Controlo de qualidade na execução de fundações numa barragem : Aproveitamento Hidroeléctrico do Baixo Sabor - estudo de caso

C

ONTROLO DE QUALIDADE NA

EXECUÇÃO DE FUNDAÇÕES NUMA

BARRAGEM

Aproveitamento Hidroeléctrico do Baixo Sabor

Estudo de Caso

R

Dissertação submetida para satisfação parcial dos requisitos do grau de

MESTRE EM ENGENHARIA CIVIL ²ESPECIALIZAÇÃO EM CONSTRUÇÕES

Orientadores: Professor Doutor José Manuel Marques Amorim Faria Engenheiro José Carvalho Bastos (EDP)

Tel. +351-22-508 1901 Fax +351-22-508 1446 miec@fe.up.pt

Editado por

FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE DO PORTO

Rua Dr. Roberto Frias 4200-465 PORTO Portugal Tel. +351-22-508 1400 Fax +351-22-508 1440 feup@fe.up.pt Þ http://www.fe.up.pt

Reproduções parciais deste documento serão autorizadas na condição que seja mencionado o Autor e feita referência a Mestrado Integrado em Engenharia Civil - 20010/2011 - Departamento de Engenharia Civil, Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto, Porto, Portugal, 2011.

As opiniões e informações incluídas neste documento representam unicamente o ponto de vista do respectivo Autor, não podendo o Editor aceitar qualquer responsabilidade legal ou outra em relação a erros ou omissões que possam existir.

Este documento foi produzido a partir de versão electrónica fornecida pelo respectivo Autor.

AGRADECIMENTOS

Aos meus pais, por me proporcionarem todas as condições essenciais para eu concluir este mestrado com sucesso e por me garantirem todos os meios necessários para a realização deste estágio.

Ao meu orientador, o Professor José Amorim Faria, pelo tempo que dedicou ao meu trabalho e pelas suas recomendações para a melhoria do mesmo.

Ao Engenheiro José Carvalho Bastos, por ter aceite receber-me como seu estagiário e me ter transmitido muito conhecimento durante o meu período de estadia na obra.

Aos Engenheiros Pedro Pinto e Vítor Afonso, por todas as horas despendidas no meu acompanhamento, por me transmitirem alguma da sua experiência e pelos momentos de lazer.

Ao Engenheiro Armando Camelo, por ter a disponibilidade de me receber e facultar informação útil para o meu trabalho.

RESUMO

Este relatório de estágio foi UHDOL]DGR QR kPELWR GD XQLGDGH FXUULFXODU ³'LVVHUWDomR´ e insere-se no projecto de conclusão de curso, associado ao Mestrado Integrado em Engenharia Civil da Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto ± FEUP.

Este trabalho foi desenvolvido na obra do Aproveitamento Hidroeléctrico do Baixo Sabor, onde o autor teve a oportunidade de realizar um período de estágio curricular entre o dia 1 de Março de 2011 e o dia 15 de Junho de 2011. Aqui, vai tentar transmitir todas as matérias que teve o privilégio de DSUHQGHU QmR Vy UHODFLRQDGDV FRP R WHPD JHUDO GR WUDEDOKR ³&RQWUROR GH 4XDOLGDGH GR %HWmR GH )XQGDomR HP %DUUDJHQV´ PDV WDPEpP YLVWR VH WUDWDU GH XPD REUD GH UHIHUrQFLD QR SDQRUDPD GD construção em Portugal, de outros assuntos relacionados com a mesma. O objectivo é que todos os leitores deste trabalho fiquem conhecedores do sistema implantado para o controlo da qualidade do betão, mas possam também adquirir conhecimentos acerca da constituição do Aproveitamento em geral e alguns processos construtivos associados à empreitada.

Em termos de controlo da qualidade, a produção e aplicação do betão devem ser acompanhadas convenientemente, desde a sua fase inicial, para que a construção tenha um nível de desempenho aceitável e seja evitado o aparecimento de patologias excessivas, ao longo da fase de exploração dos empreendimentos. Assim, deve ser efectuado um controlo activo durante todas as fases do ciclo de produção: processo de fabrico, controlo das matérias primas envolvidas, transporte, colocação e condições de cura, seguindo a normalização aplicável para cada caso. O controlo das propriedades do betão no estado endurecido é também dos aspectos mais importantes neste processo, pelo que são definidos, no projecto, as várias inspecções e ensaios a efectuar. É esta informação que se pretende transmitir ao longo do desenvolvimento deste relatório, nomeadamente nos capítulos 4 e 5, associados à construção propriamente dita.

PALAVRAS-CHAVE: Aproveitamento Hidroelétrico do Baixo Sabor, Controlo de Qualidade, Barragem, EDP Portugal

ABSTRACT

This internship report was FDUULHGRXWXQGHUWKHFXUULFXOXPXQLW³'LVVHUWDWLRQ´DQGUHODWHVWRWKHILQDO PDMRU¶VSURMHFWZLWKLQWKH³(PEHGGHG&LYLO(QJLQHHULQJ0DVWHU¶V´DWWKH&ROOHJHRI(QJLQHHULQJDW the University of Porto (FEUP).

This work was carried out in the Baixo Sabor Hydroelectric ExploitatLRQ¶VFRQVWUXFWLRQVLWHZKHUHWKH author was given the opportunity to do an internship from March 1st _{to June 15}th _{of 2011. Here, he will} attempt to convey the material that he had the privilege to learn during his internship, not only that in UHODWLRQ ZLWK WKH RYHUDOO WKHPH ³4XDOLW\ &RQWURO RI 'DP )RXQGDWLRQV¶ &RQFUHWH´ EXW DOVR WKDW RI related topics as the Baixo Sabor development project is a reference within Civil Engineering in Portugal. This reSRUW¶V JRDO LV WR LQIRUP WKH UHDGHU QRW RQO\ RI WKH FRQFUHWH¶V TXDOLW\ FRQWURO implemented system, but also of the overall exploitation project, in addition to positive processes associated to the project.

To ensure an adequate level of quality leading to a long-lived construction free of excessive problems GXULQJWKHGDP¶VRSHUDWLRQWLPHFRQFUHWH¶VSURGXFWLRQDQGXVHPXVWEHDGHTXDWHO\VXSHUYLVHGIURPLWV initial construction phase. Thus, an active control at all its production phases is required. That includes control of the manufacturing process, raw materials, transport, emplacement and drying conditions following standard procedures to each. Property control of dry concrete is also one of the most critical aspects of this process. Thus, inspections and tests to carry out are included in this report. Throughout this manuscript, and, more specifically in chapters 4 and 5 which relate to the construction phase itself, this is the information provided.

ÍNDICE GERAL

AGRADECIMENTOS ... i

RESUMO ... iii

ABSTRACT ... v

1. INTRODUÇÃO

1.1.APRESENTAÇÃO DO APROVEITAMENTO HIDROELÉCTRICO DO BAIXO SABOR ... 1

1.2.MOTIVAÇÕES PESSOAIS ... 2

1.3.OBJECTIVOS ... 3

1.4.BASES DO TRABALHO DESENVOLVIDO ... 3

1.5.ORGANIZAÇÃO DO RELATÓRIO ... 3

2. BARRAGENS ± BREVE DESCRIÇÃO

2.1.BARRAGENS ±REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 5

2.2.BARRAGENS DE GRAVIDADE ... 5 2.3.BARRAGENS EM ARCO ... 7 2.4.BARRAGENS DE CONTRAFORTES ... 9 2.5.BARRAGENS DE ATERRO ... 10 2.6.CIRCUITO HIDRÁULICO ... 12 2.7.ÓRGÃOS DE SEGURANÇA ... 13

3. APROVEITAMENTO HIDROELÉCTRICO DO BAIXO

SABOR

3.1.CARACTERIZAÇÃO DA BACIA HIDROGRÁFICA ... 15

3.1.1.CARACTERIZAÇÃO FÍSICA ... 15 3.1.2.RECURSOS HÍDRICOS ... 16 3.2.CARACTERIZAÇÃO GEOLÓGICA ... 17 3.3.DESCRIÇÃO TÉCNICA ... 18 3.3.1.ESCALÃO DE MONTANTE ... 18 3.3.1.1.BARRAGEM ... 18 3.3.1.2.TOMADA DE ÁGUA ... 20

