MINISTÉRIO DA DEFESA
EXÉRCITO BRASILEIRO
SECRETARIA DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
CURSO DE ESPECIALIZAÇÂO EM TRANSPORTE FERROVIÁRIO D E
CARGAS
STEFÂNIA MOREIRA ALVES
PROPOSTA DE MONITORAMENTO DAS ENCOSTAS DA
MRS LOGÍSTICA S.A.
Rio de Janeiro
2012
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
STEFÂNIA MOREIRA ALVES
PROPOSTA DE MONITORAMENTO DAS ENCOSTAS DA MRS
LOGÍSTICA S.A.
Monografia apresentada ao curso de Transporte
Ferroviário de Cargas do Instituto Militar de
Engenharia, como requisito parcial para obtenção do
título de Especialista em Transporte Ferroviário de
Cargas.
Orientador: Prof. Cel. Francisco José d’Almeida Diogo,
M.Sc.
Rio de Janeiro
2012
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
Praça General Tibúrcio, 80 – Praia Vermelha
Rio de Janeiro - RJ CEP: 22290-270
Este exemplar é de propriedade do Instituto Militar de Engenharia, que poderá
incluí-lo em base de dados, armazenar em computador, microfilmar ou adotar
qualquer forma de arquivamento.
É permitida a menção, reprodução parcial ou integral e a transmissão entre
bibliotecas deste trabalho, sem modificação de seu texto, em qualquer meio que
esteja ou venha a ser fixado, para pesquisa acadêmica, comentários e citações,
desde que sem finalidade comercial e que seja feita a referência bibliográfica
completa.
Os conceitos expressos neste trabalho são de responsabilidade do(s) autor(es) e
do(s) orientador(es).
INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA
STEFÂNIA MOREIRA ALVES
PROPOSTA DE MONITORAMENTO DAS ENCOSTAS DA MRS
LOGÍSTICA S.A.
Monografia apresentada ao curso de Transporte Ferroviário de Cargas do
Instituto Militar de Engenharia, como requisito parcial para obtenção do título de
Especialista em Transporte Ferroviário de Cargas.
Orientador: Prof. Cel. Francisco José d’Almeida Diogo, M.Sc
Aprovada em Junho de 2012 pela seguinte banca examinadora:
Prof. Luis Antônio Silveira Lopes – D.C. do IME - Presidente
Prof. Manoel Mendes – M.Sc.do CEPEFER
Prof. Cel. José Francisco D’Almeida Diogo – M.Sc. do IME.
Rio de Janeiro
2012
Agradecimentos
A Deus, aos meus pais, Márcio e Maria Ângela, por sempre me apoiarem nas
minhas decisões e auxiliarem no meu desenvolvimento. Aos meus amigos ex-
trainees da MRS Logística que sempre estiveram presentes, me ajudando durante o
curso, o trabalho e proporcionaram momentos muito felizes e de aprendizagem.
Ao Zé Geraldo, por ter aberto as portas da MRS para mim e pelo companheirismo
durante o tempo que estive na Empresa. Aos colegas da Engenharia de Transportes
que me ensinaram muito e pelas várias horas de descontração. Aos professores do
IME e CEPEFER, que transmitiram tão valiosos conhecimentos. A Felipe, por
sempre estar presente em minha vida, apoiando e dando forças.
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 14
1.1 - Justificativa .................................................................................................................................................... 14
1.2 - Objetivos ........................................................................................................................................................ 15
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA .......................... ....................................................... 16
2.1 - Reconhecimento dos pontos que necessitam ser monitorados ..................................................................... 16
2.2 - Movimentações de Massas .......................................................................................................................... 18
2.2.1 - Rastejos ...................................................................................................................................................... 19
2.2.2 - Escorregamentos ........................................................................................................................................ 19
2.2.3 - Movimentos de Blocos Rochosos ............................................................................................................... 20
2.2.4 - Corridas ...................................................................................................................................................... 21
2.3 - Manutenção .................................................................................................................................................. 22
2.3.1 - Manutenção Corretiva ............................................................................................................................... 22
2.3.2 - Manutenção Preditiva ............................................................................................................................... 23
2.4 - Métodos de monitoramento das encostas .................................................................................................... 24
2.4.1 - Métodos de monitoramento de deslocamentos internos ......................................................................... 25
2.4.2 - Métodos de monitoramento de deslocamentos superficiais .................................................................... 30
2.4.3 - Métodos de monitoramento de movimentação de massas através de alturas piezométricas ................ 39
2.5 - Drenagem ...................................................................................................................................................... 41
3 METODOLOGIA E DESENVOLVIMENTO .................. ......................................... 44
3.1 - Caracterização do local de estudo. ................................................................................................................ 45
3.2 - Estimativa de prejuízos da MRS com os deslizamentos da região Frente Norte .......................................... 50
3.3 - Estimativa de gasto da MRS com instalação de alguns equipamentos de monitoramento de encostas na
região Frente Norte ............................................................................................................................................... 51
4 CONCLUSÃO ...................................... ................................................................. 54
REFERÊNCIAS ....................................................................................................... 55
LISTA DE FIGURAS
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Figura 2.1: Cores relacionadas aos níveis de risco de deslizamentos da encosta .................................................. 17
Figura 2.2: Rastejo ................................................................................................................................................. 19
Figura 2.3: Escorregamento planar na Ferrovia do Aço - KM 85 ........................................................................... 20
Figura 2.4: Queda de blocos rochosos – KM 570 ................................................................................................... 21
Figura 2.5: Movimentação de massas ................................................................................................................... 22
Figura 2.6: Manutenção Corretiva ........................................................................................................................ 23
Figura 2.7: Fases de instalação de um inclinômetro ............................................................................................. 26
Figura 2.8: Parâmetros de leitura de um inclinômetro .......................................................................................... 27
Figura 2.9: Componentes de um inclinômetro....................................................................................................... 27
Figura 2.10: Gráfico resultante de um monitoramento usando inclinômetros ..................................................... 28
Figura 2.11: Componentes do TDR (Time Domain Reflectometer) ....................................................................... 29
Figura 2.12: Detalhe do corte 2 ............................................................................................................................. 29
Figura 2.13: Detalhe do corte 3 ............................................................................................................................. 30
Figura 2.14: Desenho esquemático da instalação de um extensômetro .............................................................. 31
Figura 2.15: Detalhe de um extensômetro manual ............................................................................................... 31
Figura 2.16: Extensômetro moderno ..................................................................................................................... 32
Figura 2.17: Extensômetro manual, de fácil confecção ........................................................................................ 32
