VERTEDOURO DA UHE SALTO SANTIAGO
RESTRItyOES OPERATIVAS
EngQ Sergio Correa Pimenta
EngQ Moacyr Mondardo Junior
EngQ Miguel Kawasaki
ELETROSUL - Centrals Eletricas do Sul do Brasil S.A.
RESUMO
O trabalho aprosenta as caracteristicas do projeto do vertedouro a case do forge da Usina
Hid
re
ltt
rica
Salto Santiago, os probiemas oriundos no can de
Lorca devido
a cheia ocorrida em
julho do 1983 a as modidas tomadas quo protegeram a estrutura no cheia do maia92. Sao apresenaados as resultados da revisAo do estudo de frequencia do cheias ado remanso no canal do
fuga da UHE Salto Santiago, levando em conta as cheias ocorridas em 1982 a 1983. Relate
que pare oferecer seguranga adicional A case do forga, a altemativa mais vih vel tAcnica a economicamente foi a construgao dos mums adjacentes com coroamento no cots 419,00 m, mosma cota do te/hado da parade do jusante. Providenaou-so tambAm a instalacAo do sistemado recalque Para escoamento des Aguas pluviais quo acumulassem nos patios.
Fina/mente, na cheia ocorrida em maio/92, estes muros do proteg6o pormitiram quo o nlvel do agua no canal do fuga atingisse a cota 418,50 m com a deflusnaa do 18 . 900 m3/s, onquanto quo na cheia do julho/83, a defluencia ficou limitada em 16.300 rn3/s com n/vel do Agua atingindo a cota 415,80 m . Os sistemas do recalque instalados tambAm operaram sem nenhum problema oferecendo boas condigoes de seguranga a casa do forga.
1. INTRODUcA0
A Usina Hidreletrica Salto Santiago , do propriedade da ELETROSUL, constitui-se numa das principals fontes de gerag&o de energia da RegiAo Sul do Brasil. Loca-liza-se no Rio Iguaqu, Estado do Parana, qua nasce nas proximidades de Curitibae segue nadiregAo leste-oeste ate encontrar o Rio Parana, apbs percorrer aproximada-mente 1000 km. A montante situam- se as Usinas Hidre-letricas Foz do Areia a Segredo , a primeira em operagao e a segunda em fase final de construcAo, ambas de propriedade da COPEL. lmediatamente ajusante locali-za-se a Usina Hidreletrica Salto Os6rio de propriedade da ELETROSUL.
O seu estudo de viabilidade a projeto basico foram desenvolvidos no inIcio da decada de 70 ate dezembro de 1975, possibilitando a sua entrada em operagAo em
1980.
A seguir apresentamos algumas caracteristicas de
projeto dessa usina.
• Area da bacia hidrografica = 43.330 km2
• N.A. maximo normal do reservat6rio = 506,00 m
• Cota da crista da barragem = 510,00 m
• N.A. normal de jusante = 397,00 m ( na casa de forga)
• Area do reservat6rio = 208 km2
• Tipo de barragern principal = enrocamento corn
nucleo de argila
• VazAo media de longo periodo = 883 m3/s (1941 a 1972)
• Potencia instalada atual = 4 x 333 = 1332 MW.
A vazao decamilenar do projeto do vertedouro foi deter-minada considerando os dados hidrolbgicos obser-vados no periodo de 1941 a 1972 , em qua a descarga afluente resultou em 26.000 m3/s. Nessa condigao, o vertedouro proposto na ombreira direita (Fig. 1) foi concebido com oito comportas segmento de 15,30 m de largura a 20 ,00 m de altura , para possibilitar a descarga defluente de 24.000 m3/s com o nivel de agua maximo do reservat6rio na cota 507,30 m.
A casa de forga, projetada para abrigar seis unidades geradoras totalizando potAncia instalada final do 2000 MW, atualmente encontra-se com quatro unida-dos geradoras.instaladas totalizando 1332 MW. 0 seu projeto foi desenvolvido considerando os niveis do agua no canal do fuga resultante dos estudos de remanso , levando em conta a influAncia do reservat6rio da Usina Hidreletrica Salto Os6rio localizada imediata-mente a jusante . Assim para a vazao maxima defluente de 24.000 m3/ s, o nivel de agua no canal de fuga foi previsto na cota 415 , 00 m. (Fig. 2).
