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INTRODUÇÃO • Dado Histórico: Saad-El-Katara Egito Altura: 12 m Destruída por transbordamento Primeira barragem datada 4800 a.C. INTRODUÇÃO • Dados Históricos: 100 a.C. Barragens Romanas em Arco 1200 d.C. Barragem Madduck-Masur India Altura: 90 m Destruída por transbordamento INTRODUÇÃO • Dado Histórico: 1789 Barragem Estrecho de Rientes Epanha Altura: 46 m Destruída após o primeiro enchimento INTRODUÇÃO • Dado Histórico 1820- Inglaterra Telford introduz o uso de núcleos argilosos em barragens de terra. INTRODUÇÃO • Dado Histórico 1859- Inglaterra Primeira patente de rolo compactador a vapor • Barragem de Nurek – Tajiquistão • Barragem Xiaowan – China • Barragem Inguri – Georgia • Barragem Laxiwa – China • Grande Dixence – Suécia • HOOVER DAM – EUA TRÊS GARGANTAS – CHINA • A MAIOR DO MUNDO • 2014 – Superou a gigante Itaipu Binacional • ITAIPU : 98,5 milhões de MW em 2014 14.000 MW de capacidade instalada • TRÊS GARGANTAS: 98,8 milhões de MW em 2014 22.500 MW de capacidade instalada • TRÊS GARGANTAS – CHINA BARRAGENS BRASILEIRAS • ITAIPU • Localização: Rio Paraná • Inicio das obras: 1975 • Inicio da operação: 5 de Maio de 1984 • Altura: 196 m • Capacidade instalada: 14 000 MW BARRAGENS BRASILEIRAS - ITAIPU • DADOS : • 26 de Abril de 1973 – Tratado de Itaipu • A pedra que canta • 1970 – 20 .147 hab. • 1980 – 101.447 hab. • Choque cultural – Cidade de cá -Cidade de lá • Melhoramento Infra estrutura da cidade • CURIOSIDADES: • Valor da construção: US$ 17,5 bilhões • Concreto – 12,7 milhões de m³ • O volume total de concreto utilizado na construção de Itaipu seria suficiente para construir 210 estádios de futebol como o do Maracanã • O ferro e aço utilizados permitiriam a construção de 380 Torres Eiffel. • A vazão máxima do vertedouro de Itaipu (62,2 mil m³/s) corresponde a 40 vezes a vazão média das Cataratas do Iguaçu. • CURIOSIDADES: • O Brasil teria de queimar 536 mil barris de petróleo por dia para obter em plantas termelétricas a mesma produção de energia de Itaipu. • O volume de escavações de terra e rocha em Itaipu é 8,5 vezes superior ao do Eurotúnel (que liga França e Inglaterra sob o Canal da Mancha) e o volume de concreto é 15 vezes maior. • UNIDADE GERADORA • Quantidade ...........................................20 unid. • Potência ................................................700 MW • Freqüência ...........................................50/60 hz • Queda .................................................. 118 metros • Peso total ............................................. 6.600 ton. • A produção de apenas uma das 20 unidades geradoras seria suficiente para atender todo o consumo de eletricidade de uma cidade com 2,5 milhões de residências. • A Usina de Itaipu abastece o equivalente a 18,9% do consumo de energia elétrica do Brasil, que ocorre nas regiões Sul, Sudeste e Centro-Oeste. • É o sétimo maior reservatório do Brasil. • Em Itaipu, o índice de produção é de 10,4 MW por quilômetro quadrado (ou seja, cada 0,1 km² de área alagada gera 1 MW). VEJA ALGUMAS COMPARAÇÕES • ITAIPU • Área: 1.350 km² • Capacidade instalada: 14.000 MW • TUCURUI – PA • Área: 2.430 km² • Capacidade instalada: 8.370 MW • PORTO PRIMAVERA – SP • Área: 2.250 km² • Capacidade instalada: 1.540 MW • SERRA DA MESA– GO • Área: 1.784 km² • Capacidade instalada: 1.275 MW • FURNAS – MG • Área: 1.450 km² • Capacidade instalada: 1.216 MW • SOBRADINHO – BA • Área: 4.214 km² • Capacidade instalada: 1.050 MW • BALBINA – AM • Área: 2.360 km² • Capacidade instalada: 250 MW • MEIO AMBIENTE • “Plano Básico para a Conservação do Meio Ambiente” – Desde 1975 • Objetivo: minimizar o impacto ambiental da formação do reservatório. A inundação de áreas rurais e urbanas, indicava consequências que deveriam ser minuciosamente estudadas. • CULTIVANDO ÁGUA BOA – 2003 : programa que envolve parcerias institucionais, não governamentais, com setores dos movimentos sociais, com agricultores, pescadores, catadores, suinocultores, assentados, indígenas e instituições de ensino e pesquisa. Garante a gestão compartilhada dos cuidados com o meio ambiente e com o ser humano. • FLORA: Para formar a floresta de 100 mil hectares. Itaipu plantou mais de 22 milhões de mudas de árvores ao longo dos últimos 19 anos • FAUNA: No Refúgio Biológico Bela Vista, ao lado da barragem, a Itaipu desenvolve um programa de reprodução de animais silvestres em cativeiro para repovoar as áreas protegidas. • ROYALTIES: Desde que Itaipu iniciou a produção comercial de energia, passou a pagar royalties aos governos dos dois países, conforme está previsto no Tratado de Itaipu. O pagamento de royalties, é uma compensação financeira pela utilização do potencial hidráulico do Rio Paraná para a produção de energia elétrica. • No Brasil, em 11 de janeiro de 1991, entrou em vigor o Decreto nº 1, que discrimina a distribuição de royalties a Estados, municípios e órgãos federais, beneficiando principalmente os municípios mais afetados pelo alagamento de terras para a formação do reservatório. Com isso, os maiores beneficiados foram o governo do Paraná e os 15 municípios paranaenses limítrofes ao reservatório de Itaipu, além de Mundo Novo (MS). IMPLANTAÇÃO DE UMA BARRAGEM A implantação de uma barragem exige a utilização de técnicas de várias áreas do conhecimento: • Construção civil; • Geologia; • Hidrologia; • Mecânica; • Elétrica. IMPLANTAÇÃO DE UMA BARRAGEM • Construção civil: Projetos executivos/execução de obra • barragem “Norida Vieira de Lima – Lagoa Formosa IMPLANTAÇÃO DE UMA BARRAGEM • Construção civil: Projetos executivos/execução de obra • barragem de Itaipu IMPLANTAÇÃO DE UMA BARRAGEM • Geologia - estudo do solo (espessuras das camadas, material, resistência, granulometria, consistência, compacidade e etc) IMPLANTAÇÃO DE UMA BARRAGEM • Hidrologia – desviar cursos de rio, pluviometria da região, quedas da água (energia com que água chega a barragem) e etc. – VIDEO SETE QUEDAS* IMPLANTAÇÃO DE UMA BARRAGEM • Mecânica: Dimensionamento de maquinas, turbinas e etc. IMPLANTAÇÃO DE UMA BARRAGEM • Mecânica: Transformação de energia – energia potencial gravitacional, energia mecânica das turbinas, energia elétrica. IMPLANTAÇÃO DE UMA BARRAGEM • Elétrica: no caso de hidrelétricas Etapas necessárias antes do inicio das obras: • Planejamento • Viabilidade técnica • Viabilidade econômica • Anteprojeto • Projeto básico • Projeto executivo VIABILIDADE • Alternativas de locação dos Eixos da Barragem • Estudos dos Tipos de Barragens • Estudos de Arranjos • Estudos Geológico – Geotécnicos dos Locais de Barramento • Análises de Viabilização Econômica e de Impactos Ambientais. LOCAIS DE BARRAMENTO Os critérios para a escolha do tipo do barramento estão associados a aspectos técnicos diversos : • disponibilidade local de materiais de construção • condições de fundações • volumes dos materiais resultantes das escavações obrigatórias • condições topográficas • condições climáticas (interferências no cronograma de construção) • condições de acesso • Entre outros • Exemplo: Barragens para geração de energia elétrica (custo por kwh): • maior vazão média regularizada (maior área da bacia hidrográfica e maior volume do reservatório) • maior desnível topográfico (maior altura de queda) • menor interferência no reservatório (menores custos de desapropriação, de remanejamento de infraestruturaou de população) • menor linha de transmissão. Projeto Geotécnico de Barragens • Análises de percolação da água através do aterro e das fundações da barragem traçado de redes de fluxo em meios porosos • Dimensionamento dos filtros, drenos e transições da barragem • Análises da estabilidade dos taludes da barragem • Análises