Dissertações em Engenharia de Barragem e Gestão Ambiental (Mestrado) - PEBGA/NDAE/Tucuruí

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Acesso aberto (Open Access)
Análise computacional do rompimento hipotético da barragem de Tucuruí-PA com o auxílio do software Mike Flood
(Universidade Federal do Pará, 2017-10-10) SANTOS, Marlon Braga dos; GOUVEIA, Fernanda Pereira; http://lattes.cnpq.br/1772072130947378; SANTOS, Viviane Almeida dos; http://lattes.cnpq.br/1489376127395764
O presente trabalho busca elaborar mapas de inundação e realizar a análise da onda de cheia decorrente do rompimento hipotético da barragem da Usina Hidrelétrica de Tucuruí (UHE Tucuruí) utilizando o software comercial MIKE FLOOD. Para tal, considera-se o cenário de galgamento (overtopping) e a ruptura total da barragem de concreto da UHE Tucuruí. A metodologia adotada para a pesquisa consistiu na coleta de informações técnicas a respeito do barramento, além do estudo hidrológico das áreas à montante e à jusante da barragem, essenciais para a definição dos parâmetros de entrada no modelo computacional a ser elaborado. A modelagem hidrodinâmica computacional foi realizada em três etapas: a primeira consistiu em uma análise unidimensional no software MIKE 11; posteriormente, com o software MIKE 21, gerou-se a malha de cálculo triangular para a análise bidimensional; e por fim, procedeu-se à análise acoplada dos dois modelos desenvolvidos anteriormente com o software MIKE FLOOD. Os resultados apontaram áreas de inundação de até 84,71 km² para os primeiros cento e dez minutos após o término da formação da brecha de ruptura, com um tempo de resposta de aproximadamente oito minutos para a população residente na área urbana de Tucuruí, indicando alto potencial de perda de vidas humanas. Destaca-se que a mancha de inundação hipotética abrange zonas residenciais e o centro comercial da cidade, assim como diversos equipamentos urbanos e órgãos públicos e uma das mais importantes vias de acesso à cidade, a BR 422, o que restringe a definição de rotas de fuga para evacuação da população afetada. Deste modo, conclui-se que as consequências do rompimento da UHE Tucuruí para o cenário analisado justificam a elaboração de um Plano de Ação de Emergência que garanta a segurança da população à jusante e que minimize os impactos econômicos e ambientais decorrentes de tal evento.
Acesso aberto (Open Access)
Desenvolvimento de uma plataforma de hardware e software livres para monitoramento remoto e instrumentação de barragens
(Universidade Federal do Pará, 2019-08-09) BEZERRA, Ábner Cézar Santos; GOUVEIA, Fernanda Pereira; http://lattes.cnpq.br/1772072130947378; FÜLBER, Heleno; http://lattes.cnpq.br/5018616409948511
Este trabalho tem como objetivo desenvolver um projeto piloto de um Sistema de Monitoramento online para implantação em instrumentação de barragens, utilizando-se de uma plataforma e softwares livres. A metodologia da pesquisa foi realizada em 6 etapas, sendo estas: a revisão da literatura; a seleção da placa de desenvolvimento; o desenvolvimento de um Data Logger; o desenvolvimento de um aplicativo para a leitura de sensor analógico; a implementação do Sistema de Monitoramento em um ambiente controlado e a implementação do Sistema de Monitoramento em campo. Por fim, as conclusões obtidas com a elaboração da presente pesquisa foram: a placa de desenvolvimento escolhida, a ESP8266, teve um desempenho satisfatório, podendo ser programada pelo ambiente de desenvolvimento Arduino, além de possuir conexão wifi, o que possibilitou a construção de um Data Logger que utiliza uma rede sem fio, com endereçamento IP para apresentação dos dados. O aplicativo criado, desenvolvido na IDE Android Studio, teve resposta satisfatória, podendo logar no endereço IP do Data Logger, e apresentar ao usuário, em tempo real, os resultados em tela. Foram realizados ensaios em ambiente controlado, para a verificação da resposta de um sensor de pressão, e em campo, onde foi possível a obtenção de curvas de tendência em cada um desses ambiente com grande precisão porém, ao se comparar as curvas obtidas com a curva padronizada de calibração, foi observado somente a convergência dos valores das leituras até o valor da altura manométrica igual a 3 m.c.a., enquanto que valores de alturas manométricas de 3 a 6 m.c.a. demonstraram uma dispersão de aproximadamente 1% em relação à curva padronizada e, leituras acima de 6 m.c.a. apresentaram dispersão maiores que 5%. Fato este que só foi possível identificar pois o aplicativo tem um período de amostragem de 800 milissegundos, garantindo assim uma leitura praticamente em tempo real.