3.3.1.4. RESTITUIÇÃO ... 21 3.3.1.5. CENTRAL DE PRODUÇÃO ... 22 3.3.2.ESCALÃO DE JUSANTE ... 23 3.3.2.1.BARRAGEM ... 23 3.3.2.2.TOMADA DE ÁGUA ... 26 3.3.2.3. GALERIAS EM CARGA ... 27 3.3.2.4. RESTITUIÇÃO ... 27 3.3.2.5. CENTRAL DE PRODUÇÃO ... 28

4. ESTALEIRO E PROCESSO CONSTRUTIVO

4.1.ESTALEIRO ... 29

4.1.1. ESTALEIRO DA MARGEM ESQUERDA ... 29

4.1.2.ESTALEIRO DA MARGEM DIREITA ... 29

4.2.BETÃO NO AHBS ± MATERIAIS E COMPOSIÇÕES ... 31

4.2.1.EXPLORAÇÃO DA PEDREIRA ... 31 4.2.2.BRITAGEM... 36 4.2.3.FABRICO DE BETÃO ... 37 4.2.3.1.AGREGADOS ... 39 4.2.3.2.LIGANTE HIDRÁULICO ... 39 4.2.3.3.ADJUVANTES ... 40 4.2.3.4.ÁGUA DE AMASSADURA ... 41 4.2.4.COMPOSIÇÃO DO BETÃO ... 41 4.2.4.1.REFERÊNCIAS NORMATIVAS ... 42 4.3.EXECUÇÃO DA BARRAGEM ... 43 4.3.1.PLANO DE BETONAGEM ... 43

4.3.2.TIPOS DE BETÃO A APLICAR NOS ELEMENTOS DA BARRAGEM ... 43

4.3.3.TRATAMENTO DE FUNDAÇÃO ± PRÉ BETONAGEM ... 45

4.3.4.TRANSPORTE E COLOCAÇÃO ... 49

4.3.5.COFRAGEM ... 51

4.3.6.REFRIGERAÇÃO DO BETÃO ... 53

4.3.7.INJECÇÃO DE JUNTAS ... 55

5. CONTROLO DE QUALIDADE DO BETÃO

5.1.METODOLOGIA DE CONTROLO ... 57

5.2.PLANO DE INSPECÇÃO E ENSAIO ... 58

5.2.1.MATÉRIAS PRIMAS ... 59

5.2.1.1.CIMENTO ... 59

5.2.1.2.CINZAS VOLANTES E ADJUVANTES ... 59

5.2.1.3.AGREGADOS ... 59

5.2.2.CENTRAL DE FABRICO ... 61

5.2.3.PROPRIEDADES DO BETÃO FRESCO ... 61

5.2.4.PROPRIEDADES DO BETÃO ENDURECIDO ... 62

5.2.4.1.ENSAIOS ... 62

5.2.4.2.BETÃO INTEGRAL / BETÃO CRIVADO ... 62

5.2.4.3.PLANO DE AMOSTRAGEM ... 65

5.2.4.4.ENSAIOS COMPLEMENTARES E CRITÉRIOS DE ACEITAÇÃO ... 65

5.2.4.5.APRESENTAÇÃO DE RESULTADOS ... 66

5.2.4.6.DISCUSSÃO DOS RESULTADOS ... 68

5.2.5.CONTROLO NA APLICAÇÃO ... 69

6. CONCLUSÃO

Referências Bibliográficas

Anexos:

Anexo I ± Plano de Betonagem do corpo da barragem

Anexo II ± Plano de Inspecção e Ensaio ± Betão ± Mapa Geral

Anexo III ± Plano de Amostragem (Betão Integral e Betão Crivado)

Anexo IV ± Boletim de Ensaio ± Laboratório de Obra

ÍNDICE DE FIGURAS

Fig.1 ± Planta esquemática do Aproveitamento ... 2

Fig.2 ± Barragem de Gravidade do Carrapatelo ... 6

Fig.3 ± Barragem de Gravidade de Pedrógão - BCC ... 7

Fig.4 ± Esquema de transmissão de forças de barragens em arco ... 8

Fig.5 ± Barragem em Arco do Alto Lindoso ... 8

Fig.6 ± Barragem em Arco-Gravidade de Bemposta ... 9

Fig.7 ± Barragem de Contrafortes de Pracana ... 10

Fig.8 ± Barragem de Aterro de Alijó - Terra ... 11

Fig.9 ± Barragem de Aterro de Paradela - Enrocamento ... 12

Fig.10 ± Bacia hidrográfica do rio Sabor ... 16

Fig.11 ± Local de implantação do escalão de montante ... 17

Fig.12 ± Local de implantação do escalão de jusante ... 18

Fig.13 ± Escalão de montante (esquema geral) ... 19

Fig.14 ± Escalão de montante (vista geral esquemática) ... 20

Fig.15 ± Circuito hidráulico do escalão de montante ... 22

Fig.16 ± Corte transversal da Central de produção do escalão de montante ... 23

Fig.17 ± Escalão de jusante (esquema geral) ... 24

Fig.18 ± Escalão de jusante (vista geral esquemática) ... 25

Fig.19 ± (VWUXWXUDGHGLVVLSDomRGHHQHUJLD³UROOHUEXFNHW´ ... 26

Fig.20 ± Circuito hidráulico do escalão de jusante... 27

Fig.21 ± Corte transversal da Central de produção do escalão de jusante ... 28

Fig.22 ± Central de britagem ... 30

Fig.23 ± Central de fabrico de betão ... 31

Fig.24 ± Boletim de acompanhamento da pedreira ... 33

Fig.25 ± Boletim de ensaio laboratorial (Qualidade não validada ± LA 58%) ... 34

Fig.26 ± Boletim de ensaio laboratorial (Qualidade validada ± LA33%) ... 35

Fig.27 ± Fluxograma representativo do processo de britagem ... 36

Fig.28 ± Gráfico representativo da variação do fenómeno de libertação de calor em função da composição do ligante hidráulico ... 40

Fig.29 ± Tipos de betão a aplicar nos diferentes elementos da barragem (corte transversal) ... 44

Fig.32 ± Tratamento de recrava (enchimento) ... 48

Fig.33 ± Blondin teleférico para transporte de betão à obra ... 49

Fig.34 ± Equipamento de vibração do betão ... 50

Fig.35 ± Cofragem metálica trepante ... 51

Fig.36 ± Perspectiva da construção por blocos alternados (vista de cima) ... 52

Fig.37 ± Cofragens metálicas para as galerias de visita ... 53

Fig.38 ± Condutas principais do sistema de refrigeração ... 54

Fig.39 ± Pormenor da ramificação da conduta principal de refrigeração ... 55

Fig.40 ± Zona de ensaio do laboratório de obra ... 64

ÍNDICE DE QUADROS (OU TABELAS)

Quadro 1 ± Critérios para classificação do material extraído da pedreira ... 32

Quadro 2 ± Granulometria das classes de agregado produzido ... 37

Quadro 3 ± Caracterização geral do betão ... 38

Quadro 4 ± Composições granulométricas em função da dimensão máxima do agregado ... 39

Quadro 5 ± Metodologia de caracterização do betão no AHBS (exemplo) ... 41

Quadro 6 ± Composição do betão a aplicar no núcleo e paramentos da barragem ... 42

Quadro 7 ± Especificações fundamentais usadas em Portugal para controlar os materiais usados no fabrico de betão ... 42

Quadro 8 ± Extensão granulométrica da areia usada no fabrico de betão ... 60

Quadro 9 ± Tolerâncias máximas admissíveis no doseamento dos materiais para fabrico do betão ... 61

Quadro 10 ± Coeficientes de correlação entre betão integral e betão crivado ... 63

Quadro 11 ± Ensaios complementares e critérios de aceitação ... 65

Quadro 12 ± Classes de impermeabilidade à água ... 66

Quadro 13 ± Ensaio de provetes à resistência à compressão (betão crivado) ... 67

Quadro 14 ± Ensaio de provetes à penetração da água (betão crivado) ... 67

Quadro 15 ± Ensaio de provetes à resistência à tracção (betão crivado) ... 67

Quadro 16 ± Ensaio de provetes à resistência à compressão (betão integral) ... 68

1

Introdução

1.1.APRESENTAÇÃO DO APROVEITAMENTO HIDROELÉCTRICO DO BAIXO SABOR

Com o objectivo de explorar o potencial energético natural do nosso país, que até há pouco tempo atrás tinha estado bastante subaproveitado, e diminuir a dependência energética do exterior, foi desenvolvido pelo governo português o Programa Nacional de Barragens. É neste enquadramento que a EDP está a operar uma renovação no sector da energia hídrica, que engloba a aposta em 6 novos aproveitamentos hidroeléctricos ± Alvito, Foz Tua, Carvão-Ribeira, Fridão, Ribeiradio-Ermida e Baixo Sabor ± e o reforço de outros já existentes. Trata-se de um investimento bruto de 3400 milhões de euros, que proporcionará um aumento de 76% na produção hidroeléctrica nacional.

