diretrizes mnd

Um guia dos métodos não destrutivos

(MND) para instalação, recuperação, reparo

e substituição de redes, dutos e cabos

Seção A

_INTRODUÇÃO

A construção de infra-estruturas por Métodos não Destrutivos (MND) é antiga no mundo e no Brasil, para isso basta lembrarmos os leitores que um túnel rodoviário, é uma construção por MND, pois evitou a destruição de áreas de conservação, por exemplo, mas também permitiu a transposição de obstáculos naturais ou não. Com o advento de instalações, e reabilitações de redes (água, esgotos, gás, comunicação e etc.) na época mais recente (ultimas duas ou três décadas), esses serviços encontraram um ambiente no subsolo, totalmente ocupado por instalações dos mais diversos serviços como mencionado anteriormente. A engenharia preci-sava de instrumentos, técnicas e tecnologias que permitissem “navegar” ou “instalar” novos serviços (fibra ópticas, por exemplo) que reabilitassem, ou inovassem melhorando a qualidade dos serviços prestados. O MND veio exatamente atender essa demanda. Há décadas atrás, essa preocupação foi atendida e resolvida pela ISTT (International Society For Trenchless Te-chnology) em Londres (veja adiante o texto), mãe e comandante de todas as Associações de Tecnologia por MND no mundo, hoje em mais de 20 países.

A ABRATT em 1999, juntou-se a esse privilegiado grupo de entidades, e num trabalho exaus-tivo vem apostolicamente, trabalhando na divulgação e suporte a essas tecnologias, em con-junto com Universidades do mundo inteiro, inclusive a Universidade de São Paulo - USP, insti-tutos, como o Instituto OPUS, ajudando na formação de profissionais de todos os níveis. Hoje, dispomos de farta biblioteca, acesso a trabalhos e Congressos ao redor do mundo, com viagens técnicas, e uma disponibilidade para ingresso no quadro de associados, nas mais di-versas modalidades, permitindo a fácil inclusão do profissional.

É com esse espírito que uma quantidade significativa de eventos tem sido oferecido à comu-nidade técnica de nosso país, em Workshops e Congressos, que temos certeza ainda reflete pouco o muito que se pretende oferecer.

A 2 Sobre a ISTT

A Sociedade Internacional de Tecnologia Não Destrutiva – ISTT foi criada no Reino Unido em setembro de 1986. Desde essa data, vem incentivando em todo o mundo a formação de so-ciedades filiadas, nacionais e regionais.

A ISTT e suas filiadas atendem aos organismos ligados à instalação de redes subterrâneas de gás, água, esgoto, telecomunicações e distribuição elétrica; consultores, empreiteiros e instaladores de fábricas; engenheiros rodoviário e pessoal envolvido com o gerenciamento do tráfego e a integridade das redes rodoviárias; e pessoal de pesquisa e desenvolvimento de sistemas subterrâneos. Essas sociedades preocupam-se com a construção e o meio ambiente, e reconhecem os altos custos sociais impostos ao público pelas obras a céu aberto para ins-talação de redes.

Seus objetivos compreendem a evolução da ciência e da prática de métodos não destrutivos (MND) para o benefício do público, e a promoção da educação, treinamento, estudo e pesqui-sa a respeito, bem como o incentivo ao desenvolvimento de novas técnicas e à utilização de métodos não destrutivas (MND) de eficiência comprovada para instalação e recuperação de redes subterrâneas, além de promover o mapeamento e a locação dessas redes.

A ISTT criou um prêmio anual (No - Dig Award) para os mais notáveis empreendimentos ou avanços no campo das tecnologias não destrutivas, que atrai um grande número de ações de qualidade em todo o mundo. A revista oficial da ISTT, No - Dig International, é publicada men-salmente e contém artigos sobre as mais recentes aplicações e desenvolvimentos, juntamente com novos itens e informações sobre aspectos técnicos, financeiros e legais das tecnologias não destrutivas em todo o mundo. Essa revista é enviada gratuitamente aos membros das sociedades filiadas, que se tornam automaticamente membros da ISTT.

Introdução

A 3 Sobre as Diretrizes da ABRATT e da ISTT

Sem dúvida, todos os que participaram dos anos de criação das primeiros métodos não des-trutivos (MND) se sentirão motivados com a diversidade de métodos e equipamentos disponí-veis hoje em dia. Outros que estão começando agora a utilizar esses métodos poderão achar a escolha confusa e a velocidade de desenvolvimento tão grande que torne difícil permanecer atualizado com os últimos avanços.

Estas diretrizes estão dirigidas a todos que tenham interesse em métodos não destrutivos (MND) de recuperação, reparo e instalação de redes subterrâneas. Compreendem as descri-ções da maioria das técnicas de execução desses métodos, juntamente com orientadescri-ções sobre as aplicações mais adequadas.

Não foi feita nenhuma tentativa de incluir especificações detalhadas e legislação sobre essas práticas, uma vez que estas variam de um lugar para outro e as informações sobre esses as-suntos podem ser pesquisadas nas sociedades locais ou nas empresas filiadas.

Um dos principais obstáculos para o maior uso dos métodos não destrutivos (MND) é a falta de compreensão do assunto ou de conhecimento dos recursos e benefícios do uso dessas tecnologias. Se estas diretrizes puderem ajudar a quebrar algumas dessas barreiras de co-nhecimento e encorajar mais empresas a analisarem as alternativas não destrutivas, terão conseguido seu objetivo principal.

A 4 Agradecimentos

A ABRATT agradece a todos os seus associados pelo apoio permanente que tem resultado em vários trabalhos e atividades como este ora apresentado. Também queremos deixar registrado muito particularmente o esforço pessoal do Engo. Antonio Carlos Moutinho, sem o qual esse trabalho não teria sido completado. A ISTT nossa coordenadora e instituição-mãe, também é incluída no agradecimento, pois há mais de 20 anos, vem batalhando no setor, e sem dúvida, como se trata de uma tradução estendemos nosso agradecimento a dezenas de empresas e profissionais que originalmente geraram este material.

A 5 O que é o Método Não Destrutivo?

O Método Não Destrutivo (MND) é a ciência referente à instalação, reparação e reforma de tubos, dutos e cabos subterrâneos utilizando técnicas que minimizam ou eliminam a necessi-dade de escavações.

Os Métodos não Destrutivos (MND) (trenchless ou No - DIG) podem reduzir os danos ambien-tais e os custos sociais e, ao mesmo tempo, representam uma alternativa econômica para os métodos de instalação, reforma e reparo com vala a céu aberto. Vêm sendo vistas cada vez mais como uma atividade de aplicação geral do que como uma especialidade, e muitas em-presas de instalação de redes têm uma tendência a aplicar os Métodos Não Destrutivos (MND) sempre que possível, em função dos custos e dos aspectos ambientais e sociais.

Levantamentos precisos e investigações adequadas de campo (v. seção C) são essenciais para o sucesso desses métodos, por minimizarem o risco de imprevistos que possam ocorrer durante a execução dos serviços.

Os Métodos Não Destrutivos (MND) podem ser divididos em três grandes categorias: reparo e reforma; substituição in loco; e instalação de novas redes.

A 6 Reparo e Reforma

Essa categoria compreende os métodos de restauração da integridade de tubulações de-feituosas e de estruturas subterrâneas, bem como a extensão de sua vida útil. Os Métodos compreendem:

Introdução

• Revestimento por inserção de novo tubo (sliplining – seção D)

• Revestimento por inserção apertada de tubulação deformada (close-fit lining – seção E) • Revestimento por aspersão (spray lining – seção F)

• Revestimento por inserção com cura in loco (cured-in-place lining – seção G) • Reparos e vedações localizados (seção H)

• Recuperação de tubos de grande diâmetro e de Poços de Acesso (seção I)

Os Métodos Não Destrutivos (MND) podem ser divididos em três grandes categorias: reparo e reforma; substituição in loco; e instalação de novas redes.

A 7 Substituição por Arrebentamento in Loco pelo mesmo Caminhamento (on-line Replacement)

As técnicas descritas na seção J referem-se à substituição de uma rede por outra de mesmo diâmetro ou de diâmetro maior através do arrebentamento ou destruição da rede existente e instalação simultânea da tubulação final.

