REGISTRO DOI: 10.5281/zenodo.8072378
Igor Heitor Galindo Bezerra
Resumo
O presente trabalhado objetivou o estudo das construções de barragens com suas diversas proporções e inúmeras finalidades, que conseguintemente trazem grandes vantagens para os seres humanos. Destinada a diferentes tipos uso, tendo várias formas de manutenção para cada uma, esse tipo de obra está associada a um fator de risco eminente, que acaba gerando efeitos catastróficos através das rupturas, afetando assim, o meio ambiente e a sociedade como um todo. Neste sentido, essa pesquisa vem analisar o modo que é feita cada construção desse porte, o que leva a um rompimento e as medidas de segurança a serem tomadas para evitar problemas futuros, buscando melhorias nesse setor e uma atenção maior voltada a este assunto, para que haja um controle de desastres e mais atenção nas vistorias das barragens.
Palavras-chave: rompimento de barragens; controle de desastres; medidas de proteção.
1- INTRODUÇÃO
As barragens são barreiras artificiais, construídas em trajetos d’água de preferência transversalmente com o intuito de reter grandes quantidades de fluidos, elas estão desde o início da civilização, presentes no desenvolvimento das sociedades. Historicamente, a construção de barragens tenta estabelecer um convívio com os períodos de estiagem/seca. Nesse contexto, o Departamento Nacional de Obras Contra Secas (DNOCS), que em outubro de 2009 completou o seu centenário, é um órgão de referência para os brasileiros. Responsável pela construção de centenas de barragens. Os diques são divididos em grupos de acordo com sua finalidade: armazenar água para consumo residencial, agrícola e industrial, geração de energia elétrica, pesca e lazer, controle de cheias, disposição de rejeitos de mineração, entre outros. (Ernesto Tadeu Bossi, 2017). Contudo, apesar das imensuráveis vantagens criadas através da concepção de diques, a um dado alarmante em relação às rupturas desse tipo de estrutura. Essas estruturas além de causar consequências com prejuízos diretos, como a perda de vidas humanas, assolação da fauna e flora e os danos materiais no açude e nas zonas inundadas, há ainda que considerar os prejuízos indiretos resultantes da interrupção das atividades produtivas nas zonas afetadas, da impossibilidade de exploração dos recursos hídricos e os resultantes traumas psicológicos e físicos nos sobreviventes. Esse evento tem dois principais fatores que podem ser apontados como causa primária: o advento de um fenômeno natural intenso, responsável por abalar a estrutura da barragem ou o mau planejamento dessa estrutura que independentemente de fatores externos entram em colapso, em razão dos erros de cálculos dos engenheiros.
Cada barragem deve ser vista de acordo com as consequências de sua ruptura. A classificação constitui a base para a análise da segurança da barragem e para fixar níveis apropriados de atividades de vistorias. Podendo considerar para esse tipo de fato, resultante de um erro, a consequência em nível de escala catastrófica de “Alta” a “Muito Alta”. Os engenheiros estudam durante seu curso diversas disciplinas que colaboram significativamente para elaboração de projetos, construção e operação dessas barragens, devem ter em mente que uma obra ideal é aquela que tenha tempo de execução reduzido, e consequentemente, seus custos também. Garantindo a sua segurança para que não aconteçam desastres no futuro e a preservação (ou mínimo desgaste possível) do meio ambiente. Atualmente, a matriz energética brasileira é constituída em mais de 60% de aproveitamentos hidrelétricos, como CGHs(Central Geradora Hidrelétrica), PCHs(Pequena Centrais Hidrelétricas) e UHEs(Usinas Hidrelétricas) (ANEEL- Agências Nacional de Energia Elétrica 2014), além de inúmeras obras destinadas a preservação para consumo humano, contenção de cheias e demais usos(DUARTE, 2008). A Comissão Internacional de Grandes Barragens (ICOLD) tem atualmente, no seu Registro Mundial, cadastradas cerca de 40.000 barragens, com pelo menos 15 metros de altura acima da fundação. O número de barragens de menores dimensões não está contabilizado, mas é muito grande, inclusive em muitos países mais de 90% das barragens construídas são destas pequenas obras, sendo a irrigação o uso mais frequente (MIDR, 2002) .Diante dos argumentos supracitados, meu artigo se baseia na pesquisa sobre rupturas de barragens que consequentemente vem acarretar sérios problemas, tanto para vida humana quanto para o meio ambiente.
2- MATERIAIS E MÉTODOS OU REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
O tipo de pesquisa utilizada trata-se sobre os diferentes aspectos de barragens, as rupturas e o roteiro básico que deve ser feito para a sua maior segurança. Aprofundada através de artigos, cuja sua finalidade é manter as já construídas em estado de segurança, que possam assim, garantir a preservação de sua estrutura.
