3. instrumentação barragens terra

8/9/2019 3. Instrumentação Barragens Terra

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João Francisco Alves Silveira

SBB Engenharia Ltda

INSTRUMENTAÇÃ O DE

BARRAGENS DE

TERRA-ENROCAMENTO


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AUSCULTAÇÃ O DE BARRAGENS

DE TERRA-ENROCAMENTO

A experiência tem mostrado que a maior parte dosacidentes com barragens ocorrem durante o primeiroenchimento do reservatório, ou mesmo durante aconstrução.

A instrumentação de controle deve ser instalada desdeas primeiras etapas da construção, devendo asmedições serem efetuadas durante o períodoconstrutivo, fase de enchimento do reservatório eoperação.


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A análise dos dados da instrumentação deve ser realizada“Pari Passu” com a realização das leituras, de modo apermitir a pronta detecção de qualquer eventual anomalia.

Relatórios detalhados de análise devem ser emitidos:

Mensalmente na fase de enchimento

Trimestralmente durante o 1º ano de operação

Semestralmente a seguir




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Grandezas mais importantes medidas :

Pressões Neutras

Subpressões

Recalque / Deslocamentos horizontais

Pressões Totais / Efetivas

Vazões de drenagem

Materiais Sólidos carreados




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FLUXO ATRAVÉS DO ATERRO DE

UMA BARRAGEM

Ensaio de laboratório

com corante


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Barragem de cascalho com núcleo argiloso

FLUXO ATRAVÉS DO ATERRO DE

UMA BARRAGEM


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INFLUÊNCIA DAS PORO-PRESSÕES

NA ESTABIL IDADE

Determinação do Fator

Segurança mínimo.


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MV-1

SOLO RESIDUAL

EIXO DA BARRAGEM

758.00

773.44

1

2

1

PN-8

2

765.40

12

743.00MNA-3MNA-2

PN-6

MNA-1

PZ-2

LINHA DE ESCAVAÇÃO

COMPACTADOATERRO

PZ-3

756.00

773.36

PN-7

ATERRO

1

768.80 N.A. MÁX. NORMAL

2.5

771.90 N.A. MÁX.MAX.

PN-5PN-4

PN-2PN-1

PZ-1

735.00

739.00

725.00 LINHA DE REFERÊNCIA

COMPACTADOATERRO

SOLO RESIDUAL

COMPACTADO

755.90

MR-1

PN-3

i=1%

ESCALA GRÁFICA

SEÇÃO INSTRUMENTADA - EST.9+0.00

PZ-3A733.00

725

730

735

740

750

755

760

765

770

775

780

COTAS(m)

745

0 5 10 15 20 25m1:500

745.00

PL-0

PL-1

PL-2

PL-3

PL-4

PL-5

PL-6

PL-7

BARRAGEM PARAITINGA

PIEZOMETRIA

7 5 4

754

754

754

7 5 4

7 5 4 . 5

75 4.5

755

755.5

7 6 9.5

7 7 0

7 7 0. 5

7 7 1

Malha deelementos finitose linha freática.

Seção Est.9+00


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PIEZÔMETRO DE MACIÇO

Definição: Instrumento concebido para medir a pressão

intersticial da água (pressão neutra) no interior do aterro, ouem camadas mais permeáveis da fundação. Podem ser do

tipo pneumático, hidráulico, de resistência elétrica ou corda

vibrante.

Piezômetros de corda

vibranteFuncionamento de um piezômetro

pneumático do tipo fechado


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O que é lido: O instrumento é dotado de uma pedra porosa

que permite medir a pressão interna da água existente nosporos e interstícios do solo, provenientes do adensamento

do solo (na construção) e da rede de fluxo após oenchimento do reservatório.

Piezômetro sem cabo Piezômetro pneumático comequipamentos de leitura (SisGeo)


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Cuidados na instalação: Os instrumentos devem ser

instalados empregando-se valetas para condução dos cabos.Esses devem estar afastados entre si, colocando-se septos

de argila plástica a cada 20 m.

Feixe de cabos ao longo deuma valeta Dispositivo que assegura oafastamento entre cabos


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PIEZÔMETRO DE FIBRA ÓPTICA


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Propagação do feixe de luz em um cabo defibra ótica


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Sensor de fibra ótica Fabry-Perot para medição dedeformações


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Princípio de operação de sensor de pressãoFabry-Perot

PIEZ METRO DE FUNDA O


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PIEZÔMETRO DE FUNDAÇÃ O (Tipo Standpipe)

Definição: Instrumento concebido para medir assubpressões na fundação da barragem, ou seja,a pressão intersticial da água nas juntas da

rocha de fundação.

