 turbinas tipo Francis e geradores de potência nominal de 175 MW por unidade. é do tipo misto concreto-terra.300 m³. o dique 1 com altura máxima de 13 m e 300 m de comprimento e o dique 02 com 10 m de altura e 330 m de comprimento. com Condutos 58 m de comprimento e 3.745 m de comprimento. Localizada à margem esquerda do rio Erechim. Na segunda etapa. em concreto. foram implementados mais 350 MW. A jusante da chaminé de equilíbrio situa-se o trecho em nível dos dois condutos forçados. Na parte vertente. escavada em rocha e revestida em concreto. composta de estrutura de concreto. Em concreto dispõe de uma comporta tipo vagão e uma comporta corrediça.000 kVA. entre os municípios de Quedas do Iguaçu e São Jorge d’Oeste. permitindo adução de uma descarga de até 100 m³/s. e a terceira de superfície. com uma potência total de 700 MW. escavado em rocha.000 m³.40 m de diâmetro. revestido em concreto armado com 6 m de diâmetro e 5. com volume útil de 13. com seção circular de 12 m Túnel de Adução de diâmetro e 72 m de altura.050 MW. abriga duas válvulas borboletas por conduto. em túnel blindado metálico até a casa de válvulas. incluindo 3 câmaras de compensação.4 CARACTERÍSTICAS GERAIS DA UHE SALTO OSÓRIO A Usina Hidrelétrica Salto Osório está situada no rio Iguaçu. nela estão instalados dois grupos Casa de Força hidrogeradores de capacidade unitária de 13. A jusante do túnel situa-se a chaminé de equilíbrio. A Figura 4 apresenta uma imagem do Google Earth com as principais estruturas existentes na UHE Salto Osório. situado no Rio Passo Fundo. cada uma com 4 m Tomada d’Água de largura por 6 m de altura. Após a repotencialização ocorrida em 01/07/1997. estão instaladas 6 comportas de 5. Da tomada d’água parte um túnel com seção circular. A geração inicial ocorreu em Junho de 1975. com 636 m de comprimento e 47 m de altura máxima. no sudoeste paranaense. Forçados Esta.250 m³/s.078 MW. XXX Seminário Nacional de Grandes Barragens 6 . BP VT-2 VT-1 TA CF EC Rio Iguaçu Subestação FIGURA 4: Estruturas da UHE Salto Osório (Google Earth – abril/2014) [5].75 × 12 m para uma vazão máxima de 2. 57 m de altura. Extensa barragem Auxiliar de terra (BA-1). BA-2 com 190 m de comprimento. e um canal de adução de 520 m de extensão. 12 m de altura. A Figura 5 apresenta uma imagem do Google Earth com as principais estruturas existentes na UHE Salto Santiago. BA-1 BA-2 BP VT TA BA-3 CF Rio Iguaçu Subestação FIGURA 5: Estruturas da UHE Salto Santiago (Google Earth – junho/2014) [5]. compreendendo 6 tomadas individuais. em estrutura de concreto. apresentando uma altura máxima de aproximadamente 80 m e comprimento de 1. cerca de 1. TABELA 5: Breve descritivo das estruturas da UHE Salto Santiago XXX Seminário Nacional de Grandes Barragens 7 . possui 5 vãos com comportas setor. altura máxima de 65 m.400 m. bastante esbelto e inclinado. possui 4 vãos com comportas setor. e prevista para a instalação final de seis unidades geradoras. e 2 barragens auxiliares (BA-2 e BA-3) menores necessárias para o fechamento de selas topográficas. A potência máxima instalada é de 1. Estado do Paraná. Principal (BP) com altura máxima de 56 m. Vertedouro 1 Do tipo superficial está situado na margem esquerda. Seu comprimento é de 750 m. distante 340 km a oeste de Curitiba.078 MW.000 m a jusante das quedas. Seu (VT-2) comprimento total é de 73 m.5 CARACTERÍSTICAS GERAIS DA UHE SALTO SANTIAGO A Usina Hidrelétrica Salto Santiago está localizada no rio Iguaçu. com crista na elevação 510 m. equipado com oito comportas setor de 15. Uma barragem de concreto faz a ligação do vertedouro 1. com calha e defletor. 