INSPEÇÃO DE TÚNEIS ... - ?· a necessidade de dois tipos de inspeção inspeção da estrutura /…

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    22-Nov-2018

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  • INSPEO DE TNEIS FERROVIRIOS E AS LIMITAES IMPOSTAS PELA OPERAO

    Aline Malafaia Caetano

    RESUMO As atividades de inspeo so essenciais gesto de qualquer estrutura de Engenharia. Com vistas a se assegurar vida til e segurana operacional, inspees so necessrias nos diversos tipos de tneis, com a utilizao de diversas metodologias e tcnicas. A operao ferroviria traz limitaes particulares, dificultando a seleo da metodologia e tcnica a serem utilizadas, a fim de se atender s necessidades operacionais. luz dessas limitaes, este trabalho analisa a prtica usualmente aplicada a tneis de diversos propsitos no mundo. O produto final a anlise crtica de sua aplicabilidade ao contexto da operao ferroviria. ABSTRACT Inspection activities are essential part of any Engineering structure management. In order to ensure service life and operational safety, inspection activities are needed in every purpose tunnel, using a large variety of methodologies and techniques. Railway operation brings particular constrains, making harder the selection of the methodology and technique to be used. Looking on these constrains, the present study analyses the practice currently used for several purpose tunnels in the world. The final result is a critical analyses of its applicability to the railway operation context. 1. INTRODUO Em qualquer obra ou equipamento em operao, as atividades de inspeo so essenciais garantia de sua vida til e seu funcionamento adequado. Inspees podem ser preventivas ou corretivas. As inspees preventivas anteveem falhas e significam investimentos mais baixos. J as inspees corretivas implicam em investimentos adicionais de manuteno corretiva. Um Plano de Inspeo necessrio, tanto no perodo de implantao, quanto no perodo de operao. Neste ltimo, alm de em muito maior quantidade e frequncia, possue forte interdependncia com o planejamento operacional e o volume de produo. Quando trata de uma obra subterrnea ferroviria, a complexidade da atividade aumenta devido s diversas restries impostas pelo contexto obra subterrnea e operao ferroviria. Na busca de uma contribuio efetiva reduo de custos, o presente trabalho tem foco especfico em inspees preventivas de tneis ferrovirios em operao. feita uma anlise crtica das metodologias e tcnicas atualmente em uso no mercado mundial de inspeo de tneis, considerando-se as restries e condicionantes importas pelo contexto em questo. O trabalho se desenvolve com uma descrio com base bibliogrfica e prtica. Num segundo momento, realizada a anlise crtica dessa descrio, abordando-se as principais condicionantes decorrentes do contexto operacional ferrovirio e comparando-se com a experincia mundial e a realidade especfica de cada pas mencionado. Dessa forma, o trabalho contribui com conceitos a serem considerados na seleo e no planejamento eficaz de metodologia e tcnicas. 2. INSPEO DE TNEIS Obras subterrneas em geral apresentam complexidades no comuns s obras a cu aberto. A dificuldade de acesso, as incertezas geolgico-geotcnicas e a inacessibilidade regio interna da estrutura so os principais fatores que diferenciam os tneis das demais estruturas de engenharia.

  • Tais caractersticas reforam a importncia das atividades de inspeo preventiva durante o perodo operacional dos tneis. Richards (1998) j destacava o quanto um programa de inspeo devidamente estruturado e planejado pode prolongar a vida til da obra subterrnea por meio da antecipao de problemas e do planejamento de interveno de reabilitao. No contexto de tneis, as falhas podem ocorrer tanto no macio (rochoso ou no rochoso) quanto no revestimento interno. Por isso, as atividades de inspeo podem ter dois focos distintos: a verificao das condies (geolgico-geotcnicas, geomecnicas e hidrolgicas) do macio e a verificao das condies (de integridade) do material de revestimento (concreto armado, concreto projetado, ao ou at alvenaria e madeira, no caso de estruturas muito antigas). 2.1. Conceito O processo de degradao de tneis gradual, podendo ser acelerado pela modificao das condies originalmente previstas ou retardado com aes de reabilitao e rotina de manuteno. A Figura 1, adaptada de F. Sandrone (2011), ilustra esse processo.

    Figura 1: Evoluo, no tempo, do nvel de qualidade de um tnel e o efeito da prtica de manuteno durante sua vida til.