2. CONSEOUENCIA DA CHEIA DE 1983
PoucoS
anos
ap
6s
o infcio da operagAo desta usina, ou
seja em julho do 1982, maio e julho de 1983, foram
observadas descargas efluentes da ordem de 10.000,
13.000 e 16.300 m I s respectivamente . ( Fig. 3).
Notadamente,
a cheia de julho d
e
1953 foi a major
registrada no Rio
Iguaqu
e a casa de foraa da Usina
Hidrel6trica Salto Santiago esteve na imin6ncia de ser
inundada.
0 nivel do 6gua no canal do fuga se elevou cerca do
5,00 m acima do esperado e foi necessario limitar a
deflu6ncia polo vertedouro em 16300 m315 para evitar a
inundacao da casa de foraa . 0 nivel de 6gua m6ximo
atingido foi do 415 , 80 m, isto 6 0,80 m acima do previsto
como maximo no projeto . Por outro lado , o reservat6rio
com a operacao monitorada com sistema de previsoes
do afluendas , atingiu a coca 507 , 60 m, isto 6 0,30 m
acima do previsto como maxima de projeto.
Esta situavao , extremamente critica para o pessoal
envolvido na operaqAo da usina e do reservat6rio,
mo-tivou a realizacao da
revis6o
dos estudos de frequ6ncia
de cheias e do remanso do reservat6rio da Usina
Hidrele
tnca
San
o
Osbrio
no canal do fuga
d
o
Salto
Santiago.
A revisAo do estudo de frequ6ncia de cheias foi
realiza-da considerando os registros disponiveis de 1941 a
1983 a foi influenciado consideravelmente pela
mag-nitude das cheias de 1982 a 1983 . ( Fig. 4) Em
comple-mentag&o aos estudos do frequ6ncia de cheias foram
determinadas as formas e portanto os volumes dos
hidrogramas de enchentes . Com estes dados foram
pesquisadas as possibilidades de amortecimento de
cheias no reservat6rio.
A rovisao da curva do descarga no canal de fuga se fez necess6ria em virtude da constatarao da diferenga da ordem de 5 , 00 m entre o valor previsto no projeto e o verificado nas cheias . Esta revis6o foi realizada median-to novos levantamenmedian-tos de seg6es transversais no campo a nos niveis de 6gua e marcas de cheias obser-vadas . Com a aplicag&o de metodologia ja consagrada neste tipo de estudo , conseguiu - se determinar uma nova curva de descarga no canal de fuga que repro-duziu com fidelidade os niveis de aqua observados nas
cheias do 1982 a 1983.
Adicionalmente
toi verificado qual
soria
a influaneia do
reservat6rio da Usina Hidrel6trica Salto Os6rio nos
niveis de 6gua do canal de fuga, determinando-se o
remanso Para reservat6rio nas cotas 397 , 00, 396,00 e
395,00 m . ( Fig. 5)
Conforme pods ser verificado na tabela I , os niveis de
agua para cheias com a magnitude das que ocorreram,
praticamente independem do reservat6rio de Salto
Os6rio,
3. OBRAS DE PR0TEcA0 DA CASA DE FORA
A casa do foraa da UHE Salto Santiago foi implantada
considerando o nivel de agua maximo no canal do fu9,a
na cola 415,00 m para uma vaz&o do 24.000 m Is
correspondents a decamilenar efluente de projeto. A
estruturade tipo abrigada , tom paredes frontais ao canal
de fuga com coroamento na cota 419,00 m . Os patios
adjacentes encontram - se em contas vari&veis de
413,00 m 6 416,00 m.
