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Estamos todos, os envolvidos com Saneamento Básico e Ambiental convivendo com uma situação que aparentemente é inédita, mas que posso lhes adiantar não ser. Ao iniciarem suas atividades nas concessões (pelo menos as mais emblemáticas), o telefone que antes tocava na empresa estatal ou municipal agora toca na sua Concessionária. A partir daí posso assegurar há uma “corrida” em busca das soluções para os problemas mais graves.

Esses problemas existiam até o dia anterior da transferência da titularidade dos serviços, e não tinham sido solucionados. Alguns já aniversariavam por décadas. Porque a ENGENHARIA DEVERIA TER NA MANGA DO COLETE, SOLUÇÕES IMEDITAS E SEGURAS?

Fui convidado pela Odebrech Ambiental (e aqui me outorguei o direito de anunciar e explicar o ocorrido) lá em 2013/14, a colaborar na indicação dos métodos MND de implantação de novas redes (milhares de quilômetros) e renovação de redes existentes (pelo menos 300 km em emergência). A PPP tinha muito tempo pela frente, e poderia (se é que não deveria) ter feito como o “alfaiate” que mede três vezes antes de corta uma. Ou seja, 75% de planejamento e 25% de execução. Mas não, mesmo 10 anos depois dessa experiencia, continuam as novas concessionárias a incorrer na mesma abordagem…Corta, ficou grande…corta mais uma vez…Ihhh, ficou pequeno.

Traduzo (com autorização o trabalho do profissional e meu amigo Piero Salvo do Canadá) que deu os contornos que precisamos para enfrentar as emergências que as novas concessionárias (todas) vão enfrentar no primeiro dia da Concessão e pelo resto das décadas em que permanecerão sozinhos ou em sociedade com o governo resolver o desgoverno que reinou no Saneamento Básico.

O artigo é longo, mas depois e ler e procurar entender dezenas de casos semelhantes em outros países, me agarrei ao do Piero Salvo. Salve ou imprima para uma leitura com mais calma e atenção.

BOA LEITURA…

SAP SERVICE Engenheiros Consultores

Engº Sérgio A. Palazzo

Email: spalazzo@sapservice.com.br

North American Society for Trenchless Technology (NASTT)

NASTT’s 2019 No-Dig Show

Chicago, Illinois

Março 17-20, 2019

Late 20s, Early 30s – Riveted Steel Pipe Condition Assessment: City of Toronto’s Cadillac Watermain

Prapan Dave, P. Eng., City of Toronto, Toronto, Ontario

Piero Salvo, P. Eng. M. Eng., GAME Trenchless Consultants, Montreal, Quebec

1. RESUMO

Toronto é a maior cidade do Canadá com uma das mais extensas infraestruturas subterrâneas da América do Norte, composta por 4 estações de tratamento de água, 18 estações de bombeamento, 10 grandes reservatórios de nível térreo, 4 tanques de armazenamento elevados, 500 km de rede de água do tronco e 5.347 km (3.360 milhas) de rede de água de distribuição. Dos 500 km(300 milhas), cerca de 16 km (10 milhas) são 1920/1930s de aço rebitado vintage e a cidade solicitou um estudo detalhado de desktop, amostras de local e inspeção de CFTV de aproximadamente 40% dos 16 km (10 milhas).

Este projeto é um esforço combinado entre diferentes divisões dentro dos grupos City – Engineering and Construction Services (ECS), Toronto Water – Operations and Condition Assessment.

Este artigo apresentará a abordagem da Cidade para a elaboração do projeto de Avaliação de Condições e definirá o que cada divisão pretende obter como informação, a fim de avaliar a condição atual da Tubulação de Aço Rebitado e como planejar qualquer reabilitação ou substituição previsível. O projeto consiste em fornecer um estudo detalhado da área de trabalho, estudo piloto para avaliar ferramentas de diagnóstico para uso futuro nestes tipos de tubos ou outros tipos de tubos.

2. INTRODUÇÃO

Toronto é a maior cidade do Canadá com uma das mais extensas infraestruturas subterrâneas da América do Norte, composta por 4 estações de tratamento de água, 18 estações de bombeamento, 10 grandes reservatórios em nível, 4 tanques de armazenamento elevados, 500 km de rede de água  tronco e 5.347 km (3.360 milhas) de rede de água de distribuição.