    As atividades de inspeo, portanto, se constituem na base para a gesto da estrutura quanto sua operabilidade, segurana e manuteno. por meio dessas atividades que sero monitoradas as condies de contorno, definida a rotina de manuteno preventiva e identificada a eventual necessidade de inetervenes de reparo. A prtica mundial tem mostrado a importncia de as atividades de inspeo fazerem parte de um programa, envolvendo o planejamento e alternadas etapas de inspeo de campo e

  • escritrio para interpretao de dados e tomada de deciso. Com esse conceito, ser utilizado o termo metodologia para esse conjunto de atividades e tcnica para a aplicao de uma tcnica ou prtica especfica em campo. Em estruturas subterrneas, o planejamento da metodologia de inspeo primordial. Devido s limitaes de acesso, esse planejamento deve envolver, alm da definio de agenda, o detalhamento das atividades a serem desenvolvidas no interior da estrutura. A otimizao das atividades passa pela definio de o que inspecionar, com base no estudo dos problemas mais frequentes na estrutura em questo e em outras de realidades similares. O planejamento da metodologia de inspeo baseia-se na definio prvia de o que inspecionar e deve levar em conta alguns fatores essenciais:

    As condies de contorno devem ser sempre verificadas nas inspees,

    preferencialmente com base em anlise paramtrica das condies iniciais de contorno. Por exemplo, novas surgncias de gua so de ocorrncia frequente aps longo perodo do tnel em operao. Richards (1998) chama ateno para o fato de que nem todos os defeitos so bvios; e isso se aplica a todo tipo de falha em uma estrutura escondida no subterrneo.

    A realidade da poca de construo da construo da estrutura, que pode implicar em

    caractersticas especficas, no observadas em outras circunstncias. Um bom exemplo desse caso so os tneis construdos no Japo durante a Segunda Guerra, que apresentam maior ocorrncia de percolao de gua, provavelmente devido dificuldades no fornecimento dos materiais de construo (Akira Inokuma, 1996).

    As condies operacionais so um dos fatores mais influentes na estabilidade e

    segurana de obras de engenharia em operao. Essas so de considerao primordial na pr-anlise de planejamento das inspees preventivas: tipo de operao, condies ambientais decorrentes da operao, acidentes ou incidentes operacionais, dentre outros exemplos.

    Por fim, a metodologia deve ser tal que se alcance um diagnstico com (F. Sandrone, 2011):

    Descrio dos problemas e sua extenso / quantificao; Identificao de suas causas e dos principais fatores que contribuem para seu

    agravamento; Avaliao de sua influncia na estabilidade do tnel e de sua evoluo no longo prazo.

    2.2. Metodologias e tcnicas Diversos autores descrevem metodologias j em uso por concessionrias e pases na prtica das inspees; outros, sugerem novas metodologias. A seguir, so destacadas algumas das metodologias encontradas na bibliografia cientfica. A Figura 2 retrata a metodologia proposta em (ITA Working Group on Maintenance, 1991). Vale destacar a previso de atividades de escritrio, alm das de campo: o conhecimento da patologia e duas etapas de anlise do monitoramento. interessante tambm a previso de investigaes complementares para suportar o diagnstico final.

  • Figura 2: Passo a passo para investigao de falhas em tneis, conforme proposto em (ITA Working Group on Maintenance, 1991).

    F. Sandrone (2011) prope o baseamento do planejamento na anlise do cenrio de degradao, cujo conceito sumarizado em:

    Anlise das condies iniciais, para estimativa do potencial de degradao; Anlise da vida til e operao do tnel, para estimativa; Anlise dos cenrios de degradao.

    Como parte de qualquer metodologia adotada, deve ser selecionada ao menos uma tcnica a ser utilizada nas atividades in situ. Essa seleo definir os recursos a serem aplicados nessa etapa. A tradicional tcnica manual ainda amplamente utilizada em tneis destinados a todo tipo de propsito. No entanto, diversas outras tcnicas tm sido desenvolvidas para aplicao na inspeo de tneis. Elas podem ser agrupadas de acordo com diferentes critrios: (i) Quanto ao grau de interferncia com a estrutura:

    Destrutivas No destrutivas

  • A utilizao de tcnicas no destrutivas objetivo de toda inspeo. Sempre que possvel, elas so utilizadas em larga escala, ficando as inspees parcialmente destrutivas para casos especficos e mais crticos, como quando necessria a extrao de amostras para ensaios em laboratrio.

    (ii) Quanto ao grau de automao:

    No automatizadas Semi automatizadas Automatizadas As tcnicas mecanizadas tm sido desenvolvidas e aplicadas h anos. crescente a aplicao de tcnicas originalmente desenvolvidas para outros propsitos, mas que tm se mostrado interessantemente adequadas investigao de tneis, geralmente ainda dependentes de recursos humanos. No entanto, inmeros esforos so atualmente investidos na busca de tcnicas totalmente automatizadas.

    (iii) Quanto ao objeto da inspeo:

    Inspeo do macio Inspeo do revestimento Quanto ao objeto a ser inspecionado, a seleo de tcnicas est diretamente ligada s caractersticas do tnel, bem como ao planejamento prvio e anlise dos problemas de provvel ocorrncia no contexto em estudo.

    Esses agrupamentos no so exclusivos nem exaustivos. Na Tabela 1, so listadas as principais tcnicas atualmente em utilizao, agrupadas de acordo com a tcnica: Existe atualmente significativo esforo no sentido de aprimorar as tcnicas no destrutivas robotizadas. O foco te