O Aproveitamento Hidroeléctrico do Baixo Sabor (AHBS) está inserido neste plano de reestruturação levado a cabo pela EDP e teve na suspensão da Barragem do Foz Côa o seu grande motor de desenvolvimento. Recorde-se que esta suspensão se deveu à descoberta de gravuras rupestres classificadas pela UNESCO como património cultural da humanidade. Com base na decisão de suspender este empreendimento, a EDP promoveu os estudos necessários para encontrar uma solução secundária, capaz de proporcionar um nível semelhante de produção, tendo surgido a opção do AHBS como a solução mais adequada. Após um longo processo de concurso, a empreitada da obra foi HQWUHJXHjHPSUHVDEUDVLOHLUD³2UJDQL]DomR2GHEUHFKW´

O Aproveitamento situa-se no distrito de Bragança, mais especificamente em Torre de Moncorvo, e o seu local de implantação é no troço inferior do rio Sabor, próximo da foz com o Douro. É constituído por dois escalões, afastados de 9 km, que oferecem uma potência de 171 MW e um potencial de produção anual de 445 GWh, energia suficiente para abastecer todo o distrito durante 1 ano. Em relação à sua capacidade de armazenamento, o empreendimento proporciona a criação de uma albufeira com 630 milhões de m3, que engloba, na sua área de influência, os concelhos de Torre de Moncorvo, Alfândega da Fé, Mogadouro e Macedo de Cavaleiros, representando a maior reserva de água da bacia hidrográfica do Douro. Esta construção, iniciada em 2008 e com entrada em serviço programada para Dezembro de 2013, é, por isso, de enorme importância para o sector eléctrico nacional.

Fig.1 ± Planta esquemática do Aproveitamento [1]

Paralelamente à principal e óbvia motivação associada à construção do aproveitamento, a produção de energia eléctrica e obtenção de retorno financeiro a longo prazo, a edificação do Baixo Sabor irá promover o crescimento de toda a região envolvente e propiciar à comunidade diversos benefícios. A concretização desta obra irá originar uma diversidade de actividades relevante, tais como desportos naúticos, pesca desportiva, navegação de recreio ou actividades balneares, criando pólos de atractividade e dinamizando o turismo da região. A água armazenada pode servir ainda para combate a incêndios, muito frequentes na estação de Verão, abastecimento público e promover actividades agrícolas. Será também desenvolvido pela EDP um vasto programa de monitorização e minimização de impactes ambientais, que abrange toda a região num raio de 150 km. Estas medidas permitirão a melhoria das condições de sobrevivência de espécies características da região, como o lobo ibérico, águias, lontras e morcegos, ao restaurar os seus habitats naturais.

Por fim, de referir as compensações financeiras que os agentes envolvidos, nomeadamente as autarquias, irão receber. Numa época em que os apoios são cada vez mais reduzidos, as contrapartidas financeiras serão uma mais-valia para as entidades envolvidas. Além disso, a EDP dará preferência às empresas de mão-de-obra local para a construção, pelo que estas sairão igualmente beneficiadas e serão parte activa no processo.

1.2.MOTIVAÇÕES PESSOAIS

A realização de um estágio assume um papel preponderante na formação académica. Esta experiência promove um contacto inicial com o mundo do trabalho e constitui uma primeira oportunidade de aplicar os conteúdos estudados ao longo dos cinco anos da graduação.

Sendo esta uma área bastante prática e cuja maturação profissional se vai adquirindo ao longo dos primeiros anos de actividade, a oportunidade de acompanhar a evolução construtiva de um empreendimento de nível nacional representa uma inegável mais valia no início da vida profissional. Por outro lado, o facto de conviver diariamente, durante o período de estadia, com profissionais

experientes e altamente qualificados na mesma área de formação foi também um ponto positivo deste estágio. Esta interacção possibilitou uma aprendizagem acrescida, tanto em termos de Engenharia Civil propriamente dita, com o acompanhamento progressivo das etapas da construção e a vivência do dia-a-dia na obra, como a nível do funcionamento empresarial.

Deste modo, este estágio foi uma grande oportunidade de complementar a formação teórica obtida ao longo do mestrado e retirar o máximo de conhecimento possível, associado a uma obra deste tipo.

1.3.OBJECTIVOS

Embora o tema do trabalho seja referente ao controlo de qualidade do betão aplicado na fundação da barragem, essa designação foi atribuída devido ao facto do período de estadia na obra do autor corresponder à fase inicial das betonagens ± as camadas de fundação. Naturalmente, ao ser integrado no acompanhamento do processo de execução de uma obra desta envergadura, é de interesse dar a conhecer outros assuntos relacionados com a empreitada, nomeadamente sobre a execução e funcionamento global do Aproveitamento.

Deste modo, com o objectivo de realizar um trabalho mais completo, o estudo foi mais abrangente. Assim, os principais objectivos deste trabalho foram os seguintes:

x Compreender as etapas de execução de uma barragem e os processos construtivos associados;

x Descrever a constituição do Aproveitamento Hidroeléctrico do Baixo Sabor; x Descrever a metodologia e faseamento construtivo do corpo de uma barragem; x Definir as características e a composição que os betões devem possuir;

x Descrever todos os procedimentos de controlo de qualidade do betão, desde o fabrico até à aplicação.

1.4.BASES DO TRABALHO DESENVOLVIDO

Este trabalho foi desenvolvido com base nos seguintes elementos: x Bibliografia básica associada a barragens e obras hidráulicas;

x Caderno de Encargos da empreitada, incluindo as Condições Gerais e as Condições Técnicas;

x Elementos de projecto;

x Relatórios periódicos de estudos de composição e fabrico de betão; x Proposta técnica de execução do empreiteiro.

1.5.ORGANIZAÇÃO DO RELATÓRIO

Este relatório está organizado em 6 capítulos. Após esta introdução, no capítulo 2, é efectuada uma descrição breve dos tipos de barragem existentes, quanto à sua tipologia construtiva, e dos seus órgãos hidráulicos constituintes, tanto de exploração como de segurança.

O capítulo 3 pretende dar a conhecer de uma forma global as infra-estruturas que compõem os dois escalões do Aproveitamento Hidroeléctrico do Baixo Sabor. É apresentada uma descrição das duas barragens em construção, assim como dos seus circuitos hidráulicos e das centrais de produção.

No capítulo 4 é apresentado o processo construtivo relativo ao escalão principal do Aproveitamento - o escalão de montante. O capítulo é iniciado com uma breve descrição do estaleiro montado na frente de obra, sendo de seguida apresentado todo o ciclo de produção de betão, desde a extracção de material da pedreira até à fase final do processo. São também abordados aspectos relacionados com a composição do betão a utilizar neste tipo de empreendimentos e descrito, de forma sintetizada, o processo de execução da barragem, relativamente às suas especificações técnicas.

No capítulo 5 são abordados os temas relacionados com o sistema de controlo de qualidade do betão implementado na obra. São apresentadas todas as exigências especificadas pelo Dono de Obra sobre este assunto e explicados os procedimentos a seguir, desde a recepção das matérias-primas até ao controlo das propriedades do betão no estado endurecido.

Por último, no capítulo 6 é apresentada uma conclusão final sobre o período de estágio e uma apreciação pessoal ao funcionamento do sistema de controlo de qualidade.

2

Barragens ± Breve Descrição

2.1.BARRAGENS ± REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

Uma barragem é uma estrutura artificial construída em cursos de água com o objectivo de provocar uma barreira ao seu caudal natural e, consequentemente, a retenção de grandes quantidades de água. São estruturas de utilidades múltiplas, tais como: reservatório para abastecimento a zonas residenciais, agrícolas ou industriais, regularização de caudais/contenção de cheias e produção de energia hidroeléctrica.

As barragens devem apresentar uma capacidade resistente suficiente para absorver os esforços actuantes na estrutura, resultantes do efeito das pressões hidrostáticas, e possuir boas características de desempenho, nomeadamente uma elevada impermeabilidade.

São obras projectadas para longos períodos de vida e em que a rentabilidade do investimento é alcançada a longo prazo, pelo que o projecto e execução da barragem deve ser bastante cuidado, de modo a que a estrutura não necessite de intervenções de reabilitação precocemente, nomeadamente de reforço estrutural.