Figura 2.18: Detalhe do peso usado no extensômetro manual mostardo na figura 19 acima ............................. 33
Figura 2.19: Gráfico mostrando deslocamentos constantes ................................................................................. 34
Figura 2.20: Gráfico mostrando deslocamentos crescentes e a com velocidade constante ................................. 35
Figura 2.21: Detalhe estaca e piquete ................................................................................................................... 36
Figura 2.22: Prisma ................................................................................................................................................ 36
Figura 2.23: Três gerações de teodolitos: o trânsito (mecânico e de leitura externa), o ótico (prismático e com
leitura interna) e o eletrônico (leitura digital) ....................................................................................................... 37
Figura 2.24: Estação total...................................................................................................................................... 37
Figura 2.25: Equipamento scanner laser ............................................................................................................... 38
Figura 2.26: Imagem gerada pelo scanner laser ................................................................................................... 39
Figura 2.27: Tipos de piezômetros ......................................................................................................................... 40
Figura 2.28: Foto de uma área da MRS onde cedeu o aterro, devido à falta de manutenção dos sistemas de
drenagem .............................................................................................................................................................. 41
Figura 2.29: Desenho esquemático de um dreno sub-horizontal .......................................................................... 42
Figura 2.30: Muro de arrimo com dreno sub-horizontal ....................................................................................... 43
3 METODOLOGIA E DESENVOLVIMENTO
Figura 3.1: Previsão de crescimento do volume transportado pela MRS Logística S.A. ........................................ 44
Figura 3.2: Registros de fuga de aterro na MRS em Jan/2012 .............................................................................. 45
Figura 3.3: Registros de quedas de árvores e postes sobre a linha da MRS em Jan/2012 .................................... 46
Figura 3.4: Registros de alagamentos na MRS em Jan/2012 ............................................................................... 46
Figura 3.5: Registros de quedas barreiras em Jan/2012 na MRS .......................................................................... 47
Figura 3.6: Pontos de restrições de velocidade após as chuvas de Jan/2012 ........................................................ 47
Figura 3.7: Gráfico com os dias de jan./2012 mais críticos de interrupções e restrições de velocidade .............. 49
LISTA DE TABELAS
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
Tabela 2.1: Grau de risco de processos em função do valor da movimentação .................................................... 24
Tabela 2.2: Modelo de planilha para anotar as medições realizadas pelo extensômetro .................................... 33
Tabela 2.3: Escoamento de águas e tipos de drenagens ....................................................................................... 42
3 METODOLOGIA E DESENVOLVIMENTO
Tabela 3.1: Definição do trecho crítico .................................................................................................................. 48
Tabela 3.2: Preços médios da instalação e de alguns equipamentos .................................................................... 51
LISTA DE SÍMBOLOS, NOMENCLATURAS E ABREVIAÇÕES
CBTC – Communications-Based Train Control MPa – Megapascal
MRS – MRS Logística S.A.
NBR – Normas Brasileiras
TAS – Terminal Água Santa
TDR – Time Domain Reflectometer
TFI – Terminal Ferroviário Itacolomi
TOD – Terminal de Olhos d água
VMA – Velocidade Máxima Autorizada
Resumo
Com a crescente demanda do transporte ferroviário de cargas no Brasil, faz-se
necessário uma excelente confiabilidade na manutenção da malha e ativos e
melhoras contínuas na operação. Para tal, tem-se que aperfeiçoar as formas de
manutenção preditiva, e desta forma não comprometer a operação.
Sabe-se que, parar a circulação custa caro tanto para a concessionária quanto
para os clientes, portanto neste trabalho será mostrado, e sugeridas formas de
monitoramento de encostas no entorno da malha ferroviária da MRS Logística S/A,
evitando grandes paralisações da rede.
Tem-se verificado que somente após um deslizamento e a conseqüente
interdição de um trecho é que são tomadas providências para a estabilização dos
taludes de encostas.
Basicamente, existem dois fatores relevantes e que serão abordados neste
trabalho. O primeiro refere-se à drenagem como um procedimento de estabilização
de encostas. O segundo reporta-se à vibração produzida pela composição sobre as
encostas. Este último vem crescendo com o aumento do tamanho dos trens e da
freqüência da passagem dos mesmos, como por exemplo, na implantação do CBTC
(Communications-Based Train Control).
Palavra-chave: Ferrovias, métodos de monitoramento, encostas, operação,
manutenção preditiva.
Abstract
The demand for Railway transport in Brazil is increasing along the time, so it’s
fundamental to the system's maintenance be reliable and efficient, passing by
continuous improvements. To it happens, is necessary to preventive maintenance
become better without prejudice on railway network operation.
Is known that stop the operation is much expensive even to concessionaire and
for its clients, so this paper will show and suggest some ways to monitor the slopes
along the MRS’s network, avoiding big interruptions on the railroad.
By then, brazilians rails has been treating this subject only after the occurrence
of the slidings over the railways. Then, maintenance is corrective, not predictive.
There are two essential factors listed on this job: drainage systems and interference
of vibration on slopes behavior.
KEYWORD: Railways, monitoring methods, slopes, operation, preventive
maintenance.
14
1 INTRODUÇÃO
Justificativa
Segundo Ottman e Lahuec (apud Lima, 1979): “todas as sondagens são caras,
mas as mais caras são aquelas que não foram feitas”. Esta reflexão motiva a razão
deste trabalho: o monitoramento das encostas ao longo das vias férreas.
Sem esta medida incorrem-se riscos, tais como:
• desperdício de tempo;
• prejuízos financeiros;
• falta de segurança pessoal de funcionários da empresa e de outros; e
• perdas de patrimônio da empresa e públicos.
Em janeiro de 2012 ocorreram inúmeras quedas de barreira na rede ferroviária
da MRS Logística S.A. Diante disto faz-se necessário implantar sistemas de
monitoramento de encostas na Empresa. Essas quedas de barreira, do início do
ano, impactaram gravemente na circulação durante alguns dias, principalmente no
ramal Paraopeba, que liga as cidades de Conselheiro Lafaiete (Pátio KM 460) até o
pátio de Barreiro, em Belo Horizonte, Minas Gerais. Os principais carregamentos de
minério, do ramal Paraopeba, afetados por esses deslizamentos foram o terminal
Casa de Pedra, que é da CSN, o Córrego do Feijão e o, Olhos D´água (TOD), que
são da Vale. Estes três juntos carregam em média 10 trens por dia.
Até junho de 2012 a MRS Logística S.A. não voltou a operar com a velocidade
máxima autorizada em alguns desses trechos, pois ainda não foi possível corrigir
esses problemas causados pelos deslizamentos.
Outra justificativa para tal implantação na MRS Logística S.A. é que em breve
será concluído o sistema do CBTC, que aumentará o número de trens em circulação
15
e agravará a vibração dos solos em taludes, propiciando aumento da instabilidade
dos mesmos, podendo levar a interrupção do trecho.
As formas de monitoramento sugeridas são muito conhecidas e usadas em
encostas das rodovias e áreas de risco em cidades, mas em ferrovias brasileiras
ainda não são métodos usuais.
Objetivos
Este trabalho tem como objetivo sugerir formas de se monitorar encostas de
acordo com suas características geológicas, portanto deve-se anteriormente fazer
um mapeamento geológico-geotécnico das encostas de toda a malha da MRS
Logística S.A. para assim identificar áreas de risco e onde será necessário aplicar o
monitoramento. Mostrar que um monitoramento eficaz, uma manutenção preditiva
aliada a obras de drenagem adequadas são mais vantajosas do que a opção por só
intervir a cada ocorrência de instabilidade de taludes.
Este tipo de incidente é um caso limite para linhas férreas singelas, como a da
MRS Logística. S.A., pois é interrompida a passagem dos trens.
