universidade federal de minas gerais análises de risco aplicadas a barragens de terra e ...

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UNIVERSIDADE FEDERAL DE MINAS GERAIS
CURSO DE MESTRADO EM GEOTECNIA E TRANSPORTES

ANÁLISES DE RISCO APLICADAS A BARRAGENS DE TERRA E
ENROCAMENTO:

ESTUDO DE CASO DE BARRAGENS DA CEMIG GT

ALEXANDRE VAZ DE MELO

Belo Horizonte, 28 de fevereiro de 2014
Alexandre Vaz de Melo

ANÁLISES DE RISCO APLICADAS A BARRAGENS DE TERRA E
ENROCAMENTO:
ESTUDO DE CASO DE BARRAGENS DA CEMIG GT

Dissertação apresentada ao Curso de Mestrado em Geotecnia e
Transportes da Universidade Federal de Minas Gerais, como
requisito parcial à obtenção do título de Mestre em Geotecnia e
Transportes.
Área de concentração: Geotecnia
Orientadora: Profa Dra Terezinha de Jesus Espósito Barbosa
Coorientador: Profo Dro Mauro da Cunha Naghettini

Belo Horizonte
Escola de Engenharia da UFMG
Ano 2014
Melo, Alexandre Vaz de.
M528s Análises de risco aplicadas a barragens de terra e enrocamento
[manuscrito]: estudo de caso de barragens da Cemig GT / Alexandre Vaz
de Melo. - 2014.

xviii, 168 f., enc.: il.

Orientadora: Terezinha de Jesus Espósito Barbosa.
Coorientador: Mauro da Cunha Naghettini.

Dissertação (mestrado) Universidade Federal de Minas Gerais,
Escola de Engenharia.

Apêndices: f.[53]

Inclui bibliografia.

1. Mecânica do solo - Teses. 2. Barragens e açudes - Segurança -
Teses. 3. Avaliação de riscos ambientais - Teses. I. Espósito, Terezinha de
Jesus. II. Naghettini, Mauro. III. Universidade Federal de Minas Gerais,
Escola de Engenharia. IV. Título.
CDU: 624.13(043)

AGRADECIMENTOS

A Deus, pela vida.

À querida Carol, pelo companheirismo e amor incondicional, essencial nos momentos mais difíceis.
Amo você.

Aos meus pais, Mucio e Yara, que nunca mediram esforços para me dar as oportunidades que me
trouxeram até aqui. À minha família, que sempre torceu por mim.

À Profa. Terezinha Espósito, pela excelente orientação, disponibilidade e por acreditar no meu
potencial. O aprendizado foi de grande valia. Ao Prof. Mauro Naghettini, pela confiança e
discussões importantes e equilibradas no grupo de pesquisa de gestão de risco em barragens.

Às minhas mentoras Teresa e Adelaide, por sempre me apoiarem, estimularem em mim a paixão
pela Segurança de Barragens e me tornarem o profissional que sou hoje, quem sabe um dia igual a
elas.

Ao Diego e à Paula, pela amizade, sintonia, conselhos, discussões sobre Segurança de Barragens,
além do apoio decisivo para conclusão deste trabalho. Sem o suporte nas atividades profissionais
não seria possível entregá-lo em tão pouco tempo.

Aos amigos da equipe Dams, Paulo César e Jader, pela parceria e ajuda constantes. Aos demais
colegas da Gerência, pelo carinho.

À Cemig GT, pelo tradicional incentivo no aperfeiçoamento dos funcionários e pela viabilidade de
aplicação prática (estudo de caso) do tema.

Aos professores do curso de Geotecnia (Gustavo, Lúcio, Graça e Giovana), pela partilha de seus
conhecimentos. Aos colegas Matheus, Publio, Leandro e Gustavo, pelo companheirismo.

Aos meus melhores amigos, que tornaram esta caminhada menos árdua.

i
"The problem is not the dams.
It is the hunger.
It is the thirst.
It is the darkness of a township.
It is township and rural huts without running water, light or sanitation.
It is the time wasted in gathering water by hand.
There is a real pressing need for power in every sense of the word.”

Nelson Mandela
in Role of dams on the development and management of rivers basins
ii
SUMÁRIO

