IX Congreso Internacional sobre Patología y Recuperación de Estructuras IX International Congress on Pathology and Repair of Structures João Pessoa‐PB (Brasil), 2 a 5 de junho de 2013 Manifestações patológicas na construção Implantação de programas de manutenção preventiva e corretiva em estruturas de concreto armado Implementation of preventive and corrective maintenance program in reinforced concrete structures Marcelo Inocêncio Ferreira Correa Eng. Civil, Petróleo Brasileiro S.A.
[email protected], Rodovia BR-476, s/n, KM 143, São Mateus do Sul, PR, Brasil.
Resumo Em ambientes de classe de agressividade forte e muito forte, como as indústrias petroquímicas, é significativa a quantidade de estruturas de concreto que apresentam algum tipo de manifestação patológica, tais como fissurações excessivas, perda de massa por ataque químico, corrosão de armaduras, dentre outras. Com um planejamento adequado, elevados custos com recuperações estruturais poderiam ser minimizados, ou até eliminados, caso as medidas necessárias de manutenção e conservação fossem aplicadas. Dessa forma, este trabalho tem como objetivo apresentar uma metodologia de implantação de PROGRAMAS DE MANUTENÇÃO aplicáveis especificamente a estruturas de concreto armado. O método proposto é divido em quatro fases: (1) Inspeção preliminar; (2) Inspeção detalhada e diagnóstico; (3) Elaboração do plano de manutenção preventiva e corretiva; e (4) Execução das ações corretivas e rotinas preventivas. Além disso, são apresentados critérios para classificação das manifestações patológicas e priorização de intervenções. Seguindo as diretrizes da recente revisão da NBR 5674 – Manutenção de Edificações [ABNT, 2012], o método proposto aprofunda o assunto ao tratar especificamente de estruturas de concreto armado e, ao mesmo tempo, é abrangente o suficiente para ser aplicado em qualquer situação, seja uma unidade industrial, uma estrutura portuária, um edifício de múltiplos andares ou uma edificação qualquer. Palavra‐Chave: Manifestação patológica, concreto armado, Programa de Manutenção. Abstract Environments of strong and very strong class aggressivity, as petrochemical industries, present a significant amount of concrete structures that have some kind of pathological manifestations, such as excessive cracking, mass loss by chemical attack, corrosion, among others. With a proper planning, high recoveries structural costs could be minimized, or even eliminated, if the maintenance and conservation measures necessary were applied. This paper aims to present a methodology for deploying MAINTENANCE PROGRAMS specifically applicable to reinforced concrete structures. The proposed method is divided into four phases: (1) Preliminary inspection; (2) Detailed inspection and diagnosis; (3) Planning preventive and corrective maintenance; and (4) Implementation of corrective and preventive routines. Furthermore, it is presented a criteria for the classification of pathological manifestations and prioritizing interventions. Following the guidelines of the recent revision of NBR 5674 ‐ Maintenance of Buildings [ABNT, 2012], the proposed method deepens the matter to deal specifically with reinforced concrete structures and at the same time, it is broad enough to be applied in any situation, be it a industrial plant, a port structure or any building. Keywords: Pathological Manifestations, reinforced concrete, Maintenance Program Anais do IX Congresso Internacional sobre Patologia e Recuperação de Estruturas – CINPAR 2013 IX Congreso Internacional sobre Patología y Recuperación de Estructuras IX International Congress on Pathology and Repair of Structures João Pessoa‐PB (Brasil), 2 a 5 de junho de 2013 1 Introdução Em ambientes de classe de agressividade forte e muito forte, como as indústrias petroquímicas, é significativa a quantidade de estruturas de concreto que apresentam algum tipo de manifestação patológica, tais como fissurações excessivas, perda de massa por ataque químico, corrosão de armaduras, dentre