Na indústria de túneis, a solução de problemas surgidos durante a operação com tuneladoras é um dos maiores desafios enfrentados pelas equipes. Afinal, por serem operações extremamente complexas, as dificuldades podem acontecer com qualquer máquina, a qualquer instante e local.

Como destacam especialistas da área, problemas menores são solucionados rapidamente, mas distúrbios no avanço da tuneladora são mais complexos, pois geralmente acontecem dentro da câmara de escavação – que é difícil de alcançar, especialmente em solos moles. “Como não se consegue facilmente entrar e trocar os componentes, é preciso contar com profissionais treinados, que geralmente atuam em um prazo limitado de tempo”, comenta o engenheiro mecânico Lars Babendererde, diretor da Babendererde Engineers, que esteve recentemente no Brasil para participar do Latin American Tunneling Seminar 2017.

O especialista refere-se ao fato de que problemas técnicos e mecânicos, ou mesmo um mero desgaste nos componentes, também indicam problemas na câmara de escavação – afinal, como reitera Babendererde, quando se trata de um tuneladora de grande porte, “os problemas nunca vêm sozinhos”. “Quando se percebe que o problema está chegando, na verdade ele já começou faz tempo”, diz ele. “E intervenções na câmara de escavação são desafiadoras pelo simples fato de que nem todo mundo nasceu para trabalhar nessa área – a pessoa não pode ter claustrofobia, por exemplo.”

Claro que, se não contarem com pessoas dispostas a isso, os projetos sempre podem contratar empresas para realizar o trabalho. Mas, como enfatiza o engenheiro alemão, essa solução tem seus prós e contras. Por um lado, os técnicos são treinados para usar equipamentos hiperbáricos e observar regras rígidas para trabalho com ar comprimido, o que é uma condição sine qua non em qualquer intervenção na câmara de escavação.

Contudo, como geralmente são profissionais de outras áreas ou indústrias, às vezes a avaliação torna-se muito difícil e a consequência é saírem da câmara mais cedo do que deveriam. Assim, a melhor opção é contar com uma equipe mista para as intervenções, incluindo o operador, os técnicos com os sistemas hiperbáricos e, pelo menos, uma ou duas pessoas da equipe da tuneladora. “Se forem bem treinados, você terá uma boa equipe fazendo esse trabalho”, comenta Babendererde. “Mas assim que a pressão aumenta, o tempo disponível de trabalho diminui. Por isso, trabalhar em condições de ar comprimido também requer um bom planejamento.”

ESTABILIDADE

A transferência de pressão e o equilíbrio de forças também são aspectos cruciais a se considerar. Isso inclui análise de fatores como pressão da água, do solo e da superfície, mas também fundações, trânsito, ferrovias etc. Tudo tem de ser devidamente balanceado e assim mantido durante todo o período de escavação.  “É a diferença de pressão entre a parte interna e externa da câmara que estabiliza a face do túnel”, destaca o engenheiro. “Assim, para estar totalmente seguro, tem de haver sempre uma diferença de pressão na face do túnel que está sendo escavada.”

Para se realizar a transferência de pressão, o vedante (membrana de bentonita) tem de ser de boa qualidade, além de haver parâmetros de reologia (estudo das deformações e do fluxo de matéria submetida a tensões) que garantam que se acumule no local correto, com controle de sua capacidade de suspensão. Também a viscosidade do material – obtida por meio da mistura de água e aditivos – tem de ser devidamente mantida, o que requer controle contínuo. “Durante a operação da tuneladora, uma camada com espessura de 2 ou 3 cm precisa ser refeita, pois a cabeça de corte remove a bentonita junto com a terra”, explica o especialista.

Em paradas mais longas de manutenção, a pressão continua guiando a face do túnel, o que tem suas consequências. Conforme se avança no solo, a pressão muda e, quanto mais tempo a perfuração ficar parada, mais difícil será o acúmulo da suspensão de bentonita na face. “A consequência é que você terá um fator de segurança menor em relação à estabilidade, o que pode até ocasionar um colapso”, alerta Babendererde. “Isso aconteceu muito na década de 80 e 90, quando esta técnica foi desenvolvida.”