45 m de largura no fundo e velocidade máxima de 4 m/s.ESTRUTURA DESCRIÇÃO Barragem de enrocamento. com 55 m de altura.3 m de largura e 20. entre os municípios de Rio Bonito do Iguaçu e Saudades do Iguaçu. com potência total instalada de 1. altura máxima de aproximadamente 40 m. enquanto que a Tabela 5 traz um breve descritivo de suas estruturas. ESTRUTURA Barragem Principal (BP) Barragens Auxiliares (BA-1. Casa de Força do tipo abrigada. projetado para escoar uma vazão de 24.78 MW e mais 2 com 190. localizados na margem esquerda. Seu (VT-1) comprimento é de 113 m. Vertedouro 2 Do tipo superfície está situado na margem direita. que possui núcleo de argila. situada na margem esquerda conectada à barragem principal. A tomada d’água é do tipo gravidade e situa-se na margem esquerda. incluindo o quebra onda. Possui Casa de Força 4 turbinas Francis com potência nominal de 189. situado na margem direita.600 m3/s.90 MW. BA-1 com 600 m de comprimento. TABELA 4: Breve descritivo das estruturas da UHE Salto Osório 2. BA-2 e BA-3) Vertedouro (VT) Casa de Força (CF) Tomada d’Água (TA) DESCRIÇÃO Barragem de enrocamento com núcleo impermeável inclinado. localizada num corte profundo na margem esquerda do rio. 28 m de altura máxima e BA-3 com 100 m de comprimento. com comprimento total de Tomada d’Água 68 m. Uma Tomada d’Água em concreto armado. quase Barragem como se estivesse repousando sobre o enrocamento de jusante.000 m³/s. Do tipo abrigada com comprimento de 139 m. A vazão total dos dois vertedouros fica em 28. Vertedouro de superfície.420 MW. o central com (TA) 16. BTLR) e de CCR (MD Barragem e LR). ESTRUTURA DESCRIÇÃO Possui estruturas de terra. Túneis Três túneis a céu aberto.0 m de altura. A seção com máxima altura atinge 65 m. em operação desde 1998 e a montante da UHE São Salvador.5 m de largura por 11. de enrocamento com núcleo de argila (BTMD.0 m de largura. Localizada na margem direita.0 m de altura para vazão sanitária no período de construção.0 m de largura por Desvio 6. De Tomada d’Água gravidade formada por três blocos independentes: os dois laterais com 16.0 m. dentro do aproveitamento hidroenergético da bacia do Rio Tocantins. totalizando 450 MW instalados.90 m e diâmetro interno 9. Todas de comprimento de 53 m. Dois diques de terra com proteção de enrocamento. De superfície com seis comportas do tipo segmento e uma comporta ensecadeira localizada na Vertedouro (VT) margem direita. Forçados Adufas de Cinco. no estado de Goiás. o Diques (DQ-1 e dique I à direita da barragem de terra e o dique II situado a cerca de 4 km da Usina. na margem DQ-2) esquerda. Comprimento médio de 48. enquanto que a Tabela 9 traz um breve descritivo de suas estruturas. Quatro delas com 5. A Figura 6 apresenta uma imagem do Google Earth com as principais estruturas existentes na UHE Cana Brava. Dista cerca de 7 km a montante da cidade de São Salvador do Tocantins. e uma com 4. entre os municípios de Minaçu e Cavalcante. entre os municípios de São Salvador do Tocantins (margem esquerda) e Paranã (margem direita).6 CARACTERÍSTICAS GERAIS DA UHE CANA BRAVA A UHE Cana Brava está localizada no Rio Tocantins cerca de 46 km a jusante do Rio São Félix. e