Em termos de classificação, as barragens dividem-se em quatro tipos: x Barragem de Gravidade;

x Barragem em Arco; x Barragem de Contrafortes; x Barragem de Aterro.

A escolha do tipo de estrutura a ser adoptada para cada caso em particular depende de vários factores. O aspecto mais relevante está relacionado com as características geológicas e geotécnicas do terreno, designadamente a qualidade dos maciços rochosos das margens e da fundação e a morfologia do vale onde a barragem vai ser integrada. No entanto, também são levados em conta outros factores na altura da concepção, como a disponibilidade de equipamentos e materiais no local e a funcionalidade que se pretende para o empreendimento. Da ponderação e análise das variáveis envolvidas resulta a tipologia de construção que melhor se adapta a cada caso específico.

2.2.BARRAGENS DE GRAVIDADE

As barragens de gravidade são estruturas de betão sólidas em que a resistência ao impulso hidrostático, provocado pela acção da água, é garantida pelo seu peso próprio e os esforços directamente

descarregados nos maciços do solo de fundação. Deste modo, a análise e tratamento dos maciços da base e a execução das fundações são das operações mais importantes neste tipo de estrutura.

Quanto à geometria, tratando-se de estruturas que descarregam as forças no solo e que a sua estabilidade é bastante dependente do valor das subpressões na base de apoio, é frequente adoptar-se um perfil triangular, de modo a aumentar a área de betão na secção de contacto com o terreno. Assim, é garantido um aumento de estabilidade da estrutura e um comportamento mais satisfatório em relação a acções de deslizamento e levantamento.

Na generalidade dos casos, este tipo de barragem assegura também um elevado grau de segurança para grandes alturas de construção e é caracterizado pela simplicidade de projecto e execução.

Relativamente ao processo construtivo, as barragens de gravidade podem ser executadas em betão convencional, que corresponde à construção historicamente mais antiga, com a aplicação de betão em massa e vibração tradicional ou em betão compactado a cilindros (BCC).

Fig.2 ± Barragem de Gravidade do Carrapatelo [2]

A tecnologia BCC é uma realidade mais recente e que constitui uma inovação tecnológica a vários níveis. A aplicação do betão é efectuada em camadas contínuas e bastante menos espessas em relação ao processo construtivo anterior, onde as betonagens chegam a atingir os dois metros de altura. A percentagem de cimento na composição do betão é também menor, com o objectivo de garantir um slump (abaixamento) praticamente nulo, que proporcione uma boa trabalhabilidade do betão na fase de colocação e compactação.

A compactação é efectuada por vibração externa, com recurso a cilindros de rolos vibradores, bulldozers e outros equipamentos pesados, e a necessidade de cofragem é também reduzida. Este

facto, aliado à reduzida dosagem de cimento, faz com que o custo de produção seja menor. É também um processo mais rápido que o tradicional.

Como principais desvantagens, aponta-se o facto de necessitar de mais espaço para armazenagem de equipamentos, a existência de muitas juntas horizontais e as dificuldades de aplicação em espaços reduzidos ou com forma geométrica irregular, o que faz com que seja uma técnica de difícil execução em barragens de arco.

Fig.3 ± Barragem de Gravidade de Pedrógão ± BCC [3]

2.3.BARRAGENS EM ARCO

As barragens em arco são exemplificativas dos recentes desenvolvimentos em termos de design e análise de tensões, aliando uma agradável forma estética a um desempenho estrutural satisfatório. O funcionamento e a estabilidade global da estrutura assentam no facto da sua geometria, em arco, resistir com facilidade a cargas uniformemente distribuídas sobre o seu dorso (explorando a boa capacidade resistente do betão à compressão). As forças actuantes vão sendo transmitidas lateralmente ao longo do arco, desde o ponto de actuação até às margens, onde são descarregadas, o que obriga a maciços de boa qualidade nestas secções.

Fig.4 ± Esquema de transmissão de forças de barragens em arco [4]

Devido à sua esbelteza, o volume de betão utilizado na construção deste tipo de barragens, quando comparado com uma barragem de gravidade, é substancialmente inferior, sendo, pelo contrário, o projecto e a execução da mesma bastante mais complexos.

As barragens em arco podem ser de três tipos:

x Barragens em Arco de raio constante ± quando o arco da barragem apresenta curvatura constante ao longo de todo o seu desenvolvimento;

x Barragens em Arco de raio variável ± quando a barragem apresenta arcos de raio variável ao longo do seu desenvolvimento;

x Barragens em Abóbada ± quando a barragem apresenta curvatura segundos os dois eixos, vertical e horizontal.

Quando os vales são muito largos pode-se utilizar uma solução mista, entre perfis de gravidade e perfis de arco, tornando o paramento de jusante da barragem mais inclinado e dotando a estrutura de uma ligeira curvatura em planta. Este tipo de barragem designa-se por Arco-Gravidade.

Fig.6 ± Barragem em Arco-Gravidade de Bemposta [6]

2.4.BARRAGENS DE CONTRAFORTES

Este tipo de barragem é uma estrutura em que o paramento de jusante é suportado por contrafortes. O comportamento estrutural assemelha-se ao de uma laje horizontal, suportada por vários apoios, em que as cargas actuantes no corpo da barragem são transmitidas aos contrafortes e encaminhadas para o terreno de fundação.

x a sub-pressão é substancialmente inferior devido ao aligeiramento do corpo da barragem ao longo de toda a sua altura;

x pequenas infiltrações de água não põem em risco a segurança da barragem, visto que a estabilidade é assegurada pelos contrafortes.

No entanto existem também alguns inconvenientes:

x maior controlo/tratamento geológico nos terrenos de fundação ± exige solos de boa qualidade;

x exige mão de obra altamente qualificada;

x em barragens com grande desenvolvimento, a distribuição dos esforços nos contrafortes é bastante complexa.

Fig.7 ± Barragem de Contrafortes de Pracana [7]

2.5.BARRAGENS DE ATERRO

As barragens de Aterro são bastante diferentes dos tipos de barragem descritos anteriormente. A sua utilização é adoptada quando existe uma quantidade suficiente de material natural disponível no local de construção da barragem, ou na periferia, e os vales são relativamente largos. As barragens de aterro são ainda caracterizadas por uma área de base bastante grande, quando comparadas com as barragens de betão, o que garante uma distribuição de tensões mais uniforme e um alívio de pressões localizadas no terreno. Assim, outro enquadramento em que se pode optar por este tipo de estrutura, é quando os maciços rochosos do solo de fundação apresentam menores características de resistência.

Em relação ao material, as barragens de Aterro podem ser executadas em terra, enrocamento (blocos de rocha de diferentes granulometrias), ou numa associação entre os dois materiais.

A estabilidade da estrutura é garantida pela acção gravítica do material, devidamente compactado, e pelas inclinações dos taludes. Outra exigência muito importante neste tipo de barragens, devido ao

facto de serem constituídas por material granular com alguma permeabilidade, é o controlo do fenómeno de percolação. Nas barragens de terra, utilizando um material pouco permeável e bem compactado, não é frequente existirem danos provocados por água de infiltração. Este problema é particularmente relevante nas barragens de enrocamento, que, por serem mais permeáveis, apresentam menor estanquidade. Nestes casos é usual a implementação de uma cortina de betão no paramento de montante, ou no corpo de barragem, para aumentar a impermeabilidade da estrutura.

Para finalizar, é importante referir que uma barragem de Aterro não deve ser galgada pela água em circunstância alguma, sob pena de colapso estrutural. Por esta razão, na fase de projecto, é necessário considerar uma altura adicional ao coroamento da barragem (folga), com base no nível máximo de cheia previsto em projecto, a sismicidade da zona e a amplitude das ondas previstas para a albufeira. Em todos os casos é também essencial proceder ao revestimento dos paramentos de montante e jusante, por diferentes razões. O paramento de montante é o mais exposto à acção natural da água, nomeadamente à ondulação, pelo que deverá ser revestido com uma camada de enrocamento, de modo a atenuar o impacto directo no talude. No paramento de jusante, o objectivo é reduzir os efeitos erosivos provocados pela precipitação, utilizando-se um revestimento que pode variar entre enrocamento ou uma camada de matéria vegetal.

