183257 Slides Barragens 2017 2 Módulo 1

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Barragens e Obras de Terra 
Instituto Federal de Educação, Ciência e 
Tecnologia de Goiás – IFG 
Campus Goiânia 
Prof. João Carlos 
FINALIDADES DOS BARRAMENTOS – CRIAÇÃO DE 
RESERVATÓRIOS PARA: 
 
• Geração de energia 
• Abastecimento de água 
• Irrigação 
• Controle de Cheias 
• Pesca 
• Recreação 
• Etc. 
 
 
Barragem de Itaipu - Paraná 
Barragem de Itaipu - Paraná 
Pequena Barragem de terra 
Barragem de grande porte (segundo Massad ,2010): 
 
• Altura superior a 15 m 
• Altura entre 10 e 15 m, satisfazendo uma das seguintes 
condições: 
 - comprimento de crista igual ou superior a 500 m; 
 - reservatório com volume total superior a 1.000.000 m3; 
 - vertedouro com capacidade superior a 2000 m3/s; 
 - barragem com condições difíceis de fundações; 
 - barragem com projeto não convencional. 
 
Evolução 
Histórica 
(Massad, 2010) 
• Concreto 
 
 
• Barragem de Terra e 
Enrocamento 
Arco 
Gravidade 
Contrafortes 
Seção homogênea 
Seção heterogênea ou zonada 
Seção mista 
Enrocamento com face 
impermeável a montante 
 
Principais tipos de barragens: 
(convencional 
ou tipo CCR) 
Barragem de concreto estrutural com contrafortes 
Barragem de concreto gravidade 
Barragem de concreto em arco 
DEFINIÇÃO DO TIPO DE BARRAGEM 
A escolha do tipo de barragem dependerá, 
principalmente, da existência de material 
qualificado para sua construção, dos aspectos 
geológicos e geotécnicos e da conformação 
topográfica do local da obra. Outros fatores 
igualmente importantes para a seleção são: 
- disponibilidade de solo ou rocha: proveniente 
de escavações requeridas, disponíveis em 
quantidade e qualidade adequadas, segundo um 
fluxo compatível com a construção do arranjo 
proposto; 
 
- natureza das fundações: barragens de 
enrocamento e de concreto somente 
deverão ser colocadas sobre fundação em 
rocha, enquanto que as de terra poderão ser 
colocadas em solo; 
 
- condições climáticas: a existência de 
períodos chuvosos razoavelmente prolongados 
traz complicações para a construção de aterro 
de solo compactado ou núcleos de argila. 
O arranjo de um aproveitamento hidrelétrico é 
muito influenciado pelo tipo de vale: 
 
• Encaixado e estreito (Barragem de concreto do 
tipo arco); 
• Semi-encaixado (Barragens do tipo gravidade, 
com contrafortes ou Barragens de enrocamento); 
• Aberto (Barragens de terra). 
Seções típicas geotécnicas 
• Barragem de terra do tipo homogênea: 
-indicada quando a rocha se encontra a grandes 
profundidades na área em consideração; 
-é um tipo de barragem que exige menor 
declividade nos paramentos de montante e 
jusante e, portanto, resulta em maiores volumes 
compactados. 
 
NAmax 
2,5 
1 
Hba 
3,0 
1 
filtro 
NAmin 
B 
aterro 
Seção típica de barragem homogênea de 
terra 
Miranda - MG: Seção 
Homogênea 
• Barragem de enrocamento com núcleo argiloso ou 
com face de concreto : 
- indicada quando, na área selecionada, existir rocha 
sã e de boa qualidade ao longo do eixo, à pequena 
profundidade; 
- grandes volumes de escavação em rocha na casa de 
força, em canais e vertedouros são um bom 
indicativo para a utilização deste tipo de barragem; 
- se existirem períodos chuvosos que prejudiquem a 
execução de núcleos de argila, ou a dificuldade na 
obtenção de material adequado para o núcleo, a 
solução com face de concreto é a mais indicada. 
 
