Alguém já comentou, em algum debate político, que obras de saneamento não avançam no Brasil pelo simples fato de que não são percebidas pela população e, portanto, não rendem dividendos eleitorais. No que depender da Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo (Sabesp), entretanto, essa mentalidade ficará cada vez mais sepultada no passado. Dona de um dos maiores projetos de saneamento do País, a despoluição do rio Tietê, a empresa avança na instalação de coletores-tronco, redes coletoras e de ligações domiciliares que vão ampliar a capacidade de captação de esgoto nos municípios da Grande São Paulo.

O detalhe é que, num projeto desse porte, com diversas frentes de obra em execução simultaneamente, a população quase não percebe o que está sendo feito abaixo das calçadas e vias públicas. Com o uso intensivo de equipamentos de perfuração de microtúneis (Microtunneling Boring Machine – MTBM), as obras do Projeto Tietê lançam mão do método não-destrutivo (MND) com o objetivo de provocar o menor impacto possível sobre o caótico trânsito da Região Metropolitana de São Paulo (RMSP).

Para aqueles que atribuem o pequeno uso dessa tecnologia no Brasil ao seu provável custo elevado, a Sabesp apresenta números reveladores. “Comparando os custos de implantação de uma rede de 800 mm de diâmetro a uma profundidade média de 5 m, com distâncias de 120 m entre os poços de inspeção, a tecnologia de microtúnel exige um investimento apenas 20% superior em relação ao método de abertura de valas”, afirma Flávio Durazzo, engenheiro da área de gestão de projetos especiais da empresa.

Vantagens do MND

Pelos seus cálculos, os valores ficam equivalentes entre os dois sistemas construtivos quando a profundidade da rede se situa abaixo de 6 m. Sem contar os custos sociais de uma obra por método destrutivo, com todo o impacto que ela causa no cotidiano dos cidadãos e no sistema viário, bem como os danos ao pavimento – que depois deverá ser recuperado – e o maior prazo para a execução desse tipo de obra. “Com esses equipamentos, registramos uma evolução média de cerca de 10 m/dia em cada frente de trabalho, considerando uma distância média de 80 m entre os poços de emboque e desemboque”, ressalta Durazzo.

Ele explica que, além do elevado adensamento urbano, outros fatores contribuem para a competitividade do uso de MTBM na ampliação das redes de esgoto em áreas metropolitanas como a de São Paulo. “Além da imposição do projeto hidráulico, que demanda uma declividade constante dos condutos para viabilizar o transporte do esgoto, eles precisam ser assentados em cotas que permitam a transposição de interferências como rios, córregos, galerias pluviais de grande porte e vias públicas com intenso movimento de tráfego.”

Durazzo ressalta que as obras dessa etapa do projeto transcorrem, na maioria dos casos, em regiões de fundo de vale. Devido ao desenvolvimento urbano nesses locais, as avenidas lá construídas foram dimensionadas para atender um tráfego intenso de veículos entre bairros. Completando o quadro, os rios e córregos dos fundos de vale foram retificados ou canalizados, juntamente com a implantação de diversas redes de utilidades, o que contribui para a opção pelo MND. “Além disso, os equipamentos de microtúnel instalam as tubulações em situações extremamente difíceis, desafiando condições geológicas adversas com total controle de alinhamento e declividade”.

Frota pequena

Pioneira na adoção do método nãodestrutivo (MND) no Brasil, desde meados da década de 1970, a Sabesp mobiliza uma frota de equipamentos de microtúnel bem heterogênea em suas obras, por meio das empresas contratadas para as diferentes frentes de serviço. Apenas no Projeto Tietê, a diversificação pode ser observada diante da variedade tecnológica dos equipamentos em operação, que inclui desde os antigos shields não pressurizados de frente aberta ou fechada, adaptados para a cravação de tubos, até os modelos de última geração, como os dotados de rosca helicoidal com furo piloto (Auger) e os lameiros (Slurry).

Completando a lista de opções tecnológicas, há ainda os shields que operam com pressão balanceada (EPB– Earth Pressure Balanced). De acordo com Durazzo, esses equipamentos não estão presentes nas obras do Projeto Tietê, pois são fabricados em diâmetros acima de 1.500 mm, e apenas uma unidade desse tipo de máquina está trabalhando no País, na implantação do Metrô de São Paulo – portanto, com diâmetro muito acima do que se especifica para MTBMs.

