Um guia dos métodos não destrutivos (MND) para instalação, recuperação, reparo e substituição de redes, dutos e cabos subterrâneos com o mínimo de escavação.

Seção A INTRODUÇÃO

A 1 Sobre a ABRATT

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

A ABRATT em 1999, juntou-se a esse privilegiado grupo de entidades, e num trabalho exaus-tivo vem apostolicamente, trabalhando na divulgação e suporte a essas tecnologias, em con-junto com Universidades do mundo inteiro, inclusive a Universidade de São Paulo - USP, insti-tutos, como o Instituto OPUS, ajudando na formação de profissionais de todos os níveis.Hoje, dispomos de farta biblioteca, acesso a trabalhos e Congressos ao redor do mundo, com viagens técnicas, e uma disponibilidade para ingresso no quadro de associados, nas mais di-versas modalidades, permitindo a fácil inclusão do profissional. É com esse espírito que uma quantidade significativa de eventos tem sido oferecido à comu-nidade técnica de nosso país, em Workshops e Congressos, que temos certeza ainda reflete pouco o muito que se pretende oferecer.

A 2 Sobre a ISTT

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

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

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

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

Introdução

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A 3 Sobre as Diretrizes da ABRATT e da ISTT

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

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

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

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

A 4 Agradecimentos

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

A 5 O que é o Método Não Destrutivo?

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

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

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

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

A 6 Reparo e Reforma

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

Introdução

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• Revestimento por inserção de novo tubo (sliplining – seção D)• Revestimento por inserção apertada de tubulação deformada (close-fit lining – seção E)• Revestimento por aspersão (spray lining – seção F)• Revestimento por inserção com cura in loco (cured-in-place lining – seção G)• Reparos e vedações localizados (seção H)• Recuperação de tubos de grande diâmetro e de Poços de Acesso (seção I)

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

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

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

A 8 Instalação de Redes Novas

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

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

A 9 Glossário

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

A 10 Responsabilidades

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

Introdução

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Seção B SUMÁRIO

SEÇÃO TÓPICO

A Introdução

B SumárioC Pesquisas e Investigações de Campo

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

D Revestimento por Inserção de Novo Tubo (Sliplining)Características básicas – Revestimentos por inserção de tubulação em espiral – Inserção sem interrupção do fl uxo

E Revestimento por Inserção Apertada de Tubulação Deformada (Close-fi t Lining)

F Revestimento por Aspersão (Spray Lining)Revestimento com argamassa – Revestimento com epóxi

G Revestimento por Inserção com Cura In Loco (CIPP- Cured-in-Place Pipe)

H Reparos Localizados Pontuais e Vedações

I Recuperação de Tubos de Grande Diâmetro e Poços de Visita

Sumário

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

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

Reparos com luvas – Injeção de resina – Sistemas de enchimento e drenagem – Reparos com robôs – Vedação mecânica – Restabelecimento da circunferência de tubos

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

K Perfuração por Percussão e Cravação

L Perfuração Direcional (HDD) ou Guiada

Unidirecional

M Cravação de Tubos (Pipejacking)e Micro-túneis

N Glossário

J Substituição por Arrebentamento in Loco pelo Mesmo Caminhamento(On-line Replacement) Substituição por arrebentamento in Loco pelo mesmo caminhamento por percussão – Substituição in Loco pelo mesmo caminhamento por arrebentamento hidráulico de tubos – Corte de tubos – Destruição de tubos – Cravação de tubos – Substituição de ligações domiciliares de chumbo, etc.

Perfuração por percussão – Cravação de tubos

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

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

Sumário

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Seção C PESQUISAS E INVESTIGAÇÕES DE CAMPO

C 1 Aspectos Gerais

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

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

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

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

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

Colapso parcial de uma rede de esgotos de tudo cerâmico, mostrado por inspeção de CFTV.

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

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

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C 2 CFTVA área de recuperação por Métodos Não Destrutivos (MND) deve sua existência, em grande parte, ao advento de sistemas confiáveis de CFTV com preço razoável, nos anos 70 e 80. De-pois disso, passou a ser impossível admitir que a infraestrutura subterrânea estivesse em bom estado porque seus defeitos já podiam ser vistos como também ficaram disponíveis os meios de classificação e priorização dos serviços de recuperação.

Uma das primeiras utilizações registradas de câmeras de TV para inspeção de tubulações ocor-reu nos anos 50, quando uma câmera bastante grande foi empurrada através de uma rede de esgotos, num carrinho de mão, para convencer o comitê de drenagem de uma subprefeitura de Londres que a rede de tijolos necessitava de reparos urgentes. Em 1958, um sistema de inspeção de redes (utilizável, embora desajeitado) foi desenvolvido na Alemanha. As primeiras câmeras utilizavam tubos de raios catódicos que não tinham bom desempenho em condições difíceis de manuseio e em ambientes agressivos, o que tornava os equipamentos frágeis e temperamentais. Isso mudou graças aos avanços ocorridos na eletrônica nos anos 80, e com a introdução de módulos de câmeras CCD (charge-coupled device). As câmeras atuais são muito menores, mais leves e mais confiáveis que suas predecessoras, e sistemas coloridos de alta resolução tornaram-se um recurso comum em todas as câmeras, exceto as de menor preço.

Hoje em dia é comum que as inspeções das redes principais de esgoto, em alguns países, se-jam feitas rotineiramente, de modo que as autoridades responsáveis possam colher informa-ções abrangentes sobre as condições da infraestrutura subterrânea e formular um programa de manutenção planejada. O CFTV também é usado para inspeções especiais, destinadas a verificar a causa de problemas específicos. Além do uso nas redes por gravidade, os sistemas de CFTV vêm tendo aplicação crescente na inspeção de redes pressurizadas.

As câmeras podem ter cabeçotes fixos, voltados para frente, ou cabeçotes com movimentos de inclinação e giro, para mostrar diretamente a parede do tubo ou conexões laterais. Podem também dispor de lentes zoom para possibilitar uma visão próxima da parede de tubulações de grande diâmetro.A câmera pode ser montada sobre esquis e puxada através da rede por um guincho ou, como

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

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

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

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

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

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

Sistema moderno, compacto de CFTV com cabo semi-rígido e monitor integrado.

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

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

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

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

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

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

Câmera de CFTV com espelho angular para inspeção de poços e

furos verticais

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

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C 3 Registro e Análise dos Dados de CFTV

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

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

C 4 Sonar

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

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

A outra diferença em relação às pesquisas por CFTV é que o sonar pode ser calibrado para

Conjunto integrado de teclado e controle de câmera Foto

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

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

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

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

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

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

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

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

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Quando se busca localizar algo cuja existência é conhecida, mas cuja posição não é, o GPR pode prestar uma assistência considerável em condições adequadas de solo. É provável que ocorram progressos na tecnologia de GPR no futuro, e essa técnica terá, quase com certeza, maior utilização.

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

C 6 Equipamentos de Detecção de Redes Subterrâneas

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

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

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

Receptor e transmissor para detecção e acompanhamento de redes subterrâneas

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

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C 7 Detecção de Vazamentos

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

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

C 8 Resumo

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

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

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

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

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

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

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

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

D1

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

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

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

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

D 2 Aplicações

Esgotos

Redes de gás

Redes de água potável

Redes industriais/ de produtos químicos

Redes retas

Redes com curvas

Redes circulares

Redes não circulares

Redes de seção variável

Redes com conexões laterais

Redes com deformações

Redes pressurizadas

Redes com acesso de pessoal

? (v. nota A)

? (v. nota E)

? (v. nota F)

? (v. nota G)

? (v. nota F)

? (v. nota H)

(v. nota B)

(v. nota C)

(v. nota D)

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

Revestimento

Por Inserção

(Sliplining)

Seção D REVESTIMENTO POR INSERÇÃO (SLIPLINING)

D 1 Aspectos Gerais

(B) A aprovação da autoridade reguladora envolvida é necessária para todos os materiais que estejam em contato com água potável.(C) Desde que o material da tubulação seja compatível com os produtos químicos.(D) Não é possível passar por curvas fechadas demais, especialmente em diâmetros maiores. Todas as curvas aumentam o atrito entre a tubulação nova e a existente, durante a instala-ção, e por essa razão, o comprimento de tubo que pode ser puxado sem tensão excessiva é reduzido.(E) Existem tubos de PEAD para seções não circulares, embora sejam pouco comuns.(F) A bitola do revestimento deve ser definida em função da menor dimensão da rede existen-te, a menos que sejam incorporados trechos cônicos.(G) Normalmente, é necessário escavar até as conexões e desacoplá-las antes de instalar o revestimento, e certamente antes da injeção. As religações internas podem ser executadas, embora o processo seja mais complicado que no caso de revestimentos de diâmetro ligeira-mente inferior.(H) Devido ao peso do material, não é usual puxar uma nova rede para dentro de uma tubu-lação desse tipo como uma tubulação contínua. As técnicas de recuperação de tubulações de maior diâmetro estão apresentadas na seção I.

D2

Revestimento

Por Inserção

(Sliplining)

D 3 Requisitos de Projeto

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

Poderá não ser necessária a injeção no espaço anular na recuperação de redes pressurizadas, mas esse procedimento é usualmente necessário para redes por gravidade, para aumentar a rigidez anular do revestimento. Em redes de esgoto, o revestimento é projetado para ser com-primido pela rede existente e pela injeção no espaço anular, sem formar uma estrutura coesa com a parede da rede. Nessa situação, a injeção atua somente como enchimento, não tendo necessidade de resistência estrutural. Sistemas que utilizam a rede existente para alguma for-ma de apoio estrutural são conhecidas às vezes como técnicas “de revestimento interativo”.

Devido ao módulo de elasticidade relativamente baixo do PEAD, tubos de parede grossa po-derão precisar suportar altas cargas externas. Esse poderá ser um fator importante no projeto de redes por gravidade instaladas a uma profundidade considerável ou sujeitas a cargas de-correntes do tráfego de veículos. Nesses casos, poderá ser econômico projetar o revestimento de PEAD como uma fôrma permanente para injeção de alta resistência, em lugar de aumentar a espessura de sua parede. Nesse tipo de sistema de revestimento de redes, a injeção é o principal elemento estrutural.

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

D 4 Tubos para Revestimento por Inserção

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

D3

Revestimento

Por Inserção

(Sliplining)

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

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

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

Os procedimentos e precauções normais para emendas de topo por fusão em instalações novas se aplicam da mesma maneira para tubos de revestimento. As recomendações dos fa-bricantes dos tubos e dos equipamentos de fusão devem ser seguidas cuidadosamente.

Existem duas alternativas mais comuns para as emendas por fusão: rosqueadas e de encaixe. As primeiras podem ser usadas para tubos de materiais como polipropileno, e asseguram uma emenda confiável e de execução rápida, com um custo maior de execução. As emendas de encaixe podem não suportar altos esforços de tração e, muitas vezes, são empurradas por pis-tões hidráulicos a partir do poço de entrada. Essa é uma técnica similar á usada em algumas formas de substituição in loco descritas na seção J.

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

D 5 Inserção

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

D4

Revestimento

Por Inserção

(Sliplining)

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

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

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

Preparação para inserção de um revestimento de PEAD de 500 mm

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

Guincho

Poço de acesso

Tubulação FinalPolia

Cabeça depuxamento

Instalação de Inserção

D5

Revestimento

Por Inserção

(Sliplining)

D 6 Revestimentos por Inserção de Tubulação em Espiral

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

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

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

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

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

D 7 Injeção

Sistemas de revestimento onde este se liga à rede existente e atua em conjunto com ela, e sistemas onde o revestimento serve apenas como forma para a injeção no espaço anular, re-querem argamassas estruturais com resistência à compressão geralmente entre 10 e 20 kPa.

Sistemas que são comprimidos pela rede existente, mas não precisam se flexionar para isso, requerem apenas um enchimento que possa transmitir as cargas entre os dois elementos. Algumas das argamassas usadas para esse fim possuem resistência similar à da argila endu-

D6

Revestimento

Por Inserção

(Sliplining)

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

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

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

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

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

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

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

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

Cone de fechamento

Vedação de saída

Opção para ligação dos sistemas existentes de baixa ou média pressão

Fechar para transferir semfluxo ou usar espuma

Vedação de entrada

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

D7

Revestimento

Por Inserção

(Sliplining)

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

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

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

Após a inserçãoTransição metálica

instalada no interior da edificação

Pode-se usar uma transição de tecido

neste local

Tubo de PEAD introduzido a partir de

um destes pontos

Argamassa/espuma injetada no espaço anular a partir do acoplamento

de transição

Nova tubulação de PE instalada com vedação cônica aletada

Inserção em ramais de ligação de gás

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

D8

Revestimento

Por Inserção

(Sliplining)

D 9 Conexões Laterais e de Ramais

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

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

D 10 Resumo

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

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

• Tubos e acessórios de mercado, como os usados para instalações novas, podem ser usados para o revestimento por inserção de redes existentes. As emendas, contudo, não podem ser salientes em relação à circunferência externa da tubulação final usada para revestimento.

• Os tubos podem ser empurrados ou puxados, dependendo do material e do projeto das emendas.

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

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

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

• Normalmente, as derivações laterais são religadas com escavação.

E1

Revestimento Por Inserção Apertada de

Tubulação Deformada

(Close-fit Lining)

Seção E REVESTIMENTO POR INSERÇÃO APERTADA DE TUBULAÇÃO DEFORMADA (CLOSE-FIT LINING)

E 1 Aspectos Gerais

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

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

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

A segunda alternativa envolve a dobragem do tubo de revestimento numa forma de “U” ou “C” antes da inserção e o uso posterior de calor ou pressão para restaurar a forma circular. Essa técnica é freqüentemente descrita como “dobra e reconformação”. O diâmetro e a espessura da parede do tubo de revestimento são as principais limitações desse processo, mas existem variantes para polietileno e PVC, para redes pressurizadas e redes de esgoto por gravidade.

Além desses dois tipos principais, existem técnicas que envolvem dobragem em outras confi-gurações e uso de materiais termoplásticos capazes de se expandir até um ajuste apertado, sem deformação posterior.

Esgotos

Redes de gás

Redes de água potável

Redes industriais/ de produtos químicos

Redes retas

Redes com curvas

Redes circulares

Redes não circulares

Redes de seção variável

Redes com conexões laterais

Redes com deformações

Redes pressurizadas

Redes com acesso de pessoal

? (v. nota D)

? (v. nota E)

? (v. nota F)

? (v. nota E)

? (v. nota G)

(v. nota B)(v. nota H)

(v. nota C)

(v. nota A)

E 2 Aplicações

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

E2

(A) Existem sistemas patenteados voltados especificamente para a recuperação de redes de esgoto, que utilizam revestimentos dobrados que são reconformados posteriormente, ou re-vestimentos inserção de tubulações em espiral expansível cujo diâmetro aumenta após a in-serção. Os revestimentos por inserção de tubulação reduzida (Swage lining) não são, contudo, adequados a redes de esgoto em geral.(B) É necessária aprovação do órgão regulador para todos os materiais que estejam em con-tato com água potável.(C) Todas as curvas aumentam o atrito entre o tubo antigo e o novo, durante a instalação. Isso reduz a extensão de tubo que pode ser puxada sem sobrecarregar o tubo.(D) Os tubos dobrados podem ter capacidade de se moldar a alguns perfis não circulares. Os revestimentos por inserção de tubulação reduzida são previstos para tubos circulares.(E) Os tubos dobrados e estampados não têm condições de se ajustar a variações significa-tivas de perímetro da rede existente. Revestimentos por inserção de tubulação em espiral expansível podem ser mais adequados para isso. Em alguns casos, os revestimentos com tubulação dobrada podem ser usados em tubos que estejam deformados.(F) Dependendo do diâmetro do tubo, a religação interna das ligações domiciliares pode ser possível usando robôs, embora a escavação seja mais comum em redes pressurizadas.(G) Alguns revestimentos por inserção apertada de tubulação deformada (Close-fit Lining) foram desenvolvidos para uso em redes de grande diâmetro (inclusive redes com condições de acesso de pessoal), enquanto outros foram projetados principalmente para redes de diâ-metros menores.(H) Desde que o material do tubo seja compatível com os produtos químicos.

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

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

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

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

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

Revestimento Por Inserção Apertada de

Tubulação Deformada

(Close-fit Lining)

E3

A inserção de tubos dobrados, algumas vezes chamados “revestimentos dobrados e reconfor-mados”, compreende a dobra do tubo de revestimento em forma de “U” ou “C” antes da insta-lação. Como ocorre nos revestimentos com ajuste apertado, a dobragem se destina a reduzir as dimensões da tubulação final durante a inserção, executando-se o retorno às dimensões originais para assegurar um ajuste apertado na tubulação existente. Os revestimentos dobra-dos estão disponíveis tanto para redes pressurizadas como para redes por gravidade. Usa-se geralmente o polietileno para as redes pressurizadas e o PVC para redes por gravidade.

Em alguns sistemas, o revestimento é dobrado na fábrica e entregue em bobinas, para ser inserido para dentro da tubulação existente através de guinchos. Os revestimentos de PEAD, especialmente aqueles com paredes finas, podem recuperar sua forma somente com pressão, mas os tubos de PVC necessitarão também de aquecimento. Em outros sistemas, os revesti-mentos de PEAD são dobrados no campo, como parte do processo de instalação. Os tubos de PEAD dobrados na fábrica, destinados a redes pressurizadas, estão disponíveis em diâmetros até 450 mm, enquanto que os dobrados no campo podem ir até 1600 mm de diâmetro.

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

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

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

Diagrama: cortesia de Subterra

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

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

Revestimento Por Inserção Apertada de

Tubulação Deformada

(Close-fit Lining)

E4

líquidos que estejam entre o revestimento e a rede antiga. Enquanto está flexível, o revesti-mento se amolda à forma da rede existente e, normalmente, forma depressões nas conexões de ramais laterais. A pressão é mantida enquanto a linha resfria, até que atinja uma condição rígida, quando as extremidades são cortadas e as conexões laterais, reabertas. Uma instala-ção típica leva aproximadamente cinco horas. Deve-se ressaltar que a infiltração de água do lençol freático poderá afetar negativamente a capacidade do revestimento se amoldar à rede existente, e o uso de técnicas alternativas poderá ser desejável dentro dessas circunstâncias.

Tubo dobrado de PVC para revestimento de redes de esgoto, mostrando-se o ajuste após a recuperação da forma original.

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Os tubos dobrados de PVC para revestimento são encontrados em diâmetros de 100 a 350 mm e são feitos de um tipo de PVC modificado para aceitar o processo de dobragem e con-formação. O grau de modificação varia bastante entre os diferentes produtos: alguns têm um módulo de flexibilidade relativamente alto, entre 2000 e 2500 MPa, enquanto outros compos-tos altamente modificados somente atingem valores entre 900 e 1100 MPa, similares ao do polietileno. É preciso levar isso em conta no projeto estrutural do revestimento.

A recuperação com inserção por ajuste apertado de tubulações de pequeno diâmetro com tubo de polietileno para trabalho sob pressão pode ser feita com polietileno de ligação cruzada (PE-X), cujas propriedades incluem a memória da forma. Isso permite que os tubos sejam ex-trudados num determinado diâmetro e sejam subseqüentemente reduzidos em cerca de 25%, enrolando-se o produto em bobinas para entrega na obra. A redução de diâmetro assegura a passagem na obra e em juntas deslocadas.

O tubo dobrado de PVC é expandido

usando-se uma ferramenta rombuda

que se move pela tubulação.

Foto: cortesia de Insituform Technologies

Uma vez inserido, o tubo é aquecido por uma ferramenta de ar quente que ativa a memória dimensional do material e faz com que ele volte às dimensões em que foi extrudado. O tubo de revestimento se expande até conseguir um ajuste apertado, moldando-se às deformações e emendas da rede existente. Se, antes de executar a expansão, a rede for cortada na posição das conexões dos ramais, o novo tubo se expandirá até as dimensões corretas para o uso de conexões padrão de eletro fusão.

Está disponível um sistema de recuperação de redes de distribuição de água formado por uma malha tecida circular de poliéster encapsulada em polietileno. Esse tubo flexível é dobrado num “C” apertado antes de ser inserido na rede existente e inflado com vapor de baixa pres-são. O processo produz um tubo de revestimento de parede fina que pode ter uma tensão não apoiada de ruptura aos 50 anos de até 23 bar, dependendo do diâmetro. Atualmente, esse sistema é oferecido para diâmetros de 70 a 200 mm, e comprimentos de até 200 metros podem ser instalados em uma única operação, inclusive através de curvas.

