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APROVEITAMENTO HIDROELETRICO DE SAO FELIX OBRA DA USINA DE SERRA DA MESA ENSECADEIRAS GALGAVEIS Eng° Ludgero Pimenta de Avila Eng° Miguel Zerbini de Faria FURNAS Centrais Eletricas S.A. RESUMO Uma solugao alternativa no esquema de controle do rio, por meio de ensecadeiras galgaveis, permitiu uma adaptagao a restrigoes orgamentarias, ao mesmo tempo em que possibilitou a eliminagao de ensecadeiras incorporadas e uma distribuigao mail racional dos volumes de aterro ao longo da construgao. 1. INTRODUcAO 0 adiamento da data de geragao da Usina devido ao momento diffcil que atravessava o pats e os grandes volumes de aterro das ensecadeiras incorporadas e da Barragem para fazer face ao cronograma da obra em atendimento as duas primeiras cheias, exigiram uma nova programagao dos trabalhos e acarretaram urns modificagao no esquema de controle do rio durante a construgao. Assim, no novo esquema, foram construidas ensecadeiras de concreto compactado a rolo para serem gal- gadas no perfodo de cheias e eliminadas as ensecadeiras incorporadas, o que possibilitou uma distribuigao mais racional dos volumes de aterro da Barragem ao longo do perfodo de construgao. Para um melhor entendimento do assunto, a seguir serao apresentados de uma maneira suscinta a descrigao do projeto e os planejamentos original e atual do controle do rio e da construgao da Barragem. 2. LOCALIZAcAO As obras para construgao da Usina de Serra da Mesa , do Aproveitamento Hidroeletrico de Sao Felix, estao localizadas no rio Tocantins, aproximadamente 15 km a jusante da foz do seu tributario, rio Tocantinzinho, na divisa dos municfpios de Minagu e Colinas do Sul, Estado de Goias, distando em linha reta, aproxirnada- mente 230 km de Brasilia , na diregao N.NO. A cidade mais prbxima e a de Minagu , ligada a BR-153 ( Belem - Brasilia ) pela estrada estadual GO-241 na localidade de Santa Tereza de Goias. (Fig. 1). 3. DESCRIQAO DA OBRA A obra de Serra da Mesa tem como principal caracterfstica a Casa de Forga subterranea, escavada em macigo rochoso de granito sao e muito consistente e, portanto, de excelentes propriedades geomecanicas. 0 circuito hidraulico de geragao compreende Canal de Adugao escavado em rocha a ceu aberto, Tomada D'Agua, Tuneis de Pressao, Casa de Forga, Tuneis de Sucgao, Chamine de Equilfbrio e Tunel de Fuga, subterraneos e Canal de Fuga, de pequena extensao, escavado a ceu aberto. 0 Tunel de Fuga, com sua grande extensao de 500 m, determinou, em particular, a necessidade da inclusao da Chamine de Equilibria no circuito, que apresenta no todo, grande complexidade em fungao das variaveis interdependentes que in- fluenciam o arranjo dos componentes a montante e a jusante da Casa de Forga. A caverna da Casa de Forga, com 140m de comprimento, 29 m de largura e 70 m de altura abriga 3 conjun- tos de geragao com uma capacidade instalada de 1.200 MW. A caverna da Chamine de Equilibrio tem um comprimento de 69 m, largura de 20 m e altura de 64 m. No total o circuito hidraulico de geragao tern um volume de escavagao em rocha de 500.000 m3 a ceu aberto, 550.000 m3 subterranea e um volume de 60.000 m3 de concreto. 0 arranjo geral do projeto preve a implantagao de uma Barragem de Enrocamento com nucleo de argila, no leito do rio, com uma altura maxima de 150 m, comprimento na crista de 1.510 m e um volume total de cerca de 12.500.000 m3. - XIX SEMINARIO NACIONAL DE GRANDES BARRAGENS - - 331 -
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APROVEITAMENTO HIDROELETRICO DE SAO FELIX
OBRA DA USINA DE SERRA DA MESA
ENSECADEIRAS GALGAVEIS
Eng° Ludgero Pimenta de AvilaEng° Miguel Zerbini de Faria
FURNAS Centrais Eletricas S.A.
