A produção de energia eléctrica. desenvolvil"ento futuro

A produção de energia eléctrica a partir de 1951 e o seu

desenvolvil"ento futuro

CDU fi21.311.001.11: 611.311.21 (6739) «1951/1967»

Por convite da Direcção da ELECTRICIDADE, tomei o encargo, com a colaboração dos serviços das ernpresas concessionárias. de orgalli~ar uma série de artigo.\ sobre a produção de energia eléctrica, de índole muito /.:eral e destinados a sistematizar os a.\pectos mais importantes. Foram já publicados os artigos referentes

a algulls aspectos gerais e também os artigos com a descrição e particularidades tecntcas dos sistemas Tejo-Ocre :a, Zêzere, Cávado-Rabaeão, Douro Internacional e Távora.

Publica-se agora o artigo referente aos principais centros produtores no Ultramar, Cuanza (Angola) e Revuê (Moçambique), e ap resentar-se-á, em próximo artigo. as fontes de produção que, integradas ^IIOS sistemas Cávado, Douro e Tejo, assegurarão a continuidade da actividade em obras hidroeléctricas no

Continente. Finalmente, abordar-se-á o problema dos aproveitamentos de fins múltiplos, com contribuição

\(f;n~ficafil'{f para a produção de energia eléctrica. nas bacias do Mondego e do Guadiana.

A. DE CARVALHO XEREZ

Engenheiro Civil (J.

S.

T.)

Director

Técnico

da

Hidro-Eléctrica

do Zêzere

diciona a produção colocável na rede a um valor da ordem de

250

GWh, para uma utilização de

5600

horas da potên- cia disponível; essa produção poderá subir, mesmo no ano mais seco, a cerca de

700

GWh logo que os quatro grupos (um de reserva) estejam instalados

A hipótese da Integração na rede de uma central térmica, a situar em Luanda, em paralelo com a ampliação de Cam-

bambe parece constituir uma solução de certo interesse

económico,

visto que se poderá valorizar em mais larga escala a energia de Carnbambe, a produzir então com total utilização da sua potência instalada, funcionando a térmica como reserva de potência durante todo o ano e de apoio em energia nos curtos períodos de estiagem.

Dentro do esquema geral do aproveitamento considerado pela SONEFE para o Médio Cuanza, o escalão de Cambambe é ainda susceptível de uma muito importante valorização através da regularização de caudais pelas albufeiras a criar a montante e desde que se construa, conforme está previsto, a segunda central subterrânea cujo circuito hidráulico é paralelo ao da actual. A produção em ano seco poderá, numa primeira fase da regularização de caudais, atingir

DESCRIÇÃO E PARTICULARIDADES TÉCNICAS DO APROVEITAMENTO DE CAMBAMBE (ANGOLA)

As possibilidades hidroeléctncas do rio Cuanza, no seu curso médio, elevam-se a cerca de

25 000

GWh, confor-

me inventário da sociedade concessionária SONEFE, tra- duzido no esquema de aproveitamento junto, confirman- do-se que as características da queda aproveitável (114

metros) no escalão de Cambambe em relação com a curta extensão

(400

metros) do circuito hidráulico justifi- cam bem a prioridade que se deu à realização deste escalão.

As características peculiares da bacia hidrográfica dão origem a curtos períodos de estiagem com caudais relati- vamente elevados - e por idênticas razões as pontas de cheia são baixas -, donde resulta que é possível tirar

grande partido de aproveitamentos do tipo de fio de água de queda elevada, como é o caso de Cambambe, que, uma vez inteiramente concluído, poderá ter uma produção, mesmo no ano mais seco conhecido, de

1000

GWh.

Na actual 1.0.fase de realização, está a ser aproveitada uma queda de 86 metros, isto é, cerca de

75

^{0 o} do total e estão instalados apenas dois grupos (potência de

65

MW limitada na 1.^1\ fase a

45

Mw), um dos quais de reserva, o que con-

ELECTRTcrDADE N.O 4R _• 239

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ESQUEMA DO APROVEITAMENTO HIDROELÉCTRICO DO MÉDJO CUANZA

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2000 GWh, e duplicar novamente na fase final de regulari- zação, ficando assim o escalão de Cambambe com a elevada produção total possível de 4000 GWh.

