Aula 10 - Projeto e construção de barragens

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Disciplina: Obras Hidráulicas
Aula 10: Projeto e construção de barragens
Apresentação
Em novembro de 2015, a barragem de Fundão, em Mariana, MG se rompeu. Foram mais de
650 km de extensão ao longo do rio Doce, além da dispersão dos rejeitos por mais de 36 mil
km² no Oceano Atlântico.
O rio Doce e seus afluentes foram completamente contaminados por essa catástrofe, e as
comunidades ribeirinhas sofreram impacto imediato, causando grandes prejuízos financeiros,
sociais e ambientais.
Esse foi tido como o maior desastre do gênero na história da mineração mundial.
Objetivos
Descrever os principais componentes de uma barragem;
Discutir a importância de estabilidade de barragens;
Esclarecer os impactos ambientais relacionados ao represamento.
 (Fonte: Catchlight Lens / Shutterstock)
Estrutura básica da barragem
É fato que, após o rompimento da Barragem do Fundão (MG) e a devastação do
distrito de Bento Rodrigues, muito se tem questionado acerca da segurança de
barragens. Assim como a análise da implantação de uma barragem deve ser criteriosa
sob os aspectos econômicos, sociais e ambientais da região, o estudo do rompimento
das barragens e suas implicações visa entender o deslocamento da onda de inundação
devido a uma possível ruptura.
Independentemente da motivação da ruptura de uma barragem, é necessário que seja
previamente estabelecida uma ação mitigadora dos danos catastróficos que ela pode
causar.
Uma vez conhecido o deslocamento da onda de inundação, é
possível conhecer o tempo real em que a água ou os resíduos
atingirão a localidade ao seu redor e isso permite que seja
estabelecido um plano de contingência de modo a evitar maiores
danos, muitos deles irreparáveis.
Desse modo, é preciso compreender a estrutura básica de uma barragem e o modo
como ela se comporta hidraulicamente, de forma que as projeções sobre sua
construção, seu funcionamento e possíveis eventualidades sejam projetadas
adequadamente.
Para realização desses estudos, é necessário conhecer as informações da bacia
hidrográfica: estudos hidrológicos, estudo do barramento, do reservatório, do curso-
d’água à jusante, do rompimento e da planície de inundação.
 Projeção da Usina de Belo Monte, rio Xingu, Pará (Brasil). (Fonte: MUNDO EDUCAÇÃO
<https://mundoeducacao.bol.uol.com.br/geografia/usina-belo-monte.htm> . Acesso em: 8 out. 2018.)
O correto dimensionamento das barragens é indispensável para o seu bom
funcionamento.

Saiba mais
Reflita sobre o dimensionamento de barragens. Assista ao vídeo TCU suspeita
de erro na construção de barragem que ruiu no córrego Sóter
<https://youtu.be/YwOPJZLKb-U> .
Principais componentes de uma
barragem
Para analisar uma barragem, usa-se seus elementos básicos constituintes. Na maioria
dos casos, começa-se a entender seus componentes pelo dimensionamento de
barragens pequenas (até 10 m, aproximadamente) de terra ou de enrocamento.
As barragens separam os trechos de montante (área represada de água ou resíduo),
do trecho de jusante (área à frente da barragem).
 Esquemático das partes constituintes de uma barragem. (Fonte: Atlas Digital das Águas de Minas
<http://www.atlasdasaguas.ufv.br/exemplos_aplicativos/roteiro_dimensionamento_barragens.html#um>
. Acesso em: 8 out. 2018.)
 Vista superior do esquemático, mostrando o posicionamento do canal extravasor. (Fonte: Atlas Digital das
Águas de Minas
<http://www.atlasdasaguas.ufv.br/exemplos_aplicativos/roteiro_dimensionamento_barragens.html#um>
. Acesso em: 8 out. 2018.)
Elementos básicos constituintes de
uma barragem
Talude de montante
Elemento da barragem que efetivamente faz contato com o volume represado.
Os taludes de aterro devem ser estáveis durante a construção da barragem e sob
quaisquer condições de operação.
Talude de jusante
Elemento da barragem que dá estabilidade ao conjunto, quando se trata de uma
barragem de terra ou de enrocamento. Barragens de concreto que possuem o
peso próprio elevado têm estruturas diferentes (concreto em arco ou com
contraforte, por exemplo). Os aterros compõem os taludes e devem ser
projetados de modo a não submeter as fundações a tensões excessivas.