sua localização está nas coordenadas geográficas XXX Seminário Nacional de Grandes Barragens 8 .2.7 CARACTERÍSTICAS GERAIS DA UHE SÃO SALVADOR A Usina Hidrelétrica São Salvador está localizada no Rio Tocantins – Estado de Tocantins.5 m e. Localiza-se a jusante da UHE Serra da Mesa. Casa de Força Tipo abrigada contendo três unidades geradoras Francis eixo vertical com potência nominal de (CF) 150 MW. TABELA 6: Breve descritivo das estruturas da UHE Cana Brava 2. DQ-1 BTMD CCR-MD TA CCR-LR BTLR VT CF Subestação FIGURA 6: Estruturas da UHE Cana Brava (Google Earth – novembro/2013) [5]. em posição contínua ao circuito de geração. entre a Barragem de CCR da margem direita e o Vertedouro. Ambos localizados em selas topográficas. enquanto que a Tabela 7 traz um breve descritivo de suas estruturas. esta estrutura é de gravidade formada por dois blocos independentes com 30 m (TA) de largura cada. nos municípios de Estreito (MA). entre a barragem de concreto da margem direita e o Tomada d’Água vertedouro. O acesso rodoviário principal é feito pela BR-153 (Belém – Brasília). Rodovia Belém – Brasília e BR-230. fazendo divisa com os estados do Tocantins e Maranhão.12º48’33” (Latitude Sul) e 48º14’05” (Longitude Oeste). ESTRUTURA DESCRIÇÃO Barragens Margem Possui estruturas de terra. totalizando 243. A Figura 7 apresenta uma imagem do Bing Mapas com as estruturas existentes na UHE São Salvador.8 CARACTERÍSTICAS GERAIS DA UHE ESTREITO A UHE Estreito está localizada na Região Norte do Brasil. A seção com altura máxima atinge 40 m com a crista Esquerda (ME) na elevação 290. Tipo abrigada. a cerca de 130 km da cidade de Imperatriz (MA) e 513 km da cidade de Palmas (TO). contendo duas unidades hidrogeradoras tipo Kaplan eixo vertical com Casa de Força (CF) potência nominal de 124. Barragem ME VT TA CF Barragem MD Subestação FIGURA 7: Estruturas da UHE São Salvador (Bing Mapas– 2014) [6]. localizada na margem Vertedouro (VT) direita. de enrocamento com núcleo de argila.00.tipo superfície controlado. O Sítio do Aproveitamento encontra-se imediatamente a montante da ponte de transposição do rio Tocantins onde se interligam as rodovias federais BR-010. Aguiarnópolis (TO) e Palmeiras do Tocantins (TO). TABELA 7: Breve descritivo das estruturas da UHE São Salvador 2. de concreto convencional e Direita (MD) e de CCR (concreto compactado a rolo). Possui seis comportas de superfície .20 MW instalados.50 MW. em posição contínua ao circuito de geração. enquanto que a Tabela 8 traz um breve descritivo de suas estruturas. Rodovia Transamazônica. A Figura 8 apresenta uma imagem do Google Earth com as principais estruturas existentes na UHE Estreito. Localizada na margem direita. no rio Tocantins. XXX Seminário Nacional de Grandes Barragens 9 . 00. A equipe multidisciplinar de escritório é composta por Engenheiros Civis. 159. acompanhamento técnico da equipe de campo. inspeções periódicas e eventualmente as inspeções específicas. fundações.87 MW e capacidade instalada total de 1. Composta de um aterro de enrocamento com núcleo de argila. TABELA 8: Breve descritivo das estruturas da UHE Estreito 3. ficando o deck de jusante. de capacidade nominal unitária de 135. além da realização de inspeções das barragens e estruturas civis associadas. Com 08 unidades geradoras. Geólogo e Arquitetos. tem cerca de 30 m de altura e 73 m de comprimento.0 m de extensão e aproximadamente 