Estudos geológicos: fundamentais para a engenharia de barragens

Os estudos geológicos detalhados de um local são essenciais para garantir a segurança e a eficiência de longo prazo de represas e reservatórios. A geologia desempenha um papel crucial no desenvolvimento dessas instalações, dado que afeta vários aspectos do projeto, da construção e da operação dessas instalações. Esse estudo influencia, por exemplo, processos tão importantes quanto a escolha de sua localização ou a tipologia estrutural da barragem, levando em conta outros aspectos importantes, como o risco sísmico, a permeabilidade do terreno, a erosão e a estabilidade das encostas do reservatório ou a carga sedimentar transportada pelo rio.

Fases cruciais na construção de barragens 

Avaliação do impacto ambiental e sustentabilidade

A avaliação de impacto ambiental (AIA) e a avaliação de sustentabilidade (que também considera os aspectos econômicos e sociais do projeto) são processos fundamentais no desenvolvimento de uma barragem, já que buscam avaliar sua influência no meio ambiente e na sociedade e mitigar possíveis impactos negativos. 

Primeiramente é feita uma avaliação durante os estágios iniciais do projeto, antes da construção da barragem. Identificam-se os possíveis impactos ambientais e se estabelece um marco para a avaliação. São coletados dados detalhados sobre o ambiente natural e social da área afetada. Isso requer um conhecimento profundo da geologia, hidrologia, biodiversidade, qualidade do ar e da água, bem como dos aspectos socioeconômicos das comunidades locais. Posteriormente, avalia-se os possíveis impactos ambientais e sociais associados à construção e à operação da barragem, ao mesmo tempo em que se realizam consultas às comunidades locais, às partes interessadas e aos especialistas para coletar suas opiniões e preocupações. As respostas da comunidade local podem influenciar o projeto e a mitigação dos impactos. 

Durante o estudo, são analisadas diferentes opções e locais para a barragem, avaliando alternativas que minimizem os impactos ambientais e sociais e desenvolvendo planos de mitigação para eles. Esses planos podem incluir medidas para preservar a biodiversidade, proteger o solo e o habitat aquático, garantir a segurança das estruturas ou coordenar a realocação das comunidades afetadas.

Além disso, após a construção da barragem, implementa-se um programa de monitoramento contínuo para avaliar a eficácia das medidas de mitigação e abordar quaisquer impactos imprevistos. 

Análise geológica e escolha do local: a importância da geologia na construção de barragens

A escolha do local da barragem é um dos processos mais importantes do projeto, além de ser fortemente influenciada pela geologia da área em questão, que determina a adequação do local e afeta aspectos fundamentais do projeto e da construção da instalação. A resistência e a estabilidade do terreno de apoio —formado preferencialmente por rochas— são fatores essenciais para estimar o comportamento da barragem quando for entrar em operação. Se o substrato for competente, ele poderá suportar o próprio peso da barragem e resistir aos impulsos hidrostáticos gerados pelo reservatório; mas se o solo subjacente não for resistente, poderá ser necessário um trabalho geotécnico adicional para fortalecer a fundação da barragem e garantir sua estabilidade a longo prazo. Também é importante analisar a permeabilidade do subsolo para minimizar a infiltração sob a barragem quando ela estiver carregada, o que poderia afetar sua estabilidade.
 

Para a seleção do local, também é muito importante conhecer a atividade sísmica, que é diretamente influenciada pela geologia. São realizados estudos para identificar falhas sismológicas nas proximidades da barragem e de seu reservatório para avaliar o histórico sísmico e a probabilidade de futuros terremotos e sua magnitude. As informações geológicas são cruciais para projetar estruturas resistentes a eventos sísmicos e implementar medidas para mitigar esse risco.

A importância da caracterização geológica do local de uma barragem também pode ser estendida ao restante das infraestruturas que compõem as usinas hidrelétricas: acessos, tomadas e saídas de água, condutos hidráulicos (canais ou túneis) e centrais de energia, todos eles estreitamente relacionados à terra que os sustenta e circunda.

