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UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO
ANÁLISE DE RISCOS EM USINAS HIDRELÉTRICAS
POR ABORDAGENS COMPLEMENTARES: ESTUDO
PRÁTICO NA USINA DE FUNIL
ISABELA LIMA RIBEIRO WALTER
2019
ANÁLISE DE RISCOS EM USINAS HIDRELÉTRICAS
POR ABORDAGENS COMPLEMENTARES: ESTUDO
PRÁTICO NA USINA DE FUNIL
Isabela Lima Ribeiro Walter
Projeto de Graduação apresentado ao Curso de
Engenharia Civil da Escola Politécnica,
Universidade Federal do Rio de Janeiro, como
parte dos requisitos necessários à obtenção do
título de Engenheiro.
Orientador: Profª Elaine Garrido Vazquez, D.Sc
Co-Orientador: Prof. José Roberto Ribas, D.Sc
Rio de Janeiro
Junho de 2019
ANÁLISE DE RISCOS EM USINAS HIDRELÉTRICAS POR ABORDAGENS
COMPLEMENTARES: ESTUDO PRÁTICO NA USINA DE FUNIL
Isabela Lima Ribeiro Walter
PROJETO DE GRADUAÇÃO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO CURSO
DE ENGENHARIA CIVIL DA ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE
FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS
NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE ENGENHEIRO CIVIL.
Examinado por:
________________________________________________
Prof.ª Elaine Garrido Vazquez, D.Sc.
________________________________________________
Prof. José Roberto Ribas, D.Sc.
________________________________________________
Prof. Marcos Barreto de Mendonça, D.Sc.
________________________________________________
Flavio Augusto Settimi Sohler, D.Sc.
RIO DE JANEIRO, RJ – BRASIL
JUNHO DE 2019
JUNHO DE 2019 Walter, Isabela Lima Ribeiro
Análise de Riscos em Usinas Hidrelétricas por Abordagens
Complementares: Estudo Prático na Usina de Funil /Isabela Lima
Ribeiro Walter– Rio de Janeiro: UFRJ/ Escola Politécnica, 2019.
x, 71 p.:il. ; 2,97 cm.
Orientadores: Profª. Elaine Garrido Vazquez (D. Sc.) e Prof. José
Roberto Ribas (D.Sc.)
Projeto de Graduação – UFRJ / Escola Politécnica / Curso de
Engenharia Civil, 2019.
Referências Bibliográficas: p. 70-72
1. Análise de Riscos 2. Usinas Hidrelétricas 3. Funil.
I. Vazquez, Elaine Garrido et al.; II. Universidade Federal do Rio
de Janeiro, Escola Politécnica, Curso de Engenharia Civil. III.
Análise de Riscos em Usinas Hidrelétricas por Abordagens
Complementares: Estudo Prático na Usina de Funil.
Agradecimentos
Em primeiro lugar, agradeço a Deus. Quando penso em tudo o que Ele já fez por
mim, é impossível não ser grata. "O Senhor é a minha força e o meu escudo, nele o meu
coração confia, e dele recebo ajuda. Meu coração exulta de alegria, e com o meu cântico
lhe darei graças." Salmos 28:7.
Ao meu querido pai, Armando Walter, que sempre me acompanhou, mesmo
longe nos últimos anos. Lembro de quando era pequena, você dizia para eu nunca deixar
de estudar. Realmente, pai, uma das poucas coisas que guardamos é o conhecimento,
isso ninguém pode tirar de nós. Obrigada por investir nos meus estudos pelo seu imenso
amor. Obrigada também por mostrar que a felicidade está nas pequenas coisas e
À minha mãe, Mirian Lima, agradeço toda a educação, cuidado e ensinamentos
de Deus, que foram parte importante para minha formação. Obrigada pelas inúmeros
orações pela minha vida e de nossa família. Amo você.
Às minhas amadas, dinda Regina e vovó Consuelo Mayer, por todo suporte,
cuidado e amor todos esses anos de estudos, desde pequena. Dinda, você é meu
exemplo de mulher e mãe, amiga, forte, linda, inteligente e batalhadora. Agradeço seu
senso de proteção e por sempre me ter como uma filha. Vó, aprendi tanto com a
senhora, com todo o seu amor, a sua maneira de olhar a vida com esperança e alegria e
com lições de sabedoria e paz. Vocês são parte desta grande conquista.
À minha irmã, Bárbara Walter, pelo seu amor fraterno e por me mostrar o lado
bom da vida sempre. Que eu possa ter sido e continuar sendo exemplo como irmã mais
velha e que nosso laço nunca se perca, pois te amo muito.
Ao meu marido, Matheus, que tanto me apoiou nessa longa jornada, em todos os
momentos bons e ruins você se fez presente. Quando mais precisei, você esteve aqui ao
meu lado, acreditou em mim quando nem eu acreditei. Segurou-me pela mão e me
mostrou que era possível vencer todos os medos e desafios. Obrigada pela capacidade
de aceitar meus defeitos com a mesma disposição que admira minhas qualidades.
Agradeço muito a Deus por ter me dado um companheiro e amigo como você.
À minha cunhada e amiga Camilla Boudoux, que tanto se preocupou, me
aconselhou e ajudou no iniciar deste trabalho. Você é especial, obrigada pelo carinho.
Ao professor e amigo José Ribas, que teve participação ativa e fundamental
neste trabalho, bem como em toda a minha trajetória nas engenharias de Petróleo e
Civil, com seu espírito de fé e simplicidade e um entusiasmo contagiante, com uma boa
vontade em ajudar o próximo sem igual. Obrigada por todo conhecimento e experiência
compartilhados, pelas grandes oportunidades de projetos de pesquisa, por toda
confiança que depositou em mim e por ser essa pessoa tão importante no meu
crescimento profissional e pessoal. Posso afirmar que o meu interesse de continuar a
trabalhar no setor energético deve-se muito aos seus ensinamentos e incentivos.
À professora e orientadora Elaine Vazquez, por sua doação ímpar, sempre
atenciosa, procurando ajudar os alunos da melhor forma. A senhora me ajudou até
mesmo sem me conhecer, quando eu ainda era de outro curso, me salvando ao me
mudar de turma de Física II às vesperas da primeira prova, foi difícil, como tudo em
engenharia, mas fui aprovada ao final do período, graças à senhora e ao seu espírito de
humanidade. Agradeço pelas conversas, pela motivação e orientação, não só neste
trabalho, mas também em questões da vida, por me mostrar que mesmo diante das
piores situações não podemos deixar de prosseguir. A senhora é um exemplo de
profissional e pessoa, com imensa competência e sensibilidade. Serei eternamente grata
por ter tido a oportunidade de tê-la como educadora.
Aos coordenadores e professores da engenharia de Petróleo, Paulo Couto, e da
engenharia Civil, Sandra Oda, pelo trabalho e dedicação imensuráveis, que fizeram
significativa diferença nesses anos de UFRJ, nos dois cursos. Agradeço a ambos pelos
conselhos, pela imensa paciência nas inúmeras dúvidas em aulas e fora delas, pelo
tempinho que sempre conseguiam para me atender e ajudar no que estivesse ao seu
alcance. Professor Paulo, agradeço também ao senhor pelo apoio e suporte que me deu
na escolha pela mudança de curso, não foi fácil, mas valeu à pena.
Ao engenheiro Flavio Sohler e à equipe de Furnas, os quais tiveram contribuição
efetiva para o desenvolvimento do estudo na usina de Funil. Obrigada pelo
conhecimento e experiência transmitidos.
Aos amigos de fé, Marianas Almeida e Fonseca, Rebecas Ângelo e Borges,
Isabela Marra, Ana Cláudia Cruz, Nathália Amorim, May Linn, André Luiz, Caio
Dutra, Felipe Pontual e outros. Vocês são parte importante dessa conquista, presentes
nos momentos bons e ruins dessa trajetória, com risos e choros, nos estudos em grupo,
conversas, conselhos, aniversários e festas. Que possamos preservar a amizade, pois
amigos de verdade são raros . Ao amigo Djavan e a toda a turma da xerox do bloco D,
que me ajudaram durante tantos períodos de faculdade, pela parceria, paciência e
conversas. Vou guardar esses momentos com muito carinho.
Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica/ UFRJ como parte
dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Engenheiro Civil.
ANÁLISE DE RISCOS EM USINAS HIDRELÉTRICAS POR ABORDAGENS
COMPLEMENTARES: ESTUDO PRÁTICO NA USINA DE FUNIL
Isabela Lima Ribeiro Walter
Junho/2019
Orientadores:
Elaine Garrido Vazquez (D. Sc.)
José Roberto Ribas (D.Sc.)
Este trabalho apresenta conceitos e características de quatro técnicas de avaliação de
riscos, as quais são: (1) Matriz de Riscos; (2) Método Eletrobrás Furnas de Análise de
Riscos de Barragens; (3) Árvore de Eventos (Event Tree Analysis- ETA); (4) Análise do
Modo de Falha, Efeitos e Criticalidade (FMECA). A metodologia proposta foi abordada
na análise de riscos quanto a danos e/ou colapso de barragens de usinas hidrelétricas em
operação. De forma complementar, foi realizado um estudo prático na usina hidrelétrica
de Funil, mais precisamente na barragem auxiliar de Nhangapi, localizada na região
Fluminense da bacia do Rio Paraíba do Sul, com estimativa do grau de impacto social,
ambiental, econômico e de infraestrutura em áreas à jusante desta barragem. Neste caso,
os modelos foram preenchidos a partir de informações coletadas por entrevista com um
profissional que exerce atividade relevante na usina. A pesquisa concluiu que os danos
potenciais para a região a jusante da barragem são de grande relevância, embora o risco
relativo à estrutura do dique de Nhangapi seja não significativo, conforme demonstram
as técnicas de avaliação aplicadas, as quais são complementares entre si. Os resultados
demonstraram a viabilidade da aplicação da metodologia proposta para a detecção e
hierarquização de riscos neste contexto, bem como para a prevenção e mitigação de
possíveis danos.
Palavras-chave: riscos, usinas hidrelétricas, colapso de barragens, usina hidrelétrica de
Funil, barragem auxiliar de Nhangapi.
Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment of
the requirements for the degree of Civil Engineer.
RISK ANALYSIS OF HYDROELECTRIC POWER PLANTS BY MEANS OF
COMPLEMENTARY APPROACHES: PRACTICAL STUDY IN FUNIL PLANT.
Isabela Lima Ribeiro Walter
June/2019
Advisors:
Elaine Garrido Vazquez (D.Sc.)
José Roberto Ribas (D.Sc.)
This dissertation has concepts and characteristics of four risk assessment techniques,
which are: (1) Risk Matrix; (2) The Eletrobrás Furnas Dams Risk Assessment Method;
(3) Event Tree Analysis; (4) Failure Mode, Effect and Criticality Analysis (FMECA).
The proposed methodology was used in the dam damage and/or break risk assessment
of hydroelectric power plants under operation. In a complementary way, a case study in
the Funil hydroelectric power plant was carried out, in particular, in the Nhangapi
ancillary dam, located in the Fluminense region of the Paraíba do Sul River basin, with
the aim of estimating the social, environmental, economic and infrastructure impact
level upon downstream areas. Hence, the models inputs were fulfilled with the
information collected from an in-depth interview carried out with an engineer playing a
very relevant role at the power plant. The research has concluded that potential damage
to the downstream region is relevant, notwithstanding the structural risk of Nhangapi
dam is negligible, as demonstrated by the assessment techniques used, which are
complementary to each other. The results have demonstrated that the proposed
methodology is feasible to detect and rank the risks in such context, as well as to
prevent and mitigate possible damages.
Keywords: risks, hydroelectric power plants; dam break; Funil hydroelectric power
plant; Nhangapi ancillary dam.
SUMÁRIO
1. INTRODUÇÃO ....................................................................................................... 11
1.1 Objetivos .......................................................................................................... 11
1.2 Justificativa ...................................................................................................... 11
1.3 Metodologia ..................................................................................................... 13
1.4 Estruturação do Trabalho ................................................................................. 14
2. REFERENCIAL TEÓRICO .................................................................................... 15
2.1 Características Físicas de um Reservatório ..................................................... 15
2.2 Tipos de Barragens .......................................................................................... 16
2.2.1 Barragens de terra ..................................................................................... 16
2.2.2 Barragens de enrocamento........................................................................ 19
2.2.3 Barragens de concreto .............................................................................. 19
2.3 Seleção do Tipo de Barragem de Acordo com Fatores Físicos ....................... 22
2.3.1 Topografia ................................................................................................ 22
2.3.2 Geológicos e Condições da Fundação ...................................................... 22
2.3.3 Disponibilidade de Materiais .................................................................... 23
2.3.4 Hidrológicos ............................................................................................. 24
2.3.5 Vertimento ................................................................................................ 24
2.3.6 Atividade Sísmica ..................................................................................... 25
2.4 Princípios Básicos de Segurança de Barragens ............................................... 25
2.5 Avaliação de Riscos ......................................................................................... 27
2.6 ISO 31.000/2018 .............................................................................................. 28
2.7 Lei de Segurança de Barragens ........................................................................ 29
3. METODOLOGIA .................................................................................................... 32
3.1 Escalas de mensuração de risco ....................................................................... 32
3.2 Matriz de Riscos .............................................................................................. 33
3.3 Método Eletrobrás Furnas de Análise de Riscos de Barragens ....................... 34
3.4 Análise do Modo de Falha, Efeitos e Criticalidade (FMECA) ........................ 37
3.5 Árvore de Eventos (Event Tree Analysis - ETA) ............................................. 39
3.6 Entrevistas em Profundidade ........................................................................... 41
4. ESTUDO PRÁTICO: USINA HIDRELÉTRICA DE FUNIL ................................ 43
4.1 Usina Hidrelétrica de Funil .............................................................................. 43
4.2 Barragem auxiliar de Nhangapi ....................................................................... 44
4.3 Área de influência a jusante da barragem ........................................................ 48
4.4 Área potencialmente alagada a jusante da barragem ....................................... 54
4.5 Matriz de Riscos .............................................................................................. 56
4.6 Método Eletrobrás Furnas de Análise de Riscos de Barragens ....................... 58
4.7 Análise do Modo de Falha, Efeitos e Criticalidade (FMECA) ........................ 60
4.8 Árvore de Eventos (ETA) ................................................................................ 65
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS ................................................................................... 68
5.1 Recomendações para estudos futuros .............................................................. 69
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................................ 70
6. ANEXOS .................................................................................................................. 73
LISTA DE FIGURAS
Figura 1 - Proporção de ocorrências de colapso de barragens por tipo de material
(Adaptado de ZHANG e XU, 2009) ............................................................................... 13
Figura 2- Passos para avaliação de impactos em colapsos de barragens (Adaptado de
MORRIS et al., 2000) .................................................................................................... 14
Figura 3 - Níveis e Volumes Característicos de um Reservatório (LOPES e SANTOS,
2002) ............................................................................................................................... 15
Figura 4 - Barragem de terra (PIASENTIN,2019) ......................................................... 17
Figura 5 - Elementos básicos de uma barragem de terra (Adaptado de MEIRELLES,
2019) ............................................................................................................................... 18
Figura 6 - Seção típica de uma barragem de terra homogênea (ELETROBRÁS, 2000. 18
Figura 7 - Barragem de enrocamento – Usina de Itumbiara – GO ................................. 19
Figura 8 - Barragem de Caraíbas em concreto compactado a rolo (POSSAN, 2019) .... 20
Figura 9 - Barragem em gravidade - UHE Itaipu Binacional, PR (POSSAN, 2019) ..... 20
Figura 10 - Barragem de concreto em abóbada – visão à montante da usina de Funil –
RJ .................................................................................................................................... 21
Figura 11 - Barragem de concreto em abóbada – visão à jusante da usina de Funil- RJ 21
Figura 12 - Estrutura da gestão de riscos conforme a ISO 3100 (Traduzido de BRITISH
STANDARDS, 2010) ..................................................................................................... 28
Figura 13 - Processos de gestão de riscos conforme a ISO 31000 (Traduzido de
BRITISH STANDARDS, 2010) .................................................................................... 29
Figura 14 - Matriz de Risco Eletrobrás Furnas (SOHLER, 2015) ................................. 37
Figura 15 - ETA de um potencial perigo (Adaptado de CALDEIRA, 2008) ................. 41
Figura 16- Arranjo esquemático da UHE Funil (MASCARENHAS et al., 2003) ......... 43
Figura 17 - Planta de Situação (Adaptado de GÓZ et al., 2001) .................................... 44
Figura 18 - Planta e seção do dique de Nhangapi (GÓZ et al., 2001) ............................ 45
Figura 19 – Vista do talude de jusante, do canal e da região a jusante da barragem de
Nhangapi (FURNAS, 2019) ........................................................................................... 45
Figura 20 - Vista aérea da barragem de Nhangapi (Adaptado de GOOGLE MAPS,
2019) ............................................................................................................................... 46
Figura 21 - Vista do talude de jusante - dique de Nhangapi (FURNAS, 2019) ............. 47
Figura 22 - Vista da crista do dique de Nhangapi (FURNAS, 2019) ............................. 48
Figura 23 - Localização da Bacia do Rio Paraíba do Sul (ANA, 2010) ......................... 49
Figura 24 - Representação Esquemática do Sistema Hidráulico do Paraíba do Sul
(Adaptado de ANA, 2015).............................................................................................. 53
Figura 25 - Croqui da área delimitada para estudo, à jusante da UHE Funil (Adaptado
de LAURIANO, 2009) ................................................................................................... 55
Figura 26 - Vazão máxima a jusante da barragem de Funil (LAURIANO,2009).......... 56
Figura 27 - Resultados da Matriz de Riscos para a barragem de Nhangapi ................... 58
Figura 28 - Matriz de Riscos da barragem de Nhangapi ................................................ 60
Figura 29 - Resultados da ETA ...................................................................................... 67
Figura 30- Mapa de inundação da região à jusante da UHE Funil e dique de Nhangapi –
SEÇÃO 1(Adaptado de LAURIANO, 2009) ................................................................. 79
Figura 31 - Mapa de inundação da região à jusante da UHE Funil e dique de Nhangapi –
SEÇÃO 2 (Adaptado de LAURIANO, 2009) ................................................................ 80
Figura 32 - Mapa de inundação da região à jusante da UHE Funil e dique de Nhangapi –
SEÇÃO 3 (Adaptado de LAURIANO, 2009) ................................................................ 81
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Correlação entre tipo de vale e tipo de barragem mais indicado (Adaptado de
SAYÃO, 2009) ............................................................................................................... 22
Tabela 2 - Correlação entre a classe da rocha e o tipo de barragem mais adequado
(Adaptado de MARQUES FILHO e GERALDO, 1998) ............................................... 23
Tabela 3 - Relação entre material disponível e tipo de barragem adequado (SAYÃO,
2009) ............................................................................................................................... 23
Tabela 4 - Descrição das consequências (COOPER et al., 2005) .................................. 34
Tabela 5 - Matriz detalhada de prioridade de risco (Adaptado de COOPER et al., 2005)
........................................................................................................................................ 34
Tabela 6 - Escalas de PP + VP (Adaptado de SOHLER, 2015) ..................................... 36
Tabela 7 - Escalas de IP (Adaptado de SOHLER, 2015) ............................................... 36
Tabela 8 - Pontuação para probabilidade, impacto e detecção ....................................... 39
Tabela 9- Dimensões do reservatório (Adaptado de LAURIANO, 2009) ..................... 43
Tabela 10– Detalhamento da cobertura vegetal e uso do solo nos municípios
fluminenses da bacia do Rio Paraíba do Sul, em hectares (Adaptado de GEROE, 1995)
........................................................................................................................................ 51
Tabela 11 - Unidades de conservação no trecho fluminense da bacia do Rio Paraíba do
Sul (Adaptado de COPPETEC, 2006) ............................................................................ 51
Tabela 12 - Estimativa da evolução populacional urbana das localidades (Adaptado de
COPPETEC, 2006) ......................................................................................................... 52
Tabela 13 - Número de estabelecimentos nos municípios de interesse .......................... 52
Tabela 14 - Áreas urbanas à jusante da UHE Funil e barragem auxiliar de Nhangapi .. 54
Tabela 15 – Escalas de Consequência e Probabilidade para a matriz de riscos ............. 57
Tabela 16- Elementos analisados na matriz de riscos e classificação ............................ 58
Tabela 17- Escores para os indicadores dos módulos PP VP e IP ................................. 59
Tabela 18- Resultados do FMECA ................................................................................. 63
Tabela 19- Critérios de PP (Adaptado de SOHLER, 2015) ........................................... 73
Tabela 20 - Critérios de VP (Adaptado de SOHLER, 2015).......................................... 74
Tabela 21 - Critérios de IP (Adaptado de SOHLER, 2015) ........................................... 77
11
1. INTRODUÇÃO
No contexto de um projeto, risco é a chance que algum acontecimento venha a
causar impacto nos objetivos. Inclui a possibilidade de ganhos e perdas ou a variação
nos resultados desejados ou planejados, como consequência da incerteza associada com
um curso de ação em particular. A definição encontrada no Webster´s Encyclopedic
Unabridged Dictionary of the English Language (1989) para risco é a de que se trata
“[...] de uma exposição à possibilidade de lesão ou perda; perigo ou chance perigosa”.