Contudo, as atuais tuneladoras EPBs (Earth-Pressure Balance) podem apresentar problemas durante a operação normal – inclusive alguns projetos mostram que os condicionamentos podem não resultar tão estáveis. “Às vezes, se a espuma tiver problemas de estabilidade, começa a segregar, o ar sobe e as partes pesadas descem, criando uma bolha que tem grande capacidade de sumir no solo circundante, causando uma queda de pressão no suporte da face da escavação”, pontua.

Aliás, se não houver suporte nessa face, podem ocorrer danos à máquina, o que exige a manutenção. Nesse caso, visto que não é fácil entrar na câmara, podem ocorrer problemas na parte mecânica, gerando outros problemas em cadeia. “Mas se não houver qualquer problema iminente, é melhor avançar do que ficar parado em uma área de distúrbio”, recomenda o engenheiro.

PROBLEMAS

Um desses problemas potenciais é a ocorrência de colapsos na estrutura, bloqueando a cabeça de corte e paralisando a operação da tuneladora. Nessa hora, é preciso achar uma solução, pois pode ocorrer um colapso. “Primeiro, é preciso restabelecer a pressão na face da escavação. Para isso, costuma-se jogar um tipo de ‘isopor’, pó, palha ou espuma de poliuretano, mas nada disso ajuda, pois é pegajoso e adere a tudo pela frente se você injetar”, descreve Babendererde.

O recomendável, diz ele, é usar polímeros de tamanho maior no circuito de bentonita, que podem chegar a 20 mm, permitindo fechar pequenos espaços. “Além de barato e fácil de aplicar, o tamanho maior está mais perto da densidade da suspensão, permitindo aplicar o produto químico de forma confiável na parte da frente do túnel, pois adere só na frente e não na tuneladora toda.”

Em um segundo estágio, também é possível utilizar uma membrana aspergida. “Nesse caso, ao invés de bentonita, é feito um spray manual para criar-se uma camada impermeável, aplicando pressão e reduzindo a perda de ar comprimido”, completa.

Quando não é mais possível entrar na câmara de escavação, a solução envolve um trabalho mais longo, de conserto. Uma das possibilidades é fazer a injeção com máquinas de perfuração, injetando e consolidando o solo ao redor da tuneladora. “Todavia, isso tem desvantagens, pois é preciso fechar todas as cavidades e rachaduras”, afirma Babendererde. “Outro problema é que se destrói a superfície. Se for uma rua, haverá grandes dificuldades para penetrar, acabando por destruir o asfalto. Já tentamos fazer isso pela parte de baixo, utilizando as cavidades abertas no solo, que se desenvolveram devido ao colapso, para reverter os processos e preencher com material leve a partir da câmara de escavação.”

Durante o colapso, quando o material “corre” para a câmara de escavação, surgem cavidades irregulares e rachaduras difíceis de detectar desde a superfície. “Se bombear pelo lado de dentro, com pressão mais alta para preencher de novo e reverter tudo, a suspensão vai seguir o caminho mais fácil pelas rachaduras e pelo material solto, e só aí irá se estabilizar”, descreve o especialista.

Antes de fazer isso, no entanto, é preciso conhecer o material e fazer testes em laboratório com os materiais e agregados que irão ser utilizados, para ter certeza de não bombear material inadequado. “Se for um bloco sólido, não precisa de ar comprimido. Você instala tudo e se prepara para trabalhar em condições mais seguras”, conclui Babendererde.

É PRECISO APRENDER COM OS ERROS, DIZ ESPECIALISTA

Para os profissionais envolvidos na construção de túneis, cada projeto é diferente e exige soluções específicas para os problemas enfrentados. Isso porque, como destaca o diretor da Babendererde Engineers, Lars Babendererde, dificilmente um projeto é igual ao outro. “Em cada projeto, em cada problema pelo qual passamos e solucionamos, nossa experiência aumenta”, diz ele. “A indústria de túneis tem de aprender com isso, de modo que é importante comunicar as dificuldades e também a maneira como foram solucionadas, pois problemas acontecem com todo mundo e um aprende com o outro.”