A 8 Instalação de Redes Novas

Os Métodos Não Destrutivos (MND) para instalação de novas tubulações, dutos e redes com-preendem:

• Perfuração por Percussão & Cravação – seção K • Perfuração Direcional & Guiada – Seção L • Cravação de Túneis e Micro-Túneis – seção M

A 9 Glossário

A seção N apresenta um glossário dos termos mais usados em Métodos Não Destrutivos (MND).

A 10 Responsabilidades

As informações contidas neste documento são fornecidas em boa fé. A ABRATT, a ISTT e seus agentes, contudo, se eximem de qualquer responsabilidade por eventuais erros ou omissões. Os leitores deverão executar suas próprias pesquisas para se satisfazerem com respeito á adequação de qualquer técnica que atenda a suas necessidades.

Introdução

Seção B

_SUMÁRIO

SEÇÃO

TÓPICO

A

Introdução

B

Sumário

C

Pesquisas e Investigações de Campo

CFTV – Sonar – Radar – Detecção de redes subterrâneas – Detecção de vazamentos

D

Revestimento por Inserção de Novo Tubo

(Sliplining)

Características básicas – Revestimentos por inserção de tubulação em espiral – Inserção sem interrupção do fl uxo

E

Revestimento por Inserção Apertada de

Tubulação Deformada (Close-fi t Lining)

F

Revestimento por Aspersão (Spray Lining)

Revestimento com argamassa – Revestimento com epóxi

G

Revestimento por Inserção com Cura In

Loco (CIPP- Cured-in-Place Pipe)

H

Reparos Localizados Pontuais e Vedações

I

Recuperação de Tubos de Grande

Diâmetro e Poços de Visita

Sumário

B1

Liners) – Revestimento por inserção de tubulação com dobra (Folded Liners) – Revestimento por inserção de tubulação em espiral expansível (Expanded Spiral Liners)

Cura térmica – Cura por Ultravioleta – Cura em temperatura ambiente – Revestimentos para recuperação de redes de gás e distribuição de água

Reparos com luvas – Injeção de resina – Sistemas de enchimento e drenagem – Reparos com robôs – Vedação mecânica –

Restabelecimento da circunferência de tubos

Revestimentos pré-formados – Recuperação in loco – Recuperação de poços de visita

K

Perfuração por Percussão e Cravação

L

Perfuração Direcional (HDD) ou Guiada

Unidirecional

M

Cravação de Tubos (Pipejacking)

e Micro-túneis

N

Glossário

J

Substituição por Arrebentamento in Loco

pelo Mesmo Caminhamento

(On-line Replacement)

Substituição por arrebentamento in Loco pelo mesmo caminhamento por percussão – Substituição in Loco pelo mesmo caminhamento por arrebentamento hidráulico de tubos – Corte de tubos – Destruição de tubos – Cravação de tubos – Substituição de ligações domiciliares de chumbo, etc.

Perfuração por percussão – Cravação de tubos

Equipamentos de Perfuração – Perfuração com auxílio de fl uido – Perfuração a seco – Colunas de perfuração – Fluidos – Controle do caminhamento e direcionamento - Acessórios

Métodos de cravação de tubos – Métodos de micro-túneis – Estruturas para cravação de tubos – Tubulações – Lubrifi cação – Poços de acesso

Sumário

Pesquisas e

Investigações

de Campo

C1

Seção C

_{PESQUISAS E INVESTIGAÇÕES DE CAMPO}

C 1 Aspectos Gerais

Pesquisas e investigações de campo cuidadosas são essenciais para todos os empreendimen-tos de engenharia civil, especialmente para atividades subterrâneas, onde o risco de encontrar imprevistos é muito mais alto. As diversas técnicas disponíveis atualmente poderão reduzir significativamente as possibilidades de encontrar maiores surpresas durante a instalação, re-cuperação ou reparo de redes por Método Não Destrutivo (MND).

Todos os sistemas foram projetados para atender a um conjunto específico de condições; nenhum deles tem aplicação universal. O conhecimento do que existe sob o solo influencia-rá, portanto, não somente o custo do projeto, como também a escolha do sistema que será utilizado. Embora as pesquisas e investigações necessárias variem bastante de um empreen-dimento para outro, três grandes grupos podem ser identificados.

Para recuperações e reparos, são necessárias informações precisas sobre o diâmetro, forma, percurso e condições da rede existente; incluindo dados sobre acessórios da rede, ligações e poços de visita. Para instalações novas, as principais informações necessárias são os dados sobre as condições do solo e do lençol freático, e a localização de redes de distribuição e coleta e outras interferências. A substituição por arrebentamento in loco requer informações sobre o material e as dimensões da rede existente, a natureza do solo no entorno e a posição da rede em relação às tubulações e cabos adjacentes.

Em projetos de recuperação, uma das ferramentas de pesquisa reconhecidas há muito tempo é o Circuito Fechado de Televisão (CFTV), que apareceu pela primeira vez em 1950 e se firmou nos anos 80, quando a eletrônica moderna passou a produzir equipamentos de alta confia-bilidade, excelente desempenho e baixo custo. Outras técnicas de inspeção, tais como sonar e radar podem, em circunstâncias adequadas, complementar ou substituir as informações obtidas pelos sistemas convencionais de CFTV. O sonar é usado principalmente para pesquisas sob água (por exemplo, em tubulações em carga acima de meia secção) e, além de identificar os defeitos, pode produzir dados quantitativos sobre as dimensões da tubulação e os níveis de assoreamento. Existem sistemas para inspecionar uma rede parcialmente cheia usando uma câmera de CFTV acima da linha d’água e um transponder sonar abaixo desta. Existe também a possibilidade de uso de radar no interior da rede, particularmente se houver suspeita de vazios externos, uma vez que possibilita também a inspeção fora das paredes do tubo.

As preocupações com vazamentos de redes de esgoto e a poluição do lençol freático e dos aqüíferos fez com que, em alguns países, a atenção se voltasse para sistemas que testassem a integridade das juntas da tubulação. Embora fossem disponibilizados sistemas de “teste e vedação de juntas”, o interesse em sistemas que testassem a estanqueidade das juntas du-rante uma inspeção convencional de CFTV, usando equipamento combinado com a câmera ou puxado atrás dela, aumentou.

Para novas instalações, as informações sobre as condições do solo podem ser obtidas por sondagens convencionais.

Em áreas mais desenvolvidas, uma das ferramentas mais importantes de pesquisa é o localiza-dor de tubos e cabos, que pode detectar a presença de tubos metálicos, cabos elétricos ener-gizados e cabos de telecomunicações. Existem diversos tipos de localizadores no mercado; a maioria utiliza um transmissor para induzir um sinal em tubos de material condutor, que pode ser seguido na superfície através de um receptor. Alguns detectores de tubos e cabos também podem ser usados como dispositivos de acompanhamento da perfuração, juntamente com máquinas de perfuração direcional ou guiada. Os sistemas de Radar de Penetração no Solo (GPR) se tornaram mais fáceis de operar nos últimos anos, e podem, freqüentemente, detec-tar tubulações não metálicas, cabos, zonas de vazamento e descontinuidades subterrâneas tais como camadas de construção de rodovias ou estratos de rocha.

Pesquisas e

Investigações

de Campo

C2

C 2 CFTV

A área de recuperação por Métodos Não Destrutivos (MND) deve sua existência, em grande parte, ao advento de sistemas confiáveis de CFTV com preço razoável, nos anos 70 e 80. De-pois disso, passou a ser impossível admitir que a infraestrutura subterrânea estivesse em bom estado porque seus defeitos já podiam ser vistos como também ficaram disponíveis os meios de classificação e priorização dos serviços de recuperação.

