Proposta de reabilitação hidráulica do sistema extravasor da PCH Pedra do Garrafão utilizando vertedouro em tecla de piano (PKW)

Eventos hidrológicos extremos, como secas severas e enchentes, vêm se intensificando, impondo desafios significativos à segurança hídrica global. Esses fenômenos impactam diretamente a gestão de recursos hídricos, tornando essencial a adaptação de infraestruturas hidráulicas existentes. No Brasil, apesar da abundância hídrica e da elevada participação das fontes renováveis na matriz energética — com destaque para a geração hidrelétrica — muitos projetos foram implantados com séries históricas limitadas. Com o avanço das tecnologias de monitoramento e modelagem hidrológica, evidenciou-se que diversas barragens possuem vertedouros subdimensionados, o que aumenta o risco de falhas estruturais diante de cheias intensas. Neste contexto, torna-se indispensável a realização de avaliações de risco que permitam verificar se as barragens — tanto as já existentes quanto as futuras — estão em conformidade com os critérios de segurança estabelecidos ou se demandam intervenções, como o reforço estrutural e o aumento da capacidade de vertimento. Esta monografia apresenta um estudo de caso da PCH Pedra do Garrafão, com o objetivo de analisar as alterações nas vazões de projeto e capacidade de descarga do vertedouro existente, a partir da atualização dos estudos hidrológicos, considerando um período de retorno decamilenar. A metodologia adotada foi dividida em quatro etapas: (i) revisão bibliográfica, com levantamento de referências técnicas e acadêmicas sobre vertedouros labirinto e do tipo Piano Key Weir (PKW); (ii) caracterização da área de estudo e atualização hidrológica, com definição das vazões de cheia e elaboração da curva de descarga do vertedouro atual; (iii) modelagem e dimensionamento de um vertedouro PKW, com base em parâmetros geométricos e coeficientes de descarga dos estudos de Kabiri-Samani e Javaheri (2012); e (iv) comparação entre o desempenho hidráulico do vertedouro labirinto atualmente em operação e um vertedouro do tipo Piano Key Weir (PKW), propondo este último como alternativa para a reabilitação hidráulica da estrutura. Os resultados indicaram um aumento de aproximadamente 34% na vazão decamilenar estimada (1.679 m³/s), em relação ao valor anteriormente adotado nos estudos iniciais (1.250 m³/s). A capacidade de descarga do vertedouro labirinto atual, verificada como 966,73 m³/s, mostrou-se insuficiente frente à nova vazão de cheia. O vertedouro PKW dimensionado, mesmo ocupando cerca de metade do comprimento do labirinto, apresentou desempenho hidráulico equivalente. Além disso, o PKW manteve a lâmina d’água abaixo da crista da barragem, enquanto o labirinto apresentou leve galgamento. Ainda que nenhum dos modelos atendesse plenamente ao critério de borda livre mínima, o PKW demonstrou uma condição mais favorável à segurança, com possibilidade de ajuste estrutural por meio do alteamento da crista em 44 cm.