Proteção de Incêndios em Máquinas de Perfuração de Túneis

A utilização de túneis em todo o mundo está no seu nível mais elevado e a tendência é que o seu crescimento continue.

Com todas essas instâncias de máquinas de perfuração de túneis (Tunnel Boring Machines – TBMs) fazendo o que é chamado de “acionamentos”, a oportunidade de um incidente relacionado a incêndio também está aumentando.

E, embora os incêndios em TBMs não sejam, felizmente, muito comuns, já foram relatados incidentes suficientes para permitir que os profissionais de incêndio comecem a identificar tendências.

Neste documento, examinaremos o que está impulsionando o aumento do uso de TBMs, as causas dos incidentes, as precauções recomendadas e as medidas de proteção de incêndios.

A Demanda por Túneis

O mundo desenvolveu um apetite aparentemente insaciável por túneis para atender a necessidades cada vez mais variadas. Uma das razões pelas quais tantos novos projetos estão a ser concretizados é o facto de a indústria de perfuração de túneis ter melhorado no seu ofício.

Para começar, as TBMs atuais são mais rápidas, o que poupa despesas consideráveis. Também lidam melhor com condições geológicas difíceis, o que, por sua vez, identifica novas oportunidades de escavação de túneis que antes eram consideradas intransponíveis.

Os projetos de construção de túneis são realizados para satisfazer uma das seguintes necessidades:

Congestionamento

Provavelmente, a maior utilização dos túneis é nas cidades, que lutam para atenuar os problemas de congestionamento do tráfego resultantes de um maior número de pessoas e de veículos. Os túneis desempenham múltiplas funções para acomodar automóveis, comboios, metropolitanos e serviços públicos.

Projetos ferroviários de alta velocidade

A nível mundial, há um grande impulso para aumentar a rede ferroviária de alta velocidade. Os operadores ferroviários procuram cada vez mais minimizar o tempo de viagem, o que muitas vezes implica a abertura de túneis através de montanhas e sob massas de água.

Gestão da água

A necessidade de uma gestão fiável da água é uma necessidade sem precedentes. Os túneis são utilizados para levar água à população e também para a proteger de tempestades e inundações.

Preocupações ambientais

Os túneis ajudam o ambiente de várias formas diferentes. Em primeiro lugar, a construção de túneis reduz a perturbação da superfície. Isto permite que ecossistemas sensíveis não sejam perturbados em grande medida. São também vistos como um meio de reduzir as emissões de carbono, uma vez que os veículos percorrem distâncias mais curtas na maioria dos casos.

Política

Um projeto de construção de um túnel de grandes dimensões é uma grande vitória para uma região. Cria postos de trabalho, impulsiona as despesas e, uma vez concluído, tem imensas garantias políticas, melhorando a vida quotidiana dos eleitores. Os políticos gostam de projetos de túneis.

Com esse aumento na demanda, os riscos de um incidente relacionado a um incêndio de TBM também aumentam, conforme discutido abaixo.

Riscos de Incêndio Durante a Condução da TBM

Escavações

Ao girar uma grande cabeça de corte, a máquina corta e remove a superfície à sua frente. Uma vez que o material – que pode variar de areia e lama a rocha sólida – é removido pela cabeça de corte, ele é transportado através de um sistema de correia transportadora.

Instala os suportes do túnel

À medida que a TBM avança, instala anéis de betão pré-fabricados. Estes são posteriormente betumados e tornados estanques pela equipa da TBM.

Avanços

À medida que a cabeça de corte remove a superfície, um enorme sistema de macacos hidráulicos empurra o TBM para a frente, mantendo um contacto apertado com as paredes do túnel. Mudanças na orientação da cabeça de corte permitem que o TBM se desloque.

Análises

O TBM está continuamente a avaliar o seu ambiente. Para além de monitorizar o desempenho da máquina, a equipa recolhe dados sobre o meio que está a ser atravessado pelo túnel, para além de verificar a qualidade do ar e a presença de gases nocivos.

