Diretrizes Dos Métodos Não Destrutivos
Diretrizes Dos Métodos Não Destrutivos
Diretrizes Dos Métodos Não Destrutivos
Seo A INTRODUO
A 1 Sobre a ABRATT
A construo de infra-estruturas por Mtodos no Destrutivos (MND) antiga no mundo e no
Brasil, para isso basta lembrarmos os leitores que um tnel rodovirio, uma construo por
MND, pois evitou a destruio de reas de conservao, por exemplo, mas tambm permitiu
a transposio de obstculos naturais ou no. Com o advento de instalaes, e reabilitaes
de redes (gua, esgotos, gs, comunicao e etc.) na poca mais recente (ultimas duas ou
trs dcadas), esses servios encontraram um ambiente no subsolo, totalmente ocupado por
instalaes dos mais diversos servios como mencionado anteriormente. A engenharia precisava de instrumentos, tcnicas e tecnologias que permitissem navegar ou instalar novos
servios (fibra pticas, por exemplo) que reabilitassem, ou inovassem melhorando a qualidade
dos servios prestados. O MND veio exatamente atender essa demanda. H dcadas atrs,
essa preocupao foi atendida e resolvida pela ISTT (International Society For Trenchless Technology) em Londres (veja adiante o texto), me e comandante de todas as Associaes de
Tecnologia por MND no mundo, hoje em mais de 20 pases.
A ABRATT em 1999, juntou-se a esse privilegiado grupo de entidades, e num trabalho exaustivo vem apostolicamente, trabalhando na divulgao e suporte a essas tecnologias, em conjunto com Universidades do mundo inteiro, inclusive a Universidade de So Paulo - USP, institutos, como o Instituto OPUS, ajudando na formao de profissionais de todos os nveis.
Hoje, dispomos de farta biblioteca, acesso a trabalhos e Congressos ao redor do mundo, com
viagens tcnicas, e uma disponibilidade para ingresso no quadro de associados, nas mais diversas modalidades, permitindo a fcil incluso do profissional.
com esse esprito que uma quantidade significativa de eventos tem sido oferecido comunidade tcnica de nosso pas, 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 No Destrutiva ISTT foi criada no Reino Unido em
setembro de 1986. Desde essa data, vem incentivando em todo o mundo a formao de sociedades filiadas, nacionais e regionais.
A ISTT e suas filiadas atendem aos organismos ligados instalao de redes subterrneas
de gs, gua, esgoto, telecomunicaes e distribuio eltrica; consultores, empreiteiros e
instaladores de fbricas; engenheiros rodovirio e pessoal envolvido com o gerenciamento do
trfego e a integridade das redes rodovirias; e pessoal de pesquisa e desenvolvimento de
sistemas subterrneos. Essas sociedades preocupam-se com a construo e o meio ambiente,
e reconhecem os altos custos sociais impostos ao pblico pelas obras a cu aberto para instalao de redes.
Seus objetivos compreendem a evoluo da cincia e da prtica de mtodos no destrutivos
(MND) para o benefcio do pblico, e a promoo da educao, treinamento, estudo e pesquisa a respeito, bem como o incentivo ao desenvolvimento de novas tcnicas e utilizao de
mtodos no destrutivas (MND) de eficincia comprovada para instalao e recuperao de
redes subterrneas, alm de promover o mapeamento e a locao dessas redes.
A ISTT criou um prmio anual (No - Dig Award) para os mais notveis empreendimentos ou
avanos no campo das tecnologias no destrutivas, que atrai um grande nmero de aes de
qualidade em todo o mundo. A revista oficial da ISTT, No - Dig International, publicada mensalmente e contm artigos sobre as mais recentes aplicaes e desenvolvimentos, juntamente
com novos itens e informaes sobre aspectos tcnicos, financeiros e legais das tecnologias
no destrutivas em todo o mundo. Essa revista enviada gratuitamente aos membros das
sociedades filiadas, que se tornam automaticamente membros da ISTT.
Introduo
A1
A 4 Agradecimentos
A ABRATT agradece a todos os seus associados pelo apoio permanente que tem resultado em
vrios trabalhos e atividades como este ora apresentado. Tambm queremos deixar registrado
muito particularmente o esforo pessoal do Engo. Antonio Carlos Moutinho, sem o qual esse
trabalho no teria sido completado. A ISTT nossa coordenadora e instituio-me, tambm
includa no agradecimento, pois h mais de 20 anos, vem batalhando no setor, e sem dvida,
como se trata de uma traduo estendemos nosso agradecimento a dezenas de empresas e
profissionais que originalmente geraram este material.
Introduo
Os Mtodos No Destrutivos (MND) podem ser divididos em trs grandes categorias: reparo e
reforma; substituio in loco; e instalao de novas redes.
A 6 Reparo e Reforma
A2
Essa categoria compreende os mtodos de restaurao da integridade de tubulaes defeituosas e de estruturas subterrneas, bem como a extenso de sua vida til. Os Mtodos
compreendem:
Os Mtodos No Destrutivos (MND) podem ser divididos em trs grandes categorias: reparo e
reforma; substituio in loco; e instalao de novas redes.
A 9 Glossrio
A seo N apresenta um glossrio dos termos mais usados em Mtodos No Destrutivos
(MND).
A 10 Responsabilidades
As informaes contidas neste documento so fornecidas em boa f. A ABRATT, a ISTT e seus
agentes, contudo, se eximem de qualquer responsabilidade por eventuais erros ou omisses.
Os leitores devero executar suas prprias pesquisas para se satisfazerem com respeito
adequao de qualquer tcnica que atenda a suas necessidades.
Introduo
A3
Seo B
SEO
A
B
C
SUMRIO
TPICO
Introduo
Sumrio
Pesquisas e Investigaes de Campo
CFTV Sonar Radar Deteco de redes subterrneas Deteco de vazamentos
Sumrio
B1
Sumrio
B2
Glossrio
Pesquisas e
Investigaes
de Campo
Colapso parcial de uma rede de esgotos de tudo cermico, mostrado por inspeo de CFTV.
C1
Para novas instalaes, as informaes sobre as condies do solo podem ser obtidas por
sondagens convencionais.
Em reas mais desenvolvidas, uma das ferramentas mais importantes de pesquisa o localizador de tubos e cabos, que pode detectar a presena de tubos metlicos, cabos eltricos energizados e cabos de telecomunicaes. 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 superfcie atravs de um receptor. Alguns detectores de tubos e cabos tambm
podem ser usados como dispositivos de acompanhamento da perfurao, juntamente com
mquinas de perfurao direcional ou guiada. Os sistemas de Radar de Penetrao no Solo
(GPR) se tornaram mais fceis de operar nos ltimos anos, e podem, freqentemente, detectar tubulaes no metlicas, cabos, zonas de vazamento e descontinuidades subterrneas
tais como camadas de construo de rodovias ou estratos de rocha.
C 2 CFTV
A rea de recuperao por Mtodos No Destrutivos (MND) deve sua existncia, em grande
parte, ao advento de sistemas confiveis de CFTV com preo razovel, nos anos 70 e 80. Depois disso, passou a ser impossvel admitir que a infraestrutura subterrnea estivesse em bom
estado porque seus defeitos j podiam ser vistos como tambm ficaram disponveis os meios
de classificao e priorizao dos servios de recuperao.
Uma das primeiras utilizaes registradas de cmeras de TV para inspeo de tubulaes ocorreu nos anos 50, quando uma cmera bastante grande foi empurrada atravs de uma rede de
esgotos, num carrinho de mo, para convencer o comit de drenagem de uma subprefeitura
de Londres que a rede de tijolos necessitava de reparos urgentes. Em 1958, um sistema de
inspeo de redes (utilizvel, embora desajeitado) foi desenvolvido na Alemanha. As primeiras
cmeras utilizavam tubos de raios catdicos que no tinham bom desempenho em condies
difceis de manuseio e em ambientes agressivos, o que tornava os equipamentos frgeis e
temperamentais. Isso mudou graas aos avanos ocorridos na eletrnica nos anos 80, e com a
introduo de mdulos de cmeras CCD (charge-coupled device). As cmeras atuais so muito
menores, mais leves e mais confiveis que suas predecessoras, e sistemas coloridos de alta
resoluo tornaram-se um recurso comum em todas as cmeras, exceto as de menor preo.
Hoje em dia comum que as inspees das redes principais de esgoto, em alguns pases, sejam feitas rotineiramente, de modo que as autoridades responsveis possam colher informaes abrangentes sobre as condies da infraestrutura subterrnea e formular um programa
de manuteno planejada. O CFTV tambm usado para inspees especiais, destinadas a
verificar a causa de problemas especficos. Alm do uso nas redes por gravidade, os sistemas
de CFTV vm tendo aplicao crescente na inspeo de redes pressurizadas.
As cmeras podem ter cabeotes fixos, voltados para frente, ou cabeotes com movimentos
de inclinao e giro, para mostrar diretamente a parede do tubo ou conexes laterais. Podem
tambm dispor de lentes zoom para possibilitar uma viso prxima da parede de tubulaes
de grande dimetro.
A cmera pode ser montada sobre esquis e puxada atravs da rede por um guincho ou, como
C2
Cmera de CFTV
montada em carro, com
zoom, giro e inclinao.
Pesquisas e
Investigaes
de Campo
mais comum hoje em dia, pode ser acoplada a um trator auto-propelido com rodas ou esteira controlado a partir do console do operador. A montagem sobre trator permite o acesso
por uma extremidade da tubulao, desde que sejam cumpridas as restries normais de
segurana referentes exausto e monitorao 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 dimetro ou mais. Alguns dispem de estrutura de elevao, para permitir a
regulagem rpida da altura da cmera, enquanto outros possuem sistema de direo para
controle em condutores de grande dimetro ou de fundo plano. Existem tambm tratores
especiais para tubos de seo no circular, com rodas estabilizadoras ou esquis que correm
pela parede lateral do tubo.
O acionamento dos tratores eltrico. A energia para o trator e a cmera vem da unidade
principal de controle atravs de um cabo blindado multi-condutor, que transporta tambm os
sinais de controle e de vdeo. Alguns sistemas utilizam multiplexao, que permite que todos
os controles da cmera e do trator possam ser acionados atravs de um pequeno nmero de
condutores, possibilitando o uso de cabos menores e mais leves.
Um dos segmentos de maior crescimento o de sistemas portteis, freqentemente fornecidos com um cabo semi-rgido que permite que a cmera possa ser movida atravs da rede a
partir de um nico ponto de acesso. Muitas vezes, a cmera equipada com um esqui escova circular, para centraliz-la no tubo. So tambm usadas diversas outras formas de esquis,
de plstico moldado e de metal. O custo relativamente baixo de alguns desses equipamentos
ampliou sua utilizao para alm das empresas especializadas de pesquisa, sendo cada vez
mais comuns que empreiteiras locais de servios de encanador e sistemas de drenagem usem
o CFTV para detectar e averiguar a natureza de defeitos em tubulaes.
Sistema moderno,
compacto de CFTV
com cabo semi-rgido e
monitor integrado.
Muitos fabricantes de equipamentos de CFTV que os projetavam inicialmente para uso principalmente em redes de esgoto e guas pluviais, passaram a desviar sua ateno para outras
redes como as de gs e gua potvel, produzindo sistemas de cmera e acessrios projetados
para inspeo em linha viva. As dimenses compactas das cmeras modernas permitem seu
uso em tubos a partir de 50 mm de dimetro. Na outra extremidade da escala o CFTV pode,
com iluminao adequada, ser usado em tubos acima de 2000 mm de dimetro.
Pesquisas e
Investigaes
de Campo
C3
Pesquisas e
Investigaes
de Campo
C4
As cmeras tambm podem ser adaptadas para a inspeo de poos verticais, poos de
acesso, furos e estacas ocas. Algumas possuem um espelho rotativo que permite examinar detalhadamente a parede do poo de acesso em qualquer seo transversal. O peso da cmera
e do cabo crtico para inspees verticais profundas, uma vez que toda a carga precisa ser
erguida e baixada pelo guincho instalado na superfcie. Poder tambm ser difcil evitar o giro
da cmera.
Dispositivos protegidos contra exploso (ou prova de exploso) so projetados e construdos dessa forma para evitar que qualquer operao ou defeito do equipamento passa causar
a ignio de uma atmosfera inflamvel ou explosiva. Podero ser particularmente interessantes para a inspeo de esgotos que contenham metano. Embora possa surpreender numa
primeira anlise, a inspeo de redes vivas de gs, embora exija precaues de segurana
bastante restritivas, no requer necessariamente equipamentos prova de exploso. O gs
do interior da rede no pode sofrer ignio na ausncia de oxignio e pode ser considerado,
portanto, como um ambiente no explosivo.
Infelizmente, as regulamentaes que definem o que vem a ser prova de exploso variam
de um pas para outro, de modo que um mesmo produto pode atender, por exemplo, aos requisitos europeus e no necessariamente os dos Estados Unidos, e vice-versa.
Os defensores de equipamentos prova de exploso sustentam que estes representam uma
precauo significativa de segurana, enquanto que outros alegam que as medidas normais
de monitorao de gases e de ventilao de esgotos so suficientes. A falta de incentivo ao
uso de equipamentos prova de exploso decorre do seu custo mais alto, maior tamanho e
Outra rea que passou por grande evoluo durante esses anos foi o projeto de equipamentos de
controle e registro e, evidentemente, os veculos onde normalmente esses equipamentos esto
instalados. Alm de registrar a pesquisa em fitas de vdeo, possvel obter uma cpia impressa de
uma imagem usando uma impressora de vdeo on-line, e de dar entrada das informaes obtidas,
diretamente em uma base de dados informatizada. Com exceo dos sistemas mais simples, todos
os demais permitem a leitura das distncias diretamente na tela, juntamente com outras informaes cuja entrada possa ser feita a partir do teclado.
Embora se possa rever as fitas gravadas durante uma inspeo por CFTV se a recuperao for
proposta, isso no ocorre na maioria das vezes. As informaes so usadas, normalmente, para
gerar dados codificados das caractersticas e defeitos da tubulao, que sero carregados numa
base de dados e que podero ser examinados posteriormente por um software de anlise. Foram
desenvolvidos diferentes formatos de base de dados e de software ao longo dos anos, alguns com
recursos grficos (p.ex. captura das imagens das principais caractersticas e defeitos) e facilidades
de ligao (links) com sistemas de localizao geogrfica por satlite (GPS).
C 4 Sonar
As tcnicas de pesquisa por sonar utilizam a reflexo de ondas sonoras de alta freqncia para
localizar e mapear descontinuidades como a parede de um tubo, de maneira bastante semelhante utilizada pelo sonar nutico para localizar objetos submersos. Embora a operao no
ar seja teoricamente possvel, os sistemas de sonar so, quase sempre, projetados para trabalho sob a gua O transponder sonar puxado atravs da rede sobre esquis ou flutuadores,
e envia uma imagem da seo transversal da tubulao em intervalos predeterminados que
dependem das velocidades de locomoo e de rotao do transponder.
A imagem no uma fotografia do tipo obtido pela cmera de CFTV, mas um diagrama que
mostra a forma do tubo em cada seo transversal. O sinal recebido pelo dispositivo influenciado pela refletividade da superfcie sobre a qual o som transmitido, e a imagem poder
mostrar diferentes nveis de refletividade. Por exemplo, o assoreamento macio na parte inferior do tubo pode ser mostrado em uma cor diferente da superfcie dura do tubo situada abaixo dele. O sonar, contudo, no penetra em materiais duros, de modo que no possvel obter
nenhuma informao sobre a espessura da parede do tubo ou a natureza do solo adjacente.
A outra diferena em relao s pesquisas por CFTV que o sonar pode ser calibrado para
Pesquisas e
Investigaes
de Campo
C5
produzir dados quantitativos sobre as dimenses do tubo. Em outras palavras, uma pesquisa
por sonar pode indicar com razovel preciso a forma e as dimenses do tubo em cada seo
transversal, e a extenso de eventuais deformaes. Fraturas e outros defeitos tambm podem ser mostrados, embora pequenas trincas no apaream.
O equipamento de sonar usado para verificao de tubulaes que permanecem total ou
parcialmente cheias, e cujo esvaziamento ou desvio do fluxo impraticvel. Pode tambm ser
usado em tubos parcialmente cheios, em conjunto com uma cmera de CFTV, de modo que a
cmera mostre a parte situada acima do nvel dgua, e o sonar, a parte situada abaixo desse
nvel. Um problema comum em pesquisas por CFTV a impossibilidade de observao visual
da parte inferior da tubulao, por estar coberta pela gua ou obscurecida pelo assoreamento.
A combinao de CFTV e sonar representa uma alternativa possvel para esses casos.
Pesquisas e
Investigaes
de Campo
C6
A maior dificuldade no uso do GPR sempre foi a interpretao dos dados de sada, embora nos
ltimos anos alguns fabricantes tenham feito progressos considerveis para desmistific-lo.
Para os no iniciados, a sada direta de uma pesquisa GPR parece, muitas vezes, complexa e
insondvel. Mesmo um perito precisar confiar em um alto grau de deduo baseada em sua
experincia, mais que em evidncias conclusivas.
As informaes de sada podem ser limpas atravs de filtragem dos dados e otimizao dos
nveis de sensibilidade. Pode-se tambm introduzir melhorias no processamento para produo de uma tela grfica menos assustadora que a original. Alguns sistemas atuais declaram-se
amigveis, mesmo para usurios pouco experientes. Entretanto, embora o GPR possa indicar
que existe uma descontinuidade sob o solo, freqente haver incerteza sobre a real natureza
e a profundidade dessa descontinuidade, devido a variaes na velocidade do radar.
Quando se busca localizar algo cuja existncia conhecida, mas cuja posio no , o GPR
pode prestar uma assistncia considervel em condies adequadas de solo. provvel que
ocorram progressos na tecnologia de GPR no futuro, e essa tcnica ter, quase com certeza,
maior utilizao.
Receptor e transmissor
para deteco e
acompanhamento de
redes subterrneas
Pesquisas e
Investigaes
de Campo
C7
trecho de fio semi-rgido revestido de nylon com um cone na extremidade principal e um bloco de conexo na outra. Empurra-se uma extenso determinada de fio de acompanhamento
dentro do tubo, utilizando-se um sistema de juno ou uma conexo de servio. Um transmissor padro acoplado ao bloco de conexo na extremidade do fio e um localizador de redes
subterrneas poder ser usado para localizar a rede.
C 7 Deteco de Vazamentos
A deteco de vazamentos em redes por gravidade usando sistemas de teste e vedao est
discutida na seo H. A deteco de vazamentos em redes pressurizadas, particularmente
redes tronco de distribuio de gua ganhou destaque nos ltimos anos, quando os recursos
hdricos se tornaram escassos e ocorreram presses pblicas e polticas para reduo do desperdcio.
Muitos, mas no todos os sistemas de deteco de vazamentos de redes pressurizadas utilizam um processo conhecido como correlao dos rudos de vazamento, que compreende a
identificao do som de gua escapando de uma tubulao, atravs de hidrofones colocados
em contato com o tubo em dois locais afastados. So usados programas sofisticados de computao para comparao dos dados, de modo a localizar com preciso a origem do rudo.
Existem tambm verses modernas das tradicionais hastes de escuta, que utilizam microfones no solo para ajudar um operador experiente a localizar a origem do vazamento de gua.
O radar de penetrao no solo (GPR) tambm pode ser usado para deteco de pontos de
vazamento, operado desde a superfcie ou no interior da rede.
C 8 Resumo
Pesquisas detalhadas e investigaes de campo so essenciais para o sucesso e a eficincia
dos mtodos de construo e reparo por Mtodos No Destrutivos (MND). Os resultados da
pesquisa tambm ajudam a determinar o sistema mais adequado. Pode-se usar qualquer
mtodo convencional de investigao de campo em conjunto com as tecnologias no destrutivas.
O CFTV a tcnica mais comum para inspeo de redes por gravidade, e seu uso em redes
pressurizadas vem aumentando. Esto disponveis muitos tipos de sistemas de CFTV, inclusive
sistemas compactos de fcil transporte, para tubos de todas as formas e dimetros.
A entrada dos dados de CFTV em sistemas informatizados de verificao e anlise facilita os
procedimentos de manuteno planejada e gerenciamento de ativos.
O sonar pode ser usado isoladamente ou em conjunto com o CFTV para obter o perfil de uma
tubulao abaixo do nvel dgua. Pode tambm fornecer informaes quantitativas sobre as
dimenses do tubo e os nveis de assoreamento.
O radar de penetrao no solo (GPR) pode detectar objetos enterrados, descontinuidades
e vazamentos, dependendo da natureza do solo. As informaes de sada de alguns sistemas
requerem a interpretao de especialistas.
Pesquisas e
Investigaes
de Campo
C8
D 2 Aplicaes
Esgotos
? (v. nota A)
Redes de gs
Redes de gua potvel
(v. nota B)
(v. nota C)
Redes retas
Redes com curvas
(v. nota D)
Redes circulares
Redes no circulares
? (v. nota E)
? (v. nota F)
? (v. nota G)
? (v. nota F)
Revestimento
Por Insero
(Sliplining)
Redes pressurizadas
Redes com acesso de pessoal
? (v. nota H)
(A) A insero pode ser usada para recuperao de redes de esgoto, mas normalmente no
a primeira opo para redes por gravidade, devido reduo de dimetro.
D1
(B) A aprovao da autoridade reguladora envolvida necessria para todos os materiais que
estejam em contato com gua potvel.
(C) Desde que o material da tubulao seja compatvel com os produtos qumicos.