Uma das primeiras utilizações registradas de câmeras de TV para inspeção de tubulações ocor-reu nos anos 50, quando uma câmera bastante grande foi empurrada através de uma rede de esgotos, num carrinho de mão, para convencer o comitê de drenagem de uma subprefeitura de Londres que a rede de tijolos necessitava de reparos urgentes. Em 1958, um sistema de inspeção de redes (utilizável, embora desajeitado) foi desenvolvido na Alemanha. As primeiras câmeras utilizavam tubos de raios catódicos que não tinham bom desempenho em condições difíceis de manuseio e em ambientes agressivos, o que tornava os equipamentos frágeis e temperamentais. Isso mudou graças aos avanços ocorridos na eletrônica nos anos 80, e com a introdução de módulos de câmeras CCD (charge-coupled device). As câmeras atuais são muito menores, mais leves e mais confiáveis que suas predecessoras, e sistemas coloridos de alta resolução tornaram-se um recurso comum em todas as câmeras, exceto as de menor preço. Hoje em dia é comum que as inspeções das redes principais de esgoto, em alguns países, se-jam feitas rotineiramente, de modo que as autoridades responsáveis possam colher informa-ções abrangentes sobre as condiinforma-ções da infraestrutura subterrânea e formular um programa de manutenção planejada. O CFTV também é usado para inspeções especiais, destinadas a verificar a causa de problemas específicos. Além do uso nas redes por gravidade, os sistemas de CFTV vêm tendo aplicação crescente na inspeção de redes pressurizadas.

As câmeras podem ter cabeçotes fixos, voltados para frente, ou cabeçotes com movimentos de inclinação e giro, para mostrar diretamente a parede do tubo ou conexões laterais. Podem também dispor de lentes zoom para possibilitar uma visão próxima da parede de tubulações de grande diâmetro.

A câmera pode ser montada sobre esquis e puxada através da rede por um guincho ou, como

Câmera de CFTV montada em carro, com zoom, giro e inclinação.

Foto: cortesia de

é mais comum hoje em dia, pode ser acoplada a um trator auto-propelido com rodas ou es-teira controlado a partir do console do operador. A montagem sobre trator permite o acesso por uma extremidade da tubulação, desde que sejam cumpridas as restrições normais de segurança referentes à exaustão e à monitoração de gases em redes de esgoto.

A maioria dos fabricantes de equipamentos de CFTV pode fornecer tratores para uso em tubos de 150 mm de diâmetro ou mais. Alguns dispõem de estrutura de elevação, para permitir a regulagem rápida da altura da câmera, enquanto outros possuem sistema de direção para controle em condutores de grande diâmetro ou de fundo plano. Existem também tratores especiais para tubos de seção não circular, com rodas estabilizadoras ou esquis que correm pela parede lateral do tubo.

O acionamento dos tratores é elétrico. A energia para o trator e a câmera vem da unidade principal de controle através de um cabo blindado multi-condutor, que transporta também os sinais de controle e de vídeo. Alguns sistemas utilizam multiplexação, que permite que todos os controles da câmera e do trator possam ser acionados através de um pequeno número de condutores, possibilitando o uso de cabos menores e mais leves.

Um dos segmentos de maior crescimento é o de sistemas portáteis, freqüentemente forneci-dos com um cabo semi-rígido que permite que a câmera possa ser movida através da rede a partir de um único ponto de acesso. Muitas vezes, a câmera é equipada com um esqui “esco-va” circular, para centralizá-la no tubo. São também usadas diversas outras formas de esquis, de plástico moldado e de metal. O custo relativamente baixo de alguns desses equipamentos ampliou sua utilização para além das empresas especializadas de pesquisa, sendo cada vez mais comuns que empreiteiras locais de serviços de encanador e sistemas de drenagem usem o CFTV para detectar e averiguar a natureza de defeitos em tubulações.

Muitos fabricantes de equipamentos de CFTV que os projetavam inicialmente para uso princi-palmente em redes de esgoto e águas pluviais, passaram a desviar sua atenção para outras redes como as de gás e água potável, produzindo sistemas de câmera e acessórios projetados para inspeção em linha viva. As dimensões compactas das câmeras modernas permitem seu uso em tubos a partir de 50 mm de diâmetro. Na outra extremidade da escala o CFTV pode, com iluminação adequada, ser usado em tubos acima de 2000 mm de diâmetro.

Sistema moderno, compacto de CFTV com cabo semi-rígido e monitor integrado. Foto: cortesia de Pearpoint Inc.

Pesquisas e

Investigações

de Campo

C3

Freqüentemente, as câmeras projetadas para tubos de pequeno diâmetro vêm equipadas com cabeçote de iluminação integral, em torno da lente, formado por um anel de lâmpadas aló-genas que geram iluminação suficiente para trabalho em tubos de até 200 mm de diâmetro, dependendo da sensibilidade da câmera. Pode-se acoplar iluminação adicional para uso em diâmetros maiores, cuja única limitação é a capacidade da fonte de alimentação e do cabo. Câmeras com rotação e inclinação possuem, normalmente, iluminação no próprio cabeçote, que aponta para o local onde este está voltado, juntamente com luzes mais intensas alinhadas com o eixo da tubulação.

Estão disponíveis sistemas especializados para verificação de conexões de ramais a partir da rede principal, que compreendem uma câmera com rotação e inclinação montada em um tra-tor e uma segunda câmera satélite montada na parte superior, que pode ser apontada para uma conexão de ramal e lançar por este seu próprio cabo semi-rígido, alimentado pela unidade principal. Todas as funções são controladas remotamente a partir de um console montado em um veículo, e o sistema pode operar em tubos de 200 a 1000 mm de diâmetro.

As câmeras também podem ser adaptadas para a inspeção de poços verticais, poços de acesso, furos e estacas ocas. Algumas possuem um espelho rotativo que permite examinar de-talhadamente a parede do poço de acesso em qualquer seção transversal. O peso da câmera e do cabo é crítico para inspeções verticais profundas, uma vez que toda a carga precisa ser erguida e baixada pelo guincho instalado na superfície. Poderá também ser difícil evitar o giro da câmera.

Dispositivos protegidos contra explosão (ou “à prova de explosão”) são projetados e construí-dos dessa forma para evitar que qualquer operação ou defeito do equipamento passa causar a ignição de uma atmosfera inflamável ou explosiva. Poderão ser particularmente interes-santes para a inspeção de esgotos que contenham metano. Embora possa surpreender numa primeira análise, a inspeção de redes vivas de gás, embora exija precauções de segurança bastante restritivas, não requer necessariamente equipamentos à prova de explosão. O gás do interior da rede não pode sofrer ignição na ausência de oxigênio e pode ser considerado, portanto, como um ambiente não explosivo.

Infelizmente, as regulamentações que definem o que vem a ser “à prova de explosão” variam de um país para outro, de modo que um mesmo produto pode atender, por exemplo, aos req-uisitos europeus e não necessariamente os dos Estados Unidos, e vice-versa.

Os defensores de equipamentos à prova de explosão sustentam que estes representam uma precaução significativa de segurança, enquanto que outros alegam que as medidas normais de monitoração de gases e de ventilação de esgotos são suficientes. A falta de incentivo ao uso de equipamentos à prova de explosão decorre do seu custo mais alto, maior tamanho e

Câmera de CFTV com espelho angular para inspeção de poços e furos verticais Foto: cortesia de Telespec Ltd.

Pesquisas e

Investigações

de Campo

C4

maiores exigências de manutenção. Esses equipamentos continuarão a serem vistos dessa forma, a menos que esses argumentos sejam superados por exigências do contratante com respeito a níveis mais altos de segurança. Se as características à prova de explosão se torna-rem um requisito geral para todos os equipamentos usados em redes de esgotos, isso trará conseqüências não somente para o setor de CFTV, mas também para outros sistemas, tais como cortadores internos de tubulação e técnicas de reparo por robôs.

Pesquisas e

Investigações

de Campo

C5

Outra área que passou por grande evolução durante esses anos foi o projeto de equipamentos de controle e registro e, evidentemente, os veículos onde normalmente esses equipamentos estão instalados. Além de registrar a pesquisa em fitas de vídeo, é possível obter uma cópia impressa de uma imagem usando uma impressora de vídeo on-line, e de dar entrada das informações obtidas, diretamente em uma base de dados informatizada. Com exceção dos sistemas mais simples, todos os demais permitem a leitura das distâncias diretamente na tela, juntamente com outras informa-ções cuja entrada possa ser feita a partir do teclado.