do Comportamento Tensão – Deformação da barragem (prevenção a fissuramentos internos) PROJETO BÁSICO Concepção e Definição Final da Obra • Memoriais descritivos • Memoriais de cálculo • Desenhos de projeto • Especificações técnicas • Especificações construtivas • Quantitativos de materiais e serviços • Cronograma e orçamento • Normas de medição e pagamento PROJETO EXECUTIVO Detalhamento do Projeto Básico Prescrições Adicionais para : • execução de obras civis • montagem de equipamentos • fiscalização • metodologias de controle e teste de equipamentos, etc. Observam-se na prática vários casos “desagradáveis”, em que: • a obra não pode ser concluída no tempo previsto devido ao erro no cálculo do custo de sua implantação; • não se consegue encher o reservatório por falta de água; • perda do volume útil de água antes do previsto devido ao assoreamento do reservatório. BARRAGEM DE BELO MONTE • Rio Xingu – PARÁ • Reservatório terá aproximadamente 516km² • Será a 3ª maior hidrelétrica do mundo • Orçada em 16billhões – Hoje 30bilhões • Desvio do fluxo do rio = dois canais artificiais com escavações maiores do que o canal do PANAMA. • Impactos ambientais - Fauna e flora • Impacto social – Indígenas, pescadores • Mudanças sazonais do rio – ciclo de cheia e vazante • 11.233,1 Megawatts (MW). • Isso significa carga suficiente para atender 60 milhões de pessoas em 17 Estados, o que representa cerca de 40% do consumo residencial de todo o País • A presidenta Dilma Rousseff inaugurou 05/05/2016 VIDEOS PRINCIPAIS UTILIZAÇÕES DAS BARRAGENS • Abastecimento de água para consumo humano e de animais • A barragem de Norida Vieira de Lima tem capacidade de acumulação de água de 01 (um) bilhão e 53 milhões de litros de água. O reservatório poderá abastecer a cidade de Lagoa Formosa por um período de aproximadamente 180 dias sem chuvas PRINCIPAIS UTILIZAÇÕES DAS BARRAGENS • Abastecimento de água para consumo humano e de animais • Barragem com capacidade para atender todo o município de Xinguara, na região Sul do Estado do Pará, pelos próximos 30 anos. A obra represa a água do Córrego Caracol e vai servir para manter a captação para o tratamento de água durante todo o ano. PRINCIPAIS UTILIZAÇÕES DAS BARRAGENS • Garantia mínima de vazão a jusante • Barragem do Arroio Duro, tem como objetivo regularizar a vazão do Arroio - Camaquã, no Rio Grande do Sul PRINCIPAIS UTILIZAÇÕES DAS BARRAGENS • Abastecimento de água e regulação de vazão • A barragem do Ipitanga I foi construída pelo Governo do Estado da Bahia e caracteriza-se por uma construção de alvenaria de pedra. Seu reservatório tem um volume de total de 6.000.000m³, sendo que 5.800.000m³ considerados como volume útil. As águas drenadas pela barragem são enviadas para a Estação de Tratamento de Água da Bolandeira. PRINCIPAIS UTILIZAÇÕES DAS BARRAGENS • Geração de energia elétrica • A Represa do Broa no Rio do Lobo está localizada no município de Itirapina, estado de São Paulo. A Represa do Broa serve com reservatório da Usina Hidrelétrica do Lobo; é também um dos atrativos naturais da região, e recebe milhares de turistas nos finais de semana PRINCIPAIS UTILIZAÇÕES DAS BARRAGENS • Geração de energia elétrica • A UHE Corumbá IV está localizada no rio Corumbá, em seu trecho superior, município de Luziânia, Goiás. O rio Corumbá é afluente pela margem direita do rio Paranaíba. • Barragem de terra: formada principalmente de terra e argila, a barragem do lago da UHE Corumbá IV tem comprimento total de 1.290 metros e altura máxima de 76 metros. A largura da barragem chega aos 400 metros na base e aos 10 metros no topo PRINCIPAIS UTILIZAÇÕES DAS BARRAGENS • Geração de energia elétrica • A Usina Hidrelétrica Campos Novos tem um reservatório com área inundada de 25,9 km² e potência instalada de 880 MW - uma das menores relações entre área alagada e energia