(D) No possvel passar por curvas fechadas demais, especialmente em dimetros maiores.
Todas as curvas aumentam o atrito entre a tubulao nova e a existente, durante a instalao, e por essa razo, o comprimento de tubo que pode ser puxado sem tenso excessiva
reduzido.
(E) Existem tubos de PEAD para sees no circulares, embora sejam pouco comuns.
(F) A bitola do revestimento deve ser definida em funo da menor dimenso da rede existente, a menos que sejam incorporados trechos cnicos.
(G) Normalmente, necessrio escavar at as conexes e desacopl-las antes de instalar o
revestimento, e certamente antes da injeo. As religaes internas podem ser executadas,
embora o processo seja mais complicado que no caso de revestimentos de dimetro ligeiramente inferior.
(H) Devido ao peso do material, no usual puxar uma nova rede para dentro de uma tubulao desse tipo como uma tubulao contnua. As tcnicas de recuperao de tubulaes de
maior dimetro esto apresentadas na seo I.
D 3 Requisitos de Projeto
Os tubos usados para revestimento so, normalmente, mas nem sempre, tubos isolados de
tipo e especificaes similares aos usados para a construo de redes novas. As tubulaes
de PEAD so usadas normalmente em aplicaes onde a presso interna o critrio principal.
O projeto de revestimentos de PEAD em redes pressurizadas segue os mesmos princpios
utilizados para o projeto de redes novas. Revestimentos de parede fina (no estruturais) podem ser usados ocasionalmente, desde que se saiba que a rede instalada oferece resistncia
suficiente, e desde que injeo encha completamente o espao anular, de modo a no deixar
nenhuma parte do revestimento sem apoio. Normalmente, extremamente difcil garantir
essa condio, e por isso os tubos de parede fina no so preferidos para a insero normal,
embora sejam freqentemente usados na insero de tubulao reduzida (dimetro ligeiramente menor) descrito na seo E.
Poder no ser necessria a injeo no espao anular na recuperao de redes pressurizadas,
mas esse procedimento usualmente necessrio para redes por gravidade, para aumentar a
rigidez anular do revestimento. Em redes de esgoto, o revestimento projetado para ser comprimido pela rede existente e pela injeo no espao anular, sem formar uma estrutura coesa
com a parede da rede. Nessa situao, a injeo atua somente como enchimento, no tendo
necessidade de resistncia estrutural. Sistemas que utilizam a rede existente para alguma forma de apoio estrutural so conhecidas s vezes como tcnicas de revestimento interativo.
Devido ao mdulo de elasticidade relativamente baixo do PEAD, tubos de parede grossa podero precisar suportar altas cargas externas. Esse poder ser um fator importante no projeto
de redes por gravidade instaladas a uma profundidade considervel ou sujeitas a cargas decorrentes do trfego de veculos. Nesses casos, poder ser econmico projetar o revestimento
de PEAD como uma frma permanente para injeo de alta resistncia, em lugar de aumentar
a espessura de sua parede. Nesse tipo de sistema de revestimento de redes, a injeo o
principal elemento estrutural.
Revestimento
Por Insero
(Sliplining)
D2
Em todos os casos, a tubulao final dever ser projetada para suportar no somente os
esforos internos e externos em servio, mas tambm os esforos que ocorrerem durante a
instalao, particularmente as foras de guinchamento e a presso de injeo.
Evidentemente, se uma linha de tubo est sendo puxada, suas emendas no podero ser
puxadas separadamente. As emendas de topo por fuso so usadas com freqncia, executando-se a fuso na superfcie ou no poo de entrada.
Dependendo da disponibilidade de espao, a emenda na superfcie permite preparar segmentos longos de tubo que podem ser puxados rapidamente para minimizar a interrupo para
manobra e manuteno. Devido s limitaes na curvatura dos tubos, contudo, esse mtodo
de instalao poder requerer longas valas de acesso de partida, especialmente em redes
profundas ou de grande dimetro. A fuso na vala permite executar escavaes menores, mas
a velocidade de instalao ser funo da velocidade com que as juntas podem ser soldadas
e resfriadas.
D 5 Insero
Como foi discutido anteriormente, os tubos de revestimento por insero podem ser puxados,
empurrados ou enrolados em espiral. Se forem puxados, um componente importante o
cabeote de trao, que prende a nova tubulao e transmite o esforo do cabo do guincho.
O cabeote propiciar uma conexo segura sem causar valores altos de tenso localizada.
Alguns projetos prevem a vedao da extremidade do tubo para evitar a entrada de solo ou
entulho, o que particularmente desejvel para redes de gua potvel.
Revestimento
Por Insero
(Sliplining)
D3
Revestimentos de pequeno dimetro so puxados, normalmente, com meias de trao. Trata-se de tubos tranados em forma de diamante, que tendem a reduzir seu dimetro e prender
o tubo quando se executa um esforo de trao.
Para evitar um esforo excessivo sobre a tubulao final de revestimento, pode-se instalar
uma conexo de segurana entre o cabo do guincho e o cabeote de puxamento. Essas conexes possuem uma srie de pinos intercambiveis que determinam carga mxima acima da
qual suas duas metades iro se separar. Embora indesejvel, a ruptura da conexo normalmente prefervel danificao e subseqente falha do tubo, e a presena de uma conexo de
segurana faz com que as mentes dos operadores se concentrem em evitar esforo excessivo
no guincho.
Guincho
Poo de
acesso
Polia
Tubulao Final
Cabea de
puxamento
Instalao de Insero
Revestimentos por insero de tubulao de pequeno dimetro podem ser puxados manualmente, mas a maioria necessita de um guincho para isso. O guincho deve aplicar uma fora
constante e progressiva, sem trancos ou variaes descontroladas de fora. Deve-se estudar
criteriosamente o posicionamento do guincho e a trajetria do cabo. Muitas vezes, necessrio instalar polias adicionais no poo de entrada ou de sada, para assegurar que o cabo tenha
um percurso desobstrudo e no sofra abraso em nenhuma parte da cmara.
Revestimento
Por Insero
(Sliplining)
D4
Existem diversos projetos de mquinas de insero, manuais e hidrulicas. Algumas so projetadas para trabalhar a partir do poo de entrada, enquanto outras ficam localizadas na superfcie, logo atrs desse poo. A mquina de insero fixa o tubo de revestimento e o empurra
para frente, dentro da tubulao existente. Nessa ocasio, o mecanismo de fixao solto e
retorna ao ponto de partida, repetindo o processo.
Produo de um
revestimento por
insero de tubulao
em espiral, mostrandose o tubo saindo da
mquina de enrolar.
Uma tcnica alternativa de enrolamento em espiral utiliza uma mquina que se move atravs
da rede existente medida que gera o tubo, eliminando dessa forma a necessidade de rotao do revestimento. Se for usado um molde com a forma da rede a ser recuperada, pode-se
gerar sees no circulares, inclusive ovides, ovais e retangulares. Para dimetros maiores,
pode-se inserir armadura de ao entre as nervuras, para aumentar a rigidez anular do revestimento.
Aps a instalao do tubo, executa-se a injeo no espao anular, da mesma forma descrita
para tubos de outros materiais. As nervuras externas propiciam o travamento mecnico entre
o revestimento e o material de injeo.
Uma variante do conceito de enrolamento em espiral, na qual o tubo instalado expandido
para se ajustar ao mximo parede da rede existente, est descrito na seo E. Existem tambm verses para redes cujo dimetro permite a entrada de pessoas, detalhadas na seo I.
D 7 Injeo
Sistemas de revestimento onde este se liga rede existente e atua em conjunto com ela, e
sistemas onde o revestimento serve apenas como forma para a injeo no espao anular, requerem argamassas estruturais com resistncia compresso geralmente entre 10 e 20 kPa.
Sistemas que so comprimidos pela rede existente, mas no 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 resistncia similar da argila endu-
Revestimento
Por Insero
(Sliplining)
D5
recida (em torno de 1 kPa), embora no haja problema em utilizar materiais de resistncia
mais alta
As argamassas usadas com mais freqncia so de cimento Portland comum para aplicao
geral e fly ash pulverizada (OPC/PFA), embora exista no mercado uma grande variedade
de formulaes especiais. Uma destas uma argamassa de viscosidade muito baixa, que flui
pelo espao anular por gravidade ou presso mnima, e cura em cerca de 20 minutos. Uma
vantagem das argamassas de cura rpida permitir a execuo da injeo com maior rapidez
que os materiais convencionais.
As foras que atuam sobre o revestimento durante a injeo so algumas vezes mais altas que
quaisquer outras encontradas nas condies normais de trabalho. As falhas devidas presso
de injeo e s foras de flutuao devem ser evitadas. As foras de flutuao so, muitas
vezes, subestimadas, especialmente em redes de maior dimetro, onde preciso lembrar que
a fora est relacionada mais com o peso da argamassa deslocada sobre o revestimento (isto
, o volume do revestimento multiplicado pela densidade da argamassa) do que com o peso
da argamassa no espao anular.
Uma prtica comum encher o tubo de revestimento com gua durante a injeo, para ajudar
a contrapor a fora de flutuao e resistir presso externa. Mesmo assim, como a maioria
das argamassas tem peso especfico acima de 1,0, poder ainda haver necessidade de fazer a
injeo por etapas, especialmente em grandes redes por gravidade, onde o gradiente crtico
e a flutuao poder no ser aceita.
Revestimento
Por Insero
(Sliplining)
Cone de fechamento
D6
Vedao de
entrada
Vedao de sada
Opo para ligao dos sistemas
existentes de baixa ou mdia presso
Existem diversas variantes da tcnica. Na mais simples, a nova tubulao de PEAD passada
atravs de vedaes situadas na escavao de sada, podendo ento ser ligado rede existente ou a uma nova, geralmente de presso mais alta. Em todas as variantes, o espao anular
entre as tubulaes antiga e nova usado para manter o suprimento para os consumidores
durante a instalao. Para facilitar a transferncia dos servios para a nova rede de PEAD, injeta-se espuma de poliuretano no espao anular, para fazer cessar o fluxo de gs e possibilitar
a remoo da rede antiga e a conexo da nova.
Redes de distribuio de 75 a 450 mm podem ser recuperadas utilizando-se o mtodo acima.
Para a recuperao de ramais de ligao, foi desenvolvida uma tcnica que permite manter
a posio do medidor existente, introduzindo-se o tubo de PEAD atravs de um cotovelo de
90o , um T ou curvas de raio longo. Aps a remoo do medidor e do registro, instala-se o
conjunto soprador na conexo situada na posio do medidor e coloca-se ar comprimido na
rede antiga para remover ferrugem solta. O receptor do tubo, a curva e o tubo so acoplados
ao ramal, inserindo-se rapidamente ar para soprar uma linha at a extremidade mais distante,
para puxar de volta o cabo do guincho, que instalado na parte superior do receptor do cabo.
Um pedao curto de tubo de PE puxado pela rede, para remover ferrugem e incrustaes
remanescentes. Em seguida, instala-se o comprimento total de tubo usando o guincho em
combinao com uma fora de empuxo aplicada manualmente na outra extremidade. A tubulao testada pouco tempo depois, para permitir que se recupere de eventuais estiramentos.
Essa tcnica tambm pode ser adaptada para a recuperao de ramais de ligao de gua.
Aps a insero
Transio
metlica
instalada no
interior da
edificao
Argamassa/espuma
injetada no espao anular
a partir do acoplamento
de transio
Tubo de PEAD
introduzido a partir de
um destes pontos
Insero em ramais de
ligao de gs
Revestimento
Por Insero
(Sliplining)
D7
D 10 Resumo
O revestimento por insero com tubo de menor dimetro uma tcnica conceitualmente
simples, que pode ser aplicada a redes pressurizadas e por gravidade.
Praticamente qualquer tipo de material durvel pode ser usado, embora o polietileno seja o
mais comum.
Tubos e acessrios de mercado, como os usados para instalaes novas, podem ser usados
para o revestimento por insero de redes existentes. As emendas, contudo, no podem ser
salientes em relao circunferncia externa da tubulao final usada para revestimento.
Os tubos podem ser empurrados ou puxados, dependendo do material e do projeto das
emendas.
Pode-se obter uma rede to boa quanto uma nova, mas a reduo de dimetro poder ser
significativa.
Normalmente necessria a injeo, pelo menos nas redes por gravidade, para aumentar a
resistncia s cargas externas.
Existem tcnicas para insero de tubos de revestimento em redes de gs, sem interrupo
do fluxo.
Normalmente, as derivaes laterais so religadas com escavao.
Revestimento
Por Insero
(Sliplining)
D8
E 1 Aspectos Gerais
O uso de revestimentos por insero de tubulao deliberadamente deformada antes da insero, com posterior recomposio de sua forma original aps a colocao, de modo a ficarem
bastante justos dentro da tubulao existente corresponde a insero apertada de tubulao
deformada (close-fit lining ou modified sliplining). Essas tcnicas so um desenvolvimento
lgico da insero bsica descrita na seo D, e tanto podem ser usadas em redes por gravidade como em redes pressurizadas.
O revestimento curado in loco tambm pode ser considerado como de insero apertada, mas
ser apresentado na seo G deste documento.
A insero apertada utiliza, freqentemente, a memria construtiva de alguns polmeros usados na construo de tubos: so usadas duas alternativas principais, cujo objetivo produzir
um revestimento ajustado que maximize o dimetro final e evitar a necessidade de injeo
no espao anular. Uma das alternativas procura reduzir temporariamente o dimetro do tubo
de revestimento atravs da compresso por rolo, algumas vezes referida como reduzida,
de modo que possa ser introduzido na rede existente e pressurizado posteriormente para
recuperar suas dimenses normais. Devido s limitaes da reduo dimensional que pode
ser conseguida, essa tcnica 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 insero e o uso posterior de calor ou presso para restaurar a forma circular. Essa
tcnica freqentemente descrita como dobra e reconformao. O dimetro e a espessura
da parede do tubo de revestimento so as principais limitaes desse processo, mas existem
variantes para polietileno e PVC, para redes pressurizadas e redes de esgoto por gravidade.
Alm desses dois tipos principais, existem tcnicas que envolvem dobragem em outras configuraes e uso de materiais termoplsticos capazes de se expandir at um ajuste apertado,
sem deformao posterior.
E 2 Aplicaes
Esgotos
(v. nota A)
Redes de gs
Redes de gua potvel
(v. nota B)
(v. nota H)
Redes retas
Redes com curvas
(v. nota C)
Redes circulares
Redes no circulares
? (v. nota D)
? (v. nota E)
? (v. nota F)
? (v. nota E)
Revestimento
Por Insero
Apertada de
Tubulao
Deformada
(Close-fit Lining)
Redes pressurizadas
Redes com acesso de pessoal
? (v. nota G)
E1
Revestimento
Por Insero
Apertada de
Tubulao
Deformada
(Close-fit Lining)
E2
A tubulao final feita de polietileno que no s tem propriedades fsicas adequadas para o
processo de reduo de dimetro, como tambm um material aprovado para redes de gs
e gua potvel. O dimetro desse tubo reduzido pela passagem por um sistema de rolos ou
ferramentas, numa mquina de acionamento hidrulico. Isso pode ser feito no campo, como
parte do processo de instalao, ou na fbrica, antes da remessa dos tubos.
Aps o lanamento do tubo com dimetro reduzido para dentro da tubulao existente e o
fechamento de ambas as extremidades, aplica-se presso para fazer o tubo voltar a suas dimenses originais. Essa tcnica pode ser aplicada a tubos para redes pressurizadas ou para
elementos no estruturais de parede fina, para proteo contra corroso e reparo de vazamentos. As redes podem ser instaladas em curvas graduais e os sistemas normalmente podem
ser usados em redes de 100 a 600 mm de dimetro, embora essa tcnica j tenha sido usada
em tubos com mais de 1100 mm.
Como alternativa para a dobragem do tubo antes da entrega, existe uma tcnica de revestimento com ajuste apertado usada em tubos de parede fina na qual um tubo circular de PEAD
empurrado atravs de uma mquina de dobragem ou conformao, no campo. A tcnica
utiliza tubos comuns de PEAD, que so dobrados em forma de C ou de U para insero
na rede existente. Essa forma mantida por presilhas temporrias que se rompem quando o
revestimento instalado pressurizado para recuperar sua forma original. Podem-se instalar
comprimentos longos de revestimento (acima de 1000 metros) e passar por curvas, dependendo do dimetro da rede e de outros fatores.
Revestimentos termoplsticos de PVC so, muitas vezes, pr-aquecidos antes da insero,
para aumentar a flexibilidade. Uma vez no local definitivo, so aquecidos internamente, para
assegurar uma temperatura uniforme em todo o material. A recuperao de dimetro pode
ser feita progressivamente, introduzindo-se um dispositivo de acabamento na extremidade de
montante, que movido por presso de vapor at a extremidade de jusante. medida que o
dispositivo avana, expande o revestimento contra a parede da tubulao existente, expelindo
Revestimento
Por Insero
Apertada de
Tubulao
Deformada
(Close-fit Lining)
E3
lquidos que estejam entre o revestimento e a rede antiga. Enquanto est flexvel, o revestimento se amolda forma da rede existente e, normalmente, forma depresses nas conexes
de ramais laterais. A presso mantida enquanto a linha resfria, at que atinja uma condio
rgida, quando as extremidades so cortadas e as conexes laterais, reabertas. Uma instalao tpica leva aproximadamente cinco horas. Deve-se ressaltar que a infiltrao de gua do
lenol fretico poder afetar negativamente a capacidade do revestimento se amoldar rede
existente, e o uso de tcnicas alternativas poder ser desejvel dentro dessas circunstncias.
O tubo dobrado de
PVC expandido
usando-se uma
ferramenta rombuda
que se move pela
tubulao.
Foto: cortesia de Insituform Technologies
Revestimento
Por Insero
Apertada de
Tubulao
Deformada
(Close-fit Lining)
E4
Uma vez inserido, o tubo aquecido por uma ferramenta de ar quente que ativa a memria
dimensional do material e faz com que ele volte s dimenses em que foi extrudado. O tubo
de revestimento se expande at conseguir um ajuste apertado, moldando-se s deformaes
e emendas da rede existente. Se, antes de executar a expanso, a rede for cortada na posio
das conexes dos ramais, o novo tubo se expandir at as dimenses corretas para o uso de
conexes padro de eletro fuso.
Est disponvel um sistema de recuperao de redes de distribuio de gua formado por uma
malha tecida circular de polister encapsulada em polietileno. Esse tubo flexvel dobrado
num C apertado antes de ser inserido na rede existente e inflado com vapor de baixa presso. O processo produz um tubo de revestimento de parede fina que pode ter uma tenso
no apoiada de ruptura aos 50 anos de at 23 bar, dependendo do dimetro. Atualmente,
esse sistema oferecido para dimetros de 70 a 200 mm, e comprimentos de at 200 metros
podem ser instalados em uma nica operao, inclusive atravs de curvas.
Duas tcnicas recentemente apresentadas para renovao de ligaes domiciliares de gua
de pequeno dimetro (12 a 18 mm) destinam-se a controlar vazamentos e a evitar a contaminao em canos de chumbo. No primeiro, um tubo dobrado de polietileno enrolado em uma
bobina colocada em um vaso de presso. A fora motora criada atravs da presso de ar
que atua sobre uma pequena pea flexvel fixada na extremidade do revestimento. O ar isento
de leo originado de um compressor com essas caractersticas injetado no vaso de presso,
empurrando essa pea e transportando o revestimento preso a ela. Infla-se ento o revestimento com ar comprimido, mantendo-se o mesmo no lugar atravs de conexes comuns de
encanamento, o que permitir reiniciar com rapidez o suprimento de gua. No segundo, ocorre a insero de um tubo extrudado de polister (PET) de dimetro menor, que expandido
com presso de vapor e mantido no lugar com conexes comuns de encanamento.
Algumas verses da tcnica de revestimentos em espiral para redes por gravidade (descritas
na seo D) oferecem a possibilidade de expanso do revestimento instalado, para proporcionar um ajuste apertado na rede existente. Durante a instalao, o deslocamento da juno
entre espiras adjacentes evitado por um fio de travamento. Aps colocar o revestimento na
posio, a mquina enroladora continua a funcionar, e o fio de travamento recolhido progressivamente para permitir que a juno deslize e a tubulao aumente seu dimetro.
O revestimento enrolado
em espiral se expande
aps a insero devido
ao deslizamento de
espiras adjacentes.
Da mesma forma observada no revestimento em espiral, pequenas vazes da rede podem ser
acomodadas durante a instalao, sem necessidade de desvio ou bombeamento adicional.
Como no h injeo, a gua do lenol fretico pode entrar nos poos de visita seguindo a trajetria entre as nervuras externas em T. Portanto, essencial providenciar uma boa vedao
entre o revestimento e a rede existente, nos poos de visita e nas conexes de ramais.
As propriedades estruturais do revestimento so definidas com base na necessidade de enrolar a fita de PVC em espiral. Os revestimentos executados dessa maneira no possuem
resistncia a cargas externas.
E 6 Resumo
Revestimentos de pequeno dimetro (por insero de tubulao reduzida) so adequados
para a recuperao estrutural de redes de distribuio de gs e gua, produzindo um revestimento com ajuste apertado na rede existente. Podero no ser adequados para redes com
juntas deslocadas ou irregularidades dimensionais.
Revestimentos por insero de tubulao com dobra de PEAD so um meio eficiente de instalao com ajuste apertado, estruturais ou no, em redes pressurizadas ou por gravidade. As
propriedades de tubos de polietileno de parede fina no so ideais para redes em mau estado
sujeitas a altas cargas externas.