No outono de 2016, a Prefeitura de Toronto apresentou um pedido de proposta para selecionar um fornecedor que seria capaz de fornecer uma avaliação de condições das ADUTORAS DE ÁGUA EM AÇO rebitado existentes. Essa avaliação da condição incluiu um estudo inicial de projeto, investigação de campo, obras civis, serviços profissionais de engenharia e inspeção para aproximadamente 16 km de 1920/1930 de tubulação de aço rebitado com aproximadamente 4 km  em ferro fundido. Antes que a soldagem de arco elétrico em campo se tornasse comum após a Segunda Guerra Mundial, tubulações de aço locais eram fabricadas usando rebites. O escopo de todo o projeto é inspecionar aproximadamente 6 km (4 milhas) de tubulações que variam de 600 mm (24-in) a 1200 mm (48-in) e instalados do final da década de 1920 até o início da década de 1950.

Entre as  redes de águas Adutora Principal (tronco) , a Prefeitura identificou as codificadas com os números 018, 023, 028 e 029B como sendo tubo de aço rebitado e adutora número 007 como uma tubulação de ferro fundido que seria um bom candidato para uma avaliação das condições, uma vez que, havia informações disponíveis limitadas que remontam aos anos de instalação (anos 1930 a 1950).

O escopo do projeto, como identificado anteriormente, é obter o máximo de informações sobre cada seção possível, a fim de fornecer à Cidade dados que lhes permitam tomar uma decisão confiante sobre o que fazer com esses tubos vintage daqui para frente.

A parte do estudo de desktop do projeto descrito na RFP foi preparar cinco (5) memorandos técnicos específicos que elaborariam sobre o tipo de tubulação, mecanismos de falha, proteção contra corrosão, efeitos do sal a partir de procedimentos de degelo etc. A proteção catódica atual na tubulação ‘Metrospec’ existente consiste em um revestimento de concreto externo e um revestimento interno de argamassa de cimento. Cada memorando técnico será elaborado nas seções seguintes.

A inspeção de CCTV do projeto é para avaliar a condição interna de aproximadamente 6 km (4 milhas) tubulação, ou seja, verificar o estado visual da integridade do revestimento original da argamassa de cimento interno. Veja na figura abaixo as redes candidatas ao trabalho.

Há aproximadamente 60 câmaras ao longo das adutoras candidatas que são, válvulas em série ou válvulas de ramificação ou desvios operacionais, e aproximadamente 51 válvulas pneumáticas. Até o momento, não houve inspeções internas de tubulação, mas a Cidade tem uma série de registros de inspeção de câmaras que foram fornecidos.

A maior parte da tubulação de aço rebitada existente que está em consideração, tem revestimento original de argamassa de cimento interno e toda a tubulação é envolta em concreto. Há informações limitadas sobre a espessura da parede de aço e as velocidades de fluxo das adutoras em questão.

A intenção da Prefeitura é evitar a limpeza dos tubos e a drenagem completa de cada segmento de tubulação antes da inspeção. A Prefeitura indicou que uma tubulação não pode ficar fora de serviço por mais de dois dias após um isolamento/despressurização bem-sucedido da adutora.

Um programa de teste não destrutivo (NDT) é proposto nas trechos, a fim de determinar a medição da espessura da tubulação de aço e a avaliação das condições para qualquer tubulação exposta dentro da câmara, quando possível.

Um teste eletromagnético externo pode ser realizado se a configuração do tubo permitir um envoltório completo do tubo nas câmaras.

3. CRONOGRAMA DO PROJETO

A Prefeitura identificou seis adutoras que serão inspecionadas neste contrato. De acordo com os documentos do projeto, o estudo de desktop será a primeira prioridade do projeto e todo o projeto será realizado de setembro de 2016 a março de 2019.

A Prefeitura também indicou que, devido à maior demanda de consumo de água nos meses de verão, a maioria das inspeções deve ser feita após 15 de outubro e antes de 1º de maio de cada ano civil.

3.1 Estudo de concepção

O objetivo do Estudo de teórico ou de concepção é para entender o status existente da tubulação, permitindo que a Cidade tenha uma melhor compreensão dos requisitos futuros de manutenção ou renovação.

3.1.1 O seguinte descreve as expectativas da cidade para o Estudo da Área de Trabalho:

1. Revisar a documentação existente e os dados do GIS;

2. Determinar o material, o diâmetro, o ano de instalação e a duração de cada segmento,

3. Verificar as  quebras, vazamentos e outros históricos de manutenção de cada segmento,

4. Verificar as leituras de pressão do SCADA.

5. Preparar cinco (5) Memorandos Técnicos (TM) que devem ser revisados pela equipe da QA/QC (Garantia de Qualidade e Controle de Qualidade) identificados e assinados por um engenheiro licenciado da Província de Ontário.

O foco desta seção será nos Memorandos Técnicos.

i. TM 1 – Espessura original da parede do tubo

O principal objetivo deste memorando técnico (TM) é coletar o máximo de informações das normas AWWA existentes, manuais históricos de fabricação, quaisquer registros de reparo ou informações de outros municípios para chegar à espessura da parede de tubulação original mais próxima para as diferentes adutoras deste projeto.