47 m de altura máxima. com 14 vãos de 19. com base em uma equipe técnica de campo e uma equipe multidisciplinar de escritório. realizando a auscultação das suas estruturas civis. Além disso. A estrutura está coroada na El. Cada bloco possui 3 (três) passagens hidráulicas formadas por 2 (dois) contrafortes laterais e dois pilares centrais. A estrutura da tomada d’água é do tipo gravidade aliviada. com galerias eletromecânicas localizadas a jusante da estrutura. Localizado na margem esquerda. A barragem no leito do rio tem cerca de 480.50 m. ESTRUTURA Barragem Principal (BP) Barragem Fechamento (BF) Vertedouro (VT) Casa de Força (CF) Tomada d’Água (TA) DESCRIÇÃO Composta por um trecho central de barragem de terra homogênea e extremidades de enrocamento com núcleo de argila. Esta equipe é responsável pela análise dos dados de instrumentação. BREVE DESCRIÇÃO DOS SERVIÇOS DE AUSCULTAÇÃO Atualmente a Leme Engenharia / Tractebel Engineering presta serviços de segurança de barragens à Tractebel Energia e ao CESTE.00 e tem altura máxima de 46. 133. que realizam a leitura dos instrumentos.087 MW. A equipe de campo é composta por técnicos civis. geologia. 154. formando um bloco monolítico com a Casa de Força. a equipe de técnicos de campo acompanha os serviços de manutenção das estruturas civis da usina. Em sua seção máxima. correspondente ao pátio dos transformadores. compondo áreas de geotecnia.TA e CF BP VT BF Rio Tocantins Subestação FIGURA 8: Estruturas da UHE Estreito (Google Earth – março/2013) [5]. XXX Seminário Nacional de Grandes Barragens 10 .5 m.10 m largura com crista da ogiva na El. estruturas e hidráulica. em concreto armado. Está localizada entre o vertedouro e a margem esquerda. na El. MODELO 2 4 kH (cm/s) 4. o Consórcio Projetista [7] efetuou uma retroanálise e calibragem do modelo de elementos finitos de percolação de água pelo maciço rochoso.1.00 134.4. Com base nas vazões medidas “in loco” e piezometria dos períodos de desvio do rio e de enchimento de reservatório. essa análise foi fundamental para dar suporte na definição das vazões afluentes aos poços de bombeamento dos blocos 1 e 14 da galeria do vertedouro composta por um sistema de drenagem para alívio das subpressões da fundação. chegando aos resultados apresentados na Tabela 10. para estimativa das vazões. CONDIÇÃO NA MONTANTE (m) NA JUSANTE (m) MODELO VAZÃO (m³/h) Operação normal mínima 156.10* Modelo 2 720. tendo em vista a difícil avaliação do fraturamento e anisotropia do maciço rochoso e. UHE ESTREITO Um caso a ser explanado de forma sucinta é a UHE Estreito (Maranhão) assente sobre um maciço arenítico de alta permeabilidade (k = 1X10-3 a 5X10-3 cm/s). Na tabela estão apresentados apenas alguns dos modelos elaborados. 4.00 131.0x10-3cm/s 4.40 1082.50 767.00 Operação normal 156.80 Modelo 2 676.00 Operação excepcional 158. Foi mantida a nomenclatura dos modelos.70* Modelo 4 Modelo 2 837. devido à complexidade do maciço rochoso vinculado às altas permeabilidades ou até mesmo pela magnitude do empreendimento.00 152. Nos subitens seguintes estão apresentados dois casos correspondentes a esse tipo de análise – UHE Estreito e UHE Itaipu.00 136. consequentemente. [7] XXX Seminário Nacional de Grandes Barragens 11 . apresentada pela Projetista.00 Operação normal máxima 156. onde os resultados de todos os ensaios de perda d’água realizados não indicaram a existência de