Revestimentos por insero de tubulao com dobra de PVC so adequados para redes por
gravidade com dimetro at 350 mm, oferecem boa resistncia ao ataque qumico e podem
ser instalados em tempo relativamente curto. Nveis altos do lenol fretico e infiltraes podem prejudicar a instalao.
Revestimento
Por Insero
Apertada de
Tubulao
Deformada
(Close-fit Lining)
E5
Tubulaes com dobra de PE com reforo de polister devem ser usadas na recuperao de
redes de distribuio de gua e so suficientemente flexveis para passar pelas curvas durante
a instalao.
Membranas dobradas de PE para pequenos dimetros ou revestimentos expansveis de polister podem ser usadas para controle de vazamentos em ligaes domiciliares de gua e para
evitar contaminao devida a tubos de chumbo.
Revestimentos por insero de tubulao em espiral expansveis para redes por gravidade
so de instalao rpida e podem no exigir desvio de fluxo. Embora sejam de ajuste apertado, o espao entre as nervuras externas permite a passagem de gua, que precisar ser
vedada nos poos de visita e nas conexes. A rigidez do revestimento poder no ser to alta
quanto de outros sistemas.
Revestimento
Por Insero
Apertada de
Tubulao
Deformada
(Close-fit Lining)
E6
Seo F
F 1 Aspectos Gerais
Esta seo trata de sistemas de revestimento por asperso para tubos pressurizados de pequeno dimetro (sem condies de acesso para pessoas). Os mtodos de revestimento por
asperso para tubos de maior dimetro e poos de visita esto apresentadas na seo I.
Freqentemente, o principal objetivo da recuperao de redes de distribuio de gua a
remoo de depsitos e corroso, com a posterior aplicao de um revestimento que iniba a
deteriorao futura e vede pequenos vazamentos. Os materiais de uso mais comum para esse
fim so argamassa de cimento ou resina epxi, aplicadas por uma mquina rob de asperso
puxada atravs da rede a uma velocidade constante predeterminada.
O desenvolvimento dos mtodos de revestimento por asperso foi feito para redes de esgoto
de pequeno dimetro (sem acesso para pessoas), mas nenhum processo adquiriu grande
destaque comercial. Talvez isso se deva, em parte, aos diferentes requisitos de recuperao
de redes de esgoto, cujo objetivo , normalmente, aumentar a resistncia da rede s cargas
externas e evitar a corroso, e em parte devido s dificuldades prticas de assegurar que a
entrada de material na rede seja completamente interrompida durante a aplicao e cura do
revestimento. Um sistema prtico de revestimento por asperso deve evitar o problema de
religao de ramais, inerente s outras tcnicas.
O revestimento por asperso muito pouco usado em redes de distribuio de gs, embora
em alguns pases seja usado extensivamente em ligaes domiciliares de gs. Esta seo se
concentrar na abordagem da aplicao do revestimento por asperso em redes de distribuio de gua potvel, que se constitui no uso mais comum dessa tcnica em todo o mundo.
F 2 Preparao
Como o revestimento por asperso normalmente previsto como uma pelcula protetora que
se ligar superfcie da rede existente, a preparao cuidadosa dessa rede importante.
Redes antigas de distribuio de gua, particularmente as executadas com tubos de ferro fundido, possuem freqentemente grandes depsitos internos de corroso e assoreamento que,
em alguns casos, podero reduzir a vazo real a uma frao da original.
As tecnologias de limpeza incluem jateamento com gua em alta presso, raspagem, escovamento, ferramentas de fresagem alimentadas por cremalheira, dispositivos de acionamento
mecnico como cortador e mancais com corrente. Freqentemente, necessrio que haja
equilbrio entre remover todos os vestgios de corroso e evitar danos na parede do tubo, e
algumas das tcnicas mais agressivas devem ser usadas com cuidado.
Os raspadores so projetados para remover depsitos duros e ndulos quando so puxados
atravs de um tubo, e consistem de certa quantidade de lminas de ao montadas em um eixo
central. Existe uma pea de unio em cada extremidade desse eixo, para permitir o retorno
da ferramenta, se necessrio.
As escovas de ao compreendem duas escovas circulares instaladas em um eixo central, com
uma pea de unio com o cabo em cada extremidade, e so usadas para remoo de depsitos soltos e poeira, antes da aplicao do revestimento. Podem tambm ser usadas para a
remoo dos resduos deixados pela raspagem.
Existem diversos tipos de dispositivos para limpeza de tubulaes (PIG), normalmente moldados em espuma resistente, com uma camada externa abrasiva. Alguns possuem placas de carbeto de tungstnio em torno do eixo central, para remoo de depsitos duros. Normalmente,
a locomoo no PIG feita com gua sob presso, podendo se deslocar por vrios quilmetros
em redes contnuas. Em tubos com incrustaes pesadas, essa operao feita em estgios,
usando-se dispositivos de tamanho cada vez maior.
Revestimento
por
Asperso
(Spray Lining)
F1
Os dispositivos de espuma (PIG) so normalmente empurrados atravs da rede por gua sob
presso ou ar comprimido, embora existam verses que podem ser puxadas por cabo. Normalmente, so usados para remover poeira ou fluidos de tubos de qualquer material, podendo
tambm executar a secagem da rede.
Alguns modelos possuem alojamento para um transmissor, para localizao e acompanhamento. Normalmente, os dispositivos de espuma so bidirecionais e suficientemente flexveis
para passar atravs de dispositivos como curvas, vlvulas e conexes de ramais. Conseguem
tambm passar por redues de dimetro e obstrues parciais da rede.
Dispositivos de borracha puxados atravs da rede (tambm conhecidos como rodos) removem materiais finos e fluidos da tubulao. So formados por dois discos grossos de borracha
presos em um eixo central com uma pea de unio em cada extremidade. Os dispositivos de
espuma e de borracha so usados com freqncia no estgio final de preparao, para produzir uma superfcie limpa e seca sobre a qual o material de revestimento possa ser aplicado.
Diagrama:
cortesia de
Subterra
Aplicao de argamassa de cimento atravs de uma mquina de asperso com cabeote giratrio
Revestimento
por
Asperso
(Spray Lining)
F2
Normalmente, a aplicao feita por uma mquina de aspergir argamassa, que alimentada
por mangueiras provenientes da superfcie ou, particularmente em redes de grande dimetro,
poder ter sua prpria caamba com argamassa pr-misturada. O controle da velocidade de
avano da mquina importante para assegurar uma espessura consistente do revestimento.
A asperso seguida por alisamento, que pode ser feito por esptulas rotativas fixadas na
mquina de projetar ou, algumas vezes, por um simples cone tubular com o dimetro interno
requerido, que puxado atrs da mquina. Seja qual for o sistema usado, essencial centralizar o equipamento na rede existente, de modo que a espessura do revestimento seja a
mesma em todo o permetro.
Diagrama:
Cortesia de
Subterra
As resinas epxi que foram aprovadas pelas autoridades nacionais competentes para o revestimento de redes de distribuio de gua no afetam a qualidade da gua transportada, desde
que sejam misturadas e curadas corretamente. As resinas epxi no podem ser usadas para o
revestimento de redes de gua, a menos que a formulao especfica tenha sido oficialmente
aprovada para esse fim.
A resina aplicada por uma mquina aspersora que possui, normalmente, um injetor rotativo. A espessura da pelcula controlada pela vazo e velocidade de avano da mquina.
Na maioria dos sistemas, a resina de base e o endurecedor so alimentados por mangueiras
separadas e combinados por um misturador esttico situado logo antes do injetor. Em termos
ideais, o tempo de cura deve ser o mais curto possvel para minimizar o perodo em que a rede
ficar fora de servio, e tambm para reduzir o risco de contaminao da resina antes da cura.
Uma cura muito rpida, contudo, tem o risco de obstruir o misturador esttico ou o injetor.
Ao contrrio da argamassa de cimento, a resina no sofre acabamento aps a asperso, e a
qualidade da superfcie depender da tcnica de aplicao e das propriedades do material.
Cabeote de
asperso de
revestimento
em epxi
F 5 Resumo
importante uma preparao cuidadosa da rede existente, particularmente nos sistemas
de revestimento por asperso, e existe uma grande variedade de tcnicas para remoo de
depsitos e incustraes.
As tcnicas de revestimento por asperso para tubulaes de pequeno e mdio dimetro
esto voltadas principalmente para a recuperao de redes de distribuio de gua potvel.
Todos os materiais precisam ser aprovados pelas respectivas autoridades reguladoras.
Revestimento
por
Asperso
(Spray Lining)
F3
O revestimento com argamassa de cimento relativamente barato, oferece proteo qumica contra a corroso do tubo instalado e assegura um acabamento liso. A espessura requerida
para o material, contudo, pode produzir uma reduo significativa de dimetro e a expectativa
de vida do revestimento poder ser menor que a de outras tcnicas de recuperao.
A aplicao e cura do revestimento de epxi so geralmente mais rpida que a do revestimento de argamassa de cimento e causa uma reduo mnima de dimetro na rede, mas o
controle cuidadoso da qualidade durante a aplicao e a cura essencial para evitar defeitos
que possam permitir o reincio da corroso.
Nem a argamassa de cimento nem a resina epxi so adequadas para redes que tenham
defeitos estruturais ou vazamentos.
O custo do revestimento por asperso dever ser avaliado em relao s outras tcnicas,
levando-se em conta a durabilidade relativa, a capacidade estrutural e a longevidade dos sistemas alternativos.
Revestimento
por
Asperso
(Spray Lining)
F4
Seo G
G 1 Aspectos Gerais
A principal alternativa para a insero com tubos e suas variaes o revestimento por insero com cura in loco, s vezes chamado de revestimento in situ, revestimento macio ou
tubo curado in loco (CIPP), que dominou por mais de 20 anos o mercado de recuperao de
tubulaes de esgoto sem possibilidade de acesso de pessoal em muitos pases. Para maior
facilidade, este documento se referir a todas as tcnicas de revestimento por insero com
cura in loco como sistemas CIPP, embora se deva observar que nem todos os fornecedores
utilizam esse termo.
Embora existam no mercado diversos sistemas concorrentes, a caracterstica comum a todos
a utilizao de um tubo de tecido impregnado com resina epxi ou de polister. O tubo
introduzido na rede existente, inflado contra a parede dessa rede e curado na temperatura
ambiente ou, mais comumente, exceto nos tubos de menor dimetro, com recirculao de
vapor ou gua quente. Algumas variantes utilizam luz ultravioleta para cura da resina.
Os sistemas CIPP criam um ajuste apertado de um tubo dentro de outro, que possui resistncia estrutural calculvel e pode ser projetado para atender a vrias condies de carga. A
rigidez anular do revestimento aumentada devido resistncia oposta pela rede existente e
solo adjacente, mas os sistemas projetados para redes por gravidade no se baseiam numa
relao entre a tubulao final de revestimento e o tubo existente. Sistemas que utilizam a
tubulao existente como meio para assegurar algum suporte estrutural so conhecidos algumas vezes como tcnicas de revestimento interativo.
Fraturas mltiplas em uma rede de tubos cermicos mostram os danos mais severos que
podem ser recuperados com a utilizao de tcnicas de revestimento com cura in loco
Revestimento
por
Insero com
Cura In Loco
(CIPP - CURED IN PLACE PIPE)
Alm de minimizar a reduo de dimetro, uma vantagem inerente aos revestimentos por
insero com cura in loco (CIPP) sua capacidade de se conformar a praticamente qualquer
forma da tubulao, o que torna seu uso possvel para recuperao de redes no circulares.
Desde que o permetro seja medido corretamente e que no ocorra uma contrao significativa durante a cura, o resultado ser um revestimento com ajuste apertado. Sua maior limitao
a espessura da parede e, conseqentemente, a quantidade, peso e custo do material neces-
G1
G 2 Aspectos Gerais
Esgotos
Redes de gs
(v. nota A)
(v. nota B)
(v. nota C)
Redes retas
Redes com curvas
(v. nota D)
Redes circulares
Redes no circulares
Redes de seo varivel
? (v. nota E)
? (v. nota F)
Revestimento
por
Insero com
Cura In Loco
(CIPP - CURED IN PLACE PIPE)
G2
? (v. nota G)
(v. nota H)
(A) Certos tipos de sistemas CIPP foram projetados especificamente para uso em redes de
gs, em lugar de redes de esgoto por gravidade.
(B) necessria aprovao do organismo regulador para todos os materiais que estejam em
contato com gua potvel. A maioria dos sistemas CIPP no foi prevista para recuperao de
redes de distribuio de gua potvel, mas h alguns que foram projetados ou adaptados e
aprovados para essa finalidade.
(C) preciso escolher a formulao correta da resina para resistir a efluentes anormalmente
agressivos e/ou altas temperaturas.
(D) Pode ocorrer o enrugamento do tecido na face interna da curva, dependendo do raio, do
tipo de tecido utilizado e da espessura do revestimento.
(E) Alguns sistemas CIPP permitem que o tubo de tecido seja feito sob medida para atender a
mudanas de circunferncia ou permetro da tubulao, num trecho entre dois poos de visita.
Outros sistemas utilizam um tecido que pode se esticar para acomodar pequenas variaes da
seo transversal. Deve-se observar que, como os revestimentos CIPP so flexveis antes da
cura e podem se conformar a quase qualquer forma de rede, a medida crtica ser a circunferncia ou permetro da rede.
(F) Uma regra largamente aceita que esgotos com menos de 10% de deformao (ovalizao) podem ser revestidos sem necessidade de acerto anterior. A ovalizao reduz a capacidade do revestimento suportar cargas externas tais como a presso hidrosttica, e devem ser
levadas em conta no projeto.
(G) A maioria dos sistemas CIPP foi desenvolvida originalmente para redes por gravidade, mas
existem tcnicas especficas para redes pressurizadas. V. tambm notas A e B acima.
(H) Embora usados principalmente em redes sem possibilidade de acesso de pessoal, alguns
sistemas so adequados para a recuperao de redes de esgoto e guas pluviais de grande
dimetro. As principais limitaes so as espessuras da parede, o peso e o custo do revestimento.
G 3 Projeto e Especificaes
Como as especificaes e procedimentos de projeto do revestimento variam de um pas para
outro e esto sujeitos a modificaes peridicas, est fora do escopo deste documento incluso de qualquer referncia a todos os padres nacionais.
Em pases onde no haja critrios estabelecidos, um padro de larga utilizao o Specification for Renovation of Gravity Sewers by Lining with Cured-in-place Pipes, contido na WIS
4-34-04 de maro de 1995, edio 2, publicado pela WRc na Inglaterra. Os procedimentos
de projeto para determinao da espessura de parede requerida para sees circulares e no
circulares sob diferentes condies de carga esto indicados no Sewerage Rehabilitation Manual da WRC.
As concessionrias de servios pblicos e os organismos reguladores fornecem especificaes
para aplicaes pressurizadas (gs e gua). A maioria dos pases possui requisitos estritos e
procedimentos de credenciamento para todos os materiais que tenham possibilidade de entrar
em contato com gua potvel.
Revestimento
por
Insero com
Cura In Loco
(CIPP - CURED IN PLACE PIPE)
G3
Embora os sistemas CIPP sejam no destrutivos e sejam projetados para minimizar os problemas na superfcie, sero necessrios veculos e instalaes na superfcie durante a instalao,
especialmente no poo de entrada. Poder, portanto, ser necessrio reorientar o trfego nessa
regio.
Poder tambm haver implicaes ambientais de curto prazo quando se usarem sistemas CIPP
baseados em resinas de polister, uma vez que o solvente base de estireno presente na resina no curada libera um vapor pesado de odor forte. Embora esse vapor possa ser um risco
para a sade quando em alta concentrao, tais nveis no so habitualmente encontrados
em instalaes de CIPP. O vapor de estireno, contudo, detectvel pelos seres humanos em
concentraes abaixo de uma parte por milho, e o odor se torna insuportavelmente forte em
nveis muito abaixo daqueles que representam risco. Assim, para evitar qualquer aborrecimento, essencial uma ventilao adequada no local de trabalho. Essa situao ocorre somente
onde a resina sofre cura.
As resinas de polister podem ser afetadas negativamente pela gua, at o final da cura. Isso
pode ser relevante em redes com infiltrao ou conexes recuadas. Em alguns casos, o uso de
um pr-revestimento (v. abaixo) poder evitar os problemas de contaminao.
Revestimento
por
Insero com
Cura In Loco
Veculo de revestimento
Curva de Inverso
G4
Revestimento
Incio da Inverso
A insero na rede existente feita, normalmente, por puxamento por guincho ou por um
processo de inverso no qual se usa gua (ou, algumas vezes, ar) sob presso para virar o
revestimento pelo avesso medida que este avana pela rede existente. O seguinte procedimento tpico:
(a) Uma torre de andaime construda sobre o poo de entrada para propiciar a presso de
gua necessria para inverter o revestimento. Em poos profundos, essa torre poder ser
desnecessria.
(b) Instala-se um tubo de inverso (que pode ser feito com material seco de revestimento)
entre a entrada da rede de esgoto e a parte superior da torre de andaime, com um colar rgido
na extremidade superior de instalao do revestimento.
(c) A extremidade do revestimento virada do avesso, manualmente, num comprimento predeterminado, usualmente de alguns metros, e fixa-se a mesma ao colar do tubo de inverso.
Uma mangueira, que percorrer toda a extenso do revestimento aps a inverso, ser ligada
outra extremidade.
(d) Introduz-se gua na seo j invertida, o que faz com que o revestimento continue a virar
do avesso atravs do tubo de inverso e da rede existente. A presso da gua forar o revestimento contra a parede da rede.
(e) Quando a inverso estiver concluda, a gua situada no interior do revestimento passar
por uma caldeira, utilizando-se a mangueira presa extremidade do revestimento, para assegurar a circulao de gua quente em toda sua extenso. O aquecimento controlado, para
atender ao regime de cura requerido para a resina.
Revestimento
Curva de Inverso
Concluso da Inverso
(f) A temperatura ser monitorada em diversos pontos da superfcie do revestimento, utilizando-se termopares.
(g) Aps a concluso da cura, a gua ser resfriada gradualmente antes de ser removida.
(h) Aparam-se as extremidades do revestimento. Algumas vezes, deixada uma salincia
de alguns centmetros na parede do poo de visita, o que proporciona melhor vedao e fixa
melhor o revestimento.
(i) Se necessrio, as conexes laterais dos ramais sero reabertas com um cortador tipo
rob.
Alguns sistemas utilizam um pr-revestimento, que instalado na rede existente antes da
inverso do tubo impregnado de resina. Esse pr-revestimento serve para evitar que o excesso de resina entre nas conexes dos ramais, e tambm evita a contaminao da resina no
curada por infiltraes de gua na rede de esgotos ou por situaes de sobrecarga.
Alguns sistemas trabalham com puxamento por guincho em lugar de utilizar a tcnica de
inverso. A inverso poder ser difcil em alguns locais devido necessidade de se criar uma
coluna alta de gua (embora existam dispositivos que permitam gerar essa coluna dgua
atravs de uma combinao de ar comprimido e gua pressurizada), e o puxamento do revestimento evitar a necessidade de instalao dos andaimes e do trabalho de montagem
Revestimento
por
Insero com
Cura In Loco
(CIPP - CURED IN PLACE PIPE)
G5
Foto: Cortesia
de Subterra
Revestimento
por
Insero com
Cura In Loco
(CIPP - CURED IN PLACE PIPE)
G6
(d) Enquanto se mantm a presso, procede-se cura movendo a fonte de luz ultravioleta
atravs do revestimento, a uma velocidade monitorada eletronicamente, que depender da
temperatura do revestimento durante a reao qumica.
(e) Aps completar o processo de cura, a presso aliviada e a luva interna, removida.
Os tempos tpicos de cura esto entre 0,5 e 0,9 m/min, e comprimentos de at 200 metros
podem ser revestidos continuamente. Os sistemas com cura por UV esto disponveis para tu-
Instalao de um
revestimento com
cura temperatura
ambiente, em
um local de difcil
acesso
(d) Introduz-se gua ou ar comprimido na luva provisria, para pressionar o revestimento
contra a parede da rede existente.
Revestimento
por
Insero com
Cura In Loco
(CIPP - CURED IN PLACE PIPE)
G7
(e) Quando se considera que o tempo de cura foi suficiente, alivia-se a presso e se remove
a luva provisria.
(f) As extremidades do revestimento so aparadas e as ligaes laterais reabertas, se necessrio.
Existem numerosas variaes dessa tcnica, inclusive com vasos portteis de presso para
inverso da luva interna com ar comprimido.
Devido ao baixo investimento em equipamentos, os sistemas de revestimento com cura temperatura ambiente tornaram-se populares entre muitos empreiteiros de pequeno porte, como
alternativa execuo de reparos em sistemas de drenagem usando escavao.
Revestimento
por
Insero com
Cura In Loco
(CIPP - CURED IN PLACE PIPE)
G8
G 9 Resumo
A maioria dos sistemas com cura in loco foi desenvolvida para a recuperao de redes por
gravidade, embora tambm existam sistemas para redes pressurizadas.
Tubos com dimetro entre 100 e mais de 2500 mm podem ser revestidos, embora a viabilidade econmica seja menos favorvel nos dimetros maiores, devido ao aumento de peso e
custo dos materiais.