Duas técnicas recentemente apresentadas para renovação de ligações domiciliares de água

Revestimento Por Inserção Apertada de

Tubulação Deformada

(Close-fit Lining)

E5

de pequeno diâmetro (12 a 18 mm) destinam-se a controlar vazamentos e a evitar a contami-nação em canos de chumbo. No primeiro, um tubo dobrado de polietileno é enrolado em uma bobina colocada em um vaso de pressão. A força motora é criada através da pressão de ar que atua sobre uma pequena peça flexível fixada na extremidade do revestimento. O ar isento de óleo originado de um compressor com essas características é injetado no vaso de pressão, empurrando essa peça e transportando o revestimento preso a ela. Infla-se então o revesti-mento com ar comprimido, mantendo-se o mesmo no lugar através de conexões comuns de encanamento, o que permitirá reiniciar com rapidez o suprimento de água. No segundo, ocor-re a inserção de um tubo extrudado de poliéster (PET) de diâmetro menor, que é expandido com pressão de vapor e mantido no lugar com conexões comuns de encanamento.

Algumas versões da técnica de revestimentos em espiral para redes por gravidade (descritas na seção D) oferecem a possibilidade de expansão do revestimento instalado, para proporcio-nar um ajuste apertado na rede existente. Durante a instalação, o deslocamento da junção entre espiras adjacentes é evitado por um fio de travamento. Após colocar o revestimento na posição, a máquina enroladora continua a funcionar, e o fio de travamento é recolhido progres-sivamente para permitir que a junção deslize e a tubulação aumente seu diâmetro.

E 5 Revestimento por Inserção de Tubulação Espiral Expansível (Ex-pande Spiral Liners)

O revestimento enrolado em espiral se expande após a inserção devido ao deslizamento de espiras adjacentes.D

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Da mesma forma observada no revestimento em espiral, pequenas vazões da rede podem ser acomodadas durante a instalação, sem necessidade de desvio ou bombeamento adicional. Como não há injeção, a água do lençol freático pode entrar nos poços de visita seguindo a tra-jetória entre as nervuras externas em “T”. Portanto, é essencial providenciar uma boa vedação entre o revestimento e a rede existente, nos poços de visita e nas conexões de ramais.

As propriedades estruturais do revestimento são definidas com base na necessidade de en-rolar a fita de PVC em espiral. Os revestimentos executados dessa maneira não possuem resistência a cargas externas.

• Revestimentos de pequeno diâmetro (por inserção de tubulação reduzida) são adequados para a recuperação estrutural de redes de distribuição de gás e água, produzindo um reves-timento com ajuste apertado na rede existente. Poderão não ser adequados para redes com juntas deslocadas ou irregularidades dimensionais.

• Revestimentos por inserção de tubulação com dobra de PEAD são um meio eficiente de ins-talação com ajuste apertado, estruturais ou não, em redes pressurizadas ou por gravidade. As propriedades de tubos de polietileno de parede fina não são ideais para redes em mau estado sujeitas a altas cargas externas.

• Revestimentos por inserção de tubulação com dobra de PVC são adequados para redes por gravidade com diâmetro até 350 mm, oferecem boa resistência ao ataque químico e podem ser instalados em tempo relativamente curto. Níveis altos do lençol freático e infiltrações po-dem prejudicar a instalação.

E 6 Resumo

Revestimento Por Inserção Apertada de

Tubulação Deformada

(Close-fit Lining)

• Tubulações com dobra de PE com reforço de poliéster devem ser usadas na recuperação de redes de distribuição de água e são suficientemente flexíveis para passar pelas curvas durante a instalação.

• Membranas dobradas de PE para pequenos diâmetros ou revestimentos expansíveis de poli-éster podem ser usadas para controle de vazamentos em ligações domiciliares de água e para evitar contaminação devida a tubos de chumbo.

• Revestimentos por inserção de tubulação em espiral expansíveis para redes por gravidade são de instalação rápida e podem não exigir desvio de fluxo. Embora sejam de ajuste aper-tado, o espaço entre as nervuras externas permite a passagem de água, que precisará ser vedada nos poços de visita e nas conexões. A rigidez do revestimento poderá não ser tão alta quanto à de outros sistemas.

E6

Revestimento Por Inserção Apertada de

Tubulação Deformada

(Close-fit Lining)

F1

Revestimento por

Aspersão (Spray Lining)

Seção F REVESTIMENTO POR ASPERSÃO(SPRAY LINING)

F 1 Aspectos Gerais

Esta seção trata de sistemas de revestimento por aspersão para tubos pressurizados de pe-queno diâmetro (sem condições de acesso para pessoas). Os métodos de revestimento por aspersão para tubos de maior diâmetro e poços de visita estão apresentadas na seção I.

Freqüentemente, o principal objetivo da recuperação de redes de distribuição de água é a remoção de depósitos e corrosão, com a posterior aplicação de um revestimento que iniba a deterioração futura e vede pequenos vazamentos. Os materiais de uso mais comum para esse fim são argamassa de cimento ou resina epóxi, aplicadas por uma máquina robô de aspersão puxada através da rede a uma velocidade constante predeterminada.

O desenvolvimento dos métodos de revestimento por aspersão foi feito para redes de esgoto de pequeno diâmetro (sem acesso para pessoas), mas nenhum processo adquiriu grande destaque comercial. Talvez isso se deva, em parte, aos diferentes requisitos de recuperação de redes de esgoto, cujo objetivo é, normalmente, aumentar a resistência da rede às cargas externas e evitar a corrosão, e em parte devido às dificuldades práticas de assegurar que a entrada de material na rede seja completamente interrompida durante a aplicação e cura do revestimento. Um sistema prático de revestimento por aspersão deve evitar o problema de religação de ramais, inerente às outras técnicas.

O revestimento por aspersão é muito pouco usado em redes de distribuição de gás, embora em alguns países seja usado extensivamente em ligações domiciliares de gás. Esta seção se concentrará na abordagem da aplicação do revestimento por aspersão em redes de distribui-ção de água potável, que se constitui no uso mais comum dessa técnica em todo o mundo.

F 2 Preparação

Como o revestimento por aspersão é normalmente previsto como uma película protetora que se ligará à superfície da rede existente, a preparação cuidadosa dessa rede é importante. Redes antigas de distribuição de água, particularmente as executadas com tubos de ferro fun-dido, possuem freqüentemente grandes depósitos internos de corrosão e assoreamento que, em alguns casos, poderão reduzir a vazão real a uma fração da original.

As tecnologias de limpeza incluem jateamento com água em alta pressão, raspagem, escova-mento, ferramentas de fresagem alimentadas por cremalheira, dispositivos de acionamento mecânico como cortador e mancais com corrente. Freqüentemente, é necessário que haja equilíbrio entre remover todos os vestígios de corrosão e evitar danos na parede do tubo, e algumas das técnicas mais agressivas devem ser usadas com cuidado.

Os raspadores são projetados para remover depósitos duros e nódulos quando são puxados através de um tubo, e consistem de certa quantidade de lâminas de aço montadas em um eixo central. Existe uma peça de união em cada extremidade desse eixo, para permitir o retorno da ferramenta, se necessário.

As escovas de aço compreendem duas escovas circulares instaladas em um eixo central, com uma peça de união com o cabo em cada extremidade, e são usadas para remoção de depó-sitos soltos e poeira, antes da aplicação do revestimento. Podem também ser usadas para a remoção dos resíduos deixados pela raspagem.

Existem diversos tipos de dispositivos para limpeza de tubulações (PIG), normalmente molda-dos em espuma resistente, com uma camada externa abrasiva. Alguns possuem placas de car-beto de tungstênio em torno do eixo central, para remoção de depósitos duros. Normalmente, a locomoção no PIG é feita com água sob pressão, podendo se deslocar por vários quilômetros em redes contínuas. Em tubos com incrustações pesadas, essa operação é feita em estágios, usando-se dispositivos de tamanho cada vez maior.

F2

Os dispositivos de espuma (PIG) são normalmente empurrados através da rede por água sob pressão ou ar comprimido, embora existam versões que podem ser puxadas por cabo. Nor-malmente, são usados para remover poeira ou fluidos de tubos de qualquer material, podendo também executar a secagem da rede.

Alguns modelos possuem alojamento para um transmissor, para localização e acompanha-mento. Normalmente, os dispositivos de espuma são bidirecionais e suficientemente flexíveis para passar através de dispositivos como curvas, válvulas e conexões de ramais. Conseguem também passar por reduções de diâmetro e obstruções parciais da rede.

Dispositivos de borracha puxados através da rede (também conhecidos como “rodos”) remo-vem materiais finos e fluidos da tubulação. São formados por dois discos grossos de borracha presos em um eixo central com uma peça de união em cada extremidade. Os dispositivos de espuma e de borracha são usados com freqüência no estágio final de preparação, para produ-zir uma superfície limpa e seca sobre a qual o material de revestimento possa ser aplicado.

F 3 Revestimento com Argamassa de Cimento

A aplicação de argamassa de cimento é um método comum e relativamente barato de recu-peração de redes de distribuição de água. A argamassa tem duas funções: a alcalinidade do cimento inibe a corrosão dos tubos de aço e a superfície interna pouco rugosa reduz o arrasto hidráulico e melhora as características do fluxo. Deve-se observar que o revestimento de ar-gamassa de cimento também é aplicado em tubulações novas de ferro fundido e ferro dúctil, para inibir a corrosão.

O revestimento não tem função estrutural, a não ser pela redução de velocidade de dete-rioração da rede instalada. Essa técnica não é adequada, portanto, para tubulações com vazamento ou para redes onde ocorreu redução significativa da espessura da parede devido à corrosão.

Como foi dito acima, é essencial uma preparação cuidadosa da rede existente. Também é importante aplicar uma espessura adequada de argamassa para criar o ambiente alcalino na interface argamassa/aço. Como ocorre na armadura das estruturas de concreto, a cobertura inadequada do metal permitirá o início da corrosão, que fará trincar e lascar a argamassa.

Aplicação de argamassa de cimento através de uma máquina de aspersão com cabeçote giratório

Diagrama:

cortesia de

Subterra

Normalmente, a aplicação é feita por uma máquina de aspergir argamassa, que é alimentada por mangueiras provenientes da superfície ou, particularmente em redes de grande diâmetro, poderá ter sua própria caçamba com argamassa pré-misturada. O controle da velocidade de avanço da máquina é importante para assegurar uma espessura consistente do revestimento. A aspersão é seguida por alisamento, que pode ser feito por espátulas rotativas fixadas na máquina de projetar ou, algumas vezes, por um simples cone tubular com o diâmetro interno requerido, que é puxado atrás da máquina. Seja qual for o sistema usado, é essencial cen-tralizar o equipamento na rede existente, de modo que a espessura do revestimento seja a mesma em todo o perímetro.

F 4 Revestimento com Epóxi

O revestimento com epóxi pode ser considerado como alternativa do revestimento com arga-massa, e possui uma função similar: proteger contra a corrosão e produzir um acabamento liso. O objetivo é fazer com que a resina se ligue com a superfície interna do tubo, devida-mente preparada, formando uma película que evite a corrosão e a penetração de água. Geral-mente, a espessura dos revestimentos de epóxi é muito menor que a dos de argamassa, não

Revestimento por

Aspersão (Spray Lining)

F3

ocorrendo, portanto, redução significativa no diâmetro interno. Esses revestimentos também têm cura mais rápida que os feitos à base de cimento. Qualquer defeito na película de epóxi, contudo, poderá dar início à corrosão e, ao contrário da argamassa, não há alcalinidade para inibir quimicamente a deterioração. As resinas epóxi também são relativamente caras, compa-radas aos materiais à base de cimento.

As resinas epóxi que foram aprovadas pelas autoridades nacionais competentes para o reves-timento de redes de distribuição de água não afetam a qualidade da água transportada, desde que sejam misturadas e curadas corretamente. As resinas epóxi não podem ser usadas para o revestimento de redes de água, a menos que a formulação específica tenha sido oficialmente aprovada para esse fim.

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Aplicação de resina epóxi

A resina é aplicada por uma máquina aspersora que possui, normalmente, um injetor rota-tivo. A espessura da película é controlada pela vazão e velocidade de avanço da máquina. Na maioria dos sistemas, a resina de base e o endurecedor são alimentados por mangueiras separadas e combinados por um misturador estático situado logo antes do injetor. Em termos ideais, o tempo de cura deve ser o mais curto possível para minimizar o período em que a rede ficará fora de serviço, e também para reduzir o risco de contaminação da resina antes da cura. Uma cura muito rápida, contudo, tem o risco de obstruir o misturador estático ou o injetor. Ao contrário da argamassa de cimento, a resina não sofre acabamento após a aspersão, e a qualidade da superfície dependerá da técnica de aplicação e das propriedades do material.

Cabeçote de aspersão de revestimento em epóxiFo

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Existem diversas formulações de resina no mercado, inclusive materiais tixotrópicos de alta resistência, que resistem ao descolamento. Algumas concessionárias possuem um material preferido ou uma lista de materiais para aplicações específicas, cujos detalhes deverão ser incluídos nas especificações do contrato.

F 5 Resumo

• É importante uma preparação cuidadosa da rede existente, particularmente nos sistemas de revestimento por aspersão, e existe uma grande variedade de técnicas para remoção de depósitos e incustrações.

• As técnicas de revestimento por aspersão para tubulações de pequeno e médio diâmetro estão voltadas principalmente para a recuperação de redes de distribuição de água potável. Todos os materiais precisam ser aprovados pelas respectivas autoridades reguladoras.

Revestimento por

Aspersão (Spray Lining)

• O revestimento com argamassa de cimento é relativamente barato, oferece proteção quími-ca contra a corrosão do tubo instalado e assegura um acabamento liso. A espessura requerida para o material, contudo, pode produzir uma redução significativa de diâmetro e a expectativa de vida do revestimento poderá ser menor que a de outras técnicas de recuperação.

• A aplicação e cura do revestimento de epóxi são geralmente mais rápida que a do revesti-mento de argamassa de cimento e causa uma redução mínima de diâmetro na rede, mas o controle cuidadoso da qualidade durante a aplicação e a cura é essencial para evitar defeitos que possam permitir o reinício da corrosão.

• Nem a argamassa de cimento nem a resina epóxi são adequadas para redes que tenham defeitos estruturais ou vazamentos.

• O custo do revestimento por aspersão deverá ser avaliado em relação ás outras técnicas, levando-se em conta a durabilidade relativa, a capacidade estrutural e a longevidade dos sis-temas alternativos.

F4

Revestimento por

Aspersão (Spray Lining)

G1

Revestimento por

Inserção com Cura In Loco

(CIPP - CURED IN PLACE PIPE)

Seção G REVESTIMENTO POR INSERÇÃO COM CURA IN LOCO (CIPP - CURED IN PLACE PIPE)

G 1 Aspectos Gerais

A principal alternativa para a inserção com tubos e suas variações é o revestimento por inser-ção com cura in loco, às vezes chamado de “revestimento in situ”, “revestimento macio” ou “tubo curado in loco (CIPP)”, que dominou por mais de 20 anos o mercado de recuperação de tubulações de esgoto sem possibilidade de acesso de pessoal em muitos países. Para maior facilidade, este documento se referirá a todas as técnicas de revestimento por inserção 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 característica comum a todos é a utilização de um tubo de tecido impregnado com resina epóxi ou de poliéster. O tubo é introduzido na rede existente, inflado contra a parede dessa rede e curado na temperatura ambiente ou, mais comumente, exceto nos tubos de menor diâmetro, com recirculação de vapor ou água 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 resis-tência estrutural calculável e pode ser projetado para atender a várias condições de carga. A rigidez anular do revestimento é aumentada devido à resistência oposta pela rede existente e solo adjacente, mas os sistemas projetados para redes por gravidade não se baseiam numa relação entre a tubulação final de revestimento e o tubo existente. Sistemas que utilizam a tubulação existente como meio para assegurar algum suporte estrutural são conhecidos algu-mas vezes como técnicas de “revestimento interativo”.

Fraturas múltiplas em uma rede de tubos cerâmicos – mostram os danos mais severos que podem ser recuperados com a utilização de técnicas de revestimento com cura in loco

Além de minimizar a redução de diâmetro, uma vantagem inerente aos revestimentos por inserção com cura in loco (CIPP) é sua capacidade de se conformar a praticamente qualquer forma da tubulação, o que torna seu uso possível para recuperação de redes não circulares. Desde que o perímetro seja medido corretamente e que não ocorra uma contração significati-va durante a cura, o resultado será um revestimento com ajuste apertado. Sua maior limitação é a espessura da parede e, conseqüentemente, a quantidade, peso e custo do material neces-

G2

sário para grandes diâmetros ou condições severas de carga, particularmente em tubulações não circulares.

As ligações de ramais poderão ser reabertas remotamente após o revestimento, mas é preciso tomar cuidado durante a instalação para assegurar que o excesso de resina não entre nos ramais. Os sistemas CIPP são também usados para a recuperação de ramais laterais a partir do interior da rede de distribuição principal.

A principal desvantagem dos sistemas de revestimento com CIPP é a necessidade de retirar de serviço a rede existente durante a instalação e cura. Em redes por gravidade, onde as vazões são muito baixas, poderá ser possível fechar a entrada de alguns ramais e confiar na armazenagem dentro do próprio sistema. Nos demais casos, será necessário, geralmente, bombeamento adicional ou desvio de fluxo.

Alguns sistemas de CIPP podem ser usados em tubulações de grande diâmetro (com acesso para pessoal) – v. seção I.

G 2 Aspectos Gerais

Esgotos

Redes de gás

Redes de água potável

Redes industriais/ de produtos químicos

Redes retas

Redes com curvas

Redes circulares

Redes não circulares

Redes de seção variável

Redes com conexões laterais

Redes com deformações

Redes pressurizadas

Redes com acesso de pessoal

? (v. nota E)

? (v. nota F)

(v. nota B)(v. nota C)

(v. nota D)

(v. nota A)

Substituição on-line (diâmetro igual ou maior)

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(v. nota H)

(A) Certos tipos de sistemas CIPP foram projetados especificamente para uso em redes de gás, em lugar de redes de esgoto por gravidade.(B) É necessária aprovação do organismo regulador para todos os materiais que estejam em contato com água potável. A maioria dos sistemas CIPP não foi prevista para recuperação de redes de distribuição de água potável, mas há alguns que foram projetados ou adaptados e aprovados para essa finalidade.(C) É preciso escolher a formulação 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 mudanças de circunferência ou perímetro da tubulação, num trecho entre dois poços de visita. Outros sistemas utilizam um tecido que pode se esticar para acomodar pequenas variações da seção transversal. Deve-se observar que, como os revestimentos CIPP são flexíveis antes da cura e podem se conformar a quase qualquer forma de rede, a medida crítica será a circunfe-rência ou perímetro da rede.

Revestimento por

Inserção com Cura In Loco

(CIPP - CURED IN PLACE PIPE)

G3

(F) Uma regra largamente aceita é que esgotos com menos de 10% de deformação (ovaliza-ção) podem ser revestidos sem necessidade de acerto anterior. A ovalização reduz a capaci-dade do revestimento suportar cargas externas tais como a pressão hidrostática, e devem ser levadas em conta no projeto.(G) A maioria dos sistemas CIPP foi desenvolvida originalmente para redes por gravidade, mas existem técnicas específicas para redes pressurizadas. V. também notas A e B acima.(H) Embora usados principalmente em redes sem possibilidade de acesso de pessoal, alguns sistemas são adequados para a recuperação de redes de esgoto e águas pluviais de grande diâmetro. As principais limitações são as espessuras da parede, o peso e o custo do revesti-mento.

G 3 Projeto e Especificações

Como as especificações e procedimentos de projeto do revestimento variam de um país para outro e estão sujeitos a modificações periódicas, está fora do escopo deste documento à in-clusão de qualquer referência a todos os padrões nacionais.

Em países onde não haja critérios estabelecidos, um padrão de larga utilização é o Specifi-cation for Renovation of Gravity Sewers by Lining with Cured-in-place Pipes, contido na WIS 4-34-04 de março de 1995, edição 2, publicado pela WRc na Inglaterra. Os procedimentos de projeto para determinação da espessura de parede requerida para seções circulares e não circulares sob diferentes condições de carga estão indicados no Sewerage Rehabilitation Ma-nual da WRC.

As concessionárias de serviços públicos e os organismos reguladores fornecem especificações para aplicações pressurizadas (gás e água). A maioria dos países possui requisitos estritos e procedimentos de credenciamento para todos os materiais que tenham possibilidade de entrar em contato com água potável.

G 4 Instalação – Aspectos Gerais

Da mesma forma detalhada para os sistemas de recuperação, a preparação e limpeza cuida-dosa são pré-requisitos essenciais. Em redes de esgoto e outras tubulações sem possibilidade de acesso para pessoal, a inspeção deverá ser feita por CFTV imediatamente antes do reves-timento (tubulações antigas podem ser enganadoras). Redes com possibilidade de acesso podem ser inspecionadas manualmente ou por CFTV.

Os depósitos e entulhos deverão ser removidos por completo, recomendando-se nova inspe-ção após a limpeza, para conferência. Deve-se tomar cuidado para evitar pressões excessivas quando for usado equipamento de jateamento em redes danificadas de esgoto, uma vez que esse processo poderá aumentar os defeitos. Ligações domiciliares salientes, incrustações e outros depósitos duros deverão ser removidos por equipamentos de corte, mecânicos ou de água sob pressão, seguindo-se limpeza para remoção dos resíduos gerados no processo.