A hipótese atrás referida da instalação da central térmica permitiria aumentar as possibilidades de produção de

Cambambe.

iá

com a segunda central, e adiar a5SIm a construção das obras de armazenamento a montante. A central

térrmca continuana

a funcionar de

reserva

de po- tência durante o ano e de apoio cm energia nos períodos de esnagern.

240 ^• ELECTRICIDADE N° 48

Barrili~m de Cambambe no fIm da execuçio da 1. (ase

Barragem de Cambam~ com d~scarga sobre a crista provis6ria da 1.· fase

Barragem de Cambambe. tomada de ~gua e subestação vistas da margem esquerda

Quando, em fins de 1957, se tomou a decisão de executar aceleradamente as obras de Cambarnbe, pretendia-se ocor- rer às crescente necessidades normais de consu mo e além disso satisfazer a expansão escalonada de diversos grande5 consumidores, entre os quais a indústria do alurruruo.

ELECTRICIDADE

n

^{.» 48}

onvinha por isso que

as

obras pudessem

sei

realiz ..adas

por

fases,

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integral apro- veitamento futuro das excepcionais possibilidades de Carn-

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das

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Procurou- e então

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a concepção

das obras do apro- veitumcnto sa

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fizesse aquele condicionamento, quer no lllJe ...

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refere à

barragem c cvacuador de

cheias. quer quanto

ao

Circuito

hidráulico

e central.

O

tipo

abóbada

da barra- gem e a evacuação da cheias at ravé de orifício facilitaram a realização por fases, c asxi m foi possível c ta

bclccer

o

projecto da

fase act ual

com de carga sobre uma crista descarregadora provi ória. O traçado subterrâneo do cir- cuito hidráulico e da central também se adaptou fàcil- mente à realização por fases, apenas tendo em conta o nível da tomada de água.

Decidida a realização das obras, foi possível iniciar os

t

ra balhos de derivação provisória na estiagem de 1958 e conclui-lo na c

t

iagem seguinte, apesar das dificuldades

resultantes dos grande~ caudais de c tiagem do rio. Con- cguiu- e cumprir e te programa graças a uma preense- cadci ra de gabiões c materiais lançado no Jeito do rio c retidos formando barragem, por intermédio de uma rede metálica amarrada na margen, durante uma rápida su- cc ão de operações conduzida com plena eficiência; a ensccadeira de betão ficou concluída na estiagem de

1960.

As escavações para a fundação da barragem iniciaram-se pelos encontros, cm meados de 1959, prosseguindo nas encostas sem qualquer sujeição e as do leito do rio foram

parcialmente executadas na e tiagem daquele ano ao abrigo da prccnsecadeira c completadas na estiagem seguinte.

E ta abertura em grande das escavações, em toda a zona de implantação da barragem e da bacia de dissipação,

revelou a existência de importantes acidentes de natureza geológica que não haviam ido detectados durante os trabalho de reconhecimento, o que obrigou a acertar certos aspectos do projecto, embora sem prejuízo para o anda- mento geral do trabalhos.

De facto. a betonagem foi iniciada pelo. blocos centrais da barragem durante a estiagem de 1960 e apesar de os anos de ] 961 e 1962 terem tido caudais muito elevados - com a consequente redução do período em que foi

possível pôr a seco o leito do rio -- conseguiu-se terminar lodos os trabalhos na barragem e na bacia de dissipação.

a tempo de a

l.a fase

da barragem entrar em carga no fim da estiagem de

^J

962, Isto é, cerca de quatro anos apos o início dos trabalhos de derivação provisona.

Os trabalhos subterrâneos relativos ao circuito hidráulico e

à

central e a montagem dos equlpamento<; foram fàcil- mente integrados no programa geral, por não estarem dependentes do caudal do rio. entrando o primeiro grupo em serviço em Dezembro de 1962, a que se seguiu, passado pouco tempo, o segundo grupo com que terrmnou a

1.a

fase

da

central. Foi considerado conveniente. sob o aspecto

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CIRCUITO HIDRÁULICO

242 ELECTRICIDADE'\ '48

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técnico, completar todos os trabalhos de escavação no circuito hidráulico e na central relativos

à

fase seguinte.