Cuidados na Instalação: Os instrumentos sãonormalmente instalados antes da construção, a

partir de furos de sondagem executados até onível de interesse, preenchidos posteriormente

com calda de cimento ou bentonita.


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PIEZÔMETRO DE FUNDAÇÃ O

Piezômetro tipo Casagrandemodificado.

Esquema de um piezômetrostandpipe em sondagem.


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N.A.e poro-pressõesquando há fluxo de água

N.A.quando não háfluxo d’água



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Aparelho de leitura: Pio elétrico conectado auma trena com graduação mínima a cada 0,5

cm.

Unidade de leitura Trena



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Tipo de solo Areia Silte Argila

k (cm/s) 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9

Instalação A 8 seg 1,3 min 13 min 2,2 h 22 h 9,4 dias 94 dias

Instalação B 12 seg 2,0 min 20 min 3,4 h 34 h 14,2 dias 142 dias

Instalação C 17 seg 2,9 min 29 min 4,8 h 48 h 20,2 dias 202 dias



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Caixa de proteção de piezômetrosna barragem de Paraitinga –

SABESP.Proteção do tubo do piezômetro

durante a construção dabarragem.



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Freqüências de leitura: Fase enchimento do reservatório: 3 semanais

Primeiro ano de operação: 2 semanais

Fase de operação: quinzenal


CONDI ES DE FLUXO NAS


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CONDIÇÕES DE FLUXO NAS

OMBREIRAS DE UMA BARRAGEM

Piezometria na O.D. da barragem de Porto Colômbia.

FLUXO PELA O E DA


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FLUXO PELA O.E. DA

BARRAGEM DE ÁGUA VERMELHA

Existência de camada de brecha muitopermeável na fundação da barragem


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ANÁLISE PERCOLAÇÃ O MEF

Análise tridimensional de

percolação através doprograma TRIDIFLUX.O.E. da barragem de

Água Vermelha.

EVOLUÇÃ O DAS LINHAS


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EVOLUÇÃ O DAS LINHAS

ISOPIEZOMÉTRICAS

Maio 1975

Novembro 1975

Dezembro 1976

Barragem deMarimbondo

EVOLU O DA LINHA FRE TICA NO


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EVOLUÇÃ O DA LINHA FREÁTICA NO

ATERRO DE UMA BARRAGEM


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VARIAÇÃ O DOS NÍVEIS PIEZOMÉTRICOS

Queda do NA a montante esubida a jusante da cortina

de injeção sob o eixo dabarragem


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TESTE DE RECUPERAÇÃ O N.A.

Gráfico log (relação carga) versus tempo,para determinação do coeficiente de

permeabilidade.Representação do

ensaio de recuperaçãode nível d’água em um

piezômetro standpipe.

RECOMMENDED PZ LOCATION FOR


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RECOMMENDED PZ LOCATION FOR

SMALL EARTHFILL DAMS.Potential Hazerd Classification

PHC 1 PHC 2 PHC 3

ód l Õ


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Módulo 2 - QUESTÕES

• Onde deveriam ser instalados os piezômetros de

fundação ou no filtro dessa barragem?


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MEDIDOR DE RECALQUE

Definição: Instrumento concebido para medir os deslocamentos

verticais da fundação e do aterro, desde o período construtivo, atéa sua estabilização. São instalados ao longo de furos de

sondagem vertical, devendo ter como referência a rocha sã na

fundação da barragem.


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Medidor tipo KM instalado na

crista da barragem de Canoas II. Medidor de recalque tipo USBR.

MEDIDOR DE RECALQUE


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Perfil de instalação de um

medidor magnético de recalque.

Torpedo e trena para leitura do

medidor magnético tipo GEOKON.

MEDIDOR DE RECALQUE


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O que é lido: São medidos os recalques (deslocamentosverticais) das placas, inseridas na superfície de fundação

ou no aterro, em relação a um referencial fixo em

profundidade (rocha sã).

Cuidados na Instalação: Realizar controle topográficodo nível de instalação das placas e do topo do tubo de

referência, para assegurar que este tubo esteja fixo e que

não haja perda dos recalques medidos.

MEDIDOR DE RECALQUE


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CÉLULAS DE RECALQUE

Localização dosinstrumentos ao

longo da seção dabarragem.

Esquema de

funcionamento deuma célula

hidráulica derecalque.


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Perspectiva da célula

hidráulica de recalqueempregada nas BEFC de

Xingó, Itá e Itapebi.


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Instalação de célula derecalque junto com

extensômetro múltiplohorizontal tipo KM, na

BEFC de Xingó.

Sistema de aeraçãoempregado nas BEFC

de Xingó e Itá.