Fig.9 ± Barragem de Aterro de Paradela ± Enrocamento [9]

2.6.CIRCUITO HIDRÁULICO

O circuito hidráulico é o sistema da barragem através do qual a água é encaminhada para a central dos grupos geradores, onde ocorre a conversão da sua energia potencial em energia eléctrica. Este sistema deve ser dimensionado em função dos caudais necessários para o nível de produção pretendido e é constituído, num caso típico, por:

x Tomada de água; x Galeria em carga; x Restituição.

A tomada de água é a secção por onde a água, armazenada na albufeira, é captada e introduzida no circuito. Esta deve ser dimensionada em função da velocidade de escoamento prevista e a sua localização definida com base nas variações do nível da água previstas ao longo do ano, de modo a não perturbar o funcionamento do aproveitamento na fase de exploração.

A tomada de água está equipada com uma grelha protectora à entrada, que pode ser vertical ou inclinada, que impede a passagem de material sólido que possa interferir no funcionamento do circuito ou até danificar órgãos hidromecânicos, como válvulas, turbinas ou filtros. A jusante da grelha existe uma pequena galeria de entrada equipada com duas comportas, em que uma delas funciona como regularizadora de caudal e a outra como ensecadeira, sendo apenas utilizada no caso de existir alguma avaria na comporta principal.

Após a secção da tomada de água, inicia-se a galeria em carga, que representa o troço mais longo do circuito hidráulico e onde, geralmente, a inclinação aumenta significativamente em relação à conduta da tomada de água. Em muitas obras, com o objectivo de agilização do processo construtivo, uma parte desta galeria é até desenvolvida em poço.

A secção a jusante da central corresponde ao início da galeria de restituição, por onde a água é devolvida ao leito do rio. Este troço está equipado com uma comporta ensecadeira, normalmente na parte final do seu desenvolvimento, com o objectivo de pôr a galeria a seco quando for necessário efectuar operações de manutenção. Para além desta comporta, faz também parte do equipamento da galeria de restituição, tal como na tomada de água, uma grade de protecção situada na sua extremidade, para garantir que não entra no sistema, quando em funcionamento em regime de bombagem, material sólido proveniente do leito do rio, na sua zona a jusante.

2.7.ÓRGÃOS DE SEGURANÇA

Os órgãos de segurança integrados na estrutura da barragem englobam o descarregador de cheias e a descarga de fundo.

O descarregador de cheias é o elemento através do qual a água excedentária na albufeira, em situações de cheia, é escoada para o canal de jusante, impedindo desta forma o galgamento da estrutura. Este órgão pode ser de vários tipos e a sua concepção deve atender principalmente ao tipo de barragem implantada, embora seja também necessário considerar outro tipo de condicionantes, como as condições topográficas, hidráulicas e aspectos económicos.

Em barragens de betão é corrente instalar-se o descarregador de cheias ao nível do coroamento, efectuando-se neste caso o escoamento sobre a estrutura, ou adoptar um sistema de descarga através de orifícios no corpo da barragem e controlado por comportas.

Em barragens de aterro é mais frequente a instalação de descarregadores em canal de encosta, constituídos por uma galeria lateral à barragem, subterrânea ou a céu aberto, controlada por comportas e construída numa das margens do aproveitamento. Outra solução é a utilização de descargas em poço através de estruturas verticais de betão, normalmente com o topo situado ao nível do NPA, sendo a restituição da água efectuada igualmente por uma galeria lateral situada na margem, mas a uma profundidade mais elevada do que no caso anterior. Em alguns casos esta galeria pode também ser implementada sob a barragem, dependendo das características geológicas do terreno e de condicionantes estruturais. Uma das vantagens destes tipos de descarregador é o facto de ser possível aproveitar obras de apoio à construção, como a galeria de desvio provisório do rio e outras obras subterrâneas, integrando-as nos circuitos de descarga definitivos da barragem.

Em relação à descarga de fundo, é um elemento situado em profundidade, quase ao nível da base da estrutura, materializado geralmente por uma galeria de betão equipada com comportas. Este sistema, cuja capacidade de vazão é substancialmente menor que a do descarregador de cheias, é utilizado apenas quando é necessário proceder ao esvaziamento completo da albufeira, para realizar obras de manutenção ou de reparação do corpo principal da barragem.

3

Aproveitamento Hidroeléctrico do

Baixo Sabor

3.1.CARACTERIZAÇÃO DA BACIA HIDROGRÁFICA

3.1.1.CARACTERIZAÇÃO FÍSICA

O rio Sabor nasce em Espanha na serra de Parada, aproximadamente à cota 1600 m, e entra em Portugal pelo distrito de Bragança, atravessando a serra de Montesinho antes de desaguar na margem direita do rio Douro, a jusante do Pocinho.

O rio abrange uma bacia hidrográfica com aproximadamente 100 km de extensão e 40 km de largura, em valores médios(VWDiUHDpGHQRPLQDGD³%DFLD+LGURJUiILFDGR5LR6DERU´HFHUFDGHVLWXD-se em território nacional. Quanto às suas características, a bacia possui uma forma rectangular alongada, com orientação NE-SW e uma altitude média de 681 m. O seu ponto mais alto encontra-se em Espanha, na serra de La Gemoneda, à cota 1660 m, embora a maior parte da sua área se situe a cotas muito mais baixas, entre os 500 e os 900 m.

Importa ainda salientar que a bacia hidrográfica do rio Sabor está inserida numa das regiões nacionais mais puras em termos de vegetação natural, onde a expressividade de zonas artificiais, devido à acção KXPDQDpSUDWLFDPHQWHLQH[LVWHQWH(VWHIDFWRpGHPRQVWUDGRSHORVYDORUHVREWLGRVSHOR³352-(&72 &25,1(´TXHWHYHFRPRREMHFWLYRSURGX]LUPDSDVGHRFXSDomRHXVRGRVRORQRVSDtVHVGa União Europeia, onde pode ler-se que 59.4% da área da bacia se destina a produções agrícolas e 40% é coberta por floresta natural.

Fig.10 ± Bacia hidrográfica do rio Sabor [10]

3.1.2.RECURSOS HÍDRICOS

A caracterização pluviométrica da bacia foi realizada, na fase de projecto, através da aplicação do método de Thiessen-Horton, com base nos registos obtidos entre os anos de 1960/61 e 1994/95 de 24 postos udométricos.

Da sistematização e análise dos registos disponíveis foi possível concluir que se trata de uma bacia moderadamente húmida, que apresenta uma precipitação média anual de 756 mm. No entanto, este número é apenas um valor de referência, estando sujeito a consideráveis variações em função de cada ano hidrológico ± o coeficiente de variação é de 27%. Durante o período em estudo registaram-se valores extremos de 467 mm e 1291 mm, em 1991/92 e 1965/66 respectivamente.

Em relação à distribuição ao longo do ano, a pluviosidade incidente na bacia concentra-se principalmente entre os meses de Outubro e Março, representando, em média, 69% da precipitação anual.

Com base nestes registos e com o apoio da estação hidrométrica de Quinta das Laranjeiras, que se situa entre os dois escalões do Aproveitamento, foi quantificada a afluência prevista ao local, tendo-se obtido um valor, para períodos com características hidrológicas semelhantes ao estudado, de 917 hm3_/ano.

3.2.CARACTERIZAÇÃO GEOLÓGICA

Com o objectivo de avaliar se a zona prevista para a implantação do Aproveitamento Hidroeléctrico do Baixo Sabor possuía as condições geológico-geotécnicas necessárias para servir de base a uma obra deste tipo, foram realizados uma série de observações e estudos nos locais de construção e nas correspondentes periferias. Este trabalho permitiu a elaboração de modelos de subsolo e consistiu essencialmente na realização de cartografia geológico-geotécnica, prospecção geofísica, sondagens PHFkQLFDVHRXWURVHQVDLRV³LQVLWX´HODERUDWRULDLV/)6677HQVDLRVFRPGLODWyPHWURHQWUHRXWURV A zona de montante é caracterizada morfologicamente por um vale bastante profundo e encaixado. A sua base, à cota 127 e com largura aproximada de 30 m, apresenta-se coberta por uma camada pouco espessa de sedimentos de granulometria extensa e blocos de granito, o que é normal em superfícies afectadas pelo regime de escoamento do rio Sabor (tipo torrencial). As encostas do vale apresentam valores de inclinação acentuados, variáveis entre os 30º e os 40º com a horizontal, sendo que na margem direita os valores são um pouco superiores aos da margem esquerda, o que confere uma ligeira assimetria ao vale. Este facto é explicado pelo acentuado efeito erosivo, principalmente por desmoronamento e escorregamento de blocos de rocha, que é provocado pela presença de uma família de diaclases sub-horizontais na margem esquerda.