Revestimento
por
Insero com
Cura In Loco
(CIPP - CURED IN PLACE PIPE)
G9
H 2 Consideraes Estruturais
Todas as formas de recuperao trazem algum grau de melhoria estrutural. Os sistemas de
revestimento, inclusive os reparos com insero, fazem isso atravs de um tubo novo, que
inserido ou curado no interior do existente. As propriedades do novo elemento podem ser medidas separadamente da rede existente, embora, na prtica, a resistncia oferecida por essa
rede aumente significativamente o desempenho em relao ao elemento isolado. Por exemplo, a rigidez do anel de um revestimento com ajuste apertado ou moldado in loco pode ser
aumentada em at sete vezes devido resistncia da rede existente se tiver um bom apoio,
embora, para fins de projeto, seja usado um valor muito mais baixo.
Como os revestimentos e as luvas curtas correspondem a elementos estruturais definidos, so
geralmente considerados como tcnicas de recuperao estrutural. A questo fica menos
clara, contudo, com outros mtodos como a injeo de resina ou argamassa, que trabalham
de forma composta com a rede existente e, freqentemente, com o solo adjacente. Como no
h separao entre os elementos, mais difcil calcular a resistncia do reparo. Esses sistemas
so chamados, freqentemente, de no estruturais. Isso enganador, e seria mais correto
dizer que as propriedades estruturais do reparo executado so difceis de determinar com preciso. Mesmo as tcnicas de injeo de poliuretano (PU) ou acrilato, cujo material tem baixa
resistncia, podem melhorar o desempenho estrutural apreciavelmente, devido estabilizao
e vedao do solo adjacente. A eliminao de eroses resultantes do ciclo de infiltrao/extravazo pela junta tambm importante para aumentar a vida til da rede.
Devido a essas consideraes, importante executar uma avaliao tcnica de engenharia
para verificar a adequao de determinada tcnica especfica de reparo localizado, em lugar
de confiar exclusivamente na matemtica.
Reparos
Localizados
Pontuais e
Vedao
H1
um recipiente inflvel ou mandril, e o enchimento do recipiente com gua, vapor ou ar comprimido, para pressionar o tecido contra a rede existente enquanto ocorre a cura da resina.
Existem no mercado sistemas de cura na temperatura ambiente e de cura trmica.
Em muitos aspectos, os reparos com luvas so verses reduzidas dos revestimentos por insero com cura in loco (CIPP), embora freqentemente os tecidos e resinas sejam mais fortes,
uma vez que a economia de material muito menos significativa no custo geral da instalao.
O tecido , normalmente, um feltro de polister (no tranado), isolado ou em combinao
com fibra de vidro ou PVC. Alguns sistemas usam um sanduche de diversas camadas, com a
fibra de vidro proporcionando resistncia e o feltro atuando como transportador da resina.
Embora a resina de polister possa ser usada da mesma forma detalhada para revestimento
de trechos completos de rede, a resina epxi uma alternativa comum para reparos localizados. As resinas epxi podem ser formuladas como no miscveis com gua, enquanto que
as de polister so afetadas negativamente pela gua antes da cura, o que pode ser particularmente relevante em tcnicas projetadas para instalao sem desvio do fluxo da rede. O
inconveniente das resinas epxi, alm de seu custo mais alto, que o regime de cura mais
crtico. A maioria dos sistemas baseados em epxi requer cura trmica, ficando a cura em
temperatura ambiente geralmente restrita s resinas de polister.
O reparo poder ser preformado num tubo da circunferncia correta ou poder ser simplesmente um retngulo do material, que colocado sobre o assentador, e que se conforma na
parede do tubo quando o assentador inflado. Neste ltimo caso, a sobreposio no tubo
acabado ser visvel, mas as conseqncias para o desempenho do reparo sero pequenas.
Tecido
impregnado
com resina
Reparos
Localizados
Pontuais e
Vedao
Rede
existente
Assentador
inflvel
A impregnao do tecido feita normalmente, mas nem sempre, in loco. Em alguns sistemas,
o tecido pr-impregnado e refrigerado para entrega na obra. Embora a impregnao no local
seja aceita normalmente, preciso cuidado para evitar danos sade e derramamento dos
produtos qumicos, alguns dos quais so txicos em seu estado anterior reao. O solvente
de estireno encontrado na maioria das resinas de polister faz com que seja necessria ventilao adequada, como foi discutido com mais detalhes na seo G.
Durante a mistura e impregnao, importante remover a maior quantidade possvel de ar
da resina. O ar retido enfraquece o material e, em casos mais graves, poder causar porosidade.
Poder ser impossvel evitar a reteno de ar, especialmente com resinas viscosas; alguns
sistemas buscam evitar a incorporao com impregnao a vcuo.
H2
Tanto nos sistemas com cura na temperatura ambiente como naqueles com cura trmica,
essencial limitar a elevao da temperatura do material at que o assentador seja inflado no
interior do tubo. Uma das causas mais comuns de falha a cura prematura, na qual o reparo
comea a endurecer antes de estar na posio correta. A cura exotrmica comea logo aps a
mistura dos componentes, e a velocidade de elevao de temperatura aumenta com o volume
de resina que, uma vez misturada, dever ser aplicada imediatamente no tecido, em vez de
ser deixada no recipiente de mistura. Deve-se dar ateno especial temperatura da superfcie onde o reparo foi colocado durante a impregnao. Uma vez concludo esse processo, o
assentador precisa ser colocado na posio e inflado sem demora.
Geralmente, os assentadores so feitos com elastmeros com borracha semelhante aos bloqueadores. A presso interna inicialmente expande o assentador e, em seguida, pressiona o
reparo contra a parede do tubo. Na maioria dos sistemas com cura na temperatura ambiente,
usa-se ar comprimido para inflar o assentador. Os mtodos com cura trmica podero usar
uma mistura de ar comprimido e vapor, ou gua quente recirculada entre o assentador e um
aquecedor instalado na superfcie. necessrio cuidado para evitar o excesso de presso,
especialmente em sistemas inflados com gua, onde o assentador submetido a uma carga
esttica e a uma carga adicional de bombeamento relacionada com o atrito do fluido na mangueira de retorno.
H 4 Injeo de Resina
Os sistemas de injeo de resina se enquadram em duas categorias: aqueles cuja funo principal impedir infiltraes e extravazes nas juntas da rede, e aqueles destinados a restaurar
a estrutura de redes danificadas.
Um mtodo comum de vedao de juntas com infiltrao em redes por gravidade o uso de
um assentador especial que combina as funes de teste de estanqueidade e injeo de argamassa. O teste e a vedao das juntas podem ou no ser localizado, dependendo de quantas
juntas apresentam falha, mas pode ser includo nesta abordagem, uma vez que se destina a
identificar e sanar um problema especfico.
Reparos
Localizados
Pontuais e
Vedao
H3
Posiciona-se na junta da rede um assentador com elementos inflveis nas extremidades, pressurizando-o para deix-la isolada. Aplica-se ento presso, atravs de ar ou gua, na parte
central do assentador e mede-se a velocidade da perda de presso atravs da junta. Se a
perda exceder um limite especificado, injeta-se um gel selante no local, atravs do assentador,
e testa-se novamente.
Existem numerosas variaes no projeto e na sofisticao do grouting. A maioria dos sistemas
usa uma mistura acrlica de dois componentes ou uma resina de poliuretano reativa com gua.
Em ambos os casos, o material possui baixa resistncia intrnseca, mas transforma o solo em
torno da junta com vazamento em uma massa impermevel que no s impede o vazamento
como aumenta a estabilidade estrutural.
Deve-se notar que materiais vedantes de injeo base de acrilamida so considerados como
de risco para a sade em diversos pases, devido toxicidade dos componentes antes da reao. Apesar da semelhana de nome, os materiais base de acrilato possuem propriedades
qumicas muito diferentes e so considerados seguros.
Os materiais base de poliuretano (PU) so hidrfilos e reagem tanto com a gua livre no
solo como com a gua injetada atravs do assentador, juntamente com o produto. Embora
se possa usar gua pura, mistura-se freqentemente uma soluo de borracha de estirenobutadieno (SBR) na proporo de 1:4 para adicionar resilincia ao produto curado e reduzir
a contrao. A proporo resina-gua afeta as propriedades do material: relaes acima de
1:5 tendem a produzir espumas, enquanto que relaes ligeiramente inferiores produzem gel.
Recomenda-se geralmente uma relao de uma parte de material base de PU para 8 partes
de gua (ou gua/SBR) para vedao de tubulaes.
Guincho
Assentador
inflvel de trs
sees
Cmera
de CFTV
Reparos
Localizados
Pontuais e
Vedao
Teste e vedao de juntas com utilizao de assentador inflvel
H4
Muitos materiais de injeo base de PU contm acetona para reduzir a viscosidade e aumentar a miscibilidade. As caractersticas inflamveis da acetona devem ser levadas em conta na
armazenagem do material. Alguns fabricantes oferecem atualmente materiais base de PU
sem acetona.
Existem robs para uso em redes de 200 a 800 mm de dimetro. Tipicamente, as verses
menores trabalham em dimetros entre 200 e 400 mm, e as maiores, de 300 mm para cima.
Diversos conjuntos de eixos e rodas so usados para centralizar o rob na tubulao.
Reparos
Localizados
Pontuais e
Vedao
H5
Alm dos rasgos para enchimento feitos pelo rob de fresagem, o rob de enchimento pode
aplicar o epxi em torno de ligaes domiciliares ou ramais com problemas, para vedar a conexo com a rede principal. Alguns sistemas permitem o uso de conformadores especiais ou protees que atuam como um fechamento temporrio e permitem a recuperao das ligaes
defeituosas dos ramais com epxi. Pode-se tambm inserir um bloqueador inflvel num ramal
para auxiliar na recuperao de uma conexo e para bloquear temporariamente o fluxo.
Reparos
Localizados
Pontuais e
Vedao
H6
Rob de enchimento
injetando resina epxi
atravs de uma placa
flexvel pressionada contra
a parede da tubulao
Todas as funes do rob so controladas a partir de um console central situado em um veculo que tambm contm carretis para mangueiras, compressor, unidade hidrulica geradora
de fora e outros equipamentos auxiliares, alm de uma talha para colocao e retirada dos
robs dos poos de visita. A fonte principal de potncia um grupo gerador de grande porte,
normalmente montado em um reboque.
Os reparos com sistemas de robs so versteis, mas necessitam de um programa consistente
de trabalho para serem economicamente viveis. Encontraram condies favorveis em regies que oferecem uma carga previsvel de trabalho em reparos localizados, mas foram menos
bem sucedidos, em termos comerciais, em locais onde a demanda espordica.
Os sistemas mecnicos podem ser usados para vedao de emendas em redes pressurizadas
com possibilidade de acesso de pessoal, com presses at 20 bar. necessria somente uma
presso de 2 a 3 bar para fixar a junta de vedao, de modo que materiais de baixo mdulo de
elasticidade, tais como PE e uPVC podem ser usados sem sofrer sobrecarga. Existem conjuntos para reparo em redes de 600 a 3000 mm de dimetro, e a junta mecnica pode ser feita
de borracha NBR para redes de gs ou de borracha EPDM para aplicaes em gua potvel.
So tambm fabricadas verses cnicas para uso entre tubulaes com variao de dimetro
e para vedao do espao anular de tubulaes lanadas por puxamento.
Junta mecnica de ao
inoxidvel e borracha para
reparo interno de redes por
gravidade, com vedadores
adicionais de borracha
hidrfila (amarelos)
Existem tambm conjuntos para reparo mecnico de redes por gravidade sem possibilidade
de acesso de pessoal, com dimetro de 200 a 600 mm. A junta interna de ao inoxidvel tem
a forma de uma presilha enrolada que pode expandir seu dimetro e um mecanismo de catraca que evita que o conjunto volte a se contrair. A junta externa de borracha tambm possui
faixas de borracha hidrfila para assegurar uma vedao estanque com a tubulao existente.
Os conjuntos de reparo so instalados com um assentador inflvel que expande a presilha e
pressiona a borracha contra a parede do tubo. Em seguida, o assentador esvaziado e removido. Existem variantes para vedao em torno de conexes de ramais e para recuperao
estrutural, em conjunto com uma luva com cura in loco.
Reparos
Localizados
Pontuais e
Vedao
H 8 Reconformao de Tubos
A reconformao no uma tcnica isolada, mas um meio de restabelecer a forma de uma
tubulao deformada antes de executar reparos ou revestimento. Usa-se um expansor para
H7
conformar novamente a tubulao e instalar uma presilha de metal ou plstico que mantenha
os fragmentos do tubo na posio at que um remendo ou revestimento seja instalado.
O expansor pode ser feito de material elastomrico, inflado por presso hidrulica, ou pode
ser uma variante do conjunto hidrulico com ptalas de ao que so foradas para fora
por pistes hidrulicos. A presilha de plstico ou metal posicionada no expansor antes da
insero e mantida na posio por fitas. Normalmente, essa braadeira possui alguma forma
de catraca ou trava que faz com que ela mantenha sua conformao aps expandida. Aps
o posicionamento controlado por CFTV, a presilha expandida com presso suficiente para
reconformar a tubulao.
Embora seja uma tcnica til no conjunto das tecnologias no destrutivas, a reconformao
de tubos no sempre bem sucedida. Durante a expanso, a presilha seguir o caminho de
menor resistncia. Por exemplo, se houver um vazio sob o arco reverso, a presilha poder ser
forada para baixo durante a expanso, em lugar de reconformar o plano inferior do tubo.
Tambm importante executar o remendo ou reparo logo aps a reconformao, no mais
curto prazo possvel, uma vez que a resistncia estrutural da presilha limitada e poder se
deformar se for deixada sem apoio.
H 9 Resumo
Reparos com juntas ou feltros seguem, normalmente, princpios similares aos do revestimento por insero com cura in loco, e resultam em um trecho curto de revestimento estrutural no interior da rede existente. So usados mais comumente para a recuperao de redes
por gravidade de esgotos e guas pluviais, em dimetros acima de 100 mm.
Dependendo dos materiais usados, os sistemas de grouting com injeo de resina estabilizam o espao em torno da tubulao e/ou o tecido do tubo. Tambm vedam contra infiltrao
e extravazo e evitam a eroso do solo.
Sistemas tipo fill and drain tm funo similar s tcnicas de injeo de resina e tratam
todo o sistema (inclusive poos de visita e conexes de ramais) em uma nica operao. So
destinados principalmente a obras em grande escala.
Sistemas de reparo com robs podem executar uma grande variedade de servios, inclusive
o reparo de juntas com defeito. Como o equipamento relativamente caro, geralmente necessrio que haja continuidade dos trabalhos para a viabilidade comercial.
A vedao mecnica de juntas uma alternativa para os sistemas com cura in loco usados
em redes por gravidade, e pode tambm ser usada em redes pressurizadas. Normalmente, a
instalao muito rpida.
A reconformao de tubulaes no uma tcnica isolada, e pode ser usada como precursora de muitos reparos localizados ou mtodos de recuperao de redes completas, onde a
deformao da tubulao ultrapassar os limites permitidos.
Reparos
Localizados
Pontuais e
Vedao
H8
Seo i
i 1 Aspectos Gerais
As tcnicas de recuperao de redes e poos de visita de tubulaes de grande dimetro so
provavelmente as mais antigas formas de mtodo no destrutivo (MND). Embora os tubos de
pequeno dimetro no pudessem ser inspecionados antes do advento dos equipamentos de
CFTV, sempre foi possvel caminhar ou rastejar atravs das redes maiores e, em muitos casos,
aplicar manualmente as mesmas tcnicas usadas para reparo de alvenaria ou concreto situado
acima do solo.
A definio de tubos com condies de acesso para pessoal (man-entry) varia de um pas
para outro. Normalmente, possvel o trabalho humano no interior de tubos de 900 mm de
dimetro ou mais, ou em tubos no circulares acima de 900 x 600 mm. O trabalho em espaos
menores pode estar sujeito a procedimentos restritivos de segurana. A alocao de equipes
especializadas de busca e resgate perfeitamente treinadas obrigatria nessa situao. Devese lembrar que os servios convencionais de emergncia esto aparelhados principalmente
para o resgate de pessoas em edifcios, e no em espaos subterrneos confinados, e que
seus equipamentos podero ser volumosos demais para entrar em redes e poos de visita
abaixo de determinadas dimenses.
Muitos sistemas de recuperao desenvolvidos principalmente para redes de menor dimetro
podem ser usados tambm nos dimetros maiores, embora os aspectos econmicos possam
ser desfavorveis devido quantidade e custo dos materiais.
Os processos de recuperao devem ser usados no s nas redes, como tambm nos poos
de visita situadas ao longo destas. No h sentido na vedao das redes contra infiltrao do
lenol fretico e extravazo de esgotos se os poos de visita continuarem com vazamentos.
Alm disso, a vedao de uma rede contra infiltrao do lenol fretico poder aumentar a
presso externa e a infiltrao nos poos de visita, de modo que a recuperao desses poos
deve ser vista como parte integrante do processo.
Da mesma forma apresentada para tubos de menor dimetro, a recuperao de tubulaes
e poos de visita de tubulaes de grande dimetro pode ser dividida em tcnicas de uso de
componentes pr-formados e de execuo in loco.
i 2 Revestimentos Pr-formados
Os revestimentos pr-formados, que podem ser produzidos em pea nica ou em segmentos,
so normalmente feitos com plstico reforado com fibra de vidro (GRP), concreto reforado
com fibra de vidro (GRC) ou concreto armado. So posicionados na rede existente, usando-se
espaadores para o alinhamento correto, e fixado nessa posio atravs da injeo de materiais base de cimento (ou, algumas vezes, de poliuretano) atravs da parede do revestimento.
Embora os revestimentos pr-formados no sejam to adaptveis em tubulaes irregulares
como os moldados in loco, e causem uma grande reduo na rea da seo transversal, proporcionam maior resistncia e eficincia hidrulica. Pode-se argumentar que os revestimentos
pr-formados so uma alternativa relativamente segura do ponto de vista da qualidade, uma
vez que o desempenho do revestimento instalado depender mais de elementos produzidos
industrialmente e menos dos trabalhadores comuns que estiverem dentro da rede.
Embora desenvolvidos principalmente para redes por gravidade, certos tipos de revestimentos
pr-formados foram projetados para uso em redes pressurizadas.
i 2 1 Revestimentos de Plstico Reforado com Fibra de Vidro (Grass Reinforced
Plastic - GRP)
Os elementos de revestimento de GRP so feitos de forma similar de outros produtos de
fibra de vidro, e so formados por fibras picadas ou contnuas inseridas dentro de uma matriz
Recuperao
de redes e
poos de visita
de grande
dimetro
i1
de resina. A mais comumente usada a resina de polister, embora outros tipos, inclusive resinas epxi, possam ser usadas em aplicaes especficas. Alguns revestimentos patenteados
incorporam areia ou outros materiais de enchimento na matriz, para aumentar a espessura da
parede e, portanto, a rigidez. Pode-se criar elementos de qualquer tamanho ou forma, embora
seja necessrio um molde especfico para cada configurao, o que aumenta o custo marginal
de pequenas quantidades.
A espessura da parede est geralmente entre 10 e 30 mm, adequada ao tamanho do revestimento e a suas necessidades estruturais, e o comprimento de cada elemento est geralmente
entre 0,5 e 1,5 metros, dependendo do tamanho dos poos de visita de acesso. Pode-se usar
elementos mais curtos para passar por curvas graduais.
Normalmente, as extremidades de cada elemento so construdas para unio tipo macho e
fmea na espessura da parede, que poder ter um anel de vedao integral ou necessitar da
aplicao de um selante durante a instalao.
Os elementos de revestimento de GRP so relativamente leves e, na maior parte das vezes,
podem ser manuseados sem necessidade de guinchos ou guindastes. As peas de dimetro
maior podem ser feitas em dois ou mais segmentos, tipicamente com elementos independentes para cada posio, o que facilita o manuseio, especialmente em redes com restries
localizadas. So colocadas cunhas nos elementos, entre o revestimento e a rede existente
medida que a instalao avana, para assegurar o alinhamento correto e evitar movimento
durante a injeo.
Recuperao
de redes e
poos de visita
de grande
dimetro
i2
Em revestimentos muito curtos, possvel injetar a argamassa no espao anular partindo das
extremidades, mas na maioria dos casos, a injeo feita atravs de furos feitos a intervalos
regulares ao longo da circunferncia e do comprimento do revestimento. A argamassa injetada em diversas etapas para evitar presso ou esforos excessivos de flutuao no revestimento, dando-se tempo para a cura em cada etapa. tambm comum o escoramento interno
durante a injeo, especialmente em sees no circulares, onde partes da parede da rede
podero estar razoavelmente niveladas e serem suscetveis de distoro devido a presses
externas.
Os revestimentos de GRP possuem alta resistncia ao ataque qumico da maioria das substncias, em temperaturas moderadas, e so geralmente adequados para uso em redes de esgoto
sujeitas ao ataque qumico resultante da presena de H2S. A superfcie interna possui baixa
rugosidade, o que, at certo ponto, poder compensar a reduo de dimetro. Como todos
os polmeros, o GRP sofre fluncia sob carga contnua, o que reduz a flexibilidade em longo
prazo e aumenta a espessura da parede, o peso e o custo dos revestimentos projetados para
atender a requisitos estruturais de longo prazo.
Instalao de elementos
de revestimento de GRP
numa rede de esgotos com
condies de acesso de
pessoa
i 2 2 Revestimentos de Concreto Reforado com Fibra de Vidro (Glass Reinforced
Concrete - GRC)
Pode-se usar um material base de cimento com filamentos de fibra de vidro para formar um
revestimento estrutural com alta resistncia compresso, tenso e flexo. Elementos moldados em pea nica ou em segmentos podem ser produzidos em qualquer forma e tamanho.