É importante remover todos os fragmentos soltos de tubo, que possam cair durante a instala-ção do revestimento. Isso é particularmente crítico quando se usam revestimentos “puxados”, nos quais uma parte quebrada da rede existente poderá cair sobre o revestimento quando este estiver sendo puxado, e ficar retido entre a parede da rede e o revestimento quando este for inflado. Revestimentos com instalação por inversão tendem a causar menos problemas para o tubo, mas estes poderão ocorrer.

A maioria dos sistemas CIPP requer desvio do fluxo durante a instalação e cura. Esse período poderá durar de algumas horas a mais de um dia, dependendo do sistema e das característi-cas da rede. As conexões de ramais serão bloqueadas pelo revestimento até que sejam rea-bertas, e deverá ser feita previsão para remoção do excesso de efluente quando a capacidade do ramal for insuficiente. O aumento de efluente em um ramal bloqueado cria uma pressão externa sobre o revestimento, que poderá ser significativa se a rede for profunda. Serão ne-cessárias medições para limitar a sobrecarga.

Revestimento por

Inserção com Cura In Loco

(CIPP - CURED IN PLACE PIPE)

G4

Embora os sistemas CIPP sejam não destrutivos e sejam projetados para minimizar os proble-mas na superfície, serão necessários veículos e instalações na superfície durante a instalação, especialmente no poço de entrada. Poderá, portanto, ser necessário reorientar o tráfego nessa região.

Poderá também haver implicações ambientais de curto prazo quando se usarem sistemas CIPP baseados em resinas de poliéster, uma vez que o solvente à base de estireno presente na re-sina não curada libera um vapor pesado de odor forte. Embora esse vapor possa ser um risco para a saúde quando em alta concentração, tais níveis não são habitualmente encontrados em instalações de CIPP. O vapor de estireno, contudo, é detectável pelos seres humanos em concentrações abaixo de uma parte por milhão, e o odor se torna insuportavelmente forte em níveis muito abaixo daqueles que representam risco. Assim, para evitar qualquer aborrecimen-to, é essencial uma ventilação adequada no local de trabalho. Essa situação ocorre somente onde a resina sofre cura.

As resinas de poliéster podem ser afetadas negativamente pela água, até o final da cura. Isso pode ser relevante em redes com infiltração ou conexões recuadas. Em alguns casos, o uso de um “pré-revestimento” (v. abaixo) poderá evitar os problemas de contaminação.

G 5 Instalação em Esgotos – Cura Térmica

O texto a seguir descreve um processo típico de instalação de revestimentos CIPP com cura térmica em redes de esgoto. Cada sistema possui sua própria metodologia, e a descrição que se segue será mais uma diretriz do que uma definição das melhores práticas.

A maioria dos revestimentos com cura térmica para uso em redes por gravidade compreende um tecido não trançado de feltro de poliéster impregnado com resina de poliéster. Alguns sistemas utilizam um material composto, como feltro e fibra de vidro. A formulação da resina pode ser adaptada para atender a diferentes regimes de cura e características dos efluentes.

Normalmente, o tecido usado é revestido com uma membrana de poliéster, polietileno, surlyn ou poliuretano na face externa do tubo (dependendo da aplicação), que se tornará a superfície interna de um revestimento invertido. A membrana possui diversas funções: reter a resina du-rante a impregnação e transporte, e propiciar uma superfície interna hidraulicamente eficiente no revestimento acabado. Alguns sistemas utilizam uma membrana independente em lugar de um revestimento, que poderá ser removida após a instalação.

Normalmente, a impregnação é feita na fábrica, a vácuo, para excluir o ar e assegurar uma distribuição uniforme da resina. Esse processo é conhecido como impregnação. Dependendo das características da resina, o revestimento poderá ser entregue em um veículo refrigerado, para evitar que a cura comece prematuramente.

Início da Inversão

Veículo de revestimento

Curva de InversãoRevestimento

Revestimento por

Inserção com Cura In Loco

(CIPP - CURED IN PLACE PIPE)

G5

A inserção na rede existente é feita, normalmente, por puxamento por guincho ou por um processo de inversão no qual se usa água (ou, algumas vezes, ar) sob pressão para virar o revestimento pelo avesso à medida que este avança pela rede existente. O seguinte procedi-mento é típico:(a) Uma torre de andaime é construída sobre o poço de entrada para propiciar a pressão de água necessária para inverter o revestimento. Em poços profundos, essa torre poderá ser desnecessária.(b) Instala-se um tubo de inversão (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 rígido na extremidade superior de instalação do revestimento.(c) A extremidade do revestimento é virada do avesso, manualmente, num comprimento pre-determinado, usualmente de alguns metros, e fixa-se a mesma ao colar do tubo de inversão. Uma mangueira, que percorrerá toda a extensão do revestimento após a inversão, será ligada à outra extremidade.(d) Introduz-se água na seção já invertida, o que faz com que o revestimento continue a virar do avesso através do tubo de inversão e da rede existente. A pressão da água forçará o reves-timento contra a parede da rede.(e) Quando a inversão estiver concluída, a água situada no interior do revestimento passará por uma caldeira, utilizando-se a mangueira presa à extremidade do revestimento, para asse-gurar a circulação de água quente em toda sua extensão. O aquecimento é controlado, para atender ao regime de cura requerido para a resina.

Veículo com caldeira

Recirculação de água quente

Curva de InversãoRevestimento

Conclusão da Inversão

(f) A temperatura será monitorada em diversos pontos da superfície do revestimento, utilizan-do-se termopares.(g) Após a conclusão da cura, a água será resfriada gradualmente antes de ser removida.(h) Aparam-se as extremidades do revestimento. Algumas vezes, é deixada uma saliência de alguns centímetros na parede do poço de visita, o que proporciona melhor vedação e fixa melhor o revestimento.(i) Se necessário, as conexões laterais dos ramais serão reabertas com um cortador tipo robô.

Alguns sistemas utilizam um pré-revestimento, que é instalado na rede existente antes da inversão do tubo impregnado de resina. Esse pré-revestimento serve para evitar que o exces-so de resina entre nas conexões dos ramais, e também evita a contaminação da resina não curada por infiltrações de água na rede de esgotos ou por situações de sobrecarga.

Alguns sistemas trabalham com puxamento por guincho em lugar de utilizar a técnica de inversão. A inversão poderá ser difícil em alguns locais devido à necessidade de se criar uma coluna alta de água (embora existam dispositivos que permitam gerar essa coluna d’água através de uma combinação de ar comprimido e água pressurizada), e o puxamento do re-vestimento evitará a necessidade de instalação dos andaimes e do trabalho de montagem

Revestimento por

Inserção com Cura In Loco

(CIPP - CURED IN PLACE PIPE)

G6

da cabeça do revestimento. Existem, contudo, limitações com respeito ao tamanho e peso do revestimento que pode ser puxado sem que se deforme ou rasgue. O puxamento de um revestimento pesado numa rede danificada poderá danificá-lo ainda mais.

G 6 Revestimentos por Inserção com Cura por UV

Uma alternativa para a cura com água quente são os sistemas que utilizam resinas que curam sob luz ultravioleta. Normalmente, a quantidade de instalações necessárias é menor que a utilizada com sistemas de cura térmica.

Freqüentemente, os revestimentos com cura por UV são feitos de fibra de vidro ou de uma combinação de fibra de vidro e feltro de poliéster, com uma membrana externa e uma luva provisória interna destinada a proteger o revestimento durante a armazenagem, transporte e instalação.É possível usar resinas com um tempo de armazenagem de várias semanas à temperatura ambiente, de modo que não há necessidade de refrigeração. Várias formulações da resina têm capacidade de se adequar á natureza do efluente.

Normalmente, a instalação é feita de acordo com o seguinte procedimento:(a) Após a pré-inspeção e limpeza, o revestimento pré-impregnado é colocado na posição, por puxamento ou inversão.(b) Introduz-se a fonte de luz ultravioleta no revestimento, inflando-se os conjuntos de veda-ção em cada poço de visita.(c) Pressuriza-se o revestimento, tipicamente até 0,6 bar. A luva interna transfere a pressão para o material do revestimento, que é pressionado contra a parede da rede existente. A membrana externa evita que haja vazamento de resina.

A fonte de luz ultravioleta é puxada através do revestimento numa velocidade controlada, enquanto a pressão interna é mantida.Fo

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(d) Enquanto se mantém a pressão, procede-se à cura movendo a fonte de luz ultravioleta através do revestimento, a uma velocidade monitorada eletronicamente, que dependerá da temperatura do revestimento durante a reação química.(e) Após completar o processo de cura, a pressão é aliviada e a luva interna, removida.

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Revestimento com cura concluída por UV

Os tempos típicos de cura estão entre 0,5 e 0,9 m/min, e comprimentos de até 200 metros podem ser revestidos continuamente. Os sistemas com cura por UV estão disponíveis para tu-

Revestimento por

Inserção com Cura In Loco

(CIPP - CURED IN PLACE PIPE)

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bos de 100 a 1000 mm de diâmetro, com espessuras de revestimento de 3 a 15 mm. Existem variantes em desenvolvimento para atender ao revestimento dos ramais laterais.

G 7 Instalação em Redes de Esgoto – Cura à Temperatura Ambiente

Os sistemas de revestimento por inserção com cura à temperatura ambiente são usados prin-cipalmente para a recuperação de redes de esgoto, de drenagem e outras de pequeno diâme-tro, inclusive tubulações verticais de águas pluviais. Utilizam tecidos similares aos usados nos sistemas de cura térmica (normalmente feltros com revestimento). A maioria utiliza resinas de poliéster, que são formuladas para curar sem aplicação de calor.

Os sistemas de cura na temperatura ambiente tornam desnecessária a instalação de aque-cedores ou outras fontes de calor e, conseqüentemente, tendem a ser mais baratos que as versões correspondentes de cura térmica. As propriedades do produto acabado, contudo, poderão não ser iguais às dos revestimentos de cura térmica, e a falta de controle externo durante o ciclo de cura faz com que esses sistemas não sejam adequados para tubos com diâmetro acima de 150 mm ou para grandes extensões de rede.

Normalmente, o procedimento de instalação é o seguinte:(a) Diferentemente dos sistemas de cura térmica, a mistura da resina e a impregnação do revestimento são freqüentemente feitos no campo. Mistura-se uma quantidade medida de resina e adicionam-se quantidades diferentes de catalisador e acelerador, de acordo com a temperatura e a velocidade de reação requerida.(b) Coloca-se o tubo de revestimento, com uma membrana na parte externa, ao longo da pista ou sobre solo firme, e coloca-se a resina em uma das extremidades. Espalha-se a resina ao longo do tubo, usando-se um rolo pesado, até que todo o revestimento fique saturado. Como não se pode aplicar vácuo, como ocorre com os revestimentos impregnados na fábrica, é essencial assegurar que ocorra a perfeita impregnação do tecido e a remoção de todas as bolhas de ar.(c) O tubo impregnado é puxado ou invertido através da rede existente, e uma luva interna provisória é puxada ou invertida através do mesmo. Essa luva conterá o ar ou água a ser usa-do durante o processo de inflação.

Instalação de um revestimento com cura á temperatura ambiente, em um local de difícil acesso

(d) Introduz-se água ou ar comprimido na luva provisória, para pressionar o revestimento contra a parede da rede existente.

Revestimento por

Inserção com Cura In Loco

(CIPP - CURED IN PLACE PIPE)

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(e) Quando se considera que o tempo de cura foi suficiente, alivia-se a pressão e se remove a luva provisória.(f) As extremidades do revestimento são aparadas e as ligações laterais reabertas, se neces-sário.

Existem numerosas variações dessa técnica, inclusive com vasos portáteis de pressão para inversão da luva interna com ar comprimido.

Devido ao baixo investimento em equipamentos, os sistemas de revestimento com cura à tem-peratura ambiente tornaram-se populares entre muitos empreiteiros de pequeno porte, como alternativa à execução de reparos em sistemas de drenagem usando escavação.

G 8 Revestimentos por inserção com Cura In-loco para Recuperação de Redes de Água e GásAs características estruturais requeridas para o revestimento de tubos pressurizados são mui-to diferentes das requeridas para redes de esgoto. A carga principal nas redes de esgoto é externa, e os parâmetros estruturais mais importantes são o módulo de elasticidade e a espessura da parede que, em conjunto, asseguram rigidez do anel, suficiente para resistir à deformação.

Exceto nas de pequeno diâmetro, as redes pressurizadas falham com menor freqüência devido a cargas externas. Os esforços mais importantes sobre o tubo são causados geralmente pela pressão interna, que gera tensões no tubo ou no revestimento, e os defeitos mais comuns são vazamentos nas juntas e corrosão. Geralmente, as redes pressurizadas não requerem tanta rigidez do anel como as redes de esgoto, mas precisam suportar as cargas de ruptura geradas pela pressão interna.

Por essa razão, o tecido usado para CIPP em redes pressurizadas tende a ter uma resistência à tração maior que a do usado nas redes de esgoto e, como as tensões de flexão não são críticas, a espessura das paredes do revestimento é muito menor. Os materiais comumente usados são fibra de vidro ou compostos desse material, exceto em revestimentos com tecidos, que normalmente são de fibras de poliéster.

Em lugar de poliéster, o material do tecido de revestimento é impregnado, normalmente, com resina epóxi, que pode produzir uma ligação adesiva com o substrato e eliminar passagens de água que poderiam causar a continuidade de processos de corrosão interna. As resinas epóxi são também mais aceitas para contato com água potável.

A maioria das técnicas destinadas á recuperação de redes pressurizadas foi desenvolvida inicialmente para o mercado de gás, principalmente no Japão, mas muitos sistemas CIPP estão disponíveis atualmente no mercado para recuperação de redes de distribuição de água potável.

Conceitualmente, o processo de instalação é similar ao método de inversão utilizado para revestimento de redes por gravidade. Como as redes pressurizadas são menos volumosas, é possível colocar o tecido impregnado em um vaso de pressão e inverter com ar comprimido o revestimento na rede existente. A cura é feita com a posterior introdução de vapor no interior do revestimento.

Além dos revestimentos de parede fina descritos acima, existem também técnicas de CIPP que utilizam resinas epóxi, que não se baseiam numa ligação com a parede existente. Esses sistemas obtêm sua resistência a partir da ação conjugada da resina e das fibras, em lugar de um revestimento trançado, e são projetados para resistir tanto á pressão interna como ás cargas externas. Como alternativa para a resina epóxi, usam-se resinas de éteres vinílicos para algumas aplicações industriais.

G 9 Resumo• A maioria dos sistemas com cura in loco foi desenvolvida para a recuperação de redes por gravidade, embora também existam sistemas para redes pressurizadas.

Revestimento por

Inserção com Cura In Loco

(CIPP - CURED IN PLACE PIPE)

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• São versáteis e podem trabalhar com seções não circulares, curvas, mudanças de seção transversal, todos os materiais de tubos e diversas condições de carga.

• Produzem um revestimento com ajuste apertado e superfície interna uniforme. O baixo co-eficiente de rugosidade muitas vezes compensa a redução de diâmetro.

• Geralmente, os revestimentos são resistentes ao ataque químico das substâncias normal-mente encontradas nas redes de esgoto. Formulações especiais de resina estão disponíveis para efluentes particularmente agressivos.

• Tubos com diâmetro entre 100 e mais de 2500 mm podem ser revestidos, embora a viabili-dade econômica seja menos favorável nos diâmetros maiores, devido ao aumento de peso e custo dos materiais.

Instalação de revestimento curado in loco em uma tubulação de grande diâmetro

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• As conexões dos ramais laterais podem ser abertas remotamente, a partir do interior da rede principal.

• Existem sistemas de recuperação de ramais, a partir do interior da rede principal ou da extre-midade de montante do ramal. Podem oferecer um sistema de revestimento vedado e integral para redes de esgotos por gravidade.

• A tubulação existente precisará ser bloqueada durante a inserção e cura do revestimento CIPP. Freqüentemente, poderá ser necessário o desvio do fluxo, a menos que haja capacidade adequada de armazenagem na rede situada a montante.

• As técnicas de cura in loco possuem registros de obras com mais de 25 anos, e sua durabi-lidade está perfeitamente estabelecida.

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Inserção com Cura In Loco

(CIPP - CURED IN PLACE PIPE)

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Reparos Localizados Pontuais e

Vedação

Seção H REPAROS LOCALIZADOS PONTUAIS E VEDAÇÃO

Foram desenvolvidos diversos sistemas para reparos localizados, a maioria destinada à recu-peração de redes de esgoto e alguns destinados à vedação de juntas em redes pressurizadas. Muitas técnicas são adaptações dos sistemas de revestimento para seção plena, especialmente aqueles baseados em inserção de tubos de feltro e resina com cura in loco. Hoje eles têm uma semelhança incrível com o cateterismo e instalação de “STENTS” em sistemas coronários.

Os aspectos econômicos dessas técnicas precisam ser verificados para cada caso, mas está claro que há situações em que os danos estão restritos a apenas parte do comprimento da rede, e o reparo dos defeitos individuais poderá ser mais vantajoso economicamente que a recuperação de toda a extensão da rede. Como regra geral, admite-se que os reparos loca-lizados são economicamente viáveis se ocorrerem defeitos estruturais em menos de 25% da extensão da rede de esgotos, embora o equacionamento varie de acordo com as circunstân-cias específicas.

A limpeza e pré-inspeção são essenciais para os sistemas de reparo localizado, tanto quanto foram para os métodos de recuperação integral. Para os métodos de reparo localizado pontual que requeiram uma ligação com a tubulação existente, todos os vestígios de graxa e entulho precisam ser removidos.

Existem cinco categorias principais de sistemas de reparo localizado: reparos com luva ou feltro impregnado; sistemas de injeção de resina; reparos com robôs; recomposição da seção circular; e vedação de juntas. A comparação leva à questão do que constitui ou não um reparo “estrutural”.

H 1 Aspectos Gerais

Todas as formas de recuperação trazem algum grau de melhoria estrutural. Os sistemas de revestimento, inclusive os reparos com inserção, fazem isso através de um tubo novo, que é inserido ou curado no interior do existente. As propriedades do novo elemento podem ser me-didas separadamente da rede existente, embora, na prática, a resistência oferecida por essa rede aumente significativamente o desempenho em relação ao elemento isolado. Por exem-plo, a rigidez do anel de um revestimento com ajuste apertado ou moldado in loco pode ser aumentada em até sete vezes devido à resistência 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, são geralmente considerados como técnicas de recuperação “estrutural”. A questão fica menos clara, contudo, com outros métodos como a injeção de resina ou argamassa, que trabalham de forma composta com a rede existente e, freqüentemente, com o solo adjacente. Como não há separação entre os elementos, é mais difícil calcular a resistência do reparo. Esses sistemas são chamados, freqüentemente, de “não estruturais”. Isso é enganador, e seria mais correto dizer que as propriedades estruturais do reparo executado são difíceis de determinar com pre-cisão. Mesmo as técnicas de injeção de poliuretano (PU) ou acrilato, cujo material tem baixa resistência, podem melhorar o desempenho estrutural apreciavelmente, devido á estabilização e vedação do solo adjacente. A eliminação de erosões resultantes do ciclo de infiltração/extra-vazão pela junta também é importante para aumentar a vida útil da rede.

Devido a essas considerações, é importante executar uma avaliação técnica de engenharia para verificar a adequação de determinada técnica específica de reparo localizado, em lugar de confiar exclusivamente na matemática.

H 2 Considerações Estruturais

A maioria das técnicas de reparo dessa natureza prevê a impregnação de um tecido com uma resina adequada, a colocação desse tecido no lugar, dentro da rede de esgoto, em torno de

H 3 Reparos com Luva de Feltro e PVC

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Reparos Localizados Pontuais e

Vedação

um recipiente inflável ou mandril, e o enchimento do recipiente com água, vapor ou ar com-primido, 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 térmica.

Em muitos aspectos, os reparos com luvas são versões reduzidas dos revestimentos por inser-ção com cura in loco (CIPP), embora freqüentemente os tecidos e resinas sejam mais fortes, uma vez que a economia de material é muito menos significativa no custo geral da instalação. O tecido é, normalmente, um feltro de poliéster (não trançado), isolado ou em combinação com fibra de vidro ou PVC. Alguns sistemas usam um sanduíche de diversas camadas, com a fibra de vidro proporcionando resistência e o feltro atuando como transportador da resina.

Embora a resina de poliéster possa ser usada da mesma forma detalhada para revestimento de trechos completos de rede, a resina epóxi é uma alternativa comum para reparos locali-zados. As resinas epóxi podem ser formuladas como não miscíveis com água, enquanto que as de poliéster são afetadas negativamente pela água antes da cura, o que pode ser parti-cularmente relevante em técnicas projetadas para instalação sem desvio do fluxo da rede. O inconveniente das resinas epóxi, além de seu custo mais alto, é que o regime de cura é mais crítico. A maioria dos sistemas baseados em epóxi requer cura térmica, ficando a cura em temperatura ambiente geralmente restrita às resinas de poliéster.