outras. Dessa forma, faz‐se necessidade de um Programa de Manutenção destas estruturas para permanência dos níveis de desempenho ao longo da vida útil projetada. Conforme Azevedo [2011], os problemas que se manifestam nas estruturas de concreto são indícios de comportamento irregular de componente de sistema ou de durabilidade abaixo da esperada, devendo ser devidamente avaliados e adequadamente corrigidos para que não venha a comprometer as condições de estabilidade e segurança da estrutura. Numa visão mais completa, também deve‐se trabalhar no sentido de prevenir o aparecimento e a evolução de uma manifestação patológica [MEHTA & MONTEIRO, 2008]. Este trabalho visa apresentar uma metodologia de implantação de Programas de Manutenção aplicáveis especificamente a estruturas de concreto armado, justificado pelos seguintes fatos: 
Alto risco de incidentes ou acidentes com danos materiais, pessoais e ambientais; 
Prejuízos à confiabilidade das unidades de processo, no caso de indústrias; 
Dificuldade de identificação das prioridades de intervenção; e 
Altos custos de manutenção e baixa efetividade em comparação à manutenção preventiva Seguindo as diretrizes da recente revisão da NBR 5674 – Manutenção de Edificações (ABNT, 2012), o método proposto aprofunda o assunto ao tratar especificamente de estruturas de concreto armado e, ao mesmo tempo, é abrangente o suficiente para ser aplicado em qualquer situação, seja uma unidade industrial, uma estrutura portuária, um edifício de múltiplos andares ou uma edificação qualquer. O método proposto foi desenvolvido pela Petrobras, com base nas diretrizes da sede da empresa (AB‐RE/ES/EN), sendo apresentados neste trabalho os resultados parciais de aplicação do método na Unidade de Industrialização do Xisto, em São Mateus do Sul, Paraná. 2 Objetivos Os objetivos do trabalho são: 
Apresentar e propor uma metodologia de implantação de Programas de Manutenção aplicáveis especificamente a estruturas de concreto armado. 
Apresentar os resultados e os aprendizados com referido método na Petrobras. Os objetivos do Programa de Manutenção são: 
Diagnosticar situação atual das estruturas de concreto; Anais do IX Congresso Internacional sobre Patologia e Recuperação de Estruturas – CINPAR 2013 IX Congreso Internacional sobre Patología y Recuperación de Estructuras IX International Congress on Pathology and Repair of Structures João Pessoa‐PB (Brasil), 2 a 5 de junho de 2013 
Estabelecer critérios de prioridade de intervenções; 
Sanar passivo de recuperação estrutural; 
Implantar sistemática de manutenção e rotinas de inspeção. 3 Metodologia O método proposto é divido em quatro fases: (1) Inspeção preliminar; (2) Inspeção detalhada e diagnóstico; (3) Elaboração do Programa de Manutenção; e (4) Execução das ações corretivas e rotinas preventivas, sendo cada uma destas etapas descritas neste trabalho. 3.1 Etapa 1 ‐ Inspeção preliminar A etapa de Inspeção Preliminar consiste na identificação, cadastro e classificação quanto ao nível de manifestação patológica das estruturas de concreto. Esta etapa guiará todo o trabalho do Programa de Manutenção, devendo ser cuidadosamente elaborada conforme orientado a seguir. a.
Divisão de áreas e subáreas de localização das estruturas de concreto A divisão em áreas e subáreas deverá orientar e facilitar a gestão do Programa de Manutenção, devendo possuir critérios bem definidos. Em locais de grande extensão, por exemplo, é interessante a divisão em unidades de menor área. Outros critérios que deverá ser levado em conta é a existência de zonas que possuem distintas classes de agressividade, conforme NBR 6118 [ABNT, 2003]. b. Atribuição de nomenclatura As estruturas de concreto deverão ser identificadas a partir de critérios de nomenclatura. É importante a atribuição de siglas que façam uma associação lógica e possibilite rápida identificação do tipo de estrutura e da localização da mesma. Em um edifício, por exemplo, a sigla V.7‐4 significaria a viga V.7 localizada no 4º pavimento. c.
