A MANUTENÇÃO PREDICTIVA DE EDIFÍCIOS

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1 A MANUTENÇÃO PREDICTIVA DE EDIFÍCIOS Inês Flores Colen, Mestre em Construção, Doutoranda IST Jorge de Brito, Professor Associado IST O parque habitacional Português apresenta estados de degradação preocupantes (segundo o Censos 2001, existem edifícios degradados). Também preocupante é o envelhecimento precoce de muitos edifícios recentes nos primeiros anos de utilização. A legislação generalista, a cultura reactiva dos vários intervenientes, as inadequadas políticas e os insuficientes incentivos agravaram a situação, justificando o fraco investimento no sector da manutenção e reabilitação no nosso país. Embora a recente consciencialização tenha conduzido ao aumento de obras de reabilitação, permanecem descuradas a manutenção preventiva e a inspecção periódica em edifícios. Só uma manutenção programada (designada por manutenção pró-activa) permite escolher adequadas intervenções técnicas, optimizar os recursos de acordo com o orçamento disponível e minimizar os custos globais. A sistematização deste tipo de estratégia permite agir atempadamente, controlando a propagação das anomalias existentes e garantindo o funcionamento normal dos edifícios. O sucesso da implementação de estratégias de manutenção, desde a fase de projecto, requer a existência de um adequado suporte técnico-científico que caracterize, para cada elemento construtivo, as exigências a cumprir, os modelos e agentes de degradação, os níveis de desempenho, os tipos de anomalias e os custos envolvidos. Neste contexto, é apresentado um exemplo de aplicação para revestimentos de fachada, que evidencia a importância das inspecções na aferição do comportamento em serviço das soluções construtivas e, consequentemente, na escolha e sucesso de estratégias de manutenção. 1. Introdução A manutenção tem sido em Portugal uma actividade negligenciada no processo construtivo, justificando o reduzido investimento no sector da manutenção e reabilitação, que não atinge os 10% da actividade da construção, relativamente à média de 40% dos países da União Europeia. Actualmente, o parque habitacional Português apresenta estados de degradação preocupantes, quer ao nível dos edifícios mais antigos, construídos até 1955, onde não existem as condições mínimas de habitabilidade e de segurança, quer ao nível dos mais recentes (estrutura de betão armado), em que é notório o envelhecimento precoce e acelerado dos seus elementos. Em ambos os casos, as anomalias construtivas e funcionais existentes afectam as exigências dos utentes e originam a redução da vida útil dos edifícios. De um modo geral, em Portugal, as acções de manutenção nos edifícios são tardias e ocorrem apenas em condições de emergência ou após a acumulação de inúmeras reclamações dos

2 utentes. Estas intervenções, associadas aos condicionalismos inerentes a edifícios habitados, originam sobre-custos incontroláveis e incómodos adicionais, durante as fases de utilização e exploração dos edifícios. Para inverter esta situação, é necessário implementar um conjunto de medidas urgentes, das quais se destacam: maior divulgação e sensibilização dos vários intervenientes (dono-de-obra, arquitecto, engenheiro, empreiteiro, fabricante, empresa de condomínio, utente), combatendo a cultura reactiva existente no nosso país; alteração da legislação generalista (RGEU e DL. 177/ obrigatoriedade de obras de conservação de 8 em 8 anos) e criação de novas políticas de arrendamento, manutenção e reabilitação; aposta forte na constituição de suportes técnicos e científicos (acesso a informação técnica e especializada, comportamento a longo prazo, valores de vida útil); implementação de metodologias de inspecção e manutenção desde a fase de projecto, para garantir intervenções mais eficazes e económicas com satisfação das exigências, tendo em conta o comportamento esperado dos elementos para as condições de serviço, os modelos e agentes de degradação característicos, os níveis de qualidade estabelecidos, os tipos de anomalias relevantes e os custos envolvidos. Pelas razões anteriores, os aspectos relacionados com a manutenção devem integrar todo o processo de realização de um empreendimento, acompanhando as várias fases, designadamente as de promoção e planeamento, concepção e projecto, fabrico e fornecimento, execução e utilização. Neste sentido, a implementação de estratégias de manutenção deverá iniciar-se logo na fase de projecto, com a escolha de soluções técnicas duráveis para as condições em serviço. Deverá, igualmente, continuar na fase de utilização com a avaliação constante dos estados de degradação dos elementos, através de inspecções periódicas, aferindo as estratégias iniciais. 2. A manutenção pró-activa A manutenção é, cada vez mais, um elemento decisivo na gestão dos edifícios e um peso importante nas despesas globais, durante o ciclo de vida. Para um empreendimento com uma vida útil de 50 anos, as despesas relacionadas com as fases de concepção e de execução representam cerca de 20 a 25% dos custos totais, enquanto a fase de exploração e manutenção constitui cerca de 75 a 80% desses mesmos custos [1]. Assim, a adequada gestão dos edifícios passa pela definição de estratégias de manutenção próactiva que tenham em conta os aspectos técnicos (execução de adequadas soluções de manutenção e reparação, ao nível dos materiais e técnicas), económicos (minimização dos custos, durante a fase de exploração) e funcionais (adequada utilização). A manutenção próactiva inclui as acções que são realizadas no sentido de controlar a degradação dos elementos,