RESUMO
Uma solugao alternativa no esquema de controle do rio, por meio deensecadeiras galgaveis, permitiu uma adaptagao a restrigoes orgamentarias, aomesmo tempo em que possibilitou a eliminagao de ensecadeiras incorporadas euma distribuigao mail racional dos volumes de aterro ao longo da construgao.
1. INTRODUcAO
0 adiamento da data de geragao da Usina devido ao momento diffcil que atravessava o pats e os grandesvolumes de aterro das ensecadeiras incorporadas e da Barragem para fazer face ao cronograma da obra ematendimento as duas primeiras cheias, exigiram uma nova programagao dos trabalhos e acarretaram urnsmodificagao no esquema de controle do rio durante a construgao.
Assim, no novo esquema, foram construidas ensecadeiras de concreto compactado a rolo para serem gal-gadas no perfodo de cheias e eliminadas as ensecadeiras incorporadas, o que possibilitou uma distribuigaomais racional dos volumes de aterro da Barragem ao longo do perfodo de construgao.
Para um melhor entendimento do assunto, a seguir serao apresentados de uma maneira suscinta a descrigaodo projeto e os planejamentos original e atual do controle do rio e da construgao da Barragem.
2. LOCALIZAcAO
As obras para construgao da Usina de Serra da Mesa , do Aproveitamento Hidroeletrico de Sao Felix, estaolocalizadas no rio Tocantins, aproximadamente 15 km a jusante da foz do seu tributario, rio Tocantinzinho,na divisa dos municfpios de Minagu e Colinas do Sul, Estado de Goias, distando em linha reta, aproxirnada-mente 230 km de Brasilia , na diregao N.NO.
A cidade mais prbxima e a de Minagu , ligada a BR-153 (Belem - Brasilia ) pela estrada estadual GO-241 nalocalidade de Santa Tereza de Goias. (Fig. 1).
3. DESCRIQAO DA OBRA
A obra de Serra da Mesa tem como principal caracterfstica a Casa de Forga subterranea, escavada emmacigo rochoso de granito sao e muito consistente e, portanto, de excelentes propriedades geomecanicas.
0 circuito hidraulico de geragao compreende Canal de Adugao escavado em rocha a ceu aberto, TomadaD'Agua, Tuneis de Pressao, Casa de Forga, Tuneis de Sucgao, Chamine de Equilfbrio e Tunel de Fuga,subterraneos e Canal de Fuga, de pequena extensao, escavado a ceu aberto. 0 Tunel de Fuga, com suagrande extensao de 500 m, determinou, em particular, a necessidade da inclusao da Chamine de Equilibriano circuito, que apresenta no todo, grande complexidade em fungao das variaveis interdependentes que in-fluenciam o arranjo dos componentes a montante e a jusante da Casa de Forga.
A caverna da Casa de Forga, com 140m de comprimento, 29 m de largura e 70 m de altura abriga 3 conjun-tos de geragao com uma capacidade instalada de 1.200 MW.
A caverna da Chamine de Equilibrio tem um comprimento de 69 m, largura de 20 m e altura de 64 m. No totalo circuito hidraulico de geragao tern um volume de escavagao em rocha de 500.000 m3 a ceu aberto,550.000 m3 subterranea e um volume de 60.000 m3 de concreto.
0 arranjo geral do projeto preve a implantagao de uma Barragem de Enrocamento com nucleo de argila, noleito do rio, com uma altura maxima de 150 m, comprimento na crista de 1.510 m e um volume total de cercade 12.500.000 m3.
- XIX SEMINARIO NACIONAL DE GRANDES BARRAGENS - - 331 -
BARRAGEM DE
CANA BRAVA
BARRAGEMTR S MARIAS
SAO PAULO•
BELOHORIZONTE
BARRAGEM 00PEIXOTO
NITER01':::::RIO DE JANEIRO
ESCALA GRAFICA :
V ITORIA .