O reparo poderá ser preformado num tubo da circunferência correta ou poderá ser simples-mente um retângulo do material, que é colocado sobre o assentador, e que se conforma na parede do tubo quando o assentador é inflado. Neste último caso, a sobreposição no tubo acabado será visível, mas as conseqüências para o desempenho do reparo serão pequenas.

Tecido impregnado com resina

Rede existente

Assentador inflável

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Arranjo típico para instalação de um reparo de pequeno

comprimento em torno de um assentador inflável

A impregnação do tecido é feita normalmente, mas nem sempre, in loco. Em alguns sistemas, o tecido é pré-impregnado e refrigerado para entrega na obra. Embora a impregnação no local seja aceita normalmente, é preciso cuidado para evitar danos à saúde e derramamento dos produtos químicos, alguns dos quais são tóxicos em seu estado anterior à reação. O solvente de estireno encontrado na maioria das resinas de poliéster faz com que seja necessária venti-lação adequada, como foi discutido com mais detalhes na seção G.

Durante a mistura e impregnação, é importante remover a maior quantidade possível de ar da resina. O ar retido enfraquece o material e, em casos mais graves, poderá causar porosi-dade.

Poderá ser impossível evitar a retenção de ar, especialmente com resinas viscosas; alguns sistemas buscam evitar a incorporação com impregnação a vácuo.

Tanto nos sistemas com cura na temperatura ambiente como naqueles com cura térmica, é essencial limitar a elevação da temperatura do material até que o assentador seja inflado no

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Reparos Localizados Pontuais e

Vedação

interior do tubo. Uma das causas mais comuns de falha é a cura prematura, na qual o reparo começa a endurecer antes de estar na posição correta. A cura exotérmica começa logo após a mistura dos componentes, e a velocidade de elevação de temperatura aumenta com o volume de resina que, uma vez misturada, deverá ser aplicada imediatamente no tecido, em vez de ser deixada no recipiente de mistura. Deve-se dar atenção especial à temperatura da super-fície onde o reparo foi colocado durante a impregnação. Uma vez concluído esse processo, o assentador precisa ser colocado na posição e inflado sem demora.

Geralmente, os assentadores são feitos com elastômeros com borracha semelhante aos blo-queadores. A pressão 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 métodos com cura térmica poderão usar uma mistura de ar comprimido e vapor, ou água quente recirculada entre o assentador e um aquecedor instalado na superfície. É necessário cuidado para evitar o excesso de pressão, especialmente em sistemas inflados com água, onde o assentador é submetido a uma carga estática e a uma carga adicional de bombeamento relacionada com o atrito do fluido na man-gueira de retorno.

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Reparo localizado usando um trecho curto de tubo de revestimento impregnado com resina

O tempo de cura dependerá da formulação da resina, da espessura do reparo, da temperatura no interior do assentador (em sistemas com cura térmica) e da temperatura da parede da tu-bulação existente. Um lençol freático alto tende a funcionar como absorvedor de calor, refrige-rando a superfície externa do segmento de rede, o que exigirá um tempo adicional de cura.

Após a cura, o assentador é desinflado e removido. O reparo deverá ser inspecionado por CFTV e as conexões dos ramais laterais deverão ser reabertas usando as mesmas técnicas disponíveis para os revestimentos completos.

Os sistemas de injeção de resina se enquadram em duas categorias: aqueles cuja função prin-cipal é impedir infiltrações e extravazões nas juntas da rede, e aqueles destinados a restaurar a estrutura de redes danificadas.

Um método comum de vedação de juntas com infiltração em redes por gravidade é o uso de um assentador especial que combina as funções de teste de estanqueidade e injeção de arga-massa. O teste e a vedação das juntas podem ou não ser “localizado”, dependendo de quantas juntas apresentam falha, mas pode ser incluído nesta abordagem, uma vez que se destina a identificar e sanar um problema específico.

H 4 Injeção de Resina

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Reparos Localizados Pontuais e

Vedação

Posiciona-se na junta da rede um assentador com elementos infláveis nas extremidades, pres-surizando-o para deixá-la isolada. Aplica-se então pressão, através de ar ou água, na parte central do assentador e mede-se a velocidade da perda de pressão através da junta. Se a perda exceder um limite especificado, injeta-se um gel selante no local, através do assentador, e testa-se novamente.

Existem numerosas variações no projeto e na sofisticação do grouting. A maioria dos sistemas usa uma mistura acrílica de dois componentes ou uma resina de poliuretano reativa com água. Em ambos os casos, o material possui baixa resistência intrínseca, mas transforma o solo em torno da junta com vazamento em uma massa impermeável que não só impede o vazamento como aumenta a estabilidade estrutural.

Deve-se notar que materiais vedantes de injeção à base de acrilamida são considerados como de risco para a saúde em diversos países, devido á toxicidade dos componentes antes da re-ação. Apesar da semelhança de nome, os materiais à base de acrilato possuem propriedades químicas muito diferentes e são considerados seguros.

Os materiais à base de poliuretano (PU) são hidrófilos e reagem tanto com a água livre no solo como com a água injetada através do assentador, juntamente com o produto. Embora se possa usar água pura, mistura-se freqüentemente uma solução de borracha de estireno-butadieno (SBR) na proporção de 1:4 para adicionar resiliência ao produto curado e reduzir a contração. A proporção resina-água afeta as propriedades do material: relações acima de 1:5 tendem a produzir espumas, enquanto que relações ligeiramente inferiores produzem gel. Recomenda-se geralmente uma relação de uma parte de material á base de PU para 8 partes de água (ou água/SBR) para vedação de tubulações.

Teste e vedação de juntas com utilização de assentador inflável

Assentador inflável de três

seçõesCâmera de CFTV

Guincho

Muitos materiais de injeção á base de PU contêm acetona para reduzir a viscosidade e aumen-tar a miscibilidade. As características inflamáveis da acetona devem ser levadas em conta na armazenagem do material. Alguns fabricantes oferecem atualmente materiais à base de PU sem acetona.

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Reparos Localizados Pontuais e

Vedação

Uma forma diferente de sistema de injeção de resina, usando normalmente argamassa ou resina epóxi, pode ser usada para estabilizar e recompor a estrutura da rede existente, além de proporcionar vedação contra infiltração e extravazão pelas juntas. Embora desenvolvido originalmente para redes cujos danos não fossem tão graves ou extensos, a técnica evoluiu para atender a defeitos mais graves. Um assentador inflável isola o defeito e injeta uma resina epóxi de cura rápida na trinca, fratura ou furo da parede do tubo. O assentador é mantido na posição até o final da cura da resina e, normalmente, um colar interno de resina, com pequena espessura, permanece após a remoção do assentador.

Uma abordagem diferente da vedação de vazamentos corresponde às técnicas tipo “fill and drain”, que tratam as redes coletoras, ramais e poços de visita em uma única operação. Um dos sistemas mais usados foi inventado na Hungria.

Inicialmente, isola-se o trecho a ser vedado, enchendo-o com uma solução ambientalmente segura (normalmente silicato de sódio), a partir de um poço de visita. Após um intervalo predeterminado, que permita ao produto químico passar pelas emendas com vazamentos e trincas, remove-se a solução rapidamente através de bombeamento e enche-se o trecho com uma segunda solução específica, que reage com os resíduos da primeira para formar um gel à prova d’água. Em seguida, remove-se a segunda substância por bombeamento e se limpa a rede, para remover os resíduos.

Como ocorre com os vedantes injetados através do assentador, o efeito do sistema é transfor-mar o solo em torno do poço e da rede numa massa impermeável em torno dos pontos com vazamento. Devido às instalações necessárias e ao volume de material utilizado, os sistemas tipo “fill and drain” são mais usados em projetos de controle de vazamentos em larga escala do que no tratamento de trechos isolados. Possuem a vantagem de tratar trincas e vazamen-tos em todo o sistema através de uma única operação.

H 5 Sistemas tipo encher e esvaziar “fill and drain”

Os sistemas de reparo com robôs, largamente desenvolvidos na Suíça, são usados principal-mente em redes por gravidade e compreendem um robô fresador e um robô de enchimento. O primeiro remove as incrustações e saliências, e também fresa as trincas para assegurar uma superfície adequada e a pega para os materiais de reparo. O robô de enchimento aplica a ar-gamassa de epóxi no rasgo formado pela fresagem e dá acabamento uniforme ao material.

Existem robôs para uso em redes de 200 a 800 mm de diâmetro. Tipicamente, as versões menores trabalham em diâmetros entre 200 e 400 mm, e as maiores, de 300 mm para cima. Diversos conjuntos de eixos e rodas são usados para centralizar o robô na tubulação.

H 6 Reparos com Robôs

Robô de corte e fresagem removendo uma conexão de

ramal lateral saliente

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Reparos Localizados Pontuais e

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O cabeçote de fresagem é acionado hidraulicamente, tendo alto torque em baixa velocidade, e pode ser montado com diversos tipos de cortadores de diamante ou carbeto de tungstênio, para uso em argilas, concreto, polímeros e até mesmo aço. Alguns dos robôs mais potentes podem cortar concreto armado. A refrigeração mais comum é feita através da aspersão de água proveniente do cubo central.

Normalmente, as rodas e as funções de rotação e extensão do cabeçote são acionadas por motores elétricos. O funcionamento do robô é monitorado por uma câmera de CFTV fixada no cabeçote e, normalmente, instala-se uma segunda câmera para ter visão para frente. Alguns robôs de fresagem podem injetar um composto selante através de uma perfuratriz oca, o que evita que a infiltração possa afetar a argamassa aplicada pelo equipamento. Podem também ser equipados com um jato de água em alta pressão para remoção dos detritos gerados pela operação de fresagem.

Normalmente, as trincas são fresadas numa largura e profundidade entre 25 e 30 mm. Após a fresagem, é essencial limpar cuidadosamente a área a ser reparada, uma vez que qualquer resíduo de poeira, lama ou entulho irá evitar a aderência da argamassa. Ramais salientes, depósitos e incrustações duras também podem ser removidas.

As propriedades do produto de epóxi são importantes, uma vez que, normalmente, esse ma-terial é aplicado em superfícies úmidas. Os dois componentes podem ser misturados antes de se encher o recipiente do robô de enchimento ou, em alguns projetos, os componentes são armazenados separadamente no robô e misturados na saída, no momento em que serão usa-dos. Da mesma forma que os robôs de fresagem, os robôs de enchimento são autopropelidos e possuem câmeras instaladas.

O epóxi é aplicado por um sistema de injetores e espátulas controlados remotamente. Um pistão acionado por ar comprimido força o material para fora do recipiente. Como alternativa, o produto pode ser injetado através de uma placa flexível ou conformado anteriormente sobre a parede da tubulação.

Além dos rasgos para enchimento feitos pelo robô de fresagem, o robô de enchimento pode aplicar o epóxi em torno de ligações domiciliares ou ramais com problemas, para vedar a cone-xão com a rede principal. Alguns sistemas permitem o uso de conformadores especiais ou pro-teções que atuam como um fechamento temporário e permitem a recuperação das ligações defeituosas dos ramais com epóxi. Pode-se também inserir um bloqueador inflável num ramal para auxiliar na recuperação de uma conexão e para bloquear temporariamente o fluxo.

Robô de enchimento injetando resina epóxi através de uma placa

flexível pressionada contra a parede da tubulação

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Todas as funções do robô são controladas a partir de um console central situado em um veí-culo que também contém carretéis para mangueiras, compressor, unidade hidráulica geradora

H7

Reparos Localizados Pontuais e

Vedação

de força e outros equipamentos auxiliares, além de uma talha para colocação e retirada dos robôs dos poços de visita. A fonte principal de potência é um grupo gerador de grande porte, normalmente montado em um reboque.

Os reparos com sistemas de robôs são versáteis, mas necessitam de um programa consistente de trabalho para serem economicamente viáveis. Encontraram condições favoráveis em regi-ões que oferecem uma carga previsível de trabalho em reparos localizados, mas foram menos bem sucedidos, em termos comerciais, em locais onde a demanda é esporádica.

Outro método de vedação de juntas envolve a instalação de uma fita ou presilha metálica juntamente com elastômeros (Junta Mecânica), que forma uma vedação na superfície interna do tubo. Sistemas desse tipo foram desenvolvidos para redes por gravidade e pressurizadas. Possuem a vantagem de não depender de reações químicas in situ e de poderem ser insta-lados com rapidez. O custo dos materiais, contudo, é mais alto que os dos métodos de cura in loco.

Os sistemas mecânicos podem ser usados para vedação de emendas em redes pressurizadas com possibilidade de acesso de pessoal, com pressões até 20 bar. É necessária somente uma pressão de 2 a 3 bar para fixar a junta de vedação, de modo que materiais de baixo módulo de elasticidade, tais como PE e uPVC podem ser usados sem sofrer sobrecarga. Existem conjun-tos para reparo em redes de 600 a 3000 mm de diâmetro, e a junta mecânica pode ser feita de borracha NBR para redes de gás ou de borracha EPDM para aplicações em água potável. São também fabricadas versões cônicas para uso entre tubulações com variação de diâmetro e para vedação do espaço anular de tubulações lançadas por puxamento.

H 7 Vedação Mecânica de Juntas

Junta mecânica de aço inoxidável e borracha para reparo interno de redes por gravidade, com vedadores adicionais de borracha hidrófila (amarelos)

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Existem também conjuntos para reparo mecânico de redes por gravidade sem possibilidade de acesso de pessoal, com diâmetro de 200 a 600 mm. A junta interna de aço inoxidável tem a forma de uma presilha enrolada que pode expandir seu diâmetro e um mecanismo de catra-ca que evita que o conjunto volte a se contrair. A junta externa de borracha também possui faixas de borracha hidrófila para assegurar uma vedação estanque com a tubulação existente. Os conjuntos de reparo são instalados com um assentador inflável que expande a presilha e pressiona a borracha contra a parede do tubo. Em seguida, o assentador é esvaziado e re-movido. Existem variantes para vedação em torno de conexões de ramais e para recuperação estrutural, em conjunto com uma luva com cura in loco.

A reconformação não é uma técnica isolada, mas um meio de restabelecer a forma de uma tubulação deformada antes de executar reparos ou revestimento. Usa-se um expansor para

H 8 Reconformação de Tubos

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Reparos Localizados Pontuais e

Vedação

conformar novamente a tubulação e instalar uma presilha de metal ou plástico que mantenha os fragmentos do tubo na posição até que um remendo ou revestimento seja instalado.

O expansor pode ser feito de material elastomérico, inflado por pressão hidráulica, ou pode ser uma variante do conjunto hidráulico com “pétalas” de aço que são forçadas para fora por pistões hidráulicos. A presilha de plástico ou metal é posicionada no expansor antes da inserção e mantida na posição por fitas. Normalmente, essa braçadeira possui alguma forma de catraca ou trava que faz com que ela mantenha sua conformação após expandida. Após o posicionamento controlado por CFTV, a presilha é expandida com pressão suficiente para reconformar a tubulação.

Embora seja uma técnica útil no conjunto das tecnologias não destrutivas, a reconformação de tubos não é sempre bem sucedida. Durante a expansão, a presilha seguirá o caminho de menor resistência. Por exemplo, se houver um vazio sob o arco reverso, a presilha poderá ser forçada para baixo durante a expansão, em lugar de reconformar o plano inferior do tubo. Também é importante executar o remendo ou reparo logo após a reconformação, no mais curto prazo possível, uma vez que a resistência estrutural da presilha é limitada e poderá se deformar se for deixada sem apoio.

• Reparos com juntas ou “feltros” seguem, normalmente, princípios similares aos do revesti-mento por inserção com cura in loco, e resultam em um trecho curto de revestimento estru-tural no interior da rede existente. São usados mais comumente para a recuperação de redes por gravidade de esgotos e águas pluviais, em diâmetros acima de 100 mm.

• Dependendo dos materiais usados, os sistemas de grouting com injeção de resina estabili-zam o espaço em torno da tubulação e/ou o tecido do tubo. Também vedam contra infiltração e extravazão e evitam a erosão do solo.

• Sistemas tipo “fill and drain” têm função similar às técnicas de injeção de resina e tratam todo o sistema (inclusive poços de visita e conexões de ramais) em uma única operação. São destinados principalmente a obras em grande escala.

• Sistemas de reparo com robôs podem executar uma grande variedade de serviços, inclusive o reparo de juntas com defeito. Como o equipamento é relativamente caro, é geralmente ne-cessário que haja continuidade dos trabalhos para a viabilidade comercial.

• A vedação mecânica de juntas é uma alternativa para os sistemas com cura in loco usados em redes por gravidade, e pode também ser usada em redes pressurizadas. Normalmente, a instalação é muito rápida.

• A reconformação de tubulações não é uma técnica isolada, e pode ser usada como precur-sora de muitos reparos localizados ou métodos de recuperação de redes completas, onde a deformação da tubulação ultrapassar os limites permitidos.

H 9 Resumo

i1

Recuperação de redes e

poços de visita de grande diâmetro

Seção iRECUPERAÇÃO DE REDES E POÇOS DE

VISITA DE GRANDE DIÂMETRO

As técnicas de recuperação de redes e poços de visita de tubulações de grande diâmetro são provavelmente as mais antigas formas de método não destrutivo (MND). Embora os tubos de pequeno diâmetro não pudessem ser inspecionados antes do advento dos equipamentos de CFTV, sempre foi possível caminhar ou rastejar através das redes maiores e, em muitos casos, aplicar manualmente as mesmas técnicas usadas para reparo de alvenaria ou concreto situado acima do solo.

A definição de “tubos com condições de acesso para pessoal” (man-entry) varia de um país para outro. Normalmente, é possível o trabalho humano no interior de tubos de 900 mm de diâmetro ou mais, ou em tubos não circulares acima de 900 x 600 mm. O trabalho em espaços menores pode estar sujeito a procedimentos restritivos de segurança. A alocação de equipes especializadas de busca e resgate perfeitamente treinadas é obrigatória nessa situação. Deve-se lembrar que os serviços convencionais de emergência estão aparelhados principalmente para o resgate de pessoas em edifícios, e não em espaços subterrâneos confinados, e que seus equipamentos poderão ser volumosos demais para entrar em redes e poços de visita abaixo de determinadas dimensões.

Muitos sistemas de recuperação desenvolvidos principalmente para redes de menor diâmetro podem ser usados também nos diâmetros maiores, embora os aspectos econômicos possam ser desfavoráveis devido à quantidade e custo dos materiais.

Os processos de recuperação devem ser usados não só nas redes, como também nos poços de visita situadas ao longo destas. Não há sentido na vedação das redes contra infiltração do lençol freático e extravazão de esgotos se os poços de visita continuarem com vazamentos. Além disso, a vedação de uma rede contra infiltração do lençol freático poderá aumentar a pressão externa e a infiltração nos poços de visita, de modo que a recuperação desses poços deve ser vista como parte integrante do processo.

Da mesma forma apresentada para tubos de menor diâmetro, a recuperação de tubulações e poços de visita de tubulações de grande diâmetro pode ser dividida em técnicas de uso de componentes pré-formados e de execução in loco.

i 1 Aspectos Gerais

Os revestimentos pré-formados, que podem ser produzidos em peça única ou em segmentos, são normalmente feitos com plástico reforçado com fibra de vidro (GRP), concreto reforçado com fibra de vidro (GRC) ou concreto armado. São posicionados na rede existente, usando-se espaçadores para o alinhamento correto, e fixado nessa posição através da injeção de ma-teriais á base de cimento (ou, algumas vezes, de poliuretano) através da parede do revesti-mento.

Embora os revestimentos pré-formados não sejam tão adaptáveis em tubulações irregulares como os moldados in loco, e causem uma grande redução na área da seção transversal, pro-porcionam maior resistência e eficiência hidráulica. Pode-se argumentar que os revestimentos pré-formados são uma alternativa relativamente segura do ponto de vista da qualidade, uma vez que o desempenho do revestimento instalado dependerá 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 pré-formados foram projetados para uso em redes pressurizadas.

i 2 Revestimentos Pré-formados

Os elementos de revestimento de GRP são feitos de forma similar à de outros produtos de fibra de vidro, e são formados por fibras picadas ou contínuas inseridas dentro de uma matriz

i 2 1 Revestimentos de Plástico Reforçado com Fibra de Vidro (Grass Reinforced Plastic - GRP)

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poços de visita de grande diâmetro

de resina. A mais comumente usada é a resina de poliéster, embora outros tipos, inclusive re-sinas epóxi, possam ser usadas em aplicações específicas. 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 necessário um molde específico para cada configuração, o que aumenta o custo marginal de pequenas quantidades.

A espessura da parede está geralmente entre 10 e 30 mm, adequada ao tamanho do revesti-mento e a suas necessidades estruturais, e o comprimento de cada elemento está geralmente entre 0,5 e 1,5 metros, dependendo do tamanho dos poços de visita de acesso. Pode-se usar elementos mais curtos para passar por curvas graduais.

Normalmente, as extremidades de cada elemento são construídas para união tipo macho e fêmea na espessura da parede, que poderá ter um anel de vedação integral ou necessitar da aplicação de um selante durante a instalação.