Elaboração de Plantas de Gestão Utilizando‐se os desenhos dos projetos estruturais, poderão ser criadas Plantas de Gestão de Estruturas de Concreto, cuja função é materializar graficamente a identificação das estruturas e a classificação do nível de manifestação patológica. Na Fig. 5 deste trabalho é apresentado um exemplo. Observa‐se que, com este tipo de representação, facilmente é reconhecida a situação geral das estruturas de concreto daquela bem região, bem como identificadas as estruturas mais críticas quanto ao avanço de deterioração. d. Classificação das manifestações patológicas com base em inspeção visual A etapa da Inspeção Preliminar encerra‐se com a classificação de todas as estruturas de concreto catalogadas. Esta classificação deverá ser realizada com base em inspeção visual, conforme Fig.1. Anais do IX Congresso Internacional sobre Patologia e Recuperação de Estruturas – CINPAR 2013 IX Congreso Internacional sobre Patología y Recuperación de Estructuras IX International Congress on Pathology and Repair of Structures João Pessoa‐PB (Brasil), 2 a 5 de junho de 2013 Execução
Sem manifestações patológicas NÍVEL TOLERÁVEL
Pequenas manifestações patológicas NÍVEL ALERTA
Desagregação por ataque químico
Mancha de corrosão de armadura
Destacamento localizado no elemento
Exposição da armadura localizada no elemento
NÍVEL CRÍTICO
Fissuração excessiva
Destacamento generalizado no elemento
Exposição da armadura generalizada no elemento
Redução secção da armadura
Evolução das manifestações patológicas
NÍVEL SATISFATÓRIO
Ruína
Fig. 1 – Critério para classificação de manifestações patológicas NÍVEL SATISFATÓRIO (VERDE): estruturas sem indícios de problemas estruturais ou de durabilidade, com padrão de construção visualmente satisfatório, porém não isentas do emprego de vistorias para assegurar sua durabilidade e vida útil. Corresponde ao período de vida útil de projeto, em que a estrutura não apresenta manifestações patológicas. NÍVEL TOLERÁVEL (AMARELO): estruturas sem indícios de problemas estruturais, mas com presença de anomalias de pequena monta e de fácil recuperação que, se não forem tratadas, tendem a causar problemas maiores no futuro. NÍVEL ALERTA (LARANJA): estruturas em estado de durabilidade duvidosa, com presença de anomalias reveladas em que seria recomendável uma avaliação pormenorizada, podendo ser programada em médio prazo. Representa a fase em que a estrutura atingiu algum limite de serviço ou possui manifestações patológicas. NÍVEL CRÍTICO (VERMELHO): estruturas com evidências nítidas de problemas estruturais e de durabilidade, necessitando de verificação imediata ou em curto prazo. Representa a proximidade com a vida útil última da estrutura, com manifestações patológicas graves e comprometimento estrutural. Anais do IX Congresso Internacional sobre Patologia e Recuperação de Estruturas – CINPAR 2013 IX Congreso Internacional sobre Patología y Recuperación de Estructuras IX International Congress on Pathology and Repair of Structures João Pessoa‐PB (Brasil), 2 a 5 de junho de 2013 O resultado esperado do encerramento da etapa de Inspeção Preliminar é um relatório ou Plantas de Gestão com a identificação e classificação de todas as estruturas de concreto, conforme exemplo apresentado adiante neste trabalho. 3.2 Etapa 2 ‐ Inspeção detalhada e diagnóstico A etapa de Inspeção detalhada visa a definição da causa raiz da manifestação patológica encontrada em uma determinada estrutura de concreto, através de ensaios de campo e de laboratório que possibilitem um diagnóstico correto e ações de intervenção precisas. Esta fase deve ser realizada por profissional ou empresa especializada. A realização dos ensaios de campo e de laboratório dever ser feita a partir dos sintomas encontrados na inspeção visual, buscando‐se informações objetivas e pormenorizadas que confirmem o diagnóstico da causa raiz do problema em questão. Sempre que necessário, deverão ser instalados instrumentos de monitoração para acompanhamento da evolução do problema. Uma vez diagnosticado a origem da manifestação patológica, deverão ser elaborados especificações e procedimentos de recuperação ou projetos específicos para reforço estrutural. Ações de recuperação deverão ser aplicadas quando necessário devolver ao elemento a condição prevista no projeto original. Ações de reforço estrutural deverão ser empregadas quando necessário proporcionar à estrutura uma capacidade de desempenho maior do que aquela para qual foi projetada. O resultado esperado do encerramento da etapa de Inspeção detalhada e diagnóstico é um relatório contendo os resultados dos ensaios realizados, a definição da causa raiz do problema e as ações de recuperação ou reforço necessárias, detalhadas em tal nível que possibilite a execução dos serviços conforme programação da etapa seguinte. 