Evolução no monitoramento e instrumentação de barragens

Figura 01: barragem de rejeitos

Evolução no monitoramento e instrumentação de barragens

As barragens, por serem obras de longa vida útil, estão sujeitas à ação natural do tempo. Com o passar dos anos, essas estruturas envelhecem e apresentam a necessidade de serem conservadas e avaliações periódicas para garantir a segurança. Devido à área considerável ocupada pelas barragens e aos riscos envolvidos neste tipo de empreendimento, é essencial que o monitoramento seja realizado com uma instrumentação geotécnica adequada.

Nos últimos 50 anos, a tecnologia relacionada à instrumentação de barragens vem sendo modificada e aperfeiçoada para se adequar aos diferentes tipos de estruturas e regulamentações vigentes.

Evolução no monitoramento de barragens

A história do monitoramento de barragens se remete ao século XVIII, tendo início em 1853, quando medições topográficas foram realizadas em uma barragem em Cantaria de Grosbois, na França, para observar os deslocamentos da crista. Na Índia, no final do século XIX, piezômetros foram usados para estudar as condições de percolação na fundação de barragens para irrigação, construídas em materiais aluvionares. Posteriormente, em 1907, o mesmo tipo de instrumento foi empregado por engenheiros na Inglaterra, para determinar a superfície freática em uma barragem homogênea.

A partir de 1917 os piezômetros começaram a ser utilizados em barragens de terra nos Estados Unidos. Na década de 1920, o engenheiro e professor Roy W. Carlson projetou um aparelho para medir a pressão em barragens de terra e concreto, por meio de um sensor que consistia na distensão de um fio, que media as variações de resistência elétrica em relação aos movimentos de dois pontos de ancoragem, ele também escreveu mais de cinquenta artigos técnicos nos assuntos de projetos e teste de instrumentos de sensoriamento remoto para medir tensão, deformação, temperatura e pressão dos poros.

Em 1922, foi lançado um grande programa de instrumentação de barragens em arco nos Estados Unidos, para a melhor compreensão do comportamento desse tipo de estrutura. Foram utilizados fissurômetros e inclinômetros para a medição das deformações internas do concreto, com instrumentos elétricos confeccionados com sensores de resistência elétrica. A França também ganha destaque nessa história, em 1931 outro importante marco no campo da instrumentação foi realizado por André Coyne, que obteve patente para um sensor de corda vibrante, o Indicador Acústico. Na sequência, um total de 17 extensômetros de corda vibrante foram instalados na barragem em arco de Bromme (1930-1932), construída sobre o rio Truyère.

O primeiro grande programa de auscultação foi desenvolvido para a barragem de Marèges, na França (1932-1935), na qual 78 extensômetros foram instalados no corpo da barragem em arco e 40 outros, nas ombreiras. Desde então, esses tipos de sensores, que deram origem a uma grande variedade de instrumentos, vêm sendo utilizados em monitoramentos em um grande número de barragens em vários países.

Monitoramento de barragens no Brasil

Na década de 50, iniciou-se a construção de grandes aproveitamentos hidrelétricos no Brasil, talvez sem consciência de que os piezômetros, células de pressão e recalques das barragens precisam ser projetadas e instaladas para durar muitos anos.

Na primeira fase, o controle da segurança das barragens se concentrou principalmente na segurança estrutural e hidráulico-operacional, com a característica principal de investir na causa potencial da ruptura da barragem. A regra era adotar um controle rigoroso do projeto, construção e operação como forma de garantir à sociedade, em geral, e às populações residentes nos vales a jusante, uma segurança satisfatória, compatível com probabilidade de ruptura adequadamente baixa.

Posteriormente, as técnicas de observação do comportamento das barragens durante a operação reforçaram o controle da segurança em longo prazo. A instrumentação de barragens de terra e enrocamento ganhou impulso a partir da década de 1950, quando 87 barragens de terra e enrocamento foram construídas e instrumentadas até 1995.

Nesse período, foram construídas um grande número de usinas hidrelétricas, com estruturas cada vez maiores e situadas em locais com grande diversidade e complexidade geológico-geotécnica, o que exigiu projetos mais elaborados e maior atenção e cuidado na concepção dos planos de instrumentação dessas barragens, visando à supervisão de suas condições de segurança.

