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FACTIVA
FACULDADE DE TECNOLOGIA DE VALENÇA
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
ANNE ARGOLO E SACRAMENTO
USINA HIDRELÉTRICA DE ITAIPU
Valença
2016
ANNE ARGOLO E SACRAMENTO
USINA HIDRELÉTRICA DE ITAIPU
Relatório apresentado à Faculdade de
Tecnologia de Valença (FACTIVA), do Curso
de Engenharia Civil, desenvolvido sob a
orientação da Professor Uellinton Dias
Cedraz.
Valença
2016
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO
............................................................................
........................................ 05
O
EMPREENDIMENTO..............................................................
..........................................07
O
DESVIO......................................................................
........................................................08
ENSECADEIRAS................................................................
..................................................09
BARRAGEM/CONCRETAGEM........................................................
..................................10
FECHAMENTO DO
DESVIO......................................................................
........................13
VERTEDOURO..................................................................
....................................................14
CONCLUSÃO...................................................................
......................................................15
REFERENCIAS
BIBLIOGRÁFICAS..............................................................
.....................16
ANEXOS
1...........................................................................
....................................................17
ANEXOS 2(tabelas de
informações)................................................................
....................... 21
1-INTRODUÇÃO
O presente relatório tem o objetivo de descrever o vídeo assistido em
sala de aula sobre a Usina de Itaipu, no curso de engenharia civil da
Faculdade de Tecnologia de Valença, Valença-Bahia. O vídeo foi assistido no
dia ___ com duração de 47 minutos e 09 segundos. O vídeo mostra toda a
construção da Usina hidrelétrica de Itaipu, construída no curso do poderoso
rio sul americano, o rio Paraná com uma extensão de quase 4mil km de
comprimento é o segundo maior rio da América do Sul, perdendo apenas para o
Rio Amazonas, a construção da hidrelétrica se deu mais precisamente na
bacia do Paraná, num trecho escolhido pelos Brasileiros e Paraguaios,
conhecido como Itaipu, que, em tupi, quer dizer "a pedra que canta".
Naquele local, encontrava-se uma ilha, quase sempre submersa, chamada
Itaipu, logo após uma curva acentuada de rio, onde a correnteza parecia
medir forcas com os barrancos, neste local o rio flui através de uma
garganta submersa. Estudos indicavam para aquele ponto um rendimento
energético excepcional, em virtude de um longo cânion escavado pelo Rio
Paraná.
Um local considerado perfeito para os engenheiros, porém com um
obstáculo, a garganta fica localizada bem na fronteira entre o Paraguai e o
Brasil, países que no século 19 travavam uma amarga batalha, na guerra o
Paraguai perdeu a metade do seu território e a metade da sua população foi
morta, mesmo com 100 anos depois ainda existe falta de confiança entre os
dois países. Em 1966 devido a complexas negociações da construção da
hidroelétrica, foi suspensa a construção por sete anos. No dia 26/04/1973
assinam o tratado e a usina retorna a construção, decisão tomada devido a
escassez de energia pelo aumento significativo das populações e
tecnologias.
Nos canteiros de obra, a primeira tarefa é alterar o curso do Rio
Paraná, removendo 55 milhões de metros cúbicos de terra e rocha para
escavar um desvio de 2 km. O engenheiro Gomurka Sarkaria é o responsável
pelo modelo da barragem, do tipo gravidade aliviado, formando aberturas que
lembram a estrutura de uma catedral.
O vídeo proporcionou o desenvolvimento no conhecimento, tanto em
relação a projetos estruturais e suas particularidades, quanto escolha de
um local para a produção de energia. Alem de proporcionar a evolução no
conhecimento técnico da engenharia, em relação há projetos estruturais.
2- O EMPREENDIMENTO:
A usina hidrelétrica de Itaipu, é uma usina hidrelétrica binacional
localizada no Rio Paraná, na fronteira entre o Brasil e o Paraguai. A
barragem foi construída pelos dois países entre 1975 a 1982, período em que
ambos eram governados por ditaduras militares. O nome Itaipu foi tirado de
uma ilha que existia perto do local de construção.