Miller e Lessard (2001) definem risco como a possibilidade de eventos resultarem em
impactos e interações dinâmicas diferentes dos previstos.
Uma barragem está exposta a riscos desde o início da sua construção e, mesmo
quando sua vida útil estiver encerrada, a simples presença da estrutura representa risco,
a exemplo do acidente ocorrido com a barragem de rejeitos de Brumadinho (MG).
Portanto, um ou mais eventos podem desencadear um processo não previsto ou
planejado, colocando uma usina e todo o seu entorno na área de influência em situação
de risco. Alguns destes eventos são incontroláveis, de origem externa e decorrentes de
fenômenos meteorológicos, a exemplo de um volume de precipitação atmosférica sem
precedentes, e de fenômenos geológicos, como terremotos. Quando os eventos possuem
origem interna, podem ser controlados e mitigados por meio de medidas de inspeção,
manutenção preventiva e planos de contingência.
1.1 OBJETIVOS
A ideia principal do processo de identificação dos riscos é determinar e analisar, de
maneira preventiva, os fatores relevantes que poderiam acontecer e que apresentariam
um impacto importante no alcance dos objetivos do empreendimento. Esse processo de
identificação, quando bem feito, pode reduzir futuros custos e surpresas indesejadas ao
longo da vida útil. Quanto mais tarde - ao longo da linha temporal do projeto – um dado
risco for identificado, maiores serão os custos que o empreendedor estará sujeito na
implantação das medidas para a sua mitigação (RIBAS et al., 2013).
1.2 JUSTIFICATIVA
Miller e Lessard (2001) atestam que os efeitos resultantes dos impactos e interações
dinâmicas entre os eventos costumam contrariar situações esperadas, o que traduz o
risco. Se por um lado a incerteza pode ser traduzida em termos estatísticos, esta também
12
se aplica às situações as quais as forças ainda não são bem compreendidas e, ambos os
casos, são nada mais que riscos. Uma vez que são multidimensionais, devem ser
desagregados para que melhor se compreenda sua origem, significado e impacto.
O International Commission on Large Dams (ICOLD, 1995) realizou uma pesquisa
em cerca de 180 barragens que colapsaram e concluiu que: 38% das ocorrências foram
devidas ao galgamento da barragem; outras 38% ocorreram na fase de enchimento do
reservatório e as demais 24% foram durante a operação regular da barragem. O mesmo
trabalho apresentou outras informações estatísticas: (a) barragens com altura inferior a
10 metros formaram a maior parte dos casos de ruptura; (b) cerca de 70% dos casos
ocorreu nos 10 anos iniciais de operação do empreendimento, sendo que a maior
incidência foi logo no primeiro ano; (c) a segunda década do século XX foi
particularmente marcante no que se refere à frequência de casos de rupturas de
barragens; (d) problemas nas fundações se referem ao maior número de acidentes nas
barragens de concreto; (e) no caso das barragens de terra, é frequente a ruptura por
galgamento com 49% dos casos, seguido de piping com 28% dos casos; (f) em outros
tipos de barragens a ruptura por galgamento ocorreu em 43% dos casos e erosão interna
das fundações em 29% deles; (g) quando se avalia a principal causa de ruptura, o
dimensionamento incorreto do(s) vertedouro(s) e o consequente extravasamento pelo(s)
mesmo(s) durante uma cheia atípica respondem por 22% dos casos analisados; (h) as
barragens de terra foram responsáveis por 65% dos colapsos, muito superior ao
percentual de 7% dos casos ocorridos em barragens de concreto. Estes percentuais
foram confirmados por Zhang e Xu (2009), os quais analisaram mais de 900 casos de
rompimentos em barragens ao redor do mundo excluído a China. No estudo concluíram
que 65,5% dos casos ocorreram com barragens de terra, 7,5% com barragens de
concreto, 6,7% com barragens em alvenaria, 4,5% com barragens de enrocamento, 2,5%
com outros tipos de material e os demais 13,3% não possuíam informações (Figura 1).
13
Figura 1 - Proporção de ocorrências de colapso de barragens por tipo de material (Adaptado de ZHANG e XU, 2009)
1.3 METODOLOGIA
As etapas do processo de gerenciamento de riscos de barragens são observadas
na Figura 2, estas prevêem desde a busca por informações relevantes e inspeção local
até a obtenção de um indicador único de risco que seja suficiente para avaliar o grau de
perigo em que a barragem e o ambiente à jusante se encontram.
Nesta monografia será dada ênfase aos passos 4 e 5 da avaliação de impactos em
colapsos de barragens, partindo-se do pressuposto de que estudos referenciados neste
trabalho são suficientes para prever a extensão do impacto e, a partir daí, serão aplicadas
as principais técnicas utilizadas no processo de identificação dos riscos de danos das
estruturas de usinas hidrelétricas. Os métodos que serão detalhados seguem: Matriz de
Riscos (MR); Método Eletrobrás Furnas de Análise de Riscos de Barragens; Árvore de
Eventos (Event Tree Analysis- ETA); Análise do Modo de Falha, Efeitos e
Consequências (FMECA). Estas foram, em uma projeto de Pesquisa e Desenvolvimento
(P&D) entre UFRJ e Furnas Centrais Elétricas, utilizadas em um estudo prático na UHE
Funil, visando a um conhecimento multifacetado dos riscos que estão relacionados com
esta usina. Estas técnicas foram processadas por meio de um sistema desenvolvido
especificamente para o projeto de Pesquisa e Desenvolvimento associado a ANEEL
com o qual esta monografia está vinculada. Dessa forma, a finalidade deste trabalho
será identificar os riscos de colapso da usina durante a fase de operação e estimar tudo
aquilo que poderia acontecer e que possuiria um impacto relevante na população, no
meio ambiente e na infraestrutura da área de influência do seu entorno a jusante.
14
Figura 2- Passos para avaliação de impactos em colapsos de barragens (Adaptado de MORRIS et al., 2000)
1.4 ESTRUTURAÇÃO DO TRABALHO
O presente trabalho é organizado em capítulos, sendo o primeiro capítulo a
introdução ao estudo realizado, contendo a apresentação do tema, o âmbito do estudo e
a justificativa, o objetivo e a estruturação do trabalho. O segundo capítulo compreende o
referencial teórico, o qual versa acerca das características físicas de um reservatório,
tipos de barragens existentes e suas particularidades econômicas, técnicas e físicas, a
legislação voltada a barragens, critérios elementares na segurança de barragens e uma
análise mais criteriosa acerca dos riscos voltados para essas estruturas civis. O terceiro
capítulo aborda a metodologia utilizada no trabalho, as características e objetivos finais,
compreendendo cinco técnicas: (1) Matriz de Riscos; (2) Método Eletrobrás Furnas de
Análise de Riscos de Barragens; (3) Árvore de Eventos (Event Tree Analysis- ETA); (4)
Análise do Modo de Falha, Efeitos e Consequências (FMECA). O capítulo 4 versa
sobre um estudo prático na usina de Funil no Rio de Janeiro e em sua barragem auxiliar
de Nhangapi, análise da área à jusante dessas estruturas e aplicação dos cinco métodos
de análise de riscos no dique de Nhangapi, com posterior avaliação dos resultados. O
capítulo 5 trata das considerações finais acerca do trabalho desenvolvido, bem como
sugestões para futuras pesquisas.
15
2. REFERENCIAL TEÓRICO
2.1 CARACTERÍSTICAS FÍSICAS DE UM RESERVATÓRIO
Segundo Lopes e Santos (2002), um reservatório pode ser descrito fisicamente por
seus níveis e volumes característicos, sintetizados pela Figura 3, os quais são: (a) Nível
d’água mínimo operacional, que representa a mínima cota em que o reservatório opera
em condições normais. Abaixo dela encontra-se o volume morto e acima dela, o volume
útil; (b) Volume morto, abaixo do nível d’água mínimo operacional, sendo a porção do
reservatório não destinada para captação de água; (c) Nível d’água máximo operacional,
o qual refere-se à cota máxima permitida para o reservatório operar em condições
adequadas. Como não há interesse que haja vertimento, usualmente esse limite equivale
à borda superior do vertedor ou à crista do extravasor. Fisicamente, define o limite
superior do volume útil do reservatório; (d) Volume útil, sendo este o volume de
operação do reservatório, limitado entre os níveis d’água máximo e mínimo
operacionais; (e) Volume de espera, ou volume de controle de cheias, representa parte
do volume útil que irá conter a onda advinda da cheia, a fim de respeitar as restrições de
vazão defluente, esta sendo limitada pela capacidade da calha à jusante e para manter a
integridade da infraestrutura também à jusante. Como a ocorrência de grandes
precipitações é uma variável temporal, o volume de espera muda com as épocas do ano;
(f) Nível d’água máximo maximorium, que está acima do nível d’água máximo
operacional em que, a partir dele, haverá a passagem da onda de cheia; (g) Crista do
barramento, a qual soma-se ao nível d’água máximo maximorium uma borda livre (free-
board) para garantir um fator de segurança adicional a possíveis transbordamentos das
ondas por cima da crista da barragem em algumas situações.
Figura 3 - Níveis e Volumes Característicos de um Reservatório (LOPES e SANTOS, 2002)
16
2.2 TIPOS DE BARRAGENS
De forma geral, de acordo com o U.S. Bureau of Reclamation (1987), as barragens
podem ser classificadas, segundo sua utilização, como barragens de controle das cheias,
barragens de mudança de fluxo para canais, barragens de contenção de rejeitos
industriais ou como barragens de armazenamento/regularização das vazões. Segundo o
projeto hidráulico podem ser barragens vertedoras ou não vertedoras. Mais comumente,
a classificação ocorre segundo o tipo de material usado em sua construção e divide-se
em barragens de terra, barragens de enrocamento ou barragens de concreto. Será
detalhado neste trabalho o terceiro grupo, quanto ao tipo de material.
2.2.1 Barragens de terra
Considerando a classificação quanto aos materiais de construção, barragens de
terra (Figura 4) podem ser apropriadas em locais de topografia suave, sendo comuns
devido à facilidade na obtenção de materiais naturais encontrados próximos ao local do
projeto, os quais requerem o mínimo de processamento e são advindos de pedreiras e
áreas de empréstimo de materiais argilosos/ arenosos situadas em cotas superiores à
barragem, por questões de facilidade de transporte. Além disso, é necessário que haja
estabilidade nas margens a fim de evitar escorregamentos. A fundação deve ser
resistente e ter capacidade de estanqueidade (ELETROBRÁS, 2000). Barragens de terra
demandam uma atenção especial quanto ao dimensionamento e localização de
vertedouros e extravasores. Isto decorre do risco extremo de destruição de toda estrutura
quando a barragem sofre vertimento por vazões excessivas, fora das premissas de
projeto. A componente erosiva é acentuada para barragens desse tipo. Tal situação
requer que haja previsão e construção de um ou mais canais de desvio à jusante ou,
também, túneis para alívio do excesso de vazão, com acesso à montante (U.S.
BUREAU OF RECLAMATION, 1987). Em relação ao seu comportamento geotécnico,
este tipo de barragem deverá possuir resistência, ausência de contração quando seca,
plasticidade e mínimo de erodibilidade (MEIRELLES, 2019).
Ainda segundo o mesmo autor, as barragens de terra possuem os seguintes
elementos básicos, conforme ilustra a Figura 5: (a) Crista ou coroamento; (b) Talude de
montante; (c) Talude de jusante; (d) Base de assentamento ou fundação; (e) Linha de
infiltração.
17
Figura 4 - Barragem de terra (PIASENTIN,2019)
As barragens de terra podem ser classificadas conforme o volume e qualidade
dos materiais utilizados na sua construção, sendo o tipo homogêneo o caso que será
abordado neste trabalho, ilustrado na Figura 6. A barragem homogênea é constituída
praticamente por um único tipo de material que apresente baixa permeabilidade após
compactado, permitindo que ocorra a percolação em níveis toleráveis.
