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REPAROS A JUSANTE DO SISTEMA EXTRAVASOR DE MOXOTO Eng2 Ricardo Jose Barbosa de Souza f') Eng° Jose Aquino do Souza (2) (1) CHESF. (2) Consultor Independence RESUMO 0 sistema extravasor da usina Apolbnio Sales (Moxot6) apresentou logo ap6s o enchimento do reservat6rio ( 1974) restrigoes operacionais nos sois primeiros va os , em fungao da nao regularizaga o do canal de descarga. Posteriormente inspeoes subaquatic as indicaram neces- sidade de reparos nas estruturas e erosOes na rocha a jusante do dissipador . Este trabalho descreve os procedimentos operacionais para ensecamento e realizadao dos reparos bem Como as solugoes adotadas para correcao dos problemas identificados. 1. INTRODUpAO A Barragem da UHE Apolanio Sales barra o rio Sao Francisco na localidade Moxot6, cerca de 3 km a mon- tante do complexo hidroeletrico de Paulo Afonso. A usina de Moxot6, pertencente ao sistema energetico da CHESF, opera a fio d'agua e tem uma capacidade nominal de 440 MW. O sistema extravasor a constituido de um descarrega- dor de fundo, controlado por 20 comportas tipo segmen- to de 8 m x 10 m, cada uma delas com capacidade de 1300 m3/s, que alimentam o reservat6rio Delmiro Gou- veia (UHE's Paulo Afonso I, II e III). A dissipagao a jusante foi preconizada numa bacia plana, em rocha natural regularizada, afogada pela condigao do navel do reservat6rio de jusante. Inspegaes subaquaticas realizadas apbs 4 anos de operacao identificaram alguns problemas erosivos na soleira do trampolim de jusante, arrancamento de blin- dagem e forte indicio de erosao regressive no pe da estrutura. Este trabalho descreve os principais problemas obser- vados na estrutura do extravasor Moxot6, apresenta as solugaes adotadas, o planejamento do ensecamento do recinto e o procedimento operacional realizado de modo a nao prejudicar a operapao de vertimento durante os servigos de reparos. 2. CARACTERISTICAS GERAIS DO EXTRAVASOR E BACIA DE DISSIPAcAO 2.1 Aspectos Hidraullcos 0 sistema extravasor a utilizado pars alimentar as usi- nas de Paulo Afonso I, II e III, que requerem uma vazao media diaria de 2060 m3/s. Durante o perlodo de cheias este sistema extravasor tem condicao de verter ate 26000 m3/s, correspondente a 74% da enchente maxima de projeto , do complexo hidroeletrico (incluindo Paulo Afonso IV). A a gua a restitulda sob uma carga media de 22 m, atraves de um canal horizontal de 30 m de comprimento, dotado em sua extremidade de um defletor a 45° cuja crista se situa cerca de 3 , 0 m acima do navel da rocha a jusante ( Figura 1). Sendo uma estrutura compacta, em que o ressalto nao se estabelece claramente , opera essencialmente como um defletor afogado o qual a submetido , em sua ex- tremidade , a condigaes de fluxos desfavoraveis, prin- cipalmente , no que diz respeito a cavitagao. 2.2 Aspectos Geoldgicos A estrutura estravasora Moxot6 esta assente num com- plexo cristalino de rochas igneas e metam6rficas de idade pre - cambriana. 0 macigo rochoso apresenta - se intensamente fratura- do, consequencia das agaes tect3nicas do passado. Diversas feigaes geo-estruturais , com grandes quan- tidades de diques , falhas e dobramentos, sao obser- vadas no local das estrutura. A rocha predominante e o granito - gnaissico, porem com a presenga de gnaisse , migmatito e granito rosado. De um modo geral , as rochas apresentam - se sas e fratura- das, sendo a maioria das fraturas verticais e sub-ver- ticais. No canal de descarga , em particular junto a fundacao das estruturas , sao encontradas areas com rocha alte- rada a faixas com milonitos muito fissuradas ( Figura 2). XX Seminirio Nacional de Grandee Barragens 257
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REPAROS A JUSANTE DO SISTEMA EXTRAVASOR DE MOXOTO
Eng2 Ricardo Jose Barbosa de Souza f')
Eng° Jose Aquino do Souza (2)
(1) CHESF.(2) Consultor Independence
RESUMO
0 sistema extravasor da usina Apolbnio Sales (Moxot6) apresentou logo ap6s o enchimento doreservat6rio ( 1974) restrigoes operacionais nos sois primeiros vaos , em fungao da naoregularizaga o do canal de descarga. Posteriormente inspeoes subaquaticas indicaram neces-sidade de reparos nas estruturas e erosOes na rocha a jusante do dissipador . Este trabalhodescreve os procedimentos operacionais para ensecamento e realizadao dos reparos bem Comoas solugoes adotadas para correcao dos problemas identificados.