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Recalque medido por células de recalque ao longo daseção da BEFC Xingó.


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MEDIDOR DE RECALQUE

Freqüências de leitura:

Fase enchimento do reservatório: semanal

Primeiro ano de operação: quinzenal

Fase de operação: mensal


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Barragem de Gabião, Brasil.


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INCLINÔMETRO

Definição: Instrumento concebido para medir

deslocamentos horizontais de uma barragem através de umtorpedo que é inserido no interior de um tubo-guia vertical,

dotado de quatro ranhuras. O torpedo é dotado de um servo

acelerômetro que mede a inclinação em relação a vertical.

Inclinômetros instalados para a observação de superfícies em

potencial de escorregamento.


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INCLINÔMETRO

Aparelho de Leitura: O torpedo é abaixado até o fundo da

sondagem, conectado a um cabo elétrico e uma trena. Aoser içado as leituras são realizadas a intervalos de 0,50 m,

segundo duas direções ortogonais entre si. Depois realiza-

se nova série de leituras, girado-se o torpedo de 180º.

Inclinômetro modelo 6000com unidade de leitura e

bobina com o cabo elétrico.

INCLIN METRO


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INCLINÔMETRO

O que é lido: O inclinômetro mede osdeslocamentos angulares ao longo da

sondagem, através dos quais pode-se

medir os deslocamentos horizontaisda fundação e do aterro. O grande

interesse está em se detectar juntas

com deslocamento cisalhanteconcentrado.

Ângulo de inclinação e desvio lateral.

INCLIN METRO


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INCLINÔMETRO

Cuidados na instalação: Na instalação dos tubos-guiasdeve-se tomar o máximo cuidado para evitar o

desalinhamento da composição. Na injeção do espaço

restante do furo deve-se evitar a entrada da calda no interior

da composição, através da vedação de todas as conexões.

entre tubos e luvas.

Leitura de uminclinômetro na

barragem de Água

Vermelha.

INCLIN METRO


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INCLINÔMETRO

Tubo-guia Modelo 6400 Glue-Snap ABS com um novo

sistema de encaixe.

Tubos-guia e luva doinstrumento.

INCLIN METRO


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INCLINÔMETRO


Fase enchimento do reservatório: semanal Primeiro ano de operação: quinzenal

Fase de operação: mensal / trimestral

Esquema típico de instalação de cadeia de inclinômetro na base de um

aterro.

C LULA DE PRESS O TOTAL


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CÉLULA DE PRESSÃ O TOTAL

Definição: Instrumento inserido no interior do aterro eque mede a pressão total do solo aplicada sobre aalmofada do instrumento.

Células de pressãototal tipo Geokon, para

serem instaladas nocontato solo- concreto.



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Seção esquemáticailustrando o

funcionamento de umacélula hidráulica tipo

Gloetzl.

Célula hidráulica tipoGloetzl.




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O que é lido: As células de pressão total são instaladasdurante o período construtivo, através de trincheiras

apropriadas. Medem, portanto, a pressão aplicada pelas

partículas sólidas mais a pressão da água intersticial.

Cuidados na Instalação: Particular atenção deve ser dedicada ao correto posicionamento das células, para se

assegurar que a mesma fique em íntimo contato com o

aterro, e que na compactação do solo não haja danificaçãodo instrumento.




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Detalhe da instalação de uma roseta decélulas de pressão total, conjuntamentecom piezômetros, na face de jusante do

muro de ligação de Água Vermelha.

Detalhe da transição executada no localde instalação das células de pressãototal, na face jusante da barragem de

Água Vermelha.




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Galeria da UsinaJacareí.




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Fase enchimento do reservatório: 3 semanais

Primeiro ano de operação: 2 semanais

Fase de operação: quinzenal / mensal


EXTENS METRO PARA SOLO


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EXTENSÔMETRO PARA SOLO

Definição: Instrumento concebido para medir asdeformações do solo ao longo da horizontal, sendo instaladosao longo de valetas alinhadas com o eixo da barragem, nasproximidades da crista da barragem e das ombreiras.

Ilustração esquemática dos deslocamentos horizontais ao longo daseção longitudinal de uma barragem.



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Instalação de uma cadeia deextensômetros para solo em

uma barragem de terra.

Instalação de extensômetro horizontaltipo KM junto à célula hidráulica de

recalque na BEFC de Itá.




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Extensômetro horizontaltipo KM sendo instalado

na BEFC de Xingó.

Detalhe da placa de umextensômetro horizontal tipoKM sendo instalado junto àuma célula de recalque, na

BEFC de Xingó.




