Novos 'Olhos' no Prêmio

Kevin Garcia, gerente da área de negócios de construção naval e especialidade na Divisão de Engenharia Civil e Construção da Trimble

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Os construtores Tappan Zee 'vêem' abaixo do rio Hudson com a Trimble Marine Construction Systems e a Teledyne Marine Imaging.

Desde 1955, a Ponte Tappan Zee é uma via crítica para os nova-iorquinos que viajam entre os condados de Rockland e Westchester, localizados a aproximadamente 32 quilômetros ao norte de Manhattan e do outro lado do rio Hudson. No entanto, um grande aumento no tráfego e um aumento exponencial dos custos de manutenção levam à decisão de substituir a ponte histórica. A nova ponte Governador Mario M. Cuomo, a travessia mais longa do sistema Thruway do Estado de Nova York, foi projetada para atender às necessidades do futuro e, ao mesmo tempo, apoiar o crescimento econômico.
Em 2013, a Tappan Zee Constructors foi contratada para projetar e construir a travessia de duplo vão. A extensão norte da ponte foi oficialmente aberta ao tráfego para o oeste em agosto de 2017 e a extensão para o leste foi concluída em setembro de 2018. A Tappan Zee Constructors começou a desconstruir a ponte antiga em 2017 - trabalho que continua em 2019.

A nova estrutura já é um marco, apresentando uma estrutura estaiada de cabo de extensão dupla de 3,1 milhas. As principais torres angulares da ponte tornam-na visualmente impressionante de todos os ângulos. Quando totalmente concluído, incluirá oito faixas de tráfego geral, quatro bermas de emergência, uma ciclovia / pedestre compartilhada e sistemas de monitoramento de tráfego de última geração. Também único é que a ponte foi projetada e construída para estar pronta para o transporte de massa e pode acomodar trens urbanos.

Desafios marinhos e ambientais
Quando começou em 2013, a Ponte Governador Mario M. Cuomo era o maior projeto de infraestrutura nos EUA e exigia um design e planejamento cuidadosos em todas as fases. O escopo do projeto exigia a introdução de mais de 1.000 estacas cilíndricas no leito do rio Hudson, criando 41 pilares para sustentar cada extensão da ponte. A fase final do projeto envolveu a cuidadosa desconstrução e remoção de detritos da ponte velha. Tornando a fase de desconstrução mais desafiadora foi o cronograma acelerado do projeto, o tamanho da ponte, profundidades variáveis da água do rio Hudson abaixo e condições de vento. O fluxo do rio Hudson, as amplas faixas de marés e a clareza e visibilidade da água também foram questões importantes.

"Assim que a caçamba da escavadeira, a caçamba de moluscos ou a cabeça do cortador caírem sob a água, você não poderá mais vê-la e, portanto, não saberá o que está acontecendo", disse Lou Nash, presidente da Measutronics Corporation, uma integrador da tecnologia Trimble Marine.

A Tappan Zee Constructors consultou Nash, a equipe da Measutronics e a Trimble para superar esses desafios. Os sistemas de posicionamento e orientação usados incluíam os componentes Trimble e Teledyne - software, hardware e sensores Trimble para posicionamento, orientação e rastreamento de máquinas, e o sonar de imagem marítima Teledyne para aplicações em subsuperfície.

Eliminando incógnitas: condições do mundo real vs. 'o plano'
O software Trimble Marine Construction foi usado em todo o projeto para escavação, colocação de estruturas e trabalhos de demolição. O equipamento pesado usado incluía escavadeiras, guindastes de moluscos, cabeçote de corte em uma draga e muito mais. Independentemente da ferramenta que está sendo usada com a máquina - baldes, pinças, tesouras, martelos, martelos pneumáticos -, o uso do software marítimo e dos equipamentos de sonar possui orientações precisas, dando aos operadores clareza e visibilidade para trabalhar.

Blake Yaffee, gerente de área da parte de demolição do projeto, explica que sua equipe começou usando o sistema para estabelecer uma linha de base de condições no rio. Isso começou com a coleta de dados submersos em nuvem de pontos 3D por meio de um navio de pesquisa usando sonar.

"Podemos analisar a estrutura de antemão e, em seguida, capturar essas imagens, avaliar e confirmar elevações, quantidades e condições", disse Yaffee. "Conseguimos lidar com qualquer item que pudesse criar problemas antes de executar qualquer trabalho real na estrutura".

Depois que uma linha de base foi definida, a Tappan Zee Constructors usou o software TMC e um eco-som de alta resolução Teledyne para criar um plano para 'quebrar' as estruturas de concreto da ponte velha em escombros, que poderiam ser removidos com segurança do fundo do rio. Dados de superfície foram então fornecidos aos vários tipos de máquinas para orientação na desconstrução das estruturas submersas.