gerada do País. A barragem da UHE Campos Novos é a quarta mais alta do mundo do tipo enrocamento com face de concreto, com 202m de altura, comprimento de crista de 592m. PRINCIPAIS UTILIZAÇÕES DAS BARRAGENS • Geração de energia elétrica • Barragem Três Irmãos – Cidades de Andradina e Pereira Barreto, SP. Rio Tietê. Potencia instalada: 500 a 1000 MW PRINCIPAIS UTILIZAÇÕES DAS BARRAGENS • Geração de energia elétrica e Navegação • Barragem de Tucurui • RIO TOCANTINS – PARA • Com a construção da segunda etapa da Hidrelétrica Tucuruí concluída em 2008, além das 12 turbinas existentes, foram acrescidas outras 11 unidades geradoras que, juntas ampliaram a capacidade de geração de 4.000 para 8.370 MW, constituindo-se a quarta Usina Hidrelétrica do mundo e a maior totalmente brasileira, possibilitando o atendimento a cerca de 40 milhões de pessoas. PRINCIPAIS UTILIZAÇÕES DAS BARRAGENS • Muitas utilizações • A barragem do Açude General Sampaio, localizada no município de General Sampaio, estado do Ceará, barra o rio Curu do sistema do mesmo nome. • Possui as seguintes finalidades: a regularização do rio Curu; a irrigação das terras do Vale do Curu, o abastecimento de água da cidade de General Sampaio; e um aproveitamento hidrelétrico. PRINCIPAIS UTILIZAÇÕES DAS BARRAGENS • Muitas utilizações • A barragem do Açude Cedro está localizada no município de Quixadá, estado do Ceará. • Tem como finalidades a irrigação, o desenvolvimento das culturas de vazante, a piscicultura, o aproveitamento das áreas de montante e o abastecimento de água da cidade de Quixadá. PRINCIPAIS UTILIZAÇÕES DAS BARRAGENS • Controle de Enchentes • Barragem Oeste – Taió – SC : de concreto estrutural com 21 m de altura; PRINCIPAIS UTILIZAÇÕES DAS BARRAGENS • Controle de Enchentes • Barragem Sul – Ituporanga – SC: Enrocamento. (Maciço composto por blocos de rocha, 43,5 m de altura. PRINCIPAIS UTILIZAÇÕES DAS BARRAGENS • Contenção de Rejeitos • Barragem de contenção de rejeitos da Mineração Rio Pomba Cataguases, Miraí-MG • Em janeiro de 2007, o rompimento de um dique da mineradora Rio Pomba Cataguases Ltda, em Miraí (MG), provocou o vazamento de pelo menos dois milhões de metros cúbicos (dois bilhões de litros) de lama misturada com bauxita e sulfato de alumínio no Rio Muriaé, um dos afluentes do Paraíba do Sul. A lama também atingiu os municípios de Laje do Muriaé, Itaperuna, Italva e Cardoso Moreira, no Rio de Janeiro. PRINCIPAIS UTILIZAÇÕES DAS BARRAGENS • Contenção de Rejeitos • Barragem de Mariana: o rompimento da barragem de rejeitos da Samarco em novembro de 2015 - que destruiu o distrito mineiro de Bento Rodrigues - é o maior desastre do gênero da história mundial nos últimos 100 anos. Se for considerado o volume de rejeitos despejados - 50 a 60 milhões de metros cúbicos (m³) - TRABALHO 2 • Pesquisar sobre um acidente em Barragem e quais os impactos sociais, econômicos, ambientais e etc, causados por tal acidente. • Pode ser feito em dupla ou trio. • Para entregar e apresentar na próxima aula. Principais funções de uma barragem -Navegação -Aproveitamento energético Barragem de -Abastecimento de água Regularização Balanço de Regularização - Contenção de cheias Barragem de - Contenção de rejeitos Retenção Amortecimento a da onda de cheia• Barragem de regularização: tem a finalidade de mudar o regime hidrológico de um rio, ou seja, armazena agua no período de afluência em relação a demanda, garantindo vazões efluentes nos períodos de estiagem. • Aplicações: - Aproveitamento hidrelétrico: formação de desnível propiciando a criação de energia potencial hidráulica para gerar energia. - Navegação: através da construção da barragem o rio pode se tornar navegável por aumentar a profundidade do reservatório. - Abastecimento de água para vários fins, como a irrigação, uso doméstico e/ou industrial e etc. • Barragem de retenção: tem a finalidade de reter água, amortecendo a onda de cheias para evitar inundações, pode também ser utilizada para a retenção de resíduos industriais ou sedimentos. • GRANDE BARRAGEM x PEQUENA BARRAGEM • Grande barragem é toda aquela que possui altura superior a 15m, ou que atenda pelo menos um dos itens listados a seguir: 1) Comprimento da crista ≥ 500m; 2) Reservatório com volume total superior a 1000000 m³; 3) Vertedouro com capacidade superior a 200 m³/s; 4) Barragem com condições difíceis de fundação; 5) Barragem com projeto não convencional. • TIPOS BÁSICOS DE BARRAGENS • A Escolha por um ou outro tipo vai depender da disponibilidade de materiais no local da obra, a qual esta diretamente ligado ao custo final do empreendimento. • TIPOS BÁSICOS DE BARRAGENS - Barragem de concreto a gravidade: como próprio nome sugere, este tipo de barragem funciona em função de seu peso, portanto sua estabilidade é devido ao peso e a largura da base. Em geral requer fundações em rocha, por questões de capacidade de suporte de terreno. • TIPOS BÁSICOS DE BARRAGENS - Barragem de concreto a gravidade • TIPOS BÁSICOS DE BARRAGENS - Barragem de concreto a gravidade H: altura da barragem B: base da barragem, que deve ser 0,7 a 0,8 H Hm: empuxo hidrostático Hj: Cisalhamento U: resultante das subpressões da base P: força peso - Essas forças podem causar as rupturas de tombamento ou de deslizamento. - Tombamento quando a barragem tende a girar em um ponto. - Deslizamento se compara Hm com Hj (esse é o mais comum) • TIPOS BÁSICOS DE BARRAGENS - Barragem de concreto a gravidade Grande Dixence Dam – Suíça: 285 m de altura - Barragem de concreto estrutural com contrafortes: esse tipo de barragem é constituída de lajes inclinadas apoiadas em contrafortes. Em comparação com a anterior, utiliza-se menor volume de concreto, mas em contrapartida exigem mais formas e armações. - Barragem de concreto estrutural com contrafortes: esse tipo de barragem também exige um controle geológico maior, pois a área da base em contato com o maciço é relativamente pequena, há um aumento de compressão sobre a fundação. - Barragem de concreto estrutural com contrafortes: por outro lado, há vantagens quanto as subpressões. - É uma boa escolha para vales largos. EM ARCO DUPLA CURVATURA EM ARCO - Barragem de concreto em arco - Dois tipos: Em arco e em arco dupla curvatura. - Barragem de concreto em arco: são indicadas para vales estreitos e profundos. É possível em vales fechados em que a relação entre a largura da crista e a altura da barragem seja inferior a 2,5m - A espessura da casca deve ser de 10 a 15% da altura da barragem. Vajont Dam – Itália. 261,6 metros de altura. - Barragem de concreto em arco: Solução bastante econômica por possuir basicamente esforços de compressão em sua estrutura, porem é de difícil calculo estrutural, já que o problema é hiperestático e sua solução requer considerações quanto a compatibilidade de deformações entre a estrutura de concreto e o maciço rochoso, donde a necessidade de conhecer o modulo de elasticidade da rocha. Usina Hidrelétrica Verzasca – Suiça Inguri Dam - Georgia Principais funções de uma barragem -Navegação -Aproveitamento energético Barragem de -Abastecimento de água Regularização Balanço de Regularização - Contenção de cheias Barragem de - Contenção de rejeitos Retenção Amortecimento a da onda de cheia • GRANDE BARRAGEM x PEQUENA BARRAGEM • Tipos básicos de barragens - Barragem de concreto a gravidade -Barragem de concreto estrutural com contrafortes Ex: Itaipu Binacional Ex: Três Gargantas – China -Barragem de concreto em arco EM ARCO DUPLA CURVATURA EM ARCO Usina Hidrelétrica Verzasca – Suiça BARRAGENS DE TERRA • A escolha do tipo de barragem visa a otimização do arranjo geral do barramento como um todo, e não sua otimização isolada. • Assim sendo, os fatores predominantes