3 evitando a sua rotura prematura, corrigindo pontualmente as anomalias existentes através da realização de limpezas, reparações e substituições locais. Este tipo de manutenção inclui o planeamento das intervenções, ao nível dos elementos (estrutura, acabamentos, instalações e outros), contribuindo para a melhoria do comportamento global do edifício, durante o seu tempo de vida útil. É caracterizado pelos seguintes aspectos nas várias fases do processo construtivo: definição dos objectivos / exigências, de modo a assegurar que a durabilidade dos elementos e componentes do edifício é especificada, entendida e acordada pelo Dono de Obra e pela equipa de projecto; quantificação de níveis de desempenho que traduzem as exigências que cada componente, elemento e sistema do edifício tem que satisfazer, tipificando soluções através de uma adequada pormenorização que assegure os requisitos de durabilidade, facilite a execução da solução construtiva e a sua manutenção; definição de critérios de durabilidade, com a caracterização dos mecanismos, agentes e níveis de degradação, conduzindo a valores de vida útil dos vários elementos; estimativa de custos de manutenção que permitam avaliar os custos globais das soluções definidas em projecto; planeamento de acções de manutenção mais prováveis (manutenção preventiva), de modo a atender às necessidades de manutenção, com periodicidades fixas de várias intervenções pontuais; planeamento de inspecções periódicas (manutenção predictiva) para avaliar e registar o comportamento em serviço; registo de todas as intervenções, criando o histórico dos edifícios. A Bureaus Veritas [2] recomenda inspecções localizadas todos os 3 a 5 anos para verificar o aparecimento de anomalias e o comportamento em serviço, e inspecções globais todos os 10 ou 15 anos para examinar eventuais disfuncionalidades e envelhecimento real de todos os elementos. 3. O comportamento em serviço Na prática, o planeamento das acções de manutenção no edifício, numa fase inicial (fase de projecto), tem por base o comportamento teórico dos seus elementos, permitindo avaliar as várias opções construtivas, em termos de durabilidade e custos globais. No entanto, requer uma actualização e avaliação em fase posterior (fase de utilização), através de inspecções que controlam o desempenho real das soluções utilizadas. A realização de inspecções periódicas (manutenção predictiva) aumenta a capacidade de detectar quando e onde é necessária a intervenção, com a redução do número de anomalias