A partir da década de 1970, foram desenvolvidos uma grande diversidade de instrumentos para a auscultação de barragens, entre os quais se destacam:

• Medidores de recalque;
• Piezômetros elétricos, hidráulicos e pneumáticos;
• Células de pressão total;
• Marcos superficiais;
• Acessórios para inclinômetros;
• Medidores de vazão.

Nos últimos anos, o monitoramento geotécnico apresentou um grande crescimento, seja pela variedade de opções de instrumentação ligada ao avanço das tecnologias, como pela demanda técnica e legal aplicada aos empreendimentos. Afinal, o sucesso de uma estrutura geotécnica depende diretamente de fatores do projeto e de um programa de monitoramento bem elaborado.

Monitoramento e instrumentação de barragens atualmente

A automação desses instrumentos trouxe vários benefícios para o monitoramento geotécnico, desde o armazenamento do histórico de dados de campo, até a possibilidade de receber informações em tempo real. Isso traz tranquilidade e segurança para a detecção de anomalias, além de possibilitar respostas mais rápidas e eficientes em casos de emergência.

Diversas empresas estão adotando um plano de Monitoramento Geotécnico em suas barragens com instrumentos automatizados, como os exemplos a seguir:

• Indicadores de nível de água (INA): são instrumentos instalados com base em estudos prévios da posição da linha freática, com o objetivo de obter informações sobre a pressão atuante;
• Piezômetros (PZ) elétricos do tipo Corda Vibrante: são usados para determinar os níveis de água no corpo da barragem e suas fundações;
• Medidores de vazão (MV): são instrumentos importantes para controlar a quantidade de líquidos, gases ou sólidos que fluem por um sistema. São fundamentais para monitorar a estabilidade de barragens, túneis, fundações e outras estruturas que dependem de fluxo de água;
• Medidores de nível (MN): medem a altura do conteúdo líquido ou sólido de um reservatório.
• Radares de superfície (mina): são radares estrategicamente posicionados, que detectam e avisam previamente sobre a instabilidade dos taludes em minas e barragens;
• Estações pluviométricas: são capazes de medir dados de precipitação, ou seja, quantidade e intensidade de chuva.
• Sensores de sismo: medem as vibrações do solo e respondem a movimentos e estímulos da superfície muito precisamente;
• Inclinômetros: medem deslocamentos superficiais e deformações internas do solo, podendo ser utilizados para medir movimentos laterais decorrentes de desmoronamentos, represamento de água, inclinações ou fundações de solo ou rocha.

Esses são apenas alguns exemplos de tecnologias e de instrumentos automatizados no monitoramento de barragens. O constante aprimoramento dos sistemas de monitoramento remoto fortalece a gestão segura dessas estruturas e garante o cumprimento da legislação vigente.

A Auro Tecnologia possui equipamentos modernos com soluções completas para a captação, transmissão e interpretação de dados geotécnicos. Eles auxiliam no monitoramento de barragens, cavas de mineração e taludes de forma eficiente, segura e em tempo real.

Referências:

 ÁVILA, J. P. de. Barragens de rejeito no Brasil. Comitê Brasileiro de Barragens, Belo Horizonte. 2011.

OLIVEIRA, Tabis. Gestão digital de barragens. In the Mine, São Paulo, 2020. Disponível em: <https://www.inthemine.com.br/site/gestao-digital-de-barragens/>. Acesso em: 05 de fevereiro de 2023.

ROURE, Marcel. Medição de Nível em barragens: entenda melhor o processo. Instrumentação e controle, Rio de Janeiro, 2020. Disponível em: <https://instrumentacaoecontrole.com.br/medicao-de-nivel-em-barragens-processo/>. Acesso em: 03 de abril de 2023.

ROCHA, Antonio. Ground Probe, Belo Horizonte, 2017. Disponível em:  <https://www.groundprobe.com/novo-radar-leva-seguranca-na-mineracao-um-novo-patamar/>. Acesso em: 03 de abril de 2023.

PORTARIA n° 70.389, de 17 de maio de 2017. ANM – Agência Nacional de mineração, Brasília, 2020. Disponível em: <https://www.gov.br/anm/pt-br/assuntos/barragens/portaria-dnpm-no-70-389-de-17-de-maio-de-2017>. Acesso em: 03 de abril de 2023.

SILVEIRA, J. F. A. Instrumentação e segurança de barragens de terra e enrocamento. Oficina de Textos, São Paulo, 2006.