painel: lei de segurança de barragens e avalição de …€¦ · projetista / construtor /...
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1
PAINEL:
Lei de Segurança de Barragens
e Avalição de Riscos
Tema 113 - Segurança de Barragens
e Avaliação de Riscos
Carlos Henrique MedeirosEng. Civil, M.Sc., Ph.D.
III - segurança de barragem: condição que vise a manter a sua integridade estrutural e operacional e a preservação da vida, da saúde, da propriedade e do meio ambiente;
Art. 2º. Para os efeitos desta Lei, são
estabelecidas as seguintes definições:
ENGENHARIA
ATENDIMENTO
DOS USOS
PREVISTOS
CENÁRIOS DE ROMPIMENTO /
DANOS: JUSANTE (e MONTANTE?)
Carlos Henrique Medeiros
ARTIGOS RELEVANTES
DA LEI NO. 12.334/2010
CARLOS HENRIQUE MEDEIROS
através de eventos /
cursos e participações em
reuniões técnicas, etc.
através de ações conjuntas com agentes de Defesa Civil /
promoção de eventos sobre desastres naturais e induzidos
via de regra acionada
na fase terminal do
problema
CARLOS HENRIQUE MEDEIROS
ARTIGOS RELEVANTES
DA LEI NO. 12.334/2010
SEGURANÇA DE
BARRAGEM NÃO
COMBINA COM:
BUROCRACIA
DEXAR PARA
DEPOIS
FALTA DE
RECURSOS (R$)
DIVISÕES
INTERNAS NA
ORGANIZAÇÃO
INDECISÃO
ADMINISTRATIVA
DESQULIFICAÇÃO
TÉCNICA /
ADMINISTRATIVA
COM ERRO E RISCO
NÃO PODE HAVER
COMPROMISSO
Organizar e manter em bom
estado de conservação as
informações e documentações do
projeto, construção, operação,
manutenção e desativação,
incluindo as Anotações de
Responsabilidade Técnica, ART’s.
LEI No. 12.334/2010
“Risco Zero” ou
“Segurança Absoluta”
ou “Falha Zero” ...
NÃO EXISTE
RISCO = 1 / SEGURANÇA
GESTÃO
DE RISCO
AÇÕES DE CARÁTER NORMATIVO QUE
VISAM A MINIMIZAR A PROBABILIDADE DE
OCORRÊNCIA DE ACIDENTES BEM COMO
A VULNERABILIDADE DAS ÁREAS COM
POTENCIAL PARA SEREM AFETADAS
(COM FOCO NA PREVENÇÃO
OU MITIGAÇÃO DE RISCOS)
PRECISAMOS
IDENTIFICAR,
CLASSIFICAR E
SABER GERIR O
RISCO
RISCO PODE SER CONSIDERADO
RESIDUAL, MÍNIMO, MAS,
NUNCA INEXISTENTE NEM NEGLIGENCIADO
Carlos Henrique Medeiros
“CADA ESTRUTURA DE
BARRAGEM E SEU
SÍTIO GEOTÉCNICO,
TEM SUA IMPRESSÃO
DIGITAL”
Carlos Henrique Medeiros
ANALOGIA DO “QUEIJO SUIÇO” (SWISS CHESSE ANALOGY)
Fatia = uma linha de
defesa do sistema.
Acidente
Aéreo
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ANALOGIA DO “QUEIJO SUIÇO” (SWISS CHESSE ANALOGY)
Pontos Fracos:
- Erro Humano,
- Tecnológico,
- Organizacional.
IDEALFUROS (FALHAS)
LINHAS DE DEFESAS
REAL
SOFT
HARD
SOFT – PAPEIS + PESSOAS: LEGISLAÇÃO,
REGULAMENTAÇÃO, PROCEDIMENTOS, TREINAMENTO,
CONTROLE ADMINISTRATIVO, LICENCIAMENTOS,
CERTIFICAÇÕES, INSPEÇÕES, OPERADORES, ETC.
HARD – INSTRUMENTAÇÃO, SISTEMAS DE ALARMES,
DIQUES FUSÍVEIS, COMPORTAS, VÁLVULAS, ETC.