1. INTRODUpAO
A Barragem da UHE Apolanio Sales barra o rio SaoFrancisco na localidade Moxot6, cerca de 3 km a mon-tante do complexo hidroeletrico de Paulo Afonso. Ausina de Moxot6, pertencente ao sistema energetico daCHESF, opera a fio d'agua e tem uma capacidadenominal de 440 MW.
O sistema extravasor a constituido de um descarrega-dor de fundo, controlado por 20 comportas tipo segmen-to de 8 m x 10 m, cada uma delas com capacidade de
1300 m3/s, que alimentam o reservat6rio Delmiro Gou-
veia (UHE's Paulo Afonso I, II e III).
A dissipagao a jusante foi preconizada numa baciaplana, em rocha natural regularizada, afogada pelacondigao do navel do reservat6rio de jusante.
Inspegaes subaquaticas realizadas apbs 4 anos deoperacao identificaram alguns problemas erosivos nasoleira do trampolim de jusante, arrancamento de blin-dagem e forte indicio de erosao regressive no pe daestrutura.
Este trabalho descreve os principais problemas obser-vados na estrutura do extravasor Moxot6, apresenta assolugaes adotadas, o planejamento do ensecamento dorecinto e o procedimento operacional realizado de modoa nao prejudicar a operapao de vertimento durante osservigos de reparos.
2. CARACTERISTICAS GERAIS DOEXTRAVASOR E BACIA DE DISSIPAcAO
2.1 Aspectos Hidraullcos
0 sistema extravasor a utilizado pars alimentar as usi-nas de Paulo Afonso I, II e III, que requerem uma vazao
media diaria de 2060 m3/s. Durante o perlodo de cheias
este sistema extravasor tem condicao de verter ate
26000 m3/s, correspondente a 74% da enchente
maxima de projeto , do complexo hidroeletrico (incluindo
Paulo Afonso IV).
A agua a restitulda sob uma carga media de 22 m,atraves de um canal horizontal de 30 m de comprimento,dotado em sua extremidade de um defletor a 45° cujacrista se situa cerca de 3 , 0 m acima do navel da rochaa jusante ( Figura 1).Sendo uma estrutura compacta, em que o ressalto naose estabelece claramente , opera essencialmente comoum defletor afogado o qual a submetido , em sua ex-tremidade , a condigaes de fluxos desfavoraveis, prin-cipalmente , no que diz respeito a cavitagao.
2.2 Aspectos Geoldgicos
A estrutura estravasora Moxot6 esta assente num com-plexo cristalino de rochas igneas e metam6rficas deidade pre - cambriana.
0 macigo rochoso apresenta - se intensamente fratura-do, consequencia das agaes tect3nicas do passado.Diversas feigaes geo-estruturais , com grandes quan-tidades de diques , falhas e dobramentos, sao obser-vadas no local das estrutura.A rocha predominante e o granito-gnaissico, porem coma presenga de gnaisse , migmatito e granito rosado. Deum modo geral , as rochas apresentam -se sas e fratura-das, sendo a maioria das fraturas verticais e sub-ver-ticais.
No canal de descarga , em particular junto a fundacaodas estruturas , sao encontradas areas com rocha alte-rada a faixas com milonitos muito fissuradas ( Figura 2).
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3. CARACTERIZAgAO DOS PROBLEM
3.1 Histdrico
A epoca do enchimento do reservatorio de Moxoto, oterreno a jusante do descarregador de fundo nao haviasido convenientemente regularizado. Uma "ilhota" comalgumas caraibeiras (arbustos regionais), dentro dabacia de dissipacao, teria sido preservada.