16
2 REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.1 Reconhecimento dos pontos que necessitam ser mo nitorados
As áreas de risco são as normalmente sujeitas à instabilidades
proporcionadas por características específicas do solo, aspectos geológico-
geotécnicos, e o inadequado uso do solo associados à ação hidráulica. Esses locais
propensos a deslizamentos predominam em regiões de ocupação desordenada da
população e pela precariedade de sistemas de infra-estrutura. (FIGUEIREDO, 1994)
No caso da ferrovia MRS Logística S.A., observa-se que a ocupação indevida
não é um fator relevante, pois geralmente as regiões com tendência a instabilidade,
da MRS Logística S.A., não são habitadas. Portanto pode-se supor que a causa
principal desses deslizamentos no entorno da malha da Empresa seja a falta ou
inadequação de sistemas de drenagem, a falta de manutenção desses, à vibração
constante proporcionada pelas passagens das composições (com aproximadamente
17.000 toneladas). Todos esses, fatores agravantes de solos movediços.
Os principais processos indutores de instabilidade são processos erosivos e
de liquefação dos solos. Os processos mais comuns que envolvem liquefação são
transporte de materiais viscosos, deslocamento de solos saturados e remoção das
capas de solo residual, situadas no topo de encostas íngremes. (ASSOCIAÇÃO
BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1991)
Para situar os pontos críticos onde poderão ser instalados os equipamentos
geotécnicos, são necessárias análises quanto ao relevo, pois os relevos acentuados
têm maior suscetibilidade de deslizamentos; características geológico-geotécnicas
de todas as encostas na extensão da ferrovia, pois assim serão determinados os
diferentes tipos de perfis, uns com rochas aflorando, outros com granulometria mais
fina, possuindo características estruturais distintas e de grande relevância, como
planos de fraqueza; vegetação por favorecer a estabilidade; características
climáticas de cada trecho, determinando distribuição das chuvas, que é um grande
17
fator de risco nas encostas; lençol freático e ação humana, que, neste caso seria
devido à circulação de trens. (CUNHA, 1991)
Para nortear a avaliação de riscos, quando à magnitude e a probabilidade de
ocorrência, têm-se alguns critérios sugeridos por Fontes (2011), como:
• Identificar a localização, intensidade e probabilidade de uma ameaça ou
perigo;
• Determinar o grau de vulnerabilidade, um conjunto de indicadores de risco e
de exposição ao perigo. Simultaneamente verificar a capacidade de
tratamento desses perigos;
• Determinar o grau do risco aceitável.
As considerações acima devem ser feitas examinando também o setor de
operações da ferrovia, pois, por exemplo: trechos de tráfego intenso são prioritários,
devem ser mais monitorados que trechos ociosos.
Após aplicados os critérios e feito uma pontuação quanto à gravidade de risco
das encostas, para algumas áreas será necessário fazer obras pois já estarão com
um grau de risco muito elevado, na iminência de um deslizamento e outros estarão
havendo uma movimentação com velocidade mais baixa, de forma que possa se
implantar equipamentos de monitoramento.
Após aplicados os critérios é realizada uma pontuação quanto à gravidade de
risco das encostas. Para algumas áreas já serão necessárias obras, pois já estarão
com um grau de risco muito elevado, na iminência de um deslizamento, outras,
apenas serão monitoradas pois possuem um grau de risco baixo.
Pode-se implantar cores de acordo com os níveis de gravidade de risco da
encosta, como mostra a figura abaixo.
Figura 2.1: Cores relacionadas aos níveis de risco de deslizamentos da encosta
18
2.2 Movimentações de massas
As movimentações de massas ou mudanças de forma das encostas estão
relacionadas aos processos dominantes de intemperismo, erosão e
escorregamentos. (OLIVEIRA; BRITO, 1998)
Os fatores que influenciam na instabilidade dos taludes dependem do ângulo
de repouso, ou seja, o ângulo de inclinação em que o material da encosta
permanecerá estático. Este angulo é definido principalmente pelos fatores naturais
do material da encosta, a quantidade de água infiltrada nesses materiais, sua
inclinação e presença de vegetação. (PORCHER)
Alguns deslizamentos são inerentes aos tipos de rochas e solos e suas
composições; outros; são movimentos constantes ou variam dependendo da água
subterrânea e, das vibrações. Também têm-se movimentos devido às atividades
construtivas. Esses eventos podem ocorrer individualmente ou combinados.
(FONTES, 2011)
Pode-se ter processos de instabilidade interna ou superficial. As
características da instabilidade interna são quando a profundidade e a extensão do
terreno possuem proporções grandes e semelhantes. Para análise da estabilidade
interna deve-se levar em consideração a influência favorável ou desfavorável da
forma e desenvolvimento do talude e a influência do terreno à montante, com o
impacto proporcionado pelo regime de escoamento pluvial superficial e instalação de
rede de percolação interna. (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS,
1991)
Quanto as condições condicionantes da instabilidade superficial, tem-se
quando a extensão do terreno é bem menor que a profundidade, gerando processos
como rastejo e lasqueamento em superfícies rochosas. (ASSOCIAÇÃO
BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1991)
Seguem a seguir alguns tipos de movimentação de massa.
19
2.2.1 Rastejos
Os rastejos se caracterizam como movimentos lentos e contínuos do solo.
Não apresentam uma superfície definida de ruptura. Considerá-se rastejo quando
ocorrido em solo superficial de encosta e rastejo em massa de talús.
Esses movimentos são identificados através de deslocamentos de muros,
“embarrigamento” de árvores, dentre outras coisas. Os rastejos podem evoluir para
escorregamentos. (OLIVEIRA; BRITO, 1998)
Figura 2.2: Foto de rastejo
Fonte: (PORCHER)
2.2.2 Escorregamentos
Os escorregamentos são movimentos rápidos, podendo ocorrer em solos ou
em rochas. Ocorrem devido ao aumento de tensões atuantes ou queda da
resistência, em períodos curtos levam a encosta à ruptura por cisalhamento. Os
fenômenos recorrentes de escorregamento estão relacionados aos períodos
chuvosos. (OLIVEIRA; BRITO, 1998)
É importante ressaltar que uma encosta côncava, onde já ocorreram
escorregamentos, forma um perfil de equilíbrio do maciço e que uma encosta
20
convexa, não possui estabilidade e, portanto, tende a se movimentar até formar uma
cavidade côncava e em equilíbrio. (LOPES,1986, apud OLIVEIRA Y BRITO,1998,
139 p.)
Há três tipos de escorregamentos possíveis, sendo denominados como
planares ou translacional, rotacionais ou circulares e os em cunha.
Não se tem um cadastro de tipos de deslizamentos ocorridos na MRS
Logística S.A., portanto dificultando o trabalho de análise destes.
Figura 2.3: Escorregamento planar na Ferrovia do Aço - KM 85
Fonte: MRS Logística S.A.
2.2.3 Movimentos de Blocos Rochosos
Esses movimentos são devido à ação da gravidade.