ERROS DE EXECUÇÃO DO PROJETO /
CONSTRUÇÃO / FISCALIZAÇAO /
SUPERVISÃO / ADMINSTRAÇÃO /
CONSULTORIA, ETC.
FALHAS NA FISCALIZAÇÃO /
SUPERVISÃONORMAS /
PROJETO
PROJETISTA /
CONSTRUTOR /
FISCALIZAÇÃO /
CONSULTORIA
INADEQUADA HABILITAÇÃO
TÉCNICA / ADMINISTRATIVA /
OPERACIONAL
ACIDENTE
BARRAGEM
ADMINISTRAÇÃO /
GERENCIAMENTO / SUPERVISÃO,
ETC. INADEQUADAS
PROJETO
CONSTRUÇÃO
FISCALIZAÇÃO
SUPERVISÃO /
ADMINISTRAÇÃO DA OBRA
CLIENTE /
EMPREENDEDOR
Apud Reason, J. T. (1990) – Human Error. Cambridge, UK: Cambridge University Press, p. 173.
ANALOGIA DO “QUEIJO SUIÇO” (SWISS CHESSE ANALOGY)
13
BARRAGENS SEMELHANTES• MATERIAIS CONSTITUTIVOS DIFERENTES• FUNDAÇÕES DIFERENTES• PROCESSOS CONSTRUTIVOS DIFERENTES • CONTROLE TECNOLÓGICO DIFERENTE• FISCALIZAÇÃO E SUPERVISÃO DE PROJETO E
CONSTRUÇÃO DIFERENTES
AVIÕES E AUTOMÓVEIS SEMELHANTES• MATERIAIS CONSTITUTIVOS “IGUAIS”• PROCESSOS CONSTRUTIVOS “IGUAIS” • CONTROLE TECNOLÓGICO PADRÃO• FISCALIZAÇÃO E SUPERVISÃO DE PROJETO
E CONSTRUÇÃO PADRÃO
DETERMINAÇÃO
DE MODOS DE
FALHA
ANA
Dam Owners (public or private)
Regulatory Agencies
ANA
States
ANEEL DNPM
IBAMA
States
Civil Society
Hydro-electric
MiningIndustri-al waste
Dam Safety Plans, including:•O&M Manual•EAP
•Inspection Reports•Periodic Review
Dam Safety Actions
(routine & non-routine)
RASB
SNISB
CNRH
Multiple Use
Oversight, Registration and Classification
Regu
latio
n
Execute Produce
Provide data and information
Reports to Establishes directives
Coordinates
Disseminates
ESTRUTURA REGULATÓRIA INSTITUCIONAL DE
SEGURANÇA DE BARRAGEM NO BRASIL(FONTE: ANA, 2012)
S1 S2
2012
S3 S4
2013
S5 S6
2014
World Bank Core Team
InternationalConsultants
Team
Dam Safety International Experts Team
USACE
P1 Workplan
P6 ANA dams
classificato
P7Dam
Safety policy and Operation
Manual
P8 Owner Operator Manual
P9 Annual Reporting
P10 Small Dams
Strategy
Project Management and quality assurance
Support to Project Management
On demandTraining - Inspection Support - Quality Review
P5
Ince
pti
on
Wo
rksh
op
P13 DS WS
P11 SNISB designP12
SNISB WS
P2Inst. Asst.
P3 & P4Classification
System
P1
4 W
rap-u
p W
orksh
op
P15 Final Report
Inc. Dam Safety Specialist
Support
Lead
•Dam Safety Specialist•Reach-back support•Trainers
OBJETIVOS E PRODUTOS DO CORPO TÉCNICO
DE ESPECIALISTAS (EXPERTS TEAM) DE APOIO À ANA
(FONTE: ANA, 2012)
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Quais avanços você gostaria de ver alcançados nos próximos
5 anos na segurança de barragens? Quais seriam as
prioridades para empreendedores e fiscalizadores de modo a
se atingir esse patamar descrito por você?
