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INSPEÇÃO E MONITORAMENTO DE OBRAS DE ARTE ESPECIAIS
COM VISTA A MANUTENÇÃO PREDITIVA
João Vitor De Souza Ferreira
Projeto de Graduação apresentado ao Curso de
Engenharia Civil da Escola Politécnica,
Universidade Federal do Rio de Janeiro, como
parte dos requisitos necessários à obtenção do
título de Engenheiro.
Orientador:
Jorge Santos
Rio de Janeiro
Janeiro 2018
INSPEÇÃO E MONITORAMENTO DE OBRAS DE ARTE ESPECIAIS COM
VISTA A MANUTENÇÃO PREDITIVA
João Vitor De Souza Ferreira
PROJETO DE GRADUAÇÃO SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO CURSO
DE ENGENHARIA CIVIL DA ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE
FEDERAL DO RIOI DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS
NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE ENGENHEIRO CIVIL.
Examinada por:
RIO DE JANEIRO, RJ – BRASIL
JANEIRO DE 2018
Prof. Jorge Santos, D. Sc.
Prof. Ana Catarina Jorge Evangelista
Prof. Alessandra Conde de Freitas
Prof. Wilson Wanderley da Silva
Ferreira, João Vitor de Souza
Inspeção e monitoramento de obras de arte especiais com vista a
manutenção preditiva / João Vitor de Souza Ferreira – Rio de Janeiro:
UFRJ/ Escola Politécnica, 2018
X, 119p.: il; 29,7 cm
Orientador: Jorge dos Santos
Projeto de graduação – UFRJ / POLI / Engenharia Civil, 2018
Referências Bibliográficas: p. 117 – 119.
1.Introdução. 2. Manutenção preditiva de obras de arte especiais:
contextualização. 3.Manutenção preditiva de obras de artes epeciais.
4.Inspeção e monitoramento de obras civis. 5.Técnicas e ferramentas que
apoiam o planejamento, realização e controle da manutenção preditiva em
obras civis. 6.Estudo de caso:gestão da manutenção preditiva do Porto
Sudeste com o sistema Calyx. 7.Conclusões e Sugestões I. Jorge Santos. II.
Universidade Federal do Rio de Janeiro, UFRJ, Curso de Engenharia Civil.
III. Título
AGRADECIMENTOS
Neste espaço, gostaria de agradecer a todos que contribuíram de forma especial a
minha formação, tanto acadêmica quanto pessoal.
Em especial, gostaria de agradecer aos meus pais, Maria Aparecida e José
Francisco, por todo apoio e comprometimento com a minha formação. Agradeço muito
pelo ambiente familiar criado com muito esforço e dedicação, onde pude crescer.
Também agradeço ao meu irmão, Pedro Henrique, por todo suporte e apoio ao longo
dessa jornada.
Agradeço também ao Instituto Social para Motivar Apoiar e Reconhecer
Talentos pelo qual tive oportunidade de estudar no Colégio de São Bento e,
consequentemente, na UFRJ responsável pela ótima base que tive.
A minha namorada Patricia Morgado Vaz pela apoio e companheirismo, sendo
essencial para a conclusão desse ciclo. Agradeço muito por todo momento pelos quais
passamos juntos, por todas as etapas de nossa vida que concluímos e por todas aquelas
que ainda estão por vir.
Aos meus amigos Rafael Leitão e Rodrigo Leitão, pela amizade construída ao
longo de quase 20 anos de amizade.
Aos meus amigos do Colégio de São Bento, mais conhecidos como Bonde que
Fecha: Alan Patrício, Felipe Diogo, Fernando Oliveira, Gabriel do Lago, Gil Resende,
Helder Filho, João Gabriel “Subão” Pontes, João “Larry” Marcos, José Werneck, Luís
Filipe Scherma, Matheus Medida, Paulo Bernardo, Rafael “Away” Cardoso, Raphael
“Gago” Parreira e Roberto Vale. Responsáveis por anos de amizade e fraternidade.
Às minhas amigas do Bonde que Lacra: Ana Paula Santana, Bruna Wafae, Carol
Marques Fernanda Saraiva, Laura Santiago, Patricia Lion e Suellen Farias. Amigas
queridas que entraram na minha vida e cada uma tem um lugar especial.
Agradeço em especial ao Profº Jorge Santos pela orientação, conhecimento e
paciência ao longo do meu período como orientando e como aluno.
Por fim, agradeço a todo o corpo docente da UFRJ pelas aulas de qualidade e
todo o conhecimento trasmitido mesmo não tendo as condições ideias de trabalho. Esse
agradecimento também se extende aos técnicos-administrativos pelos serviços
prestados.
Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica/UFRJ como parte
dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Engenheiro Civil.
INSPEÇÃO E MONITORAMENTO DE OBRAS DE ARTE ESPECIAIS COM
VISTA A MANUTENÇÃO PREDITIVA
João Vitor de Souza Ferreira
Fevereiro/2018
Orientador: Jorge dos Santos
Curso: Engenharia Civil
As obras de arte especiais fazem parte da infraestrutura das cidades e são fundamentais
para as atividades do cotidiano, influenciando o dia a dia de milhões de pessoas. A
inspeção e o monitoramento com vista a manutenção preditiva têm como desafio
garantir o desempenho dessas estruturas prolongando os tempos médios entre as
manutenções e diminuindo o tempo de paralização para manutenção. Neste sentido, a
criação de um sistema automatizado para fazer a gestão de obras de artes especiais se
torna uma saída inteligente e viável para diminuir custos e assegurar o desempenho
necessário de atuação. Esta monografia apresenta estudo prático sobre a implementação
de um sistema de manutenção preditiva na estrutura do Porto Sudeste, responsável pela
inspeção e manutenção preditiva de toda a estrutura. Como resultado do estudo, além
dos aspectos conceituais e características das diversas técnicas e ferramentas descritas,
são apresentados as etapas e método para a implantação de um sistema de inspeção e
monitoramento on line e on time, para a manutenção preditiva
Palavras-chaves: Manutenção Preditiva; Inspeção; Monitoramento; Obras de Arte
Especiais
Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment of the
requirements for the degree of Engineer.
INSPECTION AND MONITORING OF SPECIAL ARTWORKS FOR
PREDICTIVE MAINTENANCE
João Vitor de Souza Ferreira
Fevereiro/2018
Advisor: Jorge dos Santos
Course: Engenharia Civil
The special artworks that are part f the infrastructure of cities are fundamental to
everyday activities, influencing the daily lives of millions of people. Inspection and
monitoring for predictive maintenance have the challenge of guaranteeing the
performance by increasing the time between the maintenance. In this sense, a creation
of an automated system for the management of special artworks becomes an inteligente
and feasible way to reduce costs and ensure the necessary performance. This
monograph aims to carry out a study on the implementation of a predictive maintenance
system in the structure of the Porto Sudeste, responsible for inspection and predictive
maintenance of the entire structure. As a result of the study, in addition to the the
conceptual aspects and characteristics of the various techniques and tools described, the
steps and method are presented for the implantation of an on-line and on time for
predictive maintenance.
Keywords: Predictive Maintenance; Inspection; Monitoring; Special Artworks
LISTA DE FIGURAS E TABELAS
Figura 1 - Fases de um ciclo de vida Fonte: NBR ISO 14040 (2001)......................................... 27
Figura 2- Desempenho com e sem manutenção. (AASHTO, 2007) ........................................... 30
Figura 3- Custos de Manutenção para 2011 (Abraham, 2011) ................................................... 31
Figura 4- Evolução conceitual do projeto das estruturas de concreto (POSSAN, 2010) ............ 37
Figura 5 - Combinação sistemática dos componentes para a sustentabilidade da construção
(POSSAN, 2010) ......................................................................................................................... 38
Figura 6 - Lei de Sitter (HELENE, 1992 apud CAVALLI; DOTAF, 2008) ............................... 48
Figura 7 - Fluxograma geral de inspeção e prognóstico de problemas patológicos em obras civis.
Fonte: o autor, 2018. ................................................................................................................... 54
Figura 8 - Utilização de endoscópio para inspeção (ABENDI, 2011) ........................................ 76
Figura 9 - Utilização de drone para inspeção visual (DFA, 2017) .............................................. 77
Figura 10 - Instrumento de termografia (ABRAHAM, 2011) .................................................... 78
Figura 11 - Termografia em edificação (ABRAHAM, 2011) ..................................................... 79
Figura 12 - Equipamento de ensaio de ultrassom (ABRAMAN, 2011) ...................................... 84
Figura 13 - Diagrama de Ishikawa ou espinha de peixe. Adaptado pelo autor. Fonte ABNT
31010 ........................................................................................................................................... 87
Figura 14 - Exemplo de curva "S". Fonte: Almeida, 2017 .......................................................... 90
Figura 15 - Projeto proposto por Hamett (2000) para implantação da metodologia FMEA.
Fonte: Muniz (2017) ................................................................................................................... 90
Figura 16 - Exemplo de disponibilidade anual de um equipamento. Fonte: o Autor .................. 96
Figura 17 - Custo acumulado de manutenção pelo valor do equipamento. Fonte: o Autor ........ 97
Figura 18 - Embarcação aportada no Porto Sudeste (TERRATEK, 2016) ............................... 101
Figura 19 - Pátio de estocagem do Porto Sudeste (TERRATEK, 2016) ................................... 102
Figura 20 - Etapas do sistema de gestão de manutenção preditiva do Porto Sudeste. Fonte: o
Autor ......................................................................................................................................... 102
Figura 21 - Data Flow Calyx (ITM MONITORING, 2015) ..................................................... 103
Figura 22 - Tela principal do sistema (TERRATEK, 2016) ..................................................... 104
Figura 23 - Níveis de alarme para o sistema (ITM MONITORING, 2015) .............................. 105
Figura 24 - Configuração dos pontos de leitura no sistema (ITM MONITORING, 2015) ....... 106
Figura 25 - Disposição dos perfilômetros e inclinômetros (TERRATEK, 2016) ..................... 106
Figura 26 - Identificação dos pontos no Google Earth (ITM MONITORING, 2015) .............. 107
Figura 27 - Estado de cada sensor configurado (TERRATEK, 2016) ...................................... 107
Figura 28 - Gráficos gerados pelo sistema (ITM MONITORING, 2015) ................................ 108
Figura 29 - Integração de câmeras no sistema (ITM MONITORING, 2015) ........................... 108
Tabela 1- Objetivos da Manutenção Preventiva (Velarde-Suarez;S., 2006) ............................... 22
Tabela 2- Custo de manutenção em relação ao faturamento bruto (Abraman 2011) .................. 32
Tabela 3- Itens levantados que precisam de inspeção (CGP, 2016)............................................ 39
Tabela 4- Quadro resumitivo de técnicas de manutenção preditiva ............................................ 75
Tabela 5 - Quadro resumitivo de ferramentas da qualidade ........................................................ 86
Tabela 6 - Tabela com exemplo de índices de severidade e seus critérios. Fonte: Muniz (2017)
..................................................................................................................................................... 91
Tabela 7 - Tabela com exemplo de índices de ocorrência e seus critérios. Fonte: Muniz (2017)91
Tabela 8 - Tabela com exemplo de índices de detecção e seus critérios. Fonte: Muniz (2017) . 91
Índice 1. Introdução .......................................................................................................................... 14
1.1. Importância do tema ................................................................................................. 14
1.2. Objetivos .................................................................................................................... 15
1.3. Justificativa da escolha do tema ............................................................................... 15
1.4. Metodologia ............................................................................................................... 16
1.5. Estrutura da monografia .......................................................................................... 16
2. Manutenção preditiva de obras de arte especiais: contextualização ............................ 18
2.1. Conceituação .............................................................................................................. 18
2.2. Aspectos históricos .................................................................................................... 19
2.3. Tipos de manutenção ................................................................................................ 22
2.3.1. Manutenção preditiva: ............................................................................................ 22
2.3.2. Manutenção preventiva .......................................................................................... 23
2.3.3. Manutenção corretiva ............................................................................................. 23
2.4. Ciclo de vida ............................................................................................................... 24
2.5. Custo de manutenção ................................................................................................ 30
3. Manutenção preditiva de obras de arte especiais ........................................................... 34
3.1. Aspectos gerais........................................................................................................... 34
3.2. Sustentabilidade e manutenção preditiva ............................................................... 36
3.3. Aplicação da manutenção preditiva nas OAEs ...................................................... 38
3.4. Quem faz a manutenção preditiva ........................................................................... 40
3.5. Normalização técnica para manutenção preditiva de OAEs ................................. 42
3.5.1. NBR 5674:2012 .................................................................................................. 42
3.5.2. Manual de Manutenção de Obras de Artes Especiais (DNIT, 2016) ............ 44
3.6. Impactos da ausência de manutenção preditiva de obras civis ............................. 46
4. Inspeção e monitoramento de obras civis ........................................................................ 50
4.1. Conceituação .............................................................................................................. 50
4.2. Tipos de inspeção ....................................................................................................... 51
4.2.1. Inspeção cadastral ............................................................................................. 51
4.2.2. Inspeção rotineira .............................................................................................. 51
4.2.3. Inspeção extraordinária .................................................................................... 51
4.2.4. Inspeções especiais ............................................................................................. 52
4.2.5. Inspeção intermediárias .................................................................................... 52
4.3. Intervalo de inspeção ................................................................................................ 52
4.4. Metodologia ............................................................................................................... 53
4.4.1. Planejamento da inspeção ................................................................................ 55
4.4.2. Procedimentos da inspeção ............................................................................... 57
4.4.3. Resultados da inspeção ..................................................................................... 59
4.4.3.3. Controle e garantia da qualidade do processo de inspeção de OAEs ....... 63
4.4.4. Prognóstico ......................................................................................................... 63
4.5. Propriedade e deterioração dos materiais ............................................................... 65
4.5.1. Concreto ............................................................................................................. 66
4.5.2. Aço ...................................................................................................................... 70
5. Técnicas e ferramentas que apoiam o planejamento, realização e controle da
manutenção preditiva em obras civis ...................................................................................... 73
5.1. Conceituação .............................................................................................................. 73
5.2. Principais técnicas de manutenção preditiva .......................................................... 74
5.2.1. Métodos não destrutivos ................................................................................... 75
5.2.2. Métodos destrutivos .......................................................................................... 85
5.3. Ferramentas da qualidade ........................................................................................ 86
5.3.1. 5We 1H ............................................................................................................... 86
5.3.2. Análise de causa e efeito .................................................................................... 87
5.3.3. Curva S ............................................................................................................... 89
5.3.4. FMEA ................................................................................................................. 90
5.3.5. PDCA .................................................................................................................. 93
5.4. Indicadores da gestão de manutenção ..................................................................... 93
5.4.1. Tempo médio entre falhas ................................................................................ 94
5.4.2. Tempo médio para reparo ................................................................................ 94
5.4.3. Tempo médio para falhas ................................................................................. 95
5.4.4. Disponibilidade de equipamentos .................................................................... 95
5.4.5. Custo da manutenção pelo valor de reposição ................................................ 97
5.4.6. Tempo médio entre manutenções preventivas ................................................ 98
5.4.7. Tempo médio para intervenções preventivas ................................................. 98
5.4.8. Taxa de falha observada ................................................................................... 98
5.4.9. Taxa de reparo ................................................................................................... 99
5.4.10. Não conformidade de manutenção .................................................................. 99
6. Estudo de caso: gestão de manutenção preditiva do Porto Sudeste com o sistema
Calyx ......................................................................................................................................... 100
6.1. Aspectos gerais......................................................................................................... 100
6.2. Etapas do sistema de gestão de manutenção preditiva do Porto Sudeste .......... 102
6.2.1. Configuração do sistema - Calyx ................................................................... 102
6.2.2. Configuração do usuário ................................................................................ 104
6.2.3. Seleção de instrumentos .................................................................................. 105
6.2.4. Importação dos dados ..................................................................................... 107
6.2.5. Análise dos dados ............................................................................................ 109
6.2.6. Resultados ........................................................................................................ 109
6.2.7. Considerações finais do estudo ....................................................................... 110
7. Conclusões e sugestões .................................................................................................... 112
7.1. Considerações Finais ............................................................................................... 112
7.2. Sugestões para trabalhos futuros ........................................................................... 114
8. Bibliografia ...................................................................................................................... 115
14
1. Introdução
1.1. Importância do tema
Pontes, viadutos, ferrovias, rodovias e entre outras estruturas são chamadas de Obras de
Arte Especiais (OAEs) por serem construções de engenharia dotadas de características
estruturais, construtivas e funcionais específicas que demandam consideráveis habilidades
técnicas e criativas para seu projeto, execução e manutenção.
A vida útil de uma OAE depende diretamente da condição de uso e da preservação da
estrutura. O gestor de uma OAE deve-se atentar para a complexidade presente nessa estrutura e
garantir a condição de uso da mesma. Muitas OAEs são estruturas importantes inseridades no
dia a dia de uma cidade como pontes, viadutos, rodovias e ferrovias, logo qualquer alteração no
status quo pode afetar milhões de pessoas, dependendo do tamanho da cidade.
Neste cenário, um dos caminhos para atingir bons resultados é o monitoramento de
OAEs para manutenção preditiva, que adequadamente aplicadas, minimiza o tempo de
paralização da estrutura traduzindo, assim, em economia de recursos e esforços. Esse
monitoramento pode ser feito através de diversas técnicas de inspeção que podem ser integradas
a um sistema automatizado afim de concentrar as informações em um só local.
Pode-se observar que a conservação de OAEs é uma das atividades mais importantes a
serem executadas pelos setores públicos e privados responsáveis pelas estruturas através de
conceções. É necessário ter em conta que as condições de uso, hoje muito influenciadas pela
legislação ambiental, cada vez mais rígida, preveem uma manutenção constante e eficiente,
devido às dificuldades econômicas que na maioria dos casos apresentam os órgão públicos,
sendo necessário que sejam programas e executadas nos devidos tempos, com o objeto de
minimizar os recursos que essas atividades demandem.
Visando esta economia, que esta ainda mais em evidência nesse momento, cada vez
mais tem se buscado a utilização de ferramentas que possam fornecer suporte e parâmetros
15
técnicos sobre o processo como um todo e seus pontos críticos, possibilitando análises mais
aprofundadas, com proposição de soluções mitigadoras além de prever a possibilidade do
surgimento de possíveis problemas futuros e gerenciar, através de indicadores, o
desenvolvimento do processo.
1.2. Objetivos
O presente trabalho tem por objetivo identificar e demonstrar os ganhos de eficiência
que diversas técnicas e ferramentas de monitoramento podem trazer, visando a manutenção
preditiva a partir da implantação de uma gestão integrada.
Visa, ainda, disponibilizar uma revisão bibliográfica disseminando mais
esclarecimentos sobre o assunto e realizar um estudo de caso em porto extremamente
importante para a logística de minérios presente no país.
1.3. Justificativa da escolha do tema
A gestão de manutenção preditiva em uma OAE que é uma estrutura complexa e que
afeta todo um meio ambiente requer um grande conhecimento técnico.
O impacto de um mal gerenciamento do processo de manutenção preditiva das OAEs
não afeta somente os custos, colocando em risco a saúde financeira daquela empreendimento,
mas também a performance das atividades que dependem desta estrutura para serem executadas.
Diante disso, é essencial a criação de um sistema de gestão de manutenção preditiva que
utilize técnicas e ferramentas de monitoramento que auxilie essas atividades e que garanta a
eficácia dos processos.
Portanto, por se tratar de um assunto complexo e que impacta recorrentemente os
trabalhos gerenciais das OAEs, houve motivação por parte do autor para execução desse
trabalho.
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O estudo de caso realizado na gestão de um sistema automatizado de manutenção
preditiva em um porto de larga escala se deu em função da sucesso do projeto. Esse projeto
aplicou ferremantas e técnicas modernas, se distanciando, assim, da gestão tradicional praticada
principalmente pela esfera pública no que se concerne gestão de OAEs podendo ser um exemplo
a ser seguido.
1.4. Metodologia
A metodologia empregada foi desenvolvida a partir da revisão bibliográfica, com coleta
de dados e busca por conceitos associados ao tema do trabalho e também estudo de caso da
empresa onde o autor trabalho.
Foram realizados levantamentos bibliográficos referentes aos temas de inspeção e
monitoramento, manutenção preditiva, manutenção preventiva, manutenção corretiva, gestão da
qualidade, preferencialmente voltadas para OAEs. Tais levantamentos se deram tanto em artigos
científicos como em trabalhos acadêmicos e livros, possibilitando um desenvolvimento teórico
do trabralho.
Após a fundamentação teórica com base nessas pesquisas, foi realizado um estudo de
caso em uma OAE de um porto, para análise prática da situação em questão.
1.5. Estrutura da monografia
O trabalho será organizado em 7 capítulos.
Após a introdução no primeiro capítulo, o segundo capítulo irá contextualizar a
manutenção preditiva apresentando a conceituação, aspectos históricos, os tipos de manutenção,
- manutenção preditiva, manutenção preventiva e manutenção corretiva-, ciclo de vida e, por
fim, os custos de manutenção.