No que tange à estabilidade da barragem de aterro, a mesma aumenta caso a
declividade do talude de montante seja menor se comparada ao talude de jusante, para
que a força exercida pela água no sentido horizontal do corpo da barragem seja mínima
e a força no sentido vertical, a qual contribui para uma maior estabilidade da barragem,
seja a maior possível. Quando se aplica uma quantidade pequena de material permeável
para a instalação dos filtros verticais e tapete drenante para controle da percolação, esta
barragem passa a ser denominada por homogênea modificada. Isto permite que o ângulo
do talude de jusante seja mais inclinado do que o de montante, quando comparado a
uma estrutura simplesmente homogênea. Para as estruturas de terra, a ocorrência
dominante de ruptura é do tipo progressiva, devido à passagem de água sobre a crista da
barragem ou por piping (ICOLD, 1995).
18
Figura 5 - Elementos básicos de uma barragem de terra (Adaptado de MEIRELLES, 2019)
Figura 6 - Seção típica de uma barragem de terra homogênea (ELETROBRÁS, 2000
19
2.2.2 Barragens de enrocamento
São aquelas que usam no aterro rochas de diversos tamanhos, compactadas em
camadas, assim como um núcleo constituído de solo impermeável, sendo este o tipo
mais usual, podendo ser também núcleo de asfalto ou outros elementos que sejam
impermeáveis. No interior da barragem existem filtros e drenos de material permeável
para captar e conduzir a água de percolação. Barragens desse tipo, conforme ilustra a
Figura 7, são adequadas em regiões de vale, com facilidade de construção e de acesso,
em que haja grande oferta de rocha em pedreiras, localizadas em cotas superiores ao
local onde será construída a barragem, preferencialmente. Semelhante à barragem de
terra, precisa de vertedouros bem dimensionados a fim de evitar o galgamento e
posterior erosão e comprometimento da estrutura da barragem, bem como as fundações
e ombreiras devem possuir resistência e estanqueidade adequadas (ELETROBRÁS,
2000; U.S. BUREAU OF RECLAMATION, 1987).
Figura 7 - Barragem de enrocamento – Usina de Itumbiara – GO
2.2.3 Barragens de concreto
Barragens de concreto comumente são construídas em vales estreitos, visando
reduzir o volume de concreto a ser empregado em sua construção. A fundação deve ser
preferencialmente rochosa e pouco fraturada. Além disso, na região deve haver
disponibilidade de pedreiras para retirada de brita, de jazidas de areia e de obtenção de
cimento em grande quantidade. Podem ser divididas em três tipos: concreto compactado
a rolo (Figura 8), muro-gravidade e concreto em arco ou abóbada.
20
Figura 8 - Barragem de Caraíbas em concreto compactado a rolo (POSSAN, 2019)
A barragem de muro-gravidade, representada pela Figura 9, é frequentemente usada
como vertedouro em barragens de terra e enrocamento ou como seções de
transbordamento em barragens de desvio, sendo capaz de resistir à pressão da água do
reservatório e à subpressão da água infiltrada pela fundação, devido ao seu peso próprio,
a mais destacada característica desse tipo de barragem.
Figura 9 - Barragem em gravidade - UHE Itaipu Binacional, PR (POSSAN, 2019)
21
Quanto às barragens de concreto em abóbada, ilustradas na Figura 10 e na Figura
11, estas devem ser firmadas em fundações rochosas capazes de suportar as cargas
advindas da estrutura em arco (ELETROBRÁS, 2000; U.S. BUREAU OF
RECLAMATION, 1987). As barragens de concreto, em geral, costumam apresentar
ruptura total e instantânea (ICOLD, 1995).
Figura 10 - Barragem de concreto em abóbada – visão à montante da usina de Funil – RJ
Figura 11 - Barragem de concreto em abóbada – visão à jusante da usina de Funil- RJ
22
2.3 SELEÇÃO DO TIPO DE BARRAGEM DE ACORDO COM FATORES
FÍSICOS
2.3.1 Topografia
A escolha do tipo de barragem a ser usada requer uma análise topográfica do local a
ser instalado o empreendimento, assim como as condições de acessibilidade também
são de suma importância. Conforme ilustra a Tabela 1, vales fechados requerem
barragens em concreto, no caso de vales abertos, recomenda-se o uso de barragens de
aterro.
Tabela 1 - Correlação entre tipo de vale e tipo de barragem mais indicado (Adaptado de SAYÃO, 2009)
Tipo de vale Características do vale Barragem indicada Fechado
Erosão vertical, menor volume de construção
Barragem de concreto (arco ou gravidade)
Irregular
Descontinuidades na altura da barragem, recalques diferenciais, trincas transversais
Barragem de concreto ou de enrocamento
Aberto Maior custo de geração, erosão lateral, depósitos sedimentares, maior área de reservatório
Barragem de terra ou enrocamento com núcleo
2.3.2 Geológicos e Condições da Fundação
Quanto ao material geológico, conforme a Tabela 2 classifica-se a rocha como sendo
de “muito resistente” a “muito branda”. No primeiro caso, encontram-se aquelas com
alta resistência à compressão e alto módulo de elasticidade, a exemplo dos basaltos, os
quais, devido às ótimas propriedades, são recomendados para qualquer tipo de
barragem. No último caso, identificam-se os solos argilitos e siltitos brandos, os quais,
por possuírem resistência à compressão e módulo de elasticidade muito baixos, são
recomendados apenas para estruturas de elevado peso próprio.
23
Tabela 2 - Correlação entre a classe da rocha e o tipo de barragem mais adequado (Adaptado de MARQUES FILHO e GERALDO, 1998)
Classe de
rocha
Rocha
Resistência à compressão
(MPa)
Módulo de elasticidade
(GPa)
Tipo de barragem adequada
Muito
resistente
Granito, diabásio, basalto maciço, andesito, gnaisse, migmatito,
quartzito, calcáreo, metarenito, metagrauvaca
> 120 > 50 Qualquer
Resistente Basalto, quartzo, anfibólio-xisto,
arenito, grauvaca e siltito 60 a 120 20 a 50
Não adequada para concreto
em arco
Pouco
resistente
Tufos soldados, brechas basálticas, micaxisto, filito quartzoso, folhelho síltico
compacto e arenito medianamente resistente
30 a 60 5 a 20 Não adequada para concreto em arco ou gravidade
Branda Folhelho argiloso, arenito brando, filito grafitoso, talco-xisto
10 a 30 1 a 5
Muito
branda Argilito, siltito brando < 10 < 1 Estruturas de
gravidade
2.3.3 Disponibilidade de Materiais
Uma vez que seja possível a redução ou até mesmo a eliminação dos custos com
materiais de construção, geralmente usados em larga escala, ocasiona uma considerável
economia nos custos de projeto da obra. A Tabela 3 demonstra para cada tipo de solo em
maior quantidade disponível na região, qual barragem é mais indicada.
Tabela 3 - Relação entre material disponível e tipo de barragem adequado (SAYÃO, 2009)
Material disponível Tipo de barragem mais indicado
Região de basalto - argila
Barragem de terra com seção
homogênea Região de granito - rocha
(enrocamento e agregado para concreto)
Barragem de terra e enrocamento ou de concreto-gravidade
Região com pouca argila
Barragem com núcleo delgado ou face de concreto
Região com solos distintos Barragem zonada
24
2.3.4 Hidrológicos
O volume de vazão, quantidade e frequência de precipitações devem influenciar
consideravelmente nos custos de construção devido, principalmente, às necessidades de
tratamento e desvio da água durante o período construtivo. Um modo de reduzir o
impacto econômico é converter os túneis utilizados no desvio do rio para que funcionem
como vertedouros durante a operação. Ademais, a hidrologia fornece os parâmetros
para, juntamente com a definição da borda livre, determinar a altura da barragem (U.S.
BUREAU OF RECLAMATION, 1987).
Tais parâmetros, assim como as restrições ambientais locais, acabam por definir se a
barragem terá reservatório ou se será a fio d’água1e, em qualquer dos casos, se possuirá
crista autovertedora, a qual suporta o galgamento. Outro fator é a ondulação no nível do
reservatório provocada, principalmente, pelos ventos, parâmetro este utilizado no
dimensionamento do talude de montante. A construção da Usina Hidrelétrica de Santo
Antônio retrata o desafio construtivo causado pela hidrologia do local. O rio Madeira, à
montante da UHE, possui uma vazão média de 20.000 m³/s sujeita a grande
variabilidade. Não há controle sobre sua vazão a montante. Sua nascente possui 95% da
bacia hidrográfica fora do território brasileiro, onde se origina a grande quantidade de
sedimentos e madeiras em épocas de chuva. A vazão máxima registrada foi de 48.000
m³/s e a capacidade do vertedouro é de 84.000 m³/s. Para uma cheia decamilenar o
sistema operativo provocou a jusante ondas no rio Madeira na margem direita,
obrigando a construir uma proteção de enrocamento em todos os taludes com uma
extensão de 5 km.
2.3.5 Vertimento
O vertedouro se constitui como elemento vital de uma barragem. Muitas vezes, as
dimensões do vertedouro, combinadas com as restrições locais, se constituem em
critérios de decisão para a escolha do tipo de barragem. Estas dimensões são
normalmente determinadas pelo escoamento e fluxo quanto à sua magnitude, portanto
rios com grande potencial de vazão implicam que os vertedouros se caracterizem como
a estrutura dominante na barragem (U.S. BUREAU OF RECLAMATION, 1987).
1Usina hidrelétrica ou pequena central hidrelétrica que utiliza reservatório com acumulação suficiente apenas para prover regularização diária ou semanal, ou ainda que utilize diretamente a vazão afluente do aproveitamento (ANEEL, 2011).
25
2.3.6 Atividade Sísmica
Uma vez que a barragem esteja localizada em regiões sujeitas a abalos sísmicos,
deve-se prever em seu dimensionamento carregamentos adicionais, bem como o
emprego de profissionais bem qualificados e habituados com tais condições.
2.4 PRINCÍPIOS BÁSICOS DE SEGURANÇA DE BARRAGENS
Os três princípios básicos de segurança das barragens são (CRUZ, 1996):
a) Controle de fluxo: tendo o eixo da barragem como referência, objetiva-se na seção à
montante garantir a maior vedação possível no maciço e na fundação. Por outro
lado, na seção à jusante busca-se assegurar uma drenagem interna efetiva;
b) Estabilidade: diante dos diversos tipos de carga que atuam sobre a barragem, sendo
a pressão hidrostática do reservatório a mais significativa, os espaldares da barragem
(taludes de montante e de jusante) devem ser projetados para garantir sua
integridade. Esta situação estática ocorre por meio da compatibilização entre o
maciço e a fundação;
c) Compatibilidade das deformações: com o objetivo de atenuar os recalques
diferenciais da fundação e dos materiais com diferentes características que fazem
parte do maciço, devem ser previstas zonas de transição.
Tendo em vista esses princípios, em superfícies inclinadas surgem componentes
tangenciais para baixo, as quais provocam movimentos de massa de solo conhecidos
como escorregamentos de talude, podendo ser causados, por exemplo, por acréscimos
de carga, escavações, liquefações do solo, sendo a água um dos fatores preponderantes
nesse processo por dois diferentes fluxos: infiltração ou escoamento superficial. Ao
infiltrar no maciço de terra, a água usualmente gera aumento do peso específico do solo,
o qual soma-se à força de percolação no sentido do escorregamento. Ao mesmo tempo,
ocorre erosão interna (piping) e perda de resistência do solo devido ao encharcamento e
ao surgimento de pressões neutras.
A erosão interna ou o carregamento de material sólido pode ocorrer
transversalmente ao maciço ou verticalmente a partir das fundações. Em ambos os casos
ocorrerá a colmatação dos drenos. Também poderá ocorrer da barragem para a face
jusante ou da fundação para a base jusante da barragem. Nestes casos ocorrerá a
formação de espaços ou tubos, denominada piping, que poderá desestabilizar partes
26
relevantes da barragem, causando seu colapso. A percolação responde por mais da
metade dos acidentes com origem geotécnica nas barragens que possuem reservatório
próximo ao nível máximo operacional. A avaliação do grau de percolação é realizada
em aterros, fundações e interfaces. A ocorrência de carreamento de material
internamente ao barramento e suas fundações se constitui em um dos principais
propósitos de atenção geotécnica no que se refere à segurança destas obras.
A água também pode escorrer sobre o talude de jusante, no caso de barragens de
terra, provocando erosão externa, iniciada em geral na base desse talude e seu nível
depende da velocidade de escoamento. A evolução do processo erosivo pode conduzir
ao escorregamento da grande massa de terra.
Segundo Teixeira (2017), as barragens devem ser protegidas contra:
a) Erosão externa no talude de jusante causada pelas chuvas, com o objetivo de
reduzir a velocidade de escoamento da água do topo ao pé do talude. A ação a ser
adotada para os tipos de barragem de enrocamento é o rearranjo dos blocos graúdos
de rocha para a face de jusante. No caso de barragens de terra, são feitos
escalonamentos, denominados bermas, de altura inferior a 10 metros e entre 3 e 5
metros de largura, com declividade para montante e sistema de drenagem com
canaletas longitudinais de concreto com inclinação de cerca de 0,5 % na base de
cada berma para coleta das águas pluviais, de forma que não alcance o talude
inferior;
b) Erosão no talude de montante, causada pelas ondas que se formam no reservatório.
A ação implementada para proteção dessa estrutura é realizada com enrocamento
do tipo “rip-rap”, entendido como o uso de blocos com dimensões mínimas
suficientes para evitar seu deslocamento pela influência das ondas. Na ausência de
rochas, opta-se pela proteção do talude a montante com camadas de solo-cimento
aplicadas junto ao aterro da barragem.
c) Erosão na crista devido à ação das ondas, podendo ser evitada com uso de
pavimento asfáltico ou com material granular, sendo este brita ou cascalho.
27
2.5 AVALIAÇÃO DE RISCOS
Uma obra de geração possui características específicas decorrentes do modo como
foi projetada, construída e se encontra em operação e manutenção. Dependendo da
objetividade e técnica adotada até o momento da sua entrada comercial e da disciplina
com que as equipes realizam e registram os testes geotécnicos, este projeto poderá
representar intrinsecamente uma ameaça de maior ou menor relevância para a
população e região do entorno (ZHANG, 2007). O risco em um empreendimento se
materializa em dois níveis: o primeiro nível é intrínseco, o qual resulta da sua própria
condição física, a exemplo de uma barragem de rejeitos, configurando-se mais frágil
quanto à resistência do solo. O segundo nível decorre da exposição a elementos naturais
que podem desencadear o acidente. Estes, por sua característica inesperada, são
classificados como eventos de força maior. A ideia de risco está associada à incerteza e
a alguma forma de perda ou dano físico, sendo a primeira determinada por
probabilidades e a segunda, pela magnitude dos impactos (KAPLAN e GARRICK,
1981). O risco relativo à fase pré-operacional de UHEs (estudo de viabilidade, projetos
de engenharia, procurement2, construção e testes de comissionamento) representa um
esforço na sua identificação e controle, a exemplo do acesso ao local da construção e
início dos trabalhos, a dificuldade de prospecção. Assim, o potencial de risco de uma
barragem é função da vulnerabilidade e da periculosidade. A primeira relaciona-se ao
fato de a população localizada a jusante estar em situação de risco por não estar
preparada para uma evacuação imediata, caso seja identificada a iminência da queda da
barragem. A segunda tem a ver com a gravidade do dano que pessoas, o meio ambiente
e as estruturas (edificações, estradas, etc.) poderão sofrer caso o evento venha a
acontecer. A combinação destas duas características determina o grau ou extensão do
risco que determinada usina apresenta (ANDERSEN et al., 2001).
A estimativa numérica do risco está, portanto, vinculada à avaliação das condições
físicas da usina e à classificação de prioridades relativas à segurança estrutural da
barragem. As condições físicas serão determinadas por meio de inspeções, as quais
qualificarão os níveis de degradação, podendo ser, por exemplo, uma escala nominal do
tipo “ruim”, “média”, “satisfatória”. Uma barragem poderá sofrer diferentes modos de
falha, a exemplo do galgamento, erosão externa, piping e movimentação de massa,
referente à instabilidade de taludes. Um determinado modo de falha é ocasionado por
2 O ato de comprar bens e serviços.
28
um evento inicial, seguido de outros eventos consequentes, os quais, em seu conjunto,
configuram uma situação fora de controle.
2.6 ISO 31.000/2018
A norma internacional que padroniza o processo de gerenciamento de riscos fornece
linhas e princípios gerais para um procedimento sistemático aplicável em qualquer
contexto. A metodologia está estruturada em três etapas para gestão de riscos: os
princípios; a estrutura e os processos. Os princípios da norma aplicados à gestão de
riscos são: (a) Cria e protege o valor; (b) É parte integral de todos os processos
organizacionais; (c) Faz parte da tomada de decisões; (d) Trata a incerteza de modo
explícito; (e) É sistemático, estruturado e tempestivo; (f) Baseia-se na melhor
informação disponível; (g) É elaborado sob medida; (h) Leva em conta os fatores
humanos e culturais; (i) É transparente e inclusivo; (j) É dinâmico, iterativo e receptivo
às mudanças; (k) Facilita a melhoria contínua da organização.