QUESTÃO 1
OPERAÇÃO E
MANUTENÇÃO
SEGURANÇA DE BARRAGEM
PROJETO E
CONSTRUÇÃO
MEIO
AMBIENTE
ESTRUTURA IDEAL PARA O CUMPRIMENTO DA
LEI NO. 12.334/2010
ALTA DIREÇÃO
EQUIPE
ESPECIALIZADA
AÇÃO
CONTINUADA
AÇÃO
SAZONAL
EQUIPE
ESPECIALIZADA
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Quais as suas sugestões de estratégias para capacitação
de empreendedores e seus técnicos em segurança de
barragens?
PERSPECTIVAS DE AVANÇOS DA POLÍTICA
NACIONAL DE SEGURANÇA DE BARRAGENS (PNSB):
O QUE DEVE SER FEITO PARA MELHORAR
QUESTÃO 2
20
A certificação de técnicos em segurança de
barragens ajudaria a ter barragens mais
seguras?
PERSPECTIVAS DE AVANÇOS DA POLÍTICA
NACIONAL DE SEGURANÇA DE BARRAGENS (PNSB):
O QUE DEVE SER FEITO PARA MELHORAR
QUESTÃO 3
21
Com base na sua experiência, o que você acrescentaria
ou destacaria como grandes desafios para os envolvidos
na PNSB?
PERSPECTIVAS DE AVANÇOS DA POLÍTICA
NACIONAL DE SEGURANÇA DE BARRAGENS (PNSB):
O QUE DEVE SER FEITO PARA MELHORAR
QUESTÃO 4
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PAINEL:
Avalição de Riscos
METODOS COMPUTACIONAIS E DE ANÁLISE DE RISCO COM GRAU
DE COMPLEXIDADE INCOMPATÍVEL COM A QUANTIDADE E/OU
QUALIDADE DOS DADOS. INCERTEZAS AMPLIFICA INCERTEZA
GRAU DE INCERTEZA DOS DADOS NÃO PERMITE A OBTENÇÃO DE
RESULTADOS CONFIÁVEIS
METODOS DE ÁRVORE DE EVENTOS E ÁRVORE DE FALHA SÃO
PASSÍVEIS DE USO EM SISTEMAS COM COMPONENTES,
PROCESSOS E/OU PROCEDIMENTOS SIMILARES: AVIAÇÃO E LINHA
DE PRODUÇÃO INDUSTRIAL.
FERRAMENTAS DE GESTÃO DE RISCO E SUAS LIMITAÇÕES:
PARA DIFERENTES
TIPOS DE BARRAGENS
TAXA MÉDIA DE ACIDENTE C/ RUPTURA (Probabilidade Anual):
1 (uma) em 10.000 barragens / ano 10-4 barragem / ano
10 – 100 perdas de vida e danos da ordem de US$ 10 – 100 milhões
TAXAS DE RUPTURA DE BARRAGENS(No. de Acidentes em Barragens / ano)
PAÍS (*) REFERÊNCIARUPTUR
A
TOTAL DE
BARRAGENS
(APROX.)
PERÍODO
EM ANOS
TAXA
BARRAGENS /
ANO
EUA
Gruner (1963, 1967) 33 1.764 40 5 x 10-4
Babb & Mermel
(1968)12 3.100 14 3 x 10-4
USCOLD (1975) 74 4.914 23 7 x 10-4
USBR (1977) 1 4.500 1 2 x 10-4
Japão Takase (1967) 1.046 2 x 106 15 4 x 10-5
EspanhaRevista de Obras
(1961)150 1.620 145 5 x 10-4
MundoMiddlebrooks (1953) 125 7.500 40 4 x 10-4
Kirsh (1977) 9 7.833 6 2 x 10-4
(*) Fonte:
USBR (1968) - Catalog of Dam Disasters, Failures, and Accidents. REPRESENTATIVOS?
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MODELOS
PROBALÍSTICOS
SEM DADOS , COMO CONSTRUIR UM MODELO
REPRESENTATIVO P/A TOMADA DE DECISÃO?
• Demanda o conhecimento dos mecanismos responsáveis
pelo incidente ou acidente, da sequência de eventos co-
relacionados.
• O registro da frequência desses mecanismos.
Sua eficiência depende da qualidade da informação que
permita a utilização de ferramentas conhecidas como:
- Árvore de eventos (tree event) e;
- Árvore de falhas (fault tree).
?