Embora se possa rever as fitas gravadas durante uma inspeção por CFTV se a recuperação for proposta, isso não ocorre na maioria das vezes. As informações são usadas, normalmente, para gerar dados codificados das características e defeitos da tubulação, que serão carregados numa base de dados e que poderão ser examinados posteriormente por um software de análise. Foram desenvolvidos diferentes formatos de base de dados e de software ao longo dos anos, alguns com recursos gráficos (p.ex. captura das imagens das principais características e defeitos) e facilidades de ligação (links) com sistemas de localização geográfica por satélite (GPS).

C 4 Sonar

As técnicas de pesquisa por sonar utilizam a reflexão de ondas sonoras de alta freqüência para localizar e mapear descontinuidades como a parede de um tubo, de maneira bastante seme-lhante à utilizada pelo sonar náutico para localizar objetos submersos. Embora a operação no ar seja teoricamente possível, os sistemas de sonar são, quase sempre, projetados para tra-balho sob a água O transponder sonar é puxado através da rede sobre esquis ou flutuadores, e envia uma imagem da seção transversal da tubulação em intervalos predeterminados que dependem das velocidades de locomoção e de rotação do transponder.

A imagem não é uma fotografia do tipo obtido pela câmera de CFTV, mas um diagrama que mostra a forma do tubo em cada seção transversal. O sinal recebido pelo dispositivo é influen-ciado pela refletividade da superfície sobre a qual o som é transmitido, e a imagem poderá mostrar diferentes níveis de refletividade. Por exemplo, o assoreamento macio na parte infe-rior do tubo pode ser mostrado em uma cor diferente da superfície dura do tubo situada abai-xo dele. O sonar, contudo, não penetra em materiais duros, de modo que não é possível obter nenhuma informação sobre a espessura da parede do tubo ou a natureza do solo adjacente. A outra diferença em relação às pesquisas por CFTV é que o sonar pode ser calibrado para

Conjunto integrado de teclado e controle de câmera Foto:

cortesia

de

Pearpoint

Pesquisas e

Investigações

de Campo

C6

produzir dados quantitativos sobre as dimensões do tubo. Em outras palavras, uma pesquisa por sonar pode indicar com razoável precisão a forma e as dimensões do tubo em cada seção transversal, e a extensão de eventuais deformações. Fraturas e outros defeitos também po-dem ser mostrados, embora pequenas trincas não apareçam.

O equipamento de sonar é usado para verificação de tubulações que permanecem total ou parcialmente cheias, e cujo esvaziamento ou desvio do fluxo é impraticável. Pode também ser usado em tubos parcialmente cheios, em conjunto com uma câmera de CFTV, de modo que a câmera mostre a parte situada acima do nível d’água, e o sonar, a parte situada abaixo desse nível. Um problema comum em pesquisas por CFTV é a impossibilidade de observação visual da parte inferior da tubulação, por estar coberta pela água ou obscurecida pelo assoreamento. A combinação de CFTV e sonar representa uma alternativa possível para esses casos.

C 5 Radar de Penetração no Solo (Ground Penetrating Radar – GPR)

Além da aplicação normal, de localização de objetos no ar, o radar pode detectar desconti-nuidades subterrâneas. A extensão da penetração no solo é limitada pela atenuação do sinal: aumenta em comprimentos de onda maiores e apresenta melhor resolução em comprimentos de onda menores, de modo que a escolha da freqüência mais adequada é, normalmente, uma solução de compromisso entre esses fatores. O radar de penetração no solo (GPR) fun-ciona melhor em solos secos e granulares, e poderá não ser capaz de “ver” através de argilas densas ou solos encharcados. Poderão revelar mudanças nas camadas do solo, camadas de construção de pavimentos, redes e cabos enterrados, vazios, vazamentos e inclusões duras. Essa dificuldade está ligada à condutividade e resistividade dos solos que acabam extenuando as ondas, o que exige a redução do comprimento das mesmas, ou seja, a profundidade de análise.

Normalmente, o equipamento é fornecido na forma de uma caixa ou conjunto sobre esquis, que é puxado lentamente pela superfície, como um cortador de grama sem rodas. Normmente, um monitor de cristal líquido (LCD) acompanha o equipamento, juntamente com al-gum processo de armazenagem de dados para descarga em um computador. Os sistemas também foram desenvolvidos para operar no interior de um tubo, para localização de vazios no solo adjacente ou zonas de vazamento.

A maior dificuldade no uso do GPR sempre foi a interpretação dos dados de saída, embora nos últimos anos alguns fabricantes tenham feito progressos consideráveis para desmistificá-lo. Para os não iniciados, a saída direta de uma pesquisa GPR parece, muitas vezes, complexa e insondável. Mesmo um perito precisará confiar em um alto grau de dedução baseada em sua experiência, mais que em evidências conclusivas.

As informações de saída podem ser “limpas” através de filtragem dos dados e otimização dos níveis de sensibilidade. Pode-se também introduzir melhorias no processamento para produ-ção de uma tela gráfica menos assustadora que a original. Alguns sistemas atuais declaram-se

O radar de penetração no solo pode ser operado a partir da superfície ou do interior de uma câmara ou tubo

Pesquisas e

Investigações

de Campo

C7

pode prestar uma assistência considerável em condições adequadas de solo. É provável que ocorram progressos na tecnologia de GPR no futuro, e essa técnica terá, quase com certeza, maior utilização.

Sinal de saída do GPR em torno de uma rede de esgotos existente, com sobreposição de uma fotografia da rede.

C 6 Equipamentos de Detecção de Redes Subterrâneas

Localizadores de tubulações e cabos são familiares para a maioria das pessoas da área de engenharia civil, e são considerados equipamentos correntes para execução de investigações de campo antes da escavação de valas ou da execução de obras de construção subterrânea. Sua utilização tornou-se ainda mais essencial com o advento de redes subterrâneas modernas e especializadas, tais como cabos de fibras ópticas, onde as conseqüências da ruptura podem ser graves e o custo dos reparos, extremamente alto.

A maioria dos localizadores de cabos funciona através da detecção dos sinais eletromagnéticos gerados em torno de cabos energizados, e pode trabalhar em várias freqüências, para verifica-ção de linhas elétricas e de telecomunicações. Os localizadores de redes metálicas podem ser usados como simples detectores de metais ou em conjunto com um transmissor que induz um sinal na tubulação, possível de ser captado por um receptor. Os sistemas disponíveis podem acompanhar a trajetória de tubos de ferro fundido e outras redes metálicas em profundidades de até 10 metros.

A localização de redes não metálicas é mais difícil e, normalmente, exige a movimentação de um pequeno transmissor no interior da tubulação, cujo sinal é seguido pelo receptor instalado na superfície. Redes de água ou gás em funcionamento podem ser seguidas utilizando-se um

Receptor e transmissor para detecção e acompanhamento de redes subterrâneas

amigáveis, mesmo para usuários pouco experientes. Entretanto, embora o GPR possa indicar que existe uma descontinuidade sob o solo, é freqüente haver incerteza sobre a real natureza e a profundidade dessa descontinuidade, devido a variações na velocidade do radar.

Pesquisas e

Investigações

de Campo

C8

C 7 Detecção de Vazamentos

A detecção de vazamentos em redes por gravidade usando sistemas de “teste e vedação” está discutida na seção “H”. A detecção de vazamentos em redes pressurizadas, particularmente redes tronco de distribuição de água ganhou destaque nos últimos anos, quando os recursos hídricos se tornaram escassos e ocorreram pressões públicas e políticas para redução do des-perdício.

Muitos, mas não todos os sistemas de detecção de vazamentos de redes pressurizadas utili-zam um processo conhecido como “correlação dos ruídos de vautili-zamento”, que compreende a identificação do som de água escapando de uma tubulação, através de hidrofones colocados em contato com o tubo em dois locais afastados. São usados programas sofisticados de com-putação para comparação dos dados, de modo a localizar com precisão a origem do ruído. Existem também versões modernas das tradicionais “hastes de escuta”, que utilizam microfo-nes no solo para ajudar um operador experiente a localizar a origem do vazamento de água. O radar de penetração no solo (GPR) também pode ser usado para detecção de pontos de vazamento, operado desde a superfície ou no interior da rede.