Os elementos de revestimento de GRP são relativamente leves e, na maior parte das vezes, podem ser manuseados sem necessidade de guinchos ou guindastes. As peças de diâmetro maior podem ser feitas em dois ou mais segmentos, tipicamente com elementos indepen-dentes para cada posição, o que facilita o manuseio, especialmente em redes com restrições localizadas. São colocadas cunhas nos elementos, entre o revestimento e a rede existente à medida que a instalação avança, para assegurar o alinhamento correto e evitar movimento durante a injeção.

Elementos de revestimento de GRP prontos para instalação numa rede de esgotos em forma ovóide

Após a instalação dos elementos de revestimento, executa-se a injeção de argamassa no espaço entre este e a rede existente. A função do material injetado depende dos princípios que nortearam o projeto. Os revestimentos de GRP podem ser projetados de acordo com os seguintes critérios:

(A) Para formar uma estrutura composta com a rede existente;(B) Para atuar como elemento independente com restrição da rede existente;(C) Para atuar como forma para o material de injeção.

Nos tipos A e C, o desempenho final do revestimento depende parcial ou completamente da injeção, de modo que o material precisa ter alta resistência e, em (A), precisa se ligar á rede existente. Em B, o material injetado atua simplesmente como enchimento, provocando restri-ção, e não constitui um elemento estrutural por si só.

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Recuperação de redes e

poços de visita de grande diâmetro

Em revestimentos muito curtos, é possível injetar a argamassa no espaço anular partindo das extremidades, mas na maioria dos casos, a injeção é feita através de furos feitos a intervalos regulares ao longo da circunferência e do comprimento do revestimento. A argamassa é inje-tada em diversas etapas para evitar pressão ou esforços excessivos de flutuação no revesti-mento, dando-se tempo para a cura em cada etapa. É também comum o escoramento interno durante a injeção, especialmente em seções não circulares, onde partes da parede da rede poderão estar razoavelmente niveladas e serem suscetíveis de distorção devido a pressões externas.

Os revestimentos de GRP possuem alta resistência ao ataque químico da maioria das substân-cias, em temperaturas moderadas, e são geralmente adequados para uso em redes de esgoto sujeitas ao ataque químico resultante da presença de H2S. A superfície interna possui baixa rugosidade, o que, até certo ponto, poderá compensar a redução de diâmetro. Como todos os polímeros, o GRP sofre fluência sob carga contínua, 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.

Instalação de elementos de revestimento de GRP numa rede de esgotos com condições de acesso de pessoa

Pode-se usar um material à base de cimento com filamentos de fibra de vidro para formar um revestimento estrutural com alta resistência à compressão, tensão e flexão. Elementos molda-dos em peça única ou em segmentos podem ser produzidos em qualquer forma e tamanho.

A aplicação dos revestimentos de GRC é similar à dos revestimentos de GRP, mas sem utili-zação como revestimento não estrutural, e o custo dos componentes é mais baixo que o dos usados no GRP. Os elementos de GRC são mais pesados, portanto os custos de manuseio e transporte dentro da rede existente poderão ser mais altos.

Devido a sua rigidez inerente, os revestimentos de GRC apresentam baixa fluência em prazo longo e não exigem escoramento durante a injeção. Nos demais aspectos, os procedimentos de instalação são similares aos descritos anteriormente para os revestimentos de GRP.

Sendo um material á base de cimento, a resistência do GRC a determinados ataques químicos como o dos ácidos resultantes do H2S não é tão alta como a dos polímeros. O desempenho hidráulico dependerá da qualidade do acabamento interno, mas é provável que o coeficiente de rugosidade seja mais alto que o do GRP.

i 2 2 Revestimentos de Concreto Reforçado com Fibra de Vidro (Glass Reinforced Concrete - GRC)

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O ferro cimento é formado por camadas de armadura de malha de aço mescladas com ar-gamassa de cimento. Em alguns aspectos pode parecer similar ao concreto armado, mas na prática, suas propriedades apresentam significativas diferenças. A malha fina atua em compo-sição com a matriz de cimento, dando um grau de flexibilidade e resiliência ao produto final, totalmente diferente da natureza rígida ou quebradiça da maioria dos materiais à base de concreto. A malha também controla a propagação 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 pré-formados de ferro-cimento não tenham, atualmente, larga utilização, esse material pode ser visto como uma alternativa viável para GRP e GRC, dentro das considerações econômicas usuais. Os procedimentos de instalação também são similares.

O ferro-cimento também é usado para as técnicas de revestimento in-situ, descritas a seguir.

i 2 3 Ferro-Cimento

Deixando de lado as considerações econômicas, a principal vantagem da maioria das técnicas de revestimento in-situ é a possibilidade de adequação às mudanças de forma e dimensões de qualquer tubulação. Enquanto que os revestimentos pré-formados precisam ser construídos de modo a atender ás dimensões mínimas de cada trecho, as técnicas in situ podem seguir o perfil existente, minimizando a redução de seção e a quantidade de argamassa necessária para enchimento do espaço anular.

Métodos de recuperação de tubos sem condições de acesso de pessoal, tais como revestimen-to por inserção de tubulação em espiral (Seção D), e revestimento por inserção com cura in loco (Seção G) podem ser usadas em tubos de diâmetro maior. Devido à espessura da parede de revestimento e, em conseqüência, da quantidade de resina necessária para produzir um revestimento estrutural de CIPP de grandes dimensões, a escolha é usualmente determinada por uma comparação econômica entre as técnicas voltadas especificamente para a recupera-ção de tubos de grande diâmetro.

Alguns sistemas de recuperação in situ de tubos de grandes dimensões dependem muito da qualidade da mão-de-obra que trabalhará em seu interior, uma vez que, freqüentemente, não há elementos de produção industrial que possam ser usados como base para o revestimento. Na ausência de um produto pré-formado que possa ser testado acima do solo da mesma for-ma que qualquer tubo novo, é difícil avaliar com precisão o desempenho estrutural de reves-timentos in-situ, especialmente em condutores de forma pouco comum.

Mesmo assim, as técnicas de revestimento in-situ de tubos de grande diâmetro, se executadas corretamente, têm muito a oferecer, especialmente quando a redução de seção precisa ser mi-nimizada ou quando o custo de fabricação de revestimentos pré-formados em uma quantidade variada de diâmetros e formas se tornaria proibitiva. Podem ser particularmente atrativas para a renovação de bueiros e redes antigas de tijolos, que muitas vezes foram construídos com seção transversal variável e com mudanças de direção para seguir antigos cursos d’água.

Muitas técnicas de trabalho in-situ estão baseadas na aderência entre o material do reves-timento e a parede do tubo existente, sendo, portanto essencial que a tubulação seja limpa cuidadosamente e que sejam removidos todos os depósitos de graxa e os materiais soltos. Para os métodos que incluem armaduras de aço, o procedimento de instalação deve incorpo-rar itens que assegurem que seja conseguida a cobertura mínima dessa armadura.

i 3 Recuperação In-situ

Sendo basicamente uma técnica de estabilização de redes antigas de alvenaria e tijolos, o concreto projetado forma uma nova película interna que aumenta a resistência, reduz os vazamentos e evita a perda futura de argamassa. O concreto é acabado após a aspersão, para produzir uma superfície lisa. A armadura pode ser fixada na tubulação existente, antes da aplicação do concreto, aumentando a resistência estrutural e criando um novo tubo de

i 3 1 Concreto Projetado

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concreto armado dentro do tubo existente. A definição do traço do concreto é importante para assegurar a penetração total e o recobrimento da armadura.

As unidades de concreto pré-moldado são usadas normalmente para revestir o arco reverso, especialmente se o fluxo interno da rede não puder ser interrompido por completo.

O revestimento por aspersão é também usado com freqüência para a recuperação de redes de distribuição de água – v. Seção F.

Além de ser um material para revestimentos pré-moldados, o ferro-cimento pode ser moldado in-situ. As camadas de rede de aço são fixadas na parede da rede existente, aplicando-se a argamassa sobre e através dessa rede. Nesse caso, o revestimento depende da ligação entre a tubulação antiga e a argamassa, e o revestimento armado assegurará maior resistência e controle de trincas. Como ocorre com os revestimentos de concreto projetado, a maioria das instalações utiliza um elemento pré-moldado para o arco reverso(piso inferior) e o revestimen-to aplicado in-situ para o restante da tubulação.

Alguns revestimentos de ferro-cimento foram desenvolvidos para uso nas condições de acidez encontradas em aplicações químicas ou industriais.

i 3 2 Ferro-cimento

Existe no mercado um revestimento contínuo de concreto armado moldado in loco para tubos com diâmetros entre 900 e mais de 5500 mm. A armadura de aço é 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 através de pinos. O concreto é bombeado sob pressão de modo a criar um revestimento monolítico. Trata-se, portanto, de uma técnica que forma uma união com a estrutura existente.

O processo pode ser usado em curvas e deformações leves, e produz um acabamento liso com baixa rugosidade hidráulica. As conexões podem ser feitas com fechamentos adaptados, e a vazão pode ser mantida sem necessidade de bombeamento adicional.

i 3 3 Concreto Armado Moldado In loco

Os revestimentos por inserção de tubulação em espiral são montados in-situ a partir de uma faixa (ou perfil) de PVC que é enrolada em espiral para produzir um tubo com ajuste apertado na rede existente. O perfil é transportado em bobinas e alimentado na rede através dos pontos de acesso disponíveis. Em alguns sistemas, o perfil é posicionado em espiral dentro da rede existente, em contato com a parede da mesma, colocando-se com martelo uma fita separa-da de travamento entre as espirais adjacentes. Vedações integrais de borracha asseguram a vedação da junta. Podem ser usadas placas com seção em “H” para unir a extremidade final da bobina com o início da seguinte, permitindo que qualquer comprimento de tubo possa ser instalado em uma única operação.

i 3 4 Revestimentos por Inserção de Tubulação em Espiral

Instalação de revestimento em espiral numa tubulação em formato ovóide

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poços de visita de grande diâmetro

Revestimentos de epóxi com alta aderência podem ser usados para vedação e proteção de redes de distribuição, poços de visita e outras estruturas subterrâneas, e para assegurar uma superfície interna lisa, para maior facilidade de manutenção e baixo arrasto hidráulico. Os materiais propiciam boa aderência e resistência à corrosão, juntamente com alta impermea-

i 3 5 Revestimentos em Epóxi

Outros sistemas possuem arestas intertravadas em lugar de usarem fitas separadas de trava-mento, e uma variante utiliza uma máquina de enrolamento autopropelida, similar em concei-to àquela usada para revestimento por inserção de tubulações em espiral de grande diâmetro, que trafega pela rede existente à medida que forma o revestimento. Esse sistema pode criar revestimentos não circulares, cuja forma é determinada pela configuração da forma.

Revestimento em espiral formado por uma máquina que trafega através da rede existenteD

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O perfil usado possui uma face externa com nervuras na forma de “vigas T” que aumentam a resistência estrutural do tubo e também formam uma ligação mecânica com a argamassa in-jetada entre o revestimento e a parede da rede. A superfície interna do tubo possui um baixo coeficiente de rugosidade e o material resiste à maioria dos ataques de substâncias químicas. Em alguns sistemas, a armadura de aço pode ser inserida entre as nervuras antes do enrola-mento, para aumentar a resistência do tubo.

O perfil possui flexibilidade suficiente para superar mudanças leves ou graduais das dimensões e forma da seção da rede. Onde as variações forem mais acentuadas, pode-se recortar tubos para instalação manual através de cortes longitudinais em “V” , que serão vedados com placas de emenda em “H”, unidas com um adesivo solúvel.

Após a instalação e vedação do tubo, injeta-se uma argamassa comum de cimento e PFA em furos feitos em intervalos ao longo do perímetro e do comprimento do revestimento. Pode-se colocar escoramento no interior do tubo para evitar deformação decorrente da pressão de injeção ou das forças de flutuação. O revestimento é executado em diversas etapas, depen-dendo de suas dimensões. Após a conclusão da injeção, os furos são vedados com bujões de PVC. As aberturas das conexões laterais são cortadas à medida que se instala o revestimento, usando-se argamassa de cura rápida para a vedação em torno da ligação entre o revestimento e a parede da rede.

Revestimentos em espiral podem ser usados para tubos com seção circular ou não, com con-dições de acesso de pessoal ou não, de diâmetros até 3000 mm, sujeitos às regulamentações de segurança referentes ao diâmetro mínimo para acesso, e podem ser instalados em redes com vazão limitada sem necessidade de bombeamento adicional.

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bilidade e excelente acabamento superficial. São projetados para aplicações in-situ, em redes de aço, concreto e fibra de vidro, normalmente através de equipamentos de aspersão espe-cialmente projetados para esse fim.

Redes de esgotos feitas com tijolos, que tenham juntas degradadas ou com falta de arga-massa podem necessitar de pouco mais do que reparos pontuais, que utilizam as mesmas técnicas aplicadas em estruturas situadas acima do solo. A limpeza cuidadosa e a raspagem da argamassa antiga são essenciais O termo “reparo pontual sob pressão” é usado algumas vezes para indicar a projeção da argamassa através de uma mangueira pressurizada e um bico injetor de aplicação. Como a argamassa fica na pressão atmosférica logo que sai do injetor, o termo não deve ser considerado para indicar que o material seja necessariamente forçado nas juntas de maneira mais eficaz que em outros métodos.

i 3 6 Reparos Pontuais

Existem dois métodos básicos de recuperação de poços de visita: a selagem com resina ou injeção de argamassa nas juntas, trincas e solo adjacente, ou a instalação de um revestimento interno pré-moldado ou moldado in-situ.

i 4 Recuperação de Poços de Visita

A maioria dos processos de injeção utiliza materiais similares aos empregados para vedação das emendas de tubulação (poliuretano ou argamassas acrílicas) que são injetados através de bicos instalados nas paredes da câmara. As argamassas de poliuretano reagem com a água e podem ser injetadas sem catalisador, se houver suficiente água livre no solo adjacente. Geralmente, o processo compreende a perfuração de furos para injeção num padrão predeter-minado, através dos quais a argamassa é injetada para criar uma membrana externa flexível. Túneis, redes de esgotos de grande diâmetro, subsolos e estações elevatórias também podem ser tratados por este método.

O efeito obtido é a conversão do solo adjacente numa massa impermeável, vedando contra infiltrações e extravazões pelas juntas, além de assegurar uma melhoria estrutural não quanti-ficável. Um efeito similar pode ser obtido com os sistemas de vedação tipo “fill and drain”, que tratam as tubulações e poços de visita na mesma operação.

Cimentos de pega rápida são adequados para o fechamento de furos e trincas, mesmo contra infiltrações de porte, e podem ser usados antes da injeção para evitar que a argamassa seja carreada. Alguns cimentos hidráulicos possuem um tempo de pega de apenas alguns segun-dos, e se expandem durante esse processo.

i 4 1 Injeção

Pode-se aplicar uma argamassa de formulação especial na face interna preparada de um poço de visita, usando-se um robô aplicador que elimina a necessidade de entrada no poço de visita. A técnica pode ser usada em poços de tijolos, blocos ou concreto pré-moldado, e uma única aplicação cria um revestimento denso e uniforme de espessura entre 12 e 50 mm. Se houver risco alto de corrosão, o tratamento pode ser seguido pela aplicação de resina epóxi, que deverá ser projetada sobre a argamassa fresca antes que se reinicie o processo de cor-rosão.

A técnica de revestimento por inserção de tubulação em espiral descrita anteriormente para redes de grande diâmetro também pode ser usada para a recuperação de poços de visita. O material à base de PVC pode ser instalado em estruturas circulares ou retangulares, pré-mol-dado ou moldado in loco. Normalmente, a preparação compreende a remoção das escadas, degraus e telas de fundo internas, antes da limpeza da superfície da estrutura com jatos de água de alta pressão. A remoção da laje da tampa do poço de visita é normalmente neces-sária quando são usados revestimentos pré-formados, enquanto que, na alimentação dos revestimentos moldados in-situ, a fita de PVC é introduzida pela abertura de acesso ao poço e enrolada em espiral no poço de visita, executando-se a injeção do espaço anular para ligar o revestimento às paredes do poço de visita. A parte inferior da laje de cobertura pode ser

i 4 2 Revestimento in-situ

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revestida in situ, ou pode-se executar uma nova laje integralmente com o uPVC usado como forma permanente. A junção entre o revestimento das paredes e a laje de cobertura é vedada com um produto à base de poliuretano ou por soldagem de PVC.

Uma outra técnica in-situ é um sistema com cura in loco que utiliza fibra de vidro estrutural com uma membrana interna impermeável. O tecido é cortado nas dimensões exatas do poço antes de ser impregnado com resina epóxi. Após a limpeza e o pré-tratamento do poço, posi-ciona-se o revestimento e a forma inflável é pressurizada entre 0,25 e 0,5 bar. Usa-se vapor para aquecer o revestimento a aproximadamente 120o C até que a cura esteja completa, o que normalmente ocorre entre uma e duas horas. Após a remoção da forma inflável, as tubulações de entrada são reabertas e todo o excesso de revestimento é aparado na laje de cobertura.

Existem também no mercado produtos à base de cimento que podem ser aspergidos ou apli-cados com rodo ou pincel para formar um revestimento à prova d’água. A preparação cuidado-sa da superfície é essencial, e poderá ser necessário utilizar um agente ligante ou estabilizador antes de aplicar o material à base de cimento.

• O atendimento dos procedimentos de segurança reconhecidos é especialmente importante nos sistemas de recuperação de redes de grande diâmetro, e a escolha da técnica a ser usada poderá ser influenciada pelas práticas de trabalho permitidas.

• Os sistemas de recuperação voltados principalmente para redes de menor diâmetro podem ser usados em diâmetros maiores, embora o volume e o custo dos materiais seja um fator determinante.

• Revestimentos pré-formados como GRP e GRC usam unidades manufaturadas industrial-mente, que possuem propriedades conhecidas e são menos dependentes do trabalho subter-râneo. Não se adaptam facilmente a tubulações com dimensões variáveis e podem gerar uma redução significativa no diâmetro da rede.

• As técnicas de revestimento in-situ se adaptam a variações de forma e dimensões, e mini-mizam a perda de seção transversal, mas alguns métodos dependem muito mais da qualidade dos materiais e da mão-de-obra utilizada no local.

• A recuperação de poços de visita pode ser vista como parte integrante do processo de recu-peração. Os sistemas voltados para redes de grande diâmetro podem ser adequados para o revestimento dessas unidades.

i 5 Resumo

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Substituição de Tubulações Por

Arrebentamento In Loco Pelo Mesmo Caminhamento

Seção JSUBSTITUIÇÃO DE TUBULAÇÕES POR ARREBENTAMENTO

IN LOCO PELO MESMO CAMINHAMENTO (PIPEBURSTING)

Uma rede que possua capacidade inadequada ou cuja situação estrutural não permita recupe-ração pode, muitas vezes, ser trocada sem escavações, usando-se um sistema de substituição por arrebentamento in situ ou direta.

O sistema de substituição direta mais usado é o de arrebentamento da rede, no qual uma fer-ramenta de percussão (normalmente um martelo de percussão modifi cado) ou um expansor hidráulico arrebenta a rede existente enquanto uma nova tubulação fi nal é puxada ou em-purrada em substituição, atrás da ferramenta. Em alguns países, o arrebentamento de tubos (pipebursting) é chamado de “fragmentação de tubos” (pipecracking). Alguns sistemas não utilizam martelo, funcionando exclusivamente com base na força de puxamento ou no acionamento de pistões hidráulicos sobre uma cabeça cônica de arrebentamento.

A tecnologia de substituição por arrebentamento de tubos foi desenvolvida no início da década de 80, originalmente para a substituição de redes antigas de gás, feitas em ferro fundido. Des-de a expansão do uso no Reino Unido, para substituição de redes de água potável de pequeno diâmetro construídas em ferro fundido ou cimento amianto, o mercado de arrebentamento de tubos vem se expandindo em todo o mundo.

J 1 Aspectos Gerais

Os sistemas de substituição por arrebentamento de tubos usam uma cabeça cortante de acionamento hidráulico ou pneumático para romper a rede existente, instalando simultaneamente uma nova tubulação fi nal.

Além do uso na renovação de redes de gás e água, a substituição das tubulações vem se tor-nando uma das principais tecnologias não destrutivas para a substituição de redes de esgoto antigas ou de diâmetro insufi ciente. Foram conseguidos aumentos signifi cativos de diâmetro, como a instalação de um coletor tronco de plástico com 600 mm de diâmetro no lugar de uma rede de concreto de 375 mm. As operações de substituições de redes de esgoto ocorrem tipi-camente na faixa entre 150 e 175 mm, mas já foram trocadas por esse método redes de 800 e 900 mm, e uma ferramenta para redes de 1200 mm de diâmetro foi colocada recentemente no mercado.