“No nosso sistema, o que o operador vê na primeira fase é onde está a ferramenta, para que ele obtenha uma cobertura adequada do processo de desconstrução interna”, disse Nash. “Depois que ele sente que atingiu um certo nível em que eles querem começar a remover os materiais, o sonar entra e mapeia os detritos, para que ele possa rastrear a ferramenta enquanto ele está fazendo uma desconstrução e ele pode fornecer orientação às máquinas que tem que remover os detritos. "

Uma 'visão panorâmica' com precisão
Andrew Teese, um operador de máquina no projeto, diz que o equipamento de posicionamento foi um avanço significativo em comparação com a "caça e bicadas" convencionais necessárias para esse tipo de trabalho de construção naval. Usando métodos tradicionais, uma equipe provavelmente escavaria em um padrão semelhante a uma grade na localização geral do antigo píer, de uma extremidade à outra. Em vez disso, ele conseguiu usar o sistema Trimble em um guindaste sobre esteiras Manitowoc 999 com uma ferramenta de concha para limpar o fundo do rio onde o antigo píer foi desmontado.

O software segue um padrão de 'semáforo', indicado em verde na caixa de controle do operador quando a escavação é necessária e mudando para amarelo à medida que o operador se aproxima da inclinação. O sistema fornece informações atualizadas para que a estrutura seja 'quebrada' e movida sob a água, as imagens e as cores sejam atualizadas em tempo real. Na tela, o software TMC da Trimble mostra elevação, localização e uma visualização 3D em tempo real. Segundo Teese, ele até conseguiu ver e recuperar pedaços de concreto do tamanho de uma bola de futebol, o que seria quase impossível de detectar sem a capacidade do sonar.

"É muito mais rápido, porque podemos ver onde estivemos, podemos ver a largura do material que se espalhou e podemos progredir através do píer e da pilha de entulho com precisão", disse Teese. “Coisas que você perdeu ao percorrer a área em que pode obter uma localização exata, não precisa procurar coisas, apenas sabe onde está tudo.”

Com imagens precisas, incluindo pontos de referência sobrepostos e coordenadas na parte superior da pesquisa, a equipe desenhou prismas em torno dessas peças 'ausentes' de material e importou esses dados para as caixas de controle dos operadores.

"Qualquer pessoa que tenha realizado demolição de água está muito familiarizada com o termo 'trabalhar às cegas', porque é basicamente o que as pessoas fazem", disse Yaffee. “Para nós, o investimento no produto em relação à escala do projeto, junto com o fato de que o sonar e o software podem ser reconfigurados e usados no próximo projeto, facilitou muito a decisão de levar esse equipamento em."

Foco: Segurança e Meio Ambiente
Além de identificar e remover rapidamente detritos debaixo d'água, o posicionamento preciso ajudou os construtores Tappan Zee a quebrar componentes e materiais difíceis debaixo d'água, sem depender apenas de mergulhadores. Os mergulhadores também têm um plano mais previsível e bem documentado antes de mergulharem no trabalho, o que melhora a segurança dos mergulhadores.

“Cortar estacas de aço com tesouras montadas em escavadeiras sem o apoio de um mergulhador ou passar um tempo significativo apenas se aproximando é quase impossível”, disse Yaffee. “Com esse nível de visibilidade e posicionamento, certamente podemos revisar as condições com os mergulhadores antes que eles afundem.”

Analisando o fundo do rio, a equipe também identificou estruturas, componentes e materiais erodidos que foram coletados ao longo dos anos a partir da ponte antiga. A Tappan Zee Constructors registrou essas digitalizações e foi solicitada pela Thruway do Estado de Nova York a remover o material. Como resultado, o site foi devolvido ao estado de Nova York em uma condição mais primitiva do que quando começaram a trabalhar.

Yaffee acredita que a tecnologia também permitiu à equipe avaliar e documentar cuidadosamente o progresso do projeto. Os recursos de construção em tempo real da ferramenta fornecem informações diárias sobre a produtividade e a documentação de que os benchmarks estavam sendo atendidos. Depois que as tarefas foram concluídas, a equipe coletou imagens da área e identificou qualquer trabalho subsequente que precisava ser feito.

Após esse novo fluxo de trabalho, Yaffee explica que o trabalho de sua equipe foi mais seguro, rápido e preciso. Não apenas isso; a equipe ampliada não consegue imaginar voltar aos métodos convencionais.

"Não passamos mais por um processo de avaliação que fizemos inicialmente para determinar se vale a pena o investimento, se haverá um retorno do investimento em trazer esse equipamento", disse Yaffee. "Em outras palavras, não fará sentido financeiramente para nós ter um equipamento aqui 'cego', enquanto todos os outros equipamentos 'têm olhos'".

Kevin Garcia é gerente da área de negócios de construção naval e especialidade na Divisão de Engenharia Civil e Construção da Trimble. Ele tem mais de 15 anos de experiência na construção de especialidades e pode ser contatado em [email protected].

Este artigo apareceu pela primeira vez na edição impressa de julho / agosto de 2019 da revista Maritime Logistics Professional .