possíveis camadas contínuas com permeabilidade distinta. a definição precisa da permeabilidade da fundação.0x10-3cm/s kv (cm/s) 2.00 TABELA 10: Retroanálise e calibragem do modelo de elementos finitos de percolação de água pelo maciço.00* Modelo 4 1138.0x10-3 cm/s 2.40 793.00* 749.80* Modelo 4 Modelo 2 814.00* VAZÃO MÉDIA (m³/h) 717.67x10-3 cm/s kH / k v 2 1. COMPARAÇÃO ENTRE MODELOS NUMÉRICOS E VAZÕES DE PERCOLAÇÃO MEDIDAS Em alguns empreendimentos.5 TABELA 9: Modelos adotados e coeficientes de permeabilidade Como o volume de água era considerável.80* Modelo 4 758.00* 1026. Foram realizadas análises de percolação em softwares de elementos finitos. modelos numéricos são utilizados para estimar a vazão de percolação pela fundação de estruturas de concreto. Nestes modelos foram adotados os coeficientes de permeabilidade apresentados na Tabela 9. 79 133. 50/55 5. a vazão de percolação é de aproximadamente 15. FEIÇÕES GEOLÓGICAS K ADOTADO ÁREA DA SEÇÃO (cm/s) DRENANTE (m) VAZÃO / FEIÇÃO (l/s) Fundação Rasa El.8 l/min/m.*Estas estimativas foram feitas a partir dos modelos ajustados pela Projetista com os dados de vazão e piezometria dos períodos de desvio do rio e de enchimento do reservatório [7] Após três anos de operação verificou-se que as vazões de percolação são inferiores às estimadas (Tabela 11).23 VAZÃO NO POÇO 14 VAZÃO (m³/h) MV-01 e MV-04 TOTAL (m³/h) 459.17 154.11 160. apresenta uma proposta para estabelecer um critério válido para determinar a vazão de águas que percolam pela fundação de barragens.75 TABELA 11: Acompanhamento das vazões nos poços de bombeamento – Medidores de vazão [8] 4.2E+07 1.6 VAZÃO TOTAL – VAZÃO MODELO (l/s) MEDIDA (l/s) 19.05 135.35 135.40 146. O autor apresenta também um estudo comparativo de vazões com e sem a cortina de injeções. os resultados dos modelos apresentaram valores 60% acima do medido em campo.58 564. 60/65 2. 10/25 7.04 608.0 TABELA 12: Vazões calculadas e obtidas na fundação da estrutura de Desvio – Área 1 *Considerou-se carga hidráulica igual a 153 m e distância de drenagem de 22 m.29 155.94 134.70 154.63 579.12 134.4 Junta e Contato entre derrames A/B El. As vazões estimadas pelo critério do autor supracitado foram obtidas através de cálculos diretos da Lei de Darcy.60 438.88 574.90 141.1E+07 0. Esses resultados e análises foram obtidos da Dissertação de Porto [9].09 427.96 427.41 149.79 155.2. a partir de ensaios de perda d'água realizados na própria fundação do empreendimento. Na Tabela 12 estão apresentados apenas os valores considerando a cortina de injeções.52 613. Atualmente. bem como os resultados medidas no ano de 2002.5E-06 3.71 428.63 458.41 155.86 568.44 141.92 454.1E+07 17.95 Com as análises realizadas por Porto.59 613. Porto. UHE ITAIPU Na sequência é apresentada uma descrição do modelo realizado para a UHE Itaipu.68 427.33 135.28 133.65 134. XXX Seminário Nacional de Grandes Barragens 12 .04 155.87 154.46 153.25 563.1 12. resultando em um gradiente hidráulico igual a 6.0E-06 1.23 137. 2002.3E-04 1.16 638.93 158. DATA 3/1/14 10/1/14 17/1/14 31/1/14 7/2/14 14/2/14 21/2/14 28/2/14 14/3/14 VAZÃO NO NA MONTANTE (m) NA JUSANTE (m) POÇO 01 (m³/h) MV-08 154.17 134.67 154.46 478.46 136.1 Junta B El. 56 5.05 32 73. NOME DO PROJETO ALTURA MÁXIMA (m) COMPRIMENTO (m) TIPO DE FUNDAÇÃO 44 132 44 VAZÃO ESPECÍFICA PÓS-ENCHIMENTO VAZÃO ESPECÍFICA RESERVATÓRIO ESTABILIZADO MÉDIA (l/min/m) MÁXIMA (l/min/m) MÉDIA (l/min/m) MÁXIMA (l/min/m) BASALTO 0. obtendo desta forma a vazão específica em l/min/m.52 90 BASALTO 3.38 48 60 QUARTZOMICA XISTO 0.5.01 0.62 35 84.64 0.73 3. 