C 8 Resumo

• Pesquisas detalhadas e investigações de campo são essenciais para o sucesso e a eficiência dos métodos de construção e reparo por Métodos Não Destrutivos (MND). Os resultados da pesquisa também ajudam a determinar o sistema mais adequado. Pode-se usar qualquer método convencional de investigação de campo em conjunto com as tecnologias não destru-tivas.

• O CFTV é a técnica mais comum para inspeção de redes por gravidade, e seu uso em redes pressurizadas vem aumentando. Estão disponíveis muitos tipos de sistemas de CFTV, inclusive sistemas compactos de fácil transporte, para tubos de todas as formas e diâmetros.

• A entrada dos dados de CFTV em sistemas informatizados de verificação e análise facilita os procedimentos de manutenção planejada e gerenciamento de ativos.

• O sonar pode ser usado isoladamente ou em conjunto com o CFTV para obter o perfil de uma tubulação abaixo do nível d’água. Pode também fornecer informações quantitativas sobre as dimensões do tubo e os níveis de assoreamento.

• O radar de penetração no solo (GPR) pode detectar objetos enterrados, descontinuidades e vazamentos, dependendo da natureza do solo. As informações de saída de alguns sistemas requerem a interpretação de especialistas.

• Os equipamentos de localização de redes subterrâneas são bastante usados para planejar a trajetória de uma instalação e evitar danos de custo alto. Alguns localizadores também podem ser usados para acompanhamento de Perfuração Direcional (HDD).

• As técnicas de detecção de vazamentos estão disponíveis tanto para redes por gravidade como para redes pressurizadas, e podem evitar a necessidade de escavações e reinstalações caras para localizar a origem de um problema.

trecho de fio semi-rígido revestido de nylon com um cone na extremidade principal e um blo-co de blo-conexão na outra. Empurra-se uma extensão determinada de fio de ablo-companhamento dentro do tubo, utilizando-se um sistema de junção ou uma conexão de serviço. Um transmis-sor padrão é acoplado ao bloco de conexão na extremidade do fio e um localizador de redes subterrâneas poderá ser usado para localizar a rede.

D1

permi-tem a entrada de pessoas, a inserção consiste em puxar ou empurrar uma nova tubulação para dentro da existente. O conceito de utilizar o “furo existente no solo” para instalar uma nova rede dentro da antiga foi estabelecido há muito tempo, havendo registros de inserção de tubos cerâmicos por guincho, para dentro de redes de água e esgoto, datados de muitas décadas atrás.

A disponibilidade de tubos de polímeros, particularmente de tubos de polietileno unidos por fusão aumentou a popularidade dessa técnica. Tubos poliméricos de seção curta podem ser in-seridos nas redes através de solda por fusão ou com uniões mecânicas sem luva. São também usados extensivamente com técnicas de substituição in loco, tais como ruptura de tubulações (v. seção J).

Embora na teoria, qualquer material possa ser usado para a rede nova, na prática, o polieti-leno de alta densidade (PEAD) é a escolha mais comum. Trata-se não apenas de um material já bem conhecido nos setores de água potável e gás, como também resistente à abrasão e suficientemente flexível para passar por curvas apertadas durante a instalação. Pode ser emendado de topo por solda de fusão em comprimentos bastante longos, antes de ser puxado para dentro da rede existente.

Após a introdução do novo tubo, poderá ser necessária injeção no espaço anular para que a estrutura da rede existente ofereça alguma resistência e aumente a rigidez desse espaço. Na prática, essa injeção costuma ser a parte mais difícil da obra. A perda de área na seção transversal também pode ser significativa, particularmente se o diâmetro da rede introduzida estiver sendo governado pelos diâmetros dos tubos extrudados disponíveis no mercado, ou quando o diâmetro tiver de sofrer uma redução considerável para passar em deformações ou emendas deslocadas da rede existente. Como resultado dessas limitações, a substituição pura e simples tornou-se menos comum que o uso de tubos de diâmetro ligeiramente inferior (v. seção E), mas poderá ser a melhor escolha em alguns casos.

D 2 Aplicações Esgotos

Redes de gás

Redes de água potável

Redes industriais/ de produtos químicos Redes retas

Redes com curvas Redes circulares Redes não circulares Redes de seção variável Redes com conexões laterais Redes com deformações Redes pressurizadas

Redes com acesso de pessoal

? (v. nota A)

? (v. nota E)

? (v. nota F)

? (v. nota G)

? (v. nota F)

? (v. nota H)

(v. nota B)

(v. nota C)

(v. nota D)

(A) A inserção pode ser usada para recuperação de redes de esgoto, mas normalmente não é a primeira opção para redes por gravidade, devido á redução de diâmetro.

Revestimento Por Inserção

(Sliplining)

Seção D

REVESTIMENTO POR INSERÇÃO (SLIPLINING)

(B) A aprovação da autoridade reguladora envolvida é necessária para todos os materiais que estejam em contato com água potável.

(C) Desde que o material da tubulação seja compatível com os produtos químicos.

(D) Não é possível passar por curvas fechadas demais, especialmente em diâmetros maiores. Todas as curvas aumentam o atrito entre a tubulação nova e a existente, durante a instala-ção, e por essa razão, o comprimento de tubo que pode ser puxado sem tensão excessiva é reduzido.

(E) Existem tubos de PEAD para seções não circulares, embora sejam pouco comuns.

(F) A bitola do revestimento deve ser definida em função da menor dimensão da rede existen-te, a menos que sejam incorporados trechos cônicos.

(G) Normalmente, é necessário escavar até as conexões e desacoplá-las antes de instalar o revestimento, e certamente antes da injeção. As religações internas podem ser executadas, embora o processo seja mais complicado que no caso de revestimentos de diâmetro ligeira-mente inferior.

(H) Devido ao peso do material, não é usual puxar uma nova rede para dentro de uma tubu-lação desse tipo como uma tubutubu-lação contínua. As técnicas de recuperação de tubulações de maior diâmetro estão apresentadas na seção I.

D2

Revestimento Por Inserção

(Sliplining)

D 3 Requisitos de Projeto

Os tubos usados para revestimento são, normalmente, mas nem sempre, tubos isolados de tipo e especificações similares aos usados para a construção de redes novas. As tubulações de PEAD são usadas normalmente em aplicações onde a pressão interna é o critério principal. O projeto de revestimentos de PEAD em redes pressurizadas segue os mesmos princípios utilizados para o projeto de redes novas. Revestimentos de parede fina (não estruturais) po-dem ser usados ocasionalmente, desde que se saiba que a rede instalada oferece resistência suficiente, e desde que à injeção encha completamente o espaço anular, de modo a não deixar nenhuma parte do revestimento sem apoio. Normalmente, é extremamente difícil garantir essa condição, e por isso os tubos de parede fina não são preferidos para a inserção normal, embora sejam freqüentemente usados na inserção de tubulação reduzida (diâmetro ligeira-mente menor) descrito na seção E.

Poderá não ser necessária a injeção no espaço anular na recuperação de redes pressurizadas, mas esse procedimento é usualmente necessário para redes por gravidade, para aumentar a rigidez anular do revestimento. Em redes de esgoto, o revestimento é projetado para ser com-primido pela rede existente e pela injeção no espaço anular, sem formar uma estrutura coesa com a parede da rede. Nessa situação, a injeção atua somente como enchimento, não tendo necessidade de resistência estrutural. Sistemas que utilizam a rede existente para alguma for-ma de apoio estrutural são conhecidas às vezes como técnicas “de revestimento interativo”. Devido ao módulo de elasticidade relativamente baixo do PEAD, tubos de parede grossa po-derão precisar suportar altas cargas externas. Esse poderá ser um fator importante no projeto de redes por gravidade instaladas a uma profundidade considerável ou sujeitas a cargas de-correntes do tráfego de veículos. Nesses casos, poderá ser econômico projetar o revestimento de PEAD como uma fôrma permanente para injeção de alta resistência, em lugar de aumentar a espessura de sua parede. Nesse tipo de sistema de revestimento de redes, a injeção é o principal elemento estrutural.

Em todos os casos, a tubulação final deverá ser projetada para suportar não somente os esforços internos e externos em serviço, mas também os esforços que ocorrerem durante a instalação, particularmente as forças de guinchamento e a pressão de injeção.