Responsável por quase 20% de todo o consumo de eletricidade no Brasil
e mais de 90% do consumo paraguaio, Itaipu é gigantesca em todos os
sentidos. Maior do mundo em volume de geração de energia elétrica, Itaipu é
formada por uma barragem de 7.919 metros de extensão e altura máxima de 196
metros, o equivalente a um prédio de 65 andares.
A construção consumiu 12,3 milhões de metros cúbicos de concreto,
suficientes para construir 210 estádios de futebol como o do Maracanã, no
Rio de Janeiro. O ferro e o aço utilizados permitiriam a construção de 380
torres semelhantes à Eiffel, de Paris.
Um empreendimento de 20 milhões de dólares, considerada a maior
usina do mundo, ela gera cerca de 90 mil gigabytes por ano. Foi construída
por entre máquinas, ferros, aços e concreto um exercito de 40 mil homens.
Em 31 anos de operação, a Itaipu Binacional é líder mundial em
produção de energia limpa e renovável, tendo produzido mais de 2,3 bilhões
de MWh . Com 20 unidades geradoras e 14.000 MW de potência instalada,
fornece cerca de 17% da energia consumida no Brasil e 75% no Paraguai. Em
2014, Itaipu produziu um total de 87.795.393 de Megawatts-hora (87,8
milhões de MWh). Sua maior produção anual foi estabelecida em 2013, com
98.630.035 de MWh. O recorde anterior ocorreu em 2012, com a geração de
98.287.128 de MWh .
Apesar de gerar menos do que em 2013, Itaipu atingiu em 2014 o melhor
índice de eficiência operacional dos 30 anos, com 99,3%. Na prática, isso
significa que a operação da usina, que tem o objetivo de maximizar a
utilização da água (energia disponível), atendendo as demandas dos sistemas
elétricos brasileiro e paraguaio, teve quase zero de perdas.
3- O DESVIO
O desvio tem finalidade de realizar o manejo do rio, durante a
construção, através de estrutura de controle que devem ensecar, proteger e
garantir condições de trabalho na praça de construção da obra, de maneira
segura, dentro de riscos aceitáveis.
Para se construir a usina, e sua barragem seria necessário, que o
trecho do leito original do rio seja secado para ali ser construída a
barragem principal, em concreto.
Em maio de 1975 esse canal gigante, foi escavado nas pedras do leito
do rio, com explosivos, cavadoras mecânicas, e força total para quebrar e
cortar as rochas, e dias após, construídas paredes de concretos em cada
extremidade do canal.
"Foi uma luta e tanto...O desvio do
Paraná foi o mais defícil ser tentado"
Engenheiro Pieiro Simbenelli
Nos canteiros de obra, a primeira tarefa é alterar o curso do Rio
Paraná, removendo 55 milhões de metros cúbicos de terra e rocha para
escavar um desvio de 2 km e 8 metro de profundidade. O desvio ainda tem,
150 metros de largura.
O término do desvio foi dentro do prazo estabelecido pelos
engenheiros envolvido. Três anos depois do início das escavações do canal
de devio, os engenheiros estão prontos para demolir as paredes de concreto
do canal. O dia 20 de outubro de 1978, ás 08:00h da manhã foi um grande
marco na construção de Itaipu. Nesse dia, foi aberto o canal de desvio do
Rio Paraná, com cargas de dinamites em cada parede de concreto colocada nas
extremidades, e com sucesso o rio estava tracejando em outro curso, porém
não obstruiu totalmente o leito original.
3.1 ENSECADEIRAS
São dispositivos utilizados para a contenção temporária da ação das
águas em superfícies escavadas, normalmente onde se pretende executar obras
sem a interferência da água. São usadas, por exemplo, para viabilizar a
construção de barragens. Podem ser executadas com cortinas de pranchas
metálicas, estacas de madeira ou concreto armado ou, ainda, com blocos de
rocha (por meio de uma técnica chamada enrocamento) ou ainda com sacos de
areia sobrepostos.