Eixo
Centro de gravidade das barragens, posicionado a partir da crista.
Paramentos ou barramentos
Quando as barragens são feitas de concreto, as superfícies que limitam o corpo
da barragem (aproximadamente verticais), são chamadas de barramentos. Assim
como os taludes, são classificadas em paramento de montante e o paramento de
jusante.
Crista ou coroamento
É a superfície que delimita superiormente o corpo da barragem.
Fundação
É a superfície inferior da barragem, que fica em contato direto com o fundo do
rio. A fundação é construída transversalmente ao curso-d’água e no eixo da
barragem.
Folga
É a cota de diferença entre a crista e o canal extravasor. Também conhecida
como borda livre.
Canal extravasor
O canal extravasor de uma barragem é um sistema que permite o escoamento da
vazão máxima de enchente da barragem, garantindo que a barragem opere em
níveis de segurança. Também conhecido como descarregador de cheia ou
vertedouro.
Desarenador
É um canal, também conhecido como descarregador de fundo, que faz a
manutenção do caudal à jusante da barragem. Esse canal tem como objetivo
principal a eliminação dos depósitos do fundo e ao esvaziamento do reservatório,
caso necessário.
Eclusas ou comportas
Regulam hidraulicamente entrada e saída de água entre a montante e a jusante
da barragem e permitem à navegação fluvial vencer o desnível imposto pela
barragem.
Estrutura de Transposição
Estrutura que permite a transposição de peixes, de modo que os mesmos
possam vencer o desnível imposto pela barragem, objetivando a manutenção
ecológica da barragem. Essa estrutura pode ser uma escada, ou até mesmo um
canal. Também pode haver canais com a finalidade de se fazer a transposição de
barcos.
Encontros
São as superfícies laterais de contato com as margens do rio.
Quando analisamos o projeto de uma barragem, inicialmente precisamos fundamentar
esta análise sob dois critérios, que estão obrigatoriamente ligados à segurança das
barragens:
Estudos hidrológicos da bacia hidrográfica onde está inserida a barragem, em
que são determinadas a vazão máxima de cheia e o volume de armazenamento
necessário à regularização da vazão.
Estudos hidráulicos utilizados no dimensionamento do sistema extravasor
(responsável por eliminar o excesso de água e dissipar a energia acumulada), do
desarenador (responsável por eliminar os depósitos do fundo ou esvaziar o
reservatório), e da tomada de água (captação da água que é represada).

Atenção
Parte dos critérios de segurança no dimensionamento de barragens depende da
correta estimativa da vazão máxima de cheia e dos volumes de regularização no
reservatório.
O sistema de extravasores das barragens é dimensionado a partir da vazão
máxima de cheia; seu incorreto dimensionamento poderá causar altos custos
para a realização da obra, ou até mesmo a inviabilidade da execução da mesma.
Se um sistema de extravasores é subdimensionado, pode ocorrer a ruptura da
estrutura, colapsando todo o sistema da barragem.
Segurança de barragens
Uma das situações mais graves que pode ocorrer em uma barragem é a sua ruptura,
que pode acontecer por:
Galgamento, que ocorre por erosão e arrastamento dos aterros, em barragens de
terra;
Subdimensionamento da estrutura como um todo;
Excesso de pressão exercida na estrutura, sem o devido acompanhamento de
segurança.
As barragens devem ser instrumentadas e acompanhadas constantemente, devido aos
efeitos da compressão e descompressão decorrentes dos períodos de cheia e
estiagem, quando as estruturas ficam mais suscetíveis à fissuração, pelo não
funcionamento em condições normais de operação.
 Barragem do Rio Teton, EUA, rompida por erosão. (Fonte:Charles Haacker / Flickr
<https://www.flickr.com/photos/43619751@N06/5118995254> . Acesso em: 8 out. 2018.)
 Risco de ruptura em barragem Lake Oreville na Califórnia, EUA. (Fonte: Notícias ao Minuto
<https://www.noticiasaominuto.com.br/mundo/345856/california-mais-de-188-mil-sao-retirados-
de-casa-apos-dano-em-barragem> . Acesso em: 8 out. 2018.)
 Ruptura na Barragem de Chapecó, Santa Catarina, Brasil. (Fonte: A Notícia
<http://www.anoticia.com/noticias/geral/id/6922/barragem-de-chapeco-ruptura-deixa-municipios-
de-br.html> . Acesso em: 8 out. 2018).
