Pela quantidade de massa que armazenam, barragens são estruturas com potencial de causar grandes danos às vidas e propriedades a jusante caso venham a se romper.

Mesmo se planejando para reduzir os riscos e prever problemas nas diversas etapas da vida de uma barragem, o empreendedor nunca estará 100% livre de eventos fortuitos que possam causar uma instabilidade estrutural. 

Podemos definir um evento de risco como qualquer acontecimento incerto que pode trazer impactos fora do padrão do comportamento esperado na operação de uma barragem.

Justamente por envolverem condições de incerteza, é praticamente impossível mitigar completamente esses riscos.

Isso faz com que seja fundamental conhecer bem os principais eventos associados à rupturas e antecipar as ações que devem ser tomadas para diminuir as chances de ocorrência de desastres.

Por isso, destacamos neste artigo as cinco condições mais comuns que podem ocasionar problemas de segurança em barragens.

Os principais eventos de risco para a ruptura de barragens

No caso das barragens de terra e de enrocamento, vamos destacar três modos de ruptura ligados a eventos de risco: galgamento, percolação e deformação. 

Para as barragens de concreto, mencionaremos os eventos resultantes de escorregamento e recalque como as duas causas de ruptura mais comuns, observando que o recalque também é considerado relevante para barragens de terra/enrocamento.

A caracterização desses eventos tem como base os requisitos estabelecidos na Lei nº 12.334/2010 e na Resolução Normativa nº 696/2015 da Agência Nacional de Energia Elétrica (ANEEL).

Os eventos selecionados estão associados aos seus respectivos critérios de avaliação (fatores de risco), identificados pela codificação estabelecida na REN 696/2015 da ANEEL.

Por isso, serão identificados também os fatores de risco vinculados às principais anomalias percebidas no processo de ruptura de uma barragem. 

É importante lembrar que a influência de cada fator de risco varia conforme o tipo de evento analisado.

Galgamento

Ocorre em: barragens de terra e barragens de enrocamento.

O galgamento ou overtopping acontece quando a água transborda por cima da barragem. É basicamente um fenômeno hidrológico que ocorre quando o vertedouro não tem capacidade suficiente para dar vazão de forma segura ao volume excedente de água para um tempo de recorrência predefinido. 

Na prática da engenharia de segurança de barragens, a ocorrência de galgamento nas barragens de terra é inaceitável sob quaisquer condições.

Fatores de risco associados ao galgamento em barragens:

A maior parte dos métodos decisórios envolvendo eventos de risco para barragens utiliza a lógica difusa para quantificar e qualificar variáveis que se caracterizam pela incerteza.

Dessa forma, as correlações estabelecidas entre os índices de risco calculados para o galgamento e as características de altura e idade associadas a cada barragem costumam gerar classificações de risco menores para estruturas de maior altura. 

Considerando aspectos geográficos, as UHEs com maior risco de galgamento são as usinas de terra e de enrocamento localizadas na Região Norte. Isso está relacionado tanto com as características do solo da região quanto com o porte dessas estruturas. 

Nas Regiões Sudeste e Sul temos algumas PCHs com patamares de maior nível de risco de galgamento por estarem localizadas em regiões sujeitas a regimes hidrológicos mais intensos.

Percolação ou Piping

Ocorre em: barragens de terra e barragens de enrocamento.

A percolação é o movimento contínuo de infiltração da água a partir da face de montante em direção a sua face de jusante. 

Também conhecido como erosão regressiva, o processo consiste na erosão interna causada pela saída de partículas finas do solo sob o efeito das forças de fluxo.

É diferente da erosão superficial, pois nesses casos não se consegue observar o carreamento do solo. 

É importante observar que uma barragem não é destinada a impedir totalmente a passagem de água por suas fundações ou pelos aterros. Por isso, a percolação de certa quantidade de água é inevitável e, até certo ponto, desejável.

Contudo, a infiltração deve ser limitada de acordo com o princípio do controle de fluxo, evitando que esse aflore no talude de jusante, provocando o arraste das partículas mais finas que pode ocasionar erosão interna.

É para isso que existem elementos de drenagem no corpo da barragem, cuja eficiência dependerá da sua localização e extensão.

Fatores de risco associados à percolação em barragens:

Uma das principais causas do piping em barragens é a inadequação da compactação das camadas do maciço associada à inadequação do material utilizado.

Por isso, estruturas com maior face de contato, sujeitas a uma maior pressão de água ou constituídas de material com maior grau de permeabilidade apresentam um risco mais elevado para a ocorrência de percolação.

Os efeitos da relação altura versus comprimento na elevação do risco de percolação são observados de modo mais representativo nas barragens de terra e de enrocamento. 

Geograficamente, o risco maior se encontra em regiões sujeitas a regimes de afluência mais representativos. Nestas localidades, muitos empreendimentos de pequeno porte possuem um histórico significativo de percolação. 

Deformação

Ocorre em: barragens de terra e barragens de enrocamento.

A deformação de uma barragem é uma mudança dimensional que ocorre em função da carga externa (solicitação) aplicada ao reservatório. 

A deformação resulta na variação da forma ou das dimensões da estrutura, o que acaba potencializando os efeitos de recalque e o risco de galgamento. 

Sua ocorrência é extremamente sensível em barragens de terra que, por sua flexibilidade, sujeitam-se a maiores deformações. 