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Medidor deconvergência tipo

trena, que pode serinstalado entre pilaresde concreto ao longo

da crista da barragem.




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Extensômetro horizontal tipo magnético utilizado na barragem deGepatsch.




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Plano deinstrumentação

da barragemPrincipal de

Vatnedalsvatn,

na Noruega.


MARCO SUPERFICIAL


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MARCO SUPERFICIAL

Definição: Instrumento concebido para medir osdeslocamentos da barragem em relação às estações

topográficas instaladas nas ombreiras,preferencialmente sobre a rocha. Os marcos são

geralmente instalados ao longo da crista da barragem ou

sobre as bermas.

Marco superficialutilizado na Barragem

de Salinas.

MARCO SUPERFICIAL


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Marco superficial utilizadona Barragem de

Marimbondo.Estação topográfica de

referência para a medição de

deslocamentos horizontais.

MARCO SUPERFICIAL

MARCO SUPERFICIAL


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O que é lido: São medidos os deslocamentos horizontaise verticais da barragem, geralmente a partir do final da

construção. Estes deslocamentos devem ser lidos com

precisão da ordem de (pelo menos) 0,5 cm.

MARCO SUPERFICIAL

MARCO SUPERFICIAL


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MARCO SUPERFICIAL

Cuidados na instalação: Os marcos posicionados sobreo talude de jusante devem ser instalados no interior detubulações de concreto, conforme ilustrado a seguir.

Detalhe do marco dedeslocamento superficial

(Água Vermelha e TrêsIrmãos).

MARCO SUPERFICIAL


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Fase enchimento do reservatório: semanal

Primeiro ano de operação: mensal

Fase de operação: semestral

MARCO SUPERFICIAL

MEDIDOR DE VAZÃ O


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MEDIDOR DE VAZÃ O

Definição: Instrumento concebido para medir as vazões dedrenagem através da fundação, e as infiltrações através do

aterro. São geralmente do tipo triangular ou trapezoidal,instalados ao longo das canaletas e caixas do sistema de

drenagem.

Medidor triangular emsurgência d’água a

jusante da barragem de

Boa Esperança.

MEDIDOR DE VAZÃ O


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Medidor de vazão tiporetangular instalado na saídado sistema de drenagem

interna da barragem de PortoPrimavera.

Medidor de vazão tipoParshall instalado no túnel

de drenagem da barragem deÁgua Vermelha.

MEDIDOR DE VAZÃ O

MEDIDOR DE VAZÃ O


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Medidor triangular

MEDIDOR DE VAZÃ O

MEDIDOR DE VAZÃ O


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O que é lido: Determina-se a coluna d’água ( H) no medidor,através da qual pode-se calcular a vazão, através de uma

fórmula experimental, função do ângulo e da lâmina do

medidor triangular, ou do tipo de medidor.

Gráfico para medidorestrapezoidais tipo Cipoletti

(Q = 0,0186.L.H

3/2

).

MEDIDOR DE VAZÃ O

MEDIDOR DE VAZÃ O


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MEDIDOR DE VAZÃ O

MEDIDOR DE VAZÃ O


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Cuidados na instalação: As vazões de drenagem são

influenciadas pelo nível do reservatório e pelas precipitaçõespluviométricas. Desta forma, deve-se evitar leituras logo após

períodos de chuva e providenciar sempre a remoção de algas e

vegetação flutuante nas proximidades do medidor.

Barragem de pequeno porte com saída do sistema de

drenagem em um único ponto.

MEDIDOR DE VAZÃ O

MEDIDOR DE VAZÃ O


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Barragem de médioporte com septo

impermeável central edois medidores de

vazão.

Barragem com área

alagada a jusante, naregião da calha dorio.

MEDIDOR DE VAZÃ O

MEDIDOR DE VAZÃ O


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Medidor triangular de vazãoacoplado a um sistema de

automação.

Flutuador para automaçãode medidores de vazão com

sensor de corda vibrante.

MEDIDOR DE VAZÃ O

MEDIDOR DE VAZÃ O


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Fase enchimento do reservatório: leituras diárias Primeiro ano de operação: 3 semanais

Fase de operação: semanal

Medidor triangular devazão interligado ao

ADAS, na fundação dasestruturas de concreto dabarragem Principal de

Itaipu.

MEDIDOR DE VAZÃ O

CABINES DE INSTRUMENTAÇÃ O


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Cabine de instrumentaçãoda barragem de

Marimbondo.

Painel de leitura nabarragem de Marimbondo.



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Cabine de instrumentaçãoda barragem de Chavantes.

Cabine de instrumentaçãoda barragem de Porto

Primavera.



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3. instrumentação barragens terra

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