A estrutura observada na Figura 12 deve ser desenvolvida para possibilitar que a
gestão de riscos ocorra nos diferentes níveis e contextos específicos da organização.
Os processos da Figura 13 fazem parte integrante da administração e gestão de
riscos, a qual deve incluir a cultura e as práticas organizacionais da empresa e serem
elaboradas sob medida para a devida organização.
Figura 12 - Estrutura da gestão de riscos conforme a ISO 3100 (Traduzido de BRITISH
STANDARDS, 2010)
29
Figura 13 - Processos de gestão de riscos conforme a ISO 31000 (Traduzido de BRITISH
STANDARDS, 2010)
2.7 LEI DE SEGURANÇA DE BARRAGENS
A ruptura de uma barragem é um evento catastrófico, que causa diversos tipos de
danos, os quais incluem inundações, danos à infraestrutura local e perda de vidas. Os
prejuízos também estão ligados ao uso da água armazenada no reservatório, envolvendo
interrupções no abastecimento de água e/ou geração de energia elétrica para uma dada
região. Tendo em vista essa problemática, foi elaborada a Lei n° 12.334, de 20 de
setembro de 2010 (BRASIL, 2019), aplicada a barragens destinadas à acumulação de
água para quaisquer usos, à disposição final ou temporária de rejeitos e à acumulação de
resíduos industriais, estabeleceu a Política Nacional de Segurança de Barragens (PNSB)
e criou o Sistema Nacional de Informações sobre Segurança de Barragens (SNISB). Os
tipos de barragens citados enquadram-se nesta lei desde que apresentem pelo menos
uma das seguintes características:
a) Altura do maciço, contada do ponto mais baixo da fundação à crista, maior ou
igual a 15 metros;
b) Capacidade total do reservatório maior ou igual a 3.000.000 m³;
c) Reservatório que contenha resíduos perigosos conforme normas aplicáveis;
d) Categoria de dano potencial associado, médio ou alto, em termos econômicos,
sociais, ambientais ou de perda de vidas humanas, conforme definido no art. 6o
da referida lei.
Os objetivos da PNSB são descritos no artigo 3o, sendo eles: (a) Garantir a
observância de padrões de segurança de barragens de maneira a reduzir a possibilidade
30
de acidente e suas consequências; (b) Regulamentar as ações de segurança a serem
adotadas nas fases de planejamento, projeto, construção, primeiro enchimento e
primeiro vertimento, operação, desativação e de usos futuros de barragens em todo o
território nacional; (c) Promover o monitoramento e o acompanhamento das ações de
segurança empregadas pelos responsáveis por barragens; (d) Criar condições para que
se amplie o universo de controle de barragens pelo poder público, com base na
fiscalização, orientação e correção das ações de segurança; (e) Coligir informações que
subsidiem o gerenciamento da segurança de barragens pelos governos; (f) Estabelecer
conformidades de natureza técnica que permitam a avaliação da adequação aos
parâmetros estabelecidos pelo poder público; (g) Fomentar a cultura de segurança de
barragens e gestão de riscos.
No artigo 4o detalham-se os fundamentos da PNSB: (a) A segurança de uma
barragem deve ser considerada nas suas fases de planejamento, projeto, construção,
primeiro enchimento e primeiro vertimento, operação, desativação e de usos futuros; (b)
A população deve ser informada e estimulada a participar, direta ou indiretamente, das
ações preventivas e emergenciais; (c) O empreendedor é o responsável legal pela
segurança da barragem, cabendo-lhe o desenvolvimento de ações para garanti-la; (d) A
promoção de mecanismos de participação e controle social; (e) A segurança de uma
barragem influi diretamente na sua sustentabilidade e no alcance de seus potenciais
efeitos sociais e ambientais.
Em 2012 o Conselho Nacional de Recursos Hídricos (CNRH), vinculado ao
Ministério do Meio Ambiente (MMA), publicou a Resolução no 143, a qual estabelece
critérios gerais de classificação de barragens por categoria de risco, dano potencial
associado e pelo seu volume, em atendimento ao art. 7° da Lei n° 12.334, de 20 de
setembro de 2010 (CNRH, 2012). A lei estabelece três classes de barragens, quanto à
categoria de risco, quanto ao dano potencial associado e quanto ao volume.
A classificação quanto à categoria de risco trata dos elementos da barragem que
possam influenciar a possibilidade de ocorrência de um acidente, a saber:
a) Características técnicas: altura do barramento; comprimento do coroamento da
barragem; tipo de barragem quanto ao material de construção; tipo de fundação da
barragem; idade da barragem e tempo de recorrência da vazão de projeto do
vertedouro;
31
b) Estado de conservação da barragem: confiabilidade das estruturas extravasoras;
confiabilidade das estruturas de adução; eclusa; percolação; deformações e
recalques; deterioração dos taludes;
c) Plano de segurança da barragem: existência de documentação de projeto da
barragem; estrutura organizacional e qualificação dos profissionais da equipe
técnica de segurança da barragem; procedimentos de inspeções de segurança e de
monitoramento; regra operacional dos dispositivos de descarga da barragem;
relatórios de inspeção de segurança com análise e interpretação.
A classificação quanto ao dano potencial decorre do rompimento, vazamento,
infiltração no solo ou mau funcionamento de uma barragem, cujo impacto é medido em
termos da perda de vidas humanas, impactos sociais, econômicos e ambientais:
a) Existência de população a jusante com potencial perda de vidas humanas;
b) Existência de unidades habitacionais ou equipamentos urbanos ou comunitários;
c) Existência de infraestrutura ou serviços;
d) Existência de equipamentos de serviços públicos essenciais;
e) Existência de áreas protegidas definidas em legislação;
f) Natureza dos rejeitos ou resíduos armazenados;
g) Volume.
32
3. METODOLOGIA
3.1 ESCALAS DE MENSURAÇÃO DE RISCO
O processo de mensuração dos riscos consiste na atribuição de números a
determinadas características específicas da pesquisa. Para que ocorra uma
correspondência entre os números e as características mensuradas, utilizam-se as
escalas, que podem ser definidas de quatro modos: nominal, ordinal, intervalar e razão.
A escala nominal consiste na atribuição de números para identificar ou classificar
rótulos e objetos, sendo esta correspondência biunívoca, ou seja, um número está
associado a unicamente um nome e vice-versa. Por exemplo: poderemos associar os
números 1, 2 e 3 aos tipos de risco econômico, social e ambiental. As estatísticas que
podem ser obtidas destas escalas são apenas as referentes à percentagem e moda, no
aspecto descritivo, já no aspecto inferencial, os testes qui-quadrado e binomial.
Uma escala ordinal classifica objetos segundo suas posições relativas, entretanto
não mensura as magnitudes dessas posições. Por exemplo, as barragens A e B estão em
primeiro e segundo lugar no critério de impacto à jusante, respectivamente. Isto
significa que o impacto de A está em uma posição superior ao de B, embora não
saibamos a grandeza desta diferença. As estatísticas possíveis são aquelas da escala
nominal, acrescidas de percentil e mediana para descritivas e correlação ordinal e
ANOVA para inferenciais.
A escala intervalar combina as informações da escala ordinal com as magnitudes
das diferenças entre si, sendo que o ponto zero possui localização arbitrária. A exemplo
da cota de um reservatório relativa ao seu nível máximo de projeto, em que o zero é a
cota máxima e abaixo dele configuram cotas negativas e reduzido risco de galgamento
da crista da barragem. Esta escala pode ser aplicada em estatística descritiva do tipo
intervalo, média e desvio-padrão, além daqueles estudos previstos para a escala ordinal,
assim como correlação, testes t, regressão e análise fatorial para a estatística referencial.
A escala razão possui todas as propriedades das anteriores, além de ter um ponto
zero absoluto, o qual representa ausência da característica que está sendo mensurada.
Exemplificando esta escala, poderemos citar o número estimado de fatalidades de
habitantes à jusante da barragem devido ao seu colapso. Esta escala permite aplicar
todos os tipos de estatísticas descritivas e inferenciais (MALHOTRA, 2006).
33
3.2 MATRIZ DE RISCOS
A Matriz de Riscos (MR) é uma ferramenta de avaliação relativa de riscos que está
relacionada às escalas de probabilidade e consequência dos danos referentes a um
determinado empreendimento. Tais escalas podem ser apenas descritivas (ou nominais),
quantitativas (ou racionais) ou semi-quantitativas (ou ordinais). A partir de um
mapeamento das coordenadas entre probabilidade e impacto, determinam-se as regiões
em um plano cuja escala varia de baixo a alto grau de risco. A vantagem desta técnica é
que a mesma permite uma classificação visual e relativa dos riscos levantados,
entretanto, decidir se o risco calculado é aceitável, tolerável ou inaceitável é algo que
depende do grau de aversão ao risco inerente ao tomador de decisão ou formador de
opinião (WOODRUFF, 2005).
A probabilidade associada ao risco de determinado evento vinculado a um projeto
pode ser estimada a partir da identificação dos direcionadores de risco deste evento. Por
exemplo, se estamos analisando a probabilidade de infiltração ou percolação causada
por entupimento do túnel auxiliar em uma barragem, os direcionadores de risco podem
estar associados à qualidade do material utilizado no revestimento das paredes do túnel
assim como na eficiência da filtragem na tomada d´água (COOPER et al., 2005).
A categorização das probabilidades depende do contexto onde está sendo realizada
a avaliação dos riscos. Em situações em que as probabilidades podem ser medidas como
uma generalização da frequência relativa, temos uma escala do tipo razão. Estas
situações são comuns quando o escopo de estudo está na avaliação da chance de
ocorrência de defeito em componentes elétricos e/ou mecânicos, ou também em
fenômenos meteorológicos, por exemplo, sempre resultantes de situações históricas,
repetitivas, na qual medidas de frequência podem ser obtidas. Entretanto, muitos casos
não possuem repetição, a exemplo do colapso de uma estrutura, sendo que nestes casos
a probabilidade possuirá escala ordinal cujos limites resultam de avaliações subjetivas.
Cooper et al. (2005) propõe que as categorias sejam subdivididas em: Frequente,
Provável, Ocasional, Improvável e Remota. O mesmo autor propõe que a consequência
decorrente de evento seja subdividida conforme a Tabela 4.
34
Tabela 4 - Descrição das consequências (COOPER et al., 2005)
Medida Descrição da consequência
Catastrófica Evento extremo; grande perda financeira e grandes atrasos; reputação da empresa é afetada.
Alta Evento crítico; grande perda financeira e grandes atrasos; produtos inapropriados.
Moderada Grande impacto, mas podem ser mitigados a partir de procedimentos gerenciais "padrões”.
Baixa Impacto pode ser mitigado com procedimentos gerenciais de rotina
Insignificante Podem ser seguramente ignorados.
As combinações da escala de consequências nas abscissas com a escala das
probabilidades das ordenadas resulta na matriz detalhada de prioridade de risco, matriz
qualitativa de risco ou, simplesmente, matriz de risco, conforme observado na Tabela 5.
As células da matriz de risco são, na maioria das vezes, vinculadas a um código de
cores, o que possibilita a leitura visual da avaliação de risco, em termos de
probabilidade e consequência, para um ou mais eventos.
Tabela 5 - Matriz detalhada de prioridade de risco (Adaptado de COOPER et al., 2005)
Consequência
Probabilidade Insignificante Baixa Moderada Alta Catastrófica
Frequente Médio Médio Alto Alto Alto
Provável Baixo Médio Médio Alto Alto
Ocasional Baixo Médio Médio Médio Alto
Remota Baixo Baixo Médio Médio Alto
Improvável Baixo Baixo Baixo Médio Médio
3.3 MÉTODO ELETROBRÁS FURNAS DE ANÁLISE DE RISCOS DE
BARRAGENS
Este modelo foi proposto por Sohler (2015), o qual se baseia nos critérios da Lei
12.334/2010, denominada Lei de Segurança de Barragens (BRASIL, 2019). Os critérios
sugeridos que atendem à referida lei e que compõe este método são: Vazão de Projeto,
Volume do Reservatório, Dimensão da Barragem (Altura e Comprimento), Idade da
Barragem, Qualificação Técnica dos Profissionais de Segurança da Barragem, Relatório
de Segurança da Barragem, Existência de Projeto, Estabilidade de Taludes, Percolação,
35
Deformações, Tipo de Barragem, Tipo de Fundação, Confiabilidade das Estruturas
Vertedouras, Confiabilidade das Estruturas de Adução, Frequência de Avaliação do
Comportamento, Impacto Econômico, Social e Ambiental a Jusante. Além destes,
foram incluídos pelo autor, os seguintes critérios: Capacidade de Geração, Custo da
Barragem, Condição dos Equipamentos e Sistemas de Aviso e Alerta. Esses indicadores
foram agrupados em três módulos, a saber:
a) Periculosidade Potencial (PP): agrupa os indicadores que objetivam medir a
barragem quanto ao tipo de estrutura, enfatizando seus aspectos estruturais;
b) Vulnerabilidade Potencial (VP): agrupa os indicadores que mensuram a barragem
quanto à sua construção, elementos geotécnicos, geológicos e condições dos
equipamentos que podem afetar o comportamento da mesma, destacando os
cuidados com inspeção e manutenção;
c) Impacto Potencial (IP): reúne os indicadores dos impactos social, econômico e
ambiental à jusante, decorrentes de um dano parcial ou total da barragem.
O módulo de Periculosidade Potencial inclui os seguintes critérios de mensuração:
Vazão de Projeto-VP; Altura da Barragem- AB e Comprimento da Barragem- CB; Tipo
de Barragem- TB e Tipo de Fundação- TF. Tais indicadores estão subdivididos em
classes, cada qual mensurada por meio de um valor subjetivo e pré-determinado. O
módulo seguinte, denominado Vulnerabilidade Potencial, inclui os critérios de
mensuração: Idade da Barragem- IB; Qualificação Técnica dos Profissionais de
Segurança de Barragens- QT; Relatório de Segurança de Barragem- RS; Existência de
Projeto- EP; Estabilidade de Taludes- ET; Percolação- PE; Deformações- DE;
Confiabilidade das Estruturas Vertedouras- EV; Frequência de Avaliação do
Comportamento da Barragem- FA e Condições dos Equipamentos- CE. O terceiro
módulo, conhecido como Impacto Potencial, inclui os seguintes critérios de
mensuração: Volume do Reservatório- VR; Impacto Econômico a Jusante- IE; Impacto
Social a Jusante- IS; Impacto Ambiental a Jusante- IA; Custo da Barragem- CB;
Capacidade de Geração- CG e Sistemas de Aviso e Alerta- SA. As classes e valores
subjetivos correspondentes a cada um dos três módulos seguem descritos na Tabela 19,
Tabela 20 e Tabela 21 presentes nos capítulo de anexos.
Os resultados dos três módulos PP, VP e IP são obtidos pela soma simples dos
valores subjetivos relativos às classes selecionadas de seus respectivos indicadores,
como expresso pelas equações (1), (2) e (3):
36
PP = VP + AB + CB + TB + TF (1)
VP = IB + QT + RS + EP + ET + PE + DE + EV + FA + CE (2)
IP = VR + IE + IS + IA + CB + CG + SA (3)
A combinação destes três módulos resulta em uma matriz de risco de dupla
entrada, tendo no eixo das abscissas o módulo Impacto Potencial e no eixo das
ordenadas a soma da Periculosidade Potencial com a Vulnerabilidade Potencial. A
escala da soma da Periculosidade Potencial com a Vulnerabilidade Potencial, na Tabela
6, foi segmentada em três classes de valores, cujas recomendações estão vinculadas à
periodicidade das inspeções, podendo ser do tipo Inspeção Imediata (A), Inspeção no
Curto Prazo (B) e Inspeção Normal (C).
Tabela 6 - Escalas de PP + VP (Adaptado de SOHLER, 2015)
ROTINA DE INSPEÇÃO PP + VP GRAVIDADE
A - Inspeção Imediata PP + VP ≥ 51 Podem existir problemas
estruturais B - Inspeção no Curto
Prazo 36 ≤ PP + VP ≤ 50
Podem existir alguns pontos a melhorar
C – Inspeção Normal PP + VP ≤ 35 Inspeção de rotina
A escala de Impacto Potencial, na Tabela 7, apresenta três classificações para a
gravidade do problema, sendo elas: dano grave (A), dano moderado (B) e dano leve (C),
os quais, por sua vez, recomendam determinadas recorrências de inspeções.