A realização da 2.a fase dos trabalhos, consistindo na mon- tagem dos dois últimos grupos da central e na construção

da zona superior da barragem e montagem das comportas do evacuador de cheias, não apresenta dificuldades, embora tenha de ser programada com certos condicionamentos para não ser afectada a exploração da central, nem a descarga das cheias, prevendo-se uma duração dos trabalhos da ordem de três anos.

o

^projecto da barragem (85 m de altura total) foi estabele- cido, em definiuvo, na

consideração

dos problemas geo- lógicos surgidos durante as escavações em grande e assim se tornou possível adaptar o traçado

às

formas do vale derivadas do aprofundamento das fundações. Resultou deste modo a

conveniência

de um traçado em planta de curvatura variável definido por arcos do tipo circular de três centros, rematados com um soco de fundação que permite uma fácil ligação às encostas e se transforma gra- dualmente nos encontros, cujas dimensões foram adaptadas

à

topografia do vale e

à

conveniência de não se contar muito com a contri

buição

da zona supenor do maciço rochoso.

O terreno de

fundação

foi submetido a um tratamento em condições paruculares. quer eliminando ou tratando as zonas de falhas e fracturas, quer procedendo a um tra- balho generalizado de consolidação e drenagem. Este trabalho foi facilitado peja existência de galerias de fun- dação -- adoptadas pela pnmeJra vez em barragens porlu- guesas deste tipo -, as quaIs

facrlitarão

retomar aqueles trabalhos para a execução da 2.a fase da barragem e

fi-

carão a constituir um meio de «contrôle» do comportamento do terreno durante a exploração

A evacuação das cheias faz-se em fase definitiva,

através

de orifícios e, na fase actual, sobre uma crista pro\

isória

estabelecida na zona desses orificios. tendo-se fixado para caudal de ponta de máxima cheia o valor de 10000 m³

/s

que, na

l.a

fase, se julgou possível reduzir de cerca de 25°

o

por considerações probabilisticas aplicadas ao aspecto limitado de vida da obra naquela fase.

Dado o elevado caudal a descarregar pelos oriflcios - o caudal por onf'ício

é

supenor a 1000 ^O13/s -,julgou-se conveniente provocar a divisão dos jactos. para meJhor arejamento e mais completa dissipação da energia. por meio de pilaretes com secção triangular, colocados verticalmente e a meio do vão a jusante das comportas. Para atingir os mesmos efeitos durante o funcionamento da l.a fase, a crista descarregadora

é

provida de dispositivos corta- -aguas.,

Como a queda da água, em qualquer das fases, se faz junto da barragem, considerou-se indispensável estabelecer uma bacia de dissipação da energia estudada em modelo hi- dráulico.

Tratando-se do órgão mais delicado da obra, deu-se-lhe

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um particular tratamento construtivo e rodeou-se a sua execução dos maiores cuidados. O revestimento de betão

é

fortemente armado e ancorado à rocha. As juntas dos blocos estão colocadas fora das zonas de mai forte pressão de impacto dos jactos e são munidas de dispositiv os de impermeabilização e de drenos para evitar, na medida do

possível,

a instalação de subpressões.

O comportamento da obra, durante os quatro anos de funcionamento da 1.a fase, foi perfeitamente satisfatório, salvo uma ligeira erosão superficial em zonas com defeitos

de execução, o que foi fàcilmente reparado constituindo tarefa normal de conservação após a época dos descarre-

gamentos. Assinala- e que se procedeu a um saneamento e consolidação das encostas, de medo a evitar a queda no interior da bacia de dissipação de materiais sóJidos,

o que poderia dar origem a fenómenos de abrasão incon- venientes, embora se pense que isto não deva suceder, pois, erificou-se nos ensaios sobre modelo que o regime de escoamento

é

favorável à expulsão dos materiais.

Na fase definitiva da barragem verificar-se-á uma acção mais forte dos jactos sobre o revestimento, em virtude do aumento da altura de queda, e por isso se julgou conve-

niente subir o nível do colcbão de água dentro da bacia, particularmente para uma melhor dissipação da energia durante os grandes caudais, prevendo-se nesse sentido a futura construção a jusante de um pequeno açude.