No Brasil, a Política Nacional de Segurança de Barragens (Lei nº 12.334/2010
<http://www.planalto.gov.br/ccivil_03/_ato2007-
2010/2010/lei/l12334.htm> ) cria regras para a acumulação de água, de resíduos
industriais e para a disposição final ou temporária de rejeitos.
Essa política também estabelece que a Agência Nacional de Águas (ANA, 2018) é a
responsável por:
1
Organizar, implantar e gerir o Sistema Nacional de Informações sobre Segurança de
Barragens (SNISB).
2
Promover a articulação entre os órgãos fiscalizadores de barragens.
3
Coordenar a elaboração do Relatório de Segurança de Barragens.
4
Receber denúncias dos demais órgãos ou entidades fiscalizadores sobre qualquer não
conformidade que implique em risco imediato à segurança ou qualquer acidente
ocorrido nas barragens.
O SNISB tem por objetivo coletar, armazenar, tratar, gerir e disponibilizar, para a
sociedade, as informações relacionadas à segurança de barragens em todo o território
nacional.
A inserção de informações no sistema está sob a responsabilidade de cada entidade
ou órgão fiscalizador de segurança de barragens no Brasil (ANA, 2018).
O SNISB emite o Relatório de Segurança de Barragens anualmente, que pode ser
acessado na página da ANA, assim como disponibiliza um Mapa Interativo das
Barragens Cadastradas no Sistema, que contém dados das barragens inseridas no
SNISB pelas entidades fiscalizadoras.
 Mapa de barragens por categoria de risco, SNISB. (Fonte: SNISB
<http://www.snisb.gov.br/portal/snisb/mapas-tematicos-e-relatorios/tema-1-1> . Acesso em: 8 out.
2018.)
Barragens por Categoria de Risco
Baixo
Citocina
Alto
Não classificado
Rios principais
Cursos d'Água
Estadual
Federal

Saiba mais
Você sabe o que é a Política Nacional de Segurança de Barragens? Assista ao
vídeo Segurança de Barragens no Brasil
<https://www.youtube.com/watch?v=If57BMOy5Xk> e compreenda a
atuação da ANA no monitoramento de barragens.
 Desastre em Mariana, Minas Gerais. (Fonte: Leonardo Mercon / Shutterstock)
Impactos Ambientais do
Represamento
Muitas vezes, a implantação de uma barragem para a geração de energia elétrica é
considerada como uma fonte de energia limpa, porém, ao fazermos uma análise
crítica quanto à questão ambiental verificamos que esse tipo de intervenção é muito
agressivo e afeta consideravelmente o meio ambiente, provocando inundações em
grandes áreas, modificando o fluxo natural dos rios, eliminando espécies vegetais e
obrigando, muitas vezes, a desocupação dessas áreas.

Atenção
O impacto causado por esse tipo de obra pode ser observado desde a sua fase de
implantação e ao longo de sua vida útil. Um projeto desse porte deve estar
associado, obrigatoriamente, a uma compensação de modo a que se reparar os
malefícios associados à construção de barragens.
É natural que se faça um estudo de desenvolvimento econômico e social do local
de implantação, de modo que os efeitos benéficos do empreendimento sejam
compensadores para a população como um todo. A eficiência dos recursos
energéticos obtidos tem de estar associada aos benefícios à comunidade.
São ações desagregadoras decorrentes da implantação de barragens:
1
Construção de um ecossistema artificial sobre o escoamento superficial e profundo
dos rios.
2
A mudança do regime de evaporação e precipitação.
3
Mudança do clima local.
4
Alteração dos valores econômicos e sociais da região.
5
Extinção da fauna e flora nativa na região de alagamento.
6
Decomposição da vegetação encoberta pela inundação, que provoca a liberação do
gás metano — um dos gases responsáveis pelo efeito estufa.
Atividade
1. Assinale a alternativa que descreve o elemento estrutural de uma barragem.
“Elemento da barragem que dá estabilidade ao conjunto, quando se trata de uma
barragem de terra ou de enrocamento”.
 a) Talude de montante.
 b) Talude de jusante.
 c) Comporta.
 d) Desarenador.
 e) Extravasor.