Fig.11 ± Local de implantação do escalão de montante [11]

O maciço de fundação é constituído por granito porfiróide bastante antigo, com características mecânicas de deformabilidade e resistência satisfatórias. No entanto, existem alguns acidentes geológicos importantes associados a esta zona e que tiveram de ser considerados na elaboração do Projecto de Execução, nomeadamente três falhas geológicas, que foram identificadas como um potencial foco de instabilidade no comportamento estrutural da fundação (assunto a desenvolver no capítulo seguinte). Outro condicionalismo geológico é a existência de um filão de quartzo na margem direita, a montante da barragem, que obrigou a desviar o traçado inicial das galerias em carga.

A zona de implantação do escalão de jusante é caracterizada por um vale largo e aberto e possui encostas com inclinação consideravelmente menor em relação à zona de montante, com os valores a variar entre os 12º e os 24º com a horizontal. Geologicamente, o maciço de fundação é constituído por formações rochosas metassedimentares de carácter xistoso, que se encontram cobertas ao nível do fundo do vale por depósitos aluvionares de granulometria extensa. Estas formações apresentam-se bastante alteradas e com fracturas à superfície mas, com base nos estudos realizados, concluiu-se que o seu significado na capacidade resistente e qualidade geomecânica do maciço é pouco relevante, assim como a acção das falhas e famílias de diaclases identificadas. Deste modo, não foi necessário recorrer a nenhum tratamento de fundação específico nesta zona.

Fig.12 ± Local de implantação do escalão de jusante [12]

3.3.DESCRIÇÃO TÉCNICA

3.3.1.ESCALÃO DE MONTANTE 3.3.1.1.BARRAGEM

No escalão de montante optou-se pela construção de uma barragem em abóbada de dupla curvatura. A estrutura irá criar uma albufeira artificial com capacidade de 1095 hm3 _{para o nível de pleno} armazenamento (NPA), à cota 234, o que corresponde a uma área inundada de 2820 ha. Para o nível máximo de cheia, à cota 235, os valores para os mesmos parâmetros são de 1124 hm3 _{e 2860 ha,} respectivamente.

O volume da barragem é de 670.000 m3 _{e a altura máxima, em relação ao ponto mais baixo da} fundação, é de 123 m. A espessura da estrutura é variável, tanto ao longo do seu desenvolvimento

como da cota. No bloco central da barragem, denominado por consola de fecho, é atingido um valor máximo de 29.8 m, à cota 150, sendo ao nível da base o valor um pouco menor ± 27 m. As maiores espessuras são atingidas na junção entre as encostas e o arco da barragem, onde ocorre a transmissão de forças, chegando a 39.3 m na margem esquerda e 38.6 m na margem direita. O coroamento da barragem, situado à cota 236 e com desenvolvimento de 505 m, possui 6 m de espessura.

Internamente, a barragem irá conter 6 galerias de visita espaçadas de 20 em 20 m na vertical, entre as cotas 129 e 229, e uma galeria geral de drenagem que encaminhará a água proveniente de eventuais infiltrações para um poço de bombagem situado na zona central, escavado sob a superestrutura.

Fig.13 ± Escalão de montante (esquema geral) [1]

Em termos de órgãos hidráulicos de segurança, a barragem está equipada, como é exigido a uma obra deste tipo, com: descarregador de cheias, descarga de fundo e posto de observação e comando.

O descarregador de cheias foi dimensionado para uma cheia de projecto com período de retorno de 5000 anos, o que resultou, considerando o efeito regularizador da albufeira no seu amortecimento, num valor máximo para o caudal descarregado de 5000 m3_{/s. O descarregador está implantado ao} nível do coroamento da barragem e, em relação à tipologia, é constituído por orifícios controlados por comportas, ao longo de 4 vãos de iguais dimensões, sendo o escoamento processado em lâmina livre. Os vãos têm 16 m de largura e são separados por pilares com espessura de 5.83 m que, para além de efectuarem a separação física entre os vãos, servem de estrutura de suporte à fixação das comportas e

atenuado por uma bacia de dissipação, situada imediatamente a jusante do pé da barragem, constituída por betão simples. Esta estrutura tem 80 m de largura máxima, 90 m de desenvolvimento longitudinal e está limitada lateralmente por muros com 28 m de altura (ver barragem em corte na Figura 29). A descarga de fundo localiza-se à cota 141.55, na prumada do pilar central do descarregador de cheias, e é constituída por uma galeria blindada, com 30 m de extensão e eixo horizontal, que atravessa o corpo da barragem. Para orientar a entrada da água nesta galeria, existe uma estrutura adjacente ao corpo da barragem, ligada em consola, com comprimento de 5.8 m e secção transversal rectangular de dimensões variáveis, com maior abertura à entrada (5.1 m de largura e 7.8 m de altura). Esta secção vai convergindo até encaixar no corpo da barragem, onde efectua a ligação com a galeria blindada, de secção 2.1x3.1 m. Nesta ligação encontra-se instalada a comporta de guarda, que se movimenta num plano ligeiramente inclinado com a vertical e é controlada por um servomotor hidráulico, instalado no topo do pilar central do descarregador, à cota 236.20. O trecho final da galeria blindada possui a soleira e o tecto ligeiramente inclinados para baixo e convergentes, fazendo com que na secção de saída a altura seja reduzida de 3.1 para 2.8 m. Imediatamente a jusante desta secção encontra-se a estrutura de saída da água, que é constituída por um canal rectangular com largura e inclinação iguais às da parte final da galeria blindada e está ligada ao corpo da barragem também em consola. Na estrutura de saída está ainda instalada uma comporta de serviço, que é controlada por um servomotor hidráulico situado numa plataforma no interior da barragem, à cota 150 m. Em termos hidráulicos, a capacidade máxima de vazão da descarga de fundo é de 220 m3_{/s sob o NPA.}

Fig.14 ± Escalão de montante (vista geral esquemática) [1]

3.3.1.2.TOMADA DE ÁGUA

A tomada de água da barragem foi projectada num sistema de dupla entrada e instalada na encosta da margem direita do rio.

Cada entrada é constituída por um ramal de secção transversal rectangular, de área variável, que efectua a ligação entre a secção da grade fixa e a secção onde se encontra a comporta de serviço, responsável pela regularização do caudal, e a comporta ensecadeira.

As duas tomadas de água estão ligadas superiormente por uma plataforma acessível a partir do coroamento da barragem, através de um viaduto de 44.1 m de comprimento, e estão equipadas com as respectivas torres de controlo para manuseamento dos equipamentos hidromecânicos.

Para garantir o adequado funcionamento hidráulico para o nível mínimo de exploração excepcional da albufeira, fixado em projecto à cota 205.5, a soleira de entrada das duas tomadas de água foi estabelecida à cota 190.

3.3.1.3.GALERIAS EM CARGA

Imediatamente a seguir às comportas de regularização de caudal, inicia-se o desenvolvimento das galerias em carga. A galeria do lado direito, designada no projecto por G2, possui 322.2 m de comprimento e é revestida a betão em toda a sua extensão, excepto nos últimos 33.4 m, onde é revestida a aço por questões de estanqueidade da central. Como o diâmetro interior das galerias varia conforme o revestimento, 5.7 m nas zonas revestidas a betão e 4.4 m nas zonas blindadas, a ligação entre os dois trechos da galeria é efectuada por um cone de transição com o comprimento total de 8 m, com os 3 m iniciais revestidos a betão e os últimos 5 revestidos a aço. A galeria do lado esquerdo, designada por G1, possui 233.1 m de extensão e apresenta a mesma definição da galeria do lado direito, com o trecho final blindado.

Em termos de funcionamento hidráulico, para vencer o desnível acentuado entre a zona da tomada de água e os grupos geradores da central, situados a uma cota muito mais baixa, optou-se por uma solução em poços inclinados a 60º com a horizontal. Estes poços têm uma extensão de 46.3 m, na galeria do lado esquerdo, e 31.5 m, na galeria do lado direito, e encontram-se ligados à zona final do sistema de tomada de água por um curto troço com 12% de inclinação. A jusante dos poços inicia-se um troço, com inclinação igualmente a 12%, que efectua a ligação entre estes e um curto elemento horizontal que conduz a água até à entrada da espiral da central.