Ventilação

O TBM e a sua equipa dependem de um fornecimento ininterrupto de ar fresco. Um grande sistema de ventilação movimenta um fornecimento contínuo de ar fresco para ajudar a gerir a temperatura, remover o pó e mitigar os gases perigosos.

Todos estes processos são acionados por sistemas elétricos e hidráulicos complexos. Sendo a energia elétrica a principal fonte de energia, o consumo de eletricidade de uma TBM é substancial. Uma TBM de média dimensão pode utilizar três a cinco mil kWs num trabalho, sendo que as TBMs de grande dimensão que operam em condições geológicas difíceis consomem até vinte MWs.

Eletricidade

Toda esta eletricidade que circula pela máquina representa um risco significativo de incêndio. Os principais riscos de incêndio elétrico incluem:

Armários elétricos

Engrenagens de comutação

Motores elétricos

Distribuição de energia

A chave para a segurança elétrica é um sistema sólido de manutenção e monitorização e uma gestão eficaz da energia.

O problema dos incêndios elétricos é que podem ocorrer em equipamentos que funcionaram sem problemas durante anos.

Devido a este risco, devem ser instalados equipamentos eficazes de deteção de incêndios e sistemas de extinção de incêndios em cada local onde exista um risco de incêndio elétrico.

Fluido hidráulico

Os sistemas hidráulicos das TBMs operam a uma pressão muito alta. Se existir uma fuga, o fluido hidráulico é emitido sob a forma de uma fina névoa que, se entrar em contacto com uma superfície suficientemente quente, é muito inflamável.

Já houve acidentes em que o fluido hidráulico inflamável provocou incêndios durante o acionamento de TBM.

O contacto do fluido hidráulico com uma superfície quente foi também a causa do desastre de Kaprun, que se deveu a uma fuga de fluido hidráulico para um aquecedor. O transportador estava num túnel na altura do incêndio, que causou a morte de 155 pessoas.

A resposta mais eficaz é utilizar um fluido hidráulico não inflamável. Existem normas que o exigem em algumas regiões, mas o fluido hidráulico combustível continua a ser frequentemente utilizado nas TBM.

Além disso, é imperativo efetuar inspeções e manutenção regulares. Se estiver a ser utilizado fluido hidráulico inflamável, deve estar definitivamente presente um sistema de deteção e supressão de incêndios.

Sistema de transporte

Em muitos países, a utilização de um transportador resistente ao fogo é obrigatória. Mas existem lacunas e é possível encontrar um tapete rolante combustível.

Tal como acontece com a utilização de fluido hidráulico não inflamável, a chave aqui é também utilizar material de transporte não inflamável.

Os sistemas de transporte são muito desgastantes, pelo que as inspeções e a manutenção regulares são obrigatórias. Se for utilizada uma correia combustível, esta deve ser protegida por um sistema de deteção e supressão de incêndios.

Terreno

O meio em que a TBM ópera pode conter muitos riscos. Para além de se deparar com condições geológicas imprevistas e estruturas não mapeadas, existem também riscos de incêndio, tais como

Bolsas de metano ou gás natural

Condutas subterrâneas

Armazenamento subterrâneo de materiais inflamáveis

Poços de petróleo

A chave para mitigar este perigo é a realização de pesquisas, testes e levantamentos. Apesar de uma diligência sólida, nem sempre é possível prever um subsolo com gás.

Por esta razão, a qualidade do ar deve ser continuamente monitorizada para detetar condições inseguras. Cada TBM terá seu próprio protocolo se uma atmosfera insegura for detetada, mas esses passos normalmente incluem

Interromper as operações de corte

Proteção das fontes de ignição

Uso de sistemas de ventilação

Possível evacuação

Supressão de incêndio em TBMs

Uma vez que um TBM opera numa área remota e a ajuda está muito longe, qualquer emergência deve ser resolvida pela tripulação e/ou pelos sistemas de bordo. Dado o valor das máquinas (mais de 80 milhões de dólares) e a sua capacidade de gerar 100 milhões de dólares por milha, cada TBM deve ser um bem altamente protegido.