10,0 
 NA 
 
 
1 
0,2 
 
0,2 
1 1 H ba 
El te 
 
núcleo de argila 
 
enrocamento 
transição 
B 
Seção típica de barragem de 
enrocamento com núcleo de argila 
vertical 
 
 
1 
Hba 
Elcr 
NAmax 
B 
1 
0,8 
1 
Elte 
1 
0,5 
núcleo de argila 
enrocamento 
transição 
Seção típica de barragem de 
enrocamento com núcleo de argila 
inclinado 
Serra da Mesa 
• Barragem de Terra e 
Enrocamento 
– H = 154 m 
– L = 1.500 m 
– V = 12 x 106 m3 
Miranda: Seção Mista 
• Barragem de Terra e Mista 
– H = 80 m 
– L = 1.060 m 
– V = 8 x 106 m3 
NAmax 
B 
1 Hba 
Elte 
plinto transição 
enrocamento 
laje de concreto 
Seção típica de barragem de enrocamento 
com face de concreto 
Foz do Areia: BEFC 
• Barragem de Enrocamento 
com Face de Concreto 
– H = 160 m 
– L = 830 m 
– V = 14 x 106 m3 
 
 
 
• Barragem de concreto : 
- Indicada quando o reconhecimento de campo 
garantir, na área selecionada, a existência de rocha 
sã e com compressibilidade pequena ao longo de todo 
o eixo, já que estas exercem maiores pressões nas 
fundações, a pequena profundidade. 
- A estabilidade, neste tipo de barragem, é garantida 
principalmente pelos esforços de gravidade. 
8,0 
NAmax 
Hbl 
Elcr 
1 
Hba 
Elte 
Seção típica de barragem de 
concreto convencional a 
gravidade 
Detalhes construtivos 
- CCR (Barragens tipo gravidade, consumo de 
cimento, equipamento de compactação); 
- Proteção dos taludes nas barragens de terra; 
- Borda livre (altura de onda, dissipação da 
onda e recalques); 
- Crista de barragens (4 a 12 m); 
- Bermas; 
- Desvio do rio: vales fechados e semi-
encaixados (túneis por ombreiras rochosas) e 
no caso de vales abertos (desvio em etapas ou 
por meio de adufas); 
Questões para estudo 
1. Cite e comente 03 finalidades de execução 
de barragens. 
2. Segundo Massad (2010), como pode ser 
definida uma barragem de grande porte? 
3. Cite e comente alguns elementos que 
influenciam na escolha do tipo de 
barragem. 
4. Cite e comente 04 tipos de seções 
transversais típicas de barragens. 
 