Classificam-se em:
a) Queda de blocos: desprendimento de blocos em taludes íngremes e se
deslocam em movimentos do tipo queda livre.
b) Tombamento de blocos: caracteriza-se pela rotação do bloco rochoso,
devido à presença de estruturas geológicas favoráveis no maciço
rochoso, e com grande mergulho.
21
c) Rolamentos de blocos: geralmente encontrado imersos em matriz
terrosas e deslocam-se por perda de apoio.
d) Desplacamento: consiste em desprendimento de lascas ou placas da
rocha. Isso se dá devido às variações de temperaturas ou por alívio de
tensões. Pode ocorrer através de um plano inclinado ou queda livre.
(OLIVEIRA; BRITO, 1998)
Figura 2.4: Queda de blocos rochosos – KM 570
Fonte: MRS Logística S.A.
2.2.4 Corridas
São movimentos que ocorrem rapidamente, envolvendo grandes dimensões
de massas, são causados por dinâmicas hídricas, tem grande potencial destrutivo,
pois podem atingir até alguns quilômetros.
Esse tipo de movimento tem três denominações dependendo da velocidade e
das características do material envolvido. Podendo ser denominados como corrida
de lama, que é o solo com muito teor de água, corrida de detritos, que envolve
fragmentos mais grossos e corrida de terra, onde o material predominante é o solo
com menos teor de água. (OLIVEIRA; BRITO, 1998)
22
Figura 2.5: Movimentação de massas
Fonte: (DUPRÉ; COPELAND)
2.3 Manutenção
Para que haja uma melhoria na produção de uma empresa de transportes,
devem-se conciliar os pilares operação e manutenção.
A seguir serão apresentados os dois tipos básicos de manutenção que
permearão o desenvolvimento deste trabalho.
2.3.1 Manutenção Corretiva
A manutenção corretiva está voltada para corrigir a falha ou quando o
desempenho foi aquém do esperado. Esta manutenção não é necessariamente a
emergencial. Têm-se duas classes para este tipo de manutenção, podendo ser não
planejada ou planejada. (PINTO; XAVIER, 2001)
23
A manutenção corretiva não planejada ocorre quando a falha ou desempenho
deficiente, já ocorreu e nestas situações os gastos para reparo são maiores.
Infelizmente esse tipo de manutenção ainda é muito comum. (PINTO; XAVIER,
2001)
Já em um trabalho planejado é sempre mais barato, mais rápido, seguro e de
melhor qualidade. A principal característica deste tipo de manutenção é a qualidade
das informações fornecidas através de um monitoramento e observação do
equipamento. (PINTO; XAVIER, 2001)
Figura 2.6: Manutenção Corretiva
Fonte: (PINTO; XAVIER, 2001, p.37)
2.3.2 Manutenção Preditiva
Caracteriza-se pela observação sistemática do equipamento, a atuação é feita
com base em modificações ocorridas. Este tipo de manutenção vem-se
desenvolvendo com a tecnologia, permitindo uma avaliação confiável das
instalações. (PINTO; XAVIER, 2001)
Seu objetivo é tomar uma decisão de intervenção quando o equipamento
apresentar um grau de degradação próximo ao limite estabelecido. Este tipo de
acompanhamento possibilita a preparação prévia do serviço, dentre outras decisões
e alternativas que podem ser tomadas para continuidade da produção sem que seja
interrompida a operação. (PINTO; XAVIER, 2001)
24
2.4 Métodos de monitoramento das encostas
A instrumentação geotécnica tem como finalidade determinar, através de
monitoramentos, as características e comportamentos do terreno para prever sua
evolução diante de acrescimento e retiradas de cargas, movimentos, empuxos e
outras ações. (VALLEJO et al., 2004)
A freqüência das leituras depende da magnitude e velocidade dos processos
que irá se controlar. Pode-se ter leituras manuais e eletrônicas, sendo as manuais
mais propícias para locais onde não serão necessários muitos sensores. (VALLEJO
et al., 2004)
Apesar das ferrovias terem uma extensa região para se monitorar, esses
métodos manuais podem ser aplicados, pois como se distribui uma equipe por
trecho para realizar a manutenção, então pode-se incluir nas atividades destes o
acompanhamento semanal desses monitoramentos que apresentam leitura manual.
As instrumentações elétricas se caracterizam pela rapidez das informações,
número e freqüência destas, podendo-se fazer um tratamento e interpretação mais
rápida e constante. (VALLEJO et al., 2004)
Em geral os deslocamentos são considerados de grande à pequeno risco de
ruptura ou colapso da estrutura de acordo com a tabela abaixo:
Tabela 2.1: Grau de risco de processos em função do valor da movimentação
Grau de Risco
Deslocamento Característico Velocidade Característica média
Horizontal (cm) Vertical (cm) Horizontal (mm/dia) Vertical (mm/dia)
ALTO > 20 > 10 > 20 > 20
MÉDIO 5 a 20 2 a 10 1 a 20 1 a 20
BAIXO < 5 < 2 < 1 < 1 Fonte: (ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS, 1991)
25
2.4.1 Métodos de monitoramento de deslocamentos int ernos
Nos métodos sugeridos a seguir têm-se medições de movimentações no
interior dos taludes, maciços rochosos e solos. São medições dos deslocamentos
das estruturas internas do maciço.
- Inclinómetros: é um dos principais equipamentos de medida de
deslocamentos transversais através de sondas. Consiste em medir as deformações
em diferentes pontos do interior de um furo e junto a isso são emitidos sinais
elétricos proporcionais às deformações encontradas no furo. As diferenças entre as
medidas realizadas em diversos pontos e os tempos em que se captam as medidas
possibilitam conhecer e quantificar os movimentos transversais que estão ocorrendo.
(VALLEJO et al., 2004)
As principais aplicações deste equipamento são para determinar as zonas
prováveis de deslizamento, monitorar os movimentos horizontais de barragens de
aterro, aterro sobre solo mole e escavações a céu aberto ou túneis. Também são
usados para monitorar deformações dos murros, fundações de pilhas, dentre outros.
(DUNNICLIFF, 1988)
Os principais componentes do inclinômetro são: torpedo sensor de instalação,
cabo elétrico, unidade de leitura e tubos de acesso ranhurados. Para instalação tem-
se que fazer um furo com diâmetro maior ou igual a 100mm, com a profundidade
livre de interferências futuras previstas pela obra, e coloca-se o tubo de acesso. O
interior deste tubo será engastado em um material indeslocável, terreno fixo.
Posteriormente coloca-se o tubo que apresenta quatro ranhuras diametralmente
opostas, com diâmetro aproximado de 80mm, as ranhuras servem para guiar o
instrumento durante as leituras. Depois de colocado o tubo, preenche-se com
cimento-bentonita a região entre o furo e o tubo e finalmente instala-se a tampa de
proteção. O torpedo padrão tem 25mm de diâmetro e percorre o tubo de baixo para
cima. O sensor é conduzido por rodinhas auto-alinháveis que mantêm o instrumento
no centro do tubo. (RIZZO, 2007)
26
Figura 2.7 – Fases de instalação de um inclinômetro
Fonte: (GEORIO,2000)
Os desvios laterais são medidos utilizando a seguinte fórmula:
Desvio Lateral = L x sen θ
Sendo: L= distância entre rodinhas, em geral 0,5m
sen θ = Média Aritmética das Leituras (A0 e A180)
Constante do Instrumento
Sendo:
• A0 e A180 as leituras do equipamento, feitas a cada 0,5 m de profundidade a
girando o aparelho posteriormente 180º e assim eliminado erros devido à
operacionalização do dispositivo.
