O grave acidente verificado na uhe sayano-Shushenskaya



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O grave acidente verificado na UHE Sayano-Shushenskaya

sobre o Rio Yenisei (Sibéria), na Rússia

Comentários do Eng. DIMITRY ZNAMENSKY-CBDB NR GO/DF.





  1. O ACIDENTE

O grave acidente na Usina Hidrelétrica Sayano-Shushenskaya, na Rússia, é um evento único pelas suas características e por sua dimensão.

Alem de custar a vida de mais de 70 pessoas, ligadas à operação daquela usina, o acidente provocou a paralisação total da usina com a repentina saída de 6.400 MW do sistema elétrico do país, causando assim vários transtornos e um enorme prejuízo econômico-financeiro para a empresa proprietária do empreendimento.

Pelo que ficou apurado até agora, o acidente primário ocorreu na unidade 2, provocando em sequência vários acidentes secundários nas demais unidades da usina. As informações colhidas revelam que algumas concussões e vibrações anômalas foram sentidas e registradas durante a operação da unidade 2 pouco antes do acidente (por volta de 4 horas do dia 17 de agosto 2009).

Tratava-se de choques ou abalos, vindos do fundo da casa de máquinas, acompanhados de estalidos isolados, com a presença de vibrações contínuas de largo espectro e baixa frequência (14-18 Hz) as quais se sobrepunham às vibrações provenientes da operação normal das unidades.

Fig. 1. Casa de Força parcialmente destruída com todas as 10 unidades geradoras inoperantes.

O acidente ocorreu às 8h do dia 17 de agosto, quando era executada uma manobra de redução de carga, levando a unidade a trabalhar na faixa operacional que produzia vibrações axiais de grande intensidade.

Tudo indica que o colapso ocorreu na tampa da turbina que suporta a cruzeta do mancal de guia e de suporte. Assim o colapso foi mecânico (construção metálica) e não de concreto.

Admite-se também que o sistema de controle operacional emergencial tenha falhado neste instante, não operando as comportas de emergência implantadas nas (10) tomadas de água da barragem.

O testemunho de um dos poucos operadores sobreviventes ao acidente descreve ter presenciado o início do soerguimento da tampa do gerador, seguido de uma explosiva invasão da sala de máquinas por água sob a pressão de aproximadamente 20 atmosferas.

O registro dos últimos instantes antes da catástrofe, focalizando o espaço entre a parede montante da casa de máquinas e o parâmento de jusante da barragem, corrobora bem o cenário descrito pelo operador.

A expulsão do agregado 2 (gerador e turbina) do seu respectivo poço seguiu-se de sua total destruição e súbita inundação de toda a casa de máquinas, em questão de segundos.

As unidades vizinhas 1 e 3 foram as primeiras a sofreram os severos danos, causados pelos fragmentos do estator e do rotor do gerador da unidade 2 e pelo colapso das pesadas vigas metálicas do teto da usina e a sua queda sobre aquelas unidades, que ainda estavam em pleno regime de trabalho. Simultaneamente ocorria o curto-circuito nos geradores das unidades, que eram inundadas ainda em pleno funcionamento.

São mencionadas também as explosões ocorridas no 1o grupo dos 3 trafos monofásicos.

O sistema de acionamento das comportas de emergência ficou inoperante e elas foram abaixadas manualmente, como também mais tarde, com o auxílio de uma unidade móvel diesel, foram operadas as 11 comportas do vertedor, o que permitiu o escoamento da vazão natural para jusante, controlando assim o NA do reservatório.





  1. AS CARACTERíSTICAS DO APROVEITAMENTO

O aproveitamento hidrelétrico Sayano-Shushenskaya consiste de uma barragem de concreto, tipo arco gravidade (AG), com uma altura (h) de 242 metros e uma extensão de crista (L) de 1.066 metros, o que resulta na pouco usual relação de L/h = 1066/242 = 4,4, que pela prática mundial caracteriza um vale mais apropriado à construção de uma barragem de concreto do tipo gravidade (como Grand Dixence, na Suíça) ou uma de arcos múltiplos (como Manicougan/Daniel Johnson, no Canadá).