Com a revis6o dos estudos acima mencionados
cons-tatou-se que a casa de forca estaria segura contra
inundacao at6 a elevacao 416,00 m , o que correspondia
a
vazao
do aproximadamente 16000 m3/s e a
recorrbncia
do 200 anos . Para aumentar a seguranga
da usina e pelas suas caracteristicas concluiu -se que a
solucao de se elevar a pro
t
ecao at
e
a coca 419,00 m
seria a mais
vi6vel.
Esta 6 a cota mais alta que o nivel
de 6gua no canal do fuga pods atingir sem afetar a
estabilidade da estrutura . Esta cota permite uma
des-carga de 19500 m3/s correspondente a cerca de 500
anos do recorr6ncia , sem considerar volumes de espera
no reservat6rio (Fig. 6).
As obras de protegao , at6 a cota 419,00 m consistem na construcao de um muro de concreto armado atiran-tado na base , com junta de contracao a cada 5,00 m, construldo sobre basalto sao no lado direito do canal do fuga e ao longo do acesso 6 usina , corn aproximada-mente 125 , 00 m de comprimento , e do outro lado, de um muro de 15,00 m de comprimento fechando o espaco entre a unidade seis e o talude de escavaqAo em rocha . Os muros apresentam coroamento na cota 419,00 m (Fig. 7).
Tabela I - Niveis de 6gua no canal de fuga de Salto Santiago para diversos niveis de reservat6rio em Salto
Os6rio,
m319o
( ) N.A. DO RESERVATORIO DE SALTO OSORIO395,00 396 , 00 397,00" 500 395,19 396,14 397,10 1000 395,75 396,57 397,44 2500 398 , 21 398 , 67 399,23 3673 400 , 17 400 , 45 400,82 5000 402 , 20 402 , 42 402,71 7500 405 , 63 405,79 405,97 10000 408 , 79 408 ,88 409,01 13085 412,40 412 , 48 412,56 16280 415,83 415,88 415,95 19500 418 ,86 418 . 91 418,95
Para niveis d'agua situados entre o antigo navel maximo
maximorum do projeto e o novo navel do protegao
(419,00 m), aberturas na casa de forga devem ser
fechadas e as drenagens devern ser acionadas para
evitar inundagbes. Desta forma foram estabelecidas
regras e providencias a serem tomadas nesta situagao.
Adicionalmento foram fechadas diversas portas e
jane-las na casa de controle e reforgada a parede do concreto
e portas metalicas ao longo da plataforma de jusante.
Foi verificada a estabilidade global da estrutura e da
parede do jusante Para a nova situagao de
excepcio-nalldade, ou seja , navel deagua no canal de fuga na
cota 419,00 m. Esta operagao inicia-se quando o navel
do agua no canal de fuga atinge a cota 403,00 m e
encerra-se quando o mesmo atinge a cota 415,00 m.
Para a drenagem pluvial dos patios adjagentes ,
ombrei-ras e da cobertura da casa de forga foram tomadas as
seguintes providencias:
• Para a situagao com niveis de agua no canal de fuga abaixo da cota 413,30 m, a drenagem pluvial realiza-se naturalmente atraves do sistema existents. • Para a situagao em que os niveis do agua no canal
do fuga ultrapassem a cota 413,30 m foi previsto o fechamento do sistema de drenagem e da cobertura da casa de forga existents.
Nessa ocasiao entram em operagao sistemas de recalque do agua pluviais constituldos de tubulag6es do coleta, pogos do armazenamento a bombas de recal-que, destinados a conduzir a agua para o canal de fuga. Os sistemas do recalque estao localizados urn em cada lado da casa do forga, sendo o da esquerda constituldo do 3 bombas do 110 I/s cada e o da direita corn 4 bombas de 100 I/s cada.
4. CHEIA OCORRIDA EM MAIO DE 1992
Recentemente em fins do maio do 1992 ocorreram na baciado Rio Iguagu a em quase toda a regiao sul cheias do proporgOes semelhantes a do 1983, tendo-se verificado em Salto Santiago vazao maxima da ordemdo 18.900 m3 /s, correspondents a cerca do 500 anos do recorrancia.