• Constante do instrumento igual a 25.000 (SI)
O deslocamento horizontal sofrido pelo talude (encosta) é dado pela equação
abaixo:
Deslocamento = L x Leitura Combinada Final – Leitura Combinada Inicial
2 x Constante do Instrumento
27
Sendo: Leitura Combinada a média aritmética entre as leitura em A0 e A180.
Mostrado as dimensões na figura abaixo:
Figura 2.8 – Parâmetros de leitura de um inclinômetro
Fonte: (SILVEIRA, 2006)
Figura 2.9: Componentes de um inclinômetro
Fonte: (DUNNICLIFF, 1988, p. 252, tradução nossa)
O resultado gerado depois de várias medições em dias diferentes, mostrado
em um gráfico de deslocamento por profundidade, traz a profundidade onde está
havendo a movimentação e os motivos para tal, podem ser por passagem de água,
28
descontinuidade entre os maciços, trincas e etc., sendo monitorados os pontos onde
está havendo uma movimentação, como ilustrado na figura abaixo.
Figura 2.10: Gráfico resultante de um monitoramento usando inclinômetros
Fonte: (VALLEJO et al., 2004, p. 365, tradução nossa)
- TDR (Time Domain Reflectometer) : tem a finalidade de fornecer de forma direta e
clara, gráficos mostrando a profundidade onde o par de cabos está retorcido e assim
os pontos de falhas internas da estrutura do maciço. É um equipamento elétrico e
seus gráficos podem ser enviados no email, celular e de diversas formas, facilitando
29
o acompanhamento e monitoramento da movimentação do local em estudo. (AEA
TECHNOLOGY, INC.)
As informações são transmitidas por meio de cabos que enviam pulsos
elétricos em toda a extensão do cabo coaxial e usam osciloscópios para observar os
ecos que retornam codificando em informações de deslocamentos por profundidade.
Equipamento muito utilizado em minas. (MATHIS, 2004)
Figura 2.11: Componentes do TDR (Time Domain Reflectometer)
Fonte: (MATHIS, 2004, tradução nossa)
Detalhe nos cortes 2 e 3 da figura 2.11:
Figura 2.12: Detalhe do corte 2
Fonte: (MATHIS, 2004, tradução nossa)
30
Figura 2.13: Detalhe do corte 3
Fonte: (MATHIS, 2004, tradução nossa)
2.4.2 Métodos de monitoramento de deslocamentos sup erficiais
Diferente dos métodos anteriores, os apresentados a seguir se destinam a
monitorar movimentações externas.
- Extensômetros: medem movimentações entre dois pontos nas superfícies
das estruturas. Estes equipamentos possuem duas finalidades básicas, sendo uma
para medir assentamentos e aberturas de fraturas ou para obter medidas de
convergência, mais usado no interior de túneis, apoios em escavações e minas.
(DUNNICLIFF, 1988)
Essas medições de fraturas são comumente usadas para monitorar
deslocamentos em encostas, medir movimentações em concreto, pavimentos, parte
superior de um túnel ou juntas e falhas nas rochas. (DUNNICLIFF, 1988)
Outra observação importante para o extensômetro é que quanto maior o furo
que será feito para medir, onde será cravada a estaca, maior a precisão da medida
da movimentação.
31
Figura 2.14: Desenho esquemático da instalação de um extensômetro
Fonte: (DUNNICLIFF, 1988, p. 211, tradução nossa)
Extensômetro manual: tem-se diferentes equipamentos manuais, que por
serem mais baratos que os eletrónicos, são indicados neste trabalho.
Abaixo seguem algumas figuras desses com algumas particularidades.
Os extensômetros das figuras 2.15 e 2.16, custam mais caros pois são
fabricados em laboratório. Sendo o da figura 2.16, usado também para medir
convergências de pontos em túneis subterrâneos.
Figura 2.15: Detalhe de um extensômetro manual
Fonte: (DUNNICLIFF, 1988, p. 211, tradução nossa)
32
Figura 2.16: Extensômetro moderno
Fonte: (SLOPE INDICATOR)
O extensômetro mostrado abaixo pode ser fabricado de forma rápida e
mais facilmente sem necessidade de muita tecnologia. Sendo o mais barato e o
sugerido para implantação na MRS Logística S.A..
Figura 2.17: Extensômetro manual, de fácil confecção
33
Figura 2.18: Detalhe do peso usado no extensômetro manual mostardo na figura 19 acima
Deve-se fazer uma planilha para registrar as medições do extensômetro nos
diferentes meses, dias ou horas, dependendo da disponibilidade de acesso e tempo
para coletar esses dados. Os dados são leituras diretas, simples e rápidas de serem
obtidas.
Tabela 2.2: Modelo de planilha para anotar as medições realizadas pelo extensômetro
MRS Logística S.A. Projeto Ferroviário
Extensômetro A
Data Hora Medição das Deformações Medição Incremental
10-Dez-2012 10:29 x1 -
10-Dez-2012 14:19 x2 x2-x1
12-Dez-2012 17:42 x3 x3-x2
13-Dez-2012 05:30 x4 x4-x3
13-Dez-2012 14:38 x5 x5-x4
14-Dez-2012 05:12 x6 x6-x5
15-Dez-2012 01:26 x7 x7-x6
16-Dez-2012 06:36 x8 x8-x7
17-Dez-2012 21:54 x9 x9-x8
18-Dez-2012 01:08 x10 x10-x9
19-Dez-2012 05:33 x11 x11-x10
34
Uma forma de analisar os dados é fazendo um gráfico do tempo (no caso são
os dias de coleta dos dados do extensômetro) pelas deformações incrementais
ocorridas.
Se a tendência dos pontos lançados no gráfico for uma reta horizontal,
significa que a velocidade de deslocamento do maciço é nula, portanto não
apresentando perigo. Mas se o gráfico for uma reta inclinada, estará havendo uma
movimentação do solo com uma velocidade constante, devendo ser monitorado para
que não ocorra a ruptura.
As determinações acima são sugeridas a partir do conceito do gráfico de
tempo por espaço, onde a equação encontrada representa a velocidade.
Figura 2.19: Gráfico mostrando deslocamentos constantes
Erro de medição
Erro de medição
Linha de tendência = reta horizontal
35
Figura 2.20: Gráfico mostrando deslocamentos crescentes e a com velocidade constante
- Topografia: com este método levanta-se o contorno da superfície do maciço e
através das modificações deste tem-se a movimentação que está ocorrendo. O
levantamento topográfico pode ser dividido em altimétrico e planimétrico, sendo o
primeiro uma representação tridimensional, selecionando pontos que apresentarão
coordenadas (x,y,z). Já no levantamento topográfico planimétrico só teremos
coordenadas (x,y), representando um plano. (BRANDALIZE)
Os acessórios básicos para se fazer um levantamento e monitorar a estrutura
do maciço, são:
• Piquetes - serão utilizados para marcar os extremos do alinhamento a ser
medido e são cravados no solo e parte dele deve ser visível, materializa um
ponto topográfico no terreno.