O terceiro capítulo irá abordar a manutenção preditiva de obras de arte especiais
apresentando aspectos gerais, sustentabilidade e manutenção preditiva, aplicação da
manutençãopreditiva nas OAEs, quem faz a manutenção preditiva, normalização técnica para
manutenção preditiva de OAEs e impactos da ausência de manutenção preditiva de obras civis.
17
O quarto capítulo irá falar sobre a inspeção e monitoramento de obras civis abordando a
conceituação, tipos de inspeção, intervalo de inspeção, metodologia e propriedade e
deterioração dos materiais.
O quinto capítulo abordará as técnicas e ferramentas que apoiam o planejamento,
realização e controle da manutenção preditiva em obras civis apresentando sua conceituação, as
principais técnicas de manutenção preditiva, as ferramentas da qualidade e indicadores da
gestão de manutenção.
O sexto capítulo irá falar sobre o estudo de caso. Nesse momento é apresentado o
projeto e a estrutura para qual foi criado o sistema de gestão. Também é descrito a ferramenta
automatizada empregada para fazer a gestão integrada além da etapas do sistema. Por fim é
abordado o resultado encontrado assim como as vantagens e devantagens que surgiram após a
aplicação do sistema.
Por fim, no sétimo capítulo serão apresentadas as considerações finais e sugestões para
próximos trabalhos.
18
2. Manutenção preditiva de obras de arte especiais:
contextualização
2.1. Conceituação
Segundo Seeley (1987), manutenção é a ação de manter, sustentar, consertar ou
conservar alguma coisa ou algo aumentando consequentemente sua vida útil. A
manutenção tem o intuito de reparar ou repor algo que está estragado ou que não
funciona corretamente, consertando para que volte a desenvolver a função requerida
inicialmente.
A manutenção é formada por um conjunto de ações que ajudam no bom e correto
funcionamento de algo, como por exemplo a manutenção das máquinas de uma fábrica.
Segundo Villanueva (2015), a prática de atividades de manutenção pode ser então
considerada como a renovação de níveis de desempenho perdidos, visando as condições
de uso e tendo imediatamente como efeito o prolongamento da vida útil da estrutura.
Ao longo do tempo a área de manutenção tem mudado significativamente e o
incremento destas mudanças pode ser observado no número e na variedade das
instalações produtivas, com projetos cada vez mais complexos, com exigências de
conhecimento técnico em níveis cada vez maiores, o que demanda uma atualização
constante dos profissionais da área de manutenção.
Segundo Abraman (2004) apud Salermo (2005), a manutenção é um elo de
integração entre os responsáveis pelas atividades de conformidade e inovação, tendo
como foco a melhoria contínua do sistema e a subsistência do ritmo adequado das
operações.
19
Uma tendência é que a área de manutenção nas empresas passe a ser considerada
estratégica para os resultados dos negócios das mesmas, por meio da manutenção
sistemática é possível antecipar e evitar falhas que potencialmente poderiam ocasionar
paradas imprevistas dos equipamentos produtivos. Da mesma forma, é possível detectar
uma situação onde haja expectativa de falha e programar-se para uma intervenção em
oportunidade mais apropriada, sem acarretar em prejuízos na produção.
Em termos econômicos, a manutenção de obras civis envolve recursos da ordem de
1% a 2% do custo total da obra, o que é altamente significativos em termos de PIB se
for considerando todos os ativos prediais brasileiros. Vale ressaltar que as obras civis
fazem parte dos ativos imobilizados de grande parte das empresas, as quais necessitam
de estruturas como essas para abrigarem plantas industriais, os processos produtivos, os
escritórios, entre outros. Logo, procedimentos eficientes de manutenção impactam de
forma significativa os custos de produção destes negócios (IBAPE/BA, 2007).
2.2. Aspectos históricos
Segundo Moubray (1997), a história da manutenção, de forma geral, pode ser
dividida em três períodos distintos:
a) Primeiro período – anterior a 2ª Guerra Mundial, denominado como manutenção
da primeira geração onde a disponibilidade dos equipamentos e a preocupação pela
prevenção das falhas não era prioridade. Os equipamentos eram super dimensionados,
os projetos eram simples e o seu reparo de fácil execução sendo, portanto, mais
confiáveis. A limpeza e lubrificação eram suficientes, não havendo necessidade de fazê-
los de forma sistemática.
b) Segundo período – denominado manutenção da 2 geração, iniciou-se na década
de 1950, onde o pós-guerra gerou crescente demanda por produtos impulsionando a
20
mecanização das indústrias, com máquinas numerosas e complexas. Planos de
manutenção preventiva eram elaborados e passou a existir a preocupação com os
tempos de parada dos equipamentos produtivos. O conceito de manutenção preventiva
surge, então, aparecendo também a consideração de que as falhas nos equipamentos
podiam e deviam ser previstas. Os custos de manutenção elevaram-se sendo necessário
maior controle.
c) Terceiro período – iniciado em meados da década de 1970, foi denominado
manutenção da 3ª geração. Neste período buscou-se novas maneiras de maximizar a
vida útil dos equipamentos produtivos, passando a existir a preocupação com alta
disponibilidade e confiabilidade, sem proporcionar nenhum dano ao ambiente, ter maior
segurança, maior qualidade do produto e custos sob controle.
No Brasil, segundo Neto (2012) apud Villanueva (2015), a manutenção passou a ter
uma maior importância em 1977 com a edição da NBR 5674 – Manutenção de edifícios,
a qual começou os estudos de manutenção ligada a construção civil e foi sendo
aprimorada com o passar do tempo. Essa norma proporciona hoje uma melhoria
significativa na abordagem do assunto e evolui ao abordar e conduzir a metodologia de
implantação além de abranger aspectos diversos associados à gestão de manutenção.
Segundo Castro (2007), a NBR 5674 passou por processos de melhorias e assim
estimulou a elaboração de diversos trabalhos técnicos na área de manutenção no final da
década de 1980, apresentando estudos sobre a durabilidade de materiais e componentes,
assim como, manifestações patológicas com suas respectivas causas.
A NBR 5674 proporcionou uma debate maior sobre a importância da manutenção
na construção civil. Com isso a houve uma maior preocupação com a manutenção das
OAEs, as quais não tinham uma gestão de manutenção eficientes. Basicamente só há a
21
pratica de um tipo de manutenção: a manutenção corretiva. Esse tipo de manutenção
ocorre quando há a necessidade de reparos emergenciais e em caráter emergencial além
de ser a que tem o custo mais elevado devido ao seu caráter emergencial. Não há como
eliminar a manutenção corretiva, porém há como minimizá-la fazendo uso tanto da
manutenção preditiva quanto da manutenção preventiva. Ambas visam a prevenção de
falhas com um acompanhamento prévio da OAEs e, consequentemente, proporcionam
uma economia de capital que poderá ser usado em outro investimento. Vale ressaltar
também a economia de material e, por conseguinte, a redução na geração de resíduos,
diminuindo assim o impacto ambiental ao em torno da OAEs.
Em outras indústrias, como a automobilística e a alimentícia, a manutenção é um
fator chave dentro de toda a organização. Isso decorre da mudança na organização do
ambiente industrial com a redução de equipamentos, redução de estoques e aplicação de
tecnologia de última geração e como resultado, trouxe uma maior produtividade para a
linha de produção e uma qualidade muito superior ao produto final, aumentando a
competitividade no mercado.
Além do prolongamento da vida útil das máquinas, a manutenção preditiva evita a
parada de máquinas. Com a produção enxuta, máquinas paradas significa menos
produtos sendo feitos e consequentemente menos receita. A exemplo das outras
indústrias, a construção civil deve adotar a manutenção preditiva como peça chave no
processo produtivo. A economia e qualidade geradas serão fundamental para a melhoria
de toda a indústria e aumentar a competitividade do mercado.
Atualmente, a comunidade de construção civil brasileira já apresenta uma maior
atenção sobre a gestão de manutenção preditiva de OAEs. Há muitas normas que
orientam a criação de uma gestão eficiente, porém a legislação brasileira ainda não
22
apresenta rigor obrigando o responsável pela OAEs a ter e gerir a manutenção da
estrutura.
2.3. Tipos de manutenção
Pode-se dividir manutenção em basicamente três tipos: manutenção preditiva,
manutenção preventiva e manutenção corretiva.
2.3.1. Manutenção preditiva:
A manutenção preditiva usa a condição operacional real de equipamentos e sistemas
para otimizar a operação total do projeto em questão. Visa, como principal foco,
prevenir falhas através do acompanhamento de diferentes parâmetros do sistema, até
que o grau de degradação se aproxime e, então, medidas de intervenção são aplicadas
(VILLANUEVA, 2015).
A Tabela 1 ilustra os objetivos da manutenção preditiva.
Tabela 1- Objetivos da Manutenção Preventiva (Velarde-Suarez;S., 2006)
Como resultado da manutenção preditiva, observa-se um aumento dos intervalos dos
reparos por quebra (manutenção corretiva) e dos reparos programados (manutenção
preventiva), bem como um aumento de rendimento no processo produtivo, uma vez que
equipamentos e instalações estarão disponíveis por um tempo maior para a operação.
23
Portanto trata-se de uma modalidade de manutenção que prediz o tempo de vida útil
dos componentes das máquinas e equipamentos e as condições para que esse tempo de
vida seja bem aproveitado, além de prover uma redução de custos de manutenção e
aumento da produtividade.
A utilização eficiente da manutenção preditiva na gestão de manutenção de uma
OAEs é altamente benéfica pois reduziria o tempo em que a estrutura estaria fora de
uso, algo que seria oneroso para a estrutura da comunidade já que muitas OAEs são
estruturas de extrema importância como é o caso de rodovias e elevados.
2.3.2. Manutenção preventiva
É a manutenção propriamente dita, isto é, baseia-se em manutenções previstas no
programa básico de utilização do equipamento ou do sistema, sendo realizada antes que
apareçam defeitos nos equipamentos, a fim de evitar um período ocioso da produção.
Esse tipo de manutenção prevê paradas periódicas com a finalidade de substituir
peças desgastadas por novas peças, antes mesmo que a vida útil destas seja esgotada,
evitando assim falhas no funcionamento do equipamento por um período pré-
estabelecido.
As trocas de peças ocorrem em períodos baseados em informações a respeito da
OAE, sendo alimentada por dados dos fabricantes, históricos de manutenção e
avaliações das instalações através de atividades rotineiras e de vistoria de inspeção
predial (BEZZERA, 2000).
2.3.3. Manutenção corretiva
A manutenção corretiva consiste na substituição de peças ou componentes que se
desgastaram ou falharam ocasionando assim uma paralisação total ou parcial de um
sistema.
24
Normalmente, os reparos são executados sem planejamento e em caráter
emergencial. É o tipo de manutenção que gera maiores custos de execução devido à
falta de um planejamento prévio. Mesmo apresentando custos elevados, é muito difícil
eliminar completamente este tipo de manutenção, pois não há como prever o momento
exato em que se verificará um defeito que exigirá uma manutenção corretiva de
emergência.
A manutenção corretiva pode ser classificada de duas formas distintas, de acordo
com a estratégia adotada, sendo estas a manutenção corretiva planejada e não planejada.
Distinguem-se pelo fato da manutenção corretiva planejada ocorrer em função de um
acompanhamento preditivo, detectivo ou até pela decisão gerencial de se operar até a
falha, ao passo que a manutenção corretiva não planejada ser aplicada de maneira
aleatória, ou seja, é a manutenção atuando de forma impulsiva (SILVA, 2015).
2.4. Ciclo de vida
Segundo a NBR ISO 14040 (2001), o ciclo de vida é uma técnica para avaliar os
aspectos ambientais e impactos potenciais associados a um produto mediante a
compilação de um inventário de entradas e saídas pertinentes de um sistema de produto,
além dos impactos ambientais potenciais associados a essas entradas e saídas e, por fim,
a interpretação dos resultados das fases de análise de inventário e de avaliação de
impactos em relação aos objetivos dos estudos.
Ainda segundo a NBR ISO 14040 (2001), o ciclo de vida pode ajudar na
identificação de oportunidades para melhorar os aspectos ambientais dos produtos em
vários pontos de seu ciclo de vida. Além disso, pode auxiliar na tomada de decisões na
indústria, oragnizações governamentais ou não-governamentais (por exemplo,
planejamento estratégico, definição de prioridades, projeto ou reprojeto de produtos ou
25
processos). Vale ressaltar que o ciclo de vida é importante na seleção de indicadores
pertinentes de desempenho, incluindo técnias de medição.
O ciclo de vida é o período pelo qual a OAEs mantém suas funcionalidades, indo
desde sua construção até o seu desmantelamento. Esse período de uso pode ser
aumentando desde que haja uma gestão de manutenção adequada. Quanto maior
eficiente essa gestão for, maior o prolongamento do período.
O ciclo de vida útil das estruturas das OAEs depende diretamente da variação cíclica
de tensões imposta aos elementos estruturais pelas cargas a elas aplicadas. Os esforços
levados em conta para o projeto são determinados por modelos de cálculo com base no
esforço padrão, fatores de amplificação dinâmica e coeficientes de segurança
estabelecidos por normas técnicas, que através dessas variáveis procuraram simular o
efeito das cargas ao longo do tempo.
A degradação prematura de uma OAEs, e a consequente perda de desempenho, é um
problema muito grave e frequente na construção civil. O envelhecimento precoce é o
principal motivo para esta degradação e é, normalmente, resultado pela baixa qualidade
dos materiais de construção utilizados, problemas de projetos e execução e falta de
manutenção.
Segundo a associação francesa denominada Association Haute Qualité
Environnementale (HQE, 2001), a interação da OAEs com o meio ambiente se dá em
momentos distintos de sua existência e envolve diferentes agentes da cadeia produtiva,
dentre os quais os projetistas.
Em linhas gerais, o ciclo de vida da OAEs contempla as seguintes etapas:
a) Planejamento – fase inicial do ciclo de vida da OAEs na qual o
empreendimento está sendo concebido. São realizados estudos de viabilidade
26
física, econômica e financeira, além de estarem sendo elaborados os seus
projetos e especificações, e ainda a programação do desenvolvimento das
atividades construtivas
b) Implantação – é a fase de construção propriamente dita, da produção da
OAEs
c) Uso – é a fase de operação da OAEs, etapa em que a mesma é ocupada pelos
usuários;
d) Manutenção – a fase cuja a atividade tem origem na necessidade de
reposição de componentes que atingiram o final de execução de sua vida útil
e de manutenção de equipamentos e sistemas, ou então na necessidade de
correção de falhas de execução, patologias, ou ainda para a modernização da
OAEs e sua adequação à alterações de comportamento do usuário ou à sua
finalidade;
e) Demolição – é a fase de inutilização da OAEs através do processo de
desmonte
Conforme a NBR ISO 14040 (2001), a avaliação do ciclo de vida deve incluir a
definição do objetivo e escopo, análise de inventário, avaliação de impactos e
interpretação de resultados, assim ilustrado na Figura 1.
27
Figura 1 - Fases de um ciclo de vida Fonte: NBR ISO 14040 (2001)
O ciclo de vida tem as seguintes etapas resumidamente:
a) Definição de objetivo e escopo
O objetivo de um estudo de ciclo de vida deve expor a aplicação pretendida, as
razões para conduzir o estudo e o público-alvo. Para definir o escopo, deve ser
considerado as funções do sistema, a unidade funcional, as fronteiras do sistema,
procedimentos de alocação, requisitos dos dados, limitações e requisitos da qualidade
dos dados iniciais. Tanto oobjetivo quanto o escopo deve ser suficientemente bem
definidos para assegurar que a extensão, a profundidade e o grau de detalhe do estudo
sejam compatíveis e suficientes para atender o objetivo estabelecido.
b) Análise de inventário
A anális do inventário envolve a coleta de dados e procedimentos de cálculo para
quantificar as entradas e saídas pertinentes no sistema. O processo de condução de uma
análise de inventário é iteratibo. Na medida em que os dados são coletados e é
conhecido mais sobre o sistema, podem ser identificados novos requisitos ou limitações
28
para os dados que requeiram uma mudança nos procedimentos de coleta de dados, de
forma que os objetivos do estudo ainda sejam alcançados. Às vezes, podem ser
identificadas questões que requeiram revisões de objetivo ou do escopo do estudo.
c) Avaliação do impacto do ciclo de vida
Em geral, este processo envolve a associação de dados de inventário com
impactos ambientais específicos e a tentativa de compreender estes impactos. O nível de
detalhe, a escolha dos impactos avaliados e as metodologias usadas dependem do
objetivo e do escopo do estudo.
Esta avaliação pode incluir o processo iterativo de análise crítica do objetivo e
do escopo do estudo do ciclo de vida, para determinar quando os objetivos do estudo
foram alcançados ou modificar o objetivo e o escopo, se a avaliação indicar que eles não
podem ser alcançados.
A fase de avaliação de impacto pode incluir a correlação de dados de inventário
por categorias de impacto (classificação), modelagem de dados de inventário dentro das
categorias de impacto (caracterização) e possível agregação dos resultados em casos
muito específicos e somente quando significativos (ponderação).
d) Interpretação do ciclo de vida
É a fase do ciclo de vida na qual as constatações da análise do inventário e da
avaliação de impacto ou, no caso de estudos de inventário do ciclo de vida, somente os
resultados da análise de inventário, são combinados, de forma consistente, com o
objetivo e o escopo definidos, visando alcançar conclusões e recomendações.
29
As constatações deta interpretação podem tomar a forma de conclusões e
recomendações para os tomadores de decisão, de forma consistente com o objetivo e o
escopo do estudo.
A fase de interpretação pode envolver o processo iterativo de análise crítica e
revisão do escopo do ciclo de vida, assim como da natureza e da qualidade dos dados
coletados de forma consistente com o objetivo definido.
Para o cálculo da vida útil, um efeito muito importante é a fadiga, que segundo
BRANCO et al (1999), é um fenômeno associado à repetição de ações dinâmicas. É um
processo de modificações progressivas e irreversíveis que ocorre na estrutura de um
material quando este é submetido ciclicamente a variações de tensões. Essas
modificações podem acarretar na formação de fissuras ou no aumento delas, o que, caso
o número de ciclos de tensões seja suficiente grande, pode conduzir a fraturas no
material.
O cálculo do ciclo de vida em OAEs é feito através da análise do efeito de fadiga do
carregamento aplicado. As OAEs são estruturas especialmente sujeitas a fadiga devido à
natureza cíclica de seus carregamentos. Em sua vida útil, as cargas impõem aos
materiais tensões inferiores ao limite de escoamento dos materiais, porém em um
número muito grande de ciclos, o que torna importante a avaliação da fadiga.
Através da análise do carregamento tipo e de seu ciclo de aplicação, pode-se estimar
quantos ciclos serão necessários para alcançar o estado limite último da estrutura e,
assim, chegar ao valor de vida útil. Segundo TOLEDO (2010), a estimativa para os
elementos de pontes metálicas sempre foi muito superior aos 75 anos considerados
30
como vida útil mínima para os cálculos feitos com o procedimento da norma AASHTO
(2007).
Na Figura 2, pode-se verificar a influência de ações de manutenção em uma
estrutura, as quais são necessárias para garantir ou prolongar a vida útil projeto. A vida
útil de uma estrutura é aumentada a cada ação de manutenção feita, indo de T1 a T2,
assim como o desempenho da estrutura. Durante a fase de projeto, o engenheiro deve
considerar a vida útil de todos os elementos ou sistemas que compõe a estrutura assim
como o planejamento prévio de manutenção em cada uma delas.
Figura 2- Desempenho com e sem manutenção. (AASHTO, 2007)
2.5. Custo de manutenção
A manutenção é necessária para que os sistemas e estruturas atinjam e até mesmo
prolonguem suas vidas úteis. Porém, no momento de crise econômica e política atual
que o Brasil está passando, as empresas, por necessidade de cortes de custos ou até
mesmo negligência, estão reduzindo suas despesas para com a manutenção o que
acarreta, com um grande impacto, a mantenabilidade e confiabilidade de seus ativos.
31
Não somente empresas estão fazendo uso de prática, os órgãos públicos também
estão cortando despesas nesse momento de enxugar a máquina pública. A manutenção
dos ativos é completamente negligenciada. Por anos a política pública para manutenção
de ativos foi muito fraca ou inexistente, acarretando em gastos elevados devido a
acidentes ocasionados pela falta de manutenção.
Segundo o estudo da Abraman – Associação Brasileira de Manutenção, a
composição dos custos de manutenção no Brasil, para o ano de 2011, está mostrada na
Figura 3.
Figura 3- Custos de Manutenção para 2011 (Abraham, 2011)
Decorrendo do mesmo estudo da Abraman, o custo de manutenção em relação ao
faturamento das empresas vem diminuindo se situando hoje em 4,47%, conforme
descrito na Tabela 2.
32
Tabela 2- Custo de manutenção em relação ao faturamento bruto (Abraman 2011)
Segundo Abraham (2011), há três tipos de categorias nas quais podemos classificar
os custos de manutenção:
a) Custos diretos:
São aqueles necessários para manter os equipamentos em operação. Neles se
incluem: manutenção preventiva, inspeções regulares, manutenção preditiva, custos de
reparo ou revisões e manutenção corretiva
b) Custos de perda:
São custos oriundos de perda de produção, causados pela falha do equipamento
principal sem que o equipamento reserva, quando existir, estivesse disponível para
manter a unidade produzindo ou pela falha do equipamento, cuja causa determinante
tenha sido ação imprópria da manutenção.
c) Custos indiretos:
33
São aqueles relacionados com a estrutura gerencial e de apoio administrativo, custos
com análises e estudos e melhoria, engenharia de manutenção, supervisão, dentre
outros.