D 4 Tubos para Revestimento por Inserção

Conforme indicado anteriormente, os tubos de revestimento são feitos, normalmente, de po-lietileno, mas podem ser de qualquer material que possa ser introduzido na rede existente. O principal critério estabelece que, para minimizar a redução da seção, emendas e junções não devem ficar salientes na parede do tubo.

D3

Revestimento Por Inserção

(Sliplining)

Evidentemente, se uma linha de tubo está sendo puxada, suas emendas não poderão ser puxadas separadamente. As emendas de topo por fusão são usadas com freqüência, execu-tando-se a fusão na superfície ou no poço de entrada.

Dependendo da disponibilidade de espaço, a emenda na superfície permite preparar segmen-tos longos de tubo que podem ser puxados rapidamente para minimizar a interrupção para manobra e manutenção. Devido ás limitações na curvatura dos tubos, contudo, esse método de instalação poderá requerer longas valas de acesso de partida, especialmente em redes profundas ou de grande diâmetro. A fusão na vala permite executar escavações menores, mas a velocidade de instalação será função da velocidade com que as juntas podem ser soldadas e resfriadas.

Emenda de topo por fusão de um tubo de PEAD para revestimento

Os procedimentos e precauções normais para emendas de topo por fusão em instalações novas se aplicam da mesma maneira para tubos de revestimento. As recomendações dos fa-bricantes dos tubos e dos equipamentos de fusão devem ser seguidas cuidadosamente. Existem duas alternativas mais comuns para as emendas por fusão: rosqueadas e de encaixe. As primeiras podem ser usadas para tubos de materiais como polipropileno, e asseguram uma emenda confiável e de execução rápida, com um custo maior de execução. As emendas de encaixe podem não suportar altos esforços de tração e, muitas vezes, são empurradas por pis-tões hidráulicos a partir do poço de entrada. Essa é uma técnica similar á usada em algumas formas de substituição in loco descritas na seção J.

As tubulações com emendas mecânicas estão disponíveis em comprimentos que atendam ao espaço local para inserção, e podem ser instaladas a partir de poços de acesso existentes. A usinagem das emendas, contudo, poderá representar uma grande parcela dos custos de fabricação, o que faz com que tubos de pequeno comprimento tenham um custo unitário relativamente alto.

D 5 Inserção

Como foi discutido anteriormente, os tubos de revestimento por inserção podem ser puxados, empurrados ou enrolados em espiral. Se forem puxados, um componente importante é o cabeçote de tração, que prende a nova tubulação e transmite o esforço do cabo do guincho. O cabeçote propiciará uma conexão segura sem causar valores altos de tensão localizada. Alguns projetos prevêem a vedação da extremidade do tubo para evitar a entrada de solo ou entulho, o que é particularmente desejável para redes de água potável.

D4

Revestimento Por Inserção

(Sliplining)

Revestimentos de pequeno diâmetro são puxados, normalmente, com “meias de tração”. Tra-ta-se de tubos trançados em forma de diamante, que tendem a reduzir seu diâmetro e prender o tubo quando se executa um esforço de tração.

Para evitar um esforço excessivo sobre a tubulação final de revestimento, pode-se instalar uma conexão de segurança entre o cabo do guincho e o cabeçote de puxamento. Essas cone-xões possuem uma série de pinos intercambiáveis que determinam à carga máxima acima da qual suas duas metades irão se separar. Embora indesejável, a ruptura da conexão é normal-mente preferível à danificação e subseqüente falha do tubo, e a presença de uma conexão de segurança faz com que as mentes dos operadores se concentrem em evitar esforço excessivo no guincho.

Revestimentos por inserção de tubulação de pequeno diâmetro podem ser puxados manual-mente, mas a maioria necessita de um guincho para isso. O guincho deve aplicar uma força constante e progressiva, sem trancos ou variações descontroladas de força. Deve-se estudar criteriosamente o posicionamento do guincho e a trajetória do cabo. Muitas vezes, é necessá-rio instalar polias adicionais no poço de entrada ou de saída, para assegurar que o cabo tenha um percurso desobstruído e não sofra abrasão em nenhuma parte da câmara.

Preparação para inserção de um revestimento de PEAD de 500 mm

Existem diversos projetos de máquinas de inserção, manuais e hidráulicas. Algumas são proje-tadas para trabalhar a partir do poço de entrada, enquanto outras ficam localizadas na super-fície, logo atrás desse poço. A máquina de inserção fixa o tubo de revestimento e o empurra para frente, dentro da tubulação existente. Nessa ocasião, o mecanismo de fixação é solto e retorna ao ponto de partida, repetindo o processo.

Guincho

Poço de acesso

Tubulação Final Polia

Cabeça de puxamento

D5

Revestimento Por Inserção

(Sliplining)

D 6 Revestimentos por Inserção de Tubulação em Espiral

Foram desenvolvidos métodos para inserção de tubos ou revestimentos in loco através do enrolamento helicoidal de uma fita de PVC, o que reduz ou elimina a necessidade de uma vala de entrada. Para aumentar a rigidez, a faixa é nervurada com “perfis T” na face que será a externa. Em alguns sistemas, as bordas da faixa se travam para formar uma vedação estan-que, enquanto estan-que, em outros, usa-se uma faixa separada de vedação para unir as espirais adjacentes. Mais conhecido como revestimento “em espiral”, o tubo é produzido por uma má-quina de enrolamento acionada hidraulicamente que, normalmente, fica situada em um poço de visita ou em uma pequena escavação. O tubo avança dentro da rede existente à medida que mais espirais são produzidas. Como todo o tubo gira durante sua instalação, os fatores limitantes são, normalmente, o atrito e o peso de tubulação que a máquina consegue girar. Pode-se usar flutuação para reduzir a carga.

Produção de um revestimento por inserção de tubulação em espiral, mostrando-se o tubo saindo da máquina de enrolar.

Foto: cortesia de Subterra

Uma técnica alternativa de enrolamento em espiral utiliza uma máquina que se move através da rede existente à medida que gera o tubo, eliminando dessa forma a necessidade de rota-ção do revestimento. Se for usado um molde com a forma da rede a ser recuperada, pode-se gerar seções não circulares, inclusive ovóides, ovais e retangulares. Para diâmetros maiores, pode-se inserir armadura de aço entre as nervuras, para aumentar a rigidez anular do reves-timento.

Após a instalação do tubo, executa-se a injeção no espaço anular, da mesma forma descrita para tubos de outros materiais. As nervuras externas propiciam o travamento mecânico entre o revestimento e o material de injeção.

Uma variante do conceito de enrolamento em espiral, na qual o tubo instalado é expandido para se ajustar ao máximo à parede da rede existente, está descrito na seção E. Existem tam-bém versões para redes cujo diâmetro permite a entrada de pessoas, detalhadas na seção I.

D 7 Injeção

Sistemas de revestimento onde este se liga à rede existente e atua em conjunto com ela, e sistemas onde o revestimento serve apenas como forma para a injeção no espaço anular, re-querem argamassas estruturais com resistência à compressão geralmente entre 10 e 20 kPa. Sistemas que são comprimidos pela rede existente, mas não precisam se flexionar para isso, requerem apenas um enchimento que possa transmitir as cargas entre os dois elementos. Algumas das argamassas usadas para esse fim possuem resistência similar à da argila

endu-D6

Revestimento Por Inserção

(Sliplining)

recida (em torno de 1 kPa), embora não haja problema em utilizar materiais de resistência mais alta

As argamassas usadas com mais freqüência são de cimento Portland comum para aplicação geral e “fly ash” pulverizada (OPC/PFA), embora exista no mercado uma grande variedade de formulações especiais. Uma destas é uma argamassa de viscosidade muito baixa, que flui pelo espaço anular por gravidade ou pressão mínima, e cura em cerca de 20 minutos. Uma vantagem das argamassas de cura rápida é permitir a execução da injeção com maior rapidez que os materiais convencionais.