3.3.1.4.RESTITUIÇÃO

As galerias de restituição têm um comprimento de 33.8 m e possuem secção transversal circular com 5.7 m de diâmetro interior. O perfil longitudinal desenvolve-VH HP ³6´ HP VHQWLGR DVFHQGHQWH e é constituído por um troço principal, com 32% de inclinação, que assegura a ligação entre a secção de saída do difusor e o troço final da galeria, onde a inclinação é reduzida para 12%.

A transição entre o final das galerias de restituição e a soleira que materializa a fronteira com o leito do rio é assegurada por um bocal de secção rectangular, onde estão instaladas a comporta ensecadeira, com 5.7 m de largura e 7.5 m de altura, e também as grades de protecção, constituídas por dois painéis de 4.5 m de largura e 10 m de altura. As comportas são movimentadas através de um servomotor instalado numa plataforma de manobra, construída a um nível superior, onde existe também uma grua móvel utilizada para movimentar a grade de protecção.

Fig.15 ± Circuito hidráulico do escalão de montante [1]

3.3.1.5.CENTRAL DE PRODUÇÃO

A central é constituída, em termos de infraestruturas, por dois poços, um edifício de apoio e por uma subestação, situados na margem direita a jusante da barragem.

Os poços situam-se entre as cotas 99.20 e 178.10 (78.9 m de altura), possuem 11.50 m de diâmetro interior e os seus eixos distam entre si 36 m na horizontal. Em cada poço está instalado um grupo reversível turbina-bomba tipo Francis, de eixo vertical e com um alternador-motor directamente acoplado, com capacidade de atingir uma potência máxima de 81 MW. Esta potência garante um caudal nominal de 85 m3_{/s, em turbinamento, e 70 m}3_{/s, em bombagem. É ainda importante referir que} se optou, tanto no escalão de montante como no escalão de jusante, pela instalação de grupos reversíveis para aproveitar a energia sobrante produzida pelos parques eólicos da região. Deste modo, evita-se o desperdício dessa energia, que é utilizada para bombar a água de jusante para montante, possibilitando, posteriormente, o returbinamento da água quando existir necessidade de energia. A comunicação entre os poços é assegurada por duas galerias situadas em patamares ao nível dos grupos. A galeria inferior é composta por dois pisos: o primeiro, situado à cota 100, funciona como secção de drenagem, enquanto que o segundo, à cota 104.5, funciona como ponto de acesso ao canal de restituição e serve de apoio ao armazenamento de equipamentos. A galeria superior é de maiores dimensões, englobando os pisos da turbina, à cota 113.5, do alternador, à cota 117.50, e ainda mais dois pisos suplementares, às cotas 122.50 e 126.50, destinados ao alojamento das instalações eléctricas auxiliares. O acesso a estes pisos é efectuado através do poço de barramentos, que se situa entre os poços dos grupos e é ligeiramente recuado em relação a estes. Para além desta funcionalidade, o poço de barramentos servirá também como ponto de passagem de tubos e condutas de ventilação, essenciais ao funcionamento da central.

Ao nível da plataforma exterior, os dois poços estão ligados directamente a um edifício de 1090 m2_, equipado com duas pontes rolantes de alta resistência, destinado à descarga, montagem e movimentação de material. Para além disso, nele estão também instalados os postos de comando dos equipamentos eléctricos e hidráulicos da central. Ao lado deste edifício situa-se a subestação, que

recebe a energia eléctrica do poço de barramentos e a converte de modo a ser transportável pelos cabos de alta tensão existentes à sua saída.

Fig.16 ± Corte transversal da Central de produção do escalão de montante [1]

3.3.2.ESCALÃO DE JUSANTE 3.3.2.1.BARRAGEM

O escalão de jusante é constituído por uma barragem corrente do tipo gravidade, que foi projectada com o intuito de garantir o contra-embalse da barragem de montante e a regularização do caudal na secção intermédia entre os dois escalões. O seu regime de exploração irá funcionar entre a cota 130, correspondente ao nível mínimo de exploração, e o NPA, que neste caso coincide também com o nível máximo de cheia, situado à cota 138. Neste patamar, a albufeira criada terá a capacidade de 30 hm3_{, o} que equivale a uma área inundada de 200 ha.

O volume da barragem é de 169000 m3 _{e a altura máxima, em relação ao ponto mais baixo da} fundação, é de 45 m, estando o coroamento, de desenvolvimento 315 m, situado à cota 140. Estruturalmente, a barragem é definida por duas zonas distintas: a zona não galgável, que corresponde aos blocos das duas extremidades, e a zona galgável, na parte central da barragem, onde está instalado o descarregador de superfície e cujo paramento de montante se encontra avançado em relação ao paramento de montante da zona não galgável em 4.25 m.

Fig.17 ± Escalão de jusante (esquema geral) [1]

O perfil transversal da barragem é triangular, com o paramento de montante vertical ao longo de todo o desenvolvimento da barragem, enquanto que o paramento de jusante, inclinado segundo a relação 0.8H/1V, apresenta uma configuração variável. Nos blocos centrais, o vértice de intersecção entre os dois paramentos situa-se à cota 127, sendo que acima deste nível o perfil passa a ser condicionado pela necessidade de adaptar a forma da estrutura à integração dos órgãos hidráulicos, nomeadamente o descarregador de superfície. Nos blocos laterais, correspondentes à zona não galgável, o paramento de jusante desenvolve-se com a inclinação normal até à cota 132, assumindo a partir desse ponto uma inclinação vertical até ao coroamento da barragem. Esta concepção foi adoptada devido à necessidade de garantir uma largura mínima de 8.5 m ao nível do coroamento, para a implantação da via de comunicação que passa sobre a barragem. Nos blocos centrais, esta via é materializada através da construção de um viaduto.

Fig.18 ± Escalão de jusante (vista geral esquemática) [1]

A barragem é atravessada por uma galeria de drenagem, que se desenvolve ao longo da base de fundação. A galeria é constituída por dois troços inclinados que se iniciam à cota 133.10 m nos blocos das extremidades e que vão ligar a um troço semi-horizontal, situado na zona central à cota 96, que efectua a ligação com o poço de bombagem. Existe também uma galeria de visita, à cota 117, acessível através de vários pontos a partir do coroamento.

Em relação a órgãos de segurança, a barragem está equipada, tal como no escalão de montante, com um descarregador de cheias e uma descarga de fundo. O descarregador de cheias foi dimensionado para uma cheia de projecto com o mesmo período de retorno definido para a barragem do escalão de montante, 5000 anos, a que corresponde também o mesmo valor do caudal máximo descarregado, 5000 m3_{/s. Optou-se neste caso pela instalação de um descarregador de superfície frontal, de lâmina} aderente, situado sobre o corpo da barragem. A soleira descarregadora está dividida em 4 vãos iguais de 16 m de largura e possui uma forma ligeiramente arredondada, para que a água adquira uma trajectória mais suave e controlada até à base da estrutura de dissipação de energia. Os vãos são separados por pilares, com forma hidrodinâmica em planta e 5 m de espessura, onde estão apoiadas as comportas com 12.5 m de altura. O caudal descarregado é atenuado por uma estrutura do tipo rolo, designada ³roller bucket´, que proporciona a dissipação de alguma energia resultante do impacto da água. Esta estrutura é constituída por uma superfície cilíndrica, tangente ao paramento da barragem à cota 101.75 e com fundo à cota 98. A secção de saída situa-se ligeiramente acima deste nível, dando RULJHPDXP³VDOWRGHVNL´

Fig.19 ± (VWUXWXUDGHGLVVLSDomRGHHQHUJLD³UROOHUEXFNHW´ [13]

O sistema de descarga de fundo foi projectado para possibilitar uma capacidade de vazão de 51.5 m3_/s, sob o NPA, e consiste numa galeria de 84 m de extensão, que atravessa a barragem à cota 105 e é caracterizada por três troços distintos. O troço inicial tem 4 m de desenvolvimento e secção transversal rectangular, com 4.5 m de largura e 6.5 m de altura, que vai convergindo até atingir os valores correspondentes à secção de entrada do troço intermédio ± 1.25 m de largura e 2 m de altura. Este troço é blindado, ao longo dos seus 3.5 m de extensão, e nele estão instaladas as comportas de guarda (a montante) e de serviço (a jusante). De seguida inicia-se o troço principal da galeria, com aproximadamente 75 m, onde a altura da secção volta a aumentar para 4 m, mantendo-se constante até ao final.

3.3.2.2.TOMADA DE ÁGUA

A tomada de água foi dimensionada, tal como no escalão de montante, num sistema de dupla entrada e instalada na encosta da margem direita.