Logo apos o inicio da operacao (1974), constatou-seque a presenca da "ilha", em frente aos 6 primeiros vaosdo extravasor, impedia o born funcionamento destes,em vista do estabelecimento de correntes de retorno edo afogamento (porjusante) das laminas das comportas.
Por outro lado, as subsequentes inspercoes subaqua-ticas de acompanhamento do comportamento dasestruturas hidraulicas, indicavarn a necessidade dealguns reparos nas estruturas de concreto das soleirasdefletoras danificadas pela acao erosiva da cavitacao(Figura 3).
Em abril de 1984 foi iniciado o ensecamento dos locaispara realizacao dos reparos no concreto e o desmonteda "ilha das Caraibeiras."
3.2 Anormalidades
0 ensecamento do recinto, permitiu evidenciar osseguintes problemas:
- Erosao moderada do concreto a jusante das guiasdos "stop-logs" devido a cavitacao produzida peladescontinuidade;
- Rompimento parcial do trilho guia dos "stop-logs" emalgumas ranhuras;
Erosao leve na proximidade da curvatura dos pila-res, devida a cavitacao provocada pelos vortices nazona de separacao do fluxo que se forma a jusantedos pilares;
- Arrancamento parcial da blindagem de ago do para-mento de montante do defletor;
- Erosao leve na superficie do defletor devido a cavita-
Sao;
- Erosao consideravel no dente defletor, nas imedia-toes do pilar devido a cavitacao;
- Erosao generalizada na bacia de dissipacao porem,em geral, afastada do pe da estrutura, exceto no podo muro guia esquerdo e em alguns vaos em que aerosao regrediu ate o po do defletor (Figuras 4A e4 B).
4. SOLUcOES ADOTADAS
As solug6es adotadas abrangeram tres niveis:
- Desmonte da ilha das caraibeiras;
- Regularizacao das fossas de erosao;
- Reparos da soleira e estrutura geral de concreto.
4.1 Procedimentos Operacionais
Os servigos foram planejados considerando-se que aoperacao do vertedouro de Moxoto nao poderia ser
interrompida, mesmo no periodo de baixas aguas.Assim, as trabaihos de ensecamento foram progra-
mados em duas etapas de modo a assegurar umavazao minima de 2060 m3/s.
A is etapa, iniciada em abril de 1984, fez-se coincidircom o final do periodo umido.
As escavag6es foram iniciadas a seco polo desmonteda "ilha das Caraibeiras". Simultaneamente, iniciou-seo langamento de uma ensecadeira partindo-se do diqueda margem direita e contornando a area a ser escavada,seguindo em dois cordoes de enrocamento num trechoreto ate atingir o Pilar 12, dividindo assim o canal dedescarga em 2 partes: uma livro para liberagao dodescarga e outra ensecada para procedimento dosreparos (Figura 5A).
Estudos em modelo reduzido definirarn as condig6es dealteamento da ensecadeira, posicionamento e protera- odos taludes contra arrastes de materiais.A 20 etapa, prevista para ser concluida antes do final doperiodo seco, sb pode ser iniciada em dezembro de1984 Qa no inicio das chuvas na regiao), em vista danecessidade de novos estudos para definir soluroesquo mais se adequassem aos problemas observadosnas estruturas.
Nesta 24 etapa liberou-se a calha direita e ensecou-sea calha esquerda, atraves de uma ensecadeira emmacigo homogeneo de saprolito de granito langado damargem esquerda para o cordao central (Figura 5B).
4.2 Desmonte da Ilha das Caraibeiras
0 desmonte da Ilha das Caraibeiras foi iniciado a seco
por um acesso atraves do dique da margem direita,deixando-se urn septo de rocha que foi retirado apos oensecamento da 12 etapa.
As escavag6es foram procedidas ate a regularizacao nonivel do canal de restituicao perfazendo urn total es-cavado de 125.000 m3.
4.3 Regularizacao das Fossas de Erosao
Em vista da eminente regressao da erosao no macicorochoso para o pe da estrutura, optou-se por umaregularizacao em concreto de ate 25 m da face dotrampolim de jusante, com uma laje que acompanhavao perfil do terreno erodido.