As forças que atuam sobre o revestimento durante a injeção são algumas vezes mais altas que quaisquer outras encontradas nas condições normais de trabalho. As falhas devidas à pressão de injeção e às forças de flutuação devem ser evitadas. As forças de flutuação são, muitas vezes, subestimadas, especialmente em redes de maior diâmetro, onde é preciso lembrar que a força está relacionada mais com o peso da argamassa deslocada sobre o revestimento (isto é, o volume do revestimento multiplicado pela densidade da argamassa) do que com o peso da argamassa no espaço anular.

Uma prática comum é encher o tubo de revestimento com água durante a injeção, para ajudar a contrapor a força de flutuação e resistir à pressão externa. Mesmo assim, como a maioria das argamassas tem peso específico acima de 1,0, poderá ainda haver necessidade de fazer a injeção por etapas, especialmente em grandes redes por gravidade, onde o gradiente é crítico e a flutuação poderá não ser aceita.

D 8 Inserção em Carga e Recuperação de Redes sem Interrupção do Fluxo

Foram desenvolvidas diversas técnicas que permitissem a inserção de uma nova tubulação de polietileno numa rede de distribuição ou ramal de distribuição de gás existente, sem inter-rupção do fornecimento. Geralmente, esses métodos se baseiam no fluxo do gás pelo espaço anular entre as tubulações antiga e nova durante a instalação, o que acarreta uma redução no diâmetro do tubo. Isso pode ser aceitável no caso de redes antigas, projetadas originalmente para gases de menor poder calorífico, ou distribuídos a pressões menores que as utilizadas atualmente.

Está fora do escopo deste documento descrever os diversos sistemas patenteados para intro-dução de tubos em redes, sem interrupção do fluxo. Por razões óbvias de segurança, foram definidos procedimentos restritivos e detalhados para instalação, e o que se segue pretende ser somente uma diretriz geral dos princípios básicos. Os sistemas disponíveis podem ser uti-lizados em redes de baixa e média pressão.

O primeiro estágio consiste em isolar o trecho de rede a ser recuperado, mantendo-se o su-primento de gás através de um desvio em uma ou em ambas as extremidades. Em seguida, o novo tubo de polietileno é introduzido através de vedações fixadas na rede antiga, na es-cavação de acesso. O tubo é empurrado por máquinas pneumáticas ou hidráulicas, por toda a extensão do trecho isolado. Os comprimentos típicos de inserção variam entre 100 e 500 metros.

Cone de fechamento

Vedação de saída Opção para ligação dos sistemas existentes de baixa ou média pressão Fechar para transferir sem

fluxo ou usar espuma

Vedação de entrada

Inserção numa rede de distribuição de gás, sem corte do fornecimento.

D7

Revestimento Por Inserção

(Sliplining)

Existem diversas variantes da técnica. Na mais simples, a nova tubulação de PEAD é passada através de vedações situadas na escavação de saída, podendo então ser ligado à rede existen-te ou a uma nova, geralmenexisten-te de pressão mais alta. Em todas as varianexisten-tes, o espaço anular entre as tubulações antiga e nova é usado para manter o suprimento para os consumidores durante a instalação. Para facilitar a transferência dos serviços para a nova rede de PEAD, in-jeta-se espuma de poliuretano no espaço anular, para fazer cessar o fluxo de gás e possibilitar a remoção da rede antiga e a conexão da nova.

Redes de distribuição de 75 a 450 mm podem ser recuperadas utilizando-se o método aci-ma.

Para a recuperação de ramais de ligação, foi desenvolvida uma técnica que permite manter a posição do medidor existente, introduzindo-se o tubo de PEAD através de um cotovelo de 90o , um “T” ou curvas de raio longo. Após a remoção do medidor e do registro, instala-se o conjunto soprador na conexão situada na posição do medidor e coloca-se ar comprimido na rede antiga para remover ferrugem solta. O receptor do tubo, a curva e o tubo são acoplados ao ramal, inserindo-se rapidamente ar para soprar uma linha até a extremidade mais distante, para puxar de volta o cabo do guincho, que é instalado na parte superior do receptor do cabo. Um pedaço curto de tubo de PE é puxado pela rede, para remover ferrugem e incrustações remanescentes. Em seguida, instala-se o comprimento total de tubo usando o guincho em combinação com uma força de empuxo aplicada manualmente na outra extremidade. A tubu-lação é testada pouco tempo depois, para permitir que se recupere de eventuais estiramentos. Essa técnica também pode ser adaptada para a recuperação de ramais de ligação de água.

Após a inserção Transição metálica instalada no interior da edificação

Pode-se usar uma transição de tecido neste local Tubo de PEAD introduzido a partir de um destes pontos Argamassa/espuma

injetada no espaço anular a partir do acoplamento

de transição Nova tubulação de PE instalada

com vedação cônica aletada

Inserção em ramais de ligação de gás

Foi desenvolvido um método de instalação em ramais domiciliares de gás, sem interrupção do fornecimento, no qual um novo tubo de PEAD é empurrado através de um sistema de veda-ção acoplado à tubulaveda-ção antiga, na propriedade do consumidor ou através de uma pequena escavação feita fora da edificação. Não é necessária nenhuma escavação no local da conexão do ramal, na via. O espaço anular entre os tubos antigo e novo é preenchido com uma veda-ção permanente, instalando-se um cone de vedaveda-ção na extremidade do tubo de PEAD para evitar que esse produto entre na rede de distribuição. O sistema está disponível para ramais de aço com diâmetro entre 20 e 50 mm, operando em pressões até 50 milibar. Estão sendo desenvolvidas adaptações que permitam o uso dessa técnica em pressões mais altas e em redes de água.

D8

Revestimento Por Inserção

(Sliplining)

D 9 Conexões Laterais e de Ramais

A religação de derivações e ramais, feita em conjunto com os trabalhos de revestimento por inserção de redes, necessita usualmente de escavação. Poderá ser possível cortar interna-mente uma abertura no revestimento antes de fazer a injeção e introduzir uma bolsa inflável na conexão lateral para vedação entre o revestimento e a derivação para evitar a entrada da argamassa. A complexidade dessa operação, contudo, somente se justifica se o acesso exter-no for muito difícil ou impossível, e esse procedimento somente pode ser usado em tubos de grande diâmetro.

Deve-se executar a escavação e desligar a derivação antes de se executar a injeção. Normal-mente, usa-se a eletrofusão para fixar as derivações no tubo de revestimento (de PEAD), como se faz normalmente em instalações novas. Existem acoplamentos especiais para religa-ção da derivareliga-ção existente com a nova rede.

D 10 Resumo

• O revestimento por inserção com tubo de menor diâmetro é uma técnica conceitualmente simples, que pode ser aplicada a redes pressurizadas e por gravidade.

• Praticamente qualquer tipo de material durável pode ser usado, embora o polietileno seja o mais comum.

• Tubos e acessórios de mercado, como os usados para instalações novas, podem ser usados para o revestimento por inserção de redes existentes. As emendas, contudo, não podem ser salientes em relação à circunferência externa da tubulação final usada para revestimento. • Os tubos podem ser empurrados ou puxados, dependendo do material e do projeto das emendas.

• Pode-se obter uma rede tão boa quanto uma nova, mas a redução de diâmetro poderá ser significativa.

• Normalmente é necessária a injeção, pelo menos nas redes por gravidade, para aumentar a resistência ás cargas externas.

• Existem técnicas para inserção de tubos de revestimento em redes de gás, sem interrupção do fluxo.

E1

Seção E

_{TUBULAÇÃO DEFORMADA (CLOSE-FIT LINING)}

REVESTIMENTO POR INSERÇÃO APERTADA DE

O uso de revestimentos por inserção de tubulação deliberadamente deformada antes da inser-ção, com posterior recomposição de sua forma original após a colocainser-ção, de modo a ficarem bastante justos dentro da tubulação existente corresponde a inserção apertada de tubulação deformada (“close-fit lining” ou “modified sliplining”). Essas técnicas são um desenvolvimento lógico da inserção básica descrita na seção D, e tanto podem ser usadas em redes por gravi-dade como em redes pressurizadas.

O revestimento curado in loco também pode ser considerado como de inserção apertada, mas será apresentado na seção G deste documento.