A metodologia aplicada na pesquisa foi baseada em artigos lidos, estudos de caso, e a experiência de engenheiros que atuaram e ainda atuam como especialistas em barragens, foi possível chegar ao resultado.
3- Tipos de Barragens
Aqui veremos como reconhecer cada tipo de barragem e quais suas principais características.
3.1 Barragem de terra
Para Hradilek et al (2002), essas barragens são apropriadas quando houver a disponibilidade de solo argiloso ou areno-siltoso/argiloso próximo à área da obra, além da existência de um local apropriado para a localização do vertedouro em uma das margens. Divide-se em dois tipos: homogênea, quando há predominância de um único material (embora possam ocorrer elementos como filtros, rip rap, etc.), e zonadas, nas quais são feitos zoneamentos de materiais terrosos em função das características de permeabilidade (OLIVEIRA, 2012).
Figure SEQ Figure \* ARABIC 1- Barragem de Terra
Figure SEQ Figure \* ARABIC 2 – Representação esquemática dos elementos básicos de uma pequena barragem de terra.
3.2 Barragem de Enrocamento
Aglomerado de terra e rochas que podem ou não ser rejuntadas com argamassa, e tem como principal função o armazenamento permanente de água. A escolha para esse tipo de barragem deve ser feita a partir do estudo de solo, e é mais atrativo quando o solo é “fino”, e há insuficiência de maciços apropriados. Geralmente são barragens pequenas e que tem “degraus” que amenizam a velocidade de escoamento da água.
Figure SEQ Figure \* ARABIC 3- Vertedores com comportas
Figure SEQ Figure \* ARABIC 4 – Barragem de Enrocamento
3.3 Barragem de Concreto
As barragens de concreto são em sua essência divididas em por tipos, sendo eles: Gravidade, Gravidade aliviada, Contraforte, entre outras. A princípio as barragens eram feitas de pedras, alvenaria, madeira e alguns outros materiais, com a evolução da engenharia foram adicionados aglomerantes como pozolanas, cimento, e alguns outros itens a fim de otimizar o tempo da construção como o retardador de pega. Para a escolha do tipo de barragem a ser construída devem ser feitos, estudo de solo, ciclo hidrológico, além do deflúvio anual, o que irá influenciar no tipo de material que será utilizado na estrutura da barragem.
Figure SEQ Figure \* ARABIC 5 – Barragem de Concreto Itaipu
Figure SEQ Figure \* ARABIC 6 – Barragem de Concreto Inguri (Georgia)
3.4 Barragens em arco
São barragens que são bastante utilizadas em vales estreitos e tem como característica sua dupla curvatura, na vertical e horizontal, sua curvatura resiste precisamente ao empuxo da água, e também as cargas que são igualmente distribuídas ao longo do dorso da barragem e fazendo com que a água seja direcionada as ombreiras.
Figure 7 – Barragem em Arco
4- Consequências e curiosidades
Com essa grande estrutura que tem as barragens, criada pelo homem para diversos proveitos deve-se dar uma importância extra para as rupturas, que por sua vez sucede devido a diversos fatores:
- Uma má operação do reservatório e do vertedouro através da ocorrência de uma cheia de projeto
- Deformação excessiva do bloco, com recalque da crista
- Composição da praia de rejeitos fora dos limites especificados em projeto ou lançamento inadequado de rejeitos no reservatório à redução do volume livre para laminação de cheias
- Ocasião de uma cheia extraordinária, para o qual o vertedouro não tenha capacidade hidráulica
- Formação de uma onda induzida dentro do reservatório
4.1 Análise cinemática aplicada
O emprego das técnicas vistas serve para a identificação de problemas que a barragem venha a enfrentar futuramente, como por exemplo, rupturas nas rochas. Essas rupturas podem ocorrer de diversas formas, algumas naturais, como o vento, erosão e em outros casos, pela própria ação humana.
5- Tipos de Rupturas
Aqui poderemos ver os tipos de rupturas e suas principais características e como lidar com cada caso.
5.1 Ruptura Planar
É produzida quando a ruptura se dá em uma superfície pré-existente, que pode ser uma estratificação, uma junta tectônica, uma falha, etc. Quando a descontinuidade tem a direção aproximadamente paralela à face do talude e mergulho menor que a face do talude permitindo o material acima da descontinuidade deslizar.
Os diferentes tipos de ruptura planar dependem da distribuição e características das descontinuidades no talude, as mais frequentes são:
– Ruptura por um plano que desliza na face ou no pé do talude tendo a fenda tracionada.
– Ruptura por um plano paralelo a face do talude que faz perder a resistência devido a erosão.Figure 8 – Métodos Aplicados de estabilidade dos taludes
Figure 8 – Métodos Aplicados de estabilidade dos taludes
5.2 Ruptura circular
A ruptura circular ocorre em maciços rochosos extremamente fraturados, que apresentam um comportamento isotrópico e onde os planos de descontinuidades não controlam o comportamento mecânico em solos ou em maciços muito alterados, segundo uma superfície em forma de concha.