na seleção do tipo de barragem de terra ou de enrocamento, são aqueles associados aos do arranjo geral do aproveitamento. • As barragens de terra são mais comumente utilizadas pelas condições topográficas, com vales muito abertos, e da disponibilidade de material terroso no Brasil. Podem ser utilizadas fundações menos resistentes, ou seja, tolera fundações mais deformáveis. BARRAGENS DE TERRA • Barragem homogênea BARRAGENS DE TERRA • Barragem homogênea • Denominação simplificada quando há predominância de um único material, pois na realidade, não existe barragem homogênea. • A existência de mais de um material deve se a necessidade de drenagem interna e de proteção externa de taludes. • As seções destas barragens homogêneas, requerem taludes mais abatidos para que se garanta à estabilidade do maciço. BARRAGENS DE TERRA • Barragem homogênea • Como o nível de solicitação da fundação é menor em relação aos outros tipos de seções, ela é mais adaptável a qualquer tipo de fundação. • Com isso, a barragem homogênea, resulta em um menor custo para sua execução • Obs.: Desde que se disponha de material para sua construção em distancia economicamente viável. • Exemplo de Barragem Homogênea: Barragem de Rosana – SP BARRAGENS DE TERRA • Barragem Zonada • Denominação quando não há um único material predominante. • Esse zoneamento se da em função dos materiais disponíveis na região. • O material de empréstimo deve ser compactado em condições diferentes de umidade, pois as barragens precisam atender a dois requisitos básicos: serem estanques (septos permeáveis) e serem estáveis durante sua vida util. BARRAGENS DE TERRA • Barragem Zonada • estanques (septos permeáveis) e estáveis durante sua vida útil - > isso é possível compactando o núcleo a cima da umidade ótima e os espaldares compactando a baixo da umidade ótima. • Dessa forma, o núcleo funciona como um septo impermeável e os espaldares, mais resistentes, garantem a estabilidade da barragem. • A finalidade desta compactação é melhorar as propriedades deste solo, como: resistência ao cisalhamento, redução de recalques e resistência a erosão. BARRAGENS DE TERRA • Barragem Zonada • Obs.: Em termos de estabilidade das barragens, a compactação do maciço é fator fundamental para se ter tal resultado, uma vez que a compactação dos solos por meios mecânicos, conduz a redução rápida do seu índice de vazios. • Exemplo de Barragem Zonada: Barragem de São Simão – Entre os estados de Minas Gerais e Goiás. BARRAGEM DE ENROCAMENTO BARRAGEM DE ENROCAMENTO • Barragens são denominadas de enrocamento, quando na sua seção há predominância de material rochoso. • É a mais estável dentre as barragens terra- enrocamento, devido ao elevado ângulo de atrito do material (“pedras”), não havendo registros de acidentes envolvendo seus taludes. • O núcleo argiloso imprime estanqueidade à barragem, permitindo o represamento de água (formação de lago). BARRAGEM DE ENROCAMENTO BARRAGEM DE ENROCAMENTO • O uso de barragens de enrocamento vemaumentando a cada dia no Brasil e no mundo. Isso se deve a sua capacidade de tolerar taludes bem mais íngremes que as barragens de seção homogênea, e pela sua rapidez na execução. • Cresce também o interesse em estudos de novas tecnologias na sua execução, como é o caso de uso de núcleo asfáltico para servir de material impermeável, já utilizado na Europa, substituindo a argila compactada como núcleo. • Obs.: As barragens de enrocamento com taludes mais inclinados só se aplicam em fundações rochosas ou com boa capacidade de suporte. Exemplo Barragem de Enrocamento: Usina Hidrelétrica do Rio Corumba- GO – Sistema Furnas Barragem de enrocamento com núcleo de argila com altura de 90 m Exemplo Barragem de Enrocamento: SOBRADINHO – BA Exemplo Barragem de Enrocamento: Campos Novos-SC Barragem de enrocamento com face de concreto, 202m de altura.