O acompanhamento de custos, um dos itens de controle na manutenção, deve ser
colocado na forma de gráfico para fácil visualização, mostrando pelo menos:
a) Previsão de custos mês a mês;
b) Quanto foi efetivamente gasto em cada mês;
c) Realizado nos anos anterior;
d) Benchmark (qual a referência, isto é, valores da empresa que tem o menor custo de
manutenção nesse tipo de instalação)
34
3. Manutenção preditiva de obras de arte especiais
3.1. Aspectos gerais
A degradação prematura das estruturas ou suas partes, e a consequente redução de
desempenho, é um problema frequente em todo o mundo. Esta deterioração ocorre devido,
sobretudo, ao envelhecimento precoce das mesmas, o qual geralmente é desencadeado pela
baixa qualidade dos materiais de construção empregados, por problemas de projeto e execução e
falta de manutenção.
Essa degradação antecipada das edificações tem influência direta dos custos de
manutenção e reparo das mesmas. No que se refere a sistemas estruturais em concreto armado e
protendido, destaca-se que as atividades relacionadas à manutenção, reparo e restauração das
estruturas e suas partes correspondem a 35% do total do volume do volume de trabalho do setor
da construção civil, e esse número vem aumentando nos últimos anos (GARCIA-ALONSO et.
al., 2007).
Mehta e Monteiro (2008) citam que em países industrialmente desenvolvimentos
estima-se que 40% do total de recursos da indústria de construção são destinados a intervenções
de estruturas já existentes e menos de 60% em novas instalações. Segundo os autores o
crescimento dos custos envolvendo a reposição de estruturas e a crescente ênfase no custo do
ciclo de vida, mais do que no custo inicial, está forçando os engenheiros a darem mais atenção
às questões de durabilidade.
Dados coletados pela NACE International (2002) mostram que no Estados Unidos o
custo anual relacionado ao processo corrosivo de infraestruturas civis (pontes, aeroportos,
portos, entre outros) é estimado em US$ 22,6 bilhões. Em estudo realizado no Brasil, Meira e
Padaratz (2002) observaram que os investimentos em intervenções de manutenção, em uma
estrutura com alto grau de deterioração, podem chegar em aproximadamente 40% dos custos de
execução do componente degradado.
35
Em todas as esferas públicas do Brasil, observa-se ausência de políticas voltadas ao
estabelecimento de procedimentos sistemáticos de manutenção de obras de arte especiais
(OAEs) – não há nem mesmo dados oficiais de quantas inspeções preventivas são realizadas e
com que frequência. Porém, ainda que timidamente, alguns Estados e municípios começam a
impor regras obrigando seus gestores a vistoriar periodicamente suas estruturas viárias.
A manutenção preditiva é muito comum na engenharia aeronáutica e mecânica. Na
engenharia civil, seu uso é muito restrito visto que a relação custo / benefício das inspeções na
maioria das vezes não é compensador. Sendo assim, entende-se que é importante mencionar a
existência deste tipo de manutenção, mas salientando que, para o ramo de construção civil, seu
uso é raro, podendo-se mencionar como exemplo da utilização da manutenção preditiva a
utilização de ultrassom em uma determinada viga metálica, com vistas a investigar possíveis
fissuras, falhas ou descontinuidades no material, fato que poderia significar algum risco.
A ausência de políticas e estratégias voltadas para a conservação resulta em graves
consequências, principalmente no que se refere aos riscos causados aos usuários pelos acidentes
estruturais ocorridos com obras de artes no País. Culturalmente, as obras civis no Brasil não
apresentam um plano de manutenção e conservação, basicamente é valorizado somente a
execução das mesmas. Além de reformulação de mentalidade, deve-se mudar também os
projetos de obras civis obrigando a elaboração de planos para o período pós obra, que é
infinitamente maior que o tempo de elaboração e execução. (DNIT, 2016)
Segundo o Departamento de Estradas de Rodagem de Pernambuco (DER-PE, 2009),
dados da última década informam que 11% das OAEs em Pernambuco passavam por vistorias
preventivas em prazos recomendados.
Cerca de 5 mil pontes das rodovias federais, equivalente a 46% necessitam de algum
tipo de reparo. Tal situação é ainda mais grave no caso das obras mais antigas, que foram
projetadas para suportar carregamentos cujos valores se encontram defasados com relação
aqueles transmitidos pelos veículos atuais. Deve-se atentar também ao fato de que muitas pontes
36
e viadutos estão com o gabarito insuficiente para as condições atuais de tráfego, tornando-se
pontos críticos de estrangulamento do fluxo de veículos e de ocorrência de acidentes. (DNIT,
2016)
3.2. Sustentabilidade e manutenção preditiva
O desenvolvimento de novas tecnologias, processos construtivos e materiais de construção
juntamente com as exigências de um setor que se torna cada vez mais competitivo tem gerado
projetos e sistemas cada vez mais esbeltos e econômicos. No entanto, o progresso industrial e o
crescimento das cidades resultaram num aumento da poluição urbana, aumentando assim a
exposição das OAEs a ambientes desfavoráveis.
Com o passar do tempo, muitas construções começaram a apresentar níveis de degradação
superior aos desejados, apresentando problemas relacionados à qualidade e a durabilidade,
caracterizados pelo envelhecimento precoce devido, sobretudo, ao surgimento de patologias.
Esses problemas afetam a estética, a segurança, a utilização e a durabilidade das construções.
A comunidade brasileira de construção, mediante a esses problemas, tem se atentado para a
necessidade do projeto para a durabilidade, do maior controle do projeto e execução de novas
OAEs e, sobretudo, da necessidade do constante monitoramento alinhado com a manutenção
das construções existentes.
O concreto é o material de construção mais consumido no mundo, sendo predominante nos
sistemas estruturas da maioria das construções feitas no Brasil. Destaca-se que no início do
desenvolvimento e difusão do concreto armado, as estruturas eram projetadas utilizando bom
senso e experiência profissional, onde a principal característica controlada era a resistência à
compressão (R), que durante muito tempo foi tida como fonte única e segura das especificações
de projeto (POSSAN, 2010).
Com o passar dos anos, ocorreram grandes mudanças nos materiais de construção, ambiente
de exposição e procedimentos de cálculos. Verificou-se que o concreto armado apresentava
limitações e que somente o parâmetro resistência (R) era insuficiente para atender às exigências
37
de projeto. Então se enfatizou a durabilidade (D) destas estruturas e dos seus materiais
constituintes, aliando posteriormente este conceito ao desempenho (DES) das mesmas, ou seja,
ao comportamento em uso. Contudo, ainda faltava inserir nos projetos a variável “tempo”,
surgindo então os estudos de vida útil (VU). Atualmente, fatores como competitividade, custos
e preservação do meio ambiente estão novamente impondo mudanças na maneira de se
conceber estruturas, exigindo que estas sejam projetadas de forma holística, pensando no seu
ciclo de vida (C) e nos custos associados (CCV – Custo do Ciclo de Vida). A partir do CCV
vários estudos podem ser conduzidos, com destaque às estimativas de custos de manutenção ao
longo da vida útil, estudos de impacto ambiental, entre outros, auxiliando na seleção da melhor
alternativa de projeto para novas estruturas ou de manutenção, reparo, reabilitação ou destinação
final para estruturas existentes. Com isso o projeto para a sustentabilidade (SUS) torna-se
possível (POSSAN, 2010).
A Figura 4 apresenta o resumo desta evolução conceitual do projeto das estruturas de
concreto.
Figura 4- Evolução conceitual do projeto das estruturas de concreto (POSSAN, 2010)
A Figura 5 combina sistematicamente os conceitos de qualidade (durabilidade),
funcionalidade e Custo do Ciclo de Vida e impacto ambiental. O projeto de uma estrutura deve
38
buscar o equilíbrio entre esses três fatores, atingindo o nível de excelência (nível de realização
3).
Figura 5 - Combinação sistemática dos componentes para a sustentabilidade da construção (POSSAN, 2010)
Projetar estruturas com elevada vida útil é fundamental para alcançar o equilíbrio desejado,
pois quanto maior ela for menos recursos são necessários para a construção de novas estruturas.
3.3. Aplicação da manutenção preditiva nas OAEs
O foco da manutenção preditiva é fazer um acompanhamento periódico das estruturas por
meio de análises técnicas e do monitoramento, o que é fundamental para a conservação útil dos
componentes. A manutenção preditiva permite otimizar a troca ou reforma de componentes e
estender o intervalo de manutenção, pois permite prever quando os elementos estarão próximos
do seu limite de vida. Algumas técnicas incluem análise de vibração, ultrassom, inspeção visual
e outros procedimentos que evitam o desmonte desnecessário da estrutura.
Segundo o levantamento feito pelo Coordenadoria Geral de Projetos (CGP, 2016), no Rio
de Janeiro se encontra uma quantidade muito grande de OAEs e, em consequência da falta de
uma gestão de manutenção, todas elas apresentam algum tipo de avaria que necessita de
inspeção, apresentando, assim, uma quantidade enorme de itens para serem inspecionados.
39
Tabela 3- Itens levantados que precisam de inspeção (CGP, 2016)
Tais itens irão ter um custo muito elevado pois necessitam de uma manutenção corretiva
para serem reparados. Caso houvesse uma gestão eficiente, a manutenção preditiva teria sido
feita e os custos de reparo teriam sido mitigados.
A execução da manutenção preditiva se dá através do regime de concessões, segundo a Lei
nº 8.987 e artigo 175 da Constituição Federal de 1988. É firmado um contrato entre as duas
partes pelo qual é transferido o poder de execução de um serviço público a uma empresa
privada. O setor público é responsável por fazer uma licitação pública, para a seleção de uma
empresa, e também de fiscalizar a execução do serviço. Posteriormente, os resultados são
armazenados no banco de dados daquela estrutura.
A gestão das OAEs podem ser feitas por empresas privadas através da Parceria Público
Privada (PPP). Criada pela Lei 11.079/2004, a PPP são contratos de concessão de serviços
públicos que não tenham auto sustentação, seja porque o fluxo de caixa é insuficiente e deve ser
complementado por recursos de um parceiro privado. Uma rodovia ou uma linha de metrô
podem ser um exemplo de PPP praticadas. Nesta modalidade, cabe ao poder público fazer a
fiscalização da gestão privada.
No município do Rio de Janeiro, um exemplo de PPP de OAEs é a concessão da Linha
Amarela, uma das mais importantes vias da cidade. A concessionária é administrada pela
LAMSA que tem responsabilidade a gestão e a manutenção de todo o trecho sob sua
responsabilidade. Nesse tipo de concessão, a empresa responsável faz toda a gestão da
40
manutenção, assegurando uma qualidade mínima de toda estrutura, e cabe ao poder público
fazer a fiscalização do contrato.
Vale ressaltar que as OAEs são importantes estruturas da cidade do Rio de Janeiro, sendo
muitas vezes importantes vias por onde trafegam milhares de veículos por dia. Logo a
manutenção preventiva custaria uma grande quantidade de tempo e esforço para ser realizada
pois necessita de uma programação detalhada necessitando um horário pré determinado para ser
executada, o que acarreta na interrupção total ou parcial do elemento a ser manutenido. Pelo
nível de complexidade e a grande quantidade de OAEs a serem vistoriadas, a manutenção
preditiva teria sido a melhor solução para mitigar os custos de manutenção aqui presentes.
3.4. Quem faz a manutenção preditiva
Grande parte das OAEs se encontra no poder público, sendo este, em via de regra, o
responsável pela gestão e manutenção preditiva, de forma direta, através de secretarias e
coordenadorias, ou mediante o estabelecimento de termos contratuais, no caso de concessões e
privatizações.
No caso do município do Rio de Janeiro, grande parte da gestão das OAEs é feita pelo
poder público através da Coordenadoria Geral de Projetos (CGP) que é a unidade da Secretaria
Municipal de Obras (SMO) responsável pela construção, recuperação, manutenção e
monitoramento das pontes, passarelas, viadutos, túneis e passagens subterrâneas da cidade, bem
como pela análise e a aprovação de Projetos Estruturas de OAEs e de Projetos Viários e
Urbanísticos, de caráter público, da iniciativa privada, por concessionários de serviços públicos
e por outros órgãos da Administração Pública.
A responsabilidade da secretaria é dividida em 5 gerências:
a) Gerência de Obras e Recuperação de OAEs
Essa gerência tem a função de executar obras de construção e recuperação estrutural, como
serviços de manutenção das pontes, passarelas, viadutos, túneis e passagens subterrâneas da
41
cidade, atuando também no atendimento de pedidos de vistorias pontuais, tanto de outros órgãos
da Administração pública quanto da população em geral.
b) Gerência de Projetos Estruturais
Essa gerência é responsável por elaborar e desenvolver projetos estruturais básicos e
executivos de OAEs, como pontes, passarelas, viadutos e túneis do município do Rio de Janeiro,
assim como por analisar e aprovar projetos estruturais de OAEs, de caráter público, oriundos da
iniciativa privada ou demais órgãos da Administração Pública.
c) Gerência de Projetos Estruturais
Essa gerência é responsável por elaborar e desenvolver projetos estruturas básicos e
executivos de OAEs, como pontes, passarelas, viadutos e túneis do município do Rio de Janeiro,
assim como por analisar e aprovar projetos estruturais de OAEs, de caráter público, oriundos da
iniciativa privada ou demais órgãos da Administração Pública.
d) Gerência de Projetos Viários
Responsável por elaborar e desenvolver estudos e projetos viários e urbanísticos para a
definição da geometria física das vias urbanas e das OAEs especiais do município do Rio de
Janeiro, assim como por analisar e aprovar projetos viários, de caráter público, oriundos da
iniciativa privada, de concessionários de serviços públicos e demais órgãos da Administração
Pública. Por meio dessa gerência, a CGP também apresenta normas técnicas a serem observadas
na elaboração de projetos viários de vias urbanas sob sua supervisão.
e) Gerência de Monitoramento e Documentação
Essa gerência é responsável pelo controle e preservação do acervo documental da
Coordenadoria e pela pesquisa de novas técnicas construtivas e de manutenção e recuperação de
OAEs, também cuida da alimentação e aperfeiçoamento do banco de dados de monitoramento
com histórico individual de cada estrutura da cidade, objetivando acompanhar o comportamento
42
e as condições destas estruturas ao longo do tempo, sendo ferramenta de gerenciamento,
diagnóstico e programação de intervenções.
3.5. Normalização técnica para manutenção preditiva de OAEs
Não há uma legislação específica no Brasil que obrigue os órgãos públicos a terem sistemas
de manutenção preditiva de obras civis. Contudo há normas e manuais que dissertam sobre esse
assunto.
Devido à falta de normalização técnica pertinente, pode-se seguir as orientações da NBR
5674:2012 e do Manual de Obras de Arte Especiais, elaborado pelo DNIT.
A NBR 5674:2012 é pioneira na Engenharia Civil pois foi a primeira norma a abordar a
temática da manutenção, mesmo que direcionada a edificações. Muitos pontos abordados pela
norma podem ser aplicados a OAEs, desde que adaptados a sua realidade e particularidades.
Segundo o DNIT (2016), esse manual foi feito para ser a base das manutenções que serão
feitas pelo Sistema de Obras de Artes Especiais (SGO). O manual propõe um conjunto de
serviços mínimos de manutenção visando garantir, a funcionalidade e condição estrutural
projetada da OAEs.
O manual do DNIT também serve como auxílio na elaboração de contratos de licitação das
PPP. Nesse caso, segundo a Lei nº 8.987 e artigo 175 da Constituição Federal de 1988, o
contrato de licitação é onde estabelecido as regras relativas a manutenção e investimentos em
obras de melhoria e recuperação, evitando assim problemas futuros de responsabilidades por
erros.
3.5.1. NBR 5674:2012
A norma NBR 5674:2012 – Manutenção de edificações – Requisitos para o sistema de
gestão de manutenção estabelece os requisitos para a gestão do sistema de manutenção de
edificações. A gestão do sistema de manutenção inclui meios para:
43
a) Preservar as características originais da edificação e
b) Prevenir a perda de desempenho decorrente da degradação dos seus sistemas,
elementos ou componentes.
Mesmo sendo uma norma voltada para edificações, essa norma é essencial para a criação de
qualquer sistema de gestão de manutenção. Sua primeira versão é datada de setembro de 1999 e,
por muito tempo, se tornou a principal diretriz para gestão de manutenção na construção civil. A
norma elabora diretrizes afim de preservar o desempenho previsto de projeto, além de
estabelecer que as informações pertinentes estejam sempre a salvo devido a um fluxo de
comunicação atuante por todo sistema.
A norma aborda a importância desses indicadores além de ressaltar a necessidade avaliação
periódica dos mesmo, para contemplar os seguintes parâmetros adaptados em função da
complexidade do empreendimento:
a) Atendimento ao desempenho das edificações e de seus sistemas;
b) Prazo acordado entre a observação da não conformidade e a conclusão de
serviço de manutenção;
c) Tempo médio de resposta às solicitações dos usuários e intervenções de
emergência;
d) Periodicidade das inspeções prediais de uso e manutenção estabelecidas no
manual de operação;
e) Registros das inspeções.
f) Gestão da qualidade do sistema de manutenção para avaliar continuamente a
eficiência do sistema de manutenção
Os parâmetros abordados também são aplicáveis a gestão da manutenção da OAEs e são
comumente utilizados. Porém deve-se atentar para as particularidades da OAEs que deseja-se
criar um uma gestão de manutenção pois, diferente de uma edificação, a OAEs tem uma
interação dinâmica com a população e seu desempenho tem uma grande influência na
44
sociedade. Deve-se também se atentar para o que tange responsabilidades pois grande parte das
OAEs estão no poder público e a execução da manutenção segue um processo burocrático de
licitação.
O parâmetro de atendimento ao desempenho em uma OAEs é bem rígido pois são estruturas
mais complexas tendo um campo de influência bem grande. O colapso ou um simples não
atendimento ao desempenho já causa um grande impacto na rotina da OAEs e demanda um
esforço e custo maiores para voltar a atender o desempenho.
Outro fator favorável a utilização da NBR 5674 é não particularização dos itens, isto é, a
norma não restringe seus parâmetros aos itens de edificações. As diretrizes são adaptáveis à
estruturas de OAEs. Como não há uma norma voltada especificamente para OAEs, a NBR 5674
pode fornecer uma diretriz a ser seguida desde que adaptada para a realidade que a OAEs está
inserida.
3.5.2. Manual de Manutenção de Obras de Artes Especiais (DNIT, 2016)
Em virtude da carência de normalização técnica pertinente, o DNIT (2016) elaborou o
Manual de Manutenção de Obras de Artes Especiais. O manual propõe um conjunto de serviços
mínimos de manutenção visando garantir, a funcionalidade e condição estrutural projetada
das Obras de Arte Especiais (OAEs).
O manual apresenta conceitos básicos sobre a composição das OAEs e sobre os elementos
que requerem inspeções periódicas, identificando as atividades de manutenção que podem
garantir a funcionalidade dos elementos por um período de tempo maior.
Neste manual é detalhado os passos da gestão de manutenção além de propor um conjunto
de serviços mínimos de manutenção que garantam a funcionalidade e condição estrutural
projetada das OAEs. O manual visa apresentar informações básicas sobre os elementos que
conformam os OAEs e que exigem inspeções periódicas e, uma familiarização com aquelas
atividades de manutenção que permitem manter os elementos com a condição de serviço e
resposta estrutural para períodos longos.
45
Através de um detalhamento das atividades de conservação, o DNIT (2016) aborda como é
elaborada a Inspeção de uma OAEs, indicando como e quando esta deve ser realizada. Além
disso, há ainda a classificação da inspeção em inspeção cadastral, inspeção rotineira, inspeção
extraordinária e inspeções especiais, que mais à frente serão detalhadas.
O manual também aborda conceitos básicos sobre a composição de OAEs, detalhando cada
elemento presente. São abordadas as pontes em concreto armado, protendido e em estruturas
metálicas e outros elementos, como bueiros, que devido ao seu tamanho e importância no
contexto rodoviário, deverão ser objetos de processos de manutenção. Para cada elemento há
uma indicação de como fazer inspeções periódicas, identificando as atividades de manutenção
necessárias para diversos tipos de situações.
Há também pontos importantes a serem considerados, como o planejamento do tráfego
durante estas atividades e os aspectos ambientais.
O manual define as atividades necessárias para a conservação de OAEs:
a) Inspeção
Atividade técnica especializada que abrange a coleta de elementos, de projeto e de
construção, o exame minucioso da estrutura, a elaboração de relatórios, a avaliação do
estado da obra e as recomendações, que podem ser de nova vistoria, de obras de
manutenção, de obras de recuperação, de reforço ou de reabilitação (DNIT, 2004a).