Ele enfatiza que, diante da necessidade de investimentos em saneamento no Brasil, o parque de equipamentos disponível para a execução dessas obras é muito pequeno. Um levantamento realizado pelo especialista aponta a existência de não mais de 40 unidades de shields com diâmetros abaixo de 2.000 mm, distribuídas entre menos de uma dezena de empresas especializadas nesse tipo de serviço. “O detalhe é que os modelos com até 500 mm de diâmetro totalizam apenas oito unidades.”

Sua observação merece uma reflexão, uma vez que Durazzo projeta uma demanda crescente para MTBMs de 200 a 800 mm nos próximos anos,  para a construção de coletores de diâmetros menores, destinados a fechar a capilaridade das redes. “Mesmo nas áreas mais afastadas do centro não se permite mais a realização de obras com abertura de valas.” Como as expansões da rede de coleta, tanto em São Paulo como nas demais capitais brasileiras, começaram pela instalação das linhas vertebrais dos sistemas – os interceptores e coletores-tronco – as construtoras dimensionaram suas frotas com equipamentos maiores. Com isso, os microtúneis na faixa de 800 a 2.000 mm de diâmetro totalizam mais da metade do parque em operação no País, um perfil que tende a inverter no futuro.

Logística de mobilização

Um exemplo da diversidade de soluções adotadas vem do consórcio composto pela Enotec e Aliter, que atende a Sabesp em algumas frentes de obras do Projeto Tietê. Para isso, as empresas mobilizam cinco minishields, dos quais três com diâmetro de 1.200 mm, um de 800 mm e um de 600 mm. Além dos trechos executados pelo método não-destrutivo, com o uso desses equipamentos, elas estão escavando alguns trechos de túneis de maior diâmetro pelo sistema convencional de perfuração e explosão (NATM – New Austrian Tunneling Method).

Segundo Marcos Roberto Gonçalves, gerente de contrato da Aliter, o trabalho consiste na execução de interceptores, de coletores-tronco e secundários do sistema de esgoto de diversas bacias da RMSP. “A maior parte do serviço emprega o método construtivo de tubo cravado, que propicia a execução subterrânea em maior profundidade, com menor impacto nas estruturas urbanas pré-existentes, como vias de rolamento, edificações e demais redes de utilidades”, diz ele. O resultado, na sua avaliação, consiste numa equação “muito positiva na relação tempo/custo da obra”.

Para cumprir o cronograma nos diversos trechos sob responsabilidade do consórcio, o profissional ressalta o planejamento montado para a alternância das máquinas entre as diferentes frentes de obra. Além das questões relacionadas à logística da operação e à mobilidade dos equipamentos, ele destaca que esse planejamento precisa contemplar também a manutenção, já que a severidade das operações impõe uma intensa programação de ações preventivas nos sistemas mecânicos, hidráulicos e pneumáticos das máquinas.

Complexidade do solo

Mesmo realizando escavações em áreas com formações geológicas das mais heterogêneas, que variam de solo argiloso para rocha e alteração sedimentar, Gonçalves afirma que a opção predominante tem sido pelo uso de equipamentos à base de injeção de lama (Slurry) e escarificação. “Apenas em casos pontuais é necessário utilizar a shield de frente aberta.” Segundo ele, as operações mais delicadas estão relacionadas a problemas não detectados nas sondagens preliminares, como a ocorrência de matacões ou imprecisões cadastrais quanto à localização correta de determinadas interferências. Tais imprevistos implicam a paralisação do serviço e, em casos extremos, exigem até mesmo o resgate de equipamento.

A lama bombeada emprega bentonita como agente lubrificante, bastante usada nesses processos. “Nas áreas periféricas da cidade, onde predominam solos de alta instabilidade, como aterros, geralmente precisamos realizar um tratamento prévio com sistema de jet-grouting e enfilagens.” Complementando a lista de cuidados, ele explica que muitos trechos da obra são executados junto às margens de rios e córregos, áreas caracterizadas pela ocorrência de solos permeáveis, onde as escavações convencionais demandam o rebaixamento de lençol freático.