Acesso aberto (Open Access)
Interpretação e aplicação dos níveis de controle do monitoramento geotécnico na avaliação de segurança de barragens de mineração
(Universidade Federal do Pará, 2018-05-11) SOUZA, Deni Otávio Oliveira de; LIMA NETO, Aarão Ferreira; http://lattes.cnpq.br/0287664572311345
É notória a importância do monitoramento e análise de segurança das barragens na redução do risco imposto por estas estruturas. O monitoramento de estruturas visa vários objetivos que vão desde permitir avaliar o desempenho frente ao projetado, avaliar a segurança da estrutura e estabelecer novas teorias. Entretanto, a instrumentação tem tido um viés cada vez mais preponderante para subsidiar a análise de estabilidade, e consequentemente, refletindo na limitação da avaliação de segurança dos empreendimentos. Se não bastasse a restrição da função do monitoramento nos projetos e citações de legislação, colocou-se uma grande importância para uma ferramenta, denominada por alguns profissionais como carta de risco, que estabelece níveis de controle, atenção, alerta e emergência, relacionados à leitura de cada instrumento. Porém, estes níveis de controle ou referência podem estar sendo utilizados amplamente e equivocadamente para determinar a segurança de barragens sobrepondo ou substituindo o julgamento por profissionais de engenharia em muitos casos. Além disso, foram apresentados critérios para aplicação de uma metodologia para elaboração de níveis de controle através do método determinístico, considerando os instrumentos que compõe a seção principal de uma barragem de mineração, aplicando-se uma metodologia para definição dos níveis de atenção, alerta e emergência para os instrumentos, com o intuito de auxiliar na análise prévia dos dados de monitoramento da estrutura e identificar de forma automática possíveis desvios no padrão de leitura dos instrumentos. Desta forma, foram estabelecidos limites para os níveis de controle dos instrumentos e os resultados obtidos foram utilizados na implantação de um sistema de pré-alarme associado a um procedimento padrão de reposta em relação ao nível de controle informado, tendo como intuito a melhoria no controle e segurança da estrutura. Finalmente, este trabalho procurou fazer uma reflexão da aplicação desta ferramenta de controle do monitoramento na segurança das barragens de mineração, fazendo uma análise crítica de conceitos técnicos aplicados para a análise de risco da estrutura, o que levou a uma conclusão de que as nomenclaturas utilizadas para os níveis de controle e os gráficos de risco amplamente utilizados devem ser revisados, de forma que não estejam associados por engano ao risco da estrutura ou aos Planos de Ações de Emergência das barragens de mineração.