Os tipos de inspeção podem ser inspeção cadastral, inspeção rotineira, inspeção
extraordinária e inspeções extraordinárias, que serão aprofundadas mais adiante.
b) Reabilitação
Conjunto de atividades que, além de recuperar e reforçar a estrutura, introduz
modificações, tais como aumento da capacidade de carga, alargamento, passeios laterais e
barreiras de segurança, que aumentam o conforto e a segurança dos usuários. (DNIT, 2004ª
e AASHTO,2007)
c) Recuperação
46
Conjunto de atividades que visam recuperar a capacidade estrutura, eliminando defeitos
e reduzindo a velocidade de degradação da estrutura, aumentando sua vida útil (DNIT,
2004a e AASHTO, 2007)
d) Reforço
Conjunto de atividades que, com a eliminação de todos os defeitos que afetam o
desempenho da obra, devolvem a OAEs as condições próximas das inicias e, até melhores,
na capacidade de carga. (DNIT, 2004a)
e) Manutenção
A manutenção pode ser definida como o conjunto de operações realizadas para garantir
a integridade da estrutura e preservá-la da deterioração. A manutenção é normalmente
aplicada em elementos das estruturas com um período remanescente importante da vida útil.
Em suma, como não havia uma norma específica para a gestão de manutenção de OAEs, a
elaboração desse manual foi fundamental para gestões de manutenção futuras. Cada atividade
proposta é particularizada para OAEs facilitando o entendimento por parte do leitor. O manual
detalhada cada etapa da manutenção e como deve ser realizada o serviço.
3.6. Impactos da ausência de manutenção preditiva de obras civis
Dentro do conceito de manutenção preditiva, não se encontra um programa completo de
manutenção; no entanto, esta modalidade adiciona uma valiosa colaboração que é
imprescindível em qualquer programa de gestão de manutenção, visto que a proposta da
manutenção preditiva é fazer o monitoramento regular das condições mecânicas,
eletroeletrônicas, eletropneumáticas, eletrohidráulicas e elétricas dos elementos e instalações e,
ainda, monitorar o rendimento operacional de equipamentos e instalações quanto a seus
processos. (ABRAMAN, 2011)
Com a inexistência desse monitoramento, tem-se um redução nos intervalos entre
reparos por quebras (manutenção corretiva) e reparos programados (manutenção preventiva),
47
bem como diminuição de rendimento no processo produtivo, visto que equipamentos e
instalações estarão disponíveis por um tempo menor para operações.
A falta de uma cultura de manutenção, em especial a preditiva, faz com que os órgãos
responsáveis pelas obras públicas, nos níveis federal, estadual e municipal, priorizem apenas a
execução, não havendo maiores preocupações com as questões relacionadas à conservação. Isto
pode ser constatado através da simples observação das obras de infraestruturas, especialmente
as pontes e viadutos.
A ausência de políticas públicas e estratégias voltadas para a conservação resulta em
graves consequências, principalmente no que se refere aos riscos causados aos usuários pelos
acidentes estruturas ocorridos pelo país. Deve-se ser considerado, também, os prejuízos
materiais e financeiros do setor produtivo, do setor público e da própria sociedade a quem cabe,
em última análise, arcar com os altos custos dos reparos. (Villanueva, 2015)
Para que as OAEs possam permanecer por mais tempo em níveis satisfatórios de
desempenho, torna-se importante a realização de trabalhos com boa qualidade nas etapas de
projeto, construção e manutenção, bem como a aquisição de materiais que atendam às
especificações técnicas.
No entanto, os materiais se deterioram, mesmo com a realização de manutenções e a
constatação de uma OAEs com desempenho insatisfatório, não significa, contudo, sua
eliminação para o uso, mas a indicação da necessidade de intervenções reparadoras e/ou
restauradoras.
Se elementos deficientes geradores de manutenção e as intervenções preventivas
necessárias ao longo da vida útil da OAEs forem antevistos na etapa de projeto, os custos com
manutenção podem ser minimizados, conforme demonstra a Lei de Sitter ou Lei dos Cinco, que
interpreta a evolução dos custos de manutenção de forma progressiva (HELENE, 1992 apud
CAVALLI; DOTAF, 2008).
48
Segundo essa lei, os custos devidos a intervenções tardias em estruturas ascendem em
projeção geométrica de razão 5 (cinco) em relação aos custos com medidas preventivas
adotadas na etapa de projeto (HELENE, 1992 apud CAVALLI; DOTAF, 2008).
Figura 6 - Lei de Sitter (HELENE, 1992 apud CAVALLI; DOTAF, 2008)
A Figura 6 ratifica o alto custo associado a manutenção corretiva. O caráter emergencial
dessa manutenção caracterizada pela de manda de ações ou intervenções imediatas com o
objetivo de permitir a continuidade no uso dos sistemas, elementos ou componentes das OAEs.
Segundo DNIT (2011), o governo federal lançou o Programa de Reabilitação de Obras
de Arte Especiais (PROARTE) para manutenção, reparo e alargamento das OAEs, sob gestão
desse órgão vinculado ao Ministério dos Transportes. Segundo o próprio programa, há no Brasil
cerca de 5 mil pontes e viadutos sob gestão pública federal, com extensão total de 300 mil
metros. Desse total, cerca de 10% ou 500 estruturas, têm problemas sérios e exigem manutenção
urgente. O investimento estimado para as obras iniciais é de R$ 1 bilhão. Mas há muitas outras
pontes e viadutos que também necessitam de reparos e, assim, o investimento global nesse
segmento está estimado em cerca de R$ 5,8 bilhões.
Cabe dizer que dificilmente encontra-se uma estrutura com defeitos que não pudessem
ser evitados através da gestão de manutenção. Como resultado, o planejamento e os orçamentos
49
de manutenção ficam prejudicados e, dependendo do tipo de defeito, a estrutura é colocada em
desuso.
De acordo com o DNIT (2016), os defeitos e deficiências se repetem em estruturas
semelhantes em consequência de uso de detalhes e/ou práticas inadequadas, no projeto e na
construção. Este fato indica que engenheiros projetistas, em geral, não tem conhecimento de que
tais detalhes e práticas são, comprovadamente, insatisfatórios.
Ainda segundo o DNIT (2016), as condições de uso preveem uma manutenção
constante e eficiente muito influenciadas pela legislação ambiental, esta cada vez mais rígida.
Os órgãos públicos responsáveis por tais práticas não as fazem ou, quando fazem, fazem de
forma ineficiente devido à difícil situação econômica encontrada pelo poder público e pela
burocracia na legislação. Contudo, tendo uma manutenção constante, eficiente, programada e
executada nos devidos tempos, minimizarão os recursos necessários que essas atividades
demandem.
As OAEs são estruturas muito importantes inseridas na sociedade e em decorrer disso,
qualquer acontecimento inesperado afeta a vida de milhares de pessoas. Muitas OAEs
encontradas na cidade fazem parte de importante vias arteriais por onde percorrem milhares de
pessoas diariamente. Além de diminuir a qualidade de vida devido ao transtorno causado, um
acidente atrapalha toda a logística da vida causando prejuízos a empresas que fazem uso dessa
via, o que ressalta mais ainda o caráter econômico que a gestão de manutenção tem.
50
4. Inspeção e monitoramento de obras civis
4.1. Conceituação
Atividade técnica especializada que abrange a coleta de elementos, de projeto e de
construção, o exame minucioso de estrutura, a elaboração de relatórios, a avaliação do estado da
obra e as recomendações, que podem ser de nova vistoria, de obras de manutenção, de obras de
recuperação, de reforço ou reabilitação. (DNIT,2004a).
Os processos de inspeção e manutenção são muito importantes para as obras da
construção civil, pois garantem o melhor funcionamento, assegurando o bem-estar de todos e a
qualidade da estrutura final.
Praticamente todos os recursos e conceitos que se empregam na inspeção e diagnóstico
de pontes e viadutos de concreto são similares aos empregados no estudo de outras obras ou
edificações, porém é importante discernir entre os requisitos de desempenho desejáveis para as
OAEs, as particularidades das solicitações estruturais e ambientais, as diferenças decorrentes de
métodos construtivos específicos e, por fim, as condições de acessibilidade quase sempre mais
complexas que uma estrutura convencional de concreto. Por fim, é preciso destacar os níveis de
segurança admissíveis e a vida útil desejável em pontes e nas demais estruturas, obviamente
sendo as primeiras sujeitas a um padrão mais rigoroso de exigências, por sua importância
estratégica, impacto econômico e social.
Por muitas vezes, os processos de inspeção são encarados como um problema porque é
uma atividade que demanda tempo e, muitas vezes, algum investimento que não havia sido
previsto no início do projeto. A necessidade de realização chega a ser questionada.
(VILLANUEVA, 2015)
Os processos de inspeção e monitoramento são fundamentais para o bom andamento de
qualquer projeto. As vistorias e a manutenção periódica devem ser encaradas como uma
51
oportunidade de otimização de custos da obra e não como um “atraso” e, inclusive, através deles
é possível fazer uma boa economia, priorizando a responsabilidade e segurança.
Segundo o DNIT (2004a), cabe salientar que as vistorias obrigatoriamente devem ser
feitas por profissionais especializados, com um olhar crítico e embasamento técnico. O bom
senso e a responsabilidade, auxiliados com o conhecimento prévio da estrutura, sempre devem
comandar as ações e, caso haja a necessidade de reparo ou manutenção na obra, deve-se agir de
forma responsável. A demora em corrigir falhas, mesmo que pequenas, pode acarretar uma série
de prejuízos.
4.2. Tipos de inspeção
Segundo o DNIT (2004, a), as inspeções podem ser:
4.2.1. Inspeção cadastral
O tipo de inspeção que se realiza em uma estrutura e, preferencialmente ou mesmo,
obrigatoriamente, logo após sua construção, quando ainda se encontram disponíveis os
elementos de projeto e os relatórios da fiscalização ou supervisão, que devem conter todos os
informes construtivos. Trata-se de uma inspeção devidamente documentada que servirá de
referência para as inspeções futuras.
4.2.2. Inspeção rotineira
Estas inspeções são habitualmente realizadas a cada dois anos. Nessas inspeções deve
ser verificada visualmente a evolução das falhas detectadas em inspeções anteriores, bem como
anotados novos defeitos e ocorrências, tais como reparos, reforços, recuperações e qualquer
modificação de projeto, realizadas nesse período.
4.2.3. Inspeção extraordinária
Um tipo de inspeção que não é programada que ocorre afim de avaliar algum dano
estrutural excepcional, causado por algum evento extraordinário de origem humana ou natural.
52
4.2.4. Inspeções especiais
São basicamente inspeções visuais minuciosas, realizadas em intervalo não superior a 5
anos e feita por um inspetor sênior, com a experiência necessária para tal. As partes de difícil
acesso deverão ser examinadas através de lunetas, andaimes ou veículos especiais dotados de
lança e gôndolas. Pode, ainda, caso seja necessário complementar as observações e medições
convencionais com medidas de flechas e deformações, efetuadas com instrumentos de alta
precisão.
As inspeções especiais devem ser realizadas quando:
a) A Inspeção Cadastral ou a Inspeção Rotineira revelarem defeitos graves ou críticos na
estrutura da obra;
b) Em estruturas que se distinguem por seu vulto ou complexidade, em intervalos
regulares e não superior a cinco anos e em substituições às Inspeções Rotineiras;
c) Em ocasiões especiais, como antes e durante a passagem de cargas excepcionais.
4.2.5. Inspeção intermediárias
Recomendada para monitorar uma deficiência suspeita ou já detectada, tal como um
pequeno recalque de fundação, uma erosão incipiente, um encontro parcialmente descalçado, o
estado de um determinado elemento estrutural, etc.
4.3. Intervalo de inspeção
A norma DNIT (2004a) define os seguintes intervalos entre inspeções:
a) Inspeção cadastral: imediatamente após a conclusão da obra, quando se inclui a obra
no SGO ou quando a obra é submetida a alterações como alargamentos e outras
mudanças na geometria;
b) Inspeção rotineira: a cada dois anos no máximo;
c) Inspeção especial: a cada cinco anos no máximo;
d) Inspeção extraordinária: quando ocorrer um grave acidente na obra;
53
Já o manual AASHTO define o intervalo máximo entre inspeções de qualquer tipo em dois
anos e indica que as particularidades de idade, local de implantação, agressividade ambiental,
relevância para a malha viária, importância social e econômica, entre outros fatores devem ser
considerados para se determinar um intervalo menor entre inspeções, quando cabível.
A norma DNIT (2004a) define os seguintes intervalos entre inspeções:
a) Inspeção cadastral: imediatamente após a conclusão da obra, quando se inclui a obra
no SGO ou quando a obra é submetida a alterações como alargamentos e outras
mudanças na geometria;
b) Inspeção rotineira: a cada dois anos no máximo;
c) Inspeção especial: a cada cinco anos no máximo;
d) Inspeção extraordinária: quando ocorrer um grave acidente na obra;
Já o manual AASHTO define o intervalo máximo entre inspeções de qualquer tipo em dois
anos e indica que as particularidades de idade, local de implantação, agressividade ambiental,
relevância para a malha viária, importância social e econômica, entre outros fatores devem ser
considerados para se determinar um intervalo menor entre inspeções, quando cabível.
4.4. Metodologia
Um método de inspeção deve seguir a sequência lógica apresentada baseando-se, sempre
que possível, em critérios padronizados de observação, amostragem e julgamento dos resultados
para descrever com realismo e precisão o estado de uma OAE. A inspeção não é, portanto, um
objetivo em si, mas o modo pelo qual se obtêm dados desejados sobre uma estrutura. Como tal,
tem um ponto de partida (demanda de informações), um meio (procedimentos de inspeção,
obtenção e julgamento dos resultados) e um ponto de chegada (levantamento, avaliação e
julgamento das informações requeridas). (BRINCKERHOFF, 1993)
A sequência básica de inspeção é exposta na Figura 7. Trata-se de um fluxograma de
atividades e pode ser aplicada à inspeção, diagnóstico, prognóstico e definição de conduta para a
54
solução de qualquer problema patológico que afete uma OAEs, tendo como foco a deterioração
da estrutura e de seus elementos, ou seja, contemplando principalmente os aspectos de
durabilidade.
As inspeções seguem basicamente 3 etapas: planejamento da inspeção, procedimentos da
inspeção e resultados da inspeção.
Figura 7 - Fluxograma geral de inspeção e prognóstico de problemas patológicos em obras civis. Fonte: o autor,
2018.
55
4.4.1. Planejamento da inspeção
4.4.1.1. Levantamento de dados sobre a OAEs
A primeira etapa no fluxograma de inspeção de OAEs é a identificação, por parte do
contratante (órgão gestor), da necessidade de se realizar uma inspeção e quais as informações
requeridas que deverão ser levantadas ou verificadas e apresentadas no relatório de inspeção.
Também nessa etapa se definem os prazos para a execução do serviço (DNIT, 2004).
Segundo Rodriguez et al (2002), nessa etapa é realizada uma inspeção preliminar que tem o
propósito de dar subsídios ao conhecimento do cenário da obra e ao planejamento das atividades
subsequentes. É nessa etapa que os principais problemas existentes são identificados (a partir de
suas manifestações), as primeiras hipóteses de diagnóstico são formuladas (para posterior
verificação) e as condições de campo são conhecidas (principalmente acessibilidade aos
elementos da estrutura) para a vistoria detalhada e a realização de eventuais ensaios.
(RODRIGUEZ et al, 2002)
O manual da AASHTO (2012) indica que quando os dados disponíveis no arquivo da OAE
estejam insuficientes, desatualizados ou não existam, é necessária a realização de uma visita
prévia à obra para subsidiar o planejamento da inspeção detalhada. Segundo o manual as
seguintes informações devem ser levantadas ou ações tomadas antes da inspeção detalhada:
a) Elaboração de fichas e croquis de inspeção de campo, conforme as informações
requeridas e as observações do tipo e estado de conservação da obra;
b) Dimensionamento da equipe de inspeção e seleção das ferramentas de auxílio aos
trabalhos de campo;
c) Estimativa do tempo necessário para a inspeção da obra;
d) Comunicação prévia com órgãos gestores, polícia e departamentos de trânsito para a
eventual necessidade de interdição parcial da obra durante a inspeção, isolamento de
áreas ou faixas de rolamento, sinalização e controle de tráfego;
e) Necessidade de realização de ensaios não-destrutivos
56
f) Determinação das áreas críticas da estrutura do ponto de vista da segurança estrutural
que requeiram especial atenção e cuidado de inspeção.
A norma do DNIT (2004a) cita como atividades da etapa de planejamento da inspeção
detalhada apenas: a definição do motivo da inspeção, tipo da inspeção, dimensionamento da
equipe, equipamentos e as ferramentas requeridas, a coleta de projetos e relatórios de inspeções
anteriores e a seleção do período do ano mais favorável à realização dos trabalhos de campo.
4.4.1.2. Dimensionamento da equipe e dos equipamentos
Para executar a inspeção é necessário ter uma equipe que tenha experiência e conhecimento
das questões relacionadas ao projeto. Segundo o Manual da AASHTO (2007), a equipe de
inspeção de OAEs é formada basicamente por três classes de profissionais cujas atribuições e
responsabilidades são apontadas na sequência:
a) Gerente do sistema de inspeção: engenheiro civil sênior, com ampla experiência e
conhecimento das questões relacionadas ao projeto, inspeção e manutenção de OAEs.
Tem a incumbência de coordenar e planejar a inspeção e manutenção das obras. É, em
geral, o responsável técnico frente ao órgão gestor e tem como principais atividades:
definição do cronograma de trabalho e da demanda de recursos, equipamentos e prazos
para os serviços de campo, suporte aos trabalhos de campo e escritório em casos mais
complexos, revisão da classificação e recomendações de condutas corretivas e/ou
preventivas e controle da qualidade dos relatórios de inspeção antes de sua emissão. É
também o responsável geral pela garantia do controle da qualidade geral dos processos,
estando encarregado de identificar as não conformidades do processo e de propor ações
corretivas e preventivas para reduzir erros e retrabalho no processo de inspeção;
b) Engenheiro responsável pelos serviços de campo e/ou escritório: engenheiro civil
pleno, com suficiente experiência e conhecimento das questões relacionadas com
projeto, inspeção e manutenção de OAEs. É o responsável técnico por todos os dados
levantados em campo e responsável pela coordenação da equipe de inspeção, bem como
da garantia da qualidade dos procedimentos e resultados gerados na inspeção. Tem
57
comunicação direta com o gerente do sistema e, muitas vezes, é também o coordenador
operacional da rotina de elaboração dos relatórios de inspeção, podendo tomar decisões,
esclarecer dúvidas e auxiliar o gerente no controle da qualidade dos processos;
c) Auxiliares técnicos: profissionais com formação mínima de técnico em edificações,
conhecimento, experiência prática, habilidade e suficiente produtividade nos trabalhos
de campo. Estão incumbidos de auxiliar o engenheiro responsável em todas as
atividades de campo, quais sejam: transporte de equipamentos, realização de medidas
geométricas e croquis de campo, auxílio na realização de ensaios, limpeza de áreas para
acesso e inspeção visual, auxílio à visualização e identificação de problemas
patológicos e anomalias, sinalização da via, entre outros.
Segundo o manual da AASHTO (2012), os equipamentos de ensaio e acesso necessários
deverão ser previamente testados para evitar falhas em campo. Por fim, recomenda que a
inspeção, a menos que seja emergencial, seja agendada para um período do ano em que as
condições climáticas, nível d’água, e tráfego sejam favoráveis, agilizando e favorecendo os
serviços de campo.
4.4.2. Procedimentos da inspeção
Após a elaboração do planejamento da inspeção, deve-se elaborar os procedimentos que
a inspeção deva seguir. Com os dados iniciais, a equipe de manutenção deve definir a lista de
elementos a serem vistoriados e como irá ocorrer essa vistoria. Existem basicamente dois
procedimentos: a inspeção visual detalhada e registro fotográfico.
4.4.2.1. Inspeção visual detalhada
As normas NBR-9452 e DNIT 010/2004 e o manual da AASHTO apresentam uma lista
dos elementos a serem vistoriados com maior detalhe em uma OAE. A NBR-9452 limita-se a
citar os elementos a serem inspecionados, já a norma do DNIT apresenta problemas típicos que
devem ser verificados quanto à ocorrência e estágio de evolução. O manual da AASHTO, por
sua vez, apresenta um breve roteiro de verificação de cada item da obra, abrangendo mais
fatores a serem vistoriados em cada parte da estrutura e dos encontros. O que se obtém são
58
recomendações práticas de “como” e “o que” procurar em uma inspeção visual detalhada. São
considerados os problemas mais comuns das OAEs, cabendo ao engenheiro inspetor julgar
quais verificações melhor se ajustam ao propósito de sua inspeção.
Algumas normas ou sistemas de gestão de OAEs já dispõem de fichas de inspeção de
campo padronizadas e pré-formatadas para atender à demanda dos dados sobre as OAEs em
cada tipo de inspeção. É o caso da maioria das normas e manuais brasileiros consultados DNIT
(2004). A norma NBR-9452 não apresenta uma ficha padronizada de campo, porém nos anexos
apresenta um roteiro com os dados a serem levantados na inspeção, permitindo a elaboração de
um checklist de campo.