Cada entrada é constituída por uma grade móvel, inclinada a 45º e com área de 82.5 m2_{, a que sucede} uma galeria com inclinação de 10% em sentido descendente e aproximadamente 25 m de extensão. No final desta galeria estão instaladas as comportas de serviço e ensecadeira, que estabelecem o início da galeria em carga.

Está prevista ainda a escavação de um poço, segundo o plano vertical definidor do eixo das comportas, que servirá como estrutura de apoio e manobra desses equipamentos. O acesso aos poços é efectuado através duma plataforma situada no encontro da margem direita da barragem, à cota 140.

Para garantir as condições adequadas de funcionamento hidráulico para o nível mínimo de exploração da albufeira, a cota de implantação da soleira da tomada de água foi fixada nos 117 m.

3.3.2.3.GALERIAS EM CARGA

O circuito hidráulico da barragem é constituído por duas galerias em carga. A galeria do lado direito, menos extensa e designada no projecto por G1, possui 131.53 m e apresenta uma inclinação de 18%, constante ao longo de praticamente todo o seu desenvolvimento. A galeria do lado esquerdo, designada por G2, tem 142.8 m de extensão e apresenta inclinação variável. O troço inicial, imediatamente a jusante da comporta de serviço do sistema de tomada de água, possui uma inclinação de 10%, aumentando este valor para 18% quando a galeria atinge os 60 m de desenvolvimento. A cerca de 15 m da entrada na espiral, para garantir a estanqueidade da central e tal como acontece no escalão de montante, o revestimento corrente das galerias, em betão, é alterado para aço. A esta alteração está também associado um decréscimo do diâmetro interior de 4.8 m para 3.75 m, sendo a transição efectuada através de um cone com 6 m de comprimento, dos quais os primeiros dois são revestidos a betão e os restantes quatro a aço.

Para além do troço final, existe também uma secção intermédia da galeria que é revestida a aço. Essa secção corresponde ao cruzamento entre as duas galerias que, por ser sujeita a escavação em dois níveis diferentes, é considerada como uma zona de potencial instabilidade, pelo que a utilização de um revestimento em aço confere uma resistência adicional em relação ao revestimento corrente de betão.

3.3.2.4.RESTITUIÇÃO

As galerias de restituição possuem aproximadamente 55 m de extensão, secção transversal rectangular e 16% de inclinação em sentido ascendente.

A meio do seu desenvolvimento estão equipadas com uma comporta ensecadeira, com 5 m de largura e 6.4 m de altura, que é controlada por um servomotor hidráulico instalado na plataforma da central. Na secção terminal estão instaladas as grades de protecção, que são constituídas por dois painéis com 4.25 m de largura e 8 m de altura e movimentadas a partir de uma plataforma de manobra criada para o efeito, à cota 121, através de uma grua móvel.

3.3.2.5.CENTRAL DE PRODUÇÃO

A central de produção foi instalada 15 m a jusante da barragem e é constituída por uma estrutura subterrânea, que engloba dois poços independentes e um piso de montagem e descarga de equipamento, por dois edifícios de apoio e pela subestação.

Os poços situam-se entre as cotas 86 e 133 (47 m de altura), possuem 22 m de diâmetro interior e os seus eixos distam entre si 40 m na horizontal. Em cada poço está instalado um grupo reversível turbina-bomba tipo Francis, de eixo vertical e com um alternador-motor directamente acoplado, com capacidade de atingir uma potência máxima de 19.1 MW. Esta potência garante um caudal nominal de 60 m3_{/s, em turbinamento, e 55 m}3_{/s, em bombagem. Os poços encontram-se ligados superiormente, à} cota 118, por um piso destinado à descarga e montagem dos equipamentos da central, cuja cobertura coincide com o nível da plataforma exterior, à cota 133, por onde é efectuado o acesso. Este piso é de grandes dimensões (62 m de comprimento e 16.90 m de largura) e está equipado com um pórtico rolante que permite a manobra dos equipamentos.

A comunicação entre os poços é assegurada, para além do piso superior, por 4 galerias de pequenas dimensões, que têm também funções técnicas associadas. As duas galerias inferiores, localizadas às cotas 86 e 94, funcionam como galerias de drenagem, enquanto que as galerias superiores, às cotas 103 e 108, se destinam à implantação das instalações técnicas auxiliares.

Ao nível da plataforma exterior encontram-se três edifícios interligados. Dois deles funcionam como edifícios de apoio ao funcionamento da central, servindo para instalar salas de comando, telecomunicações e alojar equipamentos. O terceiro edifício, destinado à subestação, localiza-se entre os dois edifícios de apoio.

4

Estaleiro e Processo Construtivo

4.1.ESTALEIRO

O estaleiro da frente de obra do escalão de montante engloba a instalação de equipamentos e plataformas de trabalho nas duas margens do rio Sabor, sendo que, para efeitos de produção, o estaleiro da margem direita é considerado o principal. É uma zona mais abrangente, onde estão montadas as infra-estruturas de apoio aos trabalhos de maior dimensão. Por este motivo, é efectuada uma descrição mais detalhada do estaleiro desta margem.

4.1.1.ESTALEIRO DA MARGEM ESQUERDA

Na margem esquerda foi instalada uma pequena central de betão, com uma capacidade de produção de 90 m3_{/h, para servir de apoio aos trabalhos iniciais do empreendimento, nomeadamente a execução} dos acessos à zona da barragem e a galeria provisória de desvio do rio. Numa fase mais avançada da obra, esta central vai sendo utilizada para produzir vários tipos de betão necessários à construção de estruturas associadas ao Aproveitamento, como por exemplo a central dos grupos geradores e os circuitos hidráulicos, e para contenções em betão projectado.

O estaleiro possui, acoplado à central, um laboratório para a realização de ensaios e controlo de qualidade do betão e engloba ainda outros locais de produção, tais como:

x Oficina mecânica; x Serralharia e Carpintaria;

x Armazéns de materiais e explosivos;

x Bomba de depósito para abastecimento de combustíveis; x Zona de fabrico e cortes de armaduras.

A movimentação e elevação de cargas na zona do estaleiro são asseguradas pela acção de uma grua móvel.

4.1.2.ESTALEIRO DA MARGEM DIREITA

A zona superior do estaleiro da margem direita, mais desviada da frente de obra, é composta maioritariamente por instalações sociais, designadamente escritórios, áreas de lazer, refeitório, dormitórios e posto médico. Existe ainda um laboratório de betões, com uma área de 190 m2 _e equipado com uma câmara de cura, onde são efectuados testes de controlo de qualidade, tanto do betão

No local de implantação da barragem, a frente de obra, para além das unidades de produção de menores dimensões, semelhantes e já referidas na descrição do estaleiro da margem esquerda, destacam-se a zona da pedreira e as centrais de produção de agregados e betão.

Neste caso, justifica-se inteiramente a instalação de uma zona de pedreira nas proximidades da construção devido à grande quantidade de betão que é necessária para executar o AHBS (barragem, circuitos hidráulicos, central, acessos, betão para contenções, etc), exigindo, consequentemente, bastante material para a produção de agregados. Assim, optou-se por extrair o material da pedreira de Ribeira de Relvas, que se situa na zona de obra, o que possibilita a redução dos encargos associados ao transporte e também um rendimento superior. Para tratamento do material extraído da pedreira foi instalada uma central de britagem, com capacidade de produção horária de 750 toneladas de agregado, que dará resposta às necessidades da obra.

Fig.22 ± Central de Britagem [14]

A central de betão tem uma capacidade de produção de 270 m3_{/h e é onde se fabrica todo o betão} utilizado na construção da barragem. A central está equipada com duas unidades de produção independentes, cada uma constituíGD SRU XPD PLVWXUDGRUD GR WLSR ³WDPERU FRP DEHUWXUD HP GXDV semi-HVIHUDV´ FRP FDSDFLGDGH GH 500 litros. A configuração deste tipo de misturadoras e o seu funcionamento mecânico, em que as duas partes semi-esféricas rodam num eixo horizontal, com alternâncias independentes de velocidade, e em que as pás de mistura forçam o betão para o centro, possibilitam uma dispersão eficaz da matéria prima, obtendo-se uma mistura bem homogénea.

O processo de funcionamento da central é todo automatizado e controlado através de uma cabine de comando, equipada com hardware e software de alta tecnologia, que coordena todas as fases de produção desde a pesagem e movimentação dos constituintes até à mistura.