FASES DE PROJETO – 
PLANEJAMENTO INTEGRADO 
DE UMA BACIA 
HIDROGRÁFICA 
1 – INTRODUÇÃO 
Construção de Usinas Hidrelétricas 
 São determinantes para a implantação de um 
parque gerador de energia elétrica de base 
predominantemente hidráulica: 
•As características físicas do Brasil, em especial a 
grande extensão territorial e a existência de rios 
caudalosos; 
•A capacitação atual da engenharia, aliada às 
dimensões relativamente reduzidas das reservas de 
petróleo e carvão mineral. 
Observação: 
• Apenas cerca de 25% de todo o potencial 
hidrelétrico conhecido corresponde a usinas 
em operação e em construção; 
• Estima-se que as fontes hidráulicas 
continuarão a desempenhar importante 
papel no atendimento à crescente demanda 
de energia elétrica, pelo menos ao longo das 
duas próximas décadas. 
Aproveitamentos Hidrelétricos com Potência > 
300 MW Previstos a serem Construídos 
Foz do Chapecó - 840 MW - 2006 
Itaipu (maq.19 e 20) - 1400 MW - 2004 
Barra Grande - 690 MW - 2007 Campos Novos - 879 MW - 2006 
Tucuruí (2a Etapa) - 4125 MW - 2002 
Serra Quebrada - 1328 MW - 2007 
Estreito - 1200 MW - 2009 
Lajeado - 850 MW - 2001 
Cana Brava - 450 MW - 2002 
Tupiratins - 1000 MW - 2008 
Belo Monte - 11000 MW - 2008 
43% 
10% 
31% 
16% 
Itapebi - 450 MW - 2002 
Machadinho - 1140 MW - 2002 
Peixe - 450 MW - 2005 
Santa Isabel - 1080 MW - 2007 
S.Santiago (ampl.) - 710 MW - 2002 
Irapé - 360 MW - 2006 
Aimorés - 330 MW - 2003 
Ipueiras - 960 MW - 2009 
São Jerônimo - 331 MW - 2005 
Mauá - 388 MW - 2009 
2. FASES DE PROJETO 
•Estudo de Inventário Hidrelétrico - 02 a 04 anos 
•Estudo de Viabilidade – 01 a 02 anos 
•Projeto Básico – 01 a 02 anos 
•Projeto Executivo – 04 a 06 anos 
2.2 Estudos de Inventário HidrelétricoEtapa em que se determina o potencial hidrelétrico 
de uma bacia hidrográfica e se estabelece a melhor 
divisão de queda, mediante a identificação do conjunto 
de aproveitamentos que propicie um máximo de energia 
ao menor custo, aliado a um mínimo de efeitos negativos 
sobre o meio ambiente. 
 Realizado a partir de dados secundários, 
complementados com informações de campo, e pautado 
em estudos básicos (energéticos, hidrometeorológicos, 
geológicos, ambientais e de outros usos da água), 
apresenta um conjunto de aproveitamentos, suas 
principais características, estimativas de custo, índices 
custos-benefícios e índices ambientais. 
2.1 Estimativa do Potencial Hidrelétrico 
 O potencial hidrelétrico de uma bacia 
hidrográfica corresponde ao potencial que 
pode ser técnica, econômica e 
ambientalmente aproveitado, em relação a 
uma determinada configuração específica 
de um sistema elétrico, considerando-se as 
usinas em operação, em construção ou 
planejadas, e levando-se em conta cenários 
de utilização múltipla da água. 
Utilização Múltipla da Água 
Aproveitamento hidrelétrico – A formação de 
desnível, propiciada pela regularização, favorece 
a criação de energia potencial hidráulica, que é 
transformada em energia elétrica. 
Navegação – Esta é favorecida a jusante por 
meio da regularização das vazões no período de 
estiagem e para montante por meio do 
afogamento de eventuais corredeiras e 
cachoeiras. 
Abastecimento d´água – Para fins de irrigação, 
consumo industrial, doméstico etc. 
Outras finalidades – Criação de peixes, 
recreação, turismo etc. 
 É a etapa dos estudos em que se 
procede à análise preliminar das 
características da bacia hidrográfica, 
especialmente quanto aos aspectos 
topográficos, hidrológicos, geológicos e 
ambientais, no sentido de verificar sua 
vocação para geração de energia elétrica. 
 Essa análise, exclusivamente pautada 
nos dados disponíveis, é feita em escritório e 
permite a primeira avaliação do potencial e 
estimativa de custo do aproveitamento da 
bacia hidrográfica e a definição de 
prioridades para a etapa seguinte. 
 Objetivos do Inventário: 
• Identificar a melhor alternativa de divisão de 
quedas para aproveitamento do potencial 
hidrelétrico da bacia estudada através de 
avaliações e análises baseadas nos benefícios 
energéticos oriundos da sua implementação, nos 
custos de construção e operação dos 
empreendimentos, no uso múltiplo da água e nos 
efeitos sobre o meio-ambiente na bacia; 
• Caracterizar um elenco de aproveitamentos que 
possam ser incluídos nos planos de investimento de 
médio prazo e programas de estudos de viabilidade 
do setor de energia elétrica; 
• Constituir um documento hábil que defina 
tecnicamente a alternativa de partição de queda 
escolhida, objetivando a definição do objeto de 
licitações de concessão de aproveitamento 
hidrelétrico com potência superior a 10MW na 
bacia estudada; 
• Constituir um documento de apoio aos Estudos de 
Viabilidade de empreendimentos hidrelétricos na 
bacia estudada; 
• Constituir um documento de apoio à ações junto a 
órgãos públicos e privados, visando otimizar de 
forma ordenada e racional, o aproveitamento dos 
recursos naturais na bacia estudada. 
2.3 Estudos de Viabilidade 
 É a etapa de definição da concepção global de um 
dado aproveitamento, da melhor alternativa de 
divisão de queda estabelecida na etapa anterior, 
visando sua otimização técnico-econômica e 
ambiental e a avaliação de seus benefícios e custos 
associados. 
Objetivos: 
• Concluir sobre a exeqüibilidade ou não do 
aproveitamento através de avaliações, análises e 
definições fundamentadas nos custos e nos 
benefícios múltiplos que podem ser obtidos; 
• Subsidiar a tomada de decisões quanto à época de 
início de construção do aproveitamento 
hidrelétrico; 
• Subsidiar a elaboração dos documentos 
necessários para licenciamento ambiental; 
• Subsidiar as ações junto a órgãos públicos e 
privados, visando otimizar a utilização dos 
recursos naturais existentes na área do futuro 
aproveitamento e promover sua inserção na 
região. 
Etapa de Viabilidade 
• Análise técnico-econômica dos possíveis eixos, dentro do trecho definido na 
fase de Inventário; 
 