A aplicao dos revestimentos de GRC similar dos revestimentos de GRP, mas sem utilizao como revestimento no estrutural, e o custo dos componentes mais baixo que o dos
usados no GRP. Os elementos de GRC so mais pesados, portanto os custos de manuseio e
transporte dentro da rede existente podero ser mais altos.
Devido a sua rigidez inerente, os revestimentos de GRC apresentam baixa fluncia em prazo
longo e no exigem escoramento durante a injeo. Nos demais aspectos, os procedimentos
de instalao so similares aos descritos anteriormente para os revestimentos de GRP.
Sendo um material base de cimento, a resistncia do GRC a determinados ataques qumicos
como o dos cidos resultantes do H2S no to alta como a dos polmeros. O desempenho
hidrulico depender da qualidade do acabamento interno, mas provvel que o coeficiente
de rugosidade seja mais alto que o do GRP.
Recuperao
de redes e
poos de visita
de grande
dimetro
i3
i 2 3 Ferro-Cimento
O ferro cimento formado por camadas de armadura de malha de ao mescladas com argamassa de cimento. Em alguns aspectos pode parecer similar ao concreto armado, mas na
prtica, suas propriedades apresentam significativas diferenas. A malha fina atua em composio com a matriz de cimento, dando um grau de flexibilidade e resilincia ao produto final,
totalmente diferente da natureza rgida ou quebradia da maioria dos materiais base de
concreto. A malha tambm controla a propagao das trincas, e o ferro-cimento foi usado para
produzir uma grande variedade de estruturas estanques, inclusive cascos de barcos.
Embora os revestimentos com tubos pr-formados de ferro-cimento no tenham, atualmente,
larga utilizao, esse material pode ser visto como uma alternativa vivel para GRP e GRC,
dentro das consideraes econmicas usuais. Os procedimentos de instalao tambm so
similares.
O ferro-cimento tambm usado para as tcnicas de revestimento in-situ, descritas a seguir.
i 3 Recuperao In-situ
Deixando de lado as consideraes econmicas, a principal vantagem da maioria das tcnicas
de revestimento in-situ a possibilidade de adequao s mudanas de forma e dimenses de
qualquer tubulao. Enquanto que os revestimentos pr-formados precisam ser construdos
de modo a atender s dimenses mnimas de cada trecho, as tcnicas in situ podem seguir
o perfil existente, minimizando a reduo de seo e a quantidade de argamassa necessria
para enchimento do espao anular.
Mtodos de recuperao de tubos sem condies de acesso de pessoal, tais como revestimento por insero de tubulao em espiral (Seo D), e revestimento por insero com cura in
loco (Seo G) podem ser usadas em tubos de dimetro maior. Devido espessura da parede
de revestimento e, em conseqncia, da quantidade de resina necessria para produzir um
revestimento estrutural de CIPP de grandes dimenses, a escolha usualmente determinada
por uma comparao econmica entre as tcnicas voltadas especificamente para a recuperao de tubos de grande dimetro.
Alguns sistemas de recuperao in situ de tubos de grandes dimenses dependem muito da
qualidade da mo-de-obra que trabalhar em seu interior, uma vez que, freqentemente, no
h elementos de produo industrial que possam ser usados como base para o revestimento.
Na ausncia de um produto pr-formado que possa ser testado acima do solo da mesma forma que qualquer tubo novo, difcil avaliar com preciso o desempenho estrutural de revestimentos in-situ, especialmente em condutores de forma pouco comum.
Mesmo assim, as tcnicas de revestimento in-situ de tubos de grande dimetro, se executadas
corretamente, tm muito a oferecer, especialmente quando a reduo de seo precisa ser minimizada ou quando o custo de fabricao de revestimentos pr-formados em uma quantidade
variada de dimetros e formas se tornaria proibitiva. Podem ser particularmente atrativas para
a renovao de bueiros e redes antigas de tijolos, que muitas vezes foram construdos com
seo transversal varivel e com mudanas de direo para seguir antigos cursos dgua.
Recuperao
de redes e
poos de visita
de grande
dimetro
i4
Muitas tcnicas de trabalho in-situ esto baseadas na aderncia entre o material do revestimento e a parede do tubo existente, sendo, portanto essencial que a tubulao seja limpa
cuidadosamente e que sejam removidos todos os depsitos de graxa e os materiais soltos.
Para os mtodos que incluem armaduras de ao, o procedimento de instalao deve incorporar itens que assegurem que seja conseguida a cobertura mnima dessa armadura.
i 3 1 Concreto Projetado
Sendo basicamente uma tcnica de estabilizao de redes antigas de alvenaria e tijolos, o
concreto projetado forma uma nova pelcula interna que aumenta a resistncia, reduz os
vazamentos e evita a perda futura de argamassa. O concreto acabado aps a asperso,
para produzir uma superfcie lisa. A armadura pode ser fixada na tubulao existente, antes
da aplicao do concreto, aumentando a resistncia estrutural e criando um novo tubo de
concreto armado dentro do tubo existente. A definio do trao do concreto importante para
assegurar a penetrao total e o recobrimento da armadura.
As unidades de concreto pr-moldado so usadas normalmente para revestir o arco reverso,
especialmente se o fluxo interno da rede no puder ser interrompido por completo.
O revestimento por asperso tambm usado com freqncia para a recuperao de redes
de distribuio de gua v. Seo F.
i 3 2 Ferro-cimento
Alm de ser um material para revestimentos pr-moldados, o ferro-cimento pode ser moldado
in-situ. As camadas de rede de ao so fixadas na parede da rede existente, aplicando-se a
argamassa sobre e atravs dessa rede. Nesse caso, o revestimento depende da ligao entre
a tubulao antiga e a argamassa, e o revestimento armado assegurar maior resistncia e
controle de trincas. Como ocorre com os revestimentos de concreto projetado, a maioria das
instalaes utiliza um elemento pr-moldado para o arco reverso(piso inferior) e o revestimento aplicado in-situ para o restante da tubulao.
Alguns revestimentos de ferro-cimento foram desenvolvidos para uso nas condies de acidez
encontradas em aplicaes qumicas ou industriais.
i 3 3 Concreto Armado Moldado In loco
Existe no mercado um revestimento contnuo de concreto armado moldado in loco para tubos
com dimetros entre 900 e mais de 5500 mm. A armadura de ao fixada na parede da rede
de esgoto, instalando-se em seguida um conjunto de formas leves, usualmente em segmentos
de dois metros de comprimento, unidas atravs de pinos. O concreto bombeado sob presso
de modo a criar um revestimento monoltico. Trata-se, portanto, de uma tcnica que forma
uma unio com a estrutura existente.
O processo pode ser usado em curvas e deformaes leves, e produz um acabamento liso com
baixa rugosidade hidrulica. As conexes podem ser feitas com fechamentos adaptados, e a
vazo pode ser mantida sem necessidade de bombeamento adicional.
i 3 4 Revestimentos por Insero de Tubulao em Espiral
Recuperao
de redes e
poos de visita
de grande
dimetro
Instalao de revestimento
em espiral numa tubulao
em formato ovide
i5
Outros sistemas possuem arestas intertravadas em lugar de usarem fitas separadas de travamento, e uma variante utiliza uma mquina de enrolamento autopropelida, similar em conceito quela usada para revestimento por insero de tubulaes em espiral de grande dimetro,
que trafega pela rede existente medida que forma o revestimento. Esse sistema pode criar
revestimentos no circulares, cuja forma determinada pela configurao da forma.
Revestimento em
espiral formado
por uma mquina
que trafega
atravs da rede
existente
O perfil usado possui uma face externa com nervuras na forma de vigas T que aumentam a
resistncia estrutural do tubo e tambm formam uma ligao mecnica com a argamassa injetada entre o revestimento e a parede da rede. A superfcie interna do tubo possui um baixo
coeficiente de rugosidade e o material resiste maioria dos ataques de substncias qumicas.
Em alguns sistemas, a armadura de ao pode ser inserida entre as nervuras antes do enrolamento, para aumentar a resistncia do tubo.
O perfil possui flexibilidade suficiente para superar mudanas leves ou graduais das dimenses
e forma da seo da rede. Onde as variaes forem mais acentuadas, pode-se recortar tubos
para instalao manual atravs de cortes longitudinais em V , que sero vedados com placas
de emenda em H, unidas com um adesivo solvel.
Aps a instalao e vedao do tubo, injeta-se uma argamassa comum de cimento e PFA em
furos feitos em intervalos ao longo do permetro e do comprimento do revestimento. Pode-se
colocar escoramento no interior do tubo para evitar deformao decorrente da presso de
injeo ou das foras de flutuao. O revestimento executado em diversas etapas, dependendo de suas dimenses. Aps a concluso da injeo, os furos so vedados com bujes de
PVC. As aberturas das conexes laterais so cortadas medida que se instala o revestimento,
usando-se argamassa de cura rpida para a vedao em torno da ligao entre o revestimento
e a parede da rede.
Recuperao
de redes e
poos de visita
de grande
dimetro
Revestimentos em espiral podem ser usados para tubos com seo circular ou no, com condies de acesso de pessoal ou no, de dimetros at 3000 mm, sujeitos s regulamentaes
de segurana referentes ao dimetro mnimo para acesso, e podem ser instalados em redes
com vazo limitada sem necessidade de bombeamento adicional.
i 3 5 Revestimentos em Epxi
i6
Revestimentos de epxi com alta aderncia podem ser usados para vedao e proteo de
redes de distribuio, poos de visita e outras estruturas subterrneas, e para assegurar uma
superfcie interna lisa, para maior facilidade de manuteno e baixo arrasto hidrulico. Os
materiais propiciam boa aderncia e resistncia corroso, juntamente com alta impermea-
Recuperao
de redes e
poos de visita
de grande
dimetro
i7
revestida in situ, ou pode-se executar uma nova laje integralmente com o uPVC usado como
forma permanente. A juno entre o revestimento das paredes e a laje de cobertura vedada
com um produto base de poliuretano ou por soldagem de PVC.
Uma outra tcnica in-situ um sistema com cura in loco que utiliza fibra de vidro estrutural
com uma membrana interna impermevel. O tecido cortado nas dimenses exatas do poo
antes de ser impregnado com resina epxi. Aps a limpeza e o pr-tratamento do poo, posiciona-se o revestimento e a forma inflvel pressurizada entre 0,25 e 0,5 bar. Usa-se vapor
para aquecer o revestimento a aproximadamente 120o C at que a cura esteja completa,
o que normalmente ocorre entre uma e duas horas. Aps a remoo da forma inflvel, as
tubulaes de entrada so reabertas e todo o excesso de revestimento aparado na laje de
cobertura.
Existem tambm no mercado produtos base de cimento que podem ser aspergidos ou aplicados com rodo ou pincel para formar um revestimento prova dgua. A preparao cuidadosa da superfcie essencial, e poder ser necessrio utilizar um agente ligante ou estabilizador
antes de aplicar o material base de cimento.
i 5 Resumo
O atendimento dos procedimentos de segurana reconhecidos especialmente importante
nos sistemas de recuperao de redes de grande dimetro, e a escolha da tcnica a ser usada
poder ser influenciada pelas prticas de trabalho permitidas.
Os sistemas de recuperao voltados principalmente para redes de menor dimetro podem
ser usados em dimetros maiores, embora o volume e o custo dos materiais seja um fator
determinante.
Revestimentos pr-formados como GRP e GRC usam unidades manufaturadas industrialmente, que possuem propriedades conhecidas e so menos dependentes do trabalho subterrneo. No se adaptam facilmente a tubulaes com dimenses variveis e podem gerar uma
reduo significativa no dimetro da rede.
As tcnicas de revestimento in-situ se adaptam a variaes de forma e dimenses, e minimizam a perda de seo transversal, mas alguns mtodos dependem muito mais da qualidade
dos materiais e da mo-de-obra utilizada no local.
A recuperao de poos de visita pode ser vista como parte integrante do processo de recuperao. Os sistemas voltados para redes de grande dimetro podem ser adequados para o
revestimento dessas unidades.
Recuperao
de redes e
poos de visita
de grande
dimetro
i8
Seo J
J 1 Aspectos Gerais
Uma rede que possua capacidade inadequada ou cuja situao estrutural no permita recuperao pode, muitas vezes, ser trocada sem escavaes, usando-se um sistema de substituio
por arrebentamento in situ ou direta.
O sistema de substituio direta mais usado o de arrebentamento da rede, no qual uma ferramenta de percusso (normalmente um martelo de percusso modificado) ou um expansor
hidrulico arrebenta a rede existente enquanto uma nova tubulao final puxada ou empurrada em substituio, atrs da ferramenta. Em alguns pases, o arrebentamento de tubos
(pipebursting) chamado de fragmentao de tubos (pipecracking). Alguns sistemas
no utilizam martelo, funcionando exclusivamente com base na fora de puxamento ou no
acionamento de pistes hidrulicos sobre uma cabea cnica de arrebentamento.
A tecnologia de substituio por arrebentamento de tubos foi desenvolvida no incio da dcada
de 80, originalmente para a substituio de redes antigas de gs, feitas em ferro fundido. Desde a expanso do uso no Reino Unido, para substituio de redes de gua potvel de pequeno
dimetro construdas em ferro fundido ou cimento amianto, o mercado de arrebentamento de
tubos vem se expandindo em todo o mundo.
Os sistemas de substituio por arrebentamento de tubos usam uma cabea cortante de acionamento hidrulico
ou pneumtico para romper a rede existente, instalando simultaneamente uma nova tubulao final.
Alm do uso na renovao de redes de gs e gua, a substituio das tubulaes vem se tornando uma das principais tecnologias no destrutivas para a substituio de redes de esgoto
antigas ou de dimetro insuficiente. Foram conseguidos aumentos significativos de dimetro,
como a instalao de um coletor tronco de plstico com 600 mm de dimetro no lugar de uma
rede de concreto de 375 mm. As operaes de substituies de redes de esgoto ocorrem tipicamente na faixa entre 150 e 175 mm, mas j foram trocadas por esse mtodo redes de 800
e 900 mm, e uma ferramenta para redes de 1200 mm de dimetro foi colocada recentemente
no mercado.
Outro mtodo no destrutivo (MND) de substituio a destruio de tubos, uma variao
da tecnologia de micro-tneis na qual a tubulao antiga destruda pela mquina de escavao do tnel (TBM) e a nova tubulao final empurrada no local por pistes. Essa tcnica
particularmente adequada para grandes dimetros e para situaes em que o esforo devido
expanso possa causar danos na superfcie ou nas redes adjacentes.
Um sistema apresentado recentemente foi projetado como uma adaptao para mquinas
de perfurao direcional de grande dimetro, usando um alargador especial para desbastar a
rede existente, conhecidos por percussor, acionado por um sistema de molas.
Substituio de
Tubulaes Por
Arrebentamento In
Loco Pelo Mesmo
Caminhamento
J1
Devido expanso da rede antiga, necessrio desacoplar as ligaes de ramais e redes auxiliares antes de executar o arrebentamento e a maioria das demais tcnicas de substituio
in loco. Embora tenham sido desenvolvidas tcnicas de desacoplamento remoto de ligaes,
o mtodo mais comum uma pequena escavao, atravs da qual o ramal ou rede auxiliar
possa ser religado posteriormente nova rede. A quantidade e freqncia de ramais podero
ser um fator determinante na avaliao econmica do uso de mtodos no destrutivos (MND),
em relao aos mtodos tradicionais de troca a cu com abertura de valas.
Substituio de
Tubulaes Por
Arrebentamento In
Loco Pelo Mesmo
Caminhamento
J2
Substituio de
Tubulaes Por
Arrebentamento In
Loco Pelo Mesmo
Caminhamento
J3
Uma variante a utilizao de uma mquina de alta capacidade para puxar e empurrar, que
atua sobre barras de ao de alta resistncia fixadas na cabea de arrebentamento puxado
atravs da rede existente, com a nova rede empurrada atrs da ferramenta. A capacidade
tpica de puxamento de 20 a 230 toneladas, dependendo do dimetro e comprimento da
rede. Esse mtodo baseia-se mais na potncia da mquina de puxamento que na expanso
da cabea.
Substituio de
Tubulaes Por
Arrebentamento In
Loco Pelo Mesmo
Caminhamento
J4
Embora possam ser usados tubos soldados de PEAD, juntamente com o arrebentamento
hidrulico, usualmente as redes novas so de polietileno com juntas de encaixe, em comprimentos curtos adequados para instalao a partir dos poos de visita existentes. Os tubos cermicos projetados para aplicao com arrebentamento de tubos foram desenvolvidos recentemente, permitindo a substituio ou aumento de dimetro de redes de esgoto com uso de
um material tradicional. Os tubos cermicos possuem colares de ao inoxidvel para assegurar
aumento da resistncia ao cisalhamento nas juntas, e so similares em aparncia aos usados
em sistemas de micro-tnel, porm com parede mais fina. Podem suportar foras de empuxo
hidrulico maiores que a maioria dos materiais polimricos, embora sejam mais pesados e
possam necessitar de sistemas motorizados de elevao e manuseio no local.
Uma outra adaptao utiliza, no triturador cnico, dentes projetados especialmente para cortar a armadura de tubos de concreto armado, permitindo a escavao de todos os materiais
convencionais de fabricao de tubos, alm do concreto. Algumas mquinas possuem uma
cabea piloto acoplado roda cortadora, que guia a mquina atravs da rede existente, juntamente com um martelo pneumtico que ajuda a cabea de corte a destruir essa rede.
Substituio de
Tubulaes Por
Arrebentamento In
Loco Pelo Mesmo
Caminhamento
J5
J 8 Resumo
Substituio de
Tubulaes Por
Arrebentamento In
Loco Pelo Mesmo
Caminhamento
J6
A substituio in loco pelo mesmo caminhamento representa um meio econmico de substituio e/ou aumento de dimetro de redes por gravidade ou pressurizadas, com muito pouca
ou nenhuma escavao. Existe uma grande variedade de tcnicas no mercado, baseadas em
sistemas pneumticos, hidrulicos ou de micro-tnel.
A maioria das tcnicas est limitada substituio de redes de materiais quebradios, tais
como ferro fundido, tubos cermicos, concreto no armado, cimento amianto e etc. Algumas
foram desenvolvidas para uso em materiais dcteis, inclusive ao.
Em todos os casos, o sucesso da operao depender da disponibilidade de informaes
precisas sobre os materiais originais de execuo da rede e do estado em que a mesma se
encontra, compreendendo, por exemplo, a execuo de reparos localizados e a existncia de
eventuais sees com envelopamento de concreto.
Ramais e redes auxiliares devem ser desacoplados antes da substituio da rede principal,
e religados posteriormente nova rede. Normalmente, executa-se essa atividade atravs de
uma pequena escavao. A quantidade e freqncia de ligaes podero influenciar a viabilidade econmica da tcnica.
Foram desenvolvidas tcnicas para extrao e substituio de tubos de chumbo de redes de
gua potvel.
A substituio in loco uma das reas de maior crescimento dos Mtodos No Destrutivos
(MND), e provvel que novos desenvolvimentos venham a aumentar a capacidade desses
sistemas, alm de trazerem benefcios econmicos adicionais.
Seo K
K 1 Aspectos Gerais
As perfuratrizes por percusso apareceram pela primeira vez na Polnia e na Rssia, durante
a dcada de 60. Os primeiros sistemas eram pesados para o tamanho do furo e, freqentemente, tinham problemas como desvios significativos da trajetria pretendida ou perda da
unidade no subsolo. Desde ento, as perfuratrizes por percusso foram desenvolvidas at
uma condio de preciso muito maior, e so hoje provavelmente as mais usadas entre todos
os itens de escavao no destrutiva em todo o mundo. Oferecem soluo para uma grande
variedade de problemas de instalao, particularmente em distncias curtas.
Poo ou
cmara de
entrada
Mquina de
percusso
Tubo novo
de PE
Poo ou
cmara de
sada
Perfurao
por Percusso
(Impact Moling)
e Cravao
K1
Os impactos repetidos do pisto do martelo fazem com que toda a unidade avance atravs do
solo. medida que o avano ocorre, o solo situado na frente da mquina forado para os
lados e compactado pela extremidade da ferramenta, cnica ou em degraus, para formar as
paredes do furo. A potncia da unidade tambm usada freqentemente para puxar a tubulao final, cabo ou duto para cabos a ser lanado, ao mesmo tempo em que o equipamento
avana.
As ferramentas de percusso so conhecidas por muitos outros nomes, tais como perfuradores pneumticos, mole, tatuzinho, tatu ou martelos pneumticos, dependendo do termo usado
pelo fabricante e da regio do mundo onde o equipamento estiver sendo usado.
K 2 1 Condies do Solo
A ao de compactao do equipamento de percusso faz com que, de um modo geral, ele
possa operar somente em solos que possam ser comprimidos ou deslocados. Obstculos ao
longo da trajetria da perfurao podem desviar ou paralisar o equipamento, sendo necessria, portanto, uma investigao cuidadosa das condies do solo, antes do incio dos trabalhos,
para estabelecer um percurso livre. Esse trabalho poder compreender no s o conhecimento das redes existentes, como tambm a coleta de amostras, para assegurar que mataces
ou pedras soltas no venham a impedir o avano. Foram desenvolvidos alguns projetos de
equipamentos de percusso, buscando superar obstculos inesperados ou mesmo objetos
conhecidos de pequeno porte.