O circuito hidráulico deste aproveitamento beneficiou da existência de um pronunciado cotovelo do curso do rio.

permitindo um traçado subterrâneo de reduzida extensão, que compreende as tomadas, as galerias de pressão - curtas e distintas por grupo de modo a assegurarem a conveniente independência de funcionamento - e a jusante da central as câmaras de equilíbrio e os tuneis de fuga não revestidos

e comuns a dois grupos. O nível das tomadas de água foi estabelecido por forma a garantir a exploração nas duas fases de realização das obras.

Considerando o importante problema do caudal sólido, julgou-se indispensável instalar um dispositivo desareador

na zona das tomadas de água, o qual

é

formado por duas bocas, situadas debaixo de cada grupo de duas tomadas c ligadas a urna galeria de descarga de fundo que atravessa a barragem e

é

munida a jusante de uma comporta tipo segmento. Este órgão foi submetido a ensaios sobre modelo que incidiram especialmente sobre um di positivo hidráu- lico especial de desobstrução da entrada.

As câmaras de equilíbrio são do tipo de secção constante e têm a particularidade de nelas se terem instalado as com- portas ensecadeiras dos tubos de aspiração, funcionando as secções de passagem

atravé

do fundo das câmaras como

orifrcíos de estrangulamento.

Na central subterrânea adoptou-se um arranjo em planta com plataforma de monLagem e aces o a mero, deixando-se assim uma massa de rocha de contraventamento da caverna na parte inferior, além de se facilitar a montagem dos grupo por fases.

Os caminhos de rolamento da pontes rolantes são de betão armado, suspensos na abóbada do tecto, solução

que

facili- tou o cumprimento do programa de montagem dos grupo.

A protecção da caverna contra infiltrações foi realizada por intermédio de galerias de drenagem ao nível do tecto, com dimensões suficientes para execução, quando necessário, de injecções de cimento e furo de drenagem.

A subestação de 220 kV e o posto de comando estão situados no terrapleno exterior, na prumada da central, com comuni- cação por poço onde estão instalados os barramentos de

ligacão

dos grupos aos tran formadores e os cabo de comando.

DESCRIÇÃO E

PARTICULAR1DADES

TÉCNICAS DO APROVEITA tE TTO D CHICA~lBA ( fOÇA:l\1BIQUE)

A realização dos escalões do aproveitamento hidroeléc- trico do Tio

Revuê

tem sido conduzida dentro da medida

Barragem da Chlcamba (' •• fase de execução)

244

justa das necessidades do consumo da zona intere sada e da exportação para a vizinha Rodésia (zona de Umtali),

Barragem da Chicamba com descarga sobre a crista provisória da 1.~ fase

ELECl R/CiDADE" 048

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246 ELECTRICIDADE \ LI-I8

Barragem da Chlcamba (1. fase). e central em montagem

C fOI iniciada

pelo

escalão a fio

de água do Mav

uzi que,

após

a recente ampliação, pode produzir nos seus 188

m

de queda, cerca de 165 GWh anuar-. contando com o efeito regulanzador da albufeira criada pela IY

Iase

da barragem da

Chicarnba (445 milhões

de melros

cúbicos).

A central de pé de barragem da Chicarnba. actualmente em periodo final de montagem) permite aumentar a pro- dução para 260 G'Wh, desde que a

reserv

a de potência do sistema

Mavuzi-Chicarnba

na altura da ponta do diagrama

fique a cargo da central térmica de Umtali, obtendo-se assim a maior uti

lização

pOSSl\el da potência instalada naquele sistema. Prevê-se, a seguir, a realização da 2.:1 fase da bar-

ragem que aumentará a capacidade da albufeira e

também

a potência

disponível

nos grupos, ubindo a produção

para 320 GWh anuais, nas condições anteriores de utili-

zação da

potência

c

com a

reserva

em Umtali.

Estabelecida em definitivo aquela albufeira que ficará com lima capacidade tola I de 2000 milhões de metros cúbicos.

permitindo dominar, em regime

interanual,

os caudais a ela afluentes. põe-se o problema do melhor aproveitamento

dos escalões

de queda a

jusante.