• Definição da melhor alternativa do eixo para a barragem; 
 
• Definição do arranjo geral. 
 
Para tal, faz-se necessário: 
 
 - Ensaios de caracterização; 
 
 - Verificação superficial de materiais disponíveis; 
 
 - Verificação de fuga geológica; 
 
 - Verificação de estabilidade de taludes naturais; 
 
 - A possibilidade de assoreamento. 
2.4 Projeto Básico 
 É a etapa em que o aproveitamento, como 
concebido nos estudos de viabilidade, é detalhado e 
tem definido seu orçamento, com maior precisão, 
de forma a permitir à empresa ou ao grupo 
vencedor da licitação de concessão a implantação 
do empreendimento diretamente ou através de 
contratação de outras companhias para a execução 
das obras civis e do fornecimento e montagem dos 
equipamentos hidromecânicos e eletromecânicos. 
 No desenvolvimento do Projeto Básico deverão 
ser mantidos os principais itens fixados no edital de 
licitação do empreendimento e que foram definidos 
na fase de Estudos de Viabilidade, de modo a 
manter, nesta fase de projeto, sua energia 
assegurada. 
 Principais itens que não deverão ser alterados: 
• NA Max Montante; 
• NA Jusante; 
• Potência Mínima; 
• Coordenadas Geográficas. 
 Nesta etapa são detalhados os programas 
sócio-ambientais definidos nos Estudos de 
Viabilidade. 
 Trata-se, portanto, de aprofundar o 
conhecimento sobre as medidas necessárias à 
prevenção, mitigação ou compensação aos impactos 
identificados, até o nível de projeto, preparando-os 
para a imediata implantação. 
Etapa – Projeto Básico 
• Definição final da obra; 
 
• São elaborados: 
 
 - Memoriais descritivos; 
 
 - Especificações técnicas e o dimensionamento final das estruturas; 
 
 - Plantas e cortes das estruturas e dos equipamentos permanentes; 
 
 - Cronograma de execução da obra e orçamento final. 
 
• Estas atividades são realizadas com o objetivo de levar a obra à licitação; 
 
• Obtenção dos dados para elaboração do projeto → investigações de campo e 
laboratório; 
 
2.5 Projeto Executivo 
 É a etapa em que se processa a elaboração dos 
desenhos de detalhamento das obras civis e dos 
equipamentos hidromecânicos e eletromecânicos, 
necessários à execução da obra e à montagem dos 
equipamentos. 
 Nesta etapa são tomadas todas as medidas 
pertinentes à implantação do reservatório. 
Etapa - Projeto Executivo 
 
• Detalhamento do projeto básico; 
 
• Realização ensaios de campo e de laboratório → verificar os dados do 
projeto básico com os da obra. 
 