3.3 Etapa 3 ‐ Elaboração do Programa de Manutenção O Programa de Manutenção consiste na organização das atividades de recuperação ou reforços previstas, bem com na determinação das rotinas de inspeção e manutenção das estruturas catalogadas nas etapas anteriores. Deverão ser definidos critérios de priorização de intervenção, de manutenção e de inspeção considerando‐se: 
Gravidade: leva em consideração o impacto de uma situação extrema de colapso caso ela venha a acontecer. Deve traduzir a importância do elemento estrutural para o sistema, conjunto, área ou unidade do qual ele faz parte; 
Urgência: leva em consideração o estado ou nível de classificação da manifestação patológica; 
Tendência: representa o potencial de crescimento do problema, a probabilidade do problema se tornar maior com o passar do tempo. Deve ser baseado principalmente na causa raiz da manifestação patológica e na potencialidade de comprometimento do conjunto; 
Recursos: leva em consideração os recursos (físicos, financeiros, humanos) necessários para recuperação, assim como a previsão orçamentária disponível. Anais do IX Congresso Internacional sobre Patologia e Recuperação de Estruturas – CINPAR 2013 IX Congreso Internacional sobre Patología y Recuperación de Estructuras IX International Congress on Pathology and Repair of Structures João Pessoa‐PB (Brasil), 2 a 5 de junho de 2013 O resultado esperado do encerramento da etapa de Elaboração do Programa de Manutenção é um manual contendo: 
As intervenções (recuperações e reforços) necessárias para cada estrutura catalogada, em ordem decrescente de pontuação dos critérios de intervenção adotados, bem como o planejamento das mesmas conforme previsão orçamentária necessária ou disponível; 
As rotinas de manutenção, identificação dos responsáveis e periodicidade; 
As rotinas de inspeção, identificação dos responsáveis e periodicidade. 3.4 Etapa 4 ‐ Execução das ações corretivas e rotinas preventivas A execução das ações corretivas deve ser realizada conforme priorização do Plano de Manutenção. As rotinas preventivas de inspeção e de manutenção devem ser instauradas e fielmente acompanhadas, com registro claro do responsável pela realização, data e observações cabíveis. O Programa de Manutenção deve estar atrelado a algum sistema de gestão que garanta a realização das atividades no prazo necessário e registre todas as ações realizadas de forma segura e rastreável. Além disso, deve possuir mecanismos capazes de prever os recursos financeiros necessários para a realização dos serviços de manutenção em período futuro definido e expressar claramente a relação custo x benefício x consequência dos serviços de intervenção e manutenção. Uma vez implantado, o Programa de Manutenção deve ser constante revisado, corrigindo‐se os desvios encontrados e atualizando‐se a classificação das estruturas à medida que as intervenções de reparos ou reforços vão sendo executadas. 4 Resultados A seguir são apresentados alguns resultados da aplicação do método de implantação de Programas de Manutenção em uma das unidades da Petrobras, que logo de início tem se mostrado eficaz no reconhecimento e tratamento de manifestações patológicas de estruturas de concreto. A correta identificação e classificação das estruturas de concreto na Etapa 1 é fundamental para que todo o restante do trabalho seja bem direcionado. Critérios bem definidos de classificação quanto ao grau de deterioração devem ser estabelecidos visando a uniformidade e a eficácia no tratamento dos problemas. Nas Fig. 2 a 4 são apresentadas algumas estruturas com respectiva classificação. A medida que as manifestações patológicas vão sendo identificadas, é recomendável que as informações da Fig. 1 sejam completadas ou descritas mais detalhadamente. Dessa forma, reduz‐