Lanamento de
uma perfuratriz
Perfurao
por Percusso
(Impact Moling)
e Cravao
K 2 2 Travessias ou Instalaes
A fora motora fornecida parte traseira da mquina de percusso atravs de linhas hidrulicas ou pneumticas pressurizadas que passam, normalmente, atravs da tubulao final ou
duto a ser lanado, ou correm ao longo do cabo a ser instalado.
Aps completar a investigao do solo e estabelecer o percurso desejado, deve-se observar o
seguinte procedimento para completar a perfurao por percusso.
K2
se for usado, colocado na posio, ou a mquina pode ser posicionada diretamente sobre o
fundo do poo de entrada. Usando-se uma baliza no poo de sada e uma mira no de entrada,
pode-se estabelecer o alinhamento inicial do furo, apontando-se fisicamente o equipamento
na direo da baliza. Inicia-se ento a movimentao da mquina, deixando que percorra
uma pequena distncia, e faz-se ento a verificao final do alinhamento, antes que a carcaa
entre no solo. Se o alinhamento no estiver correto, executa-se novamente o procedimento. A
perfurao estar completa quando a mquina chegar ao poo de sada e a ferramenta puder
ser removida aps a tubulao final, duto ou cabo ter surgido no referido poo.
Perfuratriz
surgindo no poo
de sada
K 2 3 Monitorao
A maioria dos equipamentos pode atualmente ser equipada com sondas de rdio similares s
usadas para monitorao do avano de unidades de perfurao direcional (HDD) (Seo L),
que permitem acompanhar com preciso o avano do equipamento, tanto em relao ao traado planejado como com respeito profundidade. As sondas podem ser instaladas na parte
traseira ou, em alguns casos, na extremidade dianteira da mquina de percusso.
Embora as sondas montadas na traseira dem indicao do avano, fornecem informaes
menos teis que aquelas montadas na dianteira. Dependendo do dimetro e comprimento
da mquina, a sonda poder estar a alguma distncia da extremidade de penetrao da
ferramenta, e responder a mudanas de rumo muito mais tarde que uma sonda montada
na dianteira. As sondas montadas na dianteira ou na extremidade reagem imediatamente a
mudanas de direo na vertical e horizontal, dando mais tempo ao operador para parar a
perfurao e avaliar o prximo movimento. Por outro lado, as sondas montadas na dianteira
precisam ser muito mais robustas e bem protegidas, uma vez que precisam suportar o choque
das foras de acionamento aplicadas frente da unidade pela ao do martelo.
Embora a maioria das perfuratrizes no disponha de sistema de direo, existem algumas
ferramentas dirigveis, que utilizam normalmente aletas de direo externas carcaa para
aplicar aes corretivas. A monitorao feita atravs da utilizao de sistemas similares aos
descritos anteriormente.
Se a escavao for forada para fora do alinhamento ou ficar impossibilitada de avanar devido a um obstculo, o mais fcil, freqentemente, executar uma escavao at a unidade,
remover a interferncia, realinhar o equipamento e recomear, em lugar de executar novamente a perfurao. Esse processo conta freqentemente com o auxlio do recurso de reverso, atualmente disponvel na maioria das perfuratrizes, que permite recuar o equipamento,
afastando-o da interferncia at um ponto onde fique no alinhamento e nivelamento corretos.
Perfurao
por Percusso
(Impact Moling)
e Cravao
K3
Perfurao
por Percusso
(Impact Moling)
e Cravao
K4
Uma alternativa a cabea mvel, que no est ligada diretamente carcaa, mas flutua
sobre um eixo que passa atravs da extremidade dianteira da mquina. A parte traseira desse
eixo o bloco golpeado pelo martelo. Usando-se essa configurao, a fora de percusso
inicial, mais alta, transferida somente para a cabea, fazendo com que esta avance contra
o solo. So apresentadas diversas vantagens para este sistema, inclusive maior energia de
impacto para penetrao em solos mais duros e para mover ou quebrar obstculos. A carcaa
do equipamento age como uma ncora direcional inicial para a cabea, na medida que a faz
avanar, proporcionando melhor controle de direo.
K 2 6 Variaes de Instalao
Alm da tcnica bsica de instalao, existem algumas variaes na forma de operao das
perfuratrizes e na forma de execuo das instalaes para diferentes tipos de rede. Onde
preciso manter limpa a superfcie interna do tubo novo, como por exemplo, em uma rede nova
de gua potvel, foram desenvolvidos dois mtodos de uso de equipamentos pneumticos.
Os equipamentos pneumticos funcionam com ar comprimido, que transporta o leo lubrificante necessrio para as peas mveis da unidade. Como o ar comprimido no reciclado,
como ocorre nos sistemas hidrulicos, o ar usado expelido para fora da mquina. Na maioria
dos casos, isso feito pela traseira da mquina, dentro da rede que est sendo puxada, o que
faz com que a parede interna do tubo fique revestida por uma pelcula de leo que pode ser
difcil de remover. Essa pelcula pode ser ignorada se no for provvel que cause problemas,
mas para gua potvel, normalmente essa uma contaminao inaceitvel.
Para solucionar esse problema, muitas vezes se faz a instalao usando uma pelcula de revestimento dentro da rede. O ar de exausto deposita a pelcula de leo sobre esse revestimento,
que removido aps a concluso dos trabalhos, deixando limpa a superfcie interna. Para
evitar a necessidade desse revestimento, os equipamentos passaram a ser fabricados com
sada do ar comprimido pela frente da mquina, que se descarrega posteriormente pela parte
externa da rede nova, sem afetar sua superfcie interna.
Chegada da
perfuratriz
Perfurao
por Percusso
(Impact Moling)
e Cravao
K5
K 3 2 Preparao
Uma operao tpica de cravao requer a execuo de uma base slida, normalmente um
bloco de concreto, no local de lanamento da rede, que pode estar colocado contra a lateral
ou o talude do poo de lanamento. Instalam-se ento trilhos de guia sobre esse bloco, para
orientar o alinhamento do furo. Em seguida, posiciona-se o primeiro segmento de tubo de ao
sobre os trilhos, cria-se ou adapta-se uma borda cortante na extremidade livre do tubo, e acopla-se o martelo na outra extremidade. Dependendo do dimetro, pode ser necessrio o uso
de cones adaptadores para assegurar contato slido e uniforme entre o martelo e o tubo.
A fonte de energia acionada, dando-se partida no martelo. O impacto fora o tubo contra
o solo, ao longo da linha estabelecida pelos trilhos de guia. Aps cravar a primeira pea, o
martelo desligado e removido, soldando-se o segundo segmento de tubo de ao no lugar. O
ciclo repetido at que a extremidade livre do tubo chegue ao local ou poo de sada.
Como ocorre na perfurao por percusso, necessria uma investigao cuidadosa do solo
nos projetos de cravao de tubos. Obstculos grandes podem desviar a rede ou danificar a
borda cortante, causando um movimento oblquo. Como normalmente no existem meios de
monitorar a direo da rede durante a cravao, vital estabelecer uma trajetria livre antes
de iniciar os trabalhos.
Perfurao
por Percusso
(Impact Moling)
e Cravao
K6
Instalao de
tubo de ao
com um martelo
pneumtico de
cravao
K 3 3 Opes de Perfurao
Dependendo da natureza do solo, a cravao pode ser feita com tubos de extremidade aberta
ou fechada. Normalmente, o uso de extremidade aberta preferido, pois apresenta diversas
vantagens, inclusive menor reao contra a fora de cravao, uma vez que somente a borda
cortante empurrada contra o solo. A penetrao em solos duros pode ser feita com cravao
de extremidade aberta, uma vez que o solo no compressvel. Como a superfcie de tubo em
contato com eventuais obstculos muito menor com tubo de extremidade aberta, a deflexo
da rede tambm menos provvel.
Para uso de tubos de extremidade aberta, contudo, o solo precisa ser relativamente auto-portante, caso contrrio poder ocorrer perda de material na frente da borda cortante, uma vez
que o solo se move para dentro do tubo e segue ao longo deste para sair no poo de entrada.
Em muitos casos, isso poder causar rebaixamento ou perda de apoio das redes adjacentes. A
cravao com tubo de extremidade fechada poder ser eficaz nessas condies, uma vez que
o solo ser deslocado em torno do tubo, e compactado na parede do furo. Como ocorre na
perfurao por percusso, existe o risco de deslizamento da superfcie durante a compactao
do furo.
Quando for usado um sistema de extremidade aberta, o cilindro de solo situado no interior da
circunferncia da borda cortante permanecer no interior do tubo durante a perfurao. Nas
distncias curtas que normalmente ocorrem na cravao, esse acmulo de material no representa problema. Para extenses maiores, contudo, preciso lembrar que o material escavado
aumenta o peso do conjunto de tubos que est sendo cravado, o que evidentemente afetar
a velocidade de avano. Em alguns casos, poder ser recomendvel a limpeza do material
escavado durante a instalao dos novos segmentos de tubo, para limitar a sobrecarga do
martelo, o que pode ser feito manualmente ou atravs de um sistema de raspador acionado
por guincho.
Se no houver necessidade de limpeza intermediria, e o material escavado permanecer no
interior do tubo durante toda a perfurao, existem tcnicas diferentes do uso de raspadores
ou ps para executar a remoo. Na chegada ao poo de sada, a extremidade do tubo pode
ser fechada com um bujo adequado, introduzindo-se gua ou ar comprimido entre o solo
e a vedao, e forando o cilindro de solo situado no interior do tubo para sair pelo poo de
entrada, de onde poder ser removido, executando-se ento a limpeza e colocao da rede
em servio.
Os princpios da perfurao por percusso e da cravao de tubos so relativamente simples,
e essas tcnicas podem propiciar solues com grandes vantagens econmicas em projetos
de instalao de distncias relativamente curtas.
K 4 Arrebentamento de Tubos
As perfuratrizes tambm so usadas em vrias formas de substituio de redes in loco. Essa
aplicao est detalhada na Seo J.
K 5 Resumo
A perfurao por percusso uma dos mtodos no destrutivos mais simples e mais difundidos, especialmente para instalao de redes de pequeno dimetro em distncias relativamente curtas.
Com poucas excees, os equipamentos no possuem controle direcional e se baseiam na
orientao no lanamento e nas condies do solo para seguir o traado desejado.
A cravao um mtodo comum de instalao de tubos de ao em linha reta, e usada com
freqncia em aterros de rodovias e ferrovias.
Como ocorre com a perfurao por percusso, a cravao de tubos geralmente usada para
lanamentos relativamente curtos, e uma tcnica sem controle direcional.
As mquinas de cravao podem instalar tubos de grande dimetro. Embora o tubo de ao
possa atuar como tubulao final, mais comum utiliz-lo como duto para instalao de redes
convencionais.
Perfurao
por Percusso
(Impact Moling)
e Cravao
K7
Seo L
L 1 Aspectos Gerais
As tcnicas de perfurao guiada e perfurao direcional (HDD) so usadas para a instalao
por mtodo no destrutivo de novas redes, dutos e cabos. O traado da perfurao pode ser
reto ou ligeiramente curvo e a direo da perfurao pode ser ajustada em qualquer etapa do
servio para contornar obstculos, passar sob rodovias, rios ou ferrovias. A perfurao pode
ser executada entre poos pr-escavados de entrada e sada ou a partir da superfcie, fazendose a entrada da perfuratriz no solo em um ngulo suave.
Em termos comparativos e de capacidade, a perfurao guiada e a perfurao direcional
(HDD) tendem a ficar entre as tcnicas de perfurao por percusso (seo K) e os micro-tneis (Seo M). Os termos perfurao guiada e perfurao direcional so, para o propsito
destas diretrizes, intercambiveis. O ltimo usado com freqncia para descrever a ponta
mais pesada do mercado, como travessias de grandes rios, canais e rodovias, normalmente
cobrindo longas distncias, mas hoje em dia existe uma sobreposio das capacidades dos
equipamentos que torna desnecessrio e provavelmente de pouca importncia estabelecer
uma linha divisria entre ambos.
Mquina de perfurao
direcional trabalhando
a partir da superfcie
com carrossel de barras
integrais
A instalao da tubulao final ou duto , normalmente, uma operao em duas etapas. Inicialmente, faz-se um furo piloto ao longo do percurso previsto, que depois alargado no sentido
inverso para poder acomodar a tubulao final. Durante essa segunda etapa, de alargamento,
a tubulao final presa ao alargador atravs de uma conexo articulada, e puxado para o
furo alargado medida que a coluna de perfurao removida. Em condies difceis de solo,
ou onde o alargamento for considervel, poder haver um ou mais estgios intermedirios de
alargamento, nos quais o dimetro do furo aumentar progressivamente.
At pouco tempo atrs, a perfurao direcional era usada principalmente para a instalao
de redes pressurizadas e dutos para cabos, onde usualmente declives precisos no so crticos, como ocorre nas redes por gravidade, que exigem tolerncias apertadas no alinhamento
vertical para atender aos critrios de projeto hidrulico. Algumas das mquinas de perfurao
e sistemas de guia mais recentes, contudo, oferecem uma preciso excelente em condies
adequadas de solo, e espera-se que a perfurao direcional se torne cada vez mais popular na
execuo de redes por gravidade.
A capacidade dos equipamentos vem aumentando nos ltimos anos, e as vantagens das
tecnologias no destrutivas para a construo de novas redes tornaram-se cada vez mais
apreciadas. Algumas concessionrias de servios pblicos tm atualmente uma preveno
contra tcnicas de escavao a cu aberto (particularmente em vias pblicas) onde houver
disponibilidade de alternativa no destrutiva. Alm dos bvios benefcios ambientais do uso de
Perfurao
Direcional (HDD)
ou Guiada
(Unidirecional)
L1
mtodos no destrutivos, o custo relativo da perfurao direcional caiu para um valor abaixo
da escavao a cu aberto para muitas aplicaes, mesmo no levando em conta os custos
sociais do desvio e retardamento do trfego.
L 2 Mtodos
A maioria, mas no todas as mquinas de perfurao direcional usam uma cabea com alimentao de fluido, que empurrado atravs do solo, na extremidade de um conjunto de
barras (coluna) de perfurao. Normalmente, essa cabea angulado, de modo que a rotao
constante da coluna produza um furo reto, enquanto que a manuteno da cabea numa
determinada posio cause desvio da trajetria. Normalmente, uma sonda ou emissor instalado na cabea ou em suas proximidades, emitindo sinais que so recebidos e acompanhados
por um receptor situado na superfcie, permitindo a monitorao de direo, profundidade e
demais parmetros. Sistemas de direcionamento por barras rgidas tambm so usados, com
o cabo correndo atravs da coluna de perfurao, particularmente nos casos em que a trajetria no pode ser seguida facilmente na superfcie (por exemplo, na travessia de rios) ou onde
a profundidade do furo muito grande para possibilitar uma localizao precisa por mtodos
de rdio-freqncia. Existem tambm sistemas de localizao que usam magnetometria.
Coluna de
Perfurao
Mquina de
Perfurao
Guiada
Redes Existentes
Furo Piloto
Poo de
Sada
Carretel de
Produto
Perfurao
Direcional (HDD)
ou Guiada
(Unidirecional)
Mquina de
Perfurao
Guiada
Alargador preso
coluna de
perfurao
Tubulao final
L2
No caso de mquinas maiores, grande parte do trabalho feita pela rotao da coluna de perfurao, e o torque da unidade to importante quanto fora axial de avano para perfurao e retorno para alargamento. Como ocorre com mquinas menores, uma prtica normal
Execuo do furo piloto com uma mquina tpica de perfurao direcional com lanamento na superfcie
Perfurao
Direcional (HDD)
ou Guiada
(Unidirecional)
L3
As mquinas com lanamento em poo requerem uma escavao em cada extremidade, mas
podem operar em espaos confinados. Algumas das mquinas mais compactas podem trabalhar em uma escavao ligeiramente maior que a necessria para executar as emendas aps
a instalao. Geralmente, so previstas pra perfuraes praticamente retas e usam freqentemente barras da coluna de perfurao mais rgidas que as dos sistemas com lanamento na
superfcie. Possuem, todavia, maiores limitaes na capacidade de desviar de obstculos. O
comprimento das sees unitrias da coluna de perfurao tambm funo das dimenses
da escavao, o que poder influenciar na velocidade de instalao e no custo da coluna.
Perfurao
Direcional (HDD)
ou Guiada
(Unidirecional)
L4
Uma mquina tpica de perfurao direcional com lanamento na superfcie, de porte intermedirio, possui uma capacidade de empuxo e trao da coluna entre 8 e 15 toneladas, e
um torque de at 5000 Nm, dependendo da velocidade de rotao. De um modo geral, essa
mquina ter capacidade para instalao de tubos com dimetro aproximado de 250 a 500
mm em distncias entre 100 e 350 metros, dependendo das condies do solo.
As maiores mquinas de perfurao direcional podem ter empuxo acima de 100 toneladas e
so usadas principalmente em obras longas ou de grande dimetro, como travessias sob rios,
esturios, grandes rodovias e outros projetos de grande porte. Na outra extremidade da escala, as mquinas compactas com fora de empuxo e trao em torno de 4 toneladas podem
instalar redes de at 160 mm de dimetro em distncias at 100 metros, dependendo das condies do solo, e so adequadas para uso em espaos confinados. Algumas possuem recursos
para reduzir a largura entre as esteiras, para permitir a passagem por aberturas estreitas.
ta
Pis
Pista de taxiamento
4L
AEROPORTO JFK
Estrada de
servio
Fluidos de
Tanque de lama
conteno do
poo
Jamaica Bay
Guincho lateral
Furo alargado 22 (560 mm)
Coluna de perfurao 5
Perfurao
Direcional (HDD)
ou Guiada
(Unidirecional)
Perfurao direcional 12
400m = 0,25 milha
L5
Os motores de lama, acionados pelo fluido de perfurao, podem ser usados para acionar as
cabeas de corte de rocha, mas essa tcnica somente pode ser usada em algumas das mquinas de maior potncia. Outra forma de melhoria do desempenho em solos duros o uso
de percusso em conjunto com avano e rotao. A percusso pode ser transmitida atravs
da coluna de perfurao por um martelo integrado mquina de perfurao ou, em alguns
casos, por um martelo pneumtico situado na cabea. A percusso aumenta a penetrao e
o controle direcional em solos pedregosos ou rocha branda, mas no prevista para uso em
rocha macia ou grandes massas de materiais duros, tais como concreto.
A escolha dos alargadores e acessrios bastante ampla, e a maioria possui recursos especficos de projeto destinados a melhorar o desempenho. A maioria dos alargadores tem forma de
bala, com um arranjo de dentes de carbeto de tungstnio e jatos de fluido. A traseira do alargador possui um acoplamento, no qual se pode fixar uma cabea de trao para o puxamento
da tubulao final. Existem configuraes especiais para condies difceis de solo, inclusive
alargadores especiais para trabalho em rocha.
L 5 Perfurao a Seco
Enquanto a maioria das mquinas de perfurao utiliza um fluido para lubrificar a cabea de
corte, transportar o material escavado para o poo de entrada e estabilizar o furo, alguns sistemas so projetados para a operao a seco. Existem verses para lanamento em poo e na
superfcie, e as mquinas tendem a ser mais compactas e simples que a maioria das mquinas
com auxlio de fluido.
Perfurao
Direcional (HDD)
ou Guiada
(Unidirecional)
L6
Em lugar de se basearem totalmente no empuxo e rotao gerados no equipamento, as mquinas de perfurao a seco utilizam um martelo pneumtico de alta freqncia, montado
na cabea de perfurao, para escavar e compactar o solo no furo piloto. Nesse aspecto, o
conceito no diferente do de uma mquina de percusso com tubo vazado (Seo K), que
tambm atua como alimentao de ar. Como ocorre nos sistemas com auxlio de fluido, a cabea de corte situado adiante do martelo angulado, permitindo o direcionamento atravs da
parada da rotao em uma determinada posio.
Tanto o mtodo com auxlio de fluido como o de perfurao a seco possuem suas vantagens
em condies adequadas. Enquanto a perfurao com fluido propicia maior versatilidade em
termos de condies do solo e dimetros mximos, requer mais equipamentos e implica o
trabalho em escavaes cheias de lama e a deposio ou reciclagem dos materiais. A perfurao a seco essencialmente uma tcnica de deslocamento, e talvez possa ser descrita como
perfurao direcional com compresso do solo. Como tal, mais adequada para solos compressveis e autoportantes, e poder no ser adequada para areia e cascalho, em dimetros
de perfurao acima de cerca de 75 mm. O risco de movimentao na superfcie tambm deve
ser considerado, especialmente em solos granulares.
Perfurao
direcional a seco
usando uma
mquina com
lanamento em poo
L 6 Coluna de Perfurao
Os requisitos fsicos necessrios para os componentes da coluna de perfurao so considerveis. Devem ter resistncia longitudinal suficiente para suportar as foras de empuxo e trao,
resistncia toro suficiente para suportar o torque de rotao da mquina e flexibilidade
suficiente para executar mudanas de direo durante a perfurao. Precisam tambm ter o
menor peso possvel, para facilitar o transporte e o manuseio, e resistir a danos devidos a
abraso e riscos.
O comprimento dos segmentos depender do tipo da mquina de perfurao e do espao disponvel. Tipicamente, mquinas com lanamento na superfcie utilizaro barras tubulares de
Perfurao
Direcional (HDD)
ou Guiada
(Unidirecional)
L7
L 7 Fluidos de Perfurao
Dependendo de sua formulao, os fluidos de perfurao possuem diversas funes:
Lubrificar a cabea de corte e reduzir o desgaste;
Amolecer o solo para facilitar a perfurao;
Remover o material escavado em suspenso, at o poo de lanamento;
Estabilizar o furo antes do alargamento;
Lubrificar a tubulao final durante o alargamento e a insero;
Acionar os motores de lama para perfurao atravs de solos duros.