A inserção apertada utiliza, freqüentemente, a memória construtiva de alguns polímeros usa-dos na construção de tubos: são usadas duas alternativas principais, cujo objetivo é produzir um revestimento ajustado que maximize o diâmetro final e evitar a necessidade de injeção no espaço anular. Uma das alternativas procura reduzir temporariamente o diâmetro do tubo de revestimento através da compressão por rolo, algumas vezes referida como “reduzida”, de modo que possa ser introduzido na rede existente e pressurizado posteriormente para recuperar suas dimensões normais. Devido às limitações da redução dimensional que pode ser conseguida, essa técnica é mais adequada para redes pressurizadas do que para redes de esgoto com irregularidades dimensionais.

A segunda alternativa envolve a dobragem do tubo de revestimento numa forma de “U” ou “C” antes da inserção e o uso posterior de calor ou pressão para restaurar a forma circular. Essa técnica é freqüentemente descrita como “dobra e reconformação”. O diâmetro e a espessura da parede do tubo de revestimento são as principais limitações desse processo, mas existem variantes para polietileno e PVC, para redes pressurizadas e redes de esgoto por gravidade. Além desses dois tipos principais, existem técnicas que envolvem dobragem em outras confi-gurações e uso de materiais termoplásticos capazes de se expandir até um ajuste apertado, sem deformação posterior.

Esgotos

Redes de gás

Redes de água potável

Redes industriais/ de produtos químicos

Redes retas

Redes com curvas

Redes circulares

Redes não circulares

Redes de seção variável

Redes com conexões laterais

Redes com deformações

Redes pressurizadas

Redes com acesso de pessoal

? (v. nota D)

? (v. nota E)

? (v. nota F)

? (v. nota E)

? (v. nota G)

(v. nota B)

(v. nota H)

(v. nota C)

(v. nota A)

O diâmetro do tubo é reduzido através da passagem por rolos ou ferramentas. Após a inserção, retorna a suas dimensões originais.

Diagrama: cortesia de Subterra

E2

(A) Existem sistemas patenteados voltados especificamente para a recuperação de redes de esgoto, que utilizam revestimentos dobrados que são reconformados posteriormente, ou re-vestimentos inserção de tubulações em espiral expansível cujo diâmetro aumenta após a in-serção. Os revestimentos por inserção de tubulação reduzida (Swage lining) não são, contudo, adequados a redes de esgoto em geral.

(B) É necessária aprovação do órgão regulador para todos os materiais que estejam em con-tato com água potável.

(C) Todas as curvas aumentam o atrito entre o tubo antigo e o novo, durante a instalação. Isso reduz a extensão de tubo que pode ser puxada sem sobrecarregar o tubo.

(D) Os tubos dobrados podem ter capacidade de se moldar a alguns perfis não circulares. Os revestimentos por inserção de tubulação reduzida são previstos para tubos circulares.

(E) Os tubos dobrados e estampados não têm condições de se ajustar a variações significa-tivas de perímetro da rede existente. Revestimentos por inserção de tubulação em espiral expansível podem ser mais adequados para isso. Em alguns casos, os revestimentos com tubulação dobrada podem ser usados em tubos que estejam deformados.

(F) Dependendo do diâmetro do tubo, a religação interna das ligações domiciliares pode ser possível usando robôs, embora a escavação seja mais comum em redes pressurizadas. (G) Alguns revestimentos por inserção apertada de tubulação deformada (Close-fit Lining) foram desenvolvidos para uso em redes de grande diâmetro (inclusive redes com condições de acesso de pessoal), enquanto outros foram projetados principalmente para redes de diâ-metros menores.

(H) Desde que o material do tubo seja compatível com os produtos químicos.

E 3 Revestimentos por Inserção de Tubulação Reduzida (Swaged Liners)

Existem revestimentos por inserção apertada que prevêem a redução temporária do diâmetro do tubo de revestimento, de modo que possa ser puxado para dentro da tubulação existente, e a posterior recuperação de seu diâmetro original. Baseiam-se no fato de que os polímeros possuem uma “memória” e tendem a recuperar suas dimensões e formas originais, embora na prática esse processo seja auxiliado pela aplicação de pressão interna.

As técnicas foram desenvolvidas para redes de gás, embora possam ser usadas na maioria das redes pressurizadas, inclusive em redes de distribuição de água potável. Como a redu-ção de diâmetro é limitada pelas propriedades do material, esses processos não são usados comumente em redes de esgoto que tenham junções deslocadas ou outras irregularidades dimensionais. Um material com módulo de flexibilidade mais alto que a maioria dos utilizados é preferível para redes por gravidade que tenham cargas externas altas.

A tubulação final é feita de polietileno que não só tem propriedades físicas adequadas para o processo de redução de diâmetro, como também é um material aprovado para redes de gás e água potável. O diâmetro desse tubo é reduzido pela passagem por um sistema de rolos ou ferramentas, numa máquina de acionamento hidráulico. Isso pode ser feito no campo, como parte do processo de instalação, ou na fábrica, antes da remessa dos tubos.

Após o lançamento do tubo com diâmetro reduzido para dentro da tubulação existente e o fechamento de ambas as extremidades, aplica-se pressão para fazer o tubo voltar a suas di-mensões originais. Essa técnica pode ser aplicada a tubos para redes pressurizadas ou para elementos não estruturais de parede fina, para proteção contra corrosão e reparo de vaza-mentos. As redes podem ser instaladas em curvas graduais e os sistemas normalmente podem ser usados em redes de 100 a 600 mm de diâmetro, embora essa técnica já tenha sido usada em tubos com mais de 1100 mm.

Revestimento Por Inserção Apertada de Tubulação Deformada (Close-fit Lining)

E3

reconfor-mados”, compreende a dobra do tubo de revestimento em forma de “U” ou “C” antes da insta-lação. Como ocorre nos revestimentos com ajuste apertado, a dobragem se destina a reduzir as dimensões da tubulação final durante a inserção, executando-se o retorno às dimensões originais para assegurar um ajuste apertado na tubulação existente. Os revestimentos dobra-dos estão disponíveis tanto para redes pressurizadas como para redes por gravidade. Usa-se geralmente o polietileno para as redes pressurizadas e o PVC para redes por gravidade. Em alguns sistemas, o revestimento é dobrado na fábrica e entregue em bobinas, para ser inserido para dentro da tubulação existente através de guinchos. Os revestimentos de PEAD, especialmente aqueles com paredes finas, podem recuperar sua forma somente com pressão, mas os tubos de PVC necessitarão também de aquecimento. Em outros sistemas, os revesti-mentos de PEAD são dobrados no campo, como parte do processo de instalação. Os tubos de PEAD dobrados na fábrica, destinados a redes pressurizadas, estão disponíveis em diâmetros até 450 mm, enquanto que os dobrados no campo podem ir até 1600 mm de diâmetro.

Máquina para redução e inserção simultânea de tubo de PEAD em redes existentes

Foto: cortesia de Subterra

E 4 Revestimento por Inserção com Dobra e Reconformação (Folded Liners)

O tubo dobrado é inserido na rede existente, recuperando em seguida sua forma original

Diagrama: cortesia de Subterra

Como alternativa para a dobragem do tubo antes da entrega, existe uma técnica de revesti-mento com ajuste apertado usada em tubos de parede fina na qual um tubo circular de PEAD é empurrado através de uma máquina de dobragem ou conformação, no campo. A técnica utiliza tubos comuns de PEAD, que são dobrados em forma de “C” ou de “U” para inserção na rede existente. Essa forma é mantida por presilhas temporárias que se rompem quando o revestimento instalado é pressurizado para recuperar sua forma original. Podem-se instalar comprimentos longos de revestimento (acima de 1000 metros) e passar por curvas, depen-dendo do diâmetro da rede e de outros fatores.

Revestimentos termoplásticos de PVC são, muitas vezes, pré-aquecidos antes da inserção, para aumentar a flexibilidade. Uma vez no local definitivo, são aquecidos internamente, para assegurar uma temperatura uniforme em todo o material. A recuperação de diâmetro pode ser feita progressivamente, introduzindo-se um dispositivo de acabamento na extremidade de montante, que é movido por pressão de vapor até a extremidade de jusante. À medida que o dispositivo avança, expande o revestimento contra a parede da tubulação existente, expelindo

Revestimento Por Inserção Apertada de Tubulação Deformada (Close-fit Lining)