A escolha do tipo de ensecadeira e o seu dimensionamento dependem de
fatores do ambiente - como topografia, geologia e hidrologia - e de
características da obra ser executada - porte, tipo de barragem,
cronograma, riscos aceitáveis. A análise desses fatores depende de estudos
caso a caso em modelos reduzidos (protótipos em pequena escala). Apesar de
a função da ensecadeira ser a de criar uma área estanque para o canteiro de
trabalho, a infiltração de água é admissível e mesmo inevitável.
Na construção da Hidrelétrica de Itaipu, mesmo após a abertura do
canal do desvio, o rio Paraná continuava a fluir uma parte em seu leito
original do sendo necessário serem construídas enormes usinas temporárias
no leito original do Paraná, chamadas de ensecadeiras para empurrar toda a
água para baixo em direção ao canal de desvio, para longe do local da
construção da Usina, elas devem ser forte para aguentar a pressão da água,
e seguras para evitar possíveis acidentes.
As ensecadeiras evitam que o rio avance para dentro da
área onde a usina está sendo construída, se essas
estruturas caíssem durante a construção da usina seria um
desastre total...,(engenheiro britânico Bill Baites).
Com as ensecadeira postas nas extremidades da área da construção as
usina, o curso original do rio Paraná foi totalmente bloqueado, dando assim
início a construção das paredes enormes da usina de Itaipu.
3- BARRAGEM/ CONCRETAGEM
Após o completo desvio do rio Paraná, área da construção da Usina
Hidrelétrica de Itaipu está livre para iniciar a construção das paredes de
concreto onde será a barragem.
Os engenheiros de Itaipu sabiam que teria que construir uma parede de
100 metros para que a queda d'água fosse suficiente para gerar a
eletricidade desejada, quanto mais alta a usina, maior a queda da água, e
maior a quantidade de energia produzida, porém o leito do rio só tem 50
metros de profundidade, a solução foi construir uma série de usinas
secundárias laterais, e isso aumentará a altura da usina principal central
de concreto e a fará alta suficiente para realizar esse trabalho, isso
significa alongar a usina por 07 km vale a dentro.
A barragem principal da Itaipu é de concreto, do tipo gravidade
aliviada. Durante a concepção do projeto, foram estudadas opções: de
gravidade maciça, de gravidade aliviada, de enrocamento e em arco.
Após avaliação técnica e geológica, optou-se pela barragem de
concreto do tipo "gravidade aliviada" para a barragem principal. Os outros
tipos de barragem construídas na Itaipu, barragens auxiliares como as de
enrocamento e de terra utilizaram rochas e substrato (terra) da própria
escavação local.
A usina pesa 61 milhões de toneladas peso suficiente para não se
mover com a pressão da água, o seu peso gravitacional é o que manterá ela
fixa no solo, pois a geografia do local não apresenta enormes rochas nas
laterais do leito do rio, que serveriam de apoio sustentável na construção
da parede de concreto.
As parede da usina binacional foram construídas com interior oco, com
base larga( com a mesma quantidade de concreto) porém com o peso suficiente
para garantir a sua sustentação, melhor custo-benefício, e o equipamento
gerador de energia poderá ficar dentro da usina.
Com a construção a todo vapor foi detectado um obstáculo nas
escavações, e o trabalho para abruptamente, um problema com um leito do
rio. Nas escavações encontraram uma camada de rocha macia, pedras fracas
que facilmente se dissolvem ao pegar, os engenheiros temiam que elas não
aguentasse o peso da usina, a camada suspeita foi inspecionada por eles e
pesquisadores especialistas, geólogos e chegaram a conclusão que poderiam
retirar a camada da rocha macia, e no lugar colocar concreto extra forte.
Dando continuidade a construção da Usina de Itaipu.
O concreto foi passado por varias experiências para que pudessem
aguentar toda estrutura, e ainda sim o clima da região. Realizava
resfriamento no concreto a 4° C, para que depois dele instalado subiria
poucos graus e continuaria em uma temperatura ideal para que não houvesse
rachaduras.