• Estacas - são usadas como testemunhas da posição do piquete para localizar
os pontos de referência. (BRANDALIZE)
Linha de Tendência = reta inclinada
36
Figura 2.21: Detalhe estaca e piquete
Fonte: Apostila que cita (PINTO, 1988, apud BRANDALIZE, p.22)
• Balizas - são usadas para manter o alinhamento entre pontos, devem ser
mantidas na vertical, sobre a tacha do piquete.
• Prisma - espelho circular, utilizado juntamente com uma haste de metal ou
bastão que irá refletir o sinal emitido pelo aparelho digital e assim transmitindo
as coordenadas do ponto. (BRANDALIZE)
Figura 2.22: Prisma
Fonte: (BRANDALIZE, p.50)
• Teodolito - equipamento usado para leituras de ângulos verticais e horizontais
e da régua graduada. Na figura a seguir é mostrado a evolução deste
equipamento, desde o teodolito mecânico até o eletrônico com leitura digital.
(BRANDALIZE)
37
Figura 2.23: Três gerações de teodolitos: o trânsito (mecânico e de leitura externa), o ótico
(prismático e com leitura interna) e o eletrônico (leitura digital)
Fonte: (BRANDALIZE, p.35)
• Estação Total - equipamento que através de leituras com infravermelho,
fornece mais informações do que os teodolitos mostrados acima, sendo as
informações de ângulos verticais e horizontais, como os teodolitos, distâncias
verticais, horizontais e inclinadas como os distanciômetros e possui um
microprocessador que monitora o estado de operação do instrumento, como
nivelamento, número de pontos medidos, altura do aparelho, dentre outras.
(BRANDALIZE)
Figura 2.24: Estação total
Fonte: (BRANDALIZE, p.53)
• Cadernetas de Campo - cadernetas com anotações manuais ou informações
digitais, dependendo do equipamento que se está utilizando. Podendo até
38
mesmo, receber cadernetas eletrônicas, onde os dados irão chegar via e-mail
para que a pessoa possa trabalhar e fazer um monitoramento à distância.
- Scanner Laser: este equipamento consiste em fazer medições, com longa
distância de alcance, e fornecer imagens tridimensionais de uma área ou uma
construção. Este sistema é automático e já fornece uma vasta gama de medidas
entre 2 e 350 m, com uma precisão de 6 mm. (UCP - Universidade Politécnica
Catalunha)
Rocha (2002) ressalta que este equipamento mede a posição exata com
característica de cor natural e intensidade de reflexão de seis mil pontos por
segundo sem a necessidade de refletores, utilizando um levantamento por pulsos
laser, possibilitando definições em três dimensões de objetos e estruturas. Os
trabalhos realizados com o laser scanner têm a grande vantagem de serem estudos
de alta precisão, rápidos, permitem capturar informações topográficas em lugares
inacessíveis.
Este tipo de monitoramento apresenta uma qualidade superior aos demais e
portanto mais custoso.
Figura 2.25: Equipamento scanner laser
Fonte: (MUNDOGEO)
39
Figura 2.26: Imagem gerada pelo scanner laser
Fonte: (VEENGLE)
2.4.3 Métodos de monitoramento de movimentação de m assas através de
alturas piezométricas
Diferentemente dos métodos mostrados anteriormente, este não irá medir os
deslocamentos e movimentações internas e externas dos maciços e sim o nível de
água que se encontra no interior destes.
Segundo Pinto (2006) o estudo da percolação da água no solo é muito
importante porque ela intervém num grande número de problemas práticos. É
partindo deste contexto que temos alguns tipos de piezômetros, que são
equipamentos muito utilizados e servem para monitorar os níveis de água e
conseqüentemente se as condições deste talude ou encosta estão favoráveis
segundo a percolação que está havendo dentro do maciço.
Os sistemas de drenagem são importantes métodos para direcionar as águas
e impedir com que o solo ou rocha retenha toda água e umidade e possa ocorrer um
deslizamento.
- Piezômetros: são instrumentos usados para medir o nível de água com a
finalidade de estimar a poropressão e conhecer a percolação da água. As aplicações
para tal equipamento estão divididas em duas categorias gerais. Primeira, monitorar
40
o fluxo da água e assim determinar a permeabilidade “in situ” e monitorar
sobrepesos. A segunda aplicação é para estimar pressão de água nas juntas de
maciços rochosos ou poropressão em solos. (DUNNICLIFF, 1988)
Este equipamento consiste em um tubo de PVC com ranhuras que permitem
a entrada de água através de aberturas em suas extremidades. É colocado em um
furo feito no terreno, encosta ou lugar que desejar analisar o nível piezométrico. O
controle do nível de água é de grande importância, devendo ser medido tanto
durante a perfuração quanto depois ao longo do tempo, permitindo chegar a
conclusões sobre o tipo de aqüífero e suas implicações na permeabilidade do
terreno, dentre outros problemas hidrogeológicos e geotécnicos. (VALLEJO et al.,
2004)
Tem-se piezômetros abertos e fechados. Os abertos são usados em solos
mais permeáveis, e os fechados em solos pouco permeáveis, mais usuais em
rochas, permitindo medir as pressões interticiais em vários níveis dentro da mesma
sonda e custam mais caros que os piezômetros abertos. (VALLEJO et al., 2004)
Figura 2.27: Tipos de piezômetros
Fonte: (VALLEJO et al., 2004, p. 367, tradução nossa)
41
2.5 Drenagem
Não teria sentido fazer um estudo sobre estabilidade de encostas sem dedicar
uma parte à drenagem. Não adianta sugerir formas de monitoramento de encostas
se não tiver uma boa manutenção dos sistemas de drenagens que se encontram
nestas áreas.
É por meio da drenagem que se podem prevenir estes deslizamentos.
Quando há percolação de água dentro dos maciços, tem-se que estudar as
superfícies onde está havendo esta passagem de água e analisar o movimento que
está ocorrendo em decorrência dessas águas. Por este motivo, tem-se que atentar
os caminhos de passagem de água, para que estas percolem e saiam da estrutura
do maciço.
Figura 2.28: Foto de uma área da MRS onde cedeu o aterro, devido à falta de manutenção dos
sistemas de drenagem
Fonte: MRS Logística S.A.
Abaixo temos um quadro, onde são mostradas as ações das águas e os tipos
de drenagem adequados.
42
Tabela 2.3: Escoamento de águas e tipos de drenagens
Águas Tipo Drenagem
Por Precipitação Superficial
Pluvial Urbana
Por Infiltração Sub-superficial (pavimentos)
Sub-horizontal (taludes e encostas)
Pelos Lençóis Freáticos (artesianos) Subterrânea ou profunda
Conduzidas pelos Talvegues De transposição de talvegues
Fonte: (DIOGO)
Como mostrado na tabela anterior, todas as formas de drenagens são essenciais
para um bom funcionamento de uma via permanente, mas, como o foco deste
trabalho são as encostas, deve-se focar em métodos de drenagem para águas por
infiltração onde o tipo de drenagem é sub-horizontal.