Tabela 7 - Escalas de IP (Adaptado de SOHLER, 2015)
CONSEQUÊNCIA IP ROTINA DE INSPEÇÃO
A - Se houver ruptura da barragem, os danos à
jusante podem ser elevados IP ≥ 33
Inspeções semestrais (barragens com dano a Jusante alto, independente do Risco)
B - Danos e Riscos moderados
14 ≤ IP ≤ 32 Inspeções Anuais
C - Danos e Riscos baixos IP ≤ 13 Inspeções Bianuais
Após o cálculo dos índices, é gerada uma matriz de risco, representada na Figura
14, a qual combina no eixo das abscissas o IP e no eixo das ordenadas a soma PP + VP,
dividindo a matriz em três regiões: a faixa de alto risco, evidenciada pela letra “A” e cor
vermelha, é definida pela região compreendida pelo valor de IP acima de 32 e valor de
37
VP + PP acima de 50, significando que podem existir problemas estruturais e, portanto,
devem ser realizadas inspeções semestrais; já a faixa de risco intermediária, evidenciada
pela letra “B” e cor amarela, é definida pela região compreendida por valores de IP
entre 14 e 32 e valores de VP + PP entre 36 e 50, significando que podem existir alguns
pontos a melhorar e então devem ser feitas inspeções anuais; a faixa mais inferior da
matriz, representada pela letra “C” e cor verde, é definida pela região compreendida
pelo valor de IP abaixo de 14 e valor de VP+PP abaixo de 35, recomendando-se
inspeções bianuais de rotina.
Figura 14 - Matriz de Risco Eletrobrás Furnas (SOHLER, 2015)
3.4 ANÁLISE DO MODO DE FALHA, EFEITOS E CRITICALIDADE
(FMECA)
Segundo Bowles e Peláez (1995), este método é normalmente utilizado para
calcular o Número de Prioridade de Risco (NPR), o qual resulta do produto entre a
probabilidade de falha no componente analisado, o impacto decorrente da sua falha e a
possibilidade de detecção do problema antes da sua ocorrência. Normalmente estes
fatores são avaliados por meio de uma escala ordinal de valores subjetivos variando de 1
a 10. Os modos de falha cujo NPR é alto são prioritários em relação aos demais, estando
classificados em ordem decrescente de valor. O valor subjetivo da probabilidade de
falha pode estar vinculado a uma variável nominal que descreve as chances de
38
ocorrência do evento, por exemplo: probabilidade frequente, tornando a possibilidade de
um colapso da barragem praticamente inevitável. O valor subjetivo do impacto está
vinculado a uma variável nominal que retrata a influência que o evento causa no entorno
a jusante da barragem, por exemplo: impacto muito baixo, fazendo com que qualquer
consequência à jusante seja imperceptível, ou seja, seus habitantes sequer terão ciência
do ocorrido. O valor subjetivo para a detecção relaciona-se às chances de que a falha
seja percebida a tempo suficiente para que medidas preventivas e/ou corretivas sejam
adotadas e, assim, evitar eventuais falhas.
Esta metodologia utiliza as pontuações indicadas na Tabela 8, a qual estabelece
que a probabilidade possui pontuações variando de 1 a 10 agrupados em seis classes,
cuja descrição da probabilidade varia de “Improvável” a “Frequente” na escala nominal
e de menor que 0,1% a maior que 20% de chance na escala racional. O impacto, por sua
vez, possui pontuações variando de 1 a 10 agrupados em seis classes, com escala
nominal variando de “Muito Baixo” a “Catastrófico”. A detecção possui pontuações
variando de 1 a 6 agrupadas em seis classes, cuja possibilidade de percepção prévia à
ocorrência do evento varia de “Quase Certa” à “Quase Impossível”.
Uma abordagem tradicional FMECA leva em consideração o elemento a ser
avaliado, sua função, modo de falha, causa da falha, efeito, os valores subjetivos para
probabilidade, impacto e detecção, os meios de detecção e/ou prevenção e o NPR
calculado. Para barragens de terra, podem ser avaliados os seguintes elementos:
barragem, crista, taludes de montante e de jusante, sistemas de drenagem, reservatório,
vertedouro, fundação e ombreiras. Um exemplo prático neste tipo de barragem pode ser:
(a) Elemento: sistema de drenagem;
(b) Função: controle de percolação através da barragem;
(c) Modo de falha: incapacidade de coletar e conduzir a água percolada;
(d) Causa da falha: colmatação por material argiloso;
(e) Efeito: instabilidade global da barragem;
(f) Meios de detecção: inspeção visual e instrumentação;
(g) Meios de prevenção: construção de bermas e drenos complementares.
39
Tabela 8 - Pontuação para probabilidade, impacto e detecção
PONTUAÇÃO (1 - 10) Classe
1 I
2, 3 II
4, 5, 6 III
7, 8, 9 IV
10 V
PONTUAÇÃO (1 - 10) Classe
1 I
2, 3 II
4, 5 III
6, 7, 8 IV
9 V
10 VI
PONTUAÇÃO (1 - 6) Classe
1 I
2 II
3 III
4 IV
5 V
6 VI
Catastrófico
Índice de Impacto (I)
Muito Baixo
Baixo
Médio
Grave
Muito Grave
Baixa
Remota
Quase Impossível
Índice de Detecção (D)Possibilidade de Detecção
Quase Certa
Alta
Moderada
Efeito
Remota (0,1% a 1%)
Ocasional (1% a 10%)
Provável (10% a 20%)
Índice de Probabilidade (P)Probabilidade
Improvável ( < 0,1%)
Frequente ( > 20%)
O método FMECA pode ser aplicado em qualquer barragem, desde que sejam
feitos os devidos ajustes às suas características. No presente caso, este modelo foi
adaptado às características das barragens de Furnas Centrais Elétricas, tendo sido
testado especificamente pelo projeto de P&D vinculado a este trabalho (RIBAS et al.,
2018).
3.5 ÁRVORE DE EVENTOS (EVENT TREE ANALYSIS - ETA)
O método ETA desagrega eventos causadores de falha de uma maneira simples,
combinando de modo sequencial, sistemático e racional os resultados parciais até o
cálculo final da probabilidade de que a falha se materialize. A ETA é um método
bastante aplicado na análise de riscos para problemas da engenharia civil e configura-se
como uma ferramenta para a análise de situações com consequências de eventos não
totalmente conhecidos por meio da opinião de peritos na área de estudo (CALDEIRA,
2008). A progressão lógica de eventos parte de um “gatilho” (evento inicial) que
deflagra uma sequência serial de resultados. Cada evento consequente resulta de uma
40
ramificação produzida pelo evento precedente. Esta ramificação é dicotômica, ou seja, o
evento consequente ocorre ou não.
Esta técnica é útil para identificar os modos de falha e a sequência completa de
etapas necessárias para que a falha ou ruptura venha a ocorrer, assegurando que a
consideração devida é dada para cada evento participante da cadeia, bem como
possibilita que os elementos críticos sejam evidenciados. Uma vez que para cada
conexão entre dois eventos existe uma probabilidade associada, é importante observar
que se estabelece uma situação de ocorrência condicionada entre ambos, o que significa
dizer que a estimativa da probabilidade para um segmento da árvore parte do
pressuposto de que a causa da falha já foi iniciada, mesmo que esta possua uma chance
muito pequena de ocorrência. Um exemplo de uma sequência de eventos pode partir de
uma inundação ou abalo sísmico, seguido de uma resposta do sistema (comportas
operantes ou inoperantes de um vertedouro), outra resposta do sistema (ocorrência ou
não de um rompimento da barragem) e na resultante condicionada a uma situação
(exposição de pessoas e infraestruturas) com uma consequência final (ocorrência ou não
de perda de vidas, prejuízo econômico, dano ambiental).
A Figura 15 também ilustra uma aplicação da ETA em barragens, em que a
probabilidade de ocorrência do galgamento da barragem de jusante, quando acontecer
também o galgamento da barragem de montante, associado ao escorregamento dos taludes
do reservatório, é P1 x P2 x P3. Para o galgamento da barragem de jusante acontecer sem
escorregamento dos taludes e havendo o galgamento da barragem de montante, a
probabilidade é de P1 x (1 – P2) x P5. Já a probabilidade de não ocorrer o galgamento da
barragem de jusante, acontecendo antes o escorregamento dos taludes e o galgamento da
barragem de montante é de P1 x P2 x (1-P3).
41
Figura 15 - ETA de um potencial perigo (Adaptado de CALDEIRA, 2008)
3.6 ENTREVISTAS EM PROFUNDIDADE
Percebe-se que um grande projeto pode e deve ser desmembrado em grupos de
atividades manejáveis. Estas se constituem em elementos importantes na gestão de
riscos do projeto e suas definições são críticas para um bom gerenciamento. Dessa
forma, as entrevistas realizadas com especialistas possuem papel fundamental na gestão
da criticidade mencionada, objetivando a coleta dos dados de entrada para a
especificação dos modelos de análise de riscos e a obtenção dos dados subjetivos dos
mesmos, bem como na determinação dos escores. No caso desta monografia, a
entrevista foi baseada em análise prospectiva. Um dos princípios da análise em questão
é a busca pelo entendimento do que está por acontecer no projeto. A análise prospectiva
não nos direciona somente para o futuro imediato, mas também nos faz “enxergar
longe”. A importância dessa atitude é justificada pela atual época, na qual as causas
desencadeiam seus efeitos em uma velocidade cada vez maior. Torna-se impossível,
assim, considerar apenas os resultados imediatos das ações em curso. É necessário
enxergar mais adiante.
Cabe destacar que, diferentemente da análise prospectiva, que estimula a
investigação de possíveis futuros riscos do projeto, o “olhar para trás” agrega
experiência e base para ações corretivas, como, por exemplo, elaboração de planos de
42
ação para mitigação e tratamento dos riscos. Embora essa última análise seja, também,
de extrema importância no gerenciamento dos riscos de um projeto, pelo fato de estar
mais voltada às consequências.
A etapa inicial da entrevista consistiu, assim, no amplo esclarecimento da
situação atual do projeto junto ao especialista. Em seguida, foi solicitado que o mesmo
refletisse acerca do que estava por acontecer no projeto. Procurou-se estimular o
entrevistado de forma que o mesmo não se visse como responsável de apenas uma
função, mas sim como um profissional que pudesse opinar sobre assuntos externos à sua
área de atuação. Tal técnica garantiu a aquisição de maior quantidade de informações,
sendo de extrema importância para a eficácia do resultado das entrevistas.
No dia 13/03/2019, foi realizada a pesquisa de campo relativa ao projeto de P&D na
Usina Hidrelétrica de Funil. Na ocasião, fomos atendidos pelo Engenheiro Chefe da
Divisão de Operação de Funil, sendo realizada a coleta primária de dados para as
metodologias Matriz de Riscos, Eletrobrás Furnas de Análise de Riscos de Barragens,
Árvore de Eventos (ETA) e Análise do Modo de Falha e Criticalidade (FMECA).
43
4. ESTUDO PRÁTICO: USINA HIDRELÉTRICA DE FUNIL
4.1 USINA HIDRELÉTRICA DE FUNIL
A UHE Funil faz o represamento do rio Paraíba do Sul e está situada no município
de Itatiaia (RJ). Em 1969 a usina entrou em operação comercial, compondo-se de uma
estrutura de concreto de 85 metros de altura, comprimento de coroamento de 385 metros
e um reservatório cujas dimensões estão descritas na Tabela 9. A casa de força possui
três turbinas tipo Francis de 72 MW cada, com capacidade total instalada de 216 MW.
Existem três vertedouros com superfície em túnel, sendo dois deles localizados na
margem direita e um deles localizado na margem esquerda. A Figura 16 identifica a
barragem como um todo, o vertedouro da margem esquerda, as três tomadas d’água, o
ponto de descarga de fundo e a casa de força.
Tabela 9- Dimensões do reservatório (Adaptado de LAURIANO, 2009)
Reservatório de Funil
Área do reservatório na cota 466,5 m 39,73 km²
Cota máxima maximorum 466,5 m
Cota mínima útil 444,0 m
Borda livre 1,5 m
Volume total acumulado na cota 466,5 m 888,3 hm³
Volume útil 605,7 hm³
Volume morto 282,6 hm³
Figura 16- Arranjo esquemático da UHE Funil (MASCARENHAS et al., 2003)
44
4.2 BARRAGEM AUXILIAR DE NHANGAPI
A barragem auxiliar de Nhangapi, também entendida como dique, foi inaugurada
em 1967 e está localizada na margem esquerda da Rodovia Presidente Dutra, vizinha à
via férrea MRS no município de Itatiaia (RJ), próximo à divisa dos Estados São Paulo e
Rio de Janeiro, como é mostrado na Figura 17. O dique de Nhangapi integra as estruturas
auxiliares da UHE de Funil no Rio Paraíba do Sul, distando cerca de 4 km desta usina.
Figura 17 - Planta de Situação (Adaptado de GÓZ et al., 2001)
Essa obra foi construída devido à necessidade de proteger contra inundações cerca
de 6 km da rodovia e de 13 km da estrada de ferro. Trata-se de um maciço de terra em
argila compactada e seção homogênea, possui extensão da ordem de 2.700 m e 48 m de
altura. Os taludes na face montante possuem bermas de 2 m e 5 m nas cotas 458 m e
448 m, na face jusante há bermas de 2 m nas cotas 458 m, 448 m e 438 m. Prevendo-se
o nível máximo operativo à cota 466,50m, coincidente com o nível "máximo
maximorium" correspondente à enchente catastrófica, de probabilidade de ocorrência de
uma vez em 2.000 anos, e considerando outros fatores, a crista da barragem foi
executada à cota 469,50 m, para compensar recalques previstos após a sua construção,
conforme mostrado na Figura 18. A largura da crista é variável de 9,0 m a 10,0 m
dependendo da seção (FURNAS, 2019).
45
Figura 18 - Planta e seção do dique de Nhangapi (GÓZ et al., 2001)
A função principal do Canal do Ribeirão Itatiaia é a drenagem da água represada
pelo Dique de Nhangapi, da Bacia do Ribeirão Itatiaia, conforme mostra a Figura 19. O
sistema de drenagem em questão consiste de um canal aberto com cerca de 1.910 m de
comprimento, sendo parte escavado em rocha e parte em solo natural revestido em
concreto, e seção transversal de 25,50 m2; um reservatório de acumulação previsto para
uma capacidade de 2.000.000 m3, com uma freqüência de uma cheia por ano e um túnel
escavado em rocha com 3.600 m de comprimento e 10,00 m2 de seção transversal. Essas
estruturas foram dimensionadas para uma cheia milenar (FURNAS, 2019).
Figura 19 – Vista do talude de jusante, do canal e da região a jusante da barragem de Nhangapi
(FURNAS, 2019)
46
A proximidade do dique com centros urbanos, conforme ilustra a Figura 20, traz preocupações quanto à conservação e segurança
estrutural, sujeita a atos de vandalismo e invasões de pessoas e animais, fazendo com que os sistemas de drenagem, instrumentação e
acessos sejam rotineiramente obstruídos ou danificados. Ademais, restrições operacionais no canal de desvio do Ribeirão Itatiaia e na área
da bacia prevista para contenção de cheias podem alagar a instrumentação de controle instalada no maciço e na fundação do dique.
Figura 20 - Vista aérea da barragem de Nhangapi (Adaptado de GOOGLE MAPS, 2019)
47
Os processos erosivos crescentes ocorrem na ombreira esquerda a jusante, a
aproximadamente 20 m do pé do talude de jusante do dique, decorrentes da surgência de
água de infiltração e escoamento superficial. A construção de filtros profundos paralelos
ao dique, regularização natural da área e monitoramento com medidores de vazão
servem para atenuar este problema.
O controle de desempenho da barragem está baseado na observação das
poropressões no maciço e subpressões na fundação por meio de 82 piezômetros
verticais do tipo Casagrande; de deslocamentos verticais e horizontais por 59 marcos de
superfície; dos níveis do lençol freático através de 17 medidores de nível d’água; das
vazões de percolação através de 26 drenos e coletores. O controle de poropressão
previsto pelo projeto por piezômetros horizontais de volume constante tipo USBR pode
ser prejudicado pela leitura irregular dos dispositivos de controle nos painéis de leitura.
Os desgastes decorrentes do tempo e uso dos registros dos painéis ocasionam o
vazamento d’água de saturação e entrada de ar, bem como possíveis rompimentos nas
tubulações, os quais se constituem nos principais fatores que afetam os piezômetros.
Com relação aos piezômetros verticais tipo Casagrande, a colmatação nas células e
obstrução dos tubos, este último decorrente de vandalismo, limitam em quase 50% a
eficiência do controle das poropressões (FURNAS, 2019). O posicionamento dos
piezômetros no talude de jusante pode ser verificado na Figura 21 e na Figura 22.