2. Quando analisamos o projeto de uma barragem, inicialmente precisamos
fundamentar esta análise sob quais critérios, que estão obrigatoriamente ligados
à segurança das barragens:
 a) Estudos meteorológicos e estudos hidráulicos.
 b) Estudos hidrológicos e estudos mecânicos.
 c) Estudos hidropneumáticos e estudos morfológicos.
 d) Estudos hidrológicos e estudos hidráulicos.
 e) Estudos hidrológicos e estudos topográficos.
3. No Brasil, a Política Nacional de Segurança de Barragens (Lei nº 12.334/2010)
cria regras para a acumulação de água, de resíduos industriais e para disposição
final ou temporária de rejeitos. Essa política também estabelece que a Agência
Nacional de Águas (ANA) é a responsável por organizar, implantar e gerir qual
sistema?
 a) Sistema Nacional de Informações sobre Secas de Barragens.
 b) Sistema Único de Informações sobre Seca de Barragens.
 c) Sistema Único de Informações sobre Segurança de Barragens.
 d) Sistema Numérico de Informações sobre Seca de Barragens.
 e) Sistema Nacional de Informações sobre Segurança de Barragens.
4. Muitas vezes, a implantação de uma barragem para a geração de energia
elétrica é considerada como uma fonte de energia limpa, porém, ao fazermos
uma análise crítica quanto à questão ambiental, verificamos que essa forma de
intervenção é muito agressiva e afeta consideravelmente o meio ambiente. O que
pode ser provocado no ambiente com a implantação desse tipo de projeto?
 a) Inundações em áreas médias, modificando o fluxo natural dos rios,
eliminando espécies vegetais e obrigando muitas vezes a desocupação dessas
áreas.
 b) Inundações em pequenas áreas, mantendo o fluxo natural dos rios,
eliminando espécies vegetais e obrigando muitas vezes a desocupação dessas
áreas.
 c) Inundações em pequenas áreas, mantendo o fluxo natural dos rios,
aumentando a quantidade de espécies vegetais aquáticas nessas áreas.
 d) Inundações em grandes áreas, modificando o fluxo natural dos rios,
eliminando espécies vegetais e obrigando muitas vezes a desocupação dessas
áreas.
 e) Inundações em grandes áreas, modificando o fluxo natural dos rios,
aumentando a quantidade de espécies vegetais aquáticas nessas áreas.
5. Uma das situações mais graves que pode ocorrer em uma barragem é a sua
ruptura. A ruptura de barragens pode acontecer por galgamento, que ocorre por:
 a) Erosão e arrasamento dos aterros, em barragens de concreto.
 b) Erosão e concretagem dos aterros, em barragens de terra.
 c) Erosão e arrastamento dos aterros, em barragens de terra.
 d) Erosão e concretagem dos aterros, em barragens de concreto.
 e) Erosão e afastamento da crista, em barragens de terra.
Referências
AGÊNCIA NACIONAL DE ÁGUAS (ANA). Disponível em:
http://www3.ana.gov.br/portal/ANA/regulacao
<http://www3.ana.gov.br/portal/ANA/regulacao> Acesso em: 08 out. 2018.
COSTA, W. D. Geologia de Barragens. 1.ed. São Paulo: Oficina de Textos, 2018.
CRUZ, P. T. 100 barragens brasileiras. 2.ed. São Paulo: Oficina de Textos, 2014.
Explore mais
Pesquise na internet, sites, vídeos e artigos relacionados ao conteúdo visto. Em caso de
dúvidas, converse com seu professor online por meio dos recursos disponíveis no ambiente
de aprendizagem.
Você pode encontrar mais informações sobre os principais elementos de uma barragem
no Atlas Digital de Águas de Minas
<http://www.atlasdasaguas.ufv.br/home.html>, em que há informações sobre
exemplos de incidentes e acidentes em barragens de terra e um plano de segurança de
barragens.
Assista ao vídeo Momento em que a barragem se rompe em Mariana, MG
<https://youtu.be/4YgxM-595bk> e reflita sobre o monitoramento de barragens.
Leia o TCC Estudo para o Projeto Geotécnico de Barragens
<http://monografias.poli.ufrj.br/monografias/monopoli10006346.pdf> e
observe os pré-requisitos necessários para este tipo de projeto.
Leia o Relatório Anual de Sustentabilidade
<https://www.itaipu.gov.br/responsabilidade/relatorios-de-sustentabilidade>
 e conheça mais a maior hidroelétrica do Brasil — Itaipú.