Os drenos sub-horizontais são dispositivos instalados nos taludes de aterros ou
cortes a fim de retirar a água dos maciços, assim aliviando os empuxos capazes de
comprometer a estabilidade dos taludes. (DIOGO)
O objetivo da instalação dos dispositivos de drenagem sub-horizontais são
controlar os escorregamentos, sendo feito o rebaixamento do lençol freático ou de
lençóis confinados realizando o alívio de tensões, como mostrado no desenho
esquemático abaixo:
Figura 2.29: Desenho esquemático de um dreno sub-horizontal
Fonte: (DIOGO)
43
Figura 2.30: Muro de arrimo com dreno sub-horizontal
Fonte: (DIOGO)
Os tubos para drenos poderão ser metálicos, de plástico, de ferro galvanizado
ou inoxidáveis. Até o comprimento de 40m não devendo apresentar fraturas e
podendo utilizar os dois matérias citados primeiro anteriormente, após este
comprimento usar materiais mais resistentes, como ferro galvanizado. (DIOGO)
Deve haver manutenção periódica desses drenos, verificando se não houve a
assoreamento nos tubos e colmatação no geotêxtil. Em caso de colmatação ou
assoreamento deve ser feito uma lavagem do dreno com água pressurizada de
forma a devolver ao dreno suas condições de funcionamento normal. Deve ser
observado também se a água que está saindo do dreno está limpa e transparente,
caso contrário, é indício de que o funcionamento do dreno não está sendo eficaz ou
houve alguma obstrução.
É necessário estar atento a estas áreas onde há drenos sub-horizontais, pelo
fato de já serem regiões onde a presença de água no maciço era um agravante e
por serem regiões de risco, onde foi necessário implantar estes sistemas.
44
3 METODOLOGIA E DESENVOLVIMENTO
Em tempos de crescimento econômico acelerado, a necessidade de se
investir em infraestrutura cada vez mais evidente. Não é novidade que a matriz
brasileira de transportes está ultrapassada em relação às grandes potencias
mundiais, onde o modal ferroviário representa um relevante percentual do transporte
passageiros e, sobretudo de cargas. Diante dessa necessidade de adequação ao
tema, as ferrovias brasileiras tem uma grande demanda que antes de tudo inclui
uma manutenção mais adequada da malha existe, afim de acompanhar este
desenvolvimento.
O presente trabalho consiste em sugerir uma manutenção preditiva por
através de instrumentação geotécnica de encostas ao longo do trecho operado pela
MRS Logística S.A..
A necessidade de crescimento, adequação e manutenção pode ser
observada nos gráficos a seguir:
Figura 3.1: Previsão de crescimento do volume transportado pela MRS Logística S.A.
Conforme se pode concluir, a demanda por transporte ferroviário de carga irá,
praticamente, duplicar até 2016 e, para tal, é necessário que haja qualidade na
manutenção e operação que acompanhe o ritmo de crescimento da empresa.
45
Este documento propõe um embasamento teórico, afinal não é possível
realizar testes em campo dos métodos sugeridos para monitorar as encostas, antes
de se ter um mapeamento geológico-geotécnico para determinação de pontos
críticos no entorno da malha da MRS Logística S.A..
Outra dificuldade encontrada para realizar este trabalho foi a falta de registros
históricos de ocorrências de deslizamentos, das regiões afetadas, restringindo o
estudo a dados apenas do ano de 2012.
Diante disso será feita uma análise financeira, levando em consideração os
dois tipos de manutenção, a preditiva que é a sugerida no trabalho e a corretiva que
é a comum na Empresa.
3.1 Caracterização de local de estudo
Faz-se necessário escolher pontos críticos da ferrovia, mas para tal precisa
ser feito um mapeamento geológico-geotécnico, conforme já mencionado
anteriormente. Como esta etapa do projeto não foi observada, o parâmetro que será
utilizado restringe-se aos pontos onde um deslizamento impacta gravemente na
circulação, por não haver linha dupla e por serem trechos que ligam aos principais
carregamentos da MRS Logística S.A., onde há mais quantidade de carregamento
por dia.
É importante também que a escolha do local a ser avaliado tenha como base
os históricos de deslizamentos. Para tal, serão consideradas as ocorrências de
janeiro de 2012.
A seguir, serão mostradas as ocorrências de janeiro de 2012:
46
Figura 3.2: Registros de fuga de aterro na MRS em Jan/2012
Figura 3.3: Registros de quedas de árvores e postes sobre a linha da MRS em Jan/2012
47
Figura 3.4: Registros de alagamentos na MRS em Jan/2012
Figura 3.5: Registros de quedas barreiras na MRS em Jan/2012
48
Figura 3.6: Pontos de restrições de velocidade após as chuvas de Jan/2012 na MRS
Ainda hoje, têm-se vestígios dessas ocorrências de janeiro de 2012. Cinco
dos pontos indicados encontram-se com restrições de operação, onde os trens ainda
não voltaram a circular com a VMA (velocidade máxima autorizada) do trecho por
motivos de fuga de aterro e queda de barreiras.
Diante dos dados levantados e das considerações relatadas anteriormente,
montou-se uma tabela para identificar o local de estudo:
Tabela 3.1: Definição do trecho crítico
49
Através dos critérios usados na tabela, observa-se que o trecho da Ferrovia
do Aço foi classificado como de menor possibilidade de ocorrências. Isto se justifica
por ser um trecho de construção recente, portanto possuindo seus sistemas de
drenagem e contenção em adequado funcionamento.
Já o Ramal Paraopeba apresentou uma pontuação intermediária, sendo o
segundo trecho recomendado para intervenções e controles de movimentação de
massas.
O trecho escolhido análise é o Frente Norte da malha da MRS Logística S.A.,
porque ele liga aos principais carregamentos, ter histórico de ocorrências de
algumas quedas de barreira, no início de 2012, e por só possuir linha singela, não
possibilitando contornar e continuar a operaração por outra linha. Esses critérios
foram divididos pela extensão quilométrica dos respectivos trechos.
3.2 Estimativa de prejuízos da MRS com os deslizame ntos da região Frente
Norte
No trecho Frente Norte tiveram três ocorrências, sendo duas devido à queda
de barreiras e uma devido ao alagamento da via. Diante disto, serão considerados
dois pontos onde deveriam ter sido instalado equipamentos de monitoramento das
encostas, pois estes pontos críticos estariam sendo controlados e possivelmente já
teriam feito alguma intervenção para que não ocorressem essas duas quedas de
barreira. O alagamento será desconsiderado por não ser uma ocorrência que
pudesse ser alertada pelos equipamentos geotécnicos sugeridos no trabalho.
Para iniciar a estimativa foi necessário recorrer ao histórico das ocorrências
de janeiro de 2012 e foi feito o seguinte diagrama de Gantt (Figura 37).