Seqüência de evento 1
Seqüência de evento 2
SIM
NÃO
SIM
NÃO
Evento BEvento A
Evento InicialSIM
NÃO
Probabilidade de Ocorrência
ÁRVORE DE EVENTOS
(EVENT TREE)
QUAL O SIGNIFICADO
DE NUMEROS:
1 x 10-4, 10-5 ?
FERRAMENTA DE ANÁLISE DE RISCO
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RUPTURA
DA
BARRAGEM
OU
TRANSBOR-
DAMENTO
EROSÃO
INTERNA
ESCORRE-
GAMENTOS
OUTRAS
CAUSAS
ÁRVORE DE FALHAS
(FAULT TREE)
A arvore de falhas (fault tree)
procura identificar a contribuição
de cada evento individual para o
acidente de interesse (top event),
de sequenciada e em seguida,
usando lógica matemática
determina a combinação de
eventos que resulte na maior
probabilidade de ocorrência.
Seqüência de evento 1
Seqüência de evento 2
SIM
NÃO
SIM
NÃO
Evento BEvento A
Evento InicialSIM
NÃO
Probabilidade de Ocorrência
ÁRVORE DE EVENTOS
(EVENT TREE)
A arvore de eventos (event tree) procura
relacionar todos os eventos que conduzem
ao incidente e/ou acidente e calcular a sua
probabilidade de ocorrência.
Qualidade dos dados
Qualidade dos estudos
Problemas operacionais
? ? ?
UM NUMERO
UMA DECISÃO
SEMPRE INCOMPLETA
Tipos de
AcidentesTerra Concreto Outros
Transbordamento 53% 29% 34%
Problemas de
Fundação21% 53% 30%
Problemas de
Percolação38% - 28%
Escorregamentos
de taludes, outros.6% 18% 8%
> 40% DEVIDO
AOS ESTUDOS
GEOLÓGICO -
GEOTÉCNICOS
CARLOS HENRIQUE MEDEIROS
ESTATISTICA DE TIPOS DE ACIDENTES – ICOLD (1988)
MECANISMOS DE EROSÃO INTERNA (PIPING)
• MECANISMOS DE FORMAÇÃO E
PROPAGAÇÃO DO “PIPING” AINDA
DESCONHECIDOS;
• MUITOS FATORES QUE POTENCIALIZAM
O “PIPING”, DESCONHECIDOS E DE
DIFÍCIL PREVISÃO, ETC.
ATENÇÃO:
PCH BOCAIÚVA
MECANISMOS DE EROSÃO INTERNA (PIPING)
PROBABILIDADE DE OCORRÊNCIA DE
MECANISMOS DE EROSÃO INTERNA (PIPING)
?QUAL O GRAU DE
CONFIABILIDADE DESTE NÚMERO PARA A TOMADA
DE DECISÃO?
32
PAINEL:
TRABALHOS ANALISADOS / COMENTÁRIOS
Carlos Henrique Medeiros
33
COMPLEMENTARIEDADE ENTRE O MONITORAMENTO E ANÁLISES
DE RISCO NA GESTÃO DA SEGURANÇA DE BARRAGENS
Daniel PENNA, Giani ARAGÃO e Teresa C. FUSARO
OBJETIVO: Discutir a efetividade e limitações do monitoramento de
barragens, por meio de inspeções visuais e análise dos dados da
instrumentação, e como a gestão da segurança de barragens pode ser
aprimorada a partir da aplicação de metodologias de análises de riscos
estruturadas, permitindo a antecipação de problemas que, eventualmente,
seriam identificados apenas após sua materialização no campo.
CONCEITUAR
34
A partir dos EUROCÓDIGOS desenvolvidos para uniformizar o dimensionamento
das obras de engenharia civil, Pimenta [4] listou os afins ao projeto de barragens
de terra, identificando os estados limites últimos, que tratam dos modos de falha
ou outros tipos de rupturas estruturais ou, ainda, a estados que antecedem o
colapso, associados aos diferentes componentes das obras de barragens.
TABELA 1 – Efetividade dos métodos de detecção
de falhas em barragens, adaptado de Pimenta, 2008.