O fluido mais simples de perfurao a gua, e poder ser desnecessrio usar algo mais sofisticado em perfuraes curtas de pequeno dimetro, feitas em solo adequado.
Uma mistura de bentonita e gua o tipo mais comum de fluido ou lama de perfurao. A
bentonita um tipo de argila com propriedades tixotrpica, o que significa que permanece
fluida enquanto estiver sendo bombeada ou agitada, mas forma um gel se for deixada em repouso. Se for agitada novamente, volta a ser um fluido. Esse material atua, portanto, como um
lubrificante e transportador durante a execuo da perfurao, e se solidifica para estabilizar o
furo quando a perfurao pra. Durante o alargamento, a lama ajuda a garantir a lubrificao
entre a tubulao final e as paredes do furo, e reduz a regresso e o atrito com o solo.
Alm dos fluidos simples base de gua e bentonita, existem materiais base de polmeros
e uma grande variedade de aditivos que so usados para adequar as propriedades do fluido
de perfurao, de modo a atender s condies do solo e natureza da obra. Por exemplo, a
viscosidade deve ser baixa o suficiente para permitir o fluxo atravs do sistema em presses
razoveis, mas suficientemente alta para evitar perdas significativas para o solo.
A formulao dos fluidos de perfurao uma cincia complexa, e desempenha um papel importante no sucesso dos empreendimentos. A maioria dos fabricantes de mquinas de perfurao tem suas prprias recomendaes sobre os fluidos mais adequados para cada aplicao
em particular, da mesma forma que os fabricantes dos materiais. Essa uma rea onde se
deve procurar o apoio de especialistas, especialmente quando ocorrerem condies difceis de
solo. O projeto da instalao de bombeamento, filtragem e reciclagem tambm uma considerao importante, especialmente em obras de grande porte, e tambm nesse campo se
deve procurar assessoria de empreiteiros ou fabricantes experientes.
Perfurao
Direcional (HDD)
ou Guiada
(Unidirecional)
L8
A maioria das tcnicas de perfurao direcional, exceto algumas aplicaes de curta distncia
com lanamento em poo, baseiam-se em sistemas precisos de locao e direcionamento da
perfurao. Os recursos dos dispositivos de rastreamento sofreram melhorias significativas
com o avano da tecnologia eletrnica, e hoje possvel dispor de um alto grau de preciso.
Existem vrios tipos de sistemas de rastreamento. Os mais comuns conhecidos por sistema de
passagem sobre a rede, esto baseados numa sonda ou gerador de sinal localizado numa
carcaa situada atrs da cabea de perfurao, que emite um sinal de rdio para um receptor
situado na superfcie. Alm da posio e profundidade da cabea de perfurao, os dados
transmitidos incluem freqentemente a inclinao da ferramenta, a situao da bateria e a
temperatura do transmissor. comum repassar essas informaes para um segundo receptor
situado na mquina de perfurao, para que o operador tenha acesso direto aos dados e possa fazer os ajustes de direo necessrios.
Os sistemas de passagem sobre a rede so, sob muitos aspectos, similares aos detectores
de tubos e cabos, nos quais se move o receptor at a posio que recebe o sinal mais forte
que, no caso, estar diretamente sobre o transmissor. Sua maior limitao a necessidade de
ter acesso superfcie situada diretamente acima da cabea de perfurao, o que poder ser
difcil ou impossvel se a rede passar sob um prdio ou um curso dgua. Esse problema pode
ser superado usando-se um sistema de direcionamento com fio rgido ou um transmissor
que contenha uma bssola eletrnica integrada.
Os sistemas de fio rgido utilizam um cabo que passa atravs da coluna de perfurao para
transmitir os dados do gerador de sinal para o console de controle. Embora esse cabo seja
uma complicao adicional, permite o rastreamento em qualquer terreno sem depender da
transmisso de sinais de rdio, e tambm pode ser usado em locais onde haja interferncia
eletromagntica.
Quando programada para um azimute predeterminado, um rdio-compasso informa o operador quando a cabea de perfurao se desviar da trajetria prevista. A informao de desvio
para a direita ou esquerda enviada para um receptor de rastreamento e apresentada em
formato similar ao das informaes de desvio vertical e de rotao. O operador no precisa
estar sobre o gerador de sinal, no traado previsto e, em alguns casos, os dados podem ser
recebidos a distncias superiores a 300 m do transmissor.
Devido ao ambiente em que operam, os geradores de sinal precisam ser extremamente durveis e resistentes a choques e vibraes. Isso se aplica particularmente no caso de mquinas
de perfurao com percusso, onde provvel que haja necessidade de algum mecanismo de
absoro de choques.
Rastreamento
do percurso
com passagem
sobre a rede
Para evitar que a eletrnica seja sujeita a cargas dinmicas severas, usa-se nas mquinas de
perfurao direcional a seco, que empregam ao de martelo de percusso, um sistema de direcionamento e localizao baseado em magnetometria. Ims permanentes so instalados em
uma parte do martelo de perfurao do furo piloto, criando-se um campo magntico medida
que o martelo gira. A resistncia e flutuao desse campo so detectadas por magnetmetros
instalados na superfcie, e uma unidade de processamento informatizado traduz esses dados
para informar a localizao, profundidade e ngulo de rotao da cabea de perfurao. Como
ocorrem com os transmissores de rdio, as informaes de rastreamento podem ser transmitidas para o console do operador.
L9 Equipamentos Auxiliares
Embora a maior ateno esteja voltada para os itens principais do equipamento, existem
numerosos acessrios e equipamentos auxiliares que desempenham papel importante para o
sucesso de uma obra de perfurao direcional ou guiada.
Perfurao
Direcional (HDD)
ou Guiada
(Unidirecional)
L9
Existem no mercado diversos tipos de cabeas para puxamento de tubos de polietileno, inclusive cabeas com fixao por presso e verses destinadas especificamente para a perfurao
direcional. Uma das funes das cabeas de puxamento na perfurao direcional evitar a entrada de fluido de perfurao ou material escavado no interior da tubulao final, o que pode
ser uma considerao importante para redes de gua potvel, que precisam ser estreis.
As conexes articuladas so componentes essenciais na fase de alargamento e puxamento da
rede da tubulao final, e devem ser projetadas para evitar a entrada de lama e resduos nos
rolamentos. Existem modelos com capacidade de menos de 5 a mais de 200 toneladas.
Algumas empresas utilizam conexes fusveis para proteger a tubulao final. Essas conexes possuem uma srie de pinos, dimensionados para se romper com uma carga predeterminada, instalados de acordo com a resistncia trao dessa rede. Os conectores fusveis no
s reduzem o risco de danos acidentais, como tambm exercem um efeito psicolgico sobre
os operadores, que esto cientes de que no podem exceder a fora mxima permitida de
puxamento, e resistem tentao de aument-la para conseguir maior produtividade.
Cabeas de
puxamento
para aplicao
em perfurao
direcional
Outros equipamentos auxiliares importantes so as mquinas de fuso de topo para unio de
tubos de polietileno, os roletes de apoio da tubulao final e os guinchos puxadores de cabo.
L 10 Resumo
Perfurao
Direcional (HDD)
ou Guiada
(Unidirecional)
L10
A perfurao guiada ou direcional pode ser usada para a instalao de tubulaes, dutos e
cabos sem (ou com o mnimo de) escavaes, na maioria dos dimetros e por distncias de
um quilmetro ou mais.
Existem no mercado mquinas de lanamento na superfcie e de lanamento em poo. A
escolha depender da natureza do projeto.
As mquinas vo desde unidades compactas adequadas para perfuraes de pequeno dimetro e operao em espaos confinados at unidades extremamente grandes, projetadas
para travessias longas e de grande dimetro.
A maioria das mquinas de perfurao direcional utiliza um fluido de perfurao, que lubrifica
e estabiliza o furo, alm de transportar o material escavado em suspenso. Algumas mquinas
so, contudo, projetadas para operao a seco, e podem ser vantajosas dependendo do dimetro do furo e das condies do solo.
As barras de perfurao devem ser escolhidas cuidadosamente para assegurar a combinao
adequada de resistncia e flexibilidade. O comprimento mximo de cada segmento depender
do tipo de mquina e do espao disponvel para trabalho.
A formulao do fluido ou lama de perfurao importante, especialmente em solos difceis, e deve-se procurar apoio de especialistas quando necessrio.
A escolha do sistema de direcionamento depender do tipo de mquina e da possibilidade
de rastreamento com passagem sobre a rede. Existem no mercado sistemas de rdio, de fio
rgido e magntico.
Deve-se dar ateno seleo e manuteno dos equipamentos auxiliares como cabeas de
puxamento e conexes articuladas, cujo desempenho pode ter um grande efeito no resultado
dos trabalhos, da mesma forma que os itens mais notveis do equipamento.
Seo M
M 1 Aspectos Gerais
Os mtodos no destrutivos (MND) de cravao de tubos e execuo de micro-tneis so
essencialmente da mesma famlia das tcnicas de instalao de tubulaes, usadas para instalao de tubos de 150 mm ou mais. O lanamento definido como um sistema de instalao
direta de tubos posicionados atrs de uma mquina de escavao, que so empurrados por
um sistema de pistes hidrulicos situados no poo de entrada, de modo a formar uma linha
contnua sob o solo. Os tubos, que so projetados especialmente para suportar as foras de
empuxo que ocorrem durante a instalao, formaro a tubulao final quando a operao de
escavao estiver completa.
Dentro dessa descrio, as tcnicas de micro-tneis so definidas especificamente como sendo
a escavao por uma mquina direcionvel com controle remoto, para lanamento de tubos
de pequeno dimetro, sem possibilidade de acesso humano, por pistes hidrulicos. Freqentemente, as mquinas de escavao de micro-tneis utilizam um sistema de direcionamento
por laser para manter o alinhamento e nivelamento durante a instalao embora, como ocorre
em instalaes de maior dimetro, possam ser utilizadas tcnicas de laser e de levantamento
normal para esse fim.
Existem no mercado sistemas para instalao de redes principais e de conexes de ramais.
Coluna de
Perfurao
Pistes
hidrulicos
Estrutura de
alinhamento e
Tubulao
final
instalada
Equipamento
de micro-tnel
Poo de
sada
Colares no nvel da
face externa
M 2 Aplicaes
A tecnologia moderna permitiu que, nos ltimos anos, ambos os mtodos pudessem ser aplicados em uma larga faixa de condies de solo, desde areias e cascalhos encharcados at
rocha slida, passando por argilas e xistos duros ou moles, secos ou encharcados.
Tanto o lanamento de tubos como a execuo de micro-tneis so bastante adequados a
situaes onde a rede tem de atender a critrios rgidos de alinhamento e nvel, uma vez que
os sistemas de direcionamento e controle permitem a instalao precisa, dentro de tolerncias
mnimas, tornando-se assim uma excelente soluo para construo de redes novas esgoto
com declividade mnima (como por exemplo de 5 mm por metro). Uma das aplicaes mais
comuns so as redes de esgoto por gravidade, onde no apenas o alinhamento e a declividade
so crticos, mas a profundidade tal que ambas as tcnicas tendem a apresentar vantagens
econmicas em relao instalao com vala a cu aberto.
Cravao
de Tubos
(Pipejacking) e
Micro-tneis
A maioria das mquinas de micro-tnel escavam em linha reta entre os poos, embora existam
sistemas especializados para traados em curva. Onde uma linha de viso entre o poo de
M1
entrada e a mquina de micro-tnel no for possvel devido curvatura do traado, os sistemas de alinhamento baseados, por exemplo, em dispositivos giroscpicos, podero ser usados
como alternativa para o equipamento laser, mais comum.
Cravao
de Tubos
(Pipejacking) e
Micro-tneis
M2
So usados predominantemente dois sistemas de remoo de material nas escavaes de micro-tneis de pequeno dimetro. Em solos autoportantes, onde o topo do lenol fretico no
excede trs a quatro metros, possvel usar um sistema de rosca para remoo do material
fragmentado. Esse transportador fica montado em uma carcaa dentro da tubulao, alimentando uma caamba posicionada no poo de entrada, abaixo da estrutura de lanamento da
rede. Quando essa caamba fica cheia, elevada at a superfcie, esvaziada e recolocada na
posio, antes do reincio da escavao.
Mquina de micro-tnel
com rosca transportadora,
projetada para operao em
espaos confinados.
Em condies mais difceis de solo e com maior presso do lenol fretico, usa-se freqentemente um sistema de recirculao de fluido. Esse sistema requer uma suspenso de bentonita
ou polmero desenvolvido especialmente para esse fim (ou uma combinao de ambos), a ser
preparada na superfcie. Essa suspenso bombeada para a cmara de corte atravs de um
sistema de tubos posicionados no interior da rede lanada. Se necessrio, a mistura pressurizada at o nvel requerido para manter o suporte da face de escavao. Na cmara de corte,
o fluido se mistura com o solo escavado e, normalmente, essa mistura passa por um britador
incorporado ao equipamento, com movimento radial excntrico, para assegurar que nenhuma
partcula de tamanho maior que as que podem ser manuseadas pelo sistema de fluido entrem
em suas linhas de retorno.
Conjunto de acionamento dos
pistes hidrulicos principais
Unidade de desvio
Bomba de descarga de fluido
Injetor de
lubrificante
Tubo a ser
cravado
Console de
operao
Tubulao a ser
cravada
O sistema de fluido tem a vantagem de ser contnuo, enquanto que os mtodos baseados em
transportadores de rosca, que requerem a remoo vertical dos resduos so mais cclicos e
exigem interrupes no funcionamento da cabea de corte.
Cravao
de Tubos
(Pipejacking) e
Micro-tneis
M3
Existe tambm um sistema que utiliza uma porta de vedao com controle hidrulico para
limitar a quantidade de solo removida durante a escavao, completando a remoo de material com um sistema raspador instalado dentro da rede lanada. Normalmente, o sistema no
usa uma cabea de corte, mas um anel de corte situado na aresta dianteira da mquina para
soltar o solo, fazendo com que caia longe da face. Essa tcnica foi usada com sucesso, mas
sua aplicao restrita, se comparada com os dois principais sistemas, devido principalmente
s limitaes dos tipos de solo em que pode operar.
Sistema de
direcionamento a laser
para micro-tneis
Cravao
de Tubos
(Pipejacking) e
Micro-tneis
M4
Existem duas outras tcnicas especializadas de micro-tnel para furos abaixo de 200 mm de
dimetro. A primeira consiste na simples compactao, na qual a cabea cortador rotativo
no remove o solo da face, mas coloca-o de lado, compactando-o em torno do permetro do
furo. Esse sistema limitado aos solos de tipos compactveis. A segunda emprega um mtodo
de escavao que pode ser comparado com o usado pela maioria das mquinas de perfurao
direcional. A cabea de corte angulada e, quando gira, executa uma perfurao em linha
reta. Quando mantido num determinado ngulo, a posio da cabea angulvel faz com que
ocorra uma mudana de direo. Esse sistema usa normalmente uma tcnica de remoo de
material escavado por rosca e requer uma fase de alargamento antes da instalao do tubo
ou um expansor na frente da rede durante o avano. Esse sistema usado com freqncia
como uma instalao em dois passos, com a instalao do tubo comeando somente aps a
concluso do furo piloto.
Para completar a instalao de lanamento, no lanamento hidrulico ou no sistema de micro-tnel, necessrio um poo de sada, cujas dimenses devem ser tais que permitam a
retirada do equipamento sem dificuldades. Como esses poos no so usados normalmente
para as operaes de lanamento, no h necessidade de resistncia anormalmente alta, nem
de paredes de reao ao empuxo.
Os sistemas de cravao e micro-tnel so freqentemente fornecidos com estruturas de fixao dos pistes, como parte do conjunto. As estruturas so projetadas para garantir o nvel de
presso requerido para o equipamento que estiver sendo usado em uma determinada obra, e
seus requisitos so determinados pelas condies do solo e pelo tipo de mquina utilizado.
Estao de
cravao
principal para
micro-tnel
M 6 Condies do Solo
O fator mais crtico em uma obra de cravao de tubos ou micro-tnel a geologia. A investigao do local est coberta na Seo C, mas bom repetir aqui que, se a investigao do
solo no for feita com o devido cuidado, e se no se conhecer detalhadamente as condies
provveis de serem encontradas ao longo de um traado de cravao ou micro-tnel, o risco
de colocar em servio o tipo errado de mquina passa a ser bastante alto. Isso precisa ser
enfatizado nas ocasies em que houve falha de sistemas de cravao ou micro tnel no
passado, isso se deveu mais a condies inesperadas de solo que a qualquer outro motivo e,
muitas vezes, essas falhas acarretaram recuperaes bastante caras.
Cabea de corte
projetado para
escavao em
rocha de microtneis de pequeno
dimetro
Cravao
de Tubos
(Pipejacking) e
Micro-tneis
M5
M 7 Planejamento
Nos primeiros anos do desenvolvimento da tecnologia de micro-tneis, algumas obras foram
projetadas com base em um plano existente, de instalao de uma rede utilizando tcnicas
de escavao a cu aberto. Muitas vezes, isso ocorreu devido falta de conhecimento dos
mtodos no destrutivos (MND) por parte do engenheiro projetista. Foi ento exigido pelas
contratantes que as construtoras oferecessem alternativas utilizando a tecnologia de cravao
de tubos. Infelizmente, essa exigncia foi ineficiente por no levar em conta a opo de executar atalhos no traado das redes, que haviam sido projetadas considerando os critrios
de acesso para operaes a cu aberto, tais como a necessidade de seguir estradas, evitar a
travessia de terrenos privados e situar-se em reas com tamanho suficiente para acomodar os
equipamentos de escavao.
A maioria das obras de cravao de tubos e micro-tneis planejada atualmente de modo a
remover quase completamente essas restries. Atravs do conhecimento dos requisitos hidrulicos para a rede, de seus pontos de conexo, dos tipos de solo a serem encontrados e das
limitaes de acesso ao longo do traado requerido, o posicionamento, a profundidade e o tipo
dos poos podem ser projetados de modo a minimizar a quantidade de escavaes necessria
e, dessa forma, reduzir a quantidade de cravaes individuais em qualquer rede.
Cravao
de Tubos
(Pipejacking) e
Micro-tneis
M6
Esse planejamento no s minimiza o impacto fsico de uma obra de construo por limitar
a durao dos trabalhos, como tambm reduz os efeitos ambientais da obra em termos de
desvio de trfego e quantidade de solo perturbado. A otimizao do comprimento da rede
tambm reduz a quantidade de material necessria para execuo da obra. Uma outra vantagem de reduzir o volume de escavao decorre do fato de que, atualmente, muitos clientes
e autoridades rodovirias insistem na substituio de solos escavados por outros de melhor
qualidade, o que cria a necessidade de transportar e lanar material escavado e material de
reaterro. O uso de mtodos no destrutivos (MND), com pouca ou nenhuma escavao reduz
o desvio de trfego e o custo de transporte, carga e descarga, alm de conservar os materiais
naturais.
ado, em grande parte, na experincia da Alemanha nesse campo. Esto tambm sendo feitas
pesquisas nos Estados Unidos atravs do US Corps of Engineers, voltadas para a produo de
uma norma americana para essa tcnica. O comit CEN da Unio Europia est desenvolvendo atualmente uma norma prEn 12889 Trenchless Construction and Testing of Drains and
Sewers.
Como as tcnicas de cravao de tubos e, particularmente, as de micro-tneis so relativamente novas em muitas partes do mundo, as possibilidades de normalizao so limitadas
pela necessidade de estabelecer um nvel de experincia sobre o qual possam ser baseadas
as normas publicadas referentes a condies em pases especficos. Em muitos casos, os engenheiros de projeto que procuram uma instalao por mtodo no destrutivo (MND) tendem
a se basear em empreiteiras experientes e fabricantes de mquinas para completar os vazios
de conhecimento que precisam ser normalmente abordados em uma norma.
M 8 Tubos
Existe no mercado uma grande variedade de materiais para tubos a serem instalados com
tecnologias de cravao ou micro-tnel, cuja escolha depender dos requisitos do cliente, das
condies do solo, dos custos de transporte e da extenso da rede. Os materiais compreendem concreto, armado ou no, concreto com polmero (concreto lanado em uma matriz de
resina), tubos com base de fibra de vidro/resina, cermica vitrificada ou no, ao, ferro dctil
e plstico.
Na maioria dos casos, existem normas brasileiras, na ausncia utilizam-se outras. O material
da rede concreto ou cermico, produzido para cravao de acordo com normas restritas.
Uma norma tpica para concreto a BS 5911 parte 120 (1989), embora atualmente no se
aplique para tubos lanados em micro tneis com menos de 900 mm de dimetro. O padro
europeu para tubos cermicos o EM 295 parte 7 (1996) The requirements for vitrified clay
pipes and joints for pipe jacking. O padro para tubos de concreto armado no Japo JSWAS
(Japan Sewerage Works Association Standard) pode ser aplicado para tubos de esgoto de
micro-tneis com dimetro entre 250 e 800 mm.
Cravao
de Tubos
(Pipejacking) e
Micro-tneis
M7
ser fabricada de acordo com as normas citadas anteriormente ou suas equivalentes locais,
e dever utilizar um material adequado de enchimento para assegurar a distribuio homognea da fora empurradora na junta. importante estar ciente de que, devido ao aumento
das cargas pontuais, a fora empurradora mxima em um determinado tubo cai significativa
e rapidamente medida que a deflexo nas juntas aumenta. A manuteno de um traado
to reto quanto possvel permitir que o operador tire toda a vantagem da fora de projeto da
rede, se necessrio. Alta deflexo reduzir a fora mxima que a linha de tubos pode suportar
sem preocupao de falha subterrnea.