se o nível de subjetividade de classificação pela associação objetivo do problema encontrado. A materialização gráfica do trabalho de identificação e classificação é a elaboração das Plantas de Gestão. Conforme exemplo na Fig. 5, o desenho possibilita a visualização do estado geral das estruturas, das zonas mais e menos críticas etc., facilitando a tomada de decisões nas fases seguintes. Anais do IX Congresso Internacional sobre Patologia e Recuperação de Estruturas – CINPAR 2013 IX Congreso Internacional sobre Patología y Recuperación de Estructuras IX International Congress on Pathology and Repair of Structures João Pessoa‐PB (Brasil), 2 a 5 de junho de 2013 (a) (b)
Fig. 2 – Manifestações patológicas classificadas com nível tolerável (amarelo) em (a) pilar de concreto de pipe‐rack e (b) base de tanque. (a) (b)
Fig. 3 – Manifestações patológicas classificadas com nível alerta (laranja) em (a) base de equipamento e (b) viga estrutural. (a) (b)
Fig. 4 – Manifestações patológicas classificadas com nível crítico (vermelho) em (a) viga estrutural e (b) base de equipamento. Anais do IX Congresso Internacional sobre Patologia e Recuperação de Estruturas – CINPAR 2013 IX Congreso Internacional sobre Patología y Recuperación de Estructuras IX International Congress on Pathology and Repair of Structures João Pessoa‐PB (Brasil), 2 a 5 de junho de 2013 Fig. 5 – Exemplo de Planta de Gestão de Estruturas de Concreto
Anais do IX Congresso Internacional sobre Patologia e Recuperação de Estruturas – CINPAR 2013 IX Congreso Internacional sobre Patología y Recuperación de Estructuras IX International Congress on Pathology and Repair of Structures João Pessoa‐PB (Brasil), 2 a 5 de junho de 2013 Uma vez concluídos os trabalhos da primeira fase, parte‐se então para a Etapa 2, Inspeção Detalhada e Diagnóstico. Nesta fase são realizados os ensaios para averiguação das condições da estrutura e confirmação da causa raiz relacionada à manifestação patológica encontrada. É fundamental que este trabalho seja feito por empresa ou consultor especializado, uma vez que a definição das ações é dependente do entendimento dos sintomas do problema e das causas que originaram a sua ocorrência [ANDRADE & COSTA E SILVA, 2005]. Na Fig. 6 são apresentados alguns dos ensaios possíveis de serem realizados. (a)
(c)
(b)
Fig. 6 – (a) Extração de testemunho em estrutura para realização de ensaio de resistência à compressão; (b) Determinação de cobrimento de armadura por meio de aparelho de detecção magnética; (c) Amostra para ensaio de profundidade de carbonatação [AGUIAR, 2012].
Com os dados obtidos, inicia‐se a Etapa 3, de Elaboração do Programa de Manutenção. Neste momento deverão ser definidos os critérios de priorização de intervenção, de manutenção e de inspeção para cada estrutura, considerando as condições e as especificidades de cada local. A título de exemplo, é apresentado na Tabela 1 o critério adotado. Para cada estrutura é associada uma nota de Categoria de Severidade das Consequências / Impacto das Falhas, variando em ordem crescente de 1 a 6 conforme a gravidade. Da mesma forma, é associada uma nota de 0 a 3 conforme o nível de manifestação patológica. A soma das duas notas resulta em um índice de 1 a 9 que define, em ordem crescente, a priorização de intervenção em cada estrutura. Anais do IX Congresso Internacional sobre Patologia e Recuperação de Estruturas – CINPAR 2013 IX Congreso Internacional sobre Patología y Recuperación de Estructuras IX International Congress on Pathology and Repair of Structures João Pessoa‐PB (Brasil), 2 a 5 de junho de 2013 Aspectos
Meio ambiente
TOLERÁVEL
ALERTA
CRÍTICO
0
1
2
3
Danos Danos Perdas severos em Catastrófico
anuais áreas Parada Geral Parada Impacto s podendo equivalentes sensíveis ou da Refinaria Prolongada internaciona
levar a superirores se em na entrega l
perda da a 7 dias de estendendo Emergência
de produtos
Instalação parada da para outros Industrial
refinaria
locais 6
7
8
9
Impacto nacional
Parada Perdas Danos temporária anuais Parada de Severos a ou redução equivalentes Unidades de sistemas acima de entre 3 e 7 Processo (≥ (reparação 25% na dias de 2 dias)