PIMENTA, M.L. (2008). “Abordagens de Riscos em Barragens de
Aterro”. Dissertação de Doutorado em Engenharia Civil pela
Universidade Técnica de Lisboa, Portugal.
35
A análise de risco depende fundamentalmente da definição de dois
parâmetros: probabilidades e consequências. Destaca-se que, a análise de
risco pode ser realizada em vários graus de detalhe ou precisão, podendo a
mesma ser realizada de maneira qualitativa e/ou quantitativa. Os métodos
mais utilizados em análises de riscos de barragens são os indicados a seguir:
Métodos de análise preliminar de risco em portfólio de barragens baseados
em índices, aqui incluída a metodologia de classificação de barragens
regulamentada pelo CNRH em concordância com a Lei 12.334/2010, “Lei de
Segurança de Barragens”;
Análise dos Modos de Falha e seus Efeitos (FMEA);
Análise de Criticidade e Modo de Efeitos e Falhas (FMECA);
Diagramas de Localização, Causa e Indicadores de Falhas (LCI);
Análise por Árvore de Eventos (ETA); e
Análise por Árvore de Falhas (FTA).
ANÁLISE COMPARATIVA:
QUAIS LIMITAÇÕES DE USO?
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As efetividades e limitações dos métodos de monitoramento e análises de
risco devem ser reconhecidas. Não se deve permitir que as análises de
risco se tornem um processo rotineiro e mecânico, gerando um falso
sentimento de segurança pela utilização de ferramentas mais
sofisticadas, não se considerando a presença de novos riscos ou a alteração
dos riscos identificados anteriormente, ou permitindo que sejam realizadas
com superficialidade.
O monitoramento, por meio de inspeções visuais e análise dos dados da
instrumentação, é uma ferramenta imprescindível para se garantir a segurança
de barragens. Entretanto, aspectos como o conhecimento incompleto de
assuntos afetam o desempenho da barragem, a superficialidade com que
as inspeções visuais muitas vezes são executadas, a dificuldade de
identificação de todas as situações que podem induzir modos de falha e o
desprezo da interdependência entre os componentes são comuns às
abordagens tradicionais.
Por isso, a gestão da segurança de barragens pode ser aprimorada a partir
da aplicação de metodologias de análises de riscos estruturadas,
permitindo a antecipação de problemas que, eventualmente, seriam
identificados apenas após sua materialização no campo.
LIMITAÇÕES PARA USO DE
ANÁLISE PROBABILÍSTICA?
LIMITAÇÕES PARA USO DE ÁRVORE
DE EVENTOS / FALHAS?
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KEY TECHNOLOGIES AND ENGINEERING PRACTICE FOR TAIL DOWN
SPILLWAY TUNNEL WITH HIGH FLOW RATE AND LARGE
DISCHARGE CAPACITY
Nie Qinghua, Li Guo, Fan Qixiang
Com base na prática de construção do túnel do
vertedouro da Estação hidroeléctrica Xiluodu. Apresenta
os problemas e experiência bem sucedida no processo
de concepção e construção. Um caso de estudo de
grandes túneis vertedouro em termos de layout e forma,
com estudo sobre a aeração para a prevenção de
erosão por cavitação, utilização de material novo e
aplicação de tecnologia nova.’
38
Fig.1 Plane Layout Sketch Map of Xiluodu
Hydropower Station
39
Fig.2 Longitudinal Profile of the Spillway
Tunnel
Fig.7b Placement Shaping
Effect of Flip Bucket
40
Uma solução de túnel vertedouro com “grande carga hidráulica”,
grande capacidade de fluxo, e grande poder de descarga“.
O túnel do vertedouro Estação hidroeléctrica Xiluodu experimentou
uma série de problemas tecnológicos durante a concepção e
construção.
Com tecnologias de construção avançadas e medidas de gestão
abrangentes, túnel do vertedouro Xiluodu atingido o objectivo de alta
qualidade com revestimento de concreto "forma precisa, a superfície
brilhante e lisa, abrasão e resistência ao desgaste, alta resistência e
crack prevenção". Finalmente dirigiu a melhoria global do nível
hidráulico tecnologia de construção do túnel.
Apresenta uma solução
técnica com inovação
tecnológica