É muito importante elaborar o checklist e a ficha de inspeção porque serão eles que irão
direcionar a equipe durante a inspeção.
Os manuais e normas internacionais consultados (norte-americanos e europeus) não
apresentam fichas de campo, porém, a exemplo da norma ABNT listam os fatores a serem
observados, medidos e verificados. Além disso, o FHWA e a AASHTO citam em suas
publicações o National Bridge Inspection Standards (NBIS) que padroniza as fichas de inspeção
e os relatórios de inspeção de pontes.
4.4.2.2. Registro fotográfico
As normas NBR-9452 e DNIT 010/2004 dão recomendações genéricas de registro
fotográfico de cadastro e das principais manifestações patológicas em uma inspeção detalhada.
A norma do DNIT exige que a documentação fotográfica contemple pelo menos 6 fotografias
para caracterização física da obra e dos principais problemas patológicos. As normas
internacionais seguem igual filosofia.
As normas NBR-9452 e DNIT (2004) apresentam modelos de mapeamento das
manifestações patológicas e anomalias encontradas nas OAEs e propões que se registrem em
croquis o aspecto visual de cada face aparente dos elementos visíveis. Trata-se de um registro
interessante para o acompanhamento da evolução dos problemas (monitoramento), porém
59
muitas vezes também constitui-se em um trabalho de campo que consome muito tempo, sem
produzir informações de fato relevantes ou úteis para o diagnóstico da obra e as recomendações
de intervenção.
4.4.3. Resultados da inspeção
Após a realização da inspeção, haverá uma quantidade muito grande de informação que
deverá ser processada para então gerar um resultado, sendo este o responsável para dar as
diretrizes para as ações corretivas das patologias encontradas.
Para processar os resultados, deve-se seguir critérios de análise e julgamentos de
resultados para então criar-se um diagnóstico da OAEs para, então, ser elaborado um
prognóstico da OAEs.
4.4.3.1. Análise e julgamento dos resultados
Na maioria dos casos, os resultados obtidos na inspeção de uma OAE são oriundos
unicamente de observações visuais. Isso é uma realidade no Brasil como em países europeus e
norte-americanos. Em casos especiais, além das observações de campo, dispõe-se de resultados
de ensaios realizados sobre a estrutura e em amostras e testemunhos extraídos. Então, segundo
MITRE (2005), surgem algumas questões:
a) Como julgar os resultados das observações visuais que são fruto de um juízo do
engenheiro inspetor sobre uma dada manifestação detectável?
b) Que “peso” atribuir a cada problema, à sua extensão, à sua gravidade, à sua tendência
de evolução futura e à importância do elemento afetado apra a segurança estrutural e
funcional da obra?
c) Como ponderar cada problema observado em um resultado geral da obra?
Segundo DNIT (2004a), essas perguntas podem ser respondidas de acordo com uma
classificação simplificada e genérica, estabelecendo cinco níveis de condição da estrutura, de
“boa” a “precária”. Em uma tabela bastante resumida, genérica e que se refere exclusivamente
60
ao desempenho estrutural da obra (indiretamente afetado pelo funcional e de durabilidade) a
obra é classificada com base na categoria que melhor a descreve. Trata-se de um critério
bastante simplificado e possivelmente insuficiente quando se pretende comparar um grande
número de OAEs inspecionadas de uma via, pois são poucos os fatores que permitem discernir
entre cada obra e sua condição de operação.
Em classificação similar, porém com mais especificidade, o manual da AASHTO cita de
forma breve e genérica que o sistema de classificação do estado da OAE adotado pelo Federal
Highway Administration tem sido eficaz para subsidiar a classificação e distinção entre
diferentes obras. Trata-se de um numérico de “notas” que variam de 0 a 9.
Esses métodos citados baseiam o julgamento de uma dada condição de obra no juízo que o
engenheiro inspetor que possam ser, tais métodos guardam invariavelmente um certo grau de
subjetividade, incerteza e variabilidade na classificação que está atrelado à experiência e perícia
do engenheiro responsável.
É importante destacar que os critérios citados têm um foco prioritariamente estrutural,
deixando aspectos de durabilidade a segundo plano, às vezes bastante negligenciados. Os
parâmetros de durabilidade devem ser classificados segundo seu impacto nos parâmetros de
segurança estrutural e adequação funcional, porém nem esse conceito é levado em conta por
alguns métodos estudados. A durabilidade parece somente ser considerada a partir do momento
em que supera o limite de aceitabilidade estética e sensorial dos usuários e começa a afetar os
parâmetros. No entanto, quando se atinge esse nível de comprometimento, a severidade da
deterioração já é indesejável há certo tempo e requererá intervenções de maior porte e mais
onerosas. Portanto, um acompanhamento e classificação dos processos de deterioração desde
suas primeiras manifestações tende a conduzir a política de manutenção a medidas preventivas e
mais econômicas em detrimento de ações corretivas e mais caras.
61
4.4.3.2. Diagnóstico
Segundo DNIT (2004a), há alguns termos importantes para a inspeção, diagnóstico e
prognóstico de OAEs sob o ponto de vista da durabilidade.
a) Sintomas – manifestações patológicas
Sintomas são os sinais visualmente aparentes ou identificáveis com o uso de
instrumentos de algum processo de deterioração. A descrição dos principais sintomas, locais e
formas de ocorrência, bem como da gravidade e extensão são fundamentais para o diagnóstico,
avaliação e prognóstico de uma obra deteriorada. Muitas vezes, somente a observação pericial
dos sintomas e pequenos testes de campo são suficientes para que um especialista realize uma
análise crítica que conduza ao correto diagnóstico do problema e demais etapas, possibilitando
uma conduta corretiva ou preventiva eficaz.
Os sintomas devem ser observados e descritos com suficiente detalhamento para
permitir a avaliação das hipóteses causadoras. Assim, por exemplo, a configuração de um
quadro de fissuras em um elemento de concreto (posição das fissuras, trajetória, comprimento, e
abertura máxima) é fundamental para acercar-se da causa mais provável, de sua gravidade e da
previsão de evolução futura.
b) Mecanismos de deterioração
Mecanismo de deterioração é o meio pelo qual se desenvolve um fenômeno patológico,
ou seja, o conjunto de processos químicos, físicos ou mecânicos que geraram as manifestações
patológicas observadas (sintomas). Para descrevê-los é preciso compreender as ações e
fenômenos envolvidos e sua interação com a estrutura e seus materiais. A compreensão e
adequada descrição dos mecanismos de deterioração não são “requintes” técnicos ou
acadêmicos, são fatores fundamentais a um correto diagnóstico e, sobretudo, de vital
importância para a especificação de procedimentos e materiais que combatam diretamente o
processo de deterioração. É bastante comum que diagnósticos de deterioração envolvidos,
conduzam a intervenções falhas que têm durabilidade ou custo desfavorável.
62
c) Agentes causadores
São elementos ou fatores internos ou externos à estrutura que desencadeiam o
mecanismo de deterioração e mantêm sua continuidade (propagação e agravamento). São
elementos fundamentais para o processo, sem os quais não haveria deterioração. Muitos dos
ensaios existentes se prestam a detectá-los e quantificá-los.
d) Agentes agravantes
São elementos ou fatores internos ou externos às estrutura que aceleram ou
potencializam os mecanismos de deterioração, porém não são os causadores principais do
problema patológico que pode desenvolver-se sem sua existência de forma mais lenta ou mais
grave. Não são, portanto, agentes fundamentais à ocorrência do mecanismo de deterioração e de
suas manifestações, porém, quando presentes, agravam a velocidade e a severidade do ataque.
e) Origens dos agentes causadores e agravantes
São as fontes dos agentes, ou seja: concepção, projeto, execução, manutenção ou uso da
obra. Quando se identifica a origem dos agentes causadores e agravantes, podem-se recomendar
intervenções que de fato cessem ou reduzam bastante a continuidade do processo de
deterioração, pois as técnicas e materiais empregados serão especificados de forma a
interromper ou barrar o ingresso ou surgimento de mais agentes. É de suma importância
também definir as origens dos agentes para se extrair um aprendizado que subsidie a execução
de novas obras sem a repetição de erros no uso e manutenção da obra estudada ou em qualquer
outra etapa.
f) Extensão e gravidade dos problemas
Trata-se da abrangência da área afetada e do impacto real que o problema tem ao
desempenho estrutural, funcional e de durabilidade da obra. Determinar a extensão da área
deteriorada é uma atividade de mapeamento e medição de campo. Já a definição da gravidade
63
dos problemas depende de um julgamento dos dados e da formação de um juízo sobre a
relevância dos problemas existentes para o desempenho e a segurança da obra.
4.4.3.3. Controle e garantia da qualidade do processo de inspeção de OAEs
Segundo o manual da AASHTO, para assegurar a confiabilidade e a consistência das
inspeções, classificação das condições de operação e recomendações de manutenção de um
conjunto de OAEs, os órgãos gestores devem exigir das empresas ou equipes responsáveis pelas
inspeções medidas de controle das atividades de campo e escritório tais como: uso de listas de
verificação (checklists) para obter relatórios uniformes e completos, supervisão e revisão dos
documentos gerados em campo e escritório por um elemento externo à equipe (avaliação crítica
de terceiros) e treinamento e certificação periódica das equipes de inspeção.
Os demais documentos consultados fazem alusão a procedimentos de controle e garantia da
qualidade de forma genérica e por meios indiretos, sendo contemplados em outras partes do
presente texto.
4.4.4. Prognóstico
Segundo a NBR 9452 (2016), o relatório final de cada OAEs deve ter documentos e
informes nos quais devem constatar elementos construtivos da obra, necessários para a
caracterização, vistorias e conservação da mesma. Os documentos e informes construtivos da
obra, que devem constar da vistoria cadastral ou serem referenciados, são os seguintes:
a) Os elementos de projeto, tais como levantamentos topográficos, geotécnicos,
hidrológicos e outros;
b) Os desenhos de projeto, memoriais descritivos e de cálculo, especificações de serviço e
materiais, e outros;
c) Programa de execução abrangendo os planos de execução de fundações, concretagens,
cimbramentos, descimbramentos e desformas;
d) Diário de obra;
e) Os relatórios de fiscalização e/ou supervisão da construção da obra;
64
f) O contrato de construção, com o termo de recebimento da obra;
g) O contrato de fiscalização e/ou supervisão da obra;
h) Registro das alterações ocorridas na fase construtiva da obra;
i) Relatórios de ensaios dos materiais utilizados na obra;
j) Registro de proteção e inspeção;
k) Registros de controle de execução das fundações
l) Referências topográficas, deixadas na estrutura, para controle de deformações a longo
prazo;
m) Registro de eventuais reforços, recuperações e qualquer modificação de projeto e
utilização.
O resultado das inspeções deve ser apresentado em relatório específico para cada obra,
contendo os seguintes itens:
a) Índice - deve conter a relação dos itens componentes do relatório, indicando as páginas
onde eles se iniciam.
b) Introdução - deve conter a caracterização da obra, os motivos que levaram à vistoria e
demais informações administrativas de interesse, tais como número de contrato, datas
da ordem de serviço e outros.
c) Relatórios preliminares, fichas cadastrais e rotineiras - Este item deve conter os
relatórios preliminares eventualmente elaborados durante os serviços, bem como os
registros das inspeções cadastral e rotineira, fornecidos pelas entidades e as demais
informações do cadastro julgadas pertinentes. Se a obra não estiver cadastrada, a
inspeção se torna cadastral, devendo os registros serem preenchidos em conformidades.
d) Registro das observações de campo - Neste item devem ser anotadas todas as
informações que permitam conhecer o estado da conservação da obra e seu
comprimento estrutural. O registro das observações de campo deve ser apresentado no
relatório.
65
e) Relatórios técnicos complementares - Devem ser apresentados os relatórios técnicos
complementares, solicitados pelo engenheiro especialista, bem como as justificativas
para tais serviços. Esses relatórios complementares podem conter:
i. Análises estruturais;
ii. Estudos hidrológicos ou geotécnicos;
iii. Ensaios tecnológicos
iv. Instrumentações específicas para observações da estrutura
v. Provas de carga estáticas ou dinâmicas
vi. Outros estudos de interesse
f) Parecer final - No parecer final, através da análise dos resultados apresentados, devem
ser relatados os problemas encontrados na obra, correlacionando-se suas causas e
consequências.
g) Recomendações - As recomendações devem ser emitidas com base no exposto em 4.4.6
em conhecimentos técnicos já consagrados, especificados em normas especialmente
desenvolvidas para o caso em questão.
h) Bibliografia - Deve ser relacionada a bibliografia consultada.
4.5. Propriedade e deterioração dos materiais
Conforme DNIT (2004), o comportamento de uma obra de arte especial, sujeita a cargas
móveis, à agressividade e à deterioração, é influenciado pelas propriedades físicas e
mecânicas dos materiais usados em sua construção.
O conhecimento destas propriedades e das vantagens e desvantagens da utilização dos
diferentes materiais empregados na construção de OAE’s é indispensável a quem se
proponha a fazer uma inspeção confiável de qualquer estrutura.
Segundo o DNIT (2004), os principais materiais são:
66
4.5.1. Concreto
4.5.1.1. Propriedade do concreto
a) Composição do concreto
O concreto é uma composição de vários ingredientes distintos, sendo o cimento o mais
importante deles; quando estes ingredientes são misturados em proporções adequadas, eles
reagem quimicamente para formar um material de construção forte, resistente e durável,
muito adequado para moldar os elementos estruturais de uma OAE’s.
Os elementos básicos do concreto são: o cimento, a água, os agregados e o ar
incorporado; a estes elementos básicos, para melhorar ou introduzir certas propriedades,
podem ser acrescentados os aditivos e as adições.
O Cimento Portland é o tipo de cimento mais usado na construção civil; por definição, é
um aglomerante hidráulico constituído de uma mistura de clínquer Portland e gesso, sendo o
clínquer um produto da queima, em forno rotativo, de uma mistura adequada de calcário e
argila. Os Cimentos Portland normalizados pela ABNT são o Comum, o Composto, o de
Alto-Forno, o Pozolânico, o de Alta Resistência Inicial, o Resistente a Sulfatos e o de Baixo
Calor de Hidratação, devendo ser utilizado o que melhor proporciona as propriedades
desejadas, do concreto e/ou da argamassa.
b) Propriedades físicas
As principais propriedades físicas do concreto são:
1. Sensibilidade à variação de temperatura: o concreto se expande com o aumento da
temperatura e se contrai com sua redução.
2. Porosidade: em consequência da existência de ar entranhado, a pasta de cimento nunca
preenche completamente os espaços entre as partículas do agregado, permitindo a
absorção da água e a passagem da água sob pressão.
3. Sensibilidade à umidade: o concreto se expande com o aumento da umidade e se contrai
com sua redução.
67
4. Resistência ao fogo: um concreto de boa qualidade tem grande resistência aos efeitos do
calor, tanto no que se refere à temperatura como ao tempo de incidência; entretanto,
temperaturas superiores a 350º C, e exposição prolongada podem ser prejudiciais.
c) Propriedades mecânicas
As principais propriedades mecânicas do concreto são:
1. Resistência: o concreto simples, normal e sem armadura, tem uma resistência à compressão
variando de cerca de 150 kgf/cm2 a 300 kgf/cm2 , ou 15 MPa a 30 MPa, uma resistência à
tração de apenas 10% da resistência à compressão e uma resistência à força cortante de
cerca de 14% de sua resistência à compressão; atualmente, há concretos de alta resistência,
com resistência à compressão variando de 500 kgf/cm2 a 800 kgf/cm2 , ou 50 MPa a 80
MPa, e concretos de alto desempenho, com resistência à compressão atingindo cerca de
2.000 kgf/cm2 , ou 200 MPa.
2. Elasticidade: no regime elástico, isto é, na amplitude do uso normal, o concreto tem a
propriedade de se deformar e de recuperar a configuração inicial; o módulo 53 de
elasticidade do concreto varia com sua resistência à compressão, podendo ser utilizada, para
sua avaliação, a expressão da NBR 6118/2003: E = 5.600 fck ½ , em MPa.
3. Fluência: além da deformação elástica, o concreto está sujeito a uma deformação
continuada, que pode atingir de 100% a 200% da deformação elástica inicial, quando sob a
aplicação de uma carga sustentada.
4. Isotropia: o concreto simples, sem armadura, tem as mesmas propriedades mecânicas,
qualquer que seja a direção da aplicação da carga.
5. Aumento de Resistência: o aumento da quantidade de cimento, a melhoria da qualidade dos
agregados, a redução do fator água-cimento, a redução da quantidade de ar entranhado, a
incorporação de aditivos e o maior tempo de cura, são os principais fatores que possibilitam
um aumento de resistência do concreto.
d) Concreto armado
68
O concreto, em virtude de sua grande resistência à compressão, é um excelente material
de construção de pontes; entretanto, sua limitada resistência à tração, que chega a ser
desprezada nos cálculos e dimensionamentos, provoca a necessidade da utilização de
armaduras de aço nas zonas tracionadas.
Os aços utilizados, em barras de seção circular, podem ter superfícies lisas, ou com
mossas ou espiras; nos aços lisos, a aderência ao concreto é inferior; aços de maior
resistência mecânica implicam na utilização de concreto de melhor qualidade.
O concreto armado, basicamente, é uma estrutura fissurada; a utilização adequada de
armaduras, na quantidade, no diâmetro e na distribuição, dificulta, mas não inibe o
aparecimento de fissuras, que passam, entretanto, a ser melhor distribuídas e a ter menores
aberturas
e) Concreto Protendido
O concreto protendido, obtido através da aplicação de forças externas de compressão
em uma peça de concreto armado convencional, apresenta grandes vantagens:
1. Reduz ou elimina as zonas de tração do concreto, evitando o aparecimento de fissuras;
2. Permite a utilização de peças mais leves, visto que toda a seção de concreto, e não apenas
parte dela, contribui para absorver as solicitações;
3. Em igualdade de condições geométricas, as peças de concreto protendido têm deformações
menores que as de concreto armado convencional;
4. Necessita de quantidades menores de armaduras passivas, isto é, não protendidas.
4.5.1.2. Causas da deterioração das estruturas de concreto
O concreto, como todos os demais materiais, está sujeito à degradação natural;
entretanto, várias causas, grupadas a seguir, podem apressar a degradação das estruturas de
concreto armado:
a) Projeto inadequado, na concepção, no dimensionamento, no detalhamento e nas
especificações;
69
b) Construção sem controle de qualidade, podendo gerar escoramentos e fôrmas
defeituosas, má colocação de armaduras, cobrimentos insuficientes, concreto com
qualidades inferiores às especificadas, ausência de plano de concretagem ...;
c) Manutenção inexistente ou inadequada;
d) Utilização inadequada da estrutura, submetendo-a a sobrecargas imprevistas;
e) Causas de origem química, tais como reações internas do concreto, presença de
cloretos, presença de água, presença de anidrido carbônico, presença de ácidos e
sais;
f) Causas de origem física, tais como ação do calor, do vento e da água;
g) Causas de origem mecânica, tais como choques de veículos e embarcações,
acidentes de origem diversa e recalque de fundações;
h) Causas de origem biológica, mais raras, tais como o crescimento de vegetais nas
juntas, de raízes sob fundações diretas e superficiais e a ação de insetos, tais como
cupins e formigas.
4.5.1.3. Processos de deterioração do concreto
Os principais processos de deterioração do concreto são:
a) Fissuração
b) Corrosão das armaduras do concreto
As armaduras das estruturas de concreto armado estão, em princípio, protegidas e
passivadas contra a corrosão, que é, basicamente, a sua deterioração por ação química ou eletro-
química; esta proteção é proporcionada pelo cobrimento, que forma uma barreira física ao
70
ingresso de agentes externos e, principalmente, por uma proteção química, proporcionada pela
alta alcalinidade da solução aquosa presente nos poros do concreto.
A água, o oxigênio e os íons cloreto desempenham papeis importantes na corrosão das
armaduras e fissuração do concreto; daí resulta a necessidade de limitar e controlar a
permeabilidade do concreto, dos conteúdos máximos de cloreto permissíveis no cimento, bem
como efetuar adensamento e cura adequados na execução do concreto.
Conforme consta em bibliografia especializada, a corrosão de armaduras figura como a
terceira patologia de maior incidência nas estruturas de concreto armado; os efeitos
degenerativos da corrosão das armaduras manifestam-se na forma de manchas superficiais
causadas pelos produtos de corrosão, fissuras, destacamento do concreto de cobrimento, redução
da seção resistente das armaduras e até rompimento de estribos, e redução e eventual perda de
aderência das armaduras principais.
c) Deterioração do concreto protendido
d) Desagregações
e) Disgregações
f) Carbonatação
g) Reação álcali-agregado ou álcali-sílica
h) Lixiviação
i) Vazios de concretagem
j) Perda de aderência
k) Danos de colisões
4.5.2. Aço
4.5.2.1. Propriedades do aço
a) Generalidades
O aço é um material largamente usado na construção de OAE’s, trata-se de um material
versátil, que pode ser encontrado em arames, fios, barras, cabos, chapas e perfis.