A barragem de Sayano-Shushenskaya retém um volume total de 31,3 milhões de metros cúbicos de água.

Fig.2 Vista de jusante do AHE Sayano-Shushenskaya, sobre o Rio Yenisei, na Sibéria Central Meridional.


A vazão de projeto é Q = 13.500 m3/s e a transferência da vazão de enchente para jusante ocorre através de 11 aberturas retangulares de 8,2 x 5,4 submersas e inseridas no corpo de barragem, aproximadamente a 2/3 da altura do barramento, operando sob uma carga hidrostática de 61 metros de coluna de água atuando na soleira das ditas aberturas.

É uma solução análoga àquela adotada, por exemplo, na barragem de Karíba, localizada em Zimbábue (ex Rodésia do Sul) sobre o Rio Zambezi (curso de água fazendo fronteira com Zâmbia).

Aquela solução apresentou alguns problemas operacionais das comportas devido à reação de álcali-agregado que modificou as dimensões originais das aberturas e porque apresentou um alto nível de erosão na fossa de impacto a jusante do barramento, provocada por jatos livres, e que somente se estabilizou muitos anos depois do funcionamento do vertedor em regime de gradual redução, devido à construção da segunda casa de força subterrânea, desta vez no território de Zâmbia (ex Rodésia do Norte).

No caso da barragem de Sayano-Shushenskaya, a solução do vertedor afogado também foi muito ousada.



Trata-se da primeira barragem localizada no Rio Yenisei, a montante do curso de água, e que fica sujeita ao efeito das baixas temperaturas e das enchentes decorrentes do derretimento da neve e gelo das montanhas de Sayany (vertente norte da Cordilheira de Himalaia).

Em face do temido aquecimento global da Terra e para aumentar a capacidade de vazão otimizando a operação dos órgãos de descarga, optou-se por construir um vertedor de superfície na margem

Fig.3 Vista de jusante da barragem Sayano-Shushenskaya sobre o Rio Yenisei ao fundo e a construção do vertedor de lâmina livre sobre a margem direita do Rio Yenisei.


direita, permitindo os reparos da bacia de dissipação que se tornaram necessários após a erosão das lajes de fundo devido ao trânsito das cheias de 1985 e outras posteriores.

A estrutura do barramento contém um volume de 8 milhões de metros cúbicos de concreto, e tem uma espessura (B0) de 24 metros na crista e a espessura de somente 124 metros na base (B).

Esses valores fornecem as seguintes relações:


  • (B0)/(B) = 0,193, e (B)/(h) = 0,51.

Esses parâmetros configuram uma solução estruturalmente bastante ousada para a magnitude da altura e extensão entre as ombreiras do vale escolhido e disponível para o eixo de um barramento tipo arco-gravidade, tal como ficou mencionado anteriormente.

A imponência de uma barragem abóbada, neste caso particular de gravidade, segundo KAECH & LOMBARDI (1953), é dada pelo seu “índice de audácia”, que se escreve segundo Benévolo (1963), como:


  • K = F2/V (m)

Onde: F é a área da superfície média desenvolvida (m2), e V é o volume de concreto da barragem (m3).

Estimando a área da superfície média desenvolvida do barramento (F) como sendo:



  • F = {2x(242/2x1066/5) + (242x3x1066/5)}2 = ~ 102x106 (m4)

e considerando o volume (V) dado como

  • V = 8x106 (m3),

calcula-se um “índice de audácia” de:

  • K = 102x106/8x106 = ~ 12, o qual é aparentemente bastante baixo quando comparado com o das barragens de Rossens (EUA) e de Mauvoisin (Suíça) conforme Benévolo (1963).

Fig.4 Planta baixa do AHE de Sayano-Shushenskaya, sobre o Rio Yenisei, na Sibéria Central Meridional



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