LISTA DE SÍMBOLOS ................................................................................................................ VII
LISTA DE FIGURAS ................................................................................................................... X
LISTA DE TABELAS................................................................................................................... XII
LISTA ABREVIATURAS E SIGLAS.......................................................................................... XIV
RESUMO....................................................................................................................................... XVII
ABSTRACT................................................................................................................................... XVIII
INTRODUÇÃO............................................................................................................................. 1
1.1 Contextualização...................................................................................................................... 1
1.2 Justificativa.............................................................................................................................. 3
1.3 Objetivos.................................................................................................................................. 4
1.4 Estrutura da dissertação........................................................................................................... 5
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA................................................................................................... 6
2.1 Barragens convencionais de terra e enrocamento.................................................................... 6
2.2 Riscos em barragens de terra e enrocamento........................................................................... 10
2.3 Gestão de risco aplicada a barragens....................................................................................... 14
2.3.1 Avaliação de risco................................................................................................................. 17
2.3.1.1 Análise de risco.................................................................................................................. 19
2.3.1.2 Apreciação de risco............................................................................................................ 24
2.3.2 Controle de risco................................................................................................................... 28
2.4 Gestão de risco no Brasil: Lei 12.334....................................................................................... 29
2.5 Terminologia aplicada à gestão de risco.................................................................................. 33
2.6 Métodos de análise de risco..................................................................................................... 34
iii
2.6.1 Índice global de risco............................................................................................................ 37
2.6.2 Índice global de risco modificado......................................................................................... 40
2.6.3 Índice de Lafitte.................................................................................................................... 43
2.6.4 Metodologia para tomada de decisões: sistema de classificação de barragens Sabesp........ 46
2.6.5 Metodologia de classificação de barragens Cemig............................................................... 49
2.6.6 Potencial de risco.................................................................................................................. 54
2.6.7 Matrizes de classificação: Lei 12.334.................................................................................... 58
2.6.8 Outros métodos de análise preliminar de risco..................................................................... 64
2.6.9 Diagramas de localização, causa e indicadores de falhas – LCI........................................... 66
2.6.10 Análise dos modos de falha e seus efeitos – FMEA........................................................... 72
2.6.11 Análise por árvore de eventos – ETA................................................................................. 77
2.6.12 Análise por árvore de falhas – FTA.................................................................................... 81
3 METODOLOGIA....................................................................................................................... 84
3.1 Geral........................................................................................................................................ 84
3.2 Seleção do grupo de barragens................................................................................................. 84
3.2.1 Área de concentração: foco em estruturas geotécnicas........................................................ 84
3.2.2 Função da barragem: hidreletricidade................................................................................. 84
3.2.3 Porte da barragem: grandes barragens.................................................................................. 85
3.2.4 Idade: Concepção à luz da moderna mecânica dos solos e engenharia de barragens........... 85
3.3 Coleta de dados........................................................................................................................ 86
3.4 Aplicação de métodos de análise de risco................................................................................ 86
3.4.1 Aplicação de métodos de análise preliminar de risco em portfólio de barragens................. 87
3.4.2 Aplicação de métodos de análise de risco em barragens individuais.................................. 87
4 ESTUDO DE CASO................................................................................................................... 89
4.1 Parque gerador da Cemig Geração e Transmissão................................................................... 89
4.2 Seleção da amostra de barragens............................................................................................. 90
iv
4.3 Caracterização dos empreendimentos...................................................................................... 92
4.3.1 UHE Emborcação................................................................................................................. 92
4.3.2 UHE Irapé............................................................................................................................. 94
4.3.3 UHE Jaguara......................................................................................................................... 97
4.3.4 UHE Miranda....................................................................................................................... 99
4.3.5 UHE Nova Ponte.................................................................................................................. 102
4.3.6 UHE São Simão.................................................................................................................... 104
4.3.7 UHE Três Marias.................................................................................................................. 108
4.3.8 UHE Volta Grande................................................................................................................ 111
5 RESULTADOS E DISCUSSÕES.............................................................................................. 114
5.1. Aplicação dos métodos de análise preliminar de risco em portfólio....................................... 114
5.1.1 Aplicação do método índice global de risco......................................................................... 114
5.1.2 Aplicação do método índice global de risco modificado...................................................... 116
5.1.3 Aplicação do método índice de Lafitte................................................................................. 118
5.1.4 Aplicação da metodologia Sabesp........................................................................................ 120
5.1.5 Aplicação da metodologia Cemig......................................................................................... 123
5.1.6 Aplicação do método potencial de risco................................................................................ 126
5.1.7 Aplicação das matrizes de classificação da Lei 12.334.......................................................... 129
5.2 Classificação final dos métodos de análise preliminar de risco em portfólio.......................... 132
5.3 Aplicação dos métodos de análise de risco em barragens individuais..................................... 135
5.3.1 Aplicação do método LCI..................................................................................................... 135
5.3.2 Aplicação do método FMEA................................................................................................ 142
5.4 Avaliação em fases: análise preliminar de risco e análise individual...................................... 150
6 CONCLUSÕES E SUGESTÕES PARA PESQUISAS FUTURAS.......................................... 152
6.1 Conclusões................................................................................................................................ 152
6.2 Sugestões para pesquisas futuras.............................................................................................. 156
v
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS........................................................................................... 158
APÊNDICE.................................................................................................................................... i
Apêndice A.1.................................................................................................................................. i
Apêndice A.2.................................................................................................................................. vii
Apêndice A.3.................................................................................................................................. xii
Apêndice A.4.................................................................................................................................. xv
Apêndice A.5.................................................................................................................................. xix
Apêndice A.6.................................................................................................................................. xxi
Apêndice A.7.................................................................................................................................. xxiii
Apêndice A.8.................................................................................................................................. xxiv
Apêndice A.9................................................................................................................................. xxvii
Apêndice A.10............................................................................................................................... xxx
Apêndice A.11............................................................................................................................... xliv
vi