2003 [4]. os dados de vazão de usinas pertencentes ao grupo da Tractebel Energia.30 [10] UHE ITÁ (VERTEDOURO 1) [10] UHE ITÁ (VERTEDOURO 2) [10] UHE MACHADINHO (VERTEDOURO: GALERIA DE MONTANTE) [10] UHE MACHADINHO (VERTEDOURO – GALERIA DE JUSANTE) UHE PASSO FUNDO (VERTEDOURO GALERIA 1) [10] UHE PASSO FUNDO (VERTEDOURO GALERIA 2) [10] UHE PASSO FUNDO (VERTEDOURO GALERIA 3) [10] UHE SALTO [10] SANTIAGO (VERTEDOURO) [10] UHE SALTO OSÓRIO (VERTEDOURO 2) [10] UHE CANA BRAVA (BLOCOS B-1 A B-6) [10] UHE CANA BRAVA (BLOCOS V-4 A B-6) [10] UHE CANA BRAVA (BLOCOS V-4 A B-7) [10] UHE CANA BRAVA (BLOCOS B-7 A B-9) [10] UHE CANA BRAVA (BLOCOS B-9 A B-16) XXX Seminário Nacional de Grandes Barragens 13 .32 BASALTO - - 0.20 BASALTO - - 0 - 48 134 QUARTZOMICA XISTO 0.33 58 38 QUARTZOMICA XISTO 0.24 0.77 0. foi realizada uma compilação destes valores de vazão em termos de vazão específica (l/min/m).14 0.64 35 84.62 0.13 0. A obtenção da vazão especifica consiste em dividir a vazão total de percolação pela fundação pelo comprimento da estrutura no trecho de contribuição.26 3.5 RIODACITO 3.46 0.37 2.40 BASALTO - - 0. Destaca-se na Tabela 13 as vazões específicas de algumas estruturas de concreto de alguns empreendimentos hidrelétricos brasileiros. seja por infiltrações pelas paredes das galerias ou por pontos localizados captados.33 40 154.31 0.43 47 155.43 1.19 1. Foram inseridos na tabela apresentada por Silveira.16 0.40 47 143 RIODACITO 1.38 35 111.21 0.48 56 98 QUARTZOMICA XISTO 0.13 0.14 0. COMPILAÇÃO DOS DADOS DE VAZÃO Com o intuito de apresentar dados de vazão de percolação que afluem às galerias dos barramentos em concreto.62 1.15 0.19 0.28 0.67 0.20 0. CESTE.57 5.52 48 66 QUARTZOMICA XISTO 0.79 2.19 0.19 0.60 BASALTO - - 0. seja pelos drenos profundos.40 2.60 BASALTO 0.87 1. e outras referências encontradas em bibliografia pertinente. 09 4. LIMA [4] (BAIRIRI) IBITINGA [4] XAVANTES [4] A.64 44 374 BASALTO - - 0.NOME DO PROJETO ALTURA MÁXIMA (m) COMPRIMENTO (m) TIPO DE FUNDAÇÃO 78 68 UHE SÃO SALVADOR (BLOCOS 1.97 45.7 170 QUARTZOMICA XISTO 0.14 10 30 200 BASALTO - - 0.3 50 640 BASALTO/ ARENITO - - 0.5 385 BASALTO 0.10 - - - 32.59 0.01 - - - 41 51 GNAISSE 0.79 0.98 1.45 - - - [10] UHE CANA BRAVA (BLOCOS B-16 A B-20) VAZÃO ESPECÍFICA PÓS-ENCHIMENTO [8] UHE ESTREITO (VERTEDOURO) UHE SALTO CAXIAS ÁGUA VERMELHA [11] [12] [12] CANOAS 1 DONA FRANCISCA [12] [4] ITAIPU (VERTEDOURO) [4] ITAIPU (BARRAGENS LATERAIS) [4] ITAIPU (ESTRUTURAS DE DESVIO) [4] ITAIPU (TOTAL) ILHA SOLTEIRA JUPIÁ [4] [4] [4] PROMISSÃO A.78 0.22 0.31 3. sendo valores entre 1.14 0.70 328 ARENITO - - 15.52 60 610 BASALTO - - 0.40 - - - 31 1303 BASALTO 0.14 - - - 106 123 ANFIBOLITO GNAISSE 0.41 0. Dentre as principais considerações sobre esses gráficos têm-se:  Observa-se uma boa relação entre a vazão específica e a altura máxima da estrutura.37 - - - 127 550 QUARTZITO S E XISTOS 0.41 0.A.0 l/min/m os usualmente utilizados.58 49 QUARTZOMICA XISTO 0. para diferentes geologias de fundação.94 1. 