FIGURA 1 - LOCALIZAcAO DA OBRA
O vertedouro convencional, de superficie e com capacidade de verter ate 15.000 m3/seg, esta situado emuma seta independente na margem direita e tem Como caracteristica principal o aproveitamento de umagrota natural como caiha de restituirao, sem revestimento de concreto e apenas com escavadao do solonatural de talus existente no local.
No total, o Vertedouro tem um volume de escavadao em solo de 1.200.000 m3, 760.000 m3 em rocha e urnvolume de concreto de 60.000 m3.
O desvio do no foi executado atraves de 2 tuneis escavados em rocha na margem direita , corn 680 m decomprimento cada e serao mista retangular com ab6bada semi-circular , tendo 12 m de largura e alturamaxima de 18 m. 0 sistema de desvio contem ainda os canals de acesso e de restituigdo, escavados emrocha, alem das'estruturas para as 4 comportas de fechamento dos tuneis, com dimensoes de 7,00 x 9,00 m.
Foi executado um volume total de escavadoo em rocha de cerca de 800.000 m3 a ceu aberto, 300.000 m3subterranea e um volume de concreto de 22.000 m3.
O reservat6rio tern uma area inundada de 1.780 km2 e volume bruto de acumulacao de 54,5 bilhoes de m3,sendo o volume util de 43 ,2 bilhoes de m3. A extensao do lago ao longo de seu brago principal a de cerca de150 km.
Os dados hidrol6gicos principals da obra sao:- Vazao maxima mensal media ........................................ 1.600 m3/seg .
- Vazao maxima registrada .............................................. 10.600 m3/seg
- Vazao media ...................................................................... 796 m3/seg
- Vazao maxima provavel .................................................22.780 m3/seg
- Vazao de projeto do Vertedouro ...................................15.000 m3/seg
A Figura 2 mostra o arranjo geral da Obra.
Gro"d! ESTREI
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BARRAGEM
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- 332 - - XIX SEMINARIO NACIONAL DE GRANDES BARRAGENS -
4. ESQUEMA ORIGINAL DE CONTROLE DO RIO
0 conjunto "Secao de Vazao dos Tuneis" e "Alteamento das Ensecadeiras Incorporadas/Barragem" foi dimen-sionado de maneira economica tal que o excesso de agua que ultrapassasse a capacidade de vazao dostuneis fosse represado pela Ensecadeira Incorporada ou pela Barragem.Baseado em estudos hidrol6gicos, hidraulicos e em criterios de seguranga, foram determinados os nfveismfnimos de seguranga para serem alcangados pelos aterros das Ensecadeiras Incorporadas e Barragem.Desta maneira foram fixadas as elevagoes conforme mostrado na Figura 3.Observamos que este esquema de construgao tinha a desvantagem de uma concentragao muito grande deIangamento de aterro nos dois primeiros anos de construgao (Figura 4).
5. ESQUEMA ATUAL DE CONTROLE DO RIO
Devido a restrigoes orgamentarias, as vesperas do desvio do rio, a data de geragao da usina foi deslocada deum ano. Em vez de se adiar tamb6m o desvio do rio e paralelamente todos os trabaihos, optou-se por com-pletar o desvio e por um novo planejamento dos servigos, com os volumes de aterro mais racionalmentedistribuldos e com etapas anuais de trabalho com maior garantia de serem obtidas.
Dentro do planejamento adotado foram executadas as pre-ensecadeiras para se completar o desvio do rio eap6s o esgotamento do recinto foram construfdas, na area ensecada, duas ensecadeiras de concreto com-pactado a rolo, a serem galgadas no perfodo chuvoso. Observamos que a escolha do tipo de ensecadeiragalgavel foi objeto de um exaustivo estudo tecnico e financeiro.
Este esquema possibilitou eliminar-se as ensecadeiras incorporadas e melhorar sensivelmente a distribuigaodos volumes de aterro conforme mostrado nas Figuras 3 e 4, alem de adiar os investimentos previstos para oprimeiro ano de construgao.