Este TM terá que investigar diferentes métodos de fundição e fabricação e vintage, já que as espessuras da parede do tubo podem variar de acordo com o ano e a localização.

Figura 2. Detalhe típico da CAMISA e do REVESTIMENTO de concreto de especificação do metrô

ii. TM 2 – Modo e Mecanismo de Falha de Aço Rebitado

Neste TM, o objetivo é identificar diferentes modos e mecanismos de falha (rígidos versus flexíveis), bem como todos os possíveis mecanismos de deterioração das redes identificadas no âmbito do trabalho. Um entendimento tanto da divisão ambiental quanto da proteção contra corrosão (proteção catódica), e,  tanto para o revestimento interno da argamassa de cimento quanto para o encalço de concreto externo. Esta análise é para determinar como o cilindro de aço pode ser afetado pela corrosão.

Além disso, com base nos dados disponíveis, o carregamento externo e as pressões internas devem ser avaliados para determinar o modo de falha e os limites de projeto ou propriedades físicas diminuídas ou perdidas ao longo do tempo.

iii. TM 3 – Taxa de Deterioração do Aço Rebitado Este TM deve ser preparado para estimar a taxa de deterioração da tubulação de aço rebitada e da tubulação de ferro fundido incluída no escopo deste projeto. Para obter essas estimativas, devem ser consultadas fontes disponíveis como AWWA, NACE, estudos de caso e manuais de corrosão.

As insumos mínimas para este TM são: apoio de fundo de vala para assentamento da tubulação,  e material de reaterro, classificação de corrosividade do solo (incluindo sulfatos e cloretos para testes de química de sal e solo de furos, propriedades de revestimento e revestimento, efeito das condições de águas subterrâneas).

Figura 3. Imagem de um conjunto de adutora principal de aço rebitado de 54 polegadas

iv. TM 4 – Espessura da falha de aço rebitado

O objetivo deste TM é desenvolver e realizar análises estruturais dos materiais da tubulação de aço rebitado levando em conta pressões de trabalho e condições de geada para determinar a espessura antecipada da falha para as águas alvo.

As informações coletadas devem ser referenciadas a partir de padrões da AWWA, estudos de caso, estudos aprofundados e quaisquer manuais de mecanismo de falha. No mínimo, deve-se considerar o diâmetro, o material da tubulação, as pressões operacionais e as pressões de pico ou aríete,  previstas.

Figura 4. Foto de revestimento interno de argamassa de cimento de tubo de aço rebitado

v. TM 5 – Previsão de quebra/vazamento de aço rebitado

Após ter determinado uma taxa de deterioração e espessura de falha, conforme descrito nos memorandos técnicos anteriores, deve ser indicada uma previsão de taxa de falha para 5 e 25 anos.

Este TM validará as previsões com base nas taxas de falha histórica disponíveis, bem como a apresentação da metodologia e das premissas utilizadas para completar o modelo de previsão. Uma nota importante para a atribuição é que isso faz parte de um estudo de concepção e não uma análise aprofundada de avaliação de condições.

VI. Plano de Inspeção

1. Pré-inspeção

1. Visitas no local para confirmar condições do local, problemas, necessidades de controle de tráfego, isolamento adutoras, drenagem de água, local de descarga de água. Identificar ferramentas necessárias para acessar tubos para inspeções etc. Todas as informações  a serem documentadas e submetidas à Cidade para revisão.

2. Plano de Teste de Campo – Plano de Inspeção

3. Planos de fechamento para  Ensaio (Test Shuts) – Plano de Inspeção

4. Requisitos de Obras e Execuções – Plano de Inspeção

5. Requisitos para aplicação de Veículo Operado remotamente (ROV) – Plano de Inspeção ou Robôs.

6. Relatório de Estudo Piloto

4. Execução

Esta parte do mandato é realizar com sucesso uma inspeção de vídeo interna de tubulação em  alta definição, bem como uma inspeção externa não destrutiva do tubo existente. Devido à maior demanda de consumo de água nos meses de verão, o prazo reservado para as inspeções será entre 15 de outubro e 1º de maio.

Como parte do processo se o plano de bloqueio não for viável devido às válvulas existentes e não poderem ser totalmente fechadas, a Prefeitura auxiliará na reavaliação dos locais de bloqueio, cronograma para corrigir o problema e/ou reagendar para tentativas adicionais de isolamento.

4.1 Trabalhos Iniciais – Obras Civis para Preparação de Acesso

Consiste em pré-inspeção de câmaras, incluindo entrada de espaço confinado, controle de tráfego, remoção, planejamento, coordenação, restauração e obtenção de todas as licenças necessárias.