2 E 3) [10] 31 UHE SÃO SALVADOR (BLOCOS 4 E 5) [10] UHE SÃO SALVADOR (TOMADA D’ÁGUA) [10] VAZÃO ESPECÍFICA RESERVATÓRIO ESTABILIZADO MÉDIA (l/min/m) MÁXIMA (l/min/m) MÉDIA (l/min/m) MÁXIMA (l/min/m) QUARTZOMICA XISTO 0.0 l/min/m a 2. XXX Seminário Nacional de Grandes Barragens 14 .78 2.S.8 - 67 1050 BASALTO - - 1.04 - - - 31.10 - - - 50 313 BASALTO 0.OLIVEIRA (LIMOEIRA) * ITUMBIARA FURNAS [4] [4] TABELA 13: Compilação de dados de vazão observados em galerias de concreto Destaca-se que muitas projetistas utilizam referências de vazões de outras usinas para estimativa em projetos de estruturas de concreto.7 509 BASALTO 0.43 0. LAYDNER (JURIMIRIN) [4] [4] A.35 - 90 170 BASALTO - - 1.07 - 65 1500 BASALTO - - 0.71 45.08 - - - 98 235 BASALTO 5.60 - - - 35 384 BASALTO 3.58 0.99 43. A Figura 9 (pós-enchimento) e a Figura 10 (operação) apresentam os resultados de vazão específica em relação às diferentes condições geológicas do maciço de fundação.7 60 QUARTZOMICA XISTO 0.48 14.24 - 74 1288 BASALTO 2.62 - 44/90 2550 BASALTO - - 1.S. que as estruturas atingem vazões máximas. sobre o comportamento das vazões. A maior concentração de vazões específicas é inferior a 1 l/min/m no período de operação. Fato nítido na maioria das estruturas de concreto como mostram os gráficos apresentados na sequência (Figura 11 à Figura 14). FIGURA 9: Vazão específica média após o enchimento do reservatório FIGURA 10: Vazão específica média durante o período de operação (condição de estabilidade) É descrito nas bibliografias consultadas.  A vazão específica para o maciço arenítico está muito acima dos demais. com informações de outras estruturas civis assentes em arenito ou maciços com elevada permeabilidade. na maioria das vezes poucos meses após o reservatório atingir o nível máximo normal de operação. Sugere-se ampliar o presente banco de dados. apresentando na sequência uma lenta tendência de queda das vazões. como consequência de um lento processo de assoreamento a montante e de colmatação dos caminhos de percolação através do maciço rochoso de fundação. XXX Seminário Nacional de Grandes Barragens 15 . 375 450 363 400 351 350 339 300 327 250 315 200 303 150 291 100 279 50 267 0 255 09-out-00 MV.VT 2 24-jan-15 28-jul-14 29-jan-14 02-ago-13 03-fev-13 07-ago-12 Alerta MV-06 09-fev-12 13-ago-11 14-fev-11 18-ago-10 19-fev-10 23-ago-09 24-fev-09 Atenção MV-05 NA Reservatório 28-ago-08 01-mar-08 03-set-07 07-mar-07 08-set-06 12-mar-06 MV-010 MV-09 MV-08 13-set-05 17-mar-05 18-set-04 22-mar-04 24-set-03 28-mar-03 29-set-02 02-abr-02 04-out-01 07-abr-01 350 175 340 150 330 125 320 100 310 75 300 50 290 25 280 0 270 19-dez-15 13-jan-15 07-fev-14 04-mar-13 29-mar-12 24-abr-11 19-mai-10 13-jun-09 08-jul-08 03-ago-07 28-ago-06 22-set-05 17-out-04 12-nov-03 NA Reservatório (m) 200 01-jan-02 07-dez-02 Vazão (l/min) e Pluviometria (mm) 360 NA Reservatório (m) 500 15-out-99 12-abr-00 Vazão (l/min) e Pluviometria (mm) 225 Tempo (dias) Pluviometria MV-07 FIGURA 11: Medidor de Vazão na Barragem CCR da UHE Cana Brava [13] Tempo (dias) NA Reservatório FIGURA 12: Medidor de Vazão nos Vertedouros 1 e 2 da UHE Itá [13] XXX Seminário Nacional de Grandes Barragens 16 .VT1 Pluviometria MV. MV-2 NA Reservatório 20 260 0 250 22/10/2011 24/11/2009 27/12/2014 270 8/5/2014 40 18/9/2013 280 29/1/2013 60 10/6/2012 290 4/3/2011 80 14/7/2010 300 6/4/2009 100 17/8/2008 310 Vazão (l/min) 120 NA Reservatório (m) FIGURA 13: Medidor de Vazão na galeria do Vertedouro da UHE Machadinho [13] Tempo (dias) MV-101 Início Enchimento MV-201 MV-102 NA Reservatório FIGURA 14: Medidor de Vazão na galeria da Barragem de Concreto da UHE