As ensecadeiras de concreto permitiram, com riscos aceitaveis, o trabalho na area ensecada no perfodo de01 de abril a 15 de dezembro. No perfodo de 15 de dezembro a 30 de margo os riscos seriam muito elevadose os trabathos foram paralisados.
6. MODIFICAcOES NO ESQUEMA DE CONTROLE DO RIO
0 desenvolvimento do projeto em termos de concepgao, baseado no conhecimento dos parametroshidrol6gicos e hidraulicos evoluiu sisternaticamente, na medida em que veio incorporando novos dados einformagoes desde os estudos iniciais da epoca do Projeto Basico ate o presente. AI6m disso, a pr6priamudanga na concepgao das obras de desvio e controle do rio durante a construgao, determinaram asubstituigao das ensecadeiras incorporadas de enrocamento por ensecadeiras galgaveis em concreto com-pactado a rolo, rico em pasta.Concomitantemente, os crit6rios hidrol6gicos e hidraulicos de projeto foram modificados, seguindo sugestaodo Quadro de Consultores e, os dados levantados ap6s a construgao dos tuneis de desvio, que mostraram oacr6scimo da segao transversal e mudanga da rugosidade das paredes dos tuneis de desvio.Desta maneira foram fixadas novas elevagoes minimas a serem atingidas pela Barragem conforme mostradona Figura 3, o que tornou possfvel uma distribuigao de volume no aterro muito mais racional e com menorpico conforme mostrado na Figura 4.
7. CONSTRUCAO DA BARRAGEM E GALGAMENTO
Uma vez completado o desvio e esgotado o recinto, foram liberados os servigos de preparo de fundagao daBarragem, tais como, escavagao, injegao de cimento, tratamento de juntas e concreto/argamassa nafundagao do nucleo.0 perfodo chuvoso seguinte foi extremamente seco e nao houve o galgamento das ensecadeiras.Com novo adiamento da obra foi possfvel concluir o preparo das fundagoes e foi estudado e executado oaterro da Barragem ate a elevagao 332,00, cerca de 15m sobre as fundagoes, cuja superffcie foi protegidapara galgamento.O perfodo chuvoso que se seguiu teve a vazao maxima muito pr6xima da cheia de projeto, com um valor de8.750 m3/seg e que correspondeu a uma lamina d'agua de 7,20 m sobre a ensecadeira de montante e de6,00 m sobre a de jusante.Na Foto 1 pode-se ver a area com galgamento aparecendo nitidamente o ressalto d'agua na Ensecadeira deMontante e um pouco menos nftido na de jusante . Na Foto 2 aparece a area esgotada ap6s o galgamento,mostrando tamb6m o aterro da Barragem em situagao perfeita e iddntica a de antes da passagem da agua.Observamos que o galgamento do aterro da Barragem foi previamente estudado em modelo reduzido, o qualindicou uma protegao com enrocamento comum na espessura de 1,50m. Sobre os materiais mais finos foicolocada uma transigao adequada subjacente ao enrocamento.Pogos abertos em todos os materials do aterro mostraram um funcionamento perfeito da protegao. A argila,transigoes e enrocamento se mostraram em condigoes identicas as originais, sem nenhuma perturbagao.
- XIX SEMINARIO NACIONAL DE GRANDES BARRAGENS - - 333 .
FIG .2
- 334 - - XIX SEMINARIO NACIONAL DE GRANDES BARRAGENS -
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FIG.3
- XIX SEMINARIO NACIONAL DE GRANDES BARRAGENS - - 335 -
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FIG. 4
- 936 - - XIX SEMINARIO NACIONAL DE GRANDES BARRAGENS -
FOT01 - Area durante galgamento , aparocendo resaltos sobre ensecadelras galg6vols.
FOTO 2 - Area esgotada, ap6s ga/gamento, mostrando material de proteg6o da Barragem.
- XD( SEMINARIO NACIONAL DE GRANDES BARRAGENS - -337-
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