4 imprevistas. Neste contexto, a aproximação do comportamento teórico previsto ao comportamento real em serviço é tanto maior quanto mais consistente for a informação técnica fornecida. Vários aspectos deverão ser considerados ao nível das inspecções: análise da informação disponível - histórico das intervenções e elementos de projecto, com a previsão do comportamento esperado dos elementos, níveis pretendidos de qualidade e outros dados relevantes para a análise; avaliação do estado de degradação - avaliação de parâmetros funcionais dos diversos elementos do edifício, face a sintomas de anomalias e de pré-patologia (primeiros sinais de mudança nas características do elemento); técnicas de inspecção - gama variada de técnicas, desde a simples visita ao local, com observação visual das zonas acessíveis até à realização de ensaios; meios técnicos utilizados - pessoal com formação específica e capacidade técnica para a recolha e tratamento de informações, com vista ao fornecimento de inputs para uma actuação adequada; método de diagnóstico - processo de análise pela identificação dos defeitos e suas causas, avaliando, se possível, o ritmo da deterioração do elemento; periodicidade das inspecções - planeamento ajustado ao comportamento do revestimento, respeitando as exigências normativas. Todos estes dados contribuirão para um eficiente diagnóstico do estado de degradação do elemento e uma adequada definição da forma de actuação. Na figura 1, à esquerda, representase qualitativamente o comportamento em serviço do elemento, durante uma inspecção, simulando diferentes situações encontradas, as quais conduzem a diferentes vidas úteis e níveis de qualidade. Na situação a), constata-se que, no momento de inspecção, o elemento tem um comportamento dentro do previsto, pelo que não necessita de qualquer intervenção. Na situação b), o elemento apresenta uma degradação superior à prevista, com origens desconhecidas e não expectáveis. Neste caso, deverão ser analisadas as causas que estão na origem da degradação e definidas as acções correctivas compatíveis a implementar ao longo de cada ciclo. Na situação c), o elemento atinge um estado avançado de degradação, abaixo do nível mínimo de qualidade, devido a factores de diversa ordem (por exemplo devido a erros grosseiros de projecto ou execução). A substituição do material existente por outro elemento mais durável poderá ser a melhor solução, atendendo às condições locais. Este aspecto é exemplificado na figura 1, à direita, em que o material B apresenta um melhor comportamento face a determinadas condições em serviço.

5 Figura 1 - Aferição do comportamento em serviço durante uma inspecção [3] 4. Exemplo de aplicação A implementação de uma estratégia de manutenção pró-activa depende dos modelos de degradação considerados (experiência adquirida, ensaios in-situ ou laboratoriais, estudos desenvolvidos). Os exemplos de aplicação aqui caracterizados resultam de um estudo mais alargado que procurou relacionar diferentes estratégias, através da simulação de vários cenários de manutenção para 5 revestimentos de fachada [3], 2 não-tradicionais (reboco monomassa e membrana elástica) e 3 tradicionais (tinta plástica, revestimento cerâmico e revestimento de pedra natural). A análise técnico-económica efectuada permitiu comparar estratégias com diferentes ciclos de vida e custos de manutenção e decidir quais as mais favoráveis para cada revestimento. Este tipo de análise pode ser aplicado, com as necessárias adaptações, a qualquer elemento do edifício, contribuindo assim para uma melhor caracterização do seu comportamento global e uma crescente optimização dos custos globais. A realização de inspecções permite controlar o desempenho das soluções definidas na fase de projecto e o desempenho das intervenções durante a vida útil do edifício. Neste sentido, foram analisados dois cenários associados a um comportamento em serviço, diferente do previsto. Esta análise é viável desde que seja possível avaliar, a partir dos resultados das inspecções, a vida útil do revestimento e a sua taxa real de degradação relativamente ao comportamento esperado Pressupostos iniciais A análise teve em conta determinados pressupostos iniciais que permitiram caracterizar os parâmetros relevantes e os modelos de degradação: identificação de diferentes estratégias de manutenção, para o primeiro ciclo de vida útil, através da combinação de várias operações de manutenção (inspecções, limpezas, reparações ligeiras, reparação pesada) e da atribuição de respectivas periodicidades (reparações ligeiras

