Como Construir uma Barragem: Métodos de Construção Correntes & a Necessidade de Inovação
A barragem tem sido uma prática de engenharia importante durante milhares de anos, com a primeira barragem a ser construída pelos antigos egípcios por volta de 2800 a.C. As barragens são construídas para bloquear o fluxo de água, criando um reservatório atrás da barragem que pode ser usado para controle de cheias, bem como irrigação, fornecimento de água municipal, e outras actividades humanas. Inspirado por uma notícia recente sobre o fracasso de barragens na Califórnia, este blog examina como as barragens têm sido construídas historicamente nos últimos 100 anos, e que melhorias são necessárias na construção de barragens avançando.
Como construir uma barragem
A construção de uma barragem é um processo complexo, de múltiplas etapas, que requer enormes quantidades de mão-de-obra, matérias-primas e investimento. Aqui estão os passos básicos para construir uma barragem gravitacional – o tipo mais comum de barragem que construímos. As barragens gravíticas são assim chamadas porque são mantidas no solo por gravidade – pesam muito, e são tipicamente feitas de concreto ou pedra.
- Os engenheiros devem deságua o rio onde a barragem deve ser construída. Isto é feito desviando o rio através de um túnel que corre ao redor da zona de construção pretendida. Túneis como este podem ser revestidos com concreto e normalmente são escavados usando uma combinação de furos e explosivos.
- A construção da barragem deve ser iniciada quando o nível do rio estiver baixo. Uma pequena barragem chamada cofragem é construída a montante da zona de construção para ajudar a canalizar a água do funil para o túnel de desvio. Um coferdame também pode ser construído a jusante, mas o objectivo geral é manter a zona de construção seca para que a barragem principal possa ser construída. As bombas podem ser usadas para remover a água que penetra no coferdame.
- Rolha de rocha é removida do leito do rio, e um plinto deve ser construído. Um plinto é uma fundação de concreto para a barragem que a embala nas paredes e no chão do leito do rio/valley. Isto evita que a água vaze nas margens da barragem.
- Agora, é hora de construir a barragem à altura desejada. Uma superfície côncava curvada a jusante de uma barragem ajuda-a a absorver a pressão constante da água que deve suportar. Aço reforçado é utilizado para as superfícies da própria barragem, e é construído um recinto. O recinto é preenchido com concreto para torná-lo extremamente forte e resistente contra o fluxo de água.
O que há de errado com barragens hoje em dia?
Nossos projetos e métodos de construção de barragens têm sido confiáveis por décadas – o que tem dado tão errado nos últimos anos para nos fazer querer reconsiderar? A resposta simples é a mudança climática. As barragens que foram construídas há 50 ou 60 anos foram projetadas com o pressuposto de que o clima seria sempre estável. Do ponto de vista de hoje, no entanto, podemos ver que este simplesmente não é o caso.
Ciclos hidrológicos são sensíveis até mesmo a pequenas mudanças climáticas. Barragens são normalmente projetadas levando em conta dados históricos, mas sem um entendimento de como os ciclos da água podem mudar no futuro.
Como exemplo, a Usina Hidrelétrica Muela foi recentemente concluída no Lesoto, um país que se pensa ter um potencial considerável de recursos hidrelétricos. Após a conclusão da barragem, o Lesoto não tem tido problemas para satisfazer as suas necessidades energéticas domésticas. Contudo, o país é propenso a desastres naturais e desertificação, e é altamente vulnerável às mudanças climáticas. Os cientistas prevêem que o aumento das temperaturas e a diminuição das precipitações nos próximos anos criarão um período de stress hídrico até 2019 que se agravará até 2060, tornando a barragem do Lesoto consideravelmente menos eficaz e ameaçando a sua segurança energética.
Conversamente, na Califórnia, ciclos alternados de seca extrema e chuvas excessivas realçaram o desenho inflexível das barragens naquela região. O volume recorde de chuvas tem levado a registros de enchentes, ameaçando a vida daqueles que vivem ao redor de barragens com vertedouros inadequados. Enquanto algumas barragens estão sendo melhoradas, como a barragem de Folsom de 340 pés, onde engenheiros do Exército estão acrescentando 40% de capacidade ao vertedouro principal, outras estruturas similares estão sendo negligenciadas. Isso poderia resultar em inundações catastróficas que afetariam negativamente os moradores e o meio ambiente.
Barragens do Futuro
Como projetamos barragens no futuro, é crucial que compreendamos e prestemos contas das nossas mudanças climáticas. Sabemos agora que não podemos prever os níveis de água e a capacidade necessária do reservatório com base em dados históricos. Sabemos que a mudança climática é a realidade em que vivemos, e que enquanto alguns locais podem tornar-se mais propensos a inundações do que se pensava anteriormente, outras regiões estão enfrentando estresse hídrico e podem não ser capazes de perceber os benefícios de barragens durante qualquer período razoável.
Não é suficiente usar dados históricos ao planejar um projeto como uma barragem. Os engenheiros devem considerar não apenas um futuro, mas vários futuros possíveis ao trabalhar em um projeto que é tão crítico para a infra-estrutura local.
Um promotor hidrelétrico na Islândia recentemente encomendou um estudo que investiga como deveria desenvolver uma instalação de geração de energia alimentada por geleiras. Este estudo foi considerado necessário porque o derretimento glacial parece estar aumentando e o aumento do fluxo de água é esperado nas próximas décadas. O estudo concluiu que a barragem deveria ser “sobre-instalada” – construída com a capacidade de lidar com mais vazão do que a existente atualmente. Este tipo de pensamento deveria ser aplicado em todo o mundo para construir barragens que nos sirvam de forma segura e produtiva nos tempos incertos que se avizinham.