São Salvador [13] 5.388 10-jun-14 06-jan-13 21-abr-12 03-mar-10 16-jun-09 22-jun-04 NA Reservatório (m) 0 29-jul-16 401 12-nov-15 115 25-fev-15 413 23-set-13 230 05-ago-11 426 18-nov-10 345 29-set-08 438 13-jan-08 460 28-abr-07 451 11-ago-06 575 24-nov-05 463 09-mar-05 690 06-out-03 476 19-jan-03 805 04-mai-02 488 17-ago-01 Vazão (l/min) e Pluviometria (mm) 920 Tempo (dias) Vazão . CONCLUSÕES Observa-se que as vazões de percolação pelas estruturas de concreto são regidas pelas características geológico-geotécnicas do maciço de rocha onde estão XXX Seminário Nacional de Grandes Barragens 17 .MV-1 Pluviometria Vazão . “A Manutenção dos Drenos nas Fundações de Barragens . Dissertação. SILVIA DELATTRE [2006]. medidores de vazão. bem como ao dimensionamento adequado do sistema de bombeamento. que trará subsídios aos cálculos de subpressão atuante nas estruturas. [2] LEVIS. AGRADECIMENTOS Os autores gostariam de registrar seus agradecimentos à Tractebel Energia e ao CESTE pela disponibilidade dos dados de instrumentação. Os autores agradecem também à equipe de campo da Leme Engenharia. pelo apoio e pelas informações repassadas. 2012. Curso de Mestrado da COPPE/UFRJ. Para suprir a necessidade do estado do conhecimento. Rio de Janeiro. [3] SANDRONI.. drenos de alívio 8. sugere-se ampliar esse banco de dados com diferentes condições geológicas. “Notas de aula da disciplina de Barragens de Terra e Enrocamento”. USP – Universidade de São Paulo.net/alexcatarinense/barragens-sandroni-2006-6-estabilidade XXX Seminário Nacional de Grandes Barragens 18 . condicionados por alta permeabilidade do maciço. deve ser realizado um estudo aprofundado (investigações geológico-geotécnicas). “Verificação da Eficácia dos Sistemas de Vedação e Drenagem em Fundações de Barragens de Concreto”. Em fundações de alta complexidade hidrogeológica.O Caso Da Usina Hidrelétrica de Itaipu”. PALAVRAS-CHAVE Segurança de Barragens.0 l/min/m. S. dentre outras variáveis. com exceção dos maciços que apresentam alta permeabilidade.implantadas as estruturas. 7.slideshare. corroborando para que não ocorram surpresas ao longo do processo de implantação e operação do empreendimento. estruturas de concreto. As vazões de infiltração tendem a reduzir ao longo da vida útil da usina pelo processo lento de assoreamento a montante e de colmatação dos caminhos de percolação. Fazendo uma análise dos dados no período de operação. Dissertação. sobretudo com maciços areníticos ou maciços com elevada permeabilidade. UFPR – Universidade Federal do Paraná.0 l/min/m a 2. como o caso da UHE Estreito. CLAUDIO ISSAMY [2002]. assente em arenito. vazão de percolação. observa-se que grande parte das vazões provenientes destas estruturas ficam em torno de 1. 6. sistema de fraturamento da rocha de fundação. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS [1] OSAKO. http://pt. V. Documentação digital.bing. JOÃO FRANCISCO ALVES [2003].A. [6] BING MAPS [2015] .. P.S. “Análise Geológica na Fundação das Estruturas de Concreto de Canoas I e sua Influência no Comportamento da Barragem”.F. UFPR – Universidade Federal do Paraná..M. 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FERREIRA. Cana Brava e São Salvador”. Florianópolis-SC [11] SOARES.Imagens de Satélite. [2002].. SEARA. REIS.. Instrumentação Comportamento de Fundações de Barragens de Concreto. [12] SILVEIRA. Salto Santiago.F. Documentação digital.