Projeto e modelagem de engenharia avançada

Os engenheiros devem levar em conta as características geológicas do local para garantir a segurança, a estabilidade e a seleção adequada dos diferentes tipos de barragens. Para isso, são usados modelos geotécnicos que auxiliam na seleção da tipologia e permitem a otimização do projeto da barragem. Esses modelos são usados, por exemplo, para simular e interpretar o comportamento do solo sob cargas e condições novas e diferentes em relação ao seu estado natural e à sua interação com a própria barragem. Analisam-se a resistência ao cisalhamento e a deformação da fundação sob cargas induzidas pela barragem e pelo reservatório, o que ajuda a prever possíveis problemas e otimizar o projeto. Da mesma forma, os modelos geológicos e geotécnicos ajudam a prever como o solo responderá às forças sísmicas, permitindo o projeto de estruturas resistentes a eventos sísmicos previsíveis, sem comprometer a segurança.
 

Também é importante a modelagem hidrossedimentológica, que permite prever a natureza e o regime de acúmulo de sedimentos no reservatório, de modo que possam ser planejadas medidas de gerenciamento eficiente.

Conheça as barragens da Iberdrola

Barragem de Aldeadávila

A usina hidrelétrica de Aldeadávila está localizada em um amplo cânion no trecho inferior do rio Douro, que passa pela província de Salamanca, e é considerada uma das mais importantes obras de engenharia hidrelétrica da Espanha em termos de capacidade instalada e produção de eletricidade. O complexo conta com duas estações de energia: Aldeadávila I, inaugurada em 1962 com uma altura bruta de 139,80 metros; e Aldeadávila II, em operação desde 1986 com uma altura bruta de 137,83 metros. 

Devido à sua orografia, o rio Douro, com paredes rochosas de mais de 400 metros de altura, oferece ótimas condições para os reservatórios. Além disso, o grande fluxo que o rio adquire nesse ponto, juntamente com a diferença de nível ao longo desse trecho do Douro, é o que faz de Aldeadávila a usina hidrelétrica com a maior produção da Espanha. É também uma das barragens mais altas da Espanha, com 139,50 metros de altura e uma crista de 250 metros de comprimento. A estrutura principal dessa instalação é subterrânea: possui 12 quilômetros de túneis.

Barragem de Cortes - La Muela

O complexo Cortes-La Muela está localizado em um impressionante cânion do rio Júcar. Primeiramente, em 1983, foram instaladas as barragens de Cortes, com 116 metros de altura e de tipo arco-gravidade, e La Muela I. Em 2015, o complexo foi ampliado com a construção da usina hidrelétrica La Muela II, o que fez deste complexo o de maior potência instalada da Europa. Por outro lado, enquanto a central Cortes II foi criada a partir de um eixo cilíndrico artificial, as centrais La Muela I e La Muela II estão localizada debaixo da terra em uma caverna, e para sua construção foram escavados 635.000 m3 e 270.000 m3, respectivamente. 

Nessas duas usinas hidrelétricas, o reservatório inferior é ligado ao reservatório superior por meio de dois ductos que fazem a ponte entre um desnível de 500 metros, um deles com 4,80 metros de diâmetro e 950 metros de comprimento, no caso de La Muela, e o outro com 5,45 metros de diâmetro e 850 metros de comprimento, em La Muela II. Essas estações de bombeamento são os únicos sistemas de armazenamento de eletricidade em massa e permitem gerenciar de forma eficiente a cobertura nos horários de pico. 

Barragem de Tâmega

O projeto hidrelétrico Tâmega envolve a construção de três usinas de energia: Gouvães, Daivões e Alto Tâmega, que serão construídas no rio Tâmega, um afluente do Douro localizado no norte de Portugal, próximo do Porto. A criação da barragem de Daivões envolveu a construção de uma ponte com cerca de 200 metros de comprimento e 35 metros de altura. A barragem de Daivões é o depósito inferior da Usina Hidrelétrica de Bombeamento de Gouvães. Essa usina é reversível, ou seja, permite que a água do reservatório de Daivões seja armazenada no reservatório de Gouvães, aproveitando a diferença de elevação de mais de 650 metros de altura entre os dois. Desta forma, a energia pode ser bombeada quando há excesso de produção e recuperada quando necessário. 

O primeiro enchimento da barragem de Daivões foi concluído em março de 2021. Com este processo, foi finalizado um grande trabalho de projeto e execução de uma barragem de concreto de tipologia arco-gravidade de 77,5 metros de altura e 265 metros de comprimento de coroamento. A pedreira de Gouvães, que já produziu mais de 2 milhões de toneladas de agregados, está sendo usada para o concreto do complexo hidrelétrico. Atualmente, está sendo realizado o primeiro enchimento da barragem do Alto Tâmega, do tipo abóbada, com 104,5 metros de altura e uma capacidade de reserva de 132 Hm3.