Figura 21 - Vista do talude de jusante - dique de Nhangapi (FURNAS, 2019)
48
Figura 22 - Vista da crista do dique de Nhangapi (FURNAS, 2019)
4.3 ÁREA DE INFLUÊNCIA A JUSANTE DA BARRAGEM
Segundo o relatório da COPPETEC (2006), a bacia do rio Paraíba do Sul possui
área de drenagem de aproximadamente 55.500 km², a qual é distribuída em uma região
de extremo desenvolvimento nacional, inserida, conforme ilustra a Figura 23, nos
estados de São Paulo, na região do Vale do Paraíba Paulista, ocupando cerca de 13.900
km², parte de Minas Gerais em 20.700 km², na Zona da Mata Mineira, e metade do
estado do Rio de Janeiro, que corresponde a cerca de 20.900 km², totalizando 180
municípios. A bacia do rio Paraíba do Sul é limitada ao Norte pelas bacias dos rios
Grande e Doce e pelas serras da Mantiqueira, Caparaó e Santo Eduardo. A Nordeste, a
mesma é limitada pela bacia do rio Itabapoana. A Oeste, pela bacia do rio Tietê, e ao
Sul, a Serra dos Órgãos e parte da Serra do Mar estabelecem esse limite.
O rio Paraíba do Sul origina-se da confluência dos rios Paraitinga e Paraibuna nos
contrafortes da Serra do Mar e chega ao vale limitado pelas serras do Mar e da
Mantiqueira, estendendo-se cerca de 1.100 km desde a nascente do rio Paraitinga. Seus
afluentes são: o Rio Pomba, de cerca de 300 km e foz no limite entre o médio e o baixo
Paraíba; o rio Paraibuna, com 180 km, localizado em Minas Gerais, na cidade de juiz de
Fora; Dois Rios, este sendo oriundo da união entre os rios Negro e Grande; o rio Piraí; o
rio Muriaé, de 250 km e curso inferior plano no trecho fluminense; Piabanha, medindo
cerca de 80 km, situado nos municípios fluminenses de Petrópolis, Areal e Três Rios.
49
Figura 23 - Localização da Bacia do Rio Paraíba do Sul (ANA, 2010)
50
Dois subsistemas, destinados a abastecimento de água e energia elétrica da
cidade do Rio de Janeiro, derivam do sistema Paraíba do Sul/Guandu: o subsistema
Lajes, composto pelas Usinas Fontes Nova e Fontes Velha, barragens de Lajes e Tocos
e pelo abastecimento da CEDAE. Além do subsistema Paraíba, oriundo da transposição
do rio Paraíba do Sul e formado pelas usinas hidrelétricas Fonte Nova, Nilo Peçanha e
Pereira Passos, estações elevatórias de Santa Cecília e Vigário, barragem de Santana e
pelo reservatório de Ponte Coberta. As principais barragens do rio Paraíba do Sul foram
construídas entre 1930 e 1960, sendo elas: Funil, Santa Cecília, Santa Branca, Ilha dos
Pombos e Paraibuna/Paraitinga. O maior usuário deste sistema é a companhia Light, a
qual utiliza cerca de dois terços da vazão média do Rio Paraíba do Sul na altura da
barragem de Santa Cecília em Barra do Piraí para a transposição de água destinada à
geração de energia elétrica e, com isso, proporciona uma oferta hídrica significativa na
bacia receptora do Rio Guandú, que configura como manancial principal de
abastecimento de água da Região Metropolitana Rio de Janeiro (BRAGA et al., 2008).
O crescimento da atividade industrial desde 1940 proporcionou em algumas
décadas a transição nesta bacia de uma população rural para predominantemente urbana
nos dias atuais. O crescente aumento dessa população contribui significativamente para
o aumento da poluição na bacia. Atualmente a agropecuária é incipiente na região e boa
parte das terras está improdutiva.
O bioma predominante na bacia do rio Paraíba do Sul é a Mata Atlântica, o qual
é bastante ameaçado e continua sendo desmatado, com somente 7% da sua extensão
original mantida. Uma vez que a região à jusante da barragem de Funil abrange alguns
municípios fluminenses, serão considerados aqueles que estão situados até o próximo
barramento, qual seja a Usina Elevatória de Santa Cecília localizada no município de
Barra do Piraí, os quais são: Itatiaia, Resende, Barra Mansa, Volta Redonda, Quatis,
Porto Real e Barra do Piraí. A Tabela 10 ilustra informações de uso do solo para os
municípios à jusante de Funil que integram a área de interesse do presente trabalho.
51
Tabela 10– Detalhamento da cobertura vegetal e uso do solo nos municípios fluminenses da bacia do Rio Paraíba do Sul, em hectares (Adaptado de GEROE, 1995)
Município Floresta
Ombrófila Floresta
Estacional Vegetação Secundária
Campo/ Pastagem
Área Agrícola Reflorestamento
Área Urbana Outros
Itatiaia 9704 104 1628 7616 284 588 352 1940
Resende 20720 2828 12828 63056 4018 220 1932 3584
Quatis 880 300 2060 24832 268 - 180 24
Porto Real - 96 36 3308 968 - 252 348
Barra Mansa - 2960 3448 46428 88 - 1856 180
Volta Redonda - 1700 1048 11644 - - 3116 164
Barra do Piraí - 8924 6044 38400 16 288 644 3460
O trecho da bacia compreendido dentro do Estado do Rio de Janeiro possui 53
municípios e abrange a maior parte desse bioma, além de algumas Unidades de
Conservação, como o Parque Nacional de Itatiaia, a Floresta da Cicuta e a Reserva da
Biosfera, conforme mostra a Tabela 11.
Tabela 11 - Unidades de conservação no trecho fluminense da bacia do Rio Paraíba do Sul (Adaptado de COPPETEC, 2006)
Nome Legislação Área (ha) Município (RJ)
Parque Nacional
de Itatiaia
Decreto 713 de
14/06/37 30.000
Bocaína de Minas (MG), Itamonte (MG),
Itatiaia (RJ) e Resende (RJ)
Floresta da Cicuta
- ARIE
Decreto 90.792 de
09/01/85 131 Barra Mansa e Volta Redonda
Reserva da
Biosfera UNESCO, 10/10/92 -
Todos os remanescentes de Mata
Atlântica
A evolução populacional é demonstrada na Tabela 12, a qual contém inclusive
uma projeção para o ano 2020. Na Tabela 13 destacam-se, nos setores industrial e
agropecuário fluminenses para os subsetores numerados, o número de estabelecimentos
por município de interesse.
52
Tabela 12 - Estimativa da evolução populacional urbana das localidades (Adaptado de COPPETEC, 2006)
Município Núcleos Urbanos Ano 2000
Ano 2005
Ano 2010
Ano 2015
Ano 2020
Itatiaia Itatiaia 11.728 12.503 13.277 14.052 14.826
Resende Resende 67.946 77.666 87.918 98.521 109.262
Resende Agulhas Negras 23.239 25.580 29.920 33.261 36.601
Resende Engenheiro Passos 3.236 3.390 3.469 3.509 3.528
Resende Fumaça 299 381 463 546 628
Resende Pedra Selada 1.243 1.490 1.737 1.984 2.231
Quatis Quatis 9.039 10.077 11.055 11.949 12.744
Quatis Falcão 139 139 139 139 139
Quatis Ribeirão São Joaquim 234 265 295 326 356
Porto Real Porto Real 11.388 13.802 16.216 18.630 21.044
Barra Mansa Barra Mansa 162.797 172.007 180.769 189.018 196.709
Barra Mansa Floriano 560 560 560 560 560
Barra Mansa Antônio Rocha 94 146 198 251 303
Barra Mansa Rialto 784 784 784 784 784
Barra Mansa N.S. do Amparo 899 954 1.010 1.065 1.120
Volta Redonda Volta Redonda 241.996 251.359 258.697 264.356 268.665
Barra do Piraí Barra do Piraí 66.918 70.784 74.559 78.215 81.726
Barra do Piraí Dorândia 1.665 1.823 1.986 2.151 2.319
Barra do Piraí Ipiabas 2.736 3.231 3.725 4.220 4.714
Barra do Piraí São José do Turvo 10.343 10.523 10.550 10.554 10.554
Barra do Piraí Vargem Alegre 3.154 3.595 4.036 4.477 4.918
Tabela 13 - Número de estabelecimentos nos municípios de interesse
Municípios População PIBx106 Industrial Agropecuário
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10) (11)
Itatiaia 28.783 3.412,30 - - - - - - - - - - -
Resende 119.769 6.016,53 - 53 15 17 - 13 - - 144 48 -
Quatis 12.793 232,62 - - - - - - - - - - -
Porto Real 16.592 2.282,93 - - - - - - - - - - - Barra Mansa
177.813 4.684,74 - - - 47 - 23 - 12 - - 92
Volta Redonda
257.803 10.229,47 32 61 22 45 29 18 - 13 - - -
Barra do Piraí
94.778 1.936,90 18 18 23 16 - - - - 57 - 25
Legenda: (1) Têxtil; (2) Alimentos e bebidas; (3) Minerais não metálicos; (4) Metalurgia; (5) Madeira e mobiliário; (6) Papel e gráfico; (7) Extrativa
mineral; (8) Borracha, fumo e couro;(9) Produção mista: lavoura e pecuária;(10) Pecuária;(11) Atividades relacionadas à agricultura.
53
O Complexo Hidrelétrico de Lajes/Paraíba do Sul, ilustrado na Figura 24, é
preponderante na produção de energia elétrica para o Sistema Sudeste/Centro-Oeste,
bem como em fornecimento de água de aproximadamente 85% da Região
Metropolitana do Rio de Janeiro, atendendo mais de oito milhões de habitantes.
Figura 24 - Representação Esquemática do Sistema Hidráulico do Paraíba do Sul (Adaptado de ANA, 2015)
A bacia do rio Paraíba do Sul sofre frequentemente com problemas de inundações,
principalmente nas cidades de Resende, Barra Mansa, Volta Redonda e Barra do Piraí,
situadas à jusante de Funil. A cheia do ano 2000 que atingiu o trecho paulista da bacia
do rio Paraíba do Sul foi a maior já registrada. A afluência máxima ao reservatório de
Funil foi 2.640 m³/s, cerca de três vezes maior em relação ao histórico de observações.
Na ocasião, o reservatório de Funil estava deplecionado, com um volume maior do que
o volume de espera para receber e armazenar a cheia, o que evitou o trecho fluminense
do rio Paraíba de sofrer enchentes (COPPETEC, 2006).
As cidades de Barra Mansa, Volta Redonda e Barra do Piraí têm sido as mais
afetadas pelas cheias do rio do Rio Paraíba do Sul nos últimos anos, devido a um
aumento da frequência de eventos chuvosos seguidos de inundações. Nas demais
cidades, mesmo com baixas precipitações, também há riscos potenciais, uma vez que os
cursos de água estão bastante modificados. Devido à incipiente fiscalização, ocorreu
54
ocupação intensa e irregular nas margens, especialmente na foz do rio Bananal e nas
duas margens do rio Barra Mansa, na cidade de Barra Mansa, gerando confinamento da
calha principal. Esses dois rios inundam planícies rurais e atingem inclusive planícies
urbanas, à montante da rodovia Presidente Dutra (COPPETEC, 2006).
4.4 ÁREA POTENCIALMENTE ALAGADA A JUSANTE DA BARRAGEM
O Rio Paraíba do Sul passa por um relevo à jusante da barragem de Nhangapi,
auxiliar barragem de Funil, caracterizado por uma extensa planície de inundação, curvas
suaves e pequenas declividades, até atingir o município de Porto Real. Deste município
até Barra Mansa o relevo passa para um vale bem encaixado e passa a receber a
contribuição do Rio Bananal. A próxima barragem da cascata do Rio Paraíba do Sul é
Santa Cecília, localizada em Barra do Piraí, cujo percurso a partir de Barra Mansa é
constituído por margens pouco ocupadas e baixa declividade (LAURIANO, 2009). A
Tabela 14 apresenta o levantamento de todas as áreas urbanas na área de estudo e a sua
respectiva distância em relação ao eixo da barragem de Funil, assim como a Figura 25
ilustra essa área de estudo à jusante da UHE Funil.
Tabela 14 - Áreas urbanas à jusante da UHE Funil e barragem auxiliar de Nhangapi
Área urbana Distância em relação à UHE Funil (km)
Itatiaia 4,1 Resende 12,4 Quatis
Porto Real 50,3 52,5
Barra Mansa 69,2 Volta Redonda Barra do Piraí
77,9 122,5
55
Figura 25 - Croqui da área delimitada para estudo, à jusante da UHE Funil (Adaptado de LAURIANO, 2009)
Lauriano (2009) utilizou ferramentas de geoprocessamento de maneira a
associar os dados simulados da propagação da onda de cheia à cartografia da área a
jusante da UHE Nhangapi. Foi criado um Modelo Digital do Terreno (MDT) por meio
de um software de geoprocessamento e associado ao Modelo Digital de Seções
Topobatimétricas (MDST) obtido a partir do plano simulado de inundação de cheia
provocada pela ruptura da barragem. Tal comparação resultou nos mapas de inundação
provocada pela onda de cheia no Rio Paraíba do Sul à jusante da barragem. A descrição
da topografia possibilitou determinar o caminho preferencial de escoamento.
O mapa de inundação demonstra a extensão da cheia, auxiliando na estimativa
dos elementos sociais, econômicos e ambientais afetados pela ruptura. Ademais, auxilia
no gerenciamento das ações de emergência por parte da Defesa Civil e dos
empreendedores, possibilitando a identificação de pontos recomendados para a
instalação de sistemas de alerta, orientação dos planos de evacuação de pessoas e
animais e disponibilização de informação relevante para orientar as atividades não
recomendadas em planos de ocupação do solo.
56
Lauriano (2009) obteve cenários de ruptura da UHE Funil para diferentes vazões
de pico, tendo utilizado os modelos FLDWAV e HEC-RAS para estudar a propagação
do hidrograma de ruptura com o esvaziamento do reservatório de usina.
Decorrente da ampla planície de inundação, a vazão de ruptura é dissipada de
modo significativo até 42,4 km a jusante da UHE Funil na região de Quatis A partir
deste ponto a vazão se mantém, devido ao desenvolvimento de um vale bastante
encaixado, como pode-se observar a partir da Figura 26.
Figura 26 - Vazão máxima a jusante da barragem de Funil (LAURIANO,2009)
4.5 MATRIZ DE RISCOS
A elaboração da matriz de riscos para a barragem de Nhangapi foi iniciada com a
identificação das ameaças, as quais foram obtidas por meio de entrevista em
profundidade com o gerente operacional de Furnas lotado na usina objeto de análise. O
procedimento de brainstorm entre entrevistado e entrevistadora foi importante para que
um número significativo de eventos relevantes fosse listado. Uma vez concluída a lista
de eventos, foram utilizadas as escalas de gravidade da consequência e de probabilidade
de ocorrência, ambas descritas na Tabela 15.
57
Tabela 15 – Escalas de Consequência e Probabilidade para a matriz de riscos
Escala da Gravidade da Consequência (CO)
Escala Gravidade da Consequência 1 Insignificante 2 Baixa 3 Moderada 4 Alta 5 Catastrófica
Escala da Probabilidade de Ocorrência (PR)
Escala Probabilidade de Ocorrência 1 Remota 2 Improvável 3 Ocasional 4 Provável 5 Frequente
A Tabela 16 contém a relação de eventos e suas correspondentes consequências e
probabilidades estimadas pelo entrevistado. O rótulo E1 refere-se aos eventos com
probabilidade “Ocasional” e consequência “Média” e tem por objetivo facilitar a
visualização da localização na matriz dos eventos com mesma classificação de risco. O
mesmo se aplica ao rótulo E2 que compreende eventos com probabilidade “Remota” e
consequência “Baixa”, E3 com probabilidade “Remota” e consequência “Média”, E4
com probabilidade “Improvável” e consequência “Grave”.
As áreas de risco baixo, moderado e elevado da matriz de risco, representada na
Figura 27, resultam do cruzamento entre a gravidade da consequência (eixo X) e a
probabilidade de ocorrência (eixo Y). A área de risco elevado, evidenciada pela cor
vermelha, não possui nenhum evento classificado. A área de risco moderado,
evidenciada pela cor amarela, possui três eventos classificados, sendo eles: danos em
instrumentos causados por vandalismo (E1), dificuldade do estudo de análise de
comportamento da barragem por falhas nos instrumentos (E3) e danos da vegetação de
proteção do talude de jusante causados por animais (E3). A área de risco baixo,
evidenciada pela cor verde, possui cinco eventos classificados: danos no talude de
montante causados por excesso de vegetação (E2), danos no talude de jusante causados
58
por formigueiros (E2), danos na estrutura da barragem causados por mal funcionamento
dos vertedouros (E4), infiltração ou percolação causada por entupimento do túnel
auxiliar (E4), movimento superficial causado por explosões (E4). A gestão da usina
deverá, pois, dar atenção especial aos eventos localizados na região amarela, de risco
moderado.