A concretagem foi efetuada com dois tipos de concreto:
Um concreto de enchimento para preenchimento dascavidades e outro de revestimento formado por uma
camada superficial de concreto de maior resistencia(210 kgf/cm2), armado com uma tela metalica.
A massa de concreto foi chumbada a rocha subjacentepor chumbadores de ago CA-50 de diametro 3/4"(Figura 6).
4.4 Reparo da Soleira e estruturas de Concreto
Um modelo reduzido bidimensional, composto de 02vaos completos a 02 meios vaos, em canal de vidroescala 1/30, serviu para orientar a solucao do problemaque mais se adequasse para reduzir a erosao porcavitacao na soleira.
258 XX Seminario National de Grandes Barragens
Um levantamento do campo das pressoes definiu asAreas sujeitas As pressoes negativas , constatando-sepontos de baixa pressao nas proximidades do pilar.
Adotou-se como solugao a eliminagao da blindagem eum chanframento na soleira do trampolim, pars redugAoda area do contato do fluxo. Os pilares extremos foram
retangularizados na sua porgao submersa para melhordirecionar o fluxo (Figura 7A e 7B). AI6m disso foirecomendada uma operacao adequada do manobra docomportas em que se evitasse trabalhar com vaosisolados com abertura superior a 1/4 da total.
5. CONCLUSAO
Da avaliacao do adiantado processo do erosao cons-tatado na estrutura de concreto da barragem ver-tedoura, do estado evolutivo de descalcamento do muro
guia da margem esquerda , de constatagdo de eminenteregressao das fossas erosivas na diregao do p6 dasoleira do trampolim e dos reparos executados, conclui-se:
- Da importAncia do acompanhamento sistemAtico,com inspegoes subaquAticas e levantamento bati-m6tricos, desde a entrada em operagao do sistema,na preservagao contra acidentes.
- Que as restrigoes impostas As estruturas vertedou-ras, por qualquer ordem de problema, devem ser
rapidamente eliminadas para evitar as manobrasassim6tricas que, de fato provocam efeitos erosivosdanosos.
Que estruturas hidrAulicas submersas devem mere-cor um cuidado especial no que concerns a estudosem modelo reduzido , principaimente com relagao adistribuig&o de pressao nas descontinuidades( pilares, soleiras e guias de stop - logs).
Com refergncia ao desempenho das estruturas do sis-tema extravasor Moxot6 , depois da efetivagao dosservicos gerais do reparos temos a seguinteconsiderag o:
- Do ponto de vista das correntes do retorno, antesmotivo de restrigao dos vaos 01 a 06, os problemasforam completamente sliminados . Durante a pas-sagem da cheia de margo do 1992, ocorrida no rioSao Francisco ( 10800 m3/s), esto sistema ex-travasor trabalhou com todos os vaos operandosimultaneamente , apresentando excelente compor-tamento hidrAulico.
6. AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem A Cia. Hidroel6trica do SaoFrancisco - CHESF, pela possibilidade de divulgagaodessas informagoes.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
Relat6rios de inspegao subaquAtica nos descar-regadores de fundo da usina de Moxot6 - n°sCB-98178, CB-108/79, CB-55/82 - CESP.
RELATORIO N° 21 BOARD CONSULTORES -Moxot6 Spillway Structure Repair - Agosto/84- Klaus John, James Libby, James Sherard.
Relat6rio MOX-0184 - Visita vertedouro Moxot6 -Agosto/84 - NELSON DE SOUZA PINTO
Relat6rio SF14X -85/012 - Visita barragem Moxot6- Abril/85 - DINO MAGNOLI.
Relat6rios de Ensaios no Modelo Reduzido da Bar-ragem M6veI Moxot6 -CHESF.
Desenhos de Projeto, Especificagaes T6cnicas eInstrugoes de Campo - Obras Civis a jusantedo vertedouro UHE Apol6nio Sales , elabora-dos pela DivisAo de Engenharia Civil deGeragao da CHESF - DECG/DEG: 15350,15282,15419,15137,15347, 01 S-02/85-MXT,IS-03/84-MTX, IC-01/84-MXT.
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