Nas barragens de enrocamento, a análise da fundação é fundamental para determinar as deformações que podem ocorrer no enrocamento e na face impermeabilizante, pois elas podem recalcar e acentuar as deformações do maciço.

Fatores de risco associados à deformação em barragens:

Por conta de sua rigidez, as barragens de concreto não sofrem muitas deformações. Dessa forma, são indicadas para locais onde o terreno de fundação é composto de rochas com elevada dureza.

As barragens de terra, que são o tipo mais comum no Brasil, possuem uma plasticidade que permite que elas sejam assentadas em fundações mais deformáveis. Por isso, são indicadas para qualquer tipo de solo ou rocha.

Escorregamento

Ocorre em: barragens de concreto.

Escorregamento, deslizamento, rastejo e queda são alguns dos termos utilizados para descrever o movimento de massa que pode ocorrer em encostas de solos e/ou rochas sob a ação da gravidade, 

A ação hídrica é uma das maiores responsáveis pela ocorrência de escorregamentos, pois a água, ao encharcar o solo, contribui para a perda de sua resistência.

O escorregamento se dá quando as tensões cisalhantes ultrapassam a resistência ao cisalhamento dos materiais componentes do aterro ou do terreno natural.

Quanto menos horizontal for a superfície do terreno, mais esforços tangenciais são produzidos pelo material contido na barragem. 

Isso acaba movendo o solo para as regiões mais baixas, comprometendo de forma severa a estabilidade da estrutura, podendo inclusive causar seu tombamento.

É importante lembrar que escorregamentos de encostas podem formar ondas no reservatório, as quais podem galgar a barragem e causar graves danos nos taludes a jusante.

Fatores de risco associados ao escorregamento em barragens:

Estudos quanto ao risco de escorregamento são recorrentes em projetos de estabilidade de barragens de concreto à gravidade, onde são avaliados os efeitos dos parâmetros da interface entre concreto e rocha.

No Brasil, as barragens com maior risco de escorregamento estão localizadas nas regiões Central e Norte do país, caracterizadas por bacias sedimentares, detentoras, portanto, de solo com maior permeabilidade. 

Recalque

Ocorre em: barragens de concreto, barragens de terra e barragens de enrocamento.

O fenômeno de recalque em barragens diz respeito à movimentação vertical do maciço capaz de causar trincas e rachaduras na estrutura da barragem. 

A causa mais frequente desses problemas é o chamado “recalque diferencial” (ou assentamento), que ocorre quando uma parte da obra se rebaixa mais que outra, gerando esforços estruturais não previstos que aumentam a ocorrência de trincas.

Até um certo limite, cujo valor deve ser previsto na fase de projeto, essa movimentação é considerada normal.

Além desse limite, podem ocorrer descolamentos de camadas ou encontros de estruturas e materiais diferentes, colocando em risco a segurança da barragem.

Fatores de risco associados ao recalque em barragens:

Estudos indicam que, no caso das barragens de concreto, a classificação de risco associada ao recalque é superior à associada às deformações em 38% dos casos. 

O risco de recalque se eleva à medida em que se incrementam as dimensões do maciço, evoluindo a uma taxa mais acentuada para as estruturas de concreto. 

Sendo assim, o monitoramento das estruturas de concreto deve ser planejado em função do tipo da barragem (gravidade, contraforte, gravidade aliviada ou arco) e do método construtivo. 

Nas barragens de gravidade, que são as mais comuns no Brasil, é fundamental monitorar a subpressão de fundação no contato entre concreto e rocha, a temperatura do concreto e sua dissipação ao longo do tempo, além de deslocamentos e recalques da fundação.

Gestão de segurança e de riscos em barragens

Agora que você já conhece os principais eventos associados à ruptura de barragem, é importante saber que o risco imposto por essas estruturas raramente é provocado por um único fator. 

Na maior parte das vezes as rupturas ocorrem devido a uma conjunção de condições adversas, que podem estar relacionadas ao local, ao projeto, à forma de construção e de manutenção, às características da rocha subjacente e também às condições de precipitação e de atividade sísmica na área.

Sendo assim, os esforços para mitigar os riscos decorrentes desses eventos devem incluir uma fiscalização periódica rigorosa e a adoção de estudos e técnicas estruturais e não estruturais mais eficientes.

Uma boa ideia para o empreendedor é manter um registro de riscos, onde devem ser anotados todos os eventos de risco identificados. Para cada um desses eventos deve ser nomeado um controlador, que será responsável pelo acompanhamento do risco, e um dono do risco, que possui autoridade para gerenciá-lo.

O ideal é que o processo de gestão de segurança e de riscos esteja integrado no organograma e diretamente ligado à mais alta hierarquia da empresa responsável pela gestão da barragem.

Engenharia de recursos hídricos

Segurança de barragens requer conhecimento dos materiais, novas tecnologias de produtos e serviços e gestão de processos e de informação.

É exatamente a combinação desses fatores que caracteriza os serviços prestados pela equipe da Fractal.

Somos especializados em soluções de engenharia para gestão de recursos hídricos e segurança de barragens. 

Desenvolvemos estudos técnicos e sistemas de controle hidrológico que permitem lidar com eventos de risco de forma prática e assertiva, reduzindo consideravelmente os prejuízos decorrentes de incidentes e acidentes nessas estruturas.

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