Com base nos estudos até agora efectuados, considera-se.

por

um

lado, de

aprovertar a

queda de 110 m do escalão de

Tzate

logo

a

^montante do

Mavuzi

e, por outro, afigura- - 'e muito ^COl1\ enicnte o

estabeleci

mente de

nov

o circuito hidráulico a partir do açude deste último escalão, de modo a aproveitar-se totalmente a queda disponível neste troço do rio. da ordem de 235 m, numa nova central que poderá se" equipada para potência de ponta dada a curta extensão

do Circuito em relação

à

queda. Parece também conveni- ente dar prioridade a este escalão, de que resultaria um im-

portante acréscimo na produção do sistema de 320 GWh para

580

GWh, a que se seguiria o de Tzate, ficando então

(1

produção

total do sistema

Revué a

ser da ordem de

830

GWh anuais.

i\ realização do escalão da Chicamba tem certa semelhan- ças qualitativas com a de Cambambe, na medida em que foi prevista por fases, adoptando-se para a evacuação das cheias solução idêntica, e em que a execução das obras se processou em curto prazo (cerca de três anos), tendo também "urgido durante ela imprevistos de natureza geo- lógica que pouco afectaram o andamento dos trabalhos, pois foi possível adaptar o projecto às novas condições que foram surgindo.

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⁴⁸ 247

A central actualmente em período final de tTIontagem,

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realizada no curto prazo de

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anos, dentro de con- dições normais de trabalho e a execução da betonagem da 2

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fase da barragem,

inclurndo

a montagem das corn- portas. poderá também ter aquela duração, desde que

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i rucie em epoca oportuna e obsen ados certos

condrciona-

ment os relativos pnncipalmente, a descarga das cheras.

o local escolhido para a implantação da barragem apresenta caractensticas topográficas que, numa pnmeIra observação, pareciam muito favoráveis. dado o estrangulamento do vale por esporão transversal de rocha, mas as suas caracterís- ticas geológicas condicionaram essa implantação situando-a na zona mais larga, a montante do estrangulamento.

Verificou-se ainda, através do reconhecimento geológico- que só pôde ser convenientemente completado durante a execução das escavações em grande -, que se tratava de uma zona de caractertsucas geológicas singulares resultan- tes das formações do esporão, dando lugar também a uma portela na margem direita de rocha decomposta ate grande profundidade.

A concepção do projecto teve de ser adaptada à real estru- tura geológica encontrada e assim foi necessário estabelecer

no vale principal uma abóbada (75 m de altura) de traçado para bólico para ter em coma a mais conveniente direcção das impulsões, apoiando-se na parte alta da margem direita sobre um importante encontro artificial, e fechar a portela desta margem por meio de uma abóbada circular (45 m de altura) fundada a grande profundidade relativamente à superfície do terreno.

O problema da evacuação das cheias foi resolvido no sen- tido de facilitar a realização da obra por fases, adoptando-se solução análoga à de Cambambe, com descarga através

de quatro orifícios em fase definitiva e sobre uma cnsta provisória na

l.a

fase actualmente em exploração.

O valor da ponta de cheia é fàcilmente abatido, dadas as caractensticas de grande capacidade da albufeira, obten- do-se um caudal efectivamente a descarregar de valor baixo, da ordem de 1700

^m3fs

nas duas fases o que simplifica bastante a

¹

esolução dos problemas de dissi-

pação da energia da queda dos jactos.

Dada a existência do estrangulamento junto ao paramento da barragem, as formas da bacia de dissipação tiveram

de ser adaptadas ao terreno, consistindo a montante de planos inclinados, a que se segue um canal orientado de modo a obterem-se condições de escoamento sensivelmente análogas

às

que existiam antes da obra. Os ensaios sobre modelo mostraram que os efeitos erosivos no leuo do rio, a jusante do canal, são muito reduzidos, não sendo afec- tada a zona de restituição da água das turbinas.

Durante os sete anos de exploração das obras, a descarga das cheias fez-se em condições normais, não se tendo no- tado quaisquer efeitos de erosão no revestimento de betão.

248

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