71
b) Propriedades físicas
O aço, na sua forma mais simples é o ferro gusa refinado, alguns contendo menos de 2%
de carbono ou, como a vasta maioria, menos de 1% de carbono; a este aço básico podem ser
adicionados outros elementos para melhorar ou introduzir características especiais. Os
elementos de liga mais importantes são: manganês, níquel, vanádio, silício, zircônio, cobre,
cobalto, cromo, tungstênio, nióbio, boro e molibdênio; a título de ilustração, será dito que o
manganês é usado em praticamente todo o aço comercial e melhora sua resistência, auxilia na
remoção do oxigênio e corrige os efeitos adversos do enxofre; o cobre melhora sus resistência à
corrosão atmosférica e o níquel aumenta sua dureza, sua resistência, sua durabilidade, sua
rigidez e sua resistência à corrosão.
O termo “aços estruturais” aplica-se a todos os aços que, em virtude de sua resistência,
ductilidade e outras propriedades, são indicados para o uso de elementos que suportam cargas.
Os aços são designados pela sua especificação ABNT e, resumidamente, podem ser
classificados em três grupos, de acordo com sua tensão mínima de escoamento, fy:
a) Aços-Carbono: 195 a 260 Mpa
b) Aços de Alta Resistência e baixa Liga: 290 a 345 Mpa
c) Aços-Liga para Construção, Tratados Termicamente: 620 a 700 Mpa
c) Propriedades mecânicas
Algumas das propriedades mecânicas do aço são as que estão listadas a seguir:
a) Resistência: o aço é isotrópico e suporta fortes tensões de compressão e de tração, que
variam grandemente com o tipo de aço.
b) Elasticidade: o módulo de elasticidade é praticamente independente do tipo de aço,
sendo geralmente adotado o valor de 205.000 Mpa.
72
c) Ductilidade: em geral, todos os aços utilizados na construção de pontes têm boa
ductilidade, isto é, boa capacidade de se deformar sob a ação de cargas; entretanto, em
virtude de tratamento térmico, de soldas ou da fadiga, os aços podem se tornar frágeis.
d) Resistência ao Fogo: o aço, quando sujeito a altas temperaturas, tais como as que
resultam de incêndios, perde resistência e se deforma.
e) Resistência à Corrosão: aços-carbono, não especiais e não protegidos por pintura ou
revestimento, sofrem corrosão rápida, isto é, enferrujam rapidamente.
f) Soldabilidade: os aços são soldáveis mas é necessário selecionar processos adequados
de soldagem, compatíveis com a composição dos aços.
g) Fadiga: em virtude de numerosos ciclos de tensões de cargas móveis e de alguns
detalhes condenáveis de soldas e de conexões, os efeitos da fadiga podem se manifestar
nos elementos estruturais e nas conexões.
4.5.2.2. Processos de deterioração do aço
Os principais processos de deterioração do aço são:
a) Corrosão;
b) Fadiga;
c) Sobrecargas excessivas;
d) Danos e colisões.
73
5. Técnicas e ferramentas que apoiam o planejamento,
realização e controle da manutenção preditiva em
obras civis
5.1. Conceituação
Uma vasta gama de técnicas preditivas pode ser utilizada para monitorar as condições
operacionais e eficiência de equipamentos e sistemas, sendo na maioria das situações necessário
recorrer a mais do que uma técnica para obter uma cobertura completa de todos os aspectos
críticos e maximizar os benefícios da sua utilização. As técnicas utilizadas são normalmente não
destrutivas, caso contrário a manutenção preditiva perderia muitas das suas vantagens.
(MOBLEY, 2008)
Conforme Abraman (2011), é fato conhecido que toda atividade na construção civil
necessita a presença da função manutenção, a qual é responsável pela constante
operacionalidade dos equipamentos envolvidos nos processos. Com o avanço tecnológico, as
técnicas de manutenção têm evoluído no decorrer do tempo e tornou-se possível a
implementação de sensores, aparelhos e técnicas que permitem o monitoramento de diversas
grandezas físicas e de propriedades químicas, as quais, se escolhidas devidamente, podem
informar o estado de conservação de determinado equipamento, surgindo então a manutenção
preditiva.
O monitoramento de determinadas grandezas se tornaram cada vez mais precisas,
sabendo o momento e o ponto exato onde ocorre o defeito, o que leva a uma considerável
redução de custos relativos a peças de reposição e mão de obra de manutenção, além de
aumentar a confiabilidade e a disponibilidade dos equipamentos, tornando a produção mais
eficiente e elevado o nível de qualidade do produto.
Muitas tecnologias, que antes eram de difícil acesso devido a disponibilidade ou
elevado custo, estão sendo usadas com mais frequência como a utilização de drones para
74
inspeção visual que está se tornando uma prática recente na manutenção, assim como a
utilização de câmeras de calor e laser
5.2. Principais técnicas de manutenção preditiva
As técnicas de inspeção são fundamentais na identificação de defeitos e causas de falhas
em equipamentos e sistemas e seu conhecimento é de fundamental importância para as equipes
de manutenção.
Existem ensaios que são importantes para definição dos valores de comissionamento
dos equipamentos e instalações e, por sua vez, terão sua importância para a avaliação da
tendência de falha dos equipamentos e sistemas. (MOBLEY, 2008)
O conhecimento das técnicas de diagnósticos ajudam a definir o momento e a
periodicidade das atividades de manutenção preditiva. Até mesmo as intervenções corretivas
precisam das técnicas e ferramentas de inspeção, pois é desta maneira que vai se assegurar que a
intervenção de manutenção realizada obtenha o efeito necessário.
Estas técnicas são a base da filosofia de manutenção preditiva, ou a manutenção por
estado. A utilização destes procedimentos determina o melhor momento para a intervenção no
equipamento ou sistema reduzindo o risco de uma intervenção desnecessária no sistema ao
equipamento.
Conforme o DNIT (2004), as técnicas de inspeção devem ser usadas para:
a) Avaliar defeitos detectados de inspeção visual;
b) Inspecionar componentes e elementos que não podem ser facilmente
inspecionados usando a inspeção visual ou outras técnicas mais simples;
c) Inspecionar componentes e elementos que apresentam problemas no passado ou
entraram em colapso em pontes de projetos similares
d) Amostragem, em determinada porcentagem de elementos críticos
75
e) Uma completa avaliação de membros sujeitos à ruptura frágil
f) Realizar inspeções rápidas em um grande número de estrados
g) Monitorar o comportamento de uma estrutura, em serviço
Segundo Abraham (2011), os métodos de inspeção são agrupados duas categorias
principais: não-destrutivos e destrutivos. Os métodos que são apresentados nesse capítulo
exigem treinamento especial para aplicação e para interpretação dos resultados dos testes e
alguns deles necessitam de aparelhos eletrônicos sofisticados e caros.
A Tabela 4 resume as técnicas e suas aplicações que são abordadas nesse estudo.
Tabela 4- Quadro resumitivo de técnicas de manutenção preditiva
5.2.1. Métodos não destrutivos
Segundo Abraham (2011), os métodos não destrutivos são técnicas utilizadas na
inspeção de materiais e equipamentos sem danificá-los e contribuem para a qualidade dos bens e
serviços, redução de custo, preservação da vida e do meio ambiente, sendo fator de
competitividade para as empresas que utilizam.
Os métodos não-destrutivos permitem a inspeção dos elementos sem prejudicar sua
utilização; alguns métodos não-destrutivos empregam ultrassom, líquido penetrante, raios x e
gamagrafia. Vale ressaltar que, frequentemente, estão surgindo novos métodos e novos
equipamentos que se incluem nas técnicas avançadas de inspeção.
Subitem Técnica Aplicação
5.2.1.1 Inspeção Visual Verificação de alterações dimensionais e padão de acabamento
5.2.1.2 Termografia Detectar falhas de componentes através da temperatura
5.2.1.3 Vibrações Detectar falhas de componentes através da vibração
5.2.1.4 Ultrassom Detectar descontinuidade interna atravpes de reflexão de ondas acústicas
5.2.2.1 Teste de dureza Brinel l Medir a resistência do aço à penetração
5.2.2.2 Teste de impacto Charpy Determinar a energia necessária para fraturar uma amostra
5.2.2.3 Anál ise química Analisar a composição química do aço
5.2.2.4 Teste de res is tência à tração Determinar a resistência do aço à tração
76
5.2.1.1. Inspeção visual
A inspeção visual é uma das mais antigas atividades nos setores industriais e é o
primeiro ensaio não destrutivo aplicado em qualquer tipo de peça ou componente, estando
frequentemente associado a outros ensaios.
Conforme Abendi (2011), utilizando uma avançada tecnologia, a inspeção visual é um
importante recurso na verificação de alterações dimensionais, padrão de acabamento superficial
e na observação de descontinuidades superficiais visuais em materiais e produtos em geral, tais
como trincas, corrosão deformação, alinhamento, cavidades, porosidade, montagem de sistemas
mecânicos e muitos outros.
A inspeção de componentes que não permitem o acesso direto interno para a sua
verificação, ou que por questão de disponibilidade não se pode dispor de tempo para abertura
dos equipamentos, utilizam-se de fibras óticas conectadas a espelhos ou micro câmeras de TV
com alta resolução, além de sistemas de iluminação, fazendo a imagem aparecer em oculares ou
em monitores de vídeo, conforme pode ser observado na Figura 8. São soluções simples e
eficientes conhecidas como técnicas de inspeção visual remota.
Figura 8 - Utilização de endoscópio para inspeção (ABENDI, 2011)
Segundo Abendi (2011), com o avanço da tecnologia, hoje já se tem a aplicação de
drones para a execução da inspeção visual. O aparelho é controlado remotamente por uma
pessoa treinada e altamente capacitada para tal e sobrevoa a estrutura com uma câmera acoplada
registrando toda condição estrutural. A utilização de drones diminuiu o tempo de inspeção por
ser um meio bem rápido de inspeção, bastando somente ligar o aparelho e utilizar, não
77
necessitando nenhum preparação prévia. Fora isso, drones facilitam a vistoria em lugares de
difícil acesso como pontes, usinas e barragens, além de entregar fotografias e vídeos de alta
qualidade de resolução sem colocar em riscos pessoas e operadores, deformação, alinhamento,
cavidades, porosidade, montagem de sistemas mecânicos e muitos outros.
Figura 9 - Utilização de drone para inspeção visual (DFA, 2017)
5.2.1.2. Termografia
A termografia é uma das técnicas preditivas que mais tem se desenvolvido nos últimos
30 anos. É considerada uma técnica de inspeção não destrutiva e permite o acompanhamento de
temperatura e a formação de imagens térmicas. É utilizada no diagnóstico precoce de falhas e
outros problemas em componentes elétricos, mecânicos e em processos produtivos.
O monitoramento por temperatura é um dos métodos de mais fácil compreensão já que
com o acompanhamento de variações, pode-se perceber uma possível falha do componente.
Para proporcionar informações relativas à condição operacional do componente, essa
técnica faz uso de sistemas infravermelhos que tem como função medir a temperatura e observar
os padrões diferenciais de distribuição de calor. deformação, alinhamento, cavidades,
porosidade, montagem de sistemas mecânicos e muitos outros. (ABENDI, 2011)
É importante ressaltar que a termografia é realizada com os equipamentos e sistemas em
pleno funcionamento, de preferência nos períodos de maior demanda, quando os pontos
deficientes se tornam mais evidentes, possibilitando a formação do perfil térmico dos
78
equipamentos e componentes nas condições normais de funcionamento no momento da
inspeção.
Pode-se definir duas situações distintas:
a) Tensões térmicas causadas diretamente pelo próprio objeto durante a sua operação:
equipamento elétrico, instalações com fluído quente ou frio, isolamento entre zonas de
diferentes temperaturas, efeito termoelástico etc.
b) Tensões térmicas aplicas durante o ensaio através de técnicas especiais (geralmente
aquecimento por radiação ou condução) e certas metodologias a serem estabelecidas
caso a caso, para que se possa obter boa detecção das descontinuidades.
Em ambas situações é necessário haver um conhecimento prévio da distribuição da
temperatura superficial (ou pelo menos que possa ser assumida como uma certa segurança),
como um referencial comparativo com a distribuição real obtida durante o ensaio. O caso mais
simples ocorrerá quando a distribuição da temperatura for uniforme e as descontinuidades se
manifestarem como áreas quentes (por exemplo: componentes com maior resistência elétrica em
uma instalação), ou áreas frias (fluxo interno de ar nos materiais), deformação, alinhamento,
cavidades, porosidade, montagem de sistemas mecânicos e muitos outros. (ABENDI, 2011)
Figura 10 - Instrumento de termografia (ABRAHAM, 2011)
A termografia poderia ser descrita como uma técnica de inspeção não destrutiva e não
intrusiva, onde a distribuição de temperaturas de uma dada superfície é apresentada sob a forma
de uma imagem térmica, através de uma câmera capaz de detectar radiações eletromagnéticas na
79
faixa do infra-vermelho. O ensaio termográfico, comumente, tem sido utilizado para observação
remota do perfil de temperaturas da superfície dos corpos sob exame, sem que haja inserção
deliberada de calor nos mesmos, sendo o contraste visual da imagem gerado pelo gradiente
térmico espontaneamente existente. Esta metodologia pode ser caracterizada como termografia
passiva.
Figura 11 - Termografia em edificação (ABRAHAM, 2011)
Na termografia ativa, o objeto é exposto a uma excitação térmica transiente, através de
um pulso de aquecimento sobre a superfície a ser inspecionada, seguido da aquisição de dados
(imagens/termogramas) do estágio de aquecimento e/ou resfriamento (observação da
distribuição de temperatura) ao longo do tempo. A baixa difusidade térmica dos compósitos de
matriz polimérica foi um dos motivos que permitiu o emprego de câmeras termográficas
convencionais no trabalho com termográfica ativa; para metais seria necessário o emprego de
equipamentos de alta frequência de aquisição de imagens (>200Hz) para a maior parte das
aplicações.
Várias metodologias de estimulação térmica podem ser empregadas, cada qual com suas
características e limitações próprias. Importante destacar que nem todos os defeitos detectáveis
pela técnica ativa serão observados em tempo real, isto é, durante a aquisição dos termogramas.
Há limites dimensionais de defeitos (tamanho e profundida relativa) a partir dos quais torna-se
necessário o emprego de algoritmos de tratamento de imagens para que os defeitos sejam
percebidos nos termogramas. Estes limites dependem do material e podem ser determinados
analiticamente. Sabe-se que temperatura medida em cada ponto da imagem termográfica é uma
função das propriedades térmicas do material e a sua variação no tempo. Este princípio tem sido
80
utilizado para desenvolver os algoritmos capazes de avaliar a profundidade dos defeitos
detectados, de modo que as diferenças existentes sejam apresentadas em termos de contraste na
imagem. (ABENDI, 2011)
5.2.1.3. Vibrações
O acompanhamento e a análise de vibração tornaram-se um dos mais antigos métodos
de predição na indústria. O estágio atual de desenvolvimento dos instrumentos, sistemas de
monitoração e programas especializados permite que sejam detectados diversos tipos de falhas:
desbalanceamento, desalinhamento, empenamento de eixos, excentricidade, desgaste em
engrenagens e mancais, má fixação de componentes internos, erosão, abrasão, ressonância,
folgas, desgastes em rolamentos etc.
As vibrações de uma estrutura podem ser estudadas através dos ensaios de carga que
constitui uma oportunidade singular de aumentar de forma significativa o conhecimento sobre o
comportamento de uma estrutura, tanto do ponto de vista da satisfação dos requisitos de
utilização como em relação à sua capacidade resistente. Segundo Santos (2013), há dois tipos de
ensaios de carga: ensaios estáticos e ensaios dinâmicos.
a) Ensaio estáticos
Os ensaios de carga estáticos podem ser divididos em três tipos de acordo com os
objetivos e o nível de carregamento envolvido (Ryall, 2010): ensaios à rotura (collapse load
testing), provas de carga (proof load testing) e ensaios de diagnóstico (supplementary load
testing). As cargas utilizadas são normalmente caminhões carregados ou comboios, no caso das
pontes ferroviárias, embora se possa recorrer a outras cargas, como depósitos de água ou sacos
de cimento ou areia.
Os ensaios à rotura são realizados apenas em obras cuja demolição está decidida, sendo
possível explorar toda a capacidade resistente da obra, permitindo o recolhimento de informação
para posteriores estudos sobre comportamento estrutural, designadamente comportamentos não
lineares, com benefícios mais evidentes quando existem outras obras semelhantes.
81
As provas de carga envolvem a aplicação incremental de cargas com o objetivo de
determinar a máxima carga que a ponte pode suportar compatível com o seu funcionamento em
regime linear. Evidentemente que a realização deste tipo de ensaios envolve um elevado risco
de provocar danos, ou mesmo o colapso da estrutura, sendo necessário proceder a uma
instrumentação detalhada e a uma análise cuidada da resposta da estrutura a cada incremento de
carga, de forma a despistar indícios de um comportamento não linear ou anómalo.
Estes ensaios são particularmente interessantes no domínio da avaliação da segurança
de pontes existentes, na medida em que são mais conclusivos relativamente à capacidade
resistente da obra de arte, permitindo a mobilização de reservas de resistência efetivas. Contudo,
devido ao risco associado, o recurso a estes testes deve ser restrito aos casos em que não seja
possível verificar a segurança da obra através de métodos numéricos e outros métodos
experimentais, sendo uma última forma de tentar evitar a sua demolição. (BOTSARIS, 2007)
Conforme Botsaris (2007), os ensaios de diagnóstico consistem na aplicação à estrutura
de um carregamento conhecido, não superior ao resultante do tráfego existente, sem danificar a
estrutura e, por maioria de razão, sem envolver riscos de colapso. Através da adequada
instrumentação da obra, realizam-se as medições que permitam a caracterização do seu
comportamento elástico, estabelecendo-se a comparação com o comportamento previsto pelo
respectivo modelo numérico. Associados a estes ensaios são frequentemente realizados ensaios
pseudo-estáticos, em que um veículo ou uma linha de veículos, com peso conhecido, se move
muito lentamente ao longo da ponte, permitindo a determinação de linhas de influência
experimentais.
b) Ensaios dinâmicos
A realização de ensaios dinâmicos permite a determinação experimental das
características dinâmicas de uma estrutura, designadamente, frequências e configurações dos
principais modos de vibração, bem como coeficientes de amortecimento.
82
As técnicas de ensaio utilizadas permitem distinguir três tipos de ensaios dinâmicos:
ensaios de vibração forçada, ensaios de vibração em regime livre e ensaios de vibração
ambiente. (BOTSARIS, 2007)
Nos ensaios de vibração forçada a estrutura é excitada recorrendo, por exemplo, a
geradores de vibrações servo-hidráulicos, ou mecânicos de massas excêntricas, ou ainda a
equipamentos de aplicação de impulsos. Trata-se de um tipo de ensaio que exige uma logística
pesada, cuja aplicação a pontes não é comum. Apresenta, também, como inconveniente a
dificuldade em excitar os modos associados a baixas frequências. (ABENDI, 2011)
Nos ensaios de vibração em regime livre é imposta uma deformação inicial a qual é
retirada instantaneamente, ficando a estrutura a vibrar em regime livre. Este tipo de ensaios é
particularmente adequado na avaliação dos coeficientes de amortecimento.
Segundo Abendi (2011), os ensaios de vibração ambiente exploram o fato das estruturas
estarem regularmente sujeitas a um conjunto de ações tais como o vento ou o tráfego,
denominadas ações ambientes, que constituem uma excitação dinâmica natural da estrutura. Os
ensaios dinâmicos realizados atualmente são maioritariamente deste tipo, graças à qualidade dos
resultados que proporcionam e à facilidade de execução, uma vez que não é necessária a
mobilização de meios pesados nem a imposição de restrições ao tráfego. Como as amplitudes de
resposta da estrutura podem ser relativamente baixas, é necessário usar equipamentos com
elevada sensibilidade.
A realização dos ensaios dinâmicos estende-se à caracterização global do estado das
estruturas, uma vez que as propriedades dinâmicas estão diretamente relacionadas com esse
estado (RODRIGUES, 2005).
A vibração mecânica é um tipo de movimento, no qual se considera uma massa
reduzida a um ponto ou partícula submetida a uma força. A ação de uma força sobre o ponto
obriga-o a executar um movimento vibratório.
83
Antes da ocorrência do defeito é necessário obter um histórico de degradação da
estrutura sujeita a desequilíbrios, desalinhamentos, folgas, desapertos etc. Todos estes fatores
irão de alguma forma contribuir para um aumento das vibrações que podem futuramente
provocar ressonâncias e aumento da carga da estrutura. Por sua vez as vibrações aceleram os
processos de degradação das componentes da máquina encaminhando-se assim está para uma
avaria.
Normalmente, quando a estrutura não tem um histórico das vibrações, é necessário
elaborar um modelo numérico da estrutura para saber o comportamento da vibração natural da
estrutura e assim ter um parâmetro de comparação. De acordo com essa comparação, pode-se
saber o nível de deterioração em que a estrutura se encontra para, assim, elaborar a programação
de manutenção.