A barragem é a estrutura (concreto, enrocamento e terra) que serve
para represar a água e obter o desnível de 120 m (queda bruta nominal) que
permite a operação das turbinas. Na parte superior da barragem principal,
estão situadas as tomadas de água, estruturas com comportas que permitem
que a água, passando por elas e pelos condutos forçados, alcance a caixa
espiral, onde faz a turbina girar.
A barragem da Itaipu tem 7.919 metros de extensão e altura máxima de
196 metros, o equivalente a um prédio de 65 andares. Consumiu 12,3 milhões
de metros cúbicos de concreto, enquanto o ferro e o aço utilizados
permitiriam a construção de 380 Torres Eiffel, dimensões que transformaram
a usina em referência nos estudos de concreto e na segurança de barragens.
A construção da Itaipu consumiu 12,7 milhões de m³ de concreto,
volume suficiente para construir 210 estádios de futebol como o Maracanã,
no Rio de Janeiro.
A concretagem ocorreu numa velocidade incomum. Em um único dia, o
volume de concreto lançado chegou a 15 mil m3 e, em um mês, 340 mil m³.
Para garantir o fornecimento de suprimentos como cimento e ferro, uma
autêntica operação de guerra foi montada. Foi o jeito de garantir material
de forma contínua, para que os trabalhadores não ficassem parados.
Mesmo assim, para evitar riscos, o canteiro de obras ganhou dois
moinhos de clínquer, diante da previsão de que as empresas brasileiras e
paraguaias não teriam capacidade produtiva para atender a demanda adicional
representada por Itaipu, de em média 500 mil toneladas de cimento/ano.
A hipótese de importação fora descartada porque teria de ser feita em
grandes quantidades e o cimento é um produto perecível. Quando estocado por
muito tempo, hidrata e "empedra", o que representaria um grande desperdício
de material. No fim, houve excesso de zelo, pois a indústria dos dois
países aumentou sua capacidade e deu conta do suprimento da usina. Os
moinhos nunca entraram em atividade.
Durante a construção, foram implantadas quatro centrais de britagem,
duas em cada margem, para produção de agregados, com capacidade total de
2.430 toneladas/hora, e seis centrais de concreto, com capacidade de 180
metros cúbicos/hora cada. Para o transporte e lançamento de concreto foram
instaladas duas monovias com capacidade de 900 metros cúbicos/hora, sete
cabos aéreos e 13 guindastes de torre.
4- FECHAMENTO DO DESVIO
Ao fechar o canal que desvia o rio Paraná, o rio fluir então devagar
criando um vasto reservatório que irá alimentar toda usina e suas turbinas
geradoras de energia. Depois de cheio a pressão da água no reservatório da
usina de Itaipu será de 4 mil maquinas de terraplanagem exercendo uma força
incessante contra a parede da usina
Outubro de 1982, após 7 anos que iniciaram essa grande obra, acontece
o fechamento do canal do desvio e o rio Paraná flui no seu curso de
original, ele transborda sobre as ensecadeiras e vai para o reservatório,
os engenheiros preocupados com o nível da água, que não parava de aumentar,
iniciaram a aberturas das comportas dos vertedouros.
5 – VERTEDOURO
O vertedouro tem a função descarregar toda a água não utilizada para
geração. A capacidade máxima de descarga do vertedouro é de 62,2 mil m³/s,
40 vezes superior à vazão média das Cataratas do Iguaçu.
O vertedouro da Itaipu é do tipo de encosta e foi colocado na margem
direita, a uma distância conveniente das unidades geradoras, de modo a não
representar risco para a usina. A enchente máxima provável afluente no
reservatório, utilizada para seu projeto, é de 72.020 m³/s.
Um dos maiores vertedouros do mundo, operou ininterruptamente ao
longo de quase dez anos, enquanto as unidades geradoras eram instaladas.
Em virtude disso, foi construído com três calhas, o que facilita a
manutenção e garante flexibilidade operacional.
Tipo de comportas: Segmento; Número de comportas:14; Dimensões das
comportas:20 x 21,34 m; Peso de cada comporta: 3185 kN; Nº de blocos: 15;
Elevação da soleira:199,16 m; Altura máxima:43,7 m; Largura362 m/;
Comprimento:483 m; Volume de concreto: 0,8 x 106 m3.
