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AGOSTO 2017
MSc. Eng.° Dimilson Pinto Coelho
Itaipu Binacional
EVOLUÇÃO DOS PROJETOS 3D APLICADOS A SEGURANÇA DE
BARRAGENS
Eng. Dimilson Pinto Coelho
Engenheiro Civil- Universidade Federal do Paraná – UFPR
Mestrado em Inovações Tecnológicas Institutos – LACTEC
•Divisão de Engenharia Civil e Arquitetura - ENCC.DT - ITAIPU Binacional
•Diretor Técnico do CBDB- Comitê Brasileiro de Barragens
•Coordenador do CEASB – Centro de Estudos Avançados em Segurança de
Barragens
APRESENTAÇÃO:
As barragens desempenham um papel importante para
o desenvolvimento de uma sociedade, garantindo qualidade
de vida e condições para o crescimento da população.
Desde a antiguidade as barragens são utilizadas para
armazenamento de água assegurando os seus usos:
Abastecimento Controle de enchentes Hidrelétricas Agricultura e
Pecuária
Turismo/Navegação Irrigação Contenção de resíduos
industriais e rejeitos
BARRAGENS
BARRAGEM DE ALGODÕES
VERTEDOURO EM OPERAÇÃO E INÍCIO DA RUPTURA
SEGURANÇA DE BARRAGENS
BARRAGEM – VISTA GERAL APÓS RUPTURA
BARRAGEM – VISTA GERAL APÓS RUPTURA
O que é segurança de Barragens?
✓Controlar a funcionalidade e a segurança estrutural do Complexo
Hidrelétrico;
✓Realizar o monitoramento através de inspeções visuais e a análise da
instrumentação;
✓Acompanhamento rigoroso e criterioso dos parâmetros dos
instrumentos e dos sistemas;
✓Realizar estudos específicos de análise do comportamento da
barragem;
✓Atuar preventivamente para evitar qualquer risco a saúde estrutural
da Barragem, investindo em Pesquisas e Desenvolvimento P&D.
Usina Hidrelétrica de Itaipu
Principais características técnicas
1.350 quilômetros quadrados de superfície de
reservatorio;
20 unidades geradoras de 700 MW cada uma, com um
total de 14.000 MW instalados;
170 quilômetros de extensão de reservatorio;
120 metros é a queda bruta normal;
62.200 metros cúbicos por segundo é a capacidade
máxima de descarga do vertedouro;
Responsável pela geração de aproximadamente:
75.2% Consumo da
Energia do Paraguai
16.8% Consumo da
Energia do Brasil
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1973
Evolução dos projetos.
Cronograma apertado
• 40.000 - Pessoas trabalhando na construção de
Itaipu;
• Principais Projetistas localizados nas sedes de
SP, RJ e outros exterior;
• Desenhos eram realizados a mão; (lápis e
caneta nanquim);
• Planejamento;
Construção: 1974 -1982
43
anos
Escala do Tempo
Construção: 1974 -1982
E como é que eles faziam
Projetos executados no RJ e SP
Desenhados a mão
Não existia:
Aeroporto
PARAGUAI BRASIL
Qualidade do projeto Itaipu
• Projetos eram enviados de avião;
• Excelente arquivo técnico, com metodologia de
arquivamento bem definida e aplicada até hoje;
• Critério de elaboração e revisões;
• Excelente qualidade da mão de obra. Melhores
projetistas do Brasil e do Mundo;
• Projetos planejados, detalhados e criteriosos.
Sem deixar dúvidas!
Exemplos dos projetos de Itaipu
Projetos extremamente detalhados.
Modelo da barragem principal
Modelo na escala 1:250, de bloco com tomada
d’água de H =180 m.
Estação de Tratamento de Água
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Perspectiva da Fundação e da Barragem em 3D
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tridimensionais da Barragem
Zoneamento das camadas de concreto
Pensando no futuro
Foram extraídos 105 corpos de prova;
Resgate de todas as fichas de concretagem;
Monitoramento da Saúde Estrutural MEF
Campo de tensões do Bloco-Fundação
com carregamentos hidrostáticos
Malha em elementos finitos
Campo de deslocamento em x
Simulação em MEF da Barragem de Itaipu em 3D
Produtos HDS – ScanStation
Radio antenna
Botão ON/OFF
Porta USB
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Bateria interna
Display colorido touchscreen
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Bolha externa
Alça Removível
Torre de rotação horizontal
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Conector bateria externa em base fixa
Conector Ethernet em base fixa
Prumo Laser
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O equipamento - Como funciona?
• Para medir cada ponto:
• O conjunto de espelhos se posiciona
• O laser de alta potência é disparado
• A luz viaja até objeto é refletida e parte dela
retorna ao equipamento
• A distância e a intensidade do retorno é
determinada
• As coordenadas são obtidas pelo
posicionamento dos espelhos e/ou do servo
motor e da distância medida
• A cor natural é obtida a partir de uma fotografia
colorida tirada pelo equipamento
• Não é necessário iluminação para a medição
Barragem de Contrafortes
Barragem de Enrocamento
Barragem de Terra
Imagem da construção de Itaipu
Modelo tridimensional da superfície do
terreno submersa
Modelo tridimensional da superfície do
terreno submersa
Superfície do terreno submersa
Monitoramento
da Saúde
Estrutural
LINHAS DE
PESQUISA
Geotecnia
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Modelo - Fraturamento
Diagrama em cercas - geologia Estudos em Laboratório
Modelo Geológico 3D
Mapa de Subpressão
Modelo Geológico 3D
Fluxo para Regime Permanente
Modelagem Tridimensional Unidade Geradora
Modelagem Tridimensional Unidade Geradora
Simulações Estruturais
Obrigado.