lenta)
entrega de parada da produtos
refinaria
5
6
7
8
Impacto regional
Perdas anuais Parada (< Redução de Danos equivalentes 2dias) ou até 25% na Moderados entre 1 e 3 Redução de entrega de à sistemas
dias de Carga
produtos
parada da refinaria
4
5
6
7
Impacto local
Perdas anuais Atraso na equivalentes Instabilidade Danos Leves programaçã
entre 0,5 e 1 Operacional a sistemas o da entrega dias de de produtos
parada da refinaria
3
4
5
6
Perdas anuais Danos leves Danos Impacto Baixa Impacto equivalentes Primeiros a insignificant insignificant Otimização insignificant entre 0,2 e socorros
equipament
es
e
do Processo
e
0,5 dias de os
parada da refinaria
2
3
4
5
Perdas anuais inferiores a Sem danos Sem Impacto Sem efeito Sem Impacto Sem Impacto
0,2 dias de parada da refinaria
1
2
3
4
6
Catastrófica
5
Crítica
Lesões graves intramuros Danos ou lesões moderados
leves extramuros
3
Marginal
4
Média
Pessoas
Fatalidade Danos intramuros severos com ou lesões efeito graves localizado extramuros
Desprezível
1
Nível das manifestações patológicas
Aumento dos Custos Operacionais
SATISFATÓRIO
Múltiplas fatalidades intramuros ou fatalidade extramuros
2
Categorias de Severidade das Conseqüências / Impacto de Falha
N‐2782
Tabela 1 – Critério para priorização de intervenção em estruturas Lesões leves Danos leves
Sem lesões
Imagem
Produção
Patrimônio
Clientes
Anais do IX Congresso Internacional sobre Patologia e Recuperação de Estruturas – CINPAR 2013 IX Congreso Internacional sobre Patología y Recuperación de Estructuras IX International Congress on Pathology and Repair of Structures João Pessoa‐PB (Brasil), 2 a 5 de junho de 2013 O Programa de Manutenção deve conter, portanto, as intervenções (recuperações e reforços) necessárias para cada estrutura catalogada, em ordem decrescente de pontuação dos critérios de intervenção adotados, bem como o planejamento das mesmas conforme previsão orçamentária necessária ou disponível. Além disso, deverão ser identificadas as rotinas de manutenção e inspeção, bem como indicação dos responsáveis e a periodicidade de cada tarefa. Por fim, na Etapa 4 são executadas das ações corretivas conforme priorização do Plano de Manutenção, bem como as rotinas preventivas de inspeção e de manutenção previamente instauradas, com registro claro do responsável pela realização, data e observações cabíveis. 5 Considerações Finais A implantação do Programa de Manutenção é uma ferramenta eficaz na redução de aparecimento de manifestações patológicas em estruturas de concreto e, consequente, na redução de custos com recuperação e reforços estruturais. Visto a falta de normalização brasileira e também de literaturas técnicas completas sobre o assunto, este trabalho buscou principalmente motivar a discussão do tema e apresentar alguns resultados da metodologia abordada na Petrobras. As diretrizes deste trabalho foram baseadas na NBR 5674 [ABNT, 2012], entretanto deixa‐se como recomendação final a necessidade de se trabalhar um texto específico voltado para estruturas de concreto, dado a importância das mesmas e também devido à complexidade de inspeções e diagnósticos. 6 Referências [1] AZEVEDO M T. Patologia das Estruturas de Concreto. In: ISAIA G C (Ed.). Concreto – Ciência e Tecnologia. v.2; São Paulo: Instituto Brasileiro do Concreto; 2011. p.1095‐1128. [2] MEHTA P K, MONTEIRO, P J M. Concreto – Microestrutura, propriedades e materiais. 3 ed. Nicole Hasparyk; Paulo Helene; Vladimir Paulon (Rev. e Trad.) São Paulo: Instituto Brasileiro do Concreto; 2008. [3] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5674 – Manutenção de edificações — Requisitos para o sistema de gestão de manutenção. Rio de Janeiro; 2012. [4] ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6118 – Projeto de estruturas de concreto ‐ Procedimento. Rio de Janeiro; 2003. [5] AGUIAR J E. Curso de Patologias de Estruturas de Concreto. Belo Horizonte; 2012. [6] ANDRADE T, COSTA E SILVA J. Patologia das Estruturas. In: ISAIA G C (Ed.). Concreto – Ensino, Pesquisa e Realizações. v.2; São Paulo: Instituto Brasileiro do Concreto; 2005. p.953‐983. Anais do IX Congresso Internacional sobre Patologia e Recuperação de Estruturas – CINPAR 2013