4- CONCLUSÃO
Ao realizar este trabalho me deparei com algumas dificuldades
domésticas, ausência de internet, mas em fim o trabalho foi concretizado,
abrindo um vasto conhecimento de como foi construída a Usina Hidrelétrica
de Itaipu, bem como um aprofundamento do que é a engenharia civil.
Estreitando ainda mais o desejo se tornar engenheira, especialista em
concreto.
A Usina de Itaipu, hoje considerada uma das 7 maravilhas feita pela
homem, a maior queda d'água feita por seres humanos. O vídeo mostra passo
dessa grandiosa construção, ampliando o meu conhecimento e incentivando a
exploração de outras informações extraídas externamente.
Logo, esta pesquisa me fez olhar o horizonte, abrindo possibilidades
já mais pensadas, fazendo com que meu futuro profissional seja bastante
refletido.
5- REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
Itaipu Binacional. A maior geradora de energia limpa e renovável do
planeta. Disponível em < www.Itaipu.gov.br> acesso em 19/03/2016.
Rocha, Gabriel dos Santos Cruz. Desvio de rios para a construção de
barragens. São Paulo, 2006. 224 p. Dissertação. Disponível na internet.
www.teses.usp.br/teses. Acesso em 19/03/2016.
Infraestrutura Urbana. Projetos, custos e construções. Soluções técnicas.
Disponível em < www.infraestruturaurbana.pini.com.br/soluções-tecnicas>
FILME:
Mega construções- Itaipu. Ian Holt. São Paulo. Marshmallow.2004. Disponível
em < www.youtube.com.br/obrasincriveis>. Acesso em 19/03/2016 a 29/03/2016.
ANEXO - FIGURAS
Figura 1:
Veja nas fotos as três etapas, isto é, escavação do canal, a inauguração do
canal de desvio com o rio passando tanto pelo leito natural como pelo canal
e finalmente o rio passando somente pelo canal de desvio e a ensecadeira
construída dentro do canal do leito natural.
" " " "
Figura 2:
Esboços das ensecadeiras e, abaixo, as barragens de terra em construção.
Figura 3:
Tipos de ensecadeiras. 2ª usada na construção de Itaipu.
Figura 4:
Barragem de Itaipu lateral direita
Figura 5:
Barragem de terra da margem direita- Itaipu
Barragem de enrocamento- Itaipu
Barragem de terra da margem esquerda- Itaipu
Figura 6:
Vertedouro de Itaipu
Figura 7:
Visão da barragem de Itaipu em funcionamento.
TABELAS DE INFORMAÇÕES.
Vertedouro
"Tipo "Contraforte "
"Comprimento da crista "998 m "
"Altura máxima "64,5 m "
"Quantidade de blocos "58 "
"Volume "0,8 x 10/6 m³ "
Barragem principal e blocos de ligação (concreto)
"Tipo "Gravidade aliviada e "
" "contrafortes "
"Comprimento "1.064 m "
"Altura máxima "196 m "
"Quantidade de "69 "
"blocos " "
"Volume de concreto"5,3 x 106 m³ "
Estrutura de desvio (concreto)
"Tipo "Gravidade "
"Comprimento "170 m "
"Altura máxima "162 m "
"Quantidade de blocos "14 "
"Volume de concreto "2,2 x 106 m³ "
" " "
"Comprimento da crista "872 m "
"Altura máxima "25 m "
"Volume total "0,4 x 106 m³ "
Barragem de terra da margem direita
Barragem de enrocamento
"Comprimento da crista "1.984 m "
"Altura máxima "70 m "
"Volume total "12,8 x 106 m³ "
Barragem de terra da margem esquerda
"Comprimento da crista "2.294 m "
"Altura máxima "30 m "
"Volume total "4,4 x 10/6 m³ "
Dique de terra de Hernandárias (margem direita)
"Comprimento "175 m "
"Volume total "0,05 x 106 m³ "
Casa de Força
"Comprimento "968 m "
"Altura máxima "112 m "
"Volume total "3,20 x 106 m³ "