Acesso aberto (Open Access)
Investigação da causa da fratura na haste do cilindro hidráulico da comporta do vertedouro da UHE Tucuruí
(Universidade Federal do Pará, 2018-08-16) MOREIRA, Davi Carvalho; MERLIN, Bruno; http://lattes.cnpq.br/7336467549495208
Neste trabalho apresenta-se uma investigação das causas da fratura em uma haste do cilindro hidráulico que movimenta a comporta do vertedouro da usina hidrelétrica de Tucuruí, após 30 anos de serviço. A análise química e os ensaios de tração confirmaram que o material da haste atende a especificação de projeto que corresponde ao aço inoxidável martensítico AISI 410, com Fator J e Fator P indicando que o material possui susceptibilidade a fragilização ao revenido. A análise da superfície fraturada, com auxílio do microscópio eletrônico de varredura, mostrou uma estrutura totalmente martensita com a presença de ferrita-δ, promovendo um forte efeito negativo nas propriedades mecânicas do aço, reduzindo resistência ao impacto e a energia de propagação da trinca. Os ensaios de impacto, em corpos de prova Charpy-V, indicaram uma baixa tenacidade para a haste em estudo. A análise metalográfica evidenciou uma fratura intergranular com sinais de clivagem, propagação das trincas ao longo dos contornos da austenita prévia e uma intensa corrosão intergranular junto a superfície da haste. A medição dos esforços nas hastes dos cilindros hidráulicos, em situação real de serviço, mostrou que a tensão na secção de maior diâmetro da haste, quando da abertura da comporta, é inferior aos valores de projeto e a variação de amplitude da tensão, causada pela passagem da água pela comporta, possui valores menores que 1% da tensão nominal. Os resultados obtidos no ensaio em campo foram utilizados nos estudos numéricos modelados pelo Método dos Elementos Finitos, observando-se no local onde ocorre a fratura, uma tensão de aproximadamente 63% da tensão de escoamento do material e vida infinita para fadiga de baixo ciclo (abertura e fechamento da comporta) e muito alto ciclo (passagem de água pela comporta). A haste rompeu devido à baixa tenacidade ao impacto e uma moderada resistência à corrosão, associada ao efeito de entalhe da zona crítica de transição da seção da haste. Estas condições, juntamente com efeito corrosivo da água, propiciaram a nucleação de trincas por corrosão sob tensão e sua propagação por fadiga, até a ruptura total, frágil. O desempenho da haste decorre do tratamento térmico inadequado durante o processo de fabricação, que resultou em elevado teor de ferrita-δ, fragilização ao revenido, baixa tenacidade ao impacto e susceptibilidade à corrosão sob tensão.
Acesso aberto (Open Access)
Metodologia para preparação e avaliação de resposta a simulados de emergência de barragem de mineração
(Universidade Federal do Pará, 2018-05-11) DIAS, Rogério Eduardo Souza de Almeida; GOUVEIA, Fernanda Pereira; http://lattes.cnpq.br/1772072130947378
Barragens de mineração são elementos fundamentais para o processo de beneficiamento de minerais em função da necessidade de se concentrar ou separar os componentes minerais de interesse econômico dos componentes não aproveitáveis economicamente (rejeitos de mineração). Para que ocorra o armazenamento dos rejeitos, comumente são utilizados os reservatórios de barragens construídas nos empreendimentos minerários para este fim. Com o passar do tempo, as barragens passam a acumular grandes volumes de rejeito e água se tornado passíveis de situações indesejáveis, tais como anomalias diversas e rupturas. Neste contexto, a presente pesquisa tem por objetivo apresentar uma metodologia de preparação e avaliação de resposta aos simulados de emergência de mesa (Table Top Exercise) e simulado de evacuação total (Full Scale Exercise) a partir do PAEBM da barragem de mineração da Pera Jusante, localizada no município de Parauapebas - Pará. A motivação da proposta do trabalho foi baseada em pesquisas bibliográficas que indicaram a escassez de metodologias de aplicação de simulados de emergência com barragens de mineração. A metodologia foi desenvolvida com base em três etapas, sendo a primeira a apresentação da barragem estudo de caso (incluindo a área a jusante), a segunda a execução dos simulados de emergência e a terceira a avaliação da eficácia dos simulados. A metodologia de verificação de preparação utilizou conceitos