Outro método não destrutivo (MND) de substituição é a “destruição de tubos”, uma variação da tecnologia de micro-túneis na qual a tubulação antiga é destruída pela máquina de escava-ção do túnel (TBM) e a nova tubulação fi nal é empurrada no local por pistões. Essa técnica é particularmente adequada para grandes diâmetros e para situações em que o esforço devido à expansão possa causar danos na superfície ou nas redes adjacentes.

Um sistema apresentado recentemente foi projetado como uma adaptação para máquinas de perfuração direcional de grande diâmetro, usando um alargador especial para desbastar a rede existente, conhecidos por percussor, acionado por um sistema de molas.

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J 2 Substituição de Tubulações por Arrebentamento por Percussão (Dinâmico) com Guincho Hidrostático

Devido à expansão da rede antiga, é necessário desacoplar as ligações de ramais e redes au-xiliares antes de executar o arrebentamento e a maioria das demais técnicas de substituição in loco. Embora tenham sido desenvolvidas técnicas de desacoplamento remoto de ligações, o método mais comum é uma pequena escavação, através da qual o ramal ou rede auxiliar possa ser religado posteriormente à nova rede. A quantidade e freqüência de ramais poderão ser um fator determinante na avaliação econômica do uso de métodos não destrutivos (MND), em relação aos métodos tradicionais de troca a céu com abertura de valas.

Os perfuradores pneumáticos, também conhecidos como “mole” ou “ferramentas de pene-tração no solo” estão descritos na seção K. São compostos por um cilindro de aço dentro do qual um martelo de acionamento pneumático golpeia repetidamente um bloco situado na extremidade da ferramenta, fazendo com que o cilindro se mova para frente. Existem diversas confi gurações, com diversos projetos do cone da extremidade e do mecanismo interno.

Podem também ser usados diversos tipos de ferramentas pneumáticas para arrebentamento da tubulação , nos quais a ferramenta se move através de uma rede existente, rompendo-a, forçando seus fragmentos para dentro do solo adjacente e instalando simultaneamente uma nova tubulação fi nal. Um cabo ou um conjunto de barras preso à extremidade da ferramenta aumenta a força de percussão e ajuda a manter a ferramenta no curso correto.

O arrebentamento dos tubos com equipamento pneumático se baseia num mecanismo de fratura por percussão sendo, portanto, voltada para materiais quebradiços como ferro fundi-do, ferro extrudado, materiais cerâmico e concreto não armado. Essa técnica é, de longe, a mais popular para substituição por redes de mesmo diâmetro e para o aumento de diâmetro de redes pressurizadas, e vem sendo usada em diâmetros de menos de 100 mm até mais de 500 mm.

Os sistemas originais eram formados por um martelo pneumático que era puxado através da rede existente por um cabo de aço preso a um guincho. A ponta da ferramenta possuía aletas para auxiliar no arrebentamento da rede.

Substituição de Tubulações Por

Arrebentamento In Loco Pelo Mesmo Caminhamento

J3

Os avanços na técnica surgiram com a introdução de barras acionadas hidraulicamente para puxar a ferramenta através da rede. A maioria dos sistemas atuais de substituição de redes por arrebentamento utiliza barras em lugar de cabos. Esse método propicia melhor controle da potência, maior segurança para os operadores e facilidade para aumento de potência ou trabalho em diâmetros maiores.

A rede nova, usualmente de polietileno de alta densidade (PEAD) soldado no comprimento requerido, é lançada imediatamente atrás da ferramenta. Em alguns casos, pode-se usar uma força intermediária de empuxo por cilindros hidraulicos, em vez de usar somente a força de puxamento da cabeça de arrebentamento, na frente, ou de empuxo pelos pistões, atrás da ferramenta.

J 3 Substituição de Tubulações por Arrebentamento com Sistema Hidráu-lico (Estático)

Um dos fatores que deve ser considerado no arrebentamento pneumático de redes é o efeito da percussão sobre as redes, fundações e superfícies pavimentadas adjacentes. Uma alterna-tiva é o arrebentamento hidráulico, usando-se uma cabeça de corte com “facas” que quebram (ou cortam) a rede antiga. Freqüentemente, os equipamentos hidráulicos têm comprimento menor que os pneumáticos, permitindo a substituição ou aumento de diâmetro da rede a partir dos poços de visita existentes, sem necessidade de escavação de poços de entrada e saída. Até esta data, o arrebentamento com força hidráulica é usado principalmente para a substituição in loco de redes de esgoto e redes por gravidade e, com menos freqüência, para redes pressurizadas. Redes com diâmetro até um metro foram instaladas por esse método. Um sistema portátil de sistema hidráulico foi projetado para a substituição de tubos até 150 mm de diâmetro, usando equipamento sufi cientemente compacto para utilização em jardins ou no subsolo de prédios e outras localizações com acesso limitado.

Durante a operação, as barras de tração são inseridas inicialmente na tubulação antiga até a vala a jusante. A cabeça de corte com facas cônicas ou roletes de corte, é conectada à coluna de barras juntamente com um expansor, Os cilindros hidráulicos que atuam sobre a coluna de barras puxando o conjunto , quebrando a rede antiga, trazendo conjuntamente o a cabeça de corte, o expansor e a tubulação nova em direção á montante.

Substituição de Tubulações Por

Arrebentamento In Loco Pelo Mesmo Caminhamento

J4

Uma variante é a utilização de uma máquina de alta capacidade para puxar e empurrar, que atua sobre barras de aço de alta resistência fi xadas na cabeça de arrebentamento puxado através da rede existente, com a nova rede empurrada atrás da ferramenta. A capacidade típica de puxamento é de 20 a 230 toneladas, dependendo do diâmetro e comprimento da rede. Esse método baseia-se mais na potência da máquina de puxamento que na expansão da cabeça.

Embora possam ser usados tubos soldados de PEAD, juntamente com o arrebentamento hidráulico, usualmente as redes novas são de polietileno com juntas de encaixe, em compri-mentos curtos adequados para instalação a partir dos poços de visita existentes. Os tubos ce-râmicos projetados para aplicação com arrebentamento de tubos foram desenvolvidos recen-temente, permitindo a substituição ou aumento de diâmetro de redes de esgoto com uso de um material tradicional. Os tubos cerâmicos possuem colares de aço inoxidável para assegurar aumento da resistência ao cisalhamento nas juntas, e são similares em aparência aos usados em sistemas de micro-túnel, porém com parede mais fi na. Podem suportar forças de empuxo hidráulico maiores que a maioria dos materiais poliméricos, embora sejam mais pesados e possam necessitar de sistemas motorizados de elevação e manuseio no local.

Substituição de Tubulações Por

Arrebentamento In Loco Pelo Mesmo Caminhamento

J5

J 4 Corte de Tubos de aço e acessórios (Junta Gibaux)

J 5 Destruição e Substituição de Tubos

Sistema de destruição e substituição de redes, com recursos de fl uxo através do equipamento.

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Materiais não quebradiços usados em tubos, tais como os colares de aço inoxidável, presilhas de ferro dúctil ou seções para reparo feitas em polietileno podem representar problemas em alguns sistemas de arrebentamento de tubos. Se forem encontrados esses materiais, o equi-pamento poderá continuar em funcionamento, sem, contudo, avançar.

Embora tenham sido registradas altas taxas de sucesso no manuseio de materiais não que-bradiços para certas técnicas de arrebentamento de redes, uma abordagem alternativa é um sistema que utilize uma cabeça de corte e expansão que tenha capacidade de cortar a parede de um tubo ou acoplamento dúctil. A cabeça é puxado através da tubulação por um sistema de hastes de acionamento hidráulico, cortando a rede em faixas enquanto puxa uma nova tu-bulação atrás de si. Essa técnica pode ser usada para tubos de aço, ferro dúctil, ferro fundido reparado, cimento-amianto, PVC e polietileno, para diâmetros de até 305 mm em condições adequadas. Foram conseguidas velocidades de avanço de até 2 m/min.

Os equipamentos de escavação de micro-túneis, descritos na seção M, podem ser usados para a substituição de redes de esgoto danifi cadas ou de capacidade insufi ciente, por método não destrutivo (MND), bem como para a instalação de redes novas. O processo de “destruição de tubos” é adequado para a substituição de redes de tubos cerâmicos, de concreto, de cimento-amianto, de GRP e mesmo de concreto armado, com a tubulação fi nal sendo empurrada atrás do equipamento de micro-túnel.

As máquinas de micro-túnel podem escavar uma rede existente, enquanto uma rede nova é empurrada simultaneamente logo atrás. A máquina destrói a tubulação existente com seu triturador cônico de movimento excêntrico.

O processo também permite o realinhamento e o aumento de diâmetro da rede de esgoto. Existem sistemas que permitem a substituição on-line sem desvio de fl uxo. Durante a ins-talação, o fl uxo de esgotos é bombeado através da proteção, separadamente do circuito de resíduos bombeados, sem necessidade de bombeamento adicional.

Uma outra adaptação utiliza, no triturador cônico, dentes projetados especialmente para cor-tar a armadura de tubos de concreto armado, permitindo a escavação de todos os materiais convencionais de fabricação de tubos, além do concreto. Algumas máquinas possuem uma cabeça piloto acoplado à roda cortadora, que guia a máquina através da rede existente, junta-mente com um martelo pneumático que ajuda a cabeça de corte a destruir essa rede.

Substituição de Tubulações Por

Arrebentamento In Loco Pelo Mesmo Caminhamento

J6

J 6 Fresagem de Redes com Máquina de Perfuração Direcional

J 7 Remoção e Substituição de Tubos de Chumbo

J 8 Resumo

Uma técnica apresentada recentemente permite a substituição in loco usando uma máquina de perfuração direcional com capacidade de puxamento de pelo menos 10 ton. O sistema em-prega ferramentas específi cas que executam a fresagem da rede existente enquanto a nova rede é transportada atrás da máquina. Os fragmentos são mantidos em suspensão no fl uido de perfuração e são removidos em um poço de visita ou de saída.

Os tubos de chumbo usados em redes de água representam um risco signifi cativo para a saú-de devido à absorção de chumbo através da água potável. As redes de distribuição feitas de chumbo podem ser revestidas ou substituídas por técnicas descritas em outros pontos destas diretrizes. O principal problema de contaminação por chumbo, contudo, ocorre em redes de pequeno diâmetro (tipicamente de 12 a 25 mm), para as quais a maioria dos sistemas destina-dos a tubos de maior diâmetro é inadequada. O revestimento de redes de chumbo com tubos de PEAD de parede fi na, dobrados, está apresentado na seção E.

Foi desenvolvido um método de remoção e substituição no qual a rede de chumbo existente é puxada para fora do solo e trocada por uma nova rede de PEAD. O elemento chave dessa técnica é um cabo de aço com cones que se expandem para prender a parede interna do tubo de chumbo. Aplica-se uma força de guinchamento ao cabo e um dispositivo empurrador é usado na extremidade da rede. À medida que a rede existente é removida e enrolada em um tambor, uma nova rede de PEAD é puxada simultaneamente pelo mesmo cabo.

Essa técnica teve bastante sucesso em redes razoavelmente retas. Haverá necessidade de es-cavações localizadas em redes que tiverem curvas de raio pequeno (horizontais ou verticais), envelopamento de concreto ou acoplamentos fl angeados.

• A substituição in loco pelo mesmo caminhamento representa um meio econômico de substi-tuição e/ou aumento de diâmetro de redes por gravidade ou pressurizadas, com muito pouca ou nenhuma escavação. Existe uma grande variedade de técnicas no mercado, baseadas em sistemas pneumáticos, hidráulicos ou de micro-túnel.• A maioria das técnicas está limitada à substituição de redes de materiais quebradiços, tais como ferro fundido, tubos cerâmicos, concreto não armado, cimento amianto e etc. Algumas foram desenvolvidas para uso em materiais dúcteis, inclusive aço.• Em todos os casos, o sucesso da operação dependerá da disponibilidade de informações precisas sobre os materiais originais de execução da rede e do estado em que a mesma se encontra, compreendendo, por exemplo, a execução de reparos localizados e a existência de eventuais seções com envelopamento de concreto.• Ramais e redes auxiliares devem ser desacoplados antes da substituição da rede principal, e religados posteriormente à nova rede. Normalmente, executa-se essa atividade através de uma pequena escavação. A quantidade e freqüência de ligações poderão infl uenciar a viabili-dade econômica da técnica.• Foram desenvolvidas técnicas para extração e substituição de tubos de chumbo de redes de água potável.• A substituição in loco é uma das áreas de maior crescimento dos Métodos Não Destrutivos (MND), e é provável que novos desenvolvimentos venham a aumentar a capacidade desses sistemas, além de trazerem benefícios econômicos adicionais.

Substituição de Tubulações Por

Arrebentamento In Loco Pelo Mesmo Caminhamento

Seção KPERFURAÇÃO POR PERCUSSÃO(IMPACT MOLING) E CRAVAÇÃO

As perfuratrizes por percussão apareceram pela primeira vez na Polônia e na Rússia, durante a década de 60. Os primeiros sistemas eram pesados para o tamanho do furo e, freqüente-mente, tinham problemas como desvios significativos da trajetória pretendida ou perda da unidade no subsolo. Desde então, as perfuratrizes por percussão foram desenvolvidas até uma condição de precisão muito maior, e são hoje provavelmente as mais usadas entre todos os itens de escavação não destrutiva em todo o mundo. Oferecem solução para uma grande variedade de problemas de instalação, particularmente em distâncias curtas.

K 1 Aspectos Gerais

K1

Perfuração por Percussão

(Impact Moling) e Cravação

A perfuração por percussão, ou “earth piercing”, como é usualmente conhecida na América do Norte, é definida como a criação de um furo pelo uso de uma ferramenta que compreende um martelo de percussão, geralmente com a forma de torpedo, colocado dentro de uma carcaça cilíndrica adequada. O martelo pode ser hidráulico ou pneumático. Normalmente, o termo está associado a dispositivos sem sistema de direção ou com pouca condição de direcionamento, sem acoplamento rígido ao poço de entrada, baseados no movimento para frente dentro do martelo interno para vencer o atrito do solo. Durante o funcionamento, o solo é comprimido, e não removido. Em um solo adequado, pode-se executar um furo sem necessidade de es-coramento ou força de reação, ou um tubo pode ser introduzido ou puxado imediatamente atrás da ferramenta de perfuração por percussão. Pode-se também puxar cabos no interior do furo.

K 2 Perfuração por Percussão (Impact Moling)

É preciso fazer distinção entre os equipamentos de percussão apresentados nesta seção e aqueles que funcionam mais por expansão. As máquinas hidráulicas de expansão são mais usadas geralmente para o arrebentamento de tubos pelo mesmo caminhamento (Seção J) do que para a instalação de redes novas. Embora existam máquinas hidráulicas de percussão no mercado, a maioria delas é acionada por ar comprimido. As máquinas hidráulicas necessitam de duas mangueiras (pressão e retorno), e tendem a ser mecanicamente mais complexas.

O mecanismo básico dos sistemas de perfuração por percussão é a ação alternativa do mar-telo de acionamento hidráulico ou pneumático dentro da carcaça cilíndrica de aço. O pistão é acionado para frente e, ao bater na extremidade dianteira da unidade, transfere a energia cinética para a carcaça, que avança. A energia para o ciclo de retorno do pistão é regulada de modo a posicioná-lo para o próximo impacto, e não para a reversão da unidade para remoção do furo (a menos que isso seja necessário).

Poço ou câmara de

entrada

Tubo novo de PE

Máquina de percussão

Poço ou câmara de

saídaInstalação de Redes usando

perfuração por percussão

K2

Os impactos repetidos do pistão do martelo fazem com que toda a unidade avance através do solo. À medida que o avanço ocorre, o solo situado na frente da máquina é forçado para os lados e compactado pela extremidade da ferramenta, cônica ou em degraus, para formar as paredes do furo. A potência da unidade também é usada freqüentemente para puxar a tubu-lação final, cabo ou duto para cabos a ser lançado, ao mesmo tempo em que o equipamento avança.

As ferramentas de percussão são conhecidas por muitos outros nomes, tais como perfurado-res pneumáticos, mole, tatuzinho, tatu ou martelos pneumáticos, dependendo do termo usado pelo fabricante e da região do mundo onde o equipamento estiver sendo usado.

A ação de compactação do equipamento de percussão faz com que, de um modo geral, ele possa operar somente em solos que possam ser comprimidos ou deslocados. Obstáculos ao longo da trajetória da perfuração podem desviar ou paralisar o equipamento, sendo necessá-ria, portanto, uma investigação cuidadosa das condições do solo, antes do início dos trabalhos, para estabelecer um percurso livre. Esse trabalho poderá compreender não só o conhecimen-to das redes existentes, como também a coleta de amostras, para assegurar que matacões ou pedras soltas não venham a impedir o avanço. Foram desenvolvidos alguns projetos de equipamentos de percussão, buscando superar obstáculos inesperados ou mesmo objetos conhecidos de pequeno porte.

K 2 1 Condições do Solo

Lançamento de uma perfuratriz

A força motora é fornecida à parte traseira da máquina de percussão através de linhas hidráu-licas ou pneumáticas pressurizadas que passam, normalmente, através da tubulação final ou duto a ser lançado, ou correm ao longo do cabo a ser instalado.

Após completar a investigação do solo e estabelecer o percurso desejado, deve-se observar o seguinte procedimento para completar a perfuração por percussão.

Inicialmente, são escavados os poços de entrada e saída, nas extremidades do percurso, com uma profundidade ligeiramente maior que a prevista para instalação. O berço de lançamento

K 2 2 Travessias ou InstalaçõesPerfuração por Percussão

(Impact Moling) e Cravação

K3

se for usado, é colocado na posição, ou a máquina pode ser posicionada diretamente sobre o fundo do poço de entrada. Usando-se uma baliza no poço de saída e uma mira no de entrada, pode-se estabelecer o alinhamento inicial do furo, apontando-se fisicamente o equipamento na direção da baliza. Inicia-se então a movimentação da máquina, deixando que percorra uma pequena distância, e faz-se então a verificação final do alinhamento, antes que a carcaça entre no solo. Se o alinhamento não estiver correto, executa-se novamente o procedimento. A perfuração estará completa quando a máquina chegar ao poço de saída e a ferramenta puder ser removida após a tubulação final, duto ou cabo ter surgido no referido poço.

Perfuratriz surgindo no poço de saída

A maioria dos equipamentos pode atualmente ser equipada com sondas de rádio similares às usadas para monitoração do avanço de unidades de perfuração direcional (HDD) (Seção L), que permitem acompanhar com precisão o avanço do equipamento, tanto em relação ao tra-çado planejado como com respeito á profundidade. As sondas podem ser instaladas na parte traseira ou, em alguns casos, na extremidade dianteira da máquina de percussão.

Embora as sondas montadas na traseira dêem indicação do avanço, fornecem informações menos úteis que aquelas montadas na dianteira. Dependendo do diâmetro e comprimento da máquina, a sonda poderá estar a alguma distância da extremidade de penetração da ferramenta, e responderá a mudanças de rumo muito mais tarde que uma sonda montada na dianteira. As sondas montadas na dianteira ou na extremidade reagem imediatamente a mudanças de direção na vertical e horizontal, dando mais tempo ao operador para parar a perfuração e avaliar o próximo 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 forças de acionamento aplicadas à frente da unidade pela ação do martelo.

Embora a maioria das perfuratrizes não disponha de sistema de direção, existem algumas ferramentas dirigíveis, que utilizam normalmente aletas de direção externas à carcaça para aplicar ações corretivas. A monitoração é feita através da utilização de sistemas similares aos descritos anteriormente.

Se a escavação for forçada para fora do alinhamento ou ficar impossibilitada de avançar de-vido a um obstáculo, o mais fácil, freqüentemente, é executar uma escavação até a unidade, remover a interferência, realinhar o equipamento e recomeçar, em lugar de executar nova-mente a perfuração. Esse processo conta freqüentemente com o auxílio do recurso de rever-são, atualmente disponível na maioria das perfuratrizes, que permite recuar o equipamento, afastando-o da interferência até um ponto onde fique no alinhamento e nivelamento corretos.

K 2 3 Monitoração

Perfuração por Percussão

(Impact Moling) e Cravação

K4

Após a remoção do obstáculo e reaterro da escavação, o equipamento recomeça o avanço na trajetória prevista.

Como as perfuratrizes geralmente não são direcionáveis, a técnica é mais adequada para perfurações curtas: em diâmetros grandes, pode-se manter um furo mais reto com maior facilidade. Os diâmetros variam entre cerca de 45 a 200 mm, dependendo do tubo ou cabo que estiver sendo instalado.

Devido às restrições de compactação do solo e à necessidade de minimizar ou eliminar o deslizamento da superfície, uma regra largamente aceita para instalações feitas com perfura-trizes é a necessidade de haver pelo menos um metro de profundidade para cada 100 mm de diâmetro da ferramenta. Como a maioria das redes e serviços (exceto esgotos) é posicionada em profundidades abaixo de dois metros na maioria dos países, chega-se a um limite superior efetivo de 200 mm de diâmetro para os equipamentos de percussão.