• Contém o “As Built” → são descritas as modificações realizadas no projeto 
básico 
 
• As “Built” → extrema importância em medidas corretivas. 
 É o valor numérico que expressa a intensidade 
do impacto ambiental sobre a área de estudo, 
variando em uma escala contínua desde zero 
(mínimo impacto) até um (máximo impacto). 
Este índice é calculado considerando-se os 
impactos sobre ecossistemas aquáticos e 
terrestres, modos de vida, organização 
territorial, base econômica e populações 
indígenas. 
 
No entanto, uma estimativa preliminar do 
impacto que um aproveitamento hidrelétrico irá 
causar pode ser obtida pela relação entre a 
área inundada pelo reservatório (km2) e a 
potência instalada (MW). 
Índice Ambiental 
ÍndiceCusto-Benefício Energético 
• Relação entre o custo anual de cada aproveitamento e o benefício em energia 
obtido por sua operação. 
 
• Expressos em US$/MWh 
Índice Ambiental 
• Valor numérico que expressa a intensidade do impacto ambiental sobre a 
área de estudo; 
 
• Pode ser obtida pela relação entre a área inundada e a potência instalada. 
 
UHE Estado / País Bacia
Potência 
instalada 
(MW)
Área do 
reservatório 
(km2)
Índice 
ambiental 
(Km2/MW)
Balbina AM Rio Amazonas 250 2360 9.44
Belo Monte* PA Rio Amazonas 11000 400 0.04
Samuel RO Rio Amazonas 217 600 2.76
Lajeado** TO Rio Tocantins 903 630 0.70
Serra da Mesa GO Rio Tocantins 1293 1784 1.38
Tucuruí PA Rio Tocantins 7960 2430 0.31
Mal. Castelo Branco MA/PI Atlântico, trecho norte/nordeste 216 363 1.68
Itaparica PE/BA Rio São Francisco 1500 828 0.55
Moxotó BA/AL Rio São Francisco 440 93 0.21
Paulo Afonso IV BA Rio São Francisco 2460 17 0.01
Sobradinho BA Rio São Francisco 1050 4214 4.01
Três Marias MG Rio São Francisco 388 1142 2.94
Xingó SE/AL Rio São Francisco 3000 60 0.02
Funil RJ Atlântico, trecho lesle 216 39 0.18
Lajes RJ Atlântico, trecho lesle 144 30 0.21
Barra Bonita SP Rio Paraná 144 308 2.14
Capivara SP/PR Rio Paraná 662 515 0.78
Corumbá GO Rio Paraná 375 65 0.17
Emborcação MG/GO Rio Paraná 1192 455 0.38
Foz do Areia PR Rio Paraná 2511 139 0.06
Furnas MG Rio Paraná 1216 1450 1.19
Igarapava MG/SP Rio Paraná 210 39 0.19
Ilha Solteira SP/MS Rio Paraná 166 1200 7.23
Itaipu Brasil/Paraguai Rio Paraná 14000 1350 0.10
Itumbiara MG/GO Rio Paraná 2280 760 0.33
Marimbondo MG/SP Rio Paraná 188 438 2.33
Nova Ponte MG Rio Paraná 510 447 0.88
Porto Colômbia MG/SP Rio Paraná 320 140 0.44
Rosana SP/PR Rio Paraná 320 217 0.68
Salto Grande MG Rio Paraná 104 5.8 0.06
São Simão MG/GO Rio Paraná 1710 722 0.42
Segredo PR Rio Paraná 1260 82 0.07
Taquaruçu SP/PR Rio Paraná 515 74 0.14
Campos Novos* SC Rio Uruguai 880 24 0.03
Itá SC/RS Rio Uruguai 294 141 0.48
Machadinho SC/RS Rio Uruguai 1140 79 0.07
Obs.:
** Em construção
* Previsto para construção