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REINTRUMENTAÇÃO DE
BARRAGENS – ASPECTOS
RELEVANTES
João Francisco Alves Silveira
SBB Engenharia
REINSTRUMENTAÇÃO DE BARRAGENS
A revisão e atualização do plano de
instrumentação das barragens, principalmente
das mais antigas, tem como objetivo descartar os
instrumentos danificados ou de pouco destaque,
concentrando a atenção sobre os locais de maior
interesse, onde o projeto original não atendeu aos
critérios atuais ou onde o próprio comportamento
das estruturas de barramento evidenciou
eventuais problemas.
REINSTRUMENTAÇÃO DE BARRAGENS
A vida útil de uma barragem é superior a 50 anos,
enquanto a vida útil dos instrumentos elétricos ou
eletrônicos é de no máximo 40 anos.
Portanto, o plano de re-instrumentação de uma
barragem se faz necessário a cada 40 anos, ou até
menos.
Recentemente temos realizado a re-
instrumentação de algumas PCH’s após 3 a 5
anos, devido a baixa qualidade dos instrumentos.
Muitas vezes a necessidade de re-instrumentar uma barragem
decorre de falhas na fase de projeto.
FALHAS DE PROJETO – LOCAÇÃO INSTRUMENTOS
A locação de
instalação dos
instrumentos por
vezes é equivocada
por não se dispor de
experiência prática e
não se atentar para
as necessidades de
manutenção.
Falha grosseira na locação de piezômetros sobre o
piso da galeria de drenagem.
5
FALHAS DE PROJETO – LOCAÇÃO INSTRUMENTOS
Galeria com base de extensômetro
de hastes impedindo a passagem
de equipamentos de sondagem.
Houve necessidade de romper o
concreto para a passagem da sonda.
FALHAS DE PROJETO – LOCAÇÃO INSTRUMENTOS
Os tipos de sensores também devem ser muito bem
escolhidos visto que a vida útil do instrumento está
diretamente relacionada.
Tendo em vista que os instrumentos de concepção elétrica ou
eletrônica possuem vida útil da ordem de 3 a 4 décadas, pode-se
constatar que após cerca de 40 anos de operação qualquer
barragem viria exigir uma reavaliação de seu plano de
instrumentação original
FALHAS DE PROJETO – TIPO DE SENSORES
PZE’s a serem
instalados.
Painel de leitura dos
PZE’s na crista da
barragem.
VIDA ÚTIL
FALHAS DE PROJETO – SELEÇÃO DOS INSTRUMENTOS
A princípio toda barragem deveria ter seus instrumentos de
auscultação reavaliados após 30 anos, para se descartar em
definitivo os instrumentos danificados e programar a instalação de
novos instrumentos nos locais de maior interesse.
PZE-3 COM VIDA ÚTIL ULTRAPASSADA APÓS 1,5 ANOS DO ENCHIMENTO DO RESERVATÓRIO E PZE-4 DANIFICADO APÓS CERCA DE 6 MESES.
Outro fator que deve ser considerado é a qualidade do
instrumento a ser instalado, a qual está diretamente
relacionada à vida util.
310
320
330
340
350
360
370
380
1/2/10 3/5/10 2/8/10 1/11/10 31/1/11 2/5/11 1/8/11 31/10/11
Co
ta (m
)
Data
PCH Arvoredo - Piezometria
Reservatório PZE:01 PZE:02 PZE:03 PZE:04
FALHAS DE PROJETO – TIPO DE SENSORES
Instalação de PZ’s standpipe após danificação dos PZE’s
450,00
455,00
460,00
465,00
470,00
475,00
480,00
485,00
490,00
495,00
Co
ta (
m)
Data
Seção C
NA (RESERV.) PZE-05 PZE-06 PZE-07
Gráfico indicando PZE’s
danificados
Instalação de PZ’s tipo
Standpipe em substituição aos
PZE’s danificados
FALHAS DE PROJETO – TIPO DE SENSORES
REINSTRUMENTAÇÃO
Instalação de PZ’s pela danificação dos PZE’s
PZ’s standpipe instalados
cerca de três anos após o
enchimento reservatório.
Subpressões abaixo
dos valores de
controle
PZ-02
PZ-01
Quando o campo de leitura é
ultrapassado deve ser realizada a re-
instrumentação
CAMPO DE LEITURA
Manômetro com pressão
maior que 10 m.c.a.
Medidor Triortogonal com campo de
leitura ultrapassado
Falsa
estabilização
FALHAS NA INTERPRETAÇÃO
Medidor Triortogonal
com campo de leitura
ultrapassado
Pêndulo Direto
Coordinômetro ótico do tipo LNEC
Durante 3 (três) anos os pêndulos que haviam sido
automatizados, indicando leituras erradamente
“estabilizadas”, pois o sensor de medição apresentava-
se danificado.
FALHAS NA INTERPRETAÇÃO
VARIAÇÕES CÍCLICAS DOS DESLOC
HORIZONTAL DA CRISTA DA
BARRAGEM PRINCIPAL DE ITAIPU
ANÁLISE DA INSTRUMENTAÇÃO
ANÁLISE DA INSTRUMENTAÇÃO
Amplitudes da ordem de 4,0 mm na direção montante-jusante;
Amplitudes da ordem de 1,0 mm na direção direita-esquerda hidráulica.
Apenas após a instalação do coordinômetro ótico convencional,
em Ou/2003, é que passou-se a medir corretamente os
deslocamentos horizontais da crista, os quais vieram finalmente
medir os corretos deslocamentos. Isso três anos após o
enchimento.