internacionais de simulação de emergências de forma gradativa e adaptado para barragens, iniciando com o exercício simulado de mesa e posteriormente realizando o exercício simulado de evacuação de campo em escala completa. Quando da etapa de execução dos simulados, foram elaboradas fichas guias para auxiliar na preparação tanto dos agentes envolvidos, quanto da população exposta à mancha de inundação. E para o registro das informações dos simulados de emergência foi proposta a utilização de fichas contendo o detalhamento das situações de emergências, as respostas previstas e demais informações para a condução dos simulados. Como resultados obtidos pode-se destacar que na etapa de execução dos simulados foi possível conhecer a capacidade de se responder a uma eventual situação de emergência na barragem estudo de caso, com resposta no ponto de vista do pesquisador bastante positiva, uma vez que atendeu a maioria dos itens previstos nos simulados, alcançando percentuais de eficácia igual a 83,33% para o simulado de mesa (Table Top Exercise) e 93,33% para o simulado de evacuação total (Full Scale Exercise). A presente pesquisa pode ser aplicada a qualquer barragem de mineração que tenha um PAEBM concebido e espera-se que venha contribuir para o aprimoramento das metodologias de preparação e resposta a emergências com barragens de mineração, sendo utilizada para aperfeiçoar o processo de mineradoras que já praticam ações similares, e sobretudo, mineradoras que ainda iniciam os trabalhos relativos à preparação e resposta a emergências tendo em vista a segurança da população a jusante.
Acesso aberto (Open Access)
Pequenas barragens: uma oportunidade de desenvolvimento científico, técnico e regulamentador
(Universidade Federal do Pará, 2018-02-19) NAVA, Francy Rosy; PINTO, Andreia Cristina Brito; http://lattes.cnpq.br/3743402063049504; ISHIHARA, Júnior Hiroyuki; http://lattes.cnpq.br/3498874642887006
Embora pequenas barragens de cursos hídricos tenham importantes e diversas finalidades, mesmo que de porte menor, se tratam de estruturas que ocasionam mudanças socioambientais consideráveis e representam riscos cada vez mais evidentes. Esses termos não são considerados pelos direcionamentos normativos estabelecidos no Brasil, isso porque, o sistema regulador tem sido estimulado pelas fortes discussões em análise às vantagens e desvantagens das barragens, só que, voltadas para os grandes empreendimentos. Assim, criou-se uma lacuna, que substancia e direciona este estudo no sentido de que as pequenas barragens de cursos d’água também merecem atenção. Para comprovar essa necessidade, esta pesquisa foi norteada pelas seguintes perguntas científicas: 1. Como a ocorrência de pequenas barragens é abordada no meio científico e técnico? 2. Qual a representatividade dos eventos impactantes associados à construção/operação de pequenas barragens? 3. Como o ordenamento legal e institucional incorpora a gestão das pequenas barragens? Para respondê-las, um percurso metodológico foi estabelecido, permitindo o atendimento ao objetivo de analisar pequenos barramentos de cursos d’água na bacia hidrográfica do rio Uraim sob a ótica da gestão territorial e socioambiental e dos ordenamentos normativos. Os resultados demonstraram diversas fragilidades no tocante ao conhecimento científico e técnico, assim como, no ordenamento normativo e institucional responsável pela gestão ambiental de estruturas com potencial poluidor/degradador. As fragilidades encontradas, sejam no licenciamento ou nos aspectos de segurança, são os principais fatores que impulsionam a prática de estabelecimento de pequenos barramentos irregulares nos cursos d’água, desconsiderando critérios técnicos e ambientais. Comprovaram-se, ainda, a representatividade das pequenas barragens e os ricos socioambientais significativos. Dessa forma, este estudo contribui com a compreensão aprofundada dos papeis de todos os atores responsáveis pela gestão das pequenas barragens. Adicionalmente, estimula discussões sobre o desempenho do ordenamento normativo e institucional em promover a implementação eficiente das políticas ambientais estabelecidas pelo Estado. Esses resultados podem ser usados pelos formuladores de políticas e tomadores de decisão governamental para melhorar o quadro regulatório e o papel executor.

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