Tabela 16- Elementos analisados na matriz de riscos e classificação
ID Probabilidade Consequência Elementos Críticos
E1 Ocasional Moderada Danos em instrumentos causados por vandalismo
E2 Remota Baixa Danos no talude de montante causados por excesso de vegetação
E2 Remota Baixa Danos no talude de jusante causados por formigueiros
E3 Remota Moderada Dificuldade do estudo de análise de comportamento da barragem por falhas nos instrumentos
E3 Remota Moderada Danos da vegetação de proteção do talude de jusante causados por animais
E4 Improvável Alta Danos na estrutura da barragem causados por mal funcionamento dos vertedouros
E4 Improvável Alta Infiltração ou percolação causada por entupimento do túnel auxiliar
E4 Improvável Alta Movimento superficial causado por explosões
Figura 27 - Resultados da Matriz de Riscos para a barragem de Nhangapi
4.6 MÉTODO ELETROBRÁS FURNAS DE ANÁLISE DE RISCOS DE
BARRAGENS
Todos os escores dos indicadores do critério PP são objetivos e podem ser
encontrados nas informações sobre as características construtivas da usina e do
reservatório disponíveis nos capítulos 4.1 e 4.2. Os escores dos indicadores do critério
VP foram verificados por observações in loco durante o trabalho de campo com apoio
do entrevistado. Os indicadores do critério IP foram obtidos a partir das estatísticas
populacionais, econômicas e ambientais do vale a jusante da barragem de Nhangapi
59
disponíveis no capítulo 4.3. Para determinar os montantes de impacto é necessário
determinar a extensão da onda de cheia no mapa de inundação da região à jusante da
UHE Funil e dique de Nhangapi e, a partir deste, a área de influência do desastre
hipotético. Foi observado o cenário pessimista (linha roxa mais externa) da seção 1 na
Figura 30, seção 2 da Figura 31 e seção 3 da Figura 32 nos anexos. Observa-se que a
consequência mais significativa é verificada no vale até a seção 2, na região do
município de Porto Real, distante 52,5 km da barragem (vide Tabela 14). A topografia
a seguir ao longo do curso do rio Paraíba do Sul deixa de ser plana, assumindo o relevo
uma característica com maiores elevações e o rio com secção encaixada. Portanto, a
área de impacto foi limitada até o município de Porto Real. O escore agregado para PP
no valor 18 resultou da soma dos escores dos indicadores “1” a “5”. O escore agregado
para VP no valor 10 resultou da soma dos escores dos indicadores “6” a “15”. O escore
agregado para IP no valor 47 resultou da soma dos escores dos indicadores “16” a “22”,
conforme é mostrado na Tabela 17.
Tabela 17- Escores para os indicadores dos módulos PP VP e IP
CRITÉRIO VALOR ESCORE
1. Vazão do Projeto (VP) Vazão decamilenar 1 2. Altura da Barragem (AB) 48 m 3 3. Comprimento da Barragem (CB) 2.700 m 4 4. Tipo de Barragem (TB) Terra 8 5. Tipo de Fundação (TF) Rocha 2 PERICULOSIDADE POTENCIAL (PP) 18 6. Idade da Barragem (IB) 1967 (52 anos) 1 7. Qualificação Técnica dos Profissionais de Segurança da Barragem (QT) Possui técnico 1 8. Relatório de Segurança de Barragens (RS) Emissão periódica 1 9. Existência de Projeto (EP) Completos 1 10. Instabilidade de Taludes (IT) Inexistente 1 11. Percolação (PE) Controlada 1 12. Deformações (DE) Inexistente 1 13. Confiabilidade das Estruturas Vertedouras (EV) Pleno funcionamento 1 14. Frequência de Avaliação do Comportamento da Barragem (FA) Adequada 1 15. Condição dos Equipamentos (CE) Boa 1 VULNERABIDADE POTENCIAL (VP) 10 16. Volume do Reservatório (VR) 888,3 hm3
6 17. Impacto Econômico a Jusante (IE) PIB = 11,9 bilhões 10 18. Impacto Social a Jusante (IS) 177.937 hab 10 19. Impacto Ambiental a Jusante (IA) 301,31 km2 10 20. Custo da Barragem (CB) (relativo às outras barragens) Grande 5 21. Capacidade de Geração (CG) 216 MW 3 22. Sistemas de Aviso e Alerta (SA) Não automatizado 3 IMPACTO POTENCIAL (IP) 47
No aspecto da periculosidade e vulnerabilidade, a Tabela 6 classifica a soma de
PP e VP igual a 28, valor inferior a 35, como rotina de inspeção normal e cuja baixa
60
gravidade sugere procedimento de rotina. No aspecto do impacto potencial, com IP
totalizando 47, cujo valor é superior a 33, indica que a consequência, caso haja ruptura
da barragem, será de danos à jusante elevados, sendo recomendadas inspeções rotineiras
semestrais, procedimento este que já vem sendo adotado pela equipe de operação da
usina. A matriz qualitativa observada na Figura 28 , cujos eixos estão representados por
IP nas abscissas e PP+VP nas ordenadas, classifica a usina dentro da região vermelha de
risco alto. Pode-se observar nesta matriz que bastará um dos eixos se posicionar em uma
escala elevada para que a situação da usina seja classificada na região vermelha, de
risco elevado.
Figura 28 - Matriz de Riscos da barragem de Nhangapi
4.7 ANÁLISE DO MODO DE FALHA, EFEITOS E CRITICALIDADE
(FMECA)
As estruturas abordadas neste método correspondem aos subsistemas da Barragem
de Nhangapi e foram extraídas de uma lista elaborada por Santos (2007). As estruturas
relevantes foram identificadas pelo entrevistado como sendo a barragem, a crista, o
reservatório e o sistema de drenagem, tendo sido levantados para cada uma delas o
modo de falha, causa, efeito, detecção e prevenção, conforme descreve a Tabela 18.
A função principal da barragem é de conter a água do reservatório e impedir que
atinja o vale a jusante. O modo de falha movimento de massa é tipificado como do tipo
deslizamento (sliding) e ocorre devido a carregamentos excepcionais causados por
agentes efetivos imediatos, tais como chuvas intensas, erosão, ondas e ações antrópicas,
bem como devido a falhas no sistema de drenagem. Seu efeito é a instabilidade global
do barramento e colapso generalizado com liberação maciça e descontrolada de água do
reservatório. Segundo o entrevistado, a possibilidade de que esta falha venha a ocorrer é
61
remota, entretanto, dadas as características do vale de jusante, as consequências
decorrentes da sua ocorrência seriam graves. As chances de detecção prematura do
fenômeno são altas, possibilitadas pela inspeção visual e pela instrumentação para
medição das poropressões por meio do sistema de drenagem, de deformação lateral por
meio dos inclinômetros e extensômetros, e de deformação vertical por meio de células
de recalque, extensômetros, inclinômetros verticais e marcos de referência. O NPR para
este modo de falha, igual a 48, configura como o maior relativamente às demais falhas
analisadas por esta técnica e, portanto, deverá demandar máxima atenção e ação
preventiva de rebaixamento do reservatório e manutenção da borda livre, no caso de a
probabilidade de ocorrência aumentar.
O modo de falha galgamento e falhas hidráulicas podem ocorrer por quatro
motivos: (a) propriedades inadequadas da fundação de assentamento; (b) níveis de água
excepcionais; (c) propriedades inadequadas dos materiais e (d) erro no projeto e na
construção (SANTOS et al., 2007). O entrevistado estimou que a probabilidade para a
inadequação das fundações era remota. Decorrente da disponibilidade de três
vertedouros com grande capacidade de vazão agregada no complexo da barragem de
concreto da UHE Funil, considerou como improvável a possibilidade de que níveis de
água excepcionais viessem a provocar um galgamento na barragem de Nhangapi.
Também considerou como improvável que esta falha ocorresse devido à incapacidade
de resistência dos materiais. As três falhas teriam consequências graves na área a
jusante e a detecção foi considerada como quase certa, decorrente da auscultação por
meio da mesma instrumentação citada anteriormente. Deste modo, o NPR para a falha
na fundação de assentamento resultou em valor igual a 24, classificando-a em segundo
lugar relativamente às demais falhas e a altura excepcional do nível do reservatório e a
propriedade inadequada dos materiais resultaram ambas em valor igual a oito.
A segunda estrutura analisada foi o reservatório, cuja função é de armazenar água
para geração de energia, neste caso. O possível modo de falha evidenciado pelo
entrevistado foi o vazamento de água pelo reservatório, estimado pelo profissional como
improvável de ocorrer, possivelmente causado pela inadequação do projeto, seja devido
às propriedades inadequadas dos materiais utilizados, seja pelo incorreto
dimensionamento desse subsistema. Tal vazamento pode ocasionar graves
consequências, como a erosão externa e até mesmo evoluir para a formação de uma
brecha de ruptura da barragem. Em caso de ocorrência, a detecção desse vazamento,
classificada como quase certa, pode ser feita via inspeção visual e por instrumentação.
62
A fim de evitar esse evento, possíveis meios de prevenção seriam o rebaixamento do
nível do reservatório e a recomposição ou substituição do material considerado
inadequado. Assim, o NPR para a falha de vazamento resultou em valor igual a oito,
classificando-a em terceiro lugar.
Em sequência, foi analisada a crista da barragem, cuja função é a garantia da borda
livre, a fim de evitar o galgamento pela superestrutura. Os dois prováveis modos de
falha para esta subestrutura são: (a) deformação excessiva, possivelmente causada por
recalques, oriundos de erros de projeto ou de construção; e (b) obstrução do acesso,
devido ao excesso de deformações. Foi constatado pelo entrevistado que ambos os
modos de falha apresentam probabilidade classificada como improvável. Os respectivos
impactos gerados seriam: (a) havendo deformação excessiva, a consequência seria o
galgamento seguido de erosão externa no talude de jusante, classificado como grave, de
modo que a detecção é quase certa e pode ser realizada por inspeção visual e
monitoramento por campanhas topográficas, já a prevenção é possível alteando a crista;
(b) a obstrução do acesso na crista resulta em impossibilidade de inspeções, sendo
classificada como de impacto médio, sendo quase certa a detecção de forma visual e a
prevenção pode ser feita por reconstrução e recompactação da crista. A classificação
final quanto ao NPR foi oito para o primeiro modo de falha e cinco para o segundo.
A última estrutura avaliada nesse método foi o sistema de drenagem, o qual realiza
o controle da percolação através da barragem, sendo seu modo de falha a incapacidade
de coletar e conduzir a água percolada. Foram identificadas pelo entrevistado três dentre
quatro possíveis causas dessa falha na barragem de Nhangapi: (a) dimensões
insuficientes desse sistema, como altura e espessura, classificada como improvável de
ocorrer e cuja consequência seria a instabilidade global da barragem, com nível de
impacto médio e; (b) inadequação construtiva, devido à compactação deficiente dos
materiais da barragem, cuja probabilidade é improvável e o efeito seria a ocorrência de
piping, classificado como médio; (c) inadequação de granulometria ou critérios de
dreno, sendo falhas de projeto, classificadas como improváveis de ocorrerem nessa
barragem, possuindo o mesmo efeito de (a). Para esse modo de falha do sistema de
drenagem a detecção foi classificada pelo profissional como quase certa, via inspeção
visual e instrumentação por piezômetros. Quanto às formas de prevenção, para o caso
de inadequação construtiva, deve-se rebaixar o nível do reservatório, para as demais
causas a solução é a construção de bermas estabilizadoras e de drenos complementares.
63
Tabela 18- Resultados do FMECA
Empreendimento: Nhangapi
Modelo: FMECA
Órgão: Pesquisa e Desenvolvimento
Data: 13/03/2019
Probabilidade Impacto Detecção NPR
Estrutura
Função
Modo de falha
Causa
Efeito
Detecção
Prevenção
Barragem
Conter o reservatório
Movimento de massa
Carregamentos excepcionais
Instabilidade global, liberação descontrolada de água
Inspeção visual e instrumentação
Rebaixamento do reservatório e manutenção da borda livre
Remota Grave Alta 48
Estrutura
Função
Modo de falha
Causa
Efeito
Detecção
Prevenção
Barragem
Conter o reservatório
Galgamento e falhas hidráulicas
Propriedades inadequadas da fundação de assentamento
Erosão externa com formação de brecha
Instrumentação, contrução de bermas estabilizadoras e
recompactação
Controle tecnológico
Remota Grave Quase
certa 24
Estrutura
Função
Modo de falha
Causa
Efeito
Detecção
Prevenção
Barragem
Conter o reservatório
Galgamento e falhas hidráulicas
Níveis de água excepcionais
Erosão externa com formação de brecha
Monitoramento do níveis de água por telemetria
Rebaixamento do reservatório e manutenção da borda livre
Improvável Grave Quase
certa 8
Estrutura
Função
Modo de falha
Causa
Efeito
Detecção
Prevenção
Barragem
Conter o reservatório
Galgamento e falhas hidráulicas
Propriedades inadequadas dos materiais
Erosão externa com formação de brecha
Instrumentação e injeção de consolidação
Instalação de drenos
Improvável Grave Quase
certa 8
Estrutura
Função
Modo de falha
Causa
Efeito
Detecção
Prevenção
Crista
Garantir a borda livre da barragem
Deformação excessiva
Recalques, por inadequação de projeto ou de contrução
Galgamento com erosão externa
Inspeção visual e monitoramento por por campanhas
topográficas
Alteamento da crista
Improvável Grave Quase
certa 8
64
Continuação da Tabela 18- Resultados do FMECA
Empreendimento: Nhangapi
Modelo: FMECA
Órgão: Pesquisa e Desenvolvimento
Data: 13/03/2019
Probabilidade Impacto Detecção NPR
Estrutura
Função
Modo de falha
Causa
Efeito
Detecção
Prevenção
Reservatório
Armazenamento de água
Vazamento de água pelo reservatório
Inadequação de projeto por propriedades inadequadas dos
materiais ou por mal funcionamento
Erosão externa com formação de brecha
Inspeção visual e instrumentação
Rebaixar o reservatório e recompor/ substituir o material
Improvável Grave Quase
certa 8
Estrutura
Função
Modo de falha
Causa
Efeito
Detecção
Prevenção
Crista
Permitir acesso à barragem
Obstrução do acesso
Excesso de deformações
Impossibilidade de inspeções
Inspeção visual
Reconstrução e recompactação
Improvável Médio Quase
certa 5
Estrutura
Função
Modo de falha
Causa
Efeito
Detecção
Prevenção
Sistema de drenagem
Controle de percolação através da barragem
Incapacidade de coletar e conduzir a água percolada
Espessura ou dimensões insuficientes, incluindo a altura
Instabilidade global da barragem
Inspeção visual e instrumentação com piezometria
Construção de bermas e de drenos complementares
Improvável Médio Quase
certa 5
Estrutura
Função
Modo de falha
Causa
Efeito
Detecção
Prevenção
Sistema de drenagem
Controle de percolação através da barragem
Incapacidade de coletar e conduzir a água percolada
Inadequação construtiva por compactação deficiente
Piping
Inspeção visual e instrumentação com piezometria
Rebaixar o reservatório
Improvável Médio Quase
certa 5
Estrutura
Função
Modo de falha
Causa
Efeito
Detecção
Prevenção
Sistema de drenagem
Controle de percolação através da barragem
Incapacidade de coletar e conduzir a água percolada
Falhas de projeto por inadequação de granulometria ou
critérios de dreno
Instabilidade global da barragem
Inspeção visual e instrumentação com piezometria
Construção de bermas e de drenos complementares
Improvável Médio Quase
certa 5
65
4.8 ÁRVORE DE EVENTOS (ETA)
Com o intuito de viabilizar a elaboração de uma árvore de eventos específica para a
barragem de Nhangapi, foram feitos questionamentos ao entrevistado sobre qual tem
sido um problema recorrente no local que poderia resultar em um colapso hipotético,
sendo este a dificuldade em obter leituras confiáveis ou a impossibilidade de realizá-las,
o que, a partir dos instrumentos de medição da barragem, poderia induzir os técnicos
locais a uma falha na interpretação de um evento relevante e impedir uma ação no
sentido de evitar um colapso hipotético da barragem. Adotando a técnica de
encadeamento (MALHOTRA, 2006), foram levantados os eventos causadores deste tipo
de falha nos instrumentos, sendo estes a colmatação nas células e obstrução dos tubos
dos piezômetros verticais nos pés da barragem, a partir das quais ocorre o afogamento
destes instrumentos devido ao assoreamento dos drenos de pé e sua consequente
inutilização no procedimento de aferição. O solo que se desprende do talude de jusante
é decorrente do trânsito de animais ruminantes na região do entorno do pé da barragem.