Figure 9 – Ruptura Circular
5.3 Ruptura em cunha
A ruptura em cunha é gerada a partir de duas descontinuidades distintas, cuja interseção propicia o rompimento de parte do talude. Este tipo de ruptura geralmente apresenta-se em maciços com várias famílias de descontinuidades, cuja orientação, espaçamento e continuidade determinam a forma e volume da cunha.
Figure 10 – Ilustração da Ruptura em Cunha
Figure SEQ Figure \* ARABIC 11 – Ruptura em Cunha (Imagem Real)
5.4 Ruptura por tombamento
A ruptura por tombamento consiste em um mecanismo que acontece em diferentes pontos do maciço como o começo e toda a sua propagação pela rocha, o que eventualmente gera o colapso da estrutura. A depender do próprio peso e do atrito que gera entre elas, as rochas deslizam umas sobre as outras e acaba resultando no “tombamento”.
Figure 12 – Ruptura por Tombamento
6- RESULTADOS e DISCUSSÕES
O que podemos associar como os principais fatores para o colapso de uma barragem são:
Falta de planejamento, que se refere muito à erros humanos, sem interferência externa, que são erros nos cálculos ou até mesmo imprudência.
Fenômenos naturais, que é algo que não dá para prever, como por exemplo, abalos sísmicos.
6.1 As principais causas levantadas para o rompimento da barragem listada no artigo foram:
- Enchentes;
- Erosão interna (piping);
- Transbordamento;
- Liquidificação;
- Erro técnico ou
- A combinação deste fatores.
Dentre outros exemplos mais recentes temos a barragem de Fundão a 35km de Mariana-MG, que também teria a finalidade de armazenamento de rejeitos de minério. Estudos apontam como a principal causa da ruptura da barragem a presença de lama na ombreira esquerda onde só deveria conter AREIA. Entre outras causas : a drenagem e a liquefação dos rejeitos arenosos.
Figure 13 – Colapso da barragem de Mariana-MG
7- CONCLUSÕES
A fim de abordar a questão central de pesquisa “Segurança de Barragens e suas Rupturas ”o artigo sintetiza e reconcilia quatro modelos / tipos de Barragens e rupturas, incluindo a matriz energética brasileira juntamente com as diretrizes elaboradas, fornecem modelos de políticas e critérios de seleção para determinar a extensão da política necessária de garantia de segurança de barragens para jurisdições variadas. Pelo que já foi apresentado neste artigo muitas das causas que geram os desastres por rupturas são cometidos por erros técnicos ou fenômenos naturais, na maioria dos casos, é dominada pela presença de descontinuidades preexistentes. Os engenheiros que estudam durante seu curso disciplinas que os orientam e colaboram significativamente para elaboração desses projetos de grande porte, também tem em mente que uma obra ideal é aquela que tenha tempo de execução reduzido, e assim consequentemente seus custos também. Garantindo a sua segurança para que não aconteçam desastres no futuro e a preservação (ou mínimo desgaste possível) do meio ambiente. É de suma importância que os orgãos responsáveis por tais obras façam visitas periódicas para analisar e reparar qualquer tipo de alteridade presenta nessas estruturas.
8- REFERÊNCIAS
ASSIS, A. Mecânica das Rochas, Brasília, DF Jan.2013. Disponível em: <https://www.studocu.com/pt-br/document/universidade-de-brasilia/mecanica-das-rochas/apostila-de-mecanica-das-rochas-andre-assis-un-b/17358671> Acessado em: Fevereiro 2023;
DUARTE,A. Classificação das barragens de contenção de rejeitos de mineração, Belo Horizonte, 2008. Disponível em: <https://www.smarh.eng.ufmg.br/defesas/502M.PDF> Acessado em: Janeiro 2023;
GOUVEIA, F. Tipos de barragens, AECweb. 2021 disponível em: <https://www.aecweb.com.br/cont/m/rev/tipos-de-barragens_13731_10_0> Acessado em: Fevereiro 2023;
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MIDR, ministério de integração nacional e do desenvolvimento regional. Manual de segurança e inspeção de barragens. Brasília DF jul.2002. Disponível em: <https://arquivos.ana.gov.br/cadastros/barragens/inspecao/ManualdeSegurancaeInspecaodeBarragens.pdf> Acessado em: Janeiro 2023;
OLIVEIRA, P. Problemas hidrogeológicos em barragens envolvendo o mecanismo de retroerosão tubular, Rio de Janeiro 2012. Disponível em: < https://pantheon.ufrj.br/bitstream/11422/5389/1/OLIVEIRA%2C%20P.H.A.pdf > Acessado em: Janeiro 2023;
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