6 periódicas a 1/3 da vida útil inicial; uma reparação pesada a 2/3 da vida útil inicial); caracterização do comportamento a longo prazo, através de curvas qualitativas que relacionam o nível de desempenho do revestimento, a sua vida útil, a variação da taxa de degradação e as operações de manutenção durante o ciclo de estudo; escolha de técnicas correntes na resolução das anomalias associadas a fenómenos de fissuração e degradação do aspecto; assumiram-se diferentes áreas de intervenção na fachada para as operações de limpeza, reparação ligeira e pesada, respectivamente 100%, 10% e 35% da área total; estabelecimento de um nível mínimo de qualidade aceitável para o nível de desempenho, o qual corresponde ao estado de degradação máximo do revestimento que ainda cumpre as exigências; estimativa das vidas úteis para cada estratégia de manutenção e revestimento; os valores de vida útil inicial foram determinados pela utilização do método factorial do regulamento japonês [4], assumindo condições normais para o desempenho dos elementos, níveis de projecto e de execução, condições locais, ambientais e dos edifícios, à excepção da manutenção correspondente a um nível deficiente ou inexistente; realização de inspecções: período inicial, para detectar eventuais anomalias de juventude; períodos intermédios, para avaliar o desempenho das acções de manutenção; período final, para avaliar a proximidade do revestimento ao estado de rotura iminente ; estimativa dos custos para o primeiro ciclo de vida útil, referente a cada estratégia e revestimento, admitindo valores médios do mercado ( /m 2 ); foram contabilizados custos de inspecção, de aplicação, de manutenção e de reposição; aplicação da ferramenta económica LCC (Life Cycle Cost) para apoio à decisão, que contabiliza os custos actualizados e permite comparar os custos das estratégias com diferentes ciclos de vida; neste contexto, a estratégia mais favorável apresenta o menor valor do VAE LCC - Valor Actual Equivalente calculado pela fórmula seguinte, em que: d (taxa de actualização); e (taxa diferencial de preços); C (custos em cada instante) e N (período de estudo). VAE LCC = N t ( 1 + e) N d( 1+ d ) ( t d ) N ( 1+ d ) 1 C t = Modelos de degradação (comportamento em serviço melhor do que o previsto) A caracterização do comportamento expectável (estratégia inicial) teve como base o modelo de degradação para o primeiro ciclo de vida. Exemplifica-se na figura 2 um modelo de degradação para o reboco monomassa (curva a tracejado) com 8 reparações ligeiras (de 4,5 em 4,5 anos), vida útil de 40 anos (estratégia preventiva). Após uma primeira inspecção (I 1), é detectado um (1)

7 comportamento em serviço melhor do que o previsto caracterizado por uma degradação 20% inferior à prevista (vida útil inicial passa de 13,5 anos para 16,2 anos). Neste novo cenário (estratégia predictiva), o intervalo entre as reparações aumenta cerca de 1 ano, prolongando o ciclo de vida útil para 49 anos e reduzindo os custos (mesmo que, no segundo caso, estejam contabilizados os custos das inspecções). Na tabela 1, são caracterizadas as acções de manutenção no reboco monomassa da estratégia apresentada. Figura 2 - Modelo de degradação para estratégia predictiva em reboco monomassa [3] Tabela 1 - Estratégia predictiva com reparações ligeiras no reboco monomassa [3] Vida útil de cada Designação dos trabalhos que constituem a estratégia com Acções ciclo (anos) reparações ligeiras periódicas (anos) 49 Execução de reboco monomassa (15.46 /m 2 ) 0 Verificação manual de rebocos soltos ( 0.50/m 2 ) 4, 10, 15, 21, 26, 31, 37, 43 e 46 Limpeza a jacto de água da zona a tratar e escovagem de modo a libertá-la de poeiras e materiais friáveis que possam condicionar a aderência do produto (1.00 /m 2 ) Tratamento de fissuras finas até 1 mm e reparações localizadas com argamassa de reboco. Neste caso, a área a tratar é, em média, 10% a área total da fachada (26.44 /m 2 ). Picagem do reboco existente e preparação da superfície ( 7.73/m 2 ) 49 5, 11, 16, 22, 27, 32, 38 e 44 5, 11, 16, 22, 27, 32, 38 e 44 A variação do comportamento com degradação de 10% e 30% inferior à prevista (figuras 3 e 4) origina valores diferentes da vida útil inicial (14.9 anos para os 10% e 17.6 para os 30%) e diferentes instantes para as inspecções e as reparações e, consequentemente, valores diferentes para o fim do ciclo de vida útil (44 anos para os 10% e 52 para os 30%). Os valores do VAE LCC obtidos estão resumidos na tabela 2. Verifica-se que são tanto menores quanto maior for o acréscimo da vida útil inicial prevista. Dos resultados obtidos conclui-se que a inspecção, ao detectar um comportamento melhor do revestimento (taxa de degradação menor), permitiu a reformulação da estratégia de manutenção, através da atribuição de novas periodicidades, conduzindo a um aumento da vida útil