A proteção de um TBM contra incêndios pode ser um desafio por várias razões. Em primeiro lugar, ele deve ser desmontado e remontado nos locais de trabalho.

Além disso, tem de transportar consigo o sistema de segurança contra incêndios. E, por último, funciona de forma modular, com diferentes áreas do TBM a desempenharem diferentes tarefas.

As condições acima mencionadas excluem efetivamente um sistema à base de água porque a TBM teria de transportar também a água, que é pesada e volumosa. A colocação de uma fonte de água temporária no túnel é dispendiosa e corre o risco de inundar o túnel.

Qualquer sistema que requeira tubagem é também problemático. Por um lado, ligar as várias secções do TBM com a tubagem para o agente de supressão de incêndios é difícil porque as secções se movem frequentemente a velocidades diferentes.

A tubagem também implica a existência de um fornecimento de agente localizado algures no TBM. Cilindros grandes de agente gasoso, CO2 ou químico seco ocupam um espaço valioso no TBM, além de adicionarem peso adicional.

Com todas as áreas problemáticas de um TBM que requerem proteção contra incêndio, um sistema de supressão de incêndio deve ser capaz de descarregar em uma ampla gama de locais. Como essas áreas estão localizadas ao redor do TBM, isso também dificulta um sistema central e conectado.

A melhor resposta é proteger cada local de risco de incêndio de forma independente, utilizando um sistema de supressão de incêndio autónomo. Esse sistema pode atuar como uma unidade única ou estar ligado a outras unidades no seu local.

As unidades devem poder atuar de forma independente a uma temperatura definida e também poder ser ligadas entre si para formar um sistema de inundação total. O agente deve ser classificado para incêndios de classe A, B e C.

As unidades ideais são simples de instalar, não requerem tubagem e podem ser facilmente adaptadas a uma TBM existente.

As unidades devem também resistir a ambientes agressivos, ser minimamente afetadas pela montagem e desmontagem da máquina e não exigir testes ou manutenção complicados. Mais importante ainda, o agente não deve ser prejudicial ao pessoal, ao meio ambiente ou à máquina.

A solução Stat-X

A boa notícia para a indústria de perfuração de túneis é que esse agente existe. Os  aerossóis condensados Stat-X® são um agente de supressão de incêndios inovador, que se descarrega para interromper a reação química em cadeia de um incêndio e provocar a sua extinção.

As unidades Stat-X preenchem todos os requisitos descritos acima para a solução ideal de supressão de incêndios para TBMs.

Podem ser instaladas como uma única unidade para proteger uma única peça de equipamento, ou podem ser ligadas entre si para inundar totalmente uma área. As unidades compactas são montadas em locais fora do alcance e são construídas tendo em mente ambientes agressivos. Os requisitos de teste e inspeção são mínimos e as unidades praticamente não necessitam de manutenção.

Do ponto de vista da segurança e do meio ambiente, as unidades são totalmente seguras para serem usadas perto de pessoas e equipamentos e não apresentam nenhum dos problemas ambientais enfrentados por outros tipos de agentes de supressão de incêndio.

O Stat-X não tem qualquer potencial de aquecimento global ou de destruição da camada de ozono e também não tem qualquer vida atmosférica.

Conclusão

A prevalência da construção de túneis está a aumentar a um ritmo acelerado. Com mais acionamentos de TBMs a serem realizados e as capacidades dos TBMs a serem constantemente ampliadas, o risco de incêndio durante as operações de abertura de túneis é muito real.

Como o projeto e a operação de um TBM apresentam desafios, ele exige uma abordagem especializada com sistemas de supressão de incêndio. O Stat-X fornece a solução ideal de a proteção de incêndios em TBMs e, pelas razões discutidas aqui, é especialmente adequado para a tarefa.