EXPERIÊNCIA NA RE-INSTRUMENTAÇÃO DE
BARRAGENS
RE-INSTRUMENTAÇÃO PCH SANTANA
O plano de instrumentação das estruturas civis da PCH
Santana era bem compacto, com apenas 9 (nove)
piezômetros de fundação na barragem de terra, com 18 m
de altura máxima.
SEÇÃO TRANSVERSAL COM
LOCAÇÃO PZs E REDE DE FLUXO
RE-INSTRUMENTAÇÃO PCH SANTANA
Foram, então, instalados os piezômetros PZ-10 e PZ-11, junto ao pé da
barragem, nas mesmas seções dos PZ-7 e PZ-9:
PZ-7
PZ-9
PZ-10
PZ-11 Um melhor conhecimento do
perfil geológico da fundação;
Determinação das pressões
neutras no pé de jusante, para
verificar a influência da várzea;
Comprovar a existência de filtro
horizontal na barragem, pois não
haviam mais desenhos de
projeto.
PZ-10Rede de fluxo
RE-INSTRUMENTAÇÃO PCH SANTANA
As sondagens para a
instalação dos piezômetros,
vieram comprovar a
existência do filtro horizontal
de areia, com 1,0 m de
espessura.
O maciço da barragem de terra-enrocamento desenvolve-se ao
longo de aproximadamente 5.000 m de extensão
RE-INSTRUMENTAÇÃO USINA HIDRELÉTRICA DE BOA ESPERANÇA
Tipo de Instrumento Quantidade instalada
Piezômetro tipo standpipe 31
Estações de referência 10
Marcos superficiais 28
Medidores de vazão 30
TOTAL 99
Seção transversal principal da barragem de Boa Esperança.
Por ocasião do período
construtivo o maciço de
terra-enrocamento foi
instrumentado com os
instrumentos indicados
na tabela abaixo.
Durante os primeiros anos muitos piezômetros vieram a se
danificar, alguns por atos de vandalismo.
Nas seções na região do canal do rio, onde a altura da
barragem atinge 55 m, muitos piezômetros devem ter sido
danificados pelo esmagamento da tubulação, pelo recalques
do aterro durante a construção.
Após 36 anos de operação, apenas 25% dos piezômetros
standpipe estavam em condições normais de operação.
RE-INSTRUMENTAÇÃO USINA HIDRELÉTRICA DE BOA ESPERANÇA
As inspeções de campo permitiram a seleção e otimização
da locação dos medidores de vazão, reduzindo-se de 30
para 13 o total de medidores de vazão.
Seta mostra saída d’água junto ao pé da BP, no antigo canal do rio.
Recomendou-se a instalação
de um MV na região do canal
do rio, onde a barragem
atingia sua maior altura (55
m).
RE-INSTRUMENTAÇÃO USINA HIDRELÉTRICA DE BOA ESPERANÇA
A UHE Jurumirim após 42 anos em operação, fazia-se importante
se proceder à re-instrumentação das estruturas de barramento
RE-INSTRUMENTAÇÃO DA BARRAGEM DE JURUMIRIM
A barragem de concreto possui 484 m de extensão e 50 m de altura
máxima.
Em 1976 foram instalados
32 piezômetros de tubo na
fundação das estruturas
de concreto, no contato C-
R, tendo também os
drenos de fundação,
reperfurados para 2 ½”.
O Dique de Jurumirim foiinstrumentado com umtotal de 22 piezômetros detubo.
Estes instrumentos foramcomplementados em 1976,por novos piezômetrosinstalados no vale, bem ajusante do pé do dique, emdecorrência de surgênciasobservadas em épocas deelevada pluviometria.
RE-INSTRUMENTAÇÃO DA BARRAGEM DE JURUMIRIM
O reservatório é fechado por um dique de terra de seção homogênea,
com 13 m de altura máxima e 434 m de comprimento
RE-INSTRUMENTAÇÃO DA BARRAGEM DE JURUMIRIM
Seção geológica com a locação das novas
sondagens e dos novos piezômetros.
A barragem foi construída entre 1956 e 1962, e o maciço rochoso de fundação foi
investigado através de sondagens de pequeno diâmetro, que não permitiram a
realização de ensaios de perda d’água, de modo a não se ter uma avaliação da
permeabilidade da fundação.
RE-INSTRUMENTAÇÃO DA BARRAGEM DE JURUMIRIM
As três sondagens realizadas confirmaram que o maciço
rochoso de fundação era praticamente impermeável, sem
evidência de colmatação por material betuminoso;
Foram instalados quatro novos piezômetros no Dique de
Jurumirim, assim como quatro medidores N.A. que tiveram
por objetivo medir as subpressões e a carga hidráulica no
filtro horizontal.
As sondagens foram aproveitadas para elucidar algumas
dúvidas sobre o maciço de fundação das estruturas de
concreto, e investigar a possibilidade de ocorrência de
erosão interna através da fundação do Dique de Terra.
B1
B2B3 B4
Leitura sendo realizada com
proteção contra insolação
Posição das bases do
distanciômetro
INCLINÔMETRO DANIFICADO POR ALTOS DESL. CISALHANTES
DISTANCIÔMETRO A LASER
Deslocamentos medidos pelos distanciômetro a laser
DISTANCIÔMETRO A LASER
TÉCNICA EFICIENTE E DE BAIXO CUSTO PARA A MEDIÇÃO
DESLOCAMENTOS EM SUPERFICIE
MUCHAS GRACIAS
THANK YOU VERY MUCH
MUITO OBRIGADO A TODOS