Apesar dessa limitação, a perfuração por percussão pode ser um método de instalação de tubos, dutos e cabos de pequeno e médio diâmetro que apresenta grandes vantagens econô-micas para uma grande variedade de redes, tais como gás, eletricidade, água e telecomunica-ções. Essa técnica é bastante usada para travessia de rodovias e instalação de ligações entre as redes de distribuição e os consumidores individuais. Os equipamentos são de uso, monito-ração e manutenção relativamente fáceis, no campo, e muitas empresas de serviços públicos possuem máquinas desse tipo como equipamento normal para cada equipe que trabalha nos veículos de instalação e manutenção.

K 2 4 Aplicações

São usados mais comumente dois tipos de cabeças nas máquinas de perfuração. O primeiro é um cone simples que, durante o funcionamento, corta o solo e o empurra para as laterais. O segundo é o de cabeça em degraus ou em bisel, que é, na verdade, um cone em etapas. No funcionamento normal, os espaços entre os degraus ficam cheios de solo e a cabeça e funciona como um cone simples. Quando a cabeça golpeia um obstáculo, contudo, as arestas dos degraus concentram a energia de impacto contra o mesmo. Enquanto um cone suave tem tendência de ser desviado por um obstáculo, a forma em degraus pode aplicar uma força longitudinal suficiente para mover ou despedaçar a interferência, reduzindo o risco de perda da linha.

A maioria dos equipamentos possui cabeças fixas, ou seja, que fazem parte integrante do corpo da máquina desde sua montagem. Quando o pistão aciona o cabeça, age sobre toda a carcaça do equipamento, impulsionando-o para frente.

Uma alternativa é a cabeça móvel, que não está ligada diretamente à carcaça, mas flutua sobre um eixo que passa através da extremidade dianteira da máquina. A parte traseira desse eixo é o bloco golpeado pelo martelo. Usando-se essa configuração, a força de percussão inicial, mais alta, é transferida somente para a cabeça, fazendo com que esta avance contra o solo. São apresentadas diversas vantagens para este sistema, inclusive maior energia de impacto para penetração em solos mais duros e para mover ou quebrar obstáculos. A carcaça do equipamento age como uma âncora direcional inicial para a cabeça, na medida que a faz avançar, proporcionando melhor controle de direção.

K 2 5 Tipos de Cabeças

Além da técnica básica de instalação, existem algumas variações na forma de operação das perfuratrizes e na forma de execução das instalações para diferentes tipos de rede. Onde é preciso manter limpa a superfície interna do tubo novo, como por exemplo, em uma rede nova de água potável, foram desenvolvidos dois métodos de uso de equipamentos pneumáticos.

Os equipamentos pneumáticos funcionam com ar comprimido, que transporta o óleo lubrifi-cante necessário para as peças móveis da unidade. Como o ar comprimido não é reciclado, como ocorre nos sistemas hidráulicos, o ar usado é expelido para fora da máquina. Na maioria

K 2 6 Variações de Instalação

Perfuração por Percussão

(Impact Moling) e Cravação

K5

dos casos, isso é feito pela traseira da máquina, dentro da rede que está sendo puxada, o que faz com que a parede interna do tubo fique revestida por uma película de óleo que pode ser difícil de remover. Essa película pode ser ignorada se não for provável que cause problemas, mas para água potável, normalmente essa é uma contaminação inaceitável.

Para solucionar esse problema, muitas vezes se faz a instalação usando uma película de reves-timento dentro da rede. O ar de exaustão deposita a película de óleo sobre esse revestimento, que é removido após a conclusão dos trabalhos, deixando limpa a superfície interna. Para evitar a necessidade desse revestimento, os equipamentos passaram a ser fabricados com saída do ar comprimido pela frente da máquina, que se descarrega posteriormente pela parte externa da rede nova, sem afetar sua superfície interna.

Chegada da perfuratriz

A cravação de tubos é um sistema não direcionável que forma o furo através do avanço de um tubo de aço, normalmente com a extremidade aberta, usando um martelo de percussão ins-talado no poço de entrada. O solo escavado poderá ser removido por transportador de rosca, jateamento (com água) ou ar comprimido. Em condições adequadas de solo, pode ser usado um tubo com extremidade fechada.

K 3 Cravação de Tubos (Pipe Ramming)

A cravação é usada com mais freqüência na instalação de redes novas ou em furos para insta-lação de novas redes. As distâncias de instalação são normalmente muito curtas, de cerca de 50 metros em média. Usa-se um tubo de aço como ferramenta de escavação, uma vez que nenhum outro material tem resistência suficiente para suportar as forças de impacto geradas pelo martelo. Essa técnica é freqüentemente preferida para travessias sob ferrovias, rodovias e cursos d’água. Após a instalação do tubo de aço, este pode ser usado como tubulação ou como duto para a maioria dos tipos de cabos.

Em condições adequadas de solo, foram feitas perfurações de até 2000 mm de diâmetro, usando martelos de cravação por percussão de até 600 mm de diâmetro, que geraram forças de impacto equivalentes a mais de 2000 toneladas.

K 3 1 Aplicações Perfuração por Percussão

(Impact Moling) e Cravação

K6

Uma operação típica de cravação requer a execução de uma base sólida, normalmente um bloco de concreto, no local de lançamento da rede, que pode estar colocado contra a lateral ou o talude do poço de lançamento. Instalam-se então trilhos de guia sobre esse bloco, para orientar o alinhamento do furo. Em seguida, posiciona-se o primeiro segmento de tubo de aço sobre os trilhos, cria-se ou adapta-se uma borda cortante na extremidade livre do tubo, e aco-pla-se o martelo na outra extremidade. Dependendo do diâmetro, pode ser necessário o uso de cones adaptadores para assegurar contato sólido e uniforme entre o martelo e o tubo.

A fonte de energia é acionada, dando-se partida no martelo. O impacto força o tubo contra o solo, ao longo da linha estabelecida pelos trilhos de guia. Após cravar a primeira peça, o martelo é desligado e removido, soldando-se o segundo segmento de tubo de aço no lugar. O ciclo é repetido até que a extremidade livre do tubo chegue ao local ou poço de saída.

Como ocorre na perfuração por percussão, é necessária uma investigação cuidadosa do solo nos projetos de cravação de tubos. Obstáculos grandes podem desviar a rede ou danificar a borda cortante, causando um movimento oblíquo. Como normalmente não existem meios de monitorar a direção da rede durante a cravação, é vital estabelecer uma trajetória livre antes de iniciar os trabalhos.

K 3 2 Preparação

Instalação de tubo de aço com um martelo pneumático de cravação

Dependendo da natureza do solo, a cravação pode ser feita com tubos de extremidade aberta ou fechada. Normalmente, o uso de extremidade aberta é preferido, pois apresenta diversas vantagens, inclusive menor reação contra a força de cravação, uma vez que somente a borda cortante é empurrada contra o solo. A penetração em solos duros pode ser feita com cravação de extremidade aberta, uma vez que o solo não é compressível. Como a superfície de tubo em

K 3 3 Opções de Perfuração

Perfuração por Percussão

(Impact Moling) e Cravação

K7

contato com eventuais obstáculos é muito menor com tubo de extremidade aberta, a deflexão da rede também é menos provável.

Para uso de tubos de extremidade aberta, contudo, o solo precisa ser relativamente auto-por-tante, caso contrário poderá 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 poço de entrada. Em muitos casos, isso poderá causar rebaixamento ou perda de apoio das redes adjacentes. A cravação com tubo de extremidade fechada poderá ser eficaz nessas condições, uma vez que o solo será deslocado em torno do tubo, e compactado na parede do furo. Como ocorre na perfuração por percussão, existe o risco de deslizamento da superfície durante a compactação do furo.

Quando for usado um sistema de extremidade aberta, o cilindro de solo situado no interior da circunferência da borda cortante permanecerá no interior do tubo durante a perfuração. Nas distâncias curtas que normalmente ocorrem na cravação, esse acúmulo de material não repre-senta problema. Para extensões maiores, contudo, é preciso lembrar que o material escavado aumenta o peso do conjunto de tubos que está sendo cravado, o que evidentemente afetará a velocidade de avanço. Em alguns casos, poderá ser recomendável a limpeza do material escavado durante a instalação dos novos segmentos de tubo, para limitar a sobrecarga do martelo, o que pode ser feito manualmente ou através de um sistema de raspador acionado por guincho.

Se não houver necessidade de limpeza intermediária, e o material escavado permanecer no interior do tubo durante toda a perfuração, existem técnicas diferentes do uso de raspadores ou pás para executar a remoção. Na chegada ao poço de saída, a extremidade do tubo pode ser fechada com um bujão adequado, introduzindo-se água ou ar comprimido entre o solo e a vedação, e forçando o cilindro de solo situado no interior do tubo para sair pelo poço de entrada, de onde poderá ser removido, executando-se então a limpeza e colocação da rede em serviço.

Os princípios da perfuração por percussão e da cravação de tubos são relativamente simples, e essas técnicas podem propiciar soluções com grandes vantagens econômicas em projetos de instalação de distâncias relativamente curtas.

As perfuratrizes também são usadas em várias formas de substituição de redes in loco. Essa aplicação está detalhada na Seção J.

K 4 Arrebentamento de Tubos

• A perfuração por percussão é uma dos métodos não destrutivos mais simples e mais difun-didos, especialmente para instalação de redes de pequeno diâmetro em distâncias relativa-mente curtas.

• Com poucas exceções, os equipamentos não possuem controle direcional e se baseiam na orientação no lançamento e nas condições do solo para seguir o traçado desejado.

• A cravação é um método comum de instalação de tubos de aço em linha reta, e é usada com freqüência em aterros de rodovias e ferrovias.

• Como ocorre com a perfuração por percussão, a cravação de tubos é geralmente usada para lançamentos relativamente curtos, e é uma técnica sem controle direcional.

• As máquinas de cravação podem instalar tubos de grande diâmetro. Embora o tubo de aço possa atuar como tubulação final, é mais comum utilizá-lo como duto para instalação de redes convencionais.

K 5 Resumo

Perfuração por Percussão

(Impact Moling) e Cravação

Seção LPERFURAÇÃO DIRECIONAL (HDD) ou

GUIADA (UNIDIRECIONAL)

As técnicas de perfuração guiada e perfuração direcional (HDD) são usadas para a instalação por método não destrutivo de novas redes, dutos e cabos. O traçado da perfuração pode ser reto ou ligeiramente curvo e a direção da perfuração pode ser ajustada em qualquer etapa do serviço para contornar obstáculos, passar sob rodovias, rios ou ferrovias. A perfuração pode ser executada entre poços pré-escavados de entrada e saída ou a partir da superfície, fazendo-se a entrada da perfuratriz no solo em um ângulo suave.

Em termos comparativos e de capacidade, a perfuração guiada e a perfuração direcional (HDD) tendem a ficar entre as técnicas de perfuração por percussão (seção K) e os micro-tú-neis (Seção M). Os termos “perfuração guiada” e “perfuração direcional” são, para o propósito destas diretrizes, intercambiáveis. O último é usado com freqüência para descrever a ponta mais pesada do mercado, como travessias de grandes rios, canais e rodovias, normalmente cobrindo longas distâncias, mas hoje em dia existe uma sobreposição das capacidades dos equipamentos que torna desnecessário e provavelmente de pouca importância estabelecer uma linha divisória entre ambos.

L 1 Aspectos Gerais

L1

Perfuração

Direcional (HDD)

ou Guiada

(Unidirecional)

Máquina de perfuração direcional trabalhando a partir da superfície com carrossel de barras integrais

A instalação da tubulação final ou duto é, normalmente, uma operação em duas etapas. Inicial-mente, faz-se um furo piloto ao longo do percurso previsto, que depois é alargado no sentido inverso para poder acomodar a tubulação final. Durante essa segunda etapa, de alargamento, a tubulação final é presa ao alargador através de uma conexão articulada, e é puxado para o furo alargado á medida que a coluna de perfuração é removida. Em condições difíceis de solo, ou onde o alargamento for considerável, poderá haver um ou mais estágios intermediários de alargamento, nos quais o diâmetro do furo aumentará progressivamente.

Até pouco tempo atrás, a perfuração direcional era usada principalmente para a instalação de redes pressurizadas e dutos para cabos, onde usualmente declives precisos não são críti-cos, como ocorre nas redes por gravidade, que exigem tolerâncias apertadas no alinhamento vertical para atender aos critérios de projeto hidráulico. Algumas das máquinas de perfuração e sistemas de guia mais recentes, contudo, oferecem uma precisão excelente em condições adequadas de solo, e espera-se que a perfuração direcional se torne cada vez mais popular na execução de redes por gravidade.

A capacidade dos equipamentos vem aumentando nos últimos anos, e as vantagens das tecnologias não destrutivas para a construção de novas redes tornaram-se cada vez mais apreciadas. Algumas concessionárias de serviços públicos têm atualmente uma prevenção contra técnicas de escavação a céu aberto (particularmente em vias públicas) onde houver disponibilidade de alternativa não destrutiva. Além dos óbvios benefícios ambientais do uso de

métodos não destrutivos, o custo relativo da perfuração direcional caiu para um valor abaixo da escavação a céu aberto para muitas aplicações, mesmo não levando em conta os custos sociais do desvio e retardamento do tráfego.

A maioria, mas não todas as máquinas de perfuração direcional usam uma cabeça com ali-mentação de fluido, que é empurrado através do solo, na extremidade de um conjunto de barras (coluna) de perfuração. Normalmente, essa cabeça é angulado, de modo que a rotação constante da coluna produza um furo reto, enquanto que a manutenção da cabeça numa determinada posição cause desvio da trajetória. Normalmente, uma sonda ou emissor é insta-lado na cabeça ou em suas proximidades, emitindo sinais que são recebidos e acompanhados por um receptor situado na superfície, permitindo a monitoração de direção, profundidade e demais parâmetros. Sistemas de direcionamento por barras rígidas também são usados, com o cabo correndo através da coluna de perfuração, particularmente nos casos em que a trajetó-ria não pode ser seguida facilmente na superfície (por exemplo, na travessia de rios) ou onde a profundidade do furo é muito grande para possibilitar uma localização precisa por métodos de rádio-freqüência. Existem também sistemas de localização que usam magnetometria.

L 2 Métodos

Uma mistura de água e bentonita é freqüentemente usada como fluido ou “lama” de perfura-ção, transportando os resíduos em suspensão. Essa mistura pode ser filtrada em um sistema de recirculação. Após completar a perfuração, essa lama tixotrópica estabiliza o furo piloto, deixando-o pronto para o alargamento. A tubulação final ou duto, geralmente de polietileno ou aço, é puxado pelo alargador à medida que este avança e aumenta o diâmetro do furo original.

Máquina de Perfuração

Guiada

Coluna de Perfuração

Redes Existentes

Poço de Saída

Perfuração do furo piloto

Máquina de Perfuração

GuiadaAlargador preso

à coluna de perfuração

Alargamento e Lançamento da tubulação final

Tubulação final

Carretel de Produto

No caso de máquinas maiores, grande parte do trabalho é feita pela rotação da coluna de per-furação, e o torque da unidade é tão importante quanto à força axial de avanço para perfura-ção e retorno para alargamento. Como ocorre com máquinas menores, é uma prática normal L2

Perfuração

Direcional (HDD)

ou Guiada

(Unidirecional)

Furo Piloto

executar inicialmente um furo piloto de pequeno diâmetro e, posteriormente, seu alargamento no sentido inverso até o diâmetro desejado, ao mesmo tempo em que se lança a tubulação final presa ao alargador, usando um fluido de perfuração para auxiliar na operação de corte e para lubrificar e resfriar a cabeça. O fluido poderá também acionar um “motor de lama” colocado no interior do furo, para o corte de rocha e outros materiais duros, quando houver necessidade de maiores vazões.

Alguns sistemas são projetados para operação a seco, sem uso de água ou fluido de perfura-ção. São mais simples de operar, criam menos sujeira e não requerem muitos equipamentos na frente de trabalho, mas pode haver restrições sobre o tamanho das máquinas que podem ser instaladas e sobre as condições do solo que podem enfrentar.

Um recurso cada vez mais comum é o uso de percussão para complementar as forças axial e de rotação, o que pode ser conseguido com um martelo de percussão instalado na cabeça de perfuração ou pela geração de percussão na máquina, na superfície, e sua transmissão através da coluna de perfuração. Em ambos os casos, haverá aumento significativo na capacidade das máquinas de perfuração direcional, para passagem através de solos difíceis ou inclusões duras.

Os fabricantes de todo o mundo oferecem uma grande variedade de equipamentos, que vão desde unidades compactas para pequenos diâmetros e extensões curtas, até máquinas muito grandes, capazes de instalar extensões acima de um quilômetro de tubulações de grande diâmetro. Existe também uma variedade igualmente grande de sistemas de direcionamento, cabeças de perfuração, alargadores e acessórios.

Existem duas grandes categorias de máquinas: de lançamento na superfície e de lançamento em poço. As máquinas de lançamento na superfície são freqüentemente montadas sobre es-teiras e podem ser colocadas em posição utilizando recursos próprios. Embora não requeiram poço de entrada para instalação da nova rede, há necessidade de escavações para execução das conexões em cada extremidade. Assumindo que essas conexões estejam a certa profun-didade, os primeiros metros de tubo novo poderão ser perdidos na perfuração até a profun-didade requerida.

L 3 Máquinas de Perfuração – Aspectos Gerais

Execução do furo piloto com uma máquina típica de perfuração direcional com lançamento na superfície

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Perfuração

Direcional (HDD)

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As máquinas com lançamento em poço requerem uma escavação em cada extremidade, mas podem operar em espaços confinados. Algumas das máquinas mais compactas podem traba-lhar em uma escavação ligeiramente maior que a necessária para executar as emendas após a instalação. Geralmente, são previstas pra perfurações praticamente retas e usam freqüen-temente barras da coluna de perfuração mais rígidas que as dos sistemas com lançamento na superfície. Possuem, todavia, maiores limitações na capacidade de desviar de obstáculos. O comprimento das seções unitárias da coluna de perfuração também é função das dimensões da escavação, o que poderá influenciar na velocidade de instalação e no custo da coluna.

Existem dois recursos essenciais em qualquer máquina de perfuração direcional. O primeiro é uma bandeja com sistema de acionamento que empurra a coluna através do solo para abrir o furo piloto e puxa de volta essa coluna e a tubulação final na operação de alargamento. Tipicamente, a inclinação da bandeja de uma máquina de lançamento na superfície pode ser regulada entre a horizontal e cerca de 10o a 20o. O segundo recurso compreende um motor e um sistema de acionamento para girar a coluna de perfuração e a cabeça de perfuração ou o alargador, gerando torque de rotação.

As máquinas de lançamento no poço são mantidas na posição dentro da escavação usando as faces dianteira e traseira da mesma para gerarem reação às forças de empuxo e retorno. As máquinas de lançamento na superfície possuem algum sistema de cravação de “estacas” para ancorá-las ao solo. Nas máquinas mais sofisticadas, o sistema de estacas pode ter acio-namento hidráulico.

Algumas máquinas de lançamento na superfície constituem uma unidade completa, contendo tanques para mistura e bombas para o fluido de perfuração, juntamente com as correspon-dentes fontes de potência, válvulas e sistemas de controle. Como alternativa, podem ser fornecidos sistemas independentes de mistura e bombeamento. O fluido é bombeado através da coluna oca de perfuração até a cabeça, retornando pelo espaço existente entre a coluna de perfuração e a parede do furo. O fluido misturado com o material escavado é usualmente bombeado para uma unidade de filtragem, para separação e reciclagem.

Os equipamentos de perfuração, em especial as máquinas de lançamento na superfície, podem possuir um sistema automático de carga dos elementos da coluna de perfuração, no qual as barras ficam armazenadas num “carrossel” e são adicionados ou removidos automaticamente da coluna de perfuração, durante as operações de perfuração e alargamento. Esse sistema pode operar em conjunto com uma morsa automática que rosqueia ou solta um elemento do outro durante as operações de perfuração e alargamento. O manuseio automático das barras vem se tornando cada vez mais comum, mesmo nas máquinas menores, uma vez que acelera a instalação, aumenta a segurança e reduz a necessidade de mão-de-obra.

L 4 Perfuração com Auxílio de Fluido

Máquina com auxílio de fluido e sistema de manuseio automático das barras

L4

Perfuração

Direcional (HDD)

ou Guiada

(Unidirecional)

Uma máquina típica de perfuração direcional com lançamento na superfície, de porte inter-mediário, possui uma capacidade de empuxo e tração da coluna entre 8 e 15 toneladas, e um torque de até 5000 Nm, dependendo da velocidade de rotação. De um modo geral, essa máquina terá capacidade para instalação de tubos com diâmetro aproximado de 250 a 500 mm em distâncias entre 100 e 350 metros, dependendo das condições do solo.