Contato:
Dimilson Pinto Coelho
dimilson@itaipu.gov.br
Tel. 45-3520-2623

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  • 1. AGOSTO 2017 MSc. Eng.° Dimilson Pinto Coelho Itaipu Binacional EVOLUÇÃO DOS PROJETOS 3D APLICADOS A SEGURANÇA DE BARRAGENS
  • 2. Eng. Dimilson Pinto Coelho Engenheiro Civil- Universidade Federal do Paraná – UFPR Mestrado em Inovações Tecnológicas Institutos – LACTEC •Divisão de Engenharia Civil e Arquitetura - ENCC.DT - ITAIPU Binacional •Diretor Técnico do CBDB- Comitê Brasileiro de Barragens •Coordenador do CEASB – Centro de Estudos Avançados em Segurança de Barragens APRESENTAÇÃO:
  • 3. As barragens desempenham um papel importante para o desenvolvimento de uma sociedade, garantindo qualidade de vida e condições para o crescimento da população. Desde a antiguidade as barragens são utilizadas para armazenamento de água assegurando os seus usos: Abastecimento Controle de enchentes Hidrelétricas Agricultura e Pecuária Turismo/Navegação Irrigação Contenção de resíduos industriais e rejeitos BARRAGENS
  • 4. BARRAGEM DE ALGODÕES VERTEDOURO EM OPERAÇÃO E INÍCIO DA RUPTURA SEGURANÇA DE BARRAGENS
  • 5.
  • 6.
  • 7. BARRAGEM – VISTA GERAL APÓS RUPTURA
  • 8. BARRAGEM – VISTA GERAL APÓS RUPTURA
  • 9. O que é segurança de Barragens? ✓Controlar a funcionalidade e a segurança estrutural do Complexo Hidrelétrico; ✓Realizar o monitoramento através de inspeções visuais e a análise da instrumentação; ✓Acompanhamento rigoroso e criterioso dos parâmetros dos instrumentos e dos sistemas; ✓Realizar estudos específicos de análise do comportamento da barragem; ✓Atuar preventivamente para evitar qualquer risco a saúde estrutural da Barragem, investindo em Pesquisas e Desenvolvimento P&D.
  • 10. Usina Hidrelétrica de Itaipu Principais características técnicas 1.350 quilômetros quadrados de superfície de reservatorio; 20 unidades geradoras de 700 MW cada uma, com um total de 14.000 MW instalados; 170 quilômetros de extensão de reservatorio; 120 metros é a queda bruta normal; 62.200 metros cúbicos por segundo é a capacidade máxima de descarga do vertedouro; Responsável pela geração de aproximadamente: 75.2% Consumo da Energia do Paraguai 16.8% Consumo da Energia do Brasil 29x109 Volume total de armazenamento;
  • 12. Cronograma apertado • 40.000 - Pessoas trabalhando na construção de Itaipu; • Principais Projetistas localizados nas sedes de SP, RJ e outros exterior; • Desenhos eram realizados a mão; (lápis e caneta nanquim); • Planejamento; Construção: 1974 -1982
  • 13. 43 anos Escala do Tempo Construção: 1974 -1982 E como é que eles faziam Projetos executados no RJ e SP Desenhados a mão Não existia:
  • 15. Qualidade do projeto Itaipu • Projetos eram enviados de avião; • Excelente arquivo técnico, com metodologia de arquivamento bem definida e aplicada até hoje; • Critério de elaboração e revisões; • Excelente qualidade da mão de obra. Melhores projetistas do Brasil e do Mundo; • Projetos planejados, detalhados e criteriosos. Sem deixar dúvidas!
  • 16. Exemplos dos projetos de Itaipu Projetos extremamente detalhados.
  • 17. Modelo da barragem principal Modelo na escala 1:250, de bloco com tomada d’água de H =180 m.
  • 20.
  • 22. Perspectiva da Fundação e da Barragem em 3D O que podemos elaborar com o modelo 3D?
  • 26. Zoneamento das camadas de concreto
  • 27. Pensando no futuro Foram extraídos 105 corpos de prova; Resgate de todas as fichas de concretagem;
  • 28. Monitoramento da Saúde Estrutural MEF Campo de tensões do Bloco-Fundação com carregamentos hidrostáticos Malha em elementos finitos Campo de deslocamento em x
  • 29. Simulação em MEF da Barragem de Itaipu em 3D
  • 30. Produtos HDS – ScanStation Radio antenna Botão ON/OFF Porta USB Stylus Bateria interna Display colorido touchscreen NEW NEW NEW NEW Bolha externa Alça Removível Torre de rotação horizontal Câmera e espelho com rotação V e H Compensador 2 eixos Conector bateria externa em base fixa Conector Ethernet em base fixa Prumo Laser NEW NEW HD interno NEW NEW NEW
  • 31. O equipamento - Como funciona? • Para medir cada ponto: • O conjunto de espelhos se posiciona • O laser de alta potência é disparado • A luz viaja até objeto é refletida e parte dela retorna ao equipamento • A distância e a intensidade do retorno é determinada • As coordenadas são obtidas pelo posicionamento dos espelhos e/ou do servo motor e da distância medida • A cor natural é obtida a partir de uma fotografia colorida tirada pelo equipamento • Não é necessário iluminação para a medição
  • 36. Modelo tridimensional da superfície do terreno submersa
  • 37. Modelo tridimensional da superfície do terreno submersa
  • 40. Geotecnia Modelo - Geológico Modelo - Fraturamento Diagrama em cercas - geologia Estudos em Laboratório Modelo Geológico 3D Mapa de Subpressão Modelo Geológico 3D Fluxo para Regime Permanente