50
4 8 12
16
20
24 4 8 12
16
20
24 4 8 12
16
20
24 4 8 12
16
20
24 4 8 12
16
20
24 4 8 12
16
20
24 4 8 12
16
20
24 4 8 12
16
20
24 4 8 12
16
20
24 4 8 12
16
20
24 4 8 12
16
20
24 4 8 12
16
20
24
R
I
R
I
R
I
R
I
R
I
R
I
R = restrições de velocidade; I = Interrupções
11 12Regiões
Frente Sul
Frente
Norte
5 6 7 8 9 101Dias
2 3
Paraopeba
Linha do
Centro
São Paulo
Rio de
Janeiro
Janeiro/20124
Figura 3.7: Gráfico com os dias de jan./2012 mais críticos de interrupções e restrições de velocidade
Observa-se que em um horizonte de onze dias tiveram:
• Um total de aproximadamente 1671 horas de interdições;
• Linha do Centro interrompida por aproximadamente 6 dias;
• Ramal Paraopeba interrompida por aproximadamente 7 dias;
• Ramal Frente Norte, maior eixo de carregamento, interrompido por
aproximadamente 3 dias.
Para fazer a estimativa serão utilizados dois dias de interdição na Frente
Norte, trabalhando de forma mais conservadora, para realizar os cálculos de
prejuízo.
Segundo dados fornecidos pela área de Orçamentos e Custos da MRS, o
valor que a Empresa deixa de faturar com um trem hora parado de minério é em
média 1200 reais.
São carregados aproximadamente 14 trens de minério por dia na região
Frente Norte. Portanto temos:
- Se ficou interditado por 2 dias, deixaram de circular 28 trens de minério;
- 2 dias equivalem a 48 horas.
Diante disso o prejuízo é:
Número de horas parados x número de trens que deixaram de circular x R$ 1200,00
Com os valores, temos:
48 horas paradas x 28 trens x R$ 1200,00 / (trem hora parada) = R$ 1.612.800,00
51
3.3 Estimativa de gasto da MRS com instalação de al guns equipamentos de
monitoramento de encostas na região Frente Norte
As premissas que serão consideradas para fazer esta estimativa estão
descritas abaixo:
- Como ocorreram duas quedas de barreiras na região Frente Norte, será
considerada a instalação de 2 equipamentos, tendo em vista que se houvessem
estes instrumentos nos pontos dos deslizamentos, possivelmente eles não teriam
ocorrido, pois a interpretação dos resultados gerados pelos instrumentos teriam
alertado quanto à alta possibilidade de deslizamento e a Empresa já teria tomado
alguma providência preventiva.
- A base de valores que será utilizada para os cálculos segue na tabela a seguir:
Tabela 3.2: Preços médios da instalação e de alguns equipamentos
Equipamentos Preços Médios (reais)
(Sondagem + Furo)/m Instrumentos
Inclinômetro 1.800,00 123.000,00
Piezômetro 350,00 3.000,00
Extensômetro manual * não é necessário 2.100,00
* Extensômetro com croqui na Figura 2.17
- A Empresa adquirindo um inclinômetro, que é o equipamento sugerido de maior
valor agregado, pode-se medir diversos pontos críticos onde tenham os furos já
feitos. Uma sugestão é fazer parceria com uma instituição de ensino superior para
que ela avalie os dados, e faça as leituras e assim também o equipamento seria da
instituição, não sendo necessário a Empresa adquirir.
- Outra premissa foi quanto a escolha dos equipamentos que entrarão na estimativa
de custo. Sendo um inclinômetro alocado em um dos pontos em que houve o
deslizamento e a instalação de um piezômetro no outro ponto de ruptura. A escolha
desses dois equipamentos se deve às suas características, que são apresentadas
na revisão bibliográfica; pelo custo comparado às outras possibilidades de
monitoramentos similares e por já serem empregados para monitorar taludes de
rodovias.
52
- O inclinômetro é usado para medir deslocamentos internos, achar as fraturas e
superfícies onde ocorrerá a ruptura, portanto possibilitando que se faça uma
intervenção ou obra mais econômica, para que não ocorra a ruptura, caso a
velocidade da movimentação do maciço esteja elevada.
- O piezômetro foi escolhido por medir as poropressões presentes no maciço e as
informações adquiridas por este instrumento serem de extrema relevância para o
estudo da estabilidade da encosta.
- Será considerado que foram feitas sondagens nos pontos de instalação do
inclinômetro e piezômetro e foram necessários furos de 15 metros de profundidade
nos dois pontos.
- Em uma condição real de instalação e escolha dos equipamentos utilizados, tem-
se uma mapeamento geológico-geotécnico mostrando os que serão necessários.
Após todas as ponderações acima, tem-se:
Valor que a MRS gastaria para receber alertas de possível deslizamento sobre os
dois pontos onde ocorreram as quedas de barreiras. O que seria a manutenção
preditiva, o controle, possibilitando uma ação planejada.
• Inclinômetro: Furo de 15 m de profundidade no valor de R$ 27.000,00
Compra do equipamento que pode ser usado para diversos
pontos de monitoramento no valor de R$ 123.000,00
Total: R$ 27.000,00 + R$ 123.000,00 = R$ 150.000,00
• Piezômetro: Furo de 15 m de profundidade no valor de R$ 5.250,00
Compra do equipamento que pode ser usado para diversos
pontos de monitoramento no valor de 3.000,00 reais
Total: R$ 5.250,00 + R$ 3.000,00 = R$ 8.250,00
Portanto o valor que se teria gasto com os monitoramentos no trecho da
Frente Norte seria R$ 158.250,00.
53
CONCLUSÃO
Com base nas estimativas de custos mostradas anteriormente e nos tópicos
abordados sobre vantagens e necessidades de se ter uma manutenção preditiva,
conclui-se que, ao se implantar os métodos sugeridos de monitoramento de
encostas, a manutenção da MRS estará melhorando compatível ao crescimento de
transporte ferroviário de carga esperado para os próximos anos.
Observa-se também que tais monitoramentos são praticas comuns em
rodovias, mas que ainda não são exploradas para a ferrovia, portanto sendo de
extrema necessidade a atualização e implantação destes métodos.
Conclui-se também que, como ilustrado na revisão bibliográfica, os métodos
de monitoramento são de fácil leitura e obtenção de informações, sendo que
qualquer colaborador com uma orientação básica se torna apto a coletar os dados
nos pontos onde estarão instalados os equipamentos. E os pontos de coleta podem
ser divididos pelas coordenações já existentes na Empresa.
54
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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<http://www.aeatechnology.com/products/tdr/2020tdr>. Acesso em: 10 jun. 2012.
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Taludes. Rio de Janeiro, 1991.
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Engenharia Civil – Pontifícia Universidade Católica do Paraná.
CUNHA, M. A. Ocupação de encostas. São Paulo: Instituto de Pesquisas
Tecnológicas, 1991.
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Instituto Militar de Engenharia, 22-26 de ago. 2011. Notas de Aula.
DUNNICLIFF, J. Geotechnical Instrumentation for Monitoring Field Performance.
New York: John Wiley e Sons, Inc., 1988.
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<http://www.ige.unicamp.br/site/aulas/117/ch12-movimentos%20de%20massa.pdf>.
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Análise, Gestão e Controle de Riscos Geotécnicos para Área Urbana da Cidade de
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Federal de Ouro Preto. Ouro Preto, 25 de Abril de 2011.
55
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