8 relativamente à estratégia inicial. Neste contexto, as estratégias reformuladas apresentaram-se mais económicas (menores valores de VAE LCC), sendo tanto mais favoráveis quanto melhor for o comportamento real em serviço do revestimento, relativamente ao comportamento teórico pessimista, admitido inicialmente (estratégia mais conservativa). Figura 3 - Comportamento médio em serviço 10% superior ao admitido na estratégia inicial [3] Figura 4 - Comportamento médio em serviço 30% superior ao admitido na estratégia inicial [3] Tabela 2 - Valores do VAE LCC para a variação do comportamento em serviço [3] Melhoria do comportamento médio em Reboco monomassa relação ao admitido na estratégia inicial* VAE LCC ( /m 2 ) Vida útil (anos) 10% % % * na estratégia inicial (estratégia preventiva), com vida útil inicial de 13,5 anos, o VAE LCC foi de 1.55 /m 2, para um ciclo de vida de 40 anos. Com este exemplo, demonstra-se que a realização de inspecções (estratégias predictivas) contribui, decisivamente, para a implementação de estratégias de manutenção mais adaptadas ao comportamento dos revestimentos em serviço, aferindo as estratégias previstas na fase de projecto (estratégias preventivas). No entanto, requerem adequados métodos de diagnóstico

9 (conhecimento técnico e mobilização de meios técnicos ajustados). As estratégias predictivas são particularmente adequadas para revestimentos não-tradicionais, em relação aos quais a falta de experiência adquirida aconselha uma atitude mais conservativa nas estratégias preventivas Modelos de degradação (comportamento em serviço mais gravoso do que o previsto) Considerando normais os cenários anteriores, estes podem diferir devido a erros grosseiros de concepção ou de execução. Logo, o comportamento real do revestimento pode ser inferior ao admitido numa estratégia inicial (taxa de degradação maior). Nestas condições, poderão ser analisadas duas alternativas: estratégia A - reparar o revestimento existente com um material de características semelhantes, em termos de taxa de degradação; estratégia B - substituir o revestimento existente por outro com melhores características, face às condições locais em serviço, melhorando determinados parâmetros funcionais. Neste contexto, deverão ser equacionados todos os parâmetros técnico-económicos das possíveis alternativas. No caso da estratégia B, são contabilizados nos custos os correspondentes à inspecção efectuada, à retirada do revestimento existente e à colocação, manutenção e reposição, no fim do ciclo, da nova solução. É exemplificado na figura 4 o modelo de degradação correspondente ao comportamento do reboco existente e após a sua substituição por um revestimento de pedra natural. Figura 4 - Modelo de degradação do reboco existente, e de aplicação de pedra natural, após a primeira inspecção [3] Neste modelo, admite-se que após uma primeira inspecção (I 1) o revestimento apresenta uma degradação superior em 20% à esperada, o que equivale a uma diminuição da vida útil inicialmente prevista (de 13.5 para 11.3 anos no reboco monomassa). Na primeira alternativa (estratégia A, curva a tracejado), o intervalo entre reparações diminui cerca de 1 ano, com redução do ciclo de vida útil para 34 anos aumentando os custos. Na segunda alternativa