Da mesma maneira que na cheia do 1983, a defludncia da cheia polo vertedouro teve que ser limitada de maneira que nao ocorresse a inundagao da casa de forga. Entretanto, em virtude da execugao destes muros do protegao corn coroamento na cota 419,00 m, a vazao
efluente pode ser aumentada ate 18 . 900 m3/s com o
nivel do aqua no canal do fuga atingindo a cota 418,50
m, isto a 0,50 m abaixo do topo do muro.
Por outro lado, nesta cheia, as providencias
es-tabelocidas para ovitar a inundagAo da casa do fora
foram tomadas antecipadamente e as operagOes de
fechamento de todas as aborturas por onde a agua
poderia penetrar realizadas no seu devido tempo
con-forms manual de operagao.
Durante todo o perlodo de cheia, a usina continou
operando normalmente, ao contrario da cheia do 1983
quando houve necessidade de interrupgao da
opera-95o. Dessa maneira, as condigbes de operagao da
usina e do reservat6rio foram menos critical que na
cheia de julho de 1983.
Outro aspecto a ressaltar
4
que toda vaz8o afluonto
as
patio da casa de forga, seja proveniente das
precipita-g
oes , seja oriundade infiftragbes , foi esgotada mediante
o sistema de recalque instalado , sendo assim
ofereci-das
condigaes
doseguranga
a operagao da usina.Particularmente, junto ao muro do lado esquerdo da
casa do forga, ocorreram infiltragOes no contato do
concreto corn a rocha do fundagao que deverao ser sanadas atraves do
injegbes
do cimento.5. CONCLUSAO
A construgao dos muros de concreto em ambos os lados da casa do forga na elevagao 419,00 m coincidindo com o teto da casa de maquinas , permitiu na recente cheia de maio do 1992 que a defluancia maxima atingisse 18.900 m3/s sem prejuizo das instalagaes enquanto que na cheia de julho/83, este valor ficou limitado a 16.300 m3/s.
Os sistemas do recalque implantados tamb6m desem-penharam papel importante na seguranga da casa de forga, mediante esgotamento rapido do agua que so acumulava no patio.
Corn estas providencias a operagao da usina e do reservat6rio pode ser realizada em condigOes menos criticas do que na cheia do julho/83.
Alem dessas obras de protegao, em virtude da restrigao ainda existents na casa de forga, a operagao do reservatbrio com as informagoes obtidas pelos sistemas do previsao do afluancia mostra-se extremamente im-portante pars a seguranga da usina.
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS
KERN R. - Aspectos Hidrometeorolbgicos das Enchentes do 1983 na Regiao Sul do Brasil -Florian6polis, 1984 (Trabalho Inadito).
ELETROSUL - DECH-004/83 - Calculo dos Perfis dos Niveis d 'Agua no Trecho Salto Os6rio -Salto Santiago - Determinagao da Curva de Descarga no Canal do Fuga da Usina Hi-dreletrica Salto Santiago - Florianbpolis, Agos-to, 1983.
ELETROSUL - DECH- 014/85 - Usina Hidreletrica Salto Santiago - Protegao da Casa do Forga Devido a Elevagao do Nivel do Agua no Canal do Fuga. Florianbpolis , Maio, 1985.
ANDRZEJEWSKI, R.H., KAWASAKI, M. - Protegao da Casa de Forga da Usina Hidreletrica Salto Santiago - Simp6sio sobre Casos Hist6ricos de Deterioragao de Barragens a Reservat6rios -Sao Paulo, Agosto, 1986.
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3 - MAIORES CHEIAS DO RIO
IGUAQU
EM SALTO SANTIAGO (PERIODO 1941 A 1983)
10000 9000 6000
7000
aSTRIIUICAO Log NORMAL 3 PARAMETRO (REVISAO 1941 • 1963)
---DISTRISUICAO LOS NORMAL (PROJETO 6ASICO 1941 s 1972)
1 1 1 1 L I I
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TEMPO DE RECORR(NCIA
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FIGURA 4 - VAZOES MAXIMAS NO RIO IGUAgU EM SALTO SANTIAGO
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