5.2.1.4. Ultrassom
A manutenção preditiva por ultrassom detecta descontinuidades internas em materiais,
baseando-se no fenômeno de reflexão de ondas acústicas quando encontram obstáculos à sua
propagação, dentro do material. Um pulso ultrassônico é gerado e transmitido através de um
transdutor especial, encostado ou acoplado ao material. O ensaio por ultrassom é mais rápido e
mais fácil que os métodos convencionais, os quais utilizam pressão de ar ou água, e que
propicia completa precisão.
Os ultrassons são ondas acústicas com frequências acima do limite audível.
Normalmente, as frequências ultrassônicas situam-se na faixa de 0,5 a 25 Mhz.
Vários defeitos e falhas em estruturas e equipamentos começam a se manifestar em
frequências muito altas, ou seja, ultrassônicas. Nesses casos o aparelho de ultrassom capta tais
frequências e por meio do método chamado de heterodinação, traduzem essas frequências para
um nível mais baixo. (ABENDI, 2011)
84
Os pulsos ultrassônicos refletidos por uma descontinuidade, ou pela superfície oposta da
peça, são captados pelo transdutor, convertidos em sinais eletrônicos e mostrados na tela LCD
ou em um tubo de raios catódicos (TRC) do aparelho, conforme
Figura 12 - Equipamento de ensaio de ultrassom (ABRAMAN, 2011)
Normalmente, as dimensões reais de um defeito interno podem ser estimadas com uma
razoável precisão, fornecendo meios para que a peça ou componente em questão possa ser
aceito, ou rejeitado, baseando-se em critérios de aceitação da norma aplicável. Utiliza-se
ultrassom também para medir espessura e determinar corrosão com extrema facilidade e
precisão.
As aplicações deste ensaio são inúmeras soldas, laminados, forjados, fundidos, ferrosos
e não ferrosos, ligas metálicas, vidro, borracha, materiais compostos, tudo permite ser analisado
por ultrassom. Indústria de base (usinas siderúrgicas) e de transformação (mecânicas pesadas),
indústria automobilística, transporte marítimo, ferroviário, rodoviário, aéreo e aeroespacial,
todos utilizam ultrassom.
Conforme Abendi (2011), o ultrassom é utilizado na manutenção industrial hoje em dia
para detecção preventiva de vazamentos de líquidos e gases, falhas operacionais em sistemas
elétricos (efeito corona), vibrações em mancais e rolamentos etc.
O ensaio ultrassônico é o método não destrutivo mais utilizado e o que apresenta o
maior crescimento, para a detecção de descontinuidades internas nos materiais
85
5.2.2. Métodos destrutivos
Segundo Abraham (2011), os métodos destrutivos são os que, de certa maneira, afetam
ou destroem a integridade estrutural dos elementos que está sendo testado. Os efeitos dos
métodos destrutivos podem ser leves, como na retirada de pequenas amostras com um canivete;
moderados, como na retirada de amostras com brocas; totalmente destrutivos, como no corte de
elementos estruturais. Os métodos destrutivos somente poderão ser utilizados com autorização
especial.
5.2.2.1. Teste de dureza Brinell
O teste Brinell mede a resistência do aço à penetração; uma bola de aço endurecido é
pressionada, por equipamento adequado, contra a amostra de aço. A carga aplicada e a
endentação provocada servem para calcular a dureza do aço; para aços que não tenham sido
endurecidos por resfriamento, sua dureza está diretamente relacionada com sua resistência à
tração, na ruptura.
5.2.2.2. Teste de impacto Charpy
É um teste de impacto que determina a quantidade de energia necessária para provocar a
fratura de uma amostra; esta, com uma depressão em forma de “V”, é submetida a um golpe de
martelo, que cai de uma determinada altura. Como a força do golpe do martelo está concentrada
na depressão, a tensão resultante provoca a fratura da amostra e não sua deformação, a tensão
resultante provoca a fratura da amostra e não sua deformação A energia necessária para a fatura
é determinada com base na massa do martelo e na altura de sua queda; este teste pode ser
realizado em diferentes temperaturas para determinar se o aço é suscetível de ruptura frágil.
5.2.2.3. Análise química
A composição química do aço é uma importante indicação da possibilidade de
fissuração da solda, seja por fissuras a frio ou por fissuras a quente; a composição química é
determinada a partir de amostras retiradas dos elementos estruturais.
86
As fissuras a frio, ou retardadas, podem ser previstas com antecipação, usando a
equação do carbono equivalente, que é baseada na composição química do aço.
As fissuras a quente ocorrem quando a solda começa a solidificar-se; esse tipo de
fissuras pode ser eliminado com a adição de produtos químicos ao eletrodo da solda
5.2.2.4. Teste de resistência à tração
A resistência do aço à tração pode ser facilmente determinada submetendo a amostra a
tensões cada vez maiores, até que ela se rompa ou até que ela comece a alongar-se
excessivamente, com estreitamento de seção.
5.3. Ferramentas da qualidade
A Tabela 5 resume as ferramentas da qualidade e suas aplicações que são abordadas
nesse estudo.
Tabela 5 - Quadro resumitivo de ferramentas da qualidade
5.3.1. 5We 1H
Segundo Nascimento (2011), 5W e 1H é uma técnica utilizada na análise ou execução
de uma rotina afim de investigar problemas e com informações obtidas com 6 perguntas básicas,
oferece uma resposta clara e objetiva. Através dessa técnica, é possível a adaptá-la com o
processo de abertura de defeitos.
As seis perguntas são:
1) O Que (What) – O que será feito (etapas)?
2) Quando (When) – Quando cada uma das tarefas deverá ser executada?
Subitem Técnica Aplicação
5.3.1 5W e 1HAnalisar ou executar uma rotina afim de investigar problemas, oferecendo uma resposta
clara e objetiva
5.3.2 Anál ise de causa e fei to Detectar possíveis causas de um evento ou problema indesejado
5.3.3 Curva S Analisar o desempenho das atividades que compõe o projeto
5.3.4 FMEAAvaliar e minimizar riscos por meio de análise das possíveis falhas e implantação de
ações que aumentem a confiabilidade
5.3.5 PDCA Avaliar o projeto ou sistema para aumentar a qualidade continuamente
87
3) Quem (Who) – Quem realizará as tarefas?
4) Porque (Why) – Por que deve ser executada a tarefa?
5) Onde (Where) – Onde cada etapa será executada?
6) Como (How) – Como deverá ser realizada cada tarefa?
Essa técnica tem como função referenciar as decisões de cada etapa no desenvolvimento
do trabalho, além de identificar as ações e responsabilidade de cada um na execução das
atividades. Por fim, pode-se também planejar as diversas ações que serão desenvolvidas no
decorrer do trabalho.
5.3.2. Análise de causa e efeito
De acordo com a ABNT NBR ISO 31010, “a análise de causa e efeito é um método
estruturado para identificar as possíveis causas de um evento ou problema indesejado”. A
informação é organizada em diagramas, semelhantes a uma espinha de peixe, conhecidos como
diagrama de Ishikawa, que foi desenvolvido por Kaoru Ishikawa, ficando conhecido como
diagrama de causa e efeito ou diagrama “espinha de peixe”, ilustrado na Figura 13.
Figura 13 - Diagrama de Ishikawa ou espinha de peixe. Adaptado pelo autor. Fonte ABNT 31010
Essa ferramenta é de fácil utilização e permite abordar problemas simples e complexos
em diversas áreas e mostra a relação entre uma característica de qualidade (efeito) e os seus
fatores (causas).
88
A construção de um diagrama, segundo a norma ISO 31010, “pode ser realizada quando houver
necessidade” de:
1) Identificar as possíveis causas-raiz, as razões básicas, para um efeito, problema ou
condições específicas;
2) Classificar e correlacionar algumas das interações entre os fatores que afetam um
processo específico;
3) Analisar os problemas existentes de modo que ações corretivas possam ser tomadas
Este diagrama fornece, de acordo com a norma, uma visualização gráfica estruturada de
uma lista de causas para um efeito específico. Cabe ressaltar que o efeito nesse caso pode ser
um evento positivo (ou objetivo pretendido) ou negativo (problema ou falha) e depende do
contexto em que a técnica será empregada.
A utilização, de acordo com a norma, “permite a consideração de todos os cenários
possíveis gerados por uma equipe de especialistas e permite que o consenso seja estabelecido
quanto às causas mais prováveis”.
A construção do diagrama de causa e efeito deve seguir as seguintes etapas:
1) Estabelecer efeito (característica) da qualidade;
2) Encontrar o maior número possível de causas que podem afetar o efeito da qualidade;
3) Categorizar as causas para melhor análise;
4) Preencher as possíveis causas para cada categoria principal com ramificações e sub
ramificações;
5) Definir relações entre as causas e construir um diagrama de causa e efeito, ligando os
elementos com o efeito da qualidade por relações de causa e efeito;
6) Estipular uma importância para cada causa e assinalar as causas particularmente
importantes, que pareçam ter um efeito significativo na característica da qualidade;
7) Questionar o que ou porquê ocasionou;
89
8) Analisar criticamente as ramificações para verificar consistência e assegurar que as
causas se aplicam ao efeito principal;
9) Identificar as causas mais prováveis com base na opinião da equipe e evidências
disponíveis;
10) Registrar quaisquer informações necessárias
Os resultados são normalmente exibidos como um diagrama de espinha de peixe, ou
Ishikawa, ou diagrama de árvore. O diagrama de espinha de peixe é estrutura, por separar as
causas em categorias principais, com ramificações que descrevem as causas mais específicas
nestas categorias.
5.3.3. Curva S
Segundo Almeida (2017), o desempenho das atividades que compõem o projeto ou
empreendimento não ocorre de forma linear. Muitos são os fatores que contribuem para estes
aspectos. São eles: o objetivo do projeto; o contexto no qual o projeto está sendo desenvolvido;
a quantidade de recursos; tempo, dinheiro e o próprio planejamento.
O trabalho executado, distribuído em um espaço de tempo, via de regra, aumenta
gradativamente até atingir um máximo (que na maioria das vezes acontece entre 50% e 60%
deste período), tornando a baixar gradativamente, até o término do empreendimento. O modelo
matemático que melhor representa estes fatos é a curva de Gauss. A forma gráfica do somatório
destas parcelas (o valor acumulado), possui um traçado semelhante a um “S” (daí o nome: curva
“S”).
90
Figura 14 - Exemplo de curva "S". Fonte: Almeida, 2017
Como é possível perceber na Figura 14, a curva começa de forma deitada, considerando
a inércia inicial do empreendimento, aumentando sua inclinação gradativamente até atingir a
inclinação máxima em um ponto específico (geralmente entre 50% e 60%).
5.3.4. FMEA
De acordo com Sinha et al (2004), Kmenta e Ishii (2000), técnica de Análise do Modo e
Efeito de Falhas (FMEA – Failure mode and effect analysis) é uma metodologia que tem como
objetivo avaliar e minimizar riscos por meio de análise das possíveis falhas e implantação de
ações que visam o aumento da confiabilidade, evitando, por meio da análise das falhas
potenciais e propostas de melhorias, que ocorram falhas no projeto do produto ou processo, de
acordo com a Figura 15
Figura 15 - Projeto proposto por Hamett (2000) para implantação da metodologia FMEA. Fonte: Muniz (2017)
91
Esta técnica consiste em identificar e dispor os modos de falha potencial em uma tabela
que facilitará a interpretação. Após a elaboração da tabela, as falhas devem ser analisadas e
classificadas de acordo com a sua severidade, detecção e probabilidade de ocorrência, conforme
Tabela 6, Tabela 7 e Tabela 8.
Tabela 6 - Tabela com exemplo de índices de severidade e seus critérios. Fonte: Muniz (2017)
Tabela 7 - Tabela com exemplo de índices de ocorrência e seus critérios. Fonte: Muniz (2017)
Tabela 8 - Tabela com exemplo de índices de detecção e seus critérios. Fonte: Muniz (2017)
92
Contudo, esta técnica foi inicialmente desenvolvida para ser utilizada na fase de projeto
para evitar através da análise de falhas em potencial e de melhorias, que ocorram falhas ao
longo do processo ou no produto, porém, também pode ser aplicada em processos e
procedimentos, tais como:
1) Auxiliar na seleção de alternativas de projeto com elevada garantia de funcionamento;
2) Assegurar que todos os modos de falha e processos e seus efeitos foram considerados;
3) Identificar os modos e efeitos de erros humanos;
4) Fornecer uma base para o planejamento de testes e manutenção de sistema físicos;
5) Melhor do projeto ou processo
6) Fornecer informações qualitativas ou quantitativas para outras técnicas de análise.
Conforme Nascimento (2011), o FMEA para ser eficiente necessita de informações
sobre os elementos do processo ou produto a ser analisado em detalhes suficientes para a análise
das formas em que cada parte respectivamente pode apresentar falhas.
De acordo com a ABNT NBR ISO 31010, as informações de entrada podem incluir:
1) Desenhos ou fluxogramas do sistema a ser analisado e seus componentes, etapas ou
processos;
2) Compreensão da função de cada etapa de um processo ou componente do sistema;
3) Detalhes dos parâmetros que podem afetar a operação;
4) Compreensão dos resultados de falhas especificas;
5) Informação histórica sobre falhas, incluindo dados da taxa de falha, quando disponíveis.
A principal saída da FMEA, de acordo com a ABNT NBR ISO 31010 é uma lista de
modos e mecanismos de falha e os efeitos para cada componente ou etapa de um sistema ou
processo. Esta ferramenta também fornece informações sobre as causas da falha e as
consequências do sistema como um todo, incluindo uma classificação de importância com base
na probabilidade de falha, nível de risco do modo de falha ou uma combinação do nível e a
detecção dos modos de falha.
93
5.3.5. PDCA
Segundo Nascimento (2011), o ciclo PDCA pode ser definido como um checklist de
quatro etapas. Elas são, vindas do inglês: Plan, Do, Check e Act. O ciclo PDCA é uma
sequência de atividades que são percorridas para melhoria contínua das atividades.
A primeira etapa do método é o PLAN (planejar), que é considerado o mais importante
por dar início ao ciclo e definir as diretrizes a serem seguidas. Em suma, a eficácia futura do
ciclo estará baseada num bom planejamento, o qual proverá dados e informações às etapas
restantes do método.
Já na etapa DO (executar) deverão ser postos em prática, de acordo com a filosofia de
trabalho de cada organização, todos os objetivos e metas traçadas na etapa anterior que já devem
estar devidamente formalizadas em um plano de ação.
Uma vez amplamente divulgado e ciente da compreensão de todos os participantes, o
plano de ação poderá ser colocado em prática. Durante esta etapa devem-se efetuar verificações
periódicas no setor em que as ações estão sendo efetuadas, visando manter o controle e dirimir
possíveis dúvidas que possam ocorrer ao longo da execução. Todas as ações tomadas e os
resultados obtidos, sejam eles bons ou ruins, devem ser registrados e datados para que
alimentem a próxima etapa do ciclo PDCA (etapa check) (ANDRADE, 2003).
O módulo check (verificar) é definido por aquele que objetiva a fase de verificação das
ações executadas na etapa anterior (DO). Para que a verificação dos resultados na fase em
questão seja realizada da maneira mais eficaz possível, os resultados obtidos das ações
procedentes à fase de planejamento devem ser devidamente monitorados e formalizados
5.4. Indicadores da gestão de manutenção
É de muita importância haver um relatório gerencial que forneça elementos para tomar
decisões e estabelecer metas. Este relatório deve ter uma forma concisa, conter índices, gráficos
de forma que seja fácil analisar e avaliar as informações.
94
Segundo ABRAMAN (2011), os seguintes indicadores são utilizados em todo o mundo
para a gestão de equipamentos e também para a gestão de custo.
5.4.1. Tempo médio entre falhas
É a relação entre o produto do número de itens por seus tempos de operação e o número
total de falhas detectadas nestes itens no período observado, sendo utilizado para itens que são
reparados após a ocorrência de falha.
𝑇𝑀𝑃𝑅 = 𝑁𝑂𝐼𝑇 ∗ 𝐻𝑅𝑂𝑃
𝑁𝑇𝑀𝐶
Onde:
TMEF – Tempo médio entre falhas
NOIT – Número de itens;
HROP – Horas de operação
NTM – Número total de manutenção corretiva.
5.4.2. Tempo médio para reparo
É a relação entre o tempo total de intervenção corretiva em um conjunto de itens com
falha e o número total de falhas detectadas nesses itens, num período observado, sendo utilizado
para itens cujos tempo de reparo ou substituição é significativo em relação ao tempo de
operação
𝑇𝑀𝑃𝑅 = 𝐻𝑇𝑀𝐶
𝑁𝑇𝑀𝐶
Onde:
TMPR – Tempo médio para reparo
HTMC – Horas totais para manutenção corretiva
95
NTMC – Número total de manutenção corretiva
5.4.3. Tempo médio para falhas
É a relação entre o tempo total de operação de um conjunto de itens não reparáveis e o
número total de falhas detectadas nestes itens, no período observado, sendo utilizado para itens
que são substituídos após a ocorrência da falha.
𝑇𝑀𝑃𝐹 = ∑𝐻𝑅𝑂𝑃
𝑁𝑇𝑀𝐶
Onde:
TMPF – Tempo médio para falha;
HROP – Horas de operação
NTMC – Número total de manutenção corretiva
A diferença conceitual entre o Tempo médio para falhas e Tempo médio entre falhas, é
que o primeiro (TMPF) é aplicado para itens que não são reparados após a ocorrência da falha, e
o segundo, (TMEF) é calculado para os itens que SÃO reparados após a ocorrência da falha.
Portanto, os dois índices são mutuamente excludentes.
5.4.4. Disponibilidade de equipamentos
É a relação entre a diferença do número de horas do período, hora calendário (por exemplo, um
período de três dias é igual a 24 horas) com o número de horas dispensadas a serviços de
manutenção (qualquer tipo de manutenção e outros serviços) para cada item observado e o
número total de horas do período considerado. Este indicador representa o percentual de tempo
que o equipamento ficou à disposição da operação para desempenhar suas funções
𝐷𝐼𝑆𝑃 = 𝐻𝑅𝑂𝑃
𝐻𝑅𝑂𝑃 + 𝐻𝑇𝑀𝑁∗ 100
Onde:
96
DISP – Disponibilidade;
HROP – Horas de operação;
HTMN – Horas totais de manutenção.
A disponibilidade (DISP) também é conhecida como indicador de performance ou
desempenho de equipamento. Para itens que tem operação eventual pode ser calculado com
relação entre o tempo total de operação e a soma deste tempo total de manutenção no período
considerado.
Outra expressão de disponibilidade é mostrada abaixo, com a vantagem de ser obtida
por meio de indicadores já determinados.
𝐷𝐼𝑆𝑃 = ∑𝑇𝑀𝐸𝐹
∑(𝑇𝑀𝐸𝐹 + 𝑇𝑀𝑃𝑅 + 𝑇𝐼𝑀𝑁)
O indicador de disponibilidade deve ser acompanhado mensalmente e comparado com
limites mínimos aceitáveis, que balizaram a necessidade de análise. Este acompanhamento pode
ser feito por meio de gráficos e/ou tabelas.
Figura 16 ilustra um exemplo de gráfico de disponibilidade de um equipamento,
comparando com o valor estabelecido para a meta. Nessa análise visual se torna mais fácil para
identificar quando e quanto o valor está superior ou inferior perante a meta.
Figura 16 - Exemplo de disponibilidade anual de um equipamento. Fonte: o Autor
97
5.4.5. Custo da manutenção pelo valor de reposição
É a relação entre o custo total acumulado na manutenção de um determinado item e o
valor de compra deste equipamento novo (valor de reposição).
𝐶𝑀𝑉𝑃 = Σ𝐶𝑇𝑀𝑁
𝑉𝐿𝑅𝑃∗ 100
Onde:
CMVP – Custo de manutenção pelo valor da reposição;
VLRP – Valor de reposição;
CTMN – Custo total da manutenção;
Este item somente deve ser calculado para itens mais importantes (aqueles que afetam a
qualidade, a segurança, e o meio ambiente). Justifica-se esse critério pelo fato do índice
trabalhar com valores acumulados, o que toma o processo demorado. Seu acompanhamento é
feito por meio de gráfico de linha ou superfície, nos últimos doze meses, como ilustra a Figura
17.
Figura 17 - Custo acumulado de manutenção pelo valor do equipamento. Fonte: o Autor
98
5.4.6. Tempo médio entre manutenções preventivas
É a relação entre o produto do número de itens por seus tempos de operação, em relação
ao número total de intervenções preventivas, no período observado.
𝑇𝑀𝐸𝑃 = NOIT ∗ HROP
𝑁𝑇𝑀𝑃
Onde:
TMEP – Tempo médio entre manutenções preventivas;
NOIT – Número de itens;
HROP – Horas de operação;
NTMP – Número total de manutenção preventiva
5.4.7. Tempo médio para intervenções preventivas
É a relação entre o produto do número de itens por seus tempos de operação, em relação
ao número total de intervenções preventivas, no período observado.
𝑇𝑀𝑀𝑃 = ∑𝐻𝑇𝑀𝑃
𝑁𝑇𝑀𝑃
Onde:
TMMP – Tempo médio para intervenções preventivas;
NTMP – Número total de intervenções preventivas;
HTMP – Tempo total de manutenção preventivas.
