Barragens - Conceitos-Tipos e Generalidades

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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 OU APLICAÇÃO DAS BARRAGENS – 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 mista
Enrocamento
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
0,20,2
11 H ba
El te
núcleo de argilaenrocamento
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
• Núcleo argiloso central ou inclinado:
• Se a argila e o enrocamento apresentam
compressibilidades comparáveis:
- Vantajoso o núcleo central: maior pressão nas
fundações; base mais larga – redução das perdas
d’água.
• Se a argila for muito mais compressível que o
enrocamento:
- Núcleo central: pode ocorrer o fenômeno de
arqueamento (“efeito de silo”) – o peso da argila passa
a ser suportado pelo enrocamento, podendo causar o
surgimento de trincas;
- Vantajoso o núcleo inclinado: não transfere a
carga; libera a execução do talude de jusante.
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
Aspectos e detalhes construtivos de barragens:
- CCR (Barragens tipo gravidade, baixo
consumo de cimento, uso de equipamentos de
compactação);
- Proteção dos taludes nas barragens de terra;
- Borda livre (altura de onda, dissipação da
onda e recalques) – geralmente entre 1 e 3 m;
- Crista de barragens (4 a 12 m);
- Melhor estabilidade: bermas de equilíbrio;
- Desvio do rio: vales fechados e semi-encaixados -
túneis por ombreiras rochosas; no caso de vales
abertos - desvio em etapas.
Questões para estudo
1. Cite e comente 03 finalidades da 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.
106 GW
41%
28 GW
11%
3 GW
1%
60 GW
23%
26 GW
10%
14 GW
5%
13 GW
5%
10 GW
4%
POTENCIAL
HIDRELÉTRICO
POR BACIA
HIDROGRÁFICA
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
•Estudo de Viabilidade
•Projeto Básico
•Projeto Executivo
(Duração de anos)
• análise preliminar das características da
bacia hidrográfica;
• aspectos topográficos, hidrológicos,
geológicos e ambientais;
• primeira avaliação do potencial e
estimativa de custo e definição de
prioridades para a etapa seguinte.
Estudos de Inventário Hidrelétrico
Utilização Múltipla daÁgua
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.
Fase de Inventário Hidrelétrico
• Análise preliminar das características da bacia
hidrográfica;
• Potencial hidrelétrico:
- Alternativas de divisão de quedas
- Máximo de energia possível de ser gerada
- Menor custo
- Mínimo de efeitos negativos sobre o
meio ambiente.
- Cenários de utilização múltipla da água
Fase 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:
- Verificação dos materiais disponíveis: quantidade e qualidade;
- Verificação de possíveis fugas geológicas;
- Verificação de estabilidade de taludes naturais;
- Verificação da possibilidade de assoreamento;
- etc.
2.4 Projeto Básico
É a etapa em que o aproveitamento, como
concebido nos estudos de viabilidade, é detalhado e
tem definido seu orçamento, 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 que foram definidos
na fase de Estudos de Viabilidade, de modo a
manter, nesta fase de projeto, sua energia
assegurada (itens fixados no edital de licitação).
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.
Medidas necessárias à prevenção, mitigação
ou compensação dos impactos identificados, até o
nível de projeto, preparando-os para a imediata
implantação.
Fase de Projeto Básico
• Investigações de campo e de laboratório mais localizadas;
• Detalhamento do aproveitamento selecionado na fase de
viabilidade (dimensionamento das estruturas, elaboração
de plantas e cortes, memoriais descritivos etc.);
• Memoriais descritivos;
• Especificações técnicas e o dimensionamento final das 
estruturas;
• Plantas e cortes das estruturas e dos equipamentos 
permanentes;
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.
Fases do Projeto Executivo
• Detalhamento do projeto básico; elaboração dos
desenhos de detalhamento das obras civis e dos
equipamentos hidromecânicos e eletromecânicos;
• Ensaios de campo e de laboratório → verificação,
detalhamento e comparação dos dados do projeto básico
com os da obra;
• Elaboração do “As Built” (“como construído”)→
descrição das modificações realizadas e executadas em
relação ao projeto básico;
• “As Built” → extrema importância para a realização de
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;
• 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
Índice Custo-Benefício Energético
• Relação entre o custo anual de cada aproveitamento e o 
benefício em energia obtido por sua operação.
• Expresso em Valor/MWh
 
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
Questões para estudo
1.Cite e comente as fases que compõe a
elaboração do projeto de uma barragem.
2.Explique em que consiste o potencial
hidrelétrico de uma bacia hidrográfica.
3.Explique as ações que devem ser realizadas
na fase de elaboração do projeto básico de
uma barragem.
4.Explique o que significa o documento “As
Built” elaborado na fase de projeto
executivo/construção de uma barragem.