Na avaliação de Durazzo, da Sabesp, o sistema de microtúneis revelou-se uma alternativa economicamente viável para a escavação em solos instáveis ou com alto nível do lençol freático. “Dependendo da extensão de qualquer uma dessas condições ou da combinação entre elas, trata-se da melhor solução para a instalação de tubulações.” A essa característica, ele acrescenta outros benefícios proporcionados pela tecnologia, como a maior produtividade no serviço e a alta qualidade da rede  instalada, que é completamente estanque e não provoca recalques na superfície.

Tecnologia do processo

Nesse sistema, o processo de avanço realiza-se por macaqueamento da máquina de escavação de microtúneis e da tubulação atrás dela (pipe-jacking), que são lançadas a partir de um poço de emboque. O equipamento possui um cortador de face fechada e o material escavado é removido por meio de um transportador de rosca helicoidal ou em suspensão num fluido, com um completo equilíbrio de pressões entre o solo, o lençol freático e a câmara de escavação do minishield.

Nos equipamentos de microtúneis de face pressurizada, onde não há praticamente a perda de solo e os recalques de superfície são insignificantes, a estabilidade da face é mantida por meio da aplicação de lama para a contenção da sua parede. Outras formas de equilíbrio podem ser adotadas, como a injeção de ar comprimido ou a compressão do solo escavado contido num sistema de rosca helicoidal fechado, que faz parte do mecanismo de transporte do material. “Qualquer um destes sistemas é capaz de conter a face do túnel com o correto equilíbrio das pressões hidrostáticas”, afirma Durazzo.

A máquina é guiada por laser ou outro dispositivo montado no eixo de avanço, que projeta um raio num alvo situado na extremidade articulada de direcionamento do MTBM. A mudança de direção, por sua vez, emprega macacos hidráulicos controlados remotamente. “O processo é extremamente preciso para a instalação de tubulações em condições das mais variadas, desde solos instáveis e de baixa compacidade de suporte, até rocha sã, solo saturado ou abaixo do lençol freático”, completa o especialista da Sabesp.

Pressões elevadas

Durazzo ressalta a eficácia dos equipamentos lameiros (Slurry) em condições de solo sob alta pressão hidrostática, como a travessia abaixo de rios, lagos e oceanos. Isso se deve ao fato de o sistema de pressurização do fluido manter a correta estabilidade da face do túnel. Durante a operação de escavação, a cabeça de corte da máquina pode girar em ambos os sentidos, o que permite correções no avanço. Por meio de válvulas de controle na linha de carga, os equipamentos mantêm a correta pressão das bombas de alimentação e de descarga de lama, equilibrando a face de escavação de acordo com a pressão exercida pelo solo e pelo lençol freático. Os equipamentos podem ou não permitir o acesso à cabeça de corte e geralmente possuem acoplado um sistema de bicos de alta pressão, para operações em solos coesivos aderentes.

O processo de remoção do material escavado consiste em misturar o solo à água (ou à solução com bentonita), seguido pelo seu transporte por condutos até a superfície, por meio de bombeamento. O regime de operação das bombas regula a descarga e, assim, a velocidade do fluxo. Além disso, as bombas devem ser reguladas para superar as perdas hidráulicas crescentes,referentes ao maior comprimento com o avanço do túnel e à profundidade do poço de cravação.

Como exemplo do uso dessa tecnologia, o especialista cita a construção do interceptor ITI-12, em execução sob o Parque Ecológico Tietê, na zona leste de São Paulo. A obra está sob responsabilidade do consórcio composto pela Saenge e CTL, que mobiliza dois equipamentos do tipo slurry, fornecidos pela Herrenknecht, com diâmetros de 600 e 800 mm. Na câmara de extração, o solo é escavado pela cabeça de corte (escarificador) e misturado com fluido (água, lama bentonítica ou agente plastificante), mantido sob pressão e transportado hidraulicamente, por bomba de fluxo variável na descarga, para tanques separadores de decantação na superfície.

“Com a utilização das máquinas de microtúnel, pretendemos alcançar produtividades de até 30 m/dia na instalação desse interceptor”, afirma Durazzo. Ele ressalta que o ritmo de avanço foi projetado para a instalação da maior parte dessa linha, que tem 8.600 m de extensão, já que um trecho da obra deverá envolver escavação em rocha. “Como esses equipamentos não foram dimensionados para escavar rocha, essa parte da abertura de túneis exigirá o uso de outras metodologias, como o Tunnel Liner ou o NATM, que possibilitam avanços inferiores a 1 ou 2 m/dia”, conclui o especialista.