Uma caracterstica essencial dos tubos para essas aplicaes a necessidade de que as juntas
no fiquem fora da seo transversal do tubo. Em outras palavras, toda a emenda dever
estar contida dentro da espessura normal da parede do tubo, ao contrrio dos tubos convencionais usados para instalao a cu aberto, que possuem normalmente juntas do tipo ponta
e bolsa, com bolsas de dimetro externo maior que o restante da tubulao. Para execuo
de cravao e micro-tneis, so evidentes as vantagens de uma superfcie externa de baixo
atrito, sem salincias.
O comprimento dos tubos varia de acordo com o sistema de micro-tnel usado, o dimetro da
rede e as restries de espao. Os comprimentos tpicos variam normalmente entre 1,0 e 2,0
m, embora existam segmentos de 0,75 m para pequenos dimetros. Grande parte do custo
das operaes de micro-tnel est nas emendas, portanto o uso de comprimentos maiores
tender a reduzir os custos da rede mas, por outro lado, exigir poos maiores.
M 9 Lubrificao
As duas maiores foras que precisam ser superadas para empurrar a linha de tubos so o peso
prprio e o atrito entre a superfcie do tubo e o solo, medida que a linha se desloca atravs
do furo. O atrito aumenta com o dimetro da tubulao, uma vez que uma rea maior de tubo
fica em contato com a superfcie interna do furo.
Cravao
de Tubos
(Pipejacking) e
Micro-tneis
M8
na qual o lubrificante no seja absorvido ou drenado para o solo adjacente ou, em condies
mais difceis, onde se pode esperar perda de lubrificante ou onde provvel que as presses
do solo sejam altas, o lubrificante pode ser modificado para reduzir a perda e auxiliar na obteno de suporte do solo durante a operao de movimentao do tubo.
O lubrificante transportado por tubos instalados no interior da rede principal, e injetado
atravs de aberturas feitas na parede dos tubos. Cada ponto de injeo alimentado por uma
linha de lubrificao. A injeo controlada manualmente, a partir do posto do operador, ou
atravs de um sistema monitorado por computador, atravs de um sistema de distribuio.
Este ltimo sistema est se tornando cada vez mais popular, e permite que quantidades dosadas de lubrificantes especficos sejam adicionadas na posio correta, na presso tima ao
longo da rede, medida que o solo varia e a rede avana. Freqentemente, a monitorao
por computador aumenta a eficincia da lubrificao por minimizar a possibilidade de excesso
de lubrificante em algum ponto, importante se for considerado o custo dos lubrificantes. Em
dimetros menores, muitas vezes a menor profundidade, isso pode ser uma vantagem significativa, uma vez que minimiza o deslizamento das camadas do solo e a perda de lubrificante
at a superfcie, atravs de trincas.
Em muitas obras, o uso dos materiais e tcnicas corretas de lubrificao pode trazer uma reduo considervel nas foras de avano e nos problemas de suporte do solo. Podem tambm
permitir o uso de uma estrutura menor para fixao dos pistes hidrulicos, minimizando o
tamanho do poo de entrada e ajudando a reduzir o custo total da obra. Usando as tcnicas
modernas de instalao e os lubrificantes atuais, poder ser possvel instalar at 1000 metros
de rede numa nica operao de cravao.
Cravao
de Tubos
(Pipejacking) e
Micro-tneis
M9
locar diversos pistes de pequeno porte em funcionamento ao mesmo tempo no furo, cada um
deles usando o tubo situado atrs de si como parede de reao. O uso de estaes intermedirias reduz o potencial de falhas dos tubos, uma vez que a fora mxima em qualquer subrede depender da quantidade de segmentos e do fator de atrito desse segmento de rede.
Cada estao intermediria possui controle independente, a partir do posto do operador.
Cravao
de Tubos
(Pipejacking) e
Micro-tneis
M10
Os mtodos normalmente usados para a construo do poo so tambm usados para cravao de redes e execuo de micro-tneis, mas um fator comum a todos os poos a necessidade de uma parede de reao contra a qual a estrutura de fixao dos pistes hidrulicos
possa ser empurrada. Em condies adequadas de solo, essa pode ser simplesmente a parede
de trs do poo, mas essa no a situao mais comum, havendo necessidade de preparar
uma parede de reao. Feita normalmente em concreto, essa parede parte integrante da
estrutura do poo e pode ser projetada com um centro rotativo para permitir a rotao da
estrutura de fixao dos pistes para executar um segundo furo no sentido oposto ou para
permitir a sada de uma mquina proveniente de outro local, que o utilizar como poo de
sada. A parede de reao dever permitir que os pistes possam exercer sua fora mxima
sobre a rede, mantendo a integridade da estrutura do poo e do solo adjacente, de modo a
no comprometer a estrutura final da mesma. Os requisitos para os poos utilizados somente
para os trabalhos de sada foram citados anteriormente.
Sistema especializado de escavao de poos usando uma caamba hidrulica tipo clamshell
Certos sistemas de micro-tneis so projetados para uso de poos pequenos de entrada, e
existem tcnicas que permitem a instalao de segmentos com 1,0 m de comprimento partindo de um poo com 2,0 m de dimetro. Um desses sistemas est equipado com uma cabea
de corte e um triturador cnico que possui movimento radial excntrico e pode trabalhar em
uma grande variedade de condies de solo, inclusive em solo com pedras de at 30% do
dimetro externo da mquina.
M 12 Resumo
Os mtodos de cravao de redes e execuo de micro-tneis podem apresentar vantagens
econmicas na instalao de novas redes pressurizadas ou por gravidade atravs da maioria
dos tipos de solo e praticamente em qualquer profundidade.
O controle preciso do gradiente e do alinhamento possvel, e essas tcnicas so particularmente adequadas para redes de esgoto por gravidade de dimetro mdio para grande.
A instalao bem sucedida de uma rede usando mde cravao ou micro-tnel baseiam-se
numa combinao de planejamento, investigao, tecnologia e aplicao experimentada. A
omisso ou abordagem incorreta de um desses fatores poder resultar na falha da instalao
ou, pelo menos, em operaes difceis de recuperao que levaro a um aumento significativo
de custo.
A experincia dos especialistas familiarizados com essas tcnicas poder, muitas vezes,
representar uma importante contribuio, especialmente se for usada nos estgios iniciais
do projeto. Muitas vezes, a experincia de campo mostrou ser um grande redutor dos custos possveis de qualquer obra em particular, tendo muito maior importncia que qualquer
economia aparente que decorra do uso de equipamentos, tubos ou sistemas de lubrificao
subdimensionados.
Cravao
de Tubos
(Pipejacking) e
Micro-tneis
M11
Seo N
GLOSSRIO DE TERMOS
PORTUGUS
INGLS
DEFINIO
Alargador
Back-reamer
Ferramenta de corte e / ou expanso fixada na extremidade de uma Coluna de Perfurao, que alarga
o Furo Piloto quando Puxada no Sentido Inverso ao
da perfurao, de modo a possibilitar a instalao
da Tubulao Final
ngulo de
entrada/ sada
Entry/ exit
angle
Aumento de
dimetro
Upsizing
Avaliao de
sistemas de
esgotos
SSES
Cabea de corte
Cutting
head
Cabea de
perfurao
Drill head
CFTV
CCTV
Coluna de
perfurao
Drill string
Com acesso
de pessoal
Manaccessible
Descrio aplicada a qualquer processo no destrutivo que exija a entrada de um operador numa tubulao, duto ou furo. O dimetro mnimo permitido
dever ser definido pela legislao local. V. tambm
Com Acesso de Pessoal.
Glossrio de
Termos
N1
Glossrio de
Termos
N2
Corte de tubos
Pipe
splitting
Jet cutting
Fluid jet
cut
Couraa de
escavao
Jacking
shield
Cilindro de ao dentro do qual se executa a escavao manual ou mecanizada. Fazem parte do equipamento recursos que permitem seu ajuste, para
controle do alinhamento e nivelamento.
Cravao de
tubo
Pipe
ramming
Sistema no direcionvel de execuo de furo atravs do avano de uma couraa de ao, normalmente com extremidade aberta, usando um martelo de
percusso a partir de um poo de entrada. No caso
de mquina com extremidade aberta, o solo pode
ser removido por rosca, jato ou ar comprimido. Em
condies adequadas de solo, pode-se usar uma
carcaa com ajuste apertado.
Cravao de
tuboS
Pipe jacking
Demolio de
tubulao
Destruio do
tubo
Pipe eating
Enterramento
direto dos tubos
Mole
ploughing
Escavao a
cu aberto ou
Abertura de
valas
Open cut
Mtodo em que o acesso feito atravs de escavao da superfcie at o nvel requerido para a
instalao, manuteno ou substituio de tubos,
eletrodutos ou cabos. Aps o servio, executa-se o
reaterro da vala e a recomposio da superfcie.
Escavao por
percusso
Percussive
moling
Estabilizao
qumica
Chemical
stabilisation
Servio de recuperao que compreende o fechamento de um trecho de rede entre dois pontos de
acesso para introduo de um ou mais componentes em soluo, no interior do tubo e no solo
adjacente, se necessrio, produzindo uma reao
qumica. Esses sistemas podem ter uma grande variedade de funes, tais como a vedao de trincas
e cavidades, a criao de uma nova superfcie de
parede com caractersticas hidrulicas superiores
ou a estabilizao do solo.
Intermediate
Estao
intermediria de jacking
station
macaqueamento
Excntrico de
direo
Bent sub
Seo da coluna de perfurao, logo atrs da Cabea de Perfurao, que permite correes de direo
girando a Coluna de Perfurao, para orientao
da cabea. Usado com freqncia na Perfurao
Direcional.
Expansor
Expander
Ferramenta de alargamento do furo durante a Operao de Puxamento no sentido inverso, mais por
compresso do solo adjacente do que por escavao. Usado algumas vezes nos processos tanto
avano como de retorno. O termo tambm pode
se aplicar a uma cabea de arrebentamento usado
para quebrar a rede existente durante uma Substituio in Loco.
Fluido/ lama de
perfurao
Drilling
fluid/ mud
Mistura de gua e, usualmente, bentonita ou polmero, bombeada continuamente para a Cabea de Corte para facilitar a remoo do material
escavado, estabilizar o furo, refrigerar a cabea e
lubrificar para facilitar a instalao da Tubulao
Final. Em condies especiais de solo, pode-se usar
somente gua.
Fora de avano
Jacking
force
Fora de trao
Pull-back
force
Fora de trao aplicada a uma Coluna de Perfurao durante o puxamento em sentido inverso. Normalmente, as mquinas de Perfurao Direcional
e Perfurao Guiada so especificadas pela sua
fora mxima de trao.
Furo no
revestido
Uncased
bore
Furo piloto
Pilot bore
Furo revestido
Cased bore
Glossrio de
Termos
N3
Hidrojateamento
Water
jetting
Infiltrao
Infiltration
Injeo
Grouting
Preenchimento do espao anular entre a Rede Existente e a Tubulao Final. Tambm usada para
preencher o espao em torno das ligaes de ramais e entre o novo tubo e os poos de visita. Outros usos da injeo so para Reparos Localizados
de redes com defeito e tratamento do solo antes da
escavao, durante a instalao de novas redes.
Reparo Localizado de redes, normalmente de esgoto, atravs da injeo de uma formulao de resina
em trincas ou cavidades, que aps a cura ir evitar
vazamentos e deteriorao posterior. Poder tambm aumentar a resistncia estrutural da rede.
Inspeo interna
Internal
inspection
Mtodo de verificao das condies da rede existente por inspeo visual com Condies de Acesso
de Pessoa em redes de grande dimetro ou pelo
uso de equipamentos de controle remoto, tais
como CFTV.
Limpeza
preparatria
Preparatory
cleaning
Limpeza interna da rede, particularmente de esgoto, antes da inspeo, feita normalmente com Hidrojateamento e remoo do material quando for
o caso.
Localizador
Locator
Mquina de
perfurao
com presso
balanceada
Earth
pressure
balanced
(EPB)
machine
Tipo de mquina para execuo de tneis ou Microtuneis no qual se aplica presso mecnica no
material da face de corte controlada para assegurar
o equilbrio com a presso do solo, para evitar deslizamentos ou recalques. Normalmente, este termo
no se aplica s mquinas cuja presso se origina
do conjunto principal de Cravao de Tubos, situado no Poo de Entrada, ou a sistemas onde o equilbrio com a presso do solo assegurado por lama
ou Fluido de Perfurao pressurizado.
Mquina de
perfurao de
tnel
Tunnel
boring
machine
(TBM)
Mquina de
perfurao de
tnel com rosca
Auger TBM
injection
Glossrio de
Termos
N4
Medio durante
a perfurao
Measurement
while drilling
(MWD)
Trenchless
Mtodos No
Destrutivos (MND) technology
Microtunel
Instrumentao de acompanhamento da perfurao que fornece informaes contnuas simultaneamente com a execuo da perfurao, normalmente transmitindo para uma tela situada na
mquina de perfurao ou em sua proximidade.
Mtodos para instalao, recuperao, substituio
ou reparo de tubos, dutos, cabos e outras instalaes subterrneas com o mnimo de escavaes, a
partir da superfcie do terreno. Pode tambm compreender mtodos associados, tais como deteco
de vazamentos, inspeo e localizao da infra-estrutura existente.
Mdulo principal parte de uma Mquina de Perfurao usada em Microtunel. Podem ser usadas duas
ou mais mquinas, dependendo das dimenses
requeridas para instalao e da presena de uma
junta articulada para facilitar o direcionamento.
Ovalizao
Ovality
Penetrao no
solo
Earth piercing
Fluid assisted
Perfurao com
auxlio de fluido boring/
Perfurao
Direcional
drilling
Directional
drilling
Glossrio de
Termos
N5
Guided
boring
Sistema direcionvel de instalao de redes, conduits e cabos usando um equipamento de perfurao com lanamento na superfcie ou em um poo
de entrada. Perfura-se um Furo Piloto com uma
Coluna de Perfurao, alargando-o posteriormente
em sentido inverso com um alargador, at a medida requerida pela Tubulao Final. As mudanas
de direo necessrias durante a perfurao do
furo piloto so feitas por uma cabea assimtrica
de perfurao, jatos excntricos de fluido ou uma
combinao de ambos, normalmente em conjunto com um Localizador. Embora originalmente se
referissem a aplicaes diferentes do mercado, os
termos Perfurao Guiada e Perfurao Direcional
so, atualmente, intercambiveis.
Guided
Perfurao
guiada com rosca auger
Termo usado em sistemas de Perfurao com Rosca Helicoidal que so similares aos de Microtuneis,
mas com o mecanismo de direcionamento situado
no Poo de Entrada (p.ex. um equipamento de toro hidrulica que gira um eixo de ao com cabea de corte de face assimtrica). O termo tambm
pode indicar os sistemas com articulao rudimentar no eixo, prximo a cabea, acionada por hastes
procedentes do poo de entrada.
Perfurao
horizontal
direcional (HDD)
Horizontal
Directional
Drilling
(HDD)
V. Perfurao Direcional
Perfurao livre
Free boring
Perfurao
por empuxo
Thrust
boring
Mtodo de execuo do Furo Piloto atravs da introduo de um tubo fechado ou cabea pelo solo,
a partir de um Poo de Entrada. Alguns modelos
de pequeno dimetro possuem recursos para direcionamento atravs de uma cabea piloto de face
inclinada e monitorao eletrnica, geralmente em
conjunto com um Localizador. Pode-se usar o alargamento no sentido inverso para aumentar o dimetro do Furo Piloto.
Perfurao
por impacto
Impact
ramming
Perfurao
por percusso
Impact
moling
Uso de uma ferramenta composta por um martelo de percusso colocado dentro de uma carcaa
adequada, normalmente com forma de torpedo. O
martelo pode ser pneumtico ou hidrulico. Normalmente, esse termo est associado a dispositivos no direcionais ou com direcionamento limitado, sem ligao rgida com o poo de entrada.
Baseado na resistncia (atrito) do solo durante o
avano. Durante a perfurao, o solo deslocado,
boring
Glossrio de
Termos
N6
Tcnica de perfurao a partir de um poo de entrada, utilizando uma cabea rotativa de corte. O
material escavado removido para o poo de entrada por aletas helicoidais que giram numa carcaa de ao. O equipamento pode ter capacidade
limitada de direcionamento. V. Perfurao Guiada
com Transporte por Rosca.
Perfuratriz de
impacto
Mole
Perfuratriz de
Porte Mdio
Midi-rig
Poo de acesso
Entry shaft/
pit
Thrust pit
Target shaft/
pit
Drive shaft/
pit
Launch shaft/
pit
Poo de
acionamento
Poo de chegada
Poo de entrada
Poo de
lanamento
Cmara ou escavao onde se posiciona o equipamento de perfurao para a recuperao ou instalao de uma tubulao ou cabo. Pode conter
uma Parede de Reao, para transmitir as cargas
de reao para o solo. Tambm conhecido como
Poo de Acesso ou Poo de Lanamento.
Poo de sada
shaft/ pit
Exit shaft/pit
Puxamento no
sentido inverso
Pull-back
Quebra de tubos
Pipe cracking
Radar de
penetrao no
solo (GPR)
GPR
Recomposio
Reinstatement
Reaterro, compactao e repavimentao, de qualquer escavao para restaurar a superfcie e a estrutura do solo, de modo a permitir que desempenhe sua funo original.
Glossrio de
Termos
N7
Glossrio de
Termos
N8
Recuperao
Rede danificada
Carrier pipe
Rede existente
Host pipe
Re-expanso
Re-rounding
Renovao
Renovation
quer Mtodo No Destrutivo (MND) ou outras tcnicas, que incorpora a estrutura da tubulao e
est voltada para a melhoria de seu desempenho
e o aumento de sua vida til. A recuperao pode
estar voltada para a melhoria do desempenho estrutural ou hidrulico.
Reparo com
Remendo
renovation
Patch repair
Reparo
localizado
Localised
repair
Reparo pontual
Point repair
Revestimento
Lining
Introduo de um tubo novo, empurrado ou puxado para dentro da rede existente, seguida de injeo no espao anular. O tubo inserido pode ser
contnuo ou em tubos individuais. Este ltimo as
vezes chamado de Revestimento por Insero de
tubos.
Revestimento
por Insero
com cura in loco
(CIPP)
Sistema em que um tubo de tecido flexvel impregnado com resina e forado em posio contra
a parede interna de uma rede com defeito ou outro duto antes da cura da resina e endurecimento
do material. A tubulao no curada pode ser puxada por guincho ou sofrer inverso por presso de
gua ou ar. As tubulaes podem ser estruturais ou
suplementares rede existente.
Cured-inplace lining
(CIPP)
Revestimento
por Insero de
nova tubulao
modificada
Modified
sliplining
Revestimento
por Insero de
Segmentos
Segmental
lining
Uso de tubos pr-fabricados em redes com Condies de Acesso de Pessoal para formar uma nova
tubulao em uma rede com defeito. Normalmente, as juntas dos segmentos so vedadas e faz-se
injeo no espao anular para que haja unio com
a rede existente.
Revestimento
por Insero
de Tubulao
com dobra e
reconformao
Revestimento
por Insero de
tubulao em
espiral
Spiral
lining
Tcnica na qual uma tira plstica enrolada em espiral por uma mquina adequada que trafega pela
Rede Existente medida que se adicionam novas
tiras. Pode-se executar injeo no espao anular
ou expandir a tubulao para reduzir esse espao
e formar um Revestimento por Insero Apertada
de Tubulao Deformada. Em dimetros maiores,
pode-se produzir o revestimento no interior da tubulao colocando manualmente a tira plstica em
espiral.
Revestimento
por Insero
de tubulao
reduzida
Swaged
liners
Rob
Robot
Sistema de
rastreamento
Walkover
system
V. Localizador
Sonar
Sonar
Mtodo de diagnstico de tubulaes usando emisso de alta freqncia para estabelecer o perfil interno do tubo. A maioria dos sistemas de sonar so
projetados para trabalhar melhor na gua do que
no ar.
Glossrio de
Termos
N9
Glossrio de
Termos
Sondas
Survey
tools
Substituio in
situ
On-line
replacement
Arrebentamento de uma rede existente e instalao de uma nova tubulao no mesmo local.
Substituio por
arrebentamento
Pipe
bursting
Tcnica de arrebentamento da rede existente usando fora mecnica a partir de seu interior e forando os fragmentos para dentro do solo adjacente.
Ao mesmo tempo, introduz-se a tubulao final,
do mesmo dimetro ou maior, que segue atrs
da ferramenta de arrebentamento. O dispositivo
de arrebentamento baseado em uma ferramenta pneumtica de Perfurao por Percusso que
converter a fora de avano em fora radial de
arrebentamento, ou por um dispositivo hidrulico
instalado no poo de acesso da rede para exercer
fora radial (Arrebentamento Hidrulico). V. tambm Corte de Tubos.
Trabalho
preliminar
Travessia
Crossing
Tubo de reforo
Washover
pipe
Tubo de
revestimento
Casing
Tubo luva
Sleeve pipe
Tubos de estao
intermediria
Interjack
pipes
(CIPP)
Tubulao final
N10
Tubulaes de
cravao
Product
pipe
Jacking
pipes
Valetamento
Trenching
Vazo de
infiltrao
Glossrio de
Termos
N11