Uma vez determinado o sequenciamento de eventos, foi questionado se detectada a
presença de animais ruminantes nas proximidades do talude de jusante, se os mesmos
poderiam causar o assoreamento dos drenos de pé. Em caso afirmativo, qual seria a
probabilidade de ocorrência. Uma vez que tenha sido constatado o assoreamento dos
drenos de pé, se este poderia ter causado o afogamento dos piezômetros no pé da
barragem. Em caso afirmativo, qual seria a probabilidade de que isto ocorresse. Tendo
sido verificado afogamento dos piezômetros no pé da barragem, se tal situação poderia
causar a impossibilidade de se realizar uma leitura e qual seria a probabilidade.
Observando-se que os piezômetros no pé da barragem se encontram impossibilitados de
fornecer leitura, neste caso, qual seria a probabilidade de que, sem tais leituras,
houvesse dificuldades de se analisar o comportamento da barragem. Neste ponto, com a
última estimativa de probabilidade subjetiva fornecida pelo entrevistado, foi finalizada a
especificação da ETA.
Os eventos sequenciados e suas probabilidades favoráveis do lado esquerdo e
desfavoráveis na direita estão representados na Figura 29. As probabilidades na última
linha desta figura proporcionam a seguinte estimativa: caso ocorra a presença de
animais no talude de jusante, será de 2% a probabilidade de que, decorrente do
assoreamento dos drenos, tal situação venha a causar riscos à barragem devido à
66
dificuldade de análise do seu comportamento. Uma vez que a probabilidade favorável
de que o assoreamento dos drenos de pé decorrente da presença de animais ruminantes
igual a 40% está relacionada ao período de ocorrência igual a um ano, esta janela de
tempo determina todas as demais ocorrências favoráveis na árvore de eventos. Desta
forma, a probabilidade igual a 2% de que a consequência final ocorra no período de um
ano equivale a uma distribuição binomial cuja probabilidade poderá ser calculada para
toda a vida útil da barragem. Por exemplo, supondo que a vida útil da barragem de
Nhangapi seja igual ao período máximo de concessão de empreendimentos de geração
hidrelétrica estabelecido pela agência regulatória ANEEL, igual a 35 anos, a
probabilidade de que aconteça este evento ao longo do período será igual a 35,2%.
A árvore de eventos fornece várias outras informações, por exemplo, caso não
estejamos interessados em avaliar o risco que a presença de animais causa à barragem,
mas sim o risco que representaria o assoreamento dos drenos de pé, independente da sua
origem, basta multiplicar os eventos favoráveis do galho da esquerda, tendo o
assoreamento como “gatilho”, o que resulta em 5% (0,5 x 1,0 x 0,1). Se observarmos
apenas os resultados da última linha, temos as probabilidades subjetivas para os
cenários pessimista e otimista relativos às dificuldades de análise do comportamento da
barragem independente da sua origem, sendo 5,34% (2,0% + 0,2% + 0,54% + 0,6% +
0,54% + 1,46%) e 94,66%, respectivamente.
67
Figura 29 - Resultados da ETA
68
5. CONSIDERAÇÕES FINAIS
Condições meteorológicas extremas causadoras de volumes de precipitação acima
dos limites mais pessimistas, infiltrações decorrentes principalmente do mau
funcionamento dos drenos e instabilidade do talude de jusante são os problemas mais
recorrentes que provocam o colapso das barragens de terra (ZHONG et al., 2011).
Alguns métodos para análise de risco da ruptura de barragens se baseiam na
identificação das origens da falha e as consequências para os seres vivos e propriedades
existentes no vale próximo a jusante, a exemplo do FMECA, outros relacionam e/ou
encadeiam os eventos chave que acabam por resultar no acidente, a exemplo da Matriz
de Risco e Árvore de Eventos, outros analisam a combinação da ameaça que uma
barragem representa com a predisposição ao acidente decorrente das falhas na gestão de
segurança e com a extensão do impacto que uma ruptura representa, a exemplo do
método Eletrobrás-Furnas.
Como vantagens da metodologia proposta, a partir da aplicação dos quatro métodos
no estudo da usina de Funil, foi constatado que os mesmos são de fácil utilização,
requerem pouco volume de dados de entrada, aqueles que utilizam base de cálculos o
fazem com simplicidade e há transparência quanto às premissas e aos resultados
gerados. Além disso, apenas um entrevistado é suficiente, desde que este seja um
especialista no objeto de estudo. Outro benefício seria a complementaridade,
possibilitada pela análise conjunta de todos esses métodos. A ETA detalha os eventos a
serem utilizados pela Matriz de Riscos, facilitando a determinação da probabilidade de
ocorrência. A Matriz de Riscos, por sua vez, complementa os resultados do método
Eletrobrás Furnas, o qual adapta o conceito da probabilidade nas ordenadas e impacto
nas abscissas para a geração de uma matriz, a qual contém a periculosidade potencial
com vulnerabilidade potencial nas ordenadas e impacto nas abscissas. O FMECA possui
indicadores que representam um maior detalhamento da periculosidade potencial
utilizada no método Eletrobrás Furnas, uma vez que informa a causa, o efeito, a
detecção e a prevenção recomendada para cada um dos modos de falha. Como processo
padrão, pode-se aplicar em um primeiro momento o método Eletrobrás Furnas e a
Matriz de Riscos a fim de avaliar de forma mais genérica os riscos das barragens e, para
aquelas consideradas de maior risco, pode-se fazer uso dos métodos FMECA e ETA
para um detalhamento dessas estruturas e de seus modos de falha.
69
As principais limitações desse estudo decorrem da sua simplicidade, uma vez que as
variáveis de entrada são, em sua maioria, subjetivas, como as probabilidades adotadas
na ETA, no FMECA e na Matriz de Riscos, além da condição dos equipamentos no
método Eletrobrás Furnas, classificada como “boa” ou “regular”. Outra limitação se dá
devido à imprecisão, ocasionada pela característica subjetiva da maioria dos indicadores
e pelo uso de intervalos de classe amplos e agregados, como, por exemplo, no método
Eletrobrás Furnas, no impacto social a jusante, em que atribui-se valor “10” para mais
de 1000 pessoas afetadas ou por perda de capacidade produtiva maior do que 30%, e no
volume do reservatório, em que atribui-se valor “6” para volume maior do que 200
milhões de metros cúbicos.
5.1 RECOMENDAÇÕES PARA ESTUDOS FUTUROS
A ETA foi utilizada para exemplificar um único evento inicial identificado como a
presença de animais ruminantes no talude de jusante. Os demais eventos utilizados na
Matriz de Riscos não tiveram a mesma abordagem aprofundada e poderão ser
explorados no contexto da barragem de Nhangapi.
Uma barragem de terra possui muitos modos de falha adicionais àqueles abordados
pelo FMECA, sendo necessário promover a discussão a respeito da segurança deste tipo
de barragem com especialistas no assunto a fim de aumentar a lista de possíveis causas
e efeitos na barragem, cercando as possibilidades de acidente com a mesma.
No estudo prático foi consultado um único especialista, motivo pelo qual toda a
estimativa de riscos deste empreendimento está descrita com uma visão singular
própria. A inclusão de outros profissionais envolvidos no assunto poderá proporcionar
resultados mais abrangentes, alguns com característica complementar e outros,
contraditória. Nesse caso, pode-se utilizar as médias dos escores declarados pelos
especialistas.
70
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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ZHONG, D, et al. Dam break threshold value and risk probability assessment for an earth dam. Natural Hazards, online, 2011.
73
6. ANEXOS
Tabela 19- Critérios de PP (Adaptado de SOHLER, 2015)
1. Vazão do Projeto (VP)
Valores de entrada: 1, 2, 4 ou 10
Se (1), então 1.000 < T < 10.000 anos
Se (2), então 500 < T < 1.000 anos
Se (4), então 100 < T< 500 anos
2. Altura da Barragem (AB)
Valores de entrada: 1, 2, 3 ou 4
Se (1), então H ≤ 15 m
Se (2), então 15 m < H < 30 m
Se (3), então 30 m < H < 60 m
Se (4), então H > 60 m
3. Comprimento da Barragem (CB)
Valores de entrada: 1, 2, 3 ou 4
Se (1), então C ≤ 200 m
Se (2), então 200 < C ≤ 1.000 m
Se (3), então 1.000 < C ≤ 2.000 m
Se (4), então H > 2.000 m
4. Tipo de Barragem (TB) (Material Construtivo Principal)
Valores de entrada: 1, 4 ou 8
Se (1), então “Concreto”
Se (4), então “Enrocamento”
Se (8), então “Terra”
5. Tipo de Fundação (TF)
Valores: 2, 4, 8 ou 10
Se (2), então “Rocha”
Se (4), então “Rocha Tratada”
Se (8), então “Aluvião Tratado”
74
Tabela 20 - Critérios de VP (Adaptado de SOHLER, 2015)
6. Idade da Barragem (IB)
Valores de entrada: 1, 2, 3 ou 4
Se (1), então I > 30 anos
Se (2), então 10 < I ≤ 30 anos
Se (3), então 5 < I ≤ 10 anos
Se (4), então I ≤ 5 anos
7. Qualificação Técnica dos Profissionais de Segurança da Barragem
(QT)
Valores de entrada: 1 ou 2
Se (1), então “Possui Técnico Responsável pela Segurança de Barragem”
Se (2), então Não Possui Técnico Responsável pela Segurança de Barragem”
8. Relatório de Segurança de Barragens (RS)
Valores de entrada: 1, 2 ou 3
Se (1), então “Emite periodicamente o Relatório de Segurança de Barragem”
Se (2), então “Emite o Relatório de Segurança de Barragem sem
periodicidade”
Se (3), então “Não emite o Relatório de Segurança de Barragem”
9. Existência de Projeto (EP)
Valores de entrada: 1, 3 ou 5
Se (1), então “Completos (Projeto Básico, Projeto Executivo, Projeto "As
Built" adequados)”
Se (3), então “Parciais (Existem alguns projetos, porém com informações
incompletas)”
Se (5), então “Inexistentes (Não existem projetos)”
75
Continuação da Tabela 20 - Critérios de VP (Adaptado de SOHLER, 2015)
10. Instabilidade de Taludes (IT) Valores de entrada: 1, 2, 4 ou 7
Se (1), então “Inexistente”
Se (2), então “Falhas na proteção dos taludes e paramentos, presença de
arbustos de pequena extensão e impacto nulo”
Se (4), então “Erosões Superficiais, ferragem exposta, crescimento de
vegetação generalizada, tendo necessidade de monitoramento ou atuação
corretiva”
11. Percolação (PE) Valores de entrada: 1, 3, 5 ou 7 Se (1), então “Percolação totalmente controlada pelo sistema de drenagem”
Se (3), então “Umidade ou surgências nas áreas de jusante, paramentos,
taludes ou ombreiras estabilizadas e/ou monitoradas”
Se (5), então “Umidade ou surgências nas áreas de jusante, paramentos,
taludes ou ombreiras sem tratamento ou em fase de diagnóstico”
Se (7), então “Surgência nas áreas de jusante, taludes ou ombreiras com
carreamento de material ou com vazão crescente”
12. Deformações (DE)
Valores de entrada: 1, 2, 4 ou 6
Se (1), então “Inexistente ou conforme previsto em projeto”
Se (2), então “Existência de trincas e abatimentos de pequena extensão e
impacto nulo”
Se (4), então “Existência de trincas e abatimentos de impacto considerável
gerando necessidade de estudos adicionais ou monitoramento”
Se (6), então “Existência de trincas, abatimentos ou escorregamentos
expressivos, com potencial de comprometimento da segurança”.
76
Continuação da Tabela 20 - Critérios de VP (Adaptado de SOHLER, 2015)
13. Confiabilidade das Estruturas Vertedouras (EV)
Valores de entrada: 1, 3, 7 ou 10
Se (1), então “Estruturas civis e hidroeletromecânicas em pleno
funcionamento; canais de aproximação ou de restituição ou vertedouro
(tipo soleira livre) desobstruídos”
14. Frequência de Avaliação do Comportamento da Barragem (FA)
Valores de entrada: 1, 3, 6 ou 10
Se (1), então “Adequada - São realizadas inspeções rotineiras,
periódicas e formais com emissão de relatórios por meio de inspeções
visíveis e instrumentação”
Se (3), então “Razoável - São realizadas inspeções rotineiras,
periódicas, sem emissão de relatórios”
Se (6), então “Inadequada - Quando as inspeções periódicas não seguem
as frequências determinadas; última inspeção formal realizada há mais
de cinco anos”
15. Condição dos Equipamentos (CE)
Valores de entrada: 1 ou 3
Se (1), então “Boa”
Se (3), então “Razoável”
77
Tabela 21 - Critérios de IP (Adaptado de SOHLER, 2015)
16. Volume do Reservatório (VR)
Valores de entrada: 1, 2, 4 ou 6
Se (1), então VR ≤ 5 milhões m3
Se (2), então 5 milhões < VR ≤ 75 milhões m3
Se (4), então 75 milhões < VR ≤ 200 milhões m3
17. Impacto Econômico a Jusante (IE)
Valores de entrada:1, 3, 7 ou 10
Se (1), então “Baixo => Sem danos a residências ou despesas < 200
mil”
Se (3), então “Pequeno => Danificadas até 5 casas ou despesas
entre 200 mil e 1 milhão
Se (7), então “Médio => Danificadas de 6 a 49 casas ou despesas
entre 1,1 e 10 milhões”
Se (10), então “Grande => Danificadas mais de 50 casas ou
despesas > 10 milhões”
18. Impacto Social a Jusante (IS)
Valores de entrada: 1, 3, 7 ou 10
Se (1), então “Baixo => População não é afetada”
Se (3), então “Pequeno => Menos que 100 pessoas afetadas ou
perda de capacidade produtiva < 10%”
Se (7), então “Médio => De 100 a 1000 pessoas afetadas ou perda
de capacidade produtiva entre 10% e 30%”
Se (10), então “Grande => Mais de 1000 pessoas afetadas ou perda
de capacidade produtiva > 30%”
78
Continuação da Tabela 21 - Critérios de IP (Adaptado de SOHLER, 2015)
19. Impacto Ambiental a Jusante (IA)
Valores de entrada: 1, 3, 7 ou 10
Se (1), então “Baixo => Área afetada ≤ a 0,1 Km2; duração do
impacto ≤ 1 mês e nenhum efeito ecológico” “Pequeno => 0,1 Km2
< área afetada ≤ 1 km2;
duração do impacto de 1 mês a 1 ano; inundação pode alterar a
vegetação sem afetar muito a vida animal”
Se (3), então “Pequeno => 0,1 Km2 < área afetada ≤ 1 km2;
duração do impacto de 1 mês a 1 ano; inundação pode alterar a
vegetação sem afetar muito a vida
animal”
Se (7), então “Médio => 1 Km2 < área afetada ≤ 10 Km2; duração
do impacto de 1 a 10 anos; são afetadas diversas espécies animais”
Se (10), então “Grande => área afetada > 10 Km2; duração do
impacto > 10 anos; importantes efeitos ecológicos”
20. Custo da Barragem (CB) (relativo às outras barragens)
Valores de entrada: 1, 3 ou 5
Se (1), então “Pequeno”
Se (3), então “Médio”
Se (5), então “Grande”
21. Capacidade de Geração (CG)
Valores de entrada: 4, 3, 2 ou 1
Se (4), então 1 ≤ CG ≤ 30 MW (Pequena)
Se (3), então 30 < CG ≤ 250 MW (Média)
Se (2), então 250 < CG ≤ 500 MW (Grande)
Se (1), então CG > 500 MW (Muito Grande)
22. Sistemas de Aviso e Alerta (SA)
Valores de entrada: 1, 3 ou 5
Se (1), então “Existente e automatizado”
Se (3), então “Existente, mas não automatizado”
Se (5), então “Inexistente”
79
Figura 30- Mapa de inundação da região à jusante da UHE Funil e dique de Nhangapi –SEÇÃO 1(Adaptado de LAURIANO, 2009)
80
Figura 31 - Mapa de inundação da região à jusante da UHE Funil e dique de Nhangapi – SEÇÃO 2 (Adaptado de LAURIANO, 2009)
81
Figura 32 - Mapa de inundação da região à jusante da UHE Funil e dique de Nhangapi – SEÇÃO 3 (Adaptado de LAURIANO, 2009)