Testes de amostras que devem incluir, a extração das amostras para testes de laboratório para material de tubulação e resistência,  em locais selecionados, incluindo restauração da tubulação, incluindo espessura e características de concreto. O objetivo desta tarefa é fornecer dados estruturais precisos tanto do encamisamento de concreto quanto do aço em locais de localização.

As amostras do corpos de prova do concreto do revestimento externo incluirão poço de acesso ou escavação hidráulica,  para coleta de uma amostra de núcleo de concreto, restauração do revestimento de concreto e análise do material para resistência.

Para efeitos deste RFP de Avaliação de Condições de Aço Rebitado, a Cidade acredita que o ROV (tipo de Robô trator) pode ser inserido e recuperado em câmaras de acesso através dos seguintes procedimentos:

• Remoção de válvulas de ar ou quaisquer acessórios que permitam a inserção e recuperação do ROV e outras ferramentas de inspeção.

• Existe a possibilidade de remover uma peça de acoplamento definitivo e carretel e outros acessórios.

• Quando fizer uma abertura tubulação por corte  na tubulação (a peça do corte pode ser  corpo de prova para completar o teste de material), após a remoção do concreto e a renovação da tubulação com válvula e flange cega;

• Outros métodos sugeridos pelo fornecedor.

Há uma parte da Adutora 29 onde há 4 grandes câmaras de eixo de túnel localizadas através da Don Valley Expressway e Bayview Avenue que podem ser usadas como um acesso para as inspeções de CCTV.

Para a fase de execução do projeto, a equipe da Prefeitura auxiliará na extravasamento das câmaras e no fechamento das válvulas existentes.

5. Análise e Relatório Final

Na análise e relatório final, todas as etapas tomadas a partir do estudo inicial da área de trabalho, dos informações obtidas das inspeções de CCTV e dos furos, serão documentadas e avaliadas. A Prefeitura espera um relatório completo que resume todos os aspectos do projeto, tais como:

• Descrever a intenção geral de todo o projeto e fornecer informações de fundo para representar com precisão os resultados conclusivos e fazer recomendações finais;

• Fornecer informações de fundo de áreas e câmaras a serem inspecionadas e acessadas para as inspeções de CCTV;

• Resultados da inspeção da câmara;

• Proposta de plano de bloqueio versus plano de bloqueio existente;

• Identificar pontos de acesso reais e procedimentos tomados para despressurizar a rede e extravasar antes das inspeções;

• Tempo total do processo de inspeção( desde o bloqueio das válvulas para isolamento do trecho até a reabertura das mesmas válvulas no final das inspeções);

• Descrição da metodologia de inspeção e dos equipamentos utilizados;

• Lições aprendidas com relação ao plano de bloqueio, acesso à tubulação, retirada das amostras  de concreto e tubulação, etc.;

• Fornecer os dados brutos do CCTV, uma lista completa de imagens e defeitos em relação à condição interna do problema hidráulico existente;

• Mapas e locais Georreferenciados dos pontos reais de furos, locais de acesso etc.;

• Pressupostos feitos para Memorandos Técnicos;

• Comparação das condições gerais da adutora, de aço rebitadas com outras avaliações históricas realizadas por outros municípios;

• Recomendações finais para as futuras inspeções, manutenção futura, reabilitação ou substituição trechos inspecionados.

6. Expectativas da Municipalidade

Como indicado acima na Seção 5. Análise e Relatório Final, algumas das expectativas da Cidade de Toronto para este projeto são avaliar a condição interna e externa dos tubos Metrospec, como mostrado na Fig. 2.

Para a avaliação interna, a Prefeitura espera localizar visualmente áreas de corrosão interna, perda de revestimento interno de argamassa de cimento e identificar possíveis vazamentos e eventuais problemas de deslocamento que possam ter ocorrido ao longo dos anos.

Para a análise externa da tubulação Metrospec, a cidade espera obter informações sobre as condições do solo, o revestimento de concreto da adutora e a espessura da superfície e da parede da tubulação, usando testes eletromagnéticos externos de NDT. Com base nos achados, a cidade está procurando uma estratégia de reparo imediato para quaisquer defeitos observados.

Em última análise, o objetivo da Municipalidade é planejar um futuro plano de inspeção para as tubulações  de aço rebitadas restantes com base nos resultados desta atribuição atual. O Contrato foi concedido à GAME Trenchless Consultants e após os resultados das próximas inspeções em março de 2019, a Prefeitura apresentará um trabalho de acompanhamento comparando o esboço proposto e o procedimento de contrato versus o que foi realizado, e as lições aprendidas.

7. REFERÊNCIAS

City of Toronto Request for Proposal Document No. 9117-16-7027, July 2016