5.4.8. Taxa de falha observada
É a relação entre o número total de itens com falha, e o tempo total acumulado durante o
qual este conjunto foi observado.
𝑇𝑋𝑃𝑂 = 𝑁𝑇𝑀𝐶
∑𝐻𝑅𝑂𝑃
99
Onde:
TXPO – Taxa de falha observada;
NTMC -Número total de manutenção corretiva;
HROP – Horas de operação.
5.4.9. Taxa de reparo
É a relação entre o número total de itens com falha e o tempo total de intervenção
corretiva nestes itens, no período observado.
𝑇𝑋𝑅𝑃 = 𝑁𝑇𝑀𝐶
∑𝐻𝑇𝑀𝐶
Onde:
TXRP – Taxa de reparo;
NTMC – Número total de manutenção corretiva;
HTMC – Tempo total de manutenção corretiva
5.4.10. Não conformidade de manutenção
É a relação entre o total de manutenções previstas menos o total de manutenções
executadas e o total de manutenções previstas no período.
𝑁𝐶𝐹𝑀 = (𝑁𝑀𝑃𝑅 − 𝑁𝑀𝐸𝑋)
NMPR∗ 100
Onde:
NCFM – Não conformidade de manutenção
NMPR – Número de manutenções programadas
NMFX – Número de manutenções extraordinárias
100
6. Estudo de caso: gestão de manutenção preditiva do
Porto Sudeste com o sistema Calyx
6.1. Aspectos gerais
O estudo de caso contempla a criação de um sistema online responsável pela gestão de
manutenção preditiva no Porto Sudeste. Esse projeto foi executado pela Terratek Tecnologia
Ltda, empresa que tem mais de 40 anos de experiência nacional e internacional em engenharia
geotécnica.
Infelizmente por questões de segurança e sigilo, não foi possível aprofundar mais o
estudo de caso com dados mais precisos o que geraria um nível maior de detalhamento.
O Porto Sudeste é um porto privado, projetado exclusivamente para o carregamento de
granéis sólidos (minério de ferro). Instalado na Ilhada da Madeira, em Itaguaí (RJ), sua
localização representa a menor distância entre os produtores de minério de ferro de Minas
Gerais e seus clientes. Capaz de receber embarcações de grande capacidade, o empreendimento
é dotado de um ramal ferroviário de 2,3 quilômetros, pêra ferroviária (para o descarregamento
dos vagões e manobra dos trens), dois pátios de estocagem com capacidade para 2,5 milhões de
toneladas, além de prédios administrativos e operacionais. Inicialmente, o terminal portuário
tem capacidade para movimentar até 50 milhões de toneladas de minério de ferro por ano.
Numa segunda fase, esta capacidade poderá ser expandida para até 100 milhões de toneladas
por ano.
101
Figura 18 - Embarcação aportada no Porto Sudeste (TERRATEK, 2016)
A ligação dos pátios de estocagem ao terminal marítimo é feita através de um túnel, que
é um corredor logístico por onde passa todo o minério de ferro movimentado no Porto Sudeste.
O túnel possui 1,8 quilômetro de extensão, 11 metros de altura e 20,5 metros de largura. Fora
isso há diversos acessos rodoviários, marítimo e ferroviário por onde entram e saem os produtos
do porto.
Além de uma enorme estrutura, o porto possui equipamentos logísticos de alta
performance (quanto empilhadeiras recuperadoras, dois viradores de vagões, dois carregadores
de navios). Para manter uma logística de alto desempenho capaz de movimentar granéis sólidos
e atender com excelência às necessidades dos produtores de minérios de ferro, o sistema de
manutenção preditiva deve ser altamente eficiente e ser bastante preciso. Para se ter um
exemplo, o trilho da empilhadeira não pode sofrer um recalque na ordem de 1 mm, caso
contrário, a o funcionamento estará prejudicado.
102
Figura 19 - Pátio de estocagem do Porto Sudeste (TERRATEK, 2016)
Tendo em vista a complexidade e magnitude do Porto Sudeste, qualquer tipo de
paralisação significa perdas operacionais muito grandes. Para evitar isso e poder acompanhar as
atividades intensas que o porto tem, foi criado o sistema automatizado, eficiente e rápido de
gestão de manutenção preditiva.
6.2. Etapas do sistema de gestão de manutenção preditiva do Porto Sudeste
O sistema de manutenção preditiva do Porto Sudeste tem etapas simples para facilitar o
usuário a utilizar sem maiores problemas. Mesmo sendo simples o sistema se mostra bastante
eficiente, principalmente devido a ferramenta escolhida, Calyx.
A Figura 20 mostra as etapas que o sistema tem.
Figura 20 - Etapas do sistema de gestão de manutenção preditiva do Porto Sudeste. Fonte: o Autor
6.2.1. Configuração do sistema - Calyx
A primeira etapa para o sistema de gestão é configurar a ferramenta que será utilizada.
Afim de se ter um sistema automatizado, eficiente e rápido de gestão, foi escolhido o sistema
Calyx, que é uma ferramenta inteligente e altamente programável de gestão de dados online e on
103
time. Essa ferramenta entrega uma inteligência em tempo real sobre a condição da estrutura
além do ambiente na qual a mesma está inserida, podendo ser utilizado para qualquer tipo de
estruturas como usinas, rodovias, ferrovias, encostas, barragens e entre outras. Diferentemente
das soluções de monitoramento convencional, o sistema é configurado para entregar somente o
que for necessário para a equipe de manutenção.
A Figura 21 mostra o fluxo de dados (data flow) no sistema. Inicialmente os dados são
captados por instrumentos de medição e, através de um data logger, são transmitidos para um
servidor FTP para que seja armazenado em segurança. O Calyx utiliza essa base de dados para
fazer o processamento e fornecer aos usuários as informações sobre a estrutura.
Figura 21 - Data Flow Calyx (ITM MONITORING, 2015)
O servidor do FTP do sistema utiliza a tecnologia em nuvem para funcionamento. Isso
quer dizer que através de conexão com a internet o sistema armazena os dados em um servidor
online podendo ser acessado a qualquer instante, em qualquer lugar.
Vale ressaltar que o sistema não é responsável pela tomada de decisões no sistema de
gestão, é somente uma ferramenta de auxílio de tomada de decisão, cabendo ao gestor analisar
os dados gerados e tomar a decisão.
104
6.2.2. Configuração do usuário
A preparação do sistema é uma parte muito importante para o funcionamento pleno do
mesmo. As informações necessárias devem ser carregadas no sistema para que ele crie o
ambiente necessário para fazer o gerenciamento de dados. O usuário do sistema é o responsável
pela gestão dos dados dentro do sistema, desde a verificação dos dados importados até a análise
final.
Primeiro é necessário o cadastro dos usuários que irão manusear os dados. Cada usuário
se cadastra com seu e-mail e número de celular pois estes serão o canal de comunicação do
sistema, principalmente para comunicação de alertas.
Na tela principal de cada usuário, pode-se navegar por todas as abas para acessar todas
informações do projeto, vide Figura 22.
Figura 22 - Tela principal do sistema (TERRATEK, 2016)
O usuário é responsável pela construção de uma estrutura de cálculo no qual o sistema
irá se basear para fazer o processamento de dados. A estrutura de cálculo é composta por
fórmulas e regras que irão interagir com os dados. Para isso, é necessário um conhecimento
teórico para elaborar as fórmulas e checar as respostas dadas pelo sistema.
105
Por fim é necessário criar os níveis de alarme para o sistema. Esses níveis de alarme são
divididos em cinco níveis: preto, vermelho, âmbar, azul e cão de guarda, sendo preto o pior e
cão de guarda o melhor. A cada leitura feita os pontos configurados recebem um tipo de alerta e,
dependendo da configuração do usuário. Após o processamento de dados o sistema irá notificar
os usuários com qual nível de alerta o sistema está.
Figura 23 - Níveis de alarme para o sistema (ITM MONITORING, 2015)
6.2.3. Seleção de instrumentos
Previamente, a equipe de manutenção deve ter todas as informações da estrutura que
será manutenida, tanto da estrutura em si quanto do ambiente em torno da mesma. Tendo os
dados referentes a estrutura, é necessário escolher quais os instrumentos mais adequados que
serão utilizados para fazer as leituras dos dados. O sistema consegue automatizar inclinômetros,
piezômetros, câmeras, leitor de calor, scanner 3d e muitos outros equipamentos, assim como a
utilização em conjunta de mais de um tipo de instrumento.
Selecionado os instrumentos, deve-se escolher quais os pontos que estes devem ser
colocados. O sistema interage com a localização real do local através da utilização de mapas
online, como a ferramenta Google Earth. A Figura 24 mostra como essa interação é feita, a
imagem do ambiente é mostrada com a demarcação dos pontos de análise.
106
Figura 24 - Configuração dos pontos de leitura no sistema (ITM MONITORING, 2015)
No Porto Sudeste a estrutura escolhida para ser acompanhada foi a empilhadeira de
minério porque é uma estrutura fundamental para o funcionamento do porto. Os trilhos por onde
percorre a empilhadeira não podem sofrer recalque na ordem de 1 mm e para fazer a geração de
dados perfilômetros e inclinômetros dispostos na Figura 25.
Figura 25 - Disposição dos perfilômetros e inclinômetros (TERRATEK, 2016)
A Figura 26 exemplifica como pode ser representado no mapa os pontos de leitura.
Cada círculo preenchido é um ponto e a cor representa o estado do alerta em que ele se
encontra.
107
Figura 26 - Identificação dos pontos no Google Earth (ITM MONITORING, 2015)
Após feita essa configuração dos pontos, haverá uma caixa de diálogo onde fica as
informações de cada sensor, onde o gestor poderá acompanha-los, assim dispostos na Figura 27.
Figura 27 - Estado de cada sensor configurado (TERRATEK, 2016)
6.2.4. Importação dos dados
Após fazer a configuração, o sistema está pronto para ser usado. Devido a sua
automatização, os dados são atualizados automaticamente estando sempre prontos para análises.
O armazenamento também propicia a criação de um histórico de medições de forma segura e de
fácil acesso.
108
A Figura 28 mostra como os dados são mostrados após o processamento dos dados,
utilizando as fórmulas e regras pré-estabelecidas. Os gráficos são interativos pois indicam os
dados referentes a cada ponto do traçado além de indicar qual instrumento o dado.
No momento que o usuário entra no sistema, na tela principal (Figura 22) é possível ver
todos os pontos configurados e em que níveis de alarme que eles se encontram. Caso o sistema
apresente câmeras instaladas, pode-se fazer inspeção online dos pontos ou de alguma visita
marcada, conforme a Figura 29.
Figura 29 - Integração de câmeras no sistema (ITM MONITORING, 2015)
Figura 28 - Gráficos gerados pelo sistema (ITM MONITORING, 2015)
109
6.2.5. Análise do sistema
Em um primeiro momento a leitura e geração de relatórios ficam a cargo da Terratek e
sua equipe, porém, após a instalação completa do sistema e consolidação do mesmo, essas
atividades serão responsabilidade da gestão do Porto Sudeste.
A equipe responsável pelo processamento de dados é formada por um engenheiro sênior
e um engenheiro júnior e ficam no escritório da Terratek. Auxiliares do próprio Porto Sudeste
têm como função conferir os pontos em caso de disparo do alarme configurado. Por serem
sensores bem sensíveis não é incomum que por alguma falta de atenção como um esbarrão faça
disparar o alerta.
Basicamente, a análise de dados desse sistema é acompanhar a evolução dos dados
conforme as leituras vão ocorrendo e emitir relatórios periodicamente para os gestores do porto
para que a gestão da manutenção preditiva seja feita.
Os dados gerados pelo sistema aliados a outras técnicas e ferramentas de manutenção
preditiva são muito importantes para definir o estado operacional real da estrutura para otimizar
a operação total do projeto em questão. Permite também a prevenção de falhas através do
acompanhamento de diferentes parâmetros que serão dados pelos sistemas de manutenção
preditiva.
6.2.6. Resultados
Os dados gerados pelo sistema aliados a outras técnicas e ferramentas de manutenção
preditiva são muito importantes para definir o estado operacional real da estrutura para otimizar
a operação total do projeto em questão. Permite também a prevenção de falhas através do
acompanhamento de diferentes parâmetros que serão dados pelos sistemas de manutenção
preditiva.
110
Como resultado do emprego desse sistema, houve um aumento dos intervalos de reparo
dos trilhos da empilhadeira tanto por falhas quanto por reparos programados. Logo ocorreu um
aumento de rendimento no processo produtivo como um todo já que equipamentos e instalações
estão disponíveis por um tempo maior para a operação. Isso também significa uma economia
muito grande, pois a empilhadeira é uma estrutura altamente sofisticada ocasionando um custo
muito elevado para manutenção.
O sistema fornece dados com os quais é possível predizer o tempo de vida útil do
sistema podendo ser melhorado quanto maior a variedade de instrumentos automatizados.
6.2.7. Considerações finais do estudo
O sistema mudou totalmente a forma de fazer a inspeção e manutenção preditiva do
Porto Sudeste, trazendo uma nova forma de gestão que utiliza uma ferramenta totalmente
diferente do que é usualmente praticado na construção civil.
O sistema apresentou diversas vantagens importantes:
1) Menor emprego de pessoal para monitorar e manter a estrutura;
2) Minimizar o tempo de resposta para algum problema estrutural;
3) Reduzir o impacto gerado identificando o problema bem cedo;
4) Dar suporte ao plano de manutenção da estrutura;
5) Datar detalhadamente um incidente para segurança e para plano de melhoria contínua;
6) Aumento da segurança pela menor quantidade de manuseio dos instrumentos.
Após a aplicação e gestão do sistema, os gestores responsáveis pelo Porto Sudeste
avaliam a expansão do sistema para outras áreas do porto. Porém deve-se avaliar antes o custo
benefício desta expansão escolhendo estruturas que façam valer a pena o investimento. Isso se
deve ao custo elevado do Calyx.
Há dois custos muito elevados que devem ser considerados na análise de custo
benefício: aluguel do servidor e implantação do sistema.
111
Para poder armazenar e processar uma quantidade elevada de dados o servidor precisa
ficar em um computador potente e robusto. O custo para manter e manutenir um aparelho desse
porte é muito elevado além da necessidade de uma equipe presente para fazer a verificação
constante de status O servidor é alugado em uma máquina situada no Reino Unido, gerido pela
própria empresa responsável pelo desenvolvimento do sistema.
A implantação do sistema é feita pela empresa responsável pelo desenvolvimento do
Calyx. A equipe vem diretamente do Reino Unido para prestar consultoria e treinamento afim
de implantar do sistema. A empresa que deseja implantar o Calyx em suas operações necessita
arcar com os custos de viagem e locação da equipe de implantação, que é variável de acordo
com o tempo de estadia, quanto mais tempo maiores os custos.
Deve-se atentar que mesmo o ssitema apresentando vantagens e facilidades, em nenhum
momento há a substituição do discernimento de uma pessoa qualificada. A análise de um
especialista juntamente com uma inspeção visual ajudam a interpretar os dados presentes no
programa o que muitas vezes evita que algum tipo de acidente ocorra. Os dados podem não
estar refletindo uma situação verdadeira de campo mas que na teoria estaria correta.
Por fim, a implantação do Calyx trouxe muitas vantagens para o Porto Sudeste. Os
custos de implantação e manutenção, mesmo sendo bem elevados, geraram uma economia
muito grande porque diminuiram o tempo de parada para manutenção da estrutura. Fora que a
utilização de sistemas mais modernos aumentam a competitividade perante a outros portos.
112
7. Conclusões e sugestões
7.1. Considerações Finais
O objetivo deste trabalho consistiu em fornecer aspectos conceituais e características
para implementação de um sistema de inspeção e monitoramento com vista a manutenção
preditiva em OAEs. Para tal, foi apresentado um sistema online e on time, de fácil utilização,
assim como técnicas e ferramentas apropriadas para esse tipo de estrutura, chamado Calyx.
Mesmo não havendo uma literatura vasta sobre o assunto, há normas e manuais que são
essênciais quando o assunto é OAE. O manual elaborado pelo DNIT é muito completo pois fala
sobre todas as etapas de um sistema de gestão da manutenção. É abordado como é feita cada
etapa da inspeção e monitoramento assim como o detalhamento de cada item que deve ser
inspecionado. Também é abordado os tipos de manjutenção que podem ser feitas e também
exemplifica detalhadamente como efetuar de fato a manutenção em cada elemento da OAE.
Logo, o manual é uma fonte muito rica de informação em se tratando de estrutras dessa
magnitude.
A manutenção preditiva por muitos anos foi tratada como uma despesa onerosa da
estrutura, porém o estudo comprovou que na verdade ela é um custo atrelado ao
empreendimento e resulta em uma economia muito grande por evitar futuras falhas e aumentar o
tempo entre as manutenções. Como resultado, há um aumento de rendimento por parte da
estrutura.
Há uma quantidade muito grande de técnicas preditivas que podem ser utilizadas para
monitorar as condições operacionais e eficiência das OAEs, sendo necessário, na maioria dos
casos, recorrer a mais do que uma técnica para obter uma cobertura completa de todos os
aspectos críticos e maximizar os benefícios da sua utilização.
A metodologia empregada na inspeção e monitoramento da OAEs é simples e ao
mesmo tempo eficiênte pois abrange todos os aspectos necessários para saber o real estado da
estrutura. Através de uma inspeção visual a qual fornecerá um diagnóstico e consequentemente
113
um prognóstico, os gestores poderão tomar qualquer atitude. Além disso, é importante também
saber os materiais que compõe a estrutura, principalmente o aço e concreto por estes serem o
mais utlizados. Ao saber o composição da estrutura é mais fácil analisá-la pois haverá o
conhecimento de como surgiu a patologia encontrada.
Com o avanço tecnológico, as técnicas de manutenção têm evoluído bastante no
decorrer do tempo e tornou-se possível a implementação de sensores, aparelhos e técnicas que
permitem o monitoramento de diversas grandezas físicas e de propriedades químicas.
Tecnologias como drone estão se tornando comuns na inspeção visual graças ao avanço
tecnológico o que resultou em um barateamento de custos. Os gestores das OAEs agora têm
acesso a informações e dados mais precisos sobre as estruturas que ajudam a prolongar sua vida
útil.
A utilização de ferramentes da qualidade na gestão de uma OAEs tem como resultado o
aprimoramento dos produtos, sistemas e projetos visando sempre melhoria. As ferramentas têm
como função analisar dados e auxiliar a tomada de decisão pelo gestor e sinalizar a ineficácia e
os aspectos negativos que possam existir. A inserção da melhoria continua assegura a qualidade
necessária da OAEs além de mudar a cultura vigente na construção de civil para que a
manutenção preditiva seja de fato empregada, gerando economia de custos e recursos.
Mesmo com a adoção das ferramentas e técncias, é imprencidível a atuação de um
profissional especializado na análise dos dados. É necessário que ocorra sempre uma inspeção
visual juntamente com uma análise crítica dos dados gerados. Há a possibilidade de que os
dados que estejam sendo gerados estejam dentro do esperado porém não reflitam com exatidão
o que ocorre em campo. Logo, não pode haver a completa substituição da mão de obra humana.
O estudo de caso ilustrou que é possível criar um sistema que facilite a manutenção
preditiva de uma estrutura tão complexa como uma OAEs. Mesmo sendo uma OAEs em poder
do setor privado, o sistema se mostra uma ferramenta que só traria vantagens para a gestão do
114
setor público, pois seria otimizado evitando fazer novas licitações cada vez que for necessário
atualizar os dados existentes, gerando assim economia de recursos e mão de obra.
O sistema demonstra ser capaz de criar de forma organizada um histórico com todos os
dados coletados. Essa praticidade oferta um histórico da estrutura acessível a qualquer estante e
em qualquer lugar, o que muitas vezes é criticado no setor público.
No estudo de caso não foi possível fazer análises quantitativas, pelo fato do sistema ter
sido implementado em sua totalidade. Entretanto, o sistema já se mostrou muito eficiente pois
centralizou todas as informações e facilitou a dissiminação da informação entre as equipes
proporcionando um acesso rápido caso haja a necessidade de algum tipo de intervenção.
7.2. Sugestões para trabalhos futuros
Para poder contrinuir para a melhoria do sistema seria melhor detalhar outras OAEs
cujas inspeções e monitoramentos estejam integrados em sistemas automatizados como o Calyx
aqui detalhado, de preferência estruturas que suas gestões estejam na esfera pública. Isso seria
fundamental para saber como o poder público absorve um sistema diferente que muda os
processos no que concerne manutenção preditiva.
Há também a necessidade de quantificar as vantagens aqui abordadas para fazer uma
análise de custo e benefício do sistema. A diminuição dos custos e a otimização dos processos
devem ser superiores aos custos de implantação do sistema. Essa avaliação será essencial para
saber o comportamento do sistema em cada tipo de OAEs assim como sua viabilidade.
Por fim, com um mundo cada vez mais conectado, projetos futuros poderão abordar a
evolução da tecnologia no assunto de inspeção e monitoramento. Com o avanço rápido da
tecnologia, novas ferramentas e técnicas podem facilitar e agregar resultados positivos para a
melhoria do sistema de gestão.
115
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