10 (estratégia B, curva a traço cheio) é aplicado, um ano após a inspecção, um novo revestimento, com melhores características funcionais para aquelas condições em serviço (aumento da vida útil para 48.5 anos). A tabela 3 reflecte o aumento dos valores do VAE LCC e correspondentes valores da vida útil. Tabela 3 - Valores VAE LCC ( /m 2 ) e da vida útil (em anos) [3] Estratégia preventiva inicial (Re) Estratégia A (Re) Estratégia B (Pe) /m 2 anos /m 2 anos /m 2 anos Nota: Re - reboco monomassa; Pe - pedra natural Neste exemplo, a opção de substituir o reboco monomassa pelo revestimento de pedra natural é mais onerosa do que reparar o reboco existente, devido aos elevados custos de aplicação do novo revestimento. Neste contexto, a alternativa só seria escolhida se outros parâmetros fossem importantes para o caso concreto como, por exemplo, os aspectos estéticos (efeitos inestéticos de reparação do reboco face à qualidade estética do revestimento de pedra natural). Salienta-se que a substituição de um revestimento por outro deverá satisfazer as exigências do projecto inicial, a legislação vigente, as condições locais e o meio envolvente. A alternativa de manter o revestimento existente, com comportamento pior ao previsto (estratégia tipo A) é mais gravosa em relação à estratégia inicial (maior valor do VAE LCC). Nestas condições, uma estratégia preventiva associada a um comportamento teórico do material seria totalmente inadequada, por não corresponder à realidade. Assim, a escolha do material mais adequado às condições em serviço, desde a fase de projecto, constitui sempre a melhor opção. 5. Conclusões A escolha das estratégias de manutenção depende, entre outros factores, do tipo do elemento, condições ambientais, periodicidade das intervenções, custo das inspecções, nível mínimo de qualidade e comportamento real detectado numa inspecção versus comportamento teórico. Para cada cenário em estudo, é necessário definir, o melhor possível, todos os pressupostos iniciais que caracterizam as estratégias, de modo a dar informações consistentes ao decisor, na aproximação a cenários de características reais. As inspecções contribuem, decisivamente, para a implementação de estratégias de manutenção melhor adaptadas ao comportamento dos revestimentos em serviço. No exemplo de aplicação apresentado, foram analisadas técnica e economicamente várias estratégias, após a realização de uma primeira inspecção. Dos resultados obtidos de acordo com pressupostos iniciais, conclui-se que a inspecção, ao detectar um comportamento melhor do material (menor taxa de degradação) permitiu a reformulação da estratégia de manutenção com intervenções mais espaçadas,

11 conduzindo a um aumento da vida útil relativamente à estratégia inicial. Neste contexto, as estratégias reformuladas apresentaram-se mais económicas, sendo tanto mais favoráveis quanto melhor for o comportamento real em serviço do revestimento. No caso do elemento apresentar um comportamento pior do que o previsto (maior taxa de degradação), a inspecção permite a reformulação da estratégia através da análise de duas alternativas: reparar o revestimento existente ou substitui-lo por outro mais durável que cumpra as exigências. A primeira alternativa revelou-se mais gravosa em relação à inicial, reforçando a ideia de que a escolha do material mais adequado às condições em serviço, desde a fase de projecto, constitui sempre a melhor opção. A segunda alternativa no exemplo apresentado foi também mais onerosa devido aos elevados custos de aplicação do novo revestimento (noutros casos esta opção poderá também coincidir com a estratégia mais económica). Como nota final, salienta-se que qualquer que seja a opção deverá ter em conta os aspectos económicos, estéticos, de compatibilidade com o suporte existente e as exigências, de acordo com o contexto em que é feita a análise. 6. Referências [1] Perret, J. - Guide de La Maintenance des Bâtiments. Paris, Moniteur Référence Technique, ISBN ,1995. [2] Bureau Veritas - Guide Veritas du Bâtiment - Gestion Technique du Patrimoine Réhabilitation et Maintenance, Tome 4, ed. Le Moniteur, ISBN , Paris, 1993 [3] Flores, Inês - Estratégias de Manutenção - Elementos da Envolvente de Edifícios Correntes, Dissertação para obtenção do grau de Mestre em Construção. IST, Lisboa, Fevereiro de 2002, 186 p. [4] The English Edition of Principal Guide for Service Life Planning of Buildings, ed. comentada, Architectural Institute of Japan, Japão, [5] ISO/DIS , Buildings - Service Life Planning - Part 1: General Principles. International Organization for Standardization, Suíça, Notas da 1ª autora Inês Flores Colen Licenciada em Engenharia Civil e Mestre em Construção pelo Instituto Superior, com a dissertação na área da manutenção de edifícios. Actualmente, encontra-se em fase de doutoramento no IST com bolsa de investigação da Fundação para a Ciência e Tecnologia. É ainda Assistente Convidada do Instituto Superior de Ciências do Trabalho e da Empresa. inflores@mail.net4b.pt