As maiores máquinas de perfuração direcional podem ter empuxo acima de 100 toneladas e são usadas principalmente em obras longas ou de grande diâmetro, como travessias sob rios, estuários, grandes rodovias e outros projetos de grande porte. Na outra extremidade da es-cala, as máquinas compactas com força de empuxo e tração em torno de 4 toneladas podem instalar redes de até 160 mm de diâmetro em distâncias até 100 metros, dependendo das con-dições do solo, e são adequadas para uso em espaços confinados. Algumas possuem recursos para reduzir a largura entre as esteiras, para permitir a passagem por aberturas estreitas.

Máquina de perfuração direcional de grande porte, projetada para travessias de grande extensão sob rios, estuários, rodovias, ferrovias e canais.

A capacidade das máquinas de perfuração direcional varia consideravelmente em função do tipo de solo através do qual forem trabalhar. De um modo geral, argilas homogêneas são os solos mais favoráveis, enquanto que a areia pode apresentar problemas, especialmente se estiver abaixo do lençol freático ou não for auto portante. A perfuração em cascalho pode ser feita, com desgaste acelerado da cabeça de perfuração. As máquinas normais sem ação de percussão ou motores de lama são, geralmente, inadequadas para a perfuração em rocha ou inclusões duras; a cabeça parará ou será desviado se encontrar tais obstáculos.

AEROPORTO JFK

Pista de taxiamento

Fluidos de contenção do poço Pist

a 4L

Fluidos de contenção do

poço

Estrada de serviço

Tanque de lama

Jamaica Bay

Máquina de perfuração Berco

400m = 0,25 milha

Coluna de perfuração 5”

Perfuração direcional 12”Furo alargado 22” (560 mm)

Guincho lateralRoletes

Tubulação final 450 m 12”

Esquema mostrando um projeto de perfuração direcional em grande escala para instalação de uma tubulação sobre a pista de um aeroporto L5

Perfuração

Direcional (HDD)

ou Guiada

(Unidirecional)

Os motores de lama, acionados pelo fluido de perfuração, podem ser usados para acionar as cabeças de corte de rocha, mas essa técnica somente pode ser usada em algumas das má-quinas de maior potência. Outra forma de melhoria do desempenho em solos duros é o uso de percussão em conjunto com avanço e rotação. A percussão pode ser transmitida através da coluna de perfuração por um martelo integrado à máquina de perfuração ou, em alguns casos, por um martelo pneumático situado na cabeça. A percussão aumenta a penetração e o controle direcional em solos pedregosos ou rocha branda, mas não é prevista para uso em rocha maciça ou grandes massas de materiais duros, tais como concreto.

A escolha dos alargadores e acessórios é bastante ampla, e a maioria possui recursos específi-cos de projeto destinados a melhorar o desempenho. A maioria dos alargadores tem forma de bala, com um arranjo de dentes de carbeto de tungstênio e jatos de fluido. A traseira do alar-gador possui um acoplamento, no qual se pode fixar uma cabeça de tração para o puxamento da tubulação final. Existem configurações especiais para condições difíceis de solo, inclusive alargadores especiais para trabalho em rocha.

Enquanto a maioria das máquinas de perfuração utiliza um fluido para lubrificar a cabeça de corte, transportar o material escavado para o poço de entrada e estabilizar o furo, alguns sis-temas são projetados para a operação a seco. Existem versões para lançamento em poço e na superfície, e as máquinas tendem a ser mais compactas e simples que a maioria das máquinas com auxílio de fluido.

Em lugar de se basearem totalmente no empuxo e rotação gerados no equipamento, as má-quinas de perfuração a seco utilizam um martelo pneumático de alta freqüência, montado na cabeça de perfuração, para escavar e compactar o solo no furo piloto. Nesse aspecto, o conceito não é diferente do de uma máquina de percussão com tubo vazado (Seção K), que também atua como alimentação de ar. Como ocorre nos sistemas com auxílio de fluido, a ca-beça de corte situado adiante do martelo é angulado, permitindo o direcionamento através da parada da rotação em uma determinada posição.

L 5 Perfuração a Seco

Máquina de perfuração direcional a seco com lançamento na superfície

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Para instalação de tubos, dutos ou cabos de pequeno diâmetro (até 65 mm) por métodos a seco, pode-se acoplar um alargador em forma de cone com dentes de carbeto de tungstênio diretamente às barras de perfuração. O expansor está equipado com jatos de ar, alimentados através da coluna de perfuração, e um fluxo de ar em alta velocidade ajuda na limpeza do furo durante o alargamento. O expansor gira e é puxado no sentido inverso para alargar o furo, com a tubulação acoplada a sua traseira através de uma conexão articulada e alguma forma de cabeça de puxamento.L6

Perfuração

Direcional (HDD)

ou Guiada

(Unidirecional)

Para a instalação a seco de redes até 250 mm de diâmetro, usa-se um martelo de alargamento com acionamento pneumático, também com a tubulação final presa em sua traseira através de uma conexão articulada. O efeito de percussão do martelo de alargamento, mais que a for-ça de tração fornecida pela máquina, é o agente principal de alargamento do furo, não sendo necessária rotação durante essa operação. Da mesma forma prevista para o martelo pneumá-tico usado para abertura do furo piloto, o fornecimento de ar para o martelo de alargamento é feito através da coluna de perfuração.

Uma técnica intermediária entre a perfuração com fluido e a seco é a utilização de um sistema de lubrificação por névoa de água incorporado ao fluxo de ar de uma máquina de perfuração a seco, que ajuda a umedecer e amolecer o solo, e pode aumentar a produtividade em condi-ções de solo seco. A lubrificação por névoa de água pode ser usada na abertura do furo piloto e no alargamento.

Tanto o método com auxílio de fluido como o de perfuração a seco possuem suas vantagens em condições adequadas. Enquanto a perfuração com fluido propicia maior versatilidade em termos de condições do solo e diâmetros máximos, requer mais equipamentos e implica o trabalho em escavações cheias de lama e a deposição ou reciclagem dos materiais. A perfura-ção a seco é essencialmente uma técnica de deslocamento, e talvez possa ser descrita como “perfuração direcional com compressão do solo”. Como tal, é mais adequada para solos com-pressíveis e autoportantes, e poderá não ser adequada para areia e cascalho, em diâmetros de perfuração acima de cerca de 75 mm. O risco de movimentação na superfície também deve ser considerado, especialmente em solos granulares.

Perfuração direcional a seco usando uma máquina com lançamento em poço

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Os requisitos físicos necessários para os componentes da coluna de perfuração são considerá-veis. Devem ter resistência longitudinal suficiente para suportar as forças de empuxo e tração, resistência à torção suficiente para suportar o torque de rotação da máquina e flexibilidade suficiente para executar mudanças de direção durante a perfuração. Precisam também ter o menor peso possível, para facilitar o transporte e o manuseio, e resistir a danos devidos a abrasão e riscos.

O comprimento dos segmentos dependerá do tipo da máquina de perfuração e do espaço dis-ponível. Tipicamente, máquinas com lançamento na superfície utilizarão barras tubulares de

L 6 Coluna de Perfuração

L7

Perfuração

Direcional (HDD)

ou Guiada

(Unidirecional)

4 ou 5 metros de comprimento, enquanto que os segmentos para máquinas com lançamento em poço estão freqüentemente entre 1,0 e 1,5 m. Uniões rosqueadas são as mais comuns, embora alguns sistemas utilizem encaixe tipo baioneta.

A maioria dos fabricantes de equipamentos oferece seus próprios conjuntos de barras para perfuração, e existem empresas especializadas que produzem uma grande variedade de alter-nativas. Obviamente, é importante assegurar que as barras sejam perfeitamente compatíveis com o equipamento, especialmente se este possui um sistema automático de manuseio. Isso vale também para outros componentes como cabeças de perfuração, sondas e alargadores.

Dependendo de sua formulação, os fluidos de perfuração possuem diversas funções:• Lubrificar a cabeça de corte e reduzir o desgaste;• Amolecer o solo para facilitar a perfuração;• Remover o material escavado em suspensão, até o poço de lançamento;• Estabilizar o furo antes do alargamento;• Lubrificar a tubulação final durante o alargamento e a inserção;• Acionar os motores de lama para perfuração através de solos duros.

O fluido mais simples de perfuração é a água, e poderá ser desnecessário usar algo mais so-fisticado em perfurações curtas de pequeno diâmetro, feitas em solo adequado.

Uma mistura de bentonita e água é o tipo mais comum de fluido ou “lama” de perfuração. A bentonita é um tipo de argila com propriedades tixotrópica, o que significa que permanece fluida enquanto estiver sendo bombeada ou agitada, mas forma um gel se for deixada em re-pouso. Se for agitada novamente, volta a ser um fluido. Esse material atua, portanto, como um lubrificante e transportador durante a execução da perfuração, e se solidifica para estabilizar o furo quando a perfuração pára. Durante o alargamento, a lama ajuda a garantir a lubrificação entre a tubulação final e as paredes do furo, e reduz a regressão e o atrito com o solo.

Além dos fluidos simples à base de água e bentonita, existem materiais à base de polímeros e uma grande variedade de aditivos que são usados para adequar as propriedades do fluido de perfuração, de modo a atender às condições do solo e à natureza da obra. Por exemplo, a viscosidade deve ser baixa o suficiente para permitir o fluxo através do sistema em pressões razoáveis, mas suficientemente alta para evitar perdas significativas para o solo.

A formulação dos fluidos de perfuração é uma ciência complexa, e desempenha um papel im-portante no sucesso dos empreendimentos. A maioria dos fabricantes de máquinas de perfu-ração tem suas próprias recomendações sobre os fluidos mais adequados para cada aplicação em particular, da mesma forma que os fabricantes dos materiais. Essa é uma área onde se deve procurar o apoio de especialistas, especialmente quando ocorrerem condições difíceis de solo. O projeto da instalação de bombeamento, filtragem e reciclagem também é uma con-sideração importante, especialmente em obras de grande porte, e também nesse campo se deve procurar assessoria de empreiteiros ou fabricantes experientes.

L 7 Fluidos de Perfuração

A maioria das técnicas de perfuração direcional, exceto algumas aplicações de curta distância com lançamento em poço, baseiam-se em sistemas precisos de locação e direcionamento da perfuração. Os recursos dos dispositivos de rastreamento sofreram melhorias significativas com o avanço da tecnologia eletrônica, e hoje é possível dispor de um alto grau de precisão.

Existem vários tipos de sistemas de rastreamento. Os mais comuns conhecidos por sistema de “passagem sobre a rede”, estão baseados numa sonda ou gerador de sinal localizado numa carcaça situada atrás da cabeça de perfuração, que emite um sinal de rádio para um receptor situado na superfície. Além da posição e profundidade da cabeça de perfuração, os dados transmitidos incluem freqüentemente a inclinação da ferramenta, a situação da bateria e a temperatura do transmissor. É comum repassar essas informações para um segundo receptor situado na máquina de perfuração, para que o operador tenha acesso direto aos dados e pos-sa fazer os ajustes de direção necessários.

L8 Sistemas de Rastreamento e Direcionamento

L8

Perfuração

Direcional (HDD)

ou Guiada

(Unidirecional)

Os sistemas de “passagem sobre a rede” são, sob muitos aspectos, similares aos detectores de tubos e cabos, nos quais se move o receptor até a posição que recebe o sinal mais forte que, no caso, estará diretamente sobre o transmissor. Sua maior limitação é a necessidade de ter acesso á superfície situada diretamente acima da cabeça de perfuração, o que poderá ser difícil ou impossível se a rede passar sob um prédio ou um curso d’água. Esse problema pode ser superado usando-se um sistema de direcionamento com “fio rígido” ou um transmissor que contenha uma bússola eletrônica integrada.

Os sistemas de “fio rígido” utilizam um cabo que passa através da coluna de perfuração para transmitir os dados do gerador de sinal para o console de controle. Embora esse cabo seja uma complicação adicional, permite o rastreamento em qualquer terreno sem depender da transmissão de sinais de rádio, e também pode ser usado em locais onde haja interferência eletromagnética.

Quando programada para um azimute predeterminado, um rádio-compasso informa o opera-dor quando a cabeça de perfuração se desviar da trajetória prevista. A informação de desvio para a direita ou esquerda é enviada para um receptor de rastreamento e é apresentada em formato similar ao das informações de desvio vertical e de rotação. O operador não precisa estar sobre o gerador de sinal, no traçado previsto e, em alguns casos, os dados podem ser recebidos a distâncias superiores a 300 m do transmissor.

Devido ao ambiente em que operam, os geradores de sinal precisam ser extremamente durá-veis e resistentes a choques e vibrações. Isso se aplica particularmente no caso de máquinas de perfuração com percussão, onde é provável que haja necessidade de algum mecanismo de absorção de choques.

Rastreamento do percurso com “passagem sobre a rede”Fo

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Para evitar que a eletrônica seja sujeita a cargas dinâmicas severas, usa-se nas máquinas de perfuração direcional a seco, que empregam ação de martelo de percussão, um sistema de di-recionamento e localização baseado em magnetometria. Imãs permanentes são instalados em uma parte do martelo de perfuração do furo piloto, criando-se um campo magnético à medida que o martelo gira. A resistência e flutuação desse campo são detectadas por magnetômetros instalados na superfície, e uma unidade de processamento informatizado traduz esses dados para informar a localização, profundidade e ângulo de rotação da cabeça de perfuração. Como ocorrem com os transmissores de rádio, as informações de rastreamento podem ser transmi-tidas para o console do operador.

L9 Equipamentos AuxiliaresEmbora a maior atenção esteja voltada para os itens principais do equipamento, existem numerosos acessórios e equipamentos auxiliares que desempenham papel importante para o sucesso de uma obra de perfuração direcional ou guiada. L9

Perfuração

Direcional (HDD)

ou Guiada

(Unidirecional)

Existem no mercado diversos tipos de cabeças para puxamento de tubos de polietileno, inclu-sive cabeças com fixação por pressão e versões destinadas especificamente para a perfuração direcional. Uma das funções das cabeças de puxamento na perfuração direcional é evitar a en-trada de fluido de perfuração ou material escavado no interior da tubulação final, o que pode ser uma consideração importante para redes de água potável, que precisam ser estéreis.

As conexões articuladas são componentes essenciais na fase de alargamento e puxamento da rede da tubulação final, e devem ser projetadas para evitar a entrada de lama e resíduos nos rolamentos. Existem modelos com capacidade de menos de 5 a mais de 200 toneladas.

Algumas empresas utilizam “conexões fusíveis” para proteger a tubulação final. Essas cone-xões possuem uma série de pinos, dimensionados para se romper com uma carga predetermi-nada, instalados de acordo com a resistência à tração dessa rede. Os conectores fusíveis não só reduzem o risco de danos acidentais, como também exercem um efeito psicológico sobre os operadores, que estão cientes de que não podem exceder a força máxima permitida de puxamento, e resistem á tentação de aumentá-la para conseguir maior produtividade.

Cabeças de puxamento para aplicação em perfuração direcional

Outros equipamentos auxiliares importantes são as máquinas de fusão de topo para união de tubos de polietileno, os roletes de apoio da tubulação final e os guinchos puxadores de cabo.

• A perfuração guiada ou direcional pode ser usada para a instalação de tubulações, dutos e cabos sem (ou com o mínimo de) escavações, na maioria dos diâmetros e por distâncias de um quilômetro ou mais.• Existem no mercado máquinas de lançamento na superfície e de lançamento em poço. A escolha dependerá da natureza do projeto.• As máquinas vão desde unidades compactas adequadas para perfurações de pequeno di-âmetro e operação em espaços confinados até unidades extremamente grandes, projetadas para travessias longas e de grande diâmetro.• A maioria das máquinas de perfuração direcional utiliza um fluido de perfuração, que lubrifica e estabiliza o furo, além de transportar o material escavado em suspensão. Algumas máquinas são, contudo, projetadas para operação a seco, e podem ser vantajosas dependendo do diâ-metro do furo e das condições do solo.• As barras de perfuração devem ser escolhidas cuidadosamente para assegurar a combinação adequada de resistência e flexibilidade. O comprimento máximo de cada segmento dependerá do tipo de máquina e do espaço disponível para trabalho.• A formulação do fluido ou “lama” de perfuração é importante, especialmente em solos difí-ceis, e deve-se procurar apoio de especialistas quando necessário.• A escolha do sistema de direcionamento dependerá do tipo de máquina e da possibilidade de rastreamento com “passagem sobre a rede”. Existem no mercado sistemas de rádio, de fio rígido e magnético.• Deve-se dar atenção á seleção e manutenção dos equipamentos auxiliares como cabeças de puxamento e conexões articuladas, cujo desempenho pode ter um grande efeito no resultado dos trabalhos, da mesma forma que os itens mais notáveis do equipamento.

L 10 Resumo

L10

Perfuração

Direcional (HDD)

ou Guiada

(Unidirecional)

Seção MCRAVAÇÃO DE TUBOS (PIPEJACKING)

E MICRO-TÚNEIS

Os métodos não destrutivos (MND) de cravação de tubos e execução de micro-túneis são essencialmente da mesma família das técnicas de instalação de tubulações, usadas para ins-talação de tubos de 150 mm ou mais. O lançamento é definido como um sistema de instalação direta de tubos posicionados atrás de uma máquina de escavação, que são empurrados por um sistema de pistões hidráulicos situados no poço de entrada, de modo a formar uma linha contínua sob o solo. Os tubos, que são projetados especialmente para suportar as forças de empuxo que ocorrem durante a instalação, formarão a tubulação final quando a operação de escavação estiver completa.

Dentro dessa descrição, as técnicas de micro-túneis são definidas especificamente como sendo a escavação por uma máquina direcionável com controle remoto, para lançamento de tubos de pequeno diâmetro, sem possibilidade de acesso humano, por pistões hidráulicos. Freqüen-temente, as máquinas de escavação de micro-túneis utilizam um sistema de direcionamento por laser para manter o alinhamento e nivelamento durante a instalação embora, como ocorre em instalações de maior diâmetro, possam ser utilizadas técnicas de laser e de levantamento normal para esse fim.

Existem no mercado sistemas para instalação de redes principais e de conexões de ramais.

M 1 Aspectos Gerais

M1

Cravação

de Tubos

(Pipejacking) e

Micro-túneis

Coluna de Perfuração

Pistões hidráulicos

Tubulação final

instalada

Equipamento de micro-túnel

Poço de saída

Estrutura de alinhamento e

Colares no nível da face externa

Instalação de redes por micro-túnel

A tecnologia moderna permitiu que, nos últimos anos, ambos os métodos pudessem ser apli-cados em uma larga faixa de condições de solo, desde areias e cascalhos encharcados até rocha sólida, passando por argilas e xistos duros ou moles, secos ou encharcados.

Tanto o lançamento de tubos como a execução de micro-túneis são bastante adequados a situações onde a rede tem de atender a critérios rígidos de alinhamento e nível, uma vez que os sistemas de direcionamento e controle permitem a instalação precisa, dentro de tolerâncias mínimas, tornando-se assim uma excelente solução para construção de redes novas esgoto com declividade mínima (como por exemplo de 5 mm por metro). Uma das aplicações mais comuns são as redes de esgoto por gravidade, onde não apenas o alinhamento e a declividade são críticos, mas a profundidade é tal que ambas as técnicas tendem a apresentar vantagens econômicas em relação à instalação com vala a céu aberto.

A maioria das máquinas de micro-túnel escavam em linha reta entre os poços, embora existam sistemas especializados para traçados em curva. Onde uma linha de visão entre o poço de

M 2 Aplicações

M2

Cravação

de Tubos

(Pipejacking) e

Micro-túneis

entrada e a máquina de micro-túnel não for possível devido à curvatura do traçado, os siste-mas de alinhamento baseados, por exemplo, em dispositivos giroscópicos, poderão ser usados como alternativa para o equipamento laser, mais comum.

São usadas diversas técnicas de escavação na cravação de tubos. O primeiro requisito para a execução do lançamento ou micro-túnel é a construção do poço de entrada. O projeto do poço dependerá da instalação requerida, e seu tamanho dependerá particularmente do com-primento dos tubos que serão instalados. Em ambos os casos, haverá necessidade de estabe-lecer uma parede de reação, contra a qual a estrutura de empuxo possa operar sem causar danos ou desalinhamentos no poço.

Para a escavação do solo, na área de início do lançamento, a primeira técnica, básica, é a es-cavação manual usando um dispositivo de extremidade aberta, no qual um frentista utilizará ferramentas manuais ou mecanizadas para remover o solo na frente do mesmo. Em condições mais difíceis de solo é possível usar um arranjo com retro-atuador, lança de corte ou corta-dor rotativo. Na maioria dos casos, esses sistemas são usados em conjunto com couraças de extremidade aberta e admitem que uma grande extensão de solo junto à face frontal seja autoportante em algum grau. O material escavado é removido da frente através de caçambas basculantes montadas sobre trilhos, que se movem através de um sistema de cabos contínu-os. Como alternativa, pode ser instalado um transportador de correia que descarrega em um sistema de elevação no fundo do poço de entrada.

Existem casos em que foi usado um sistema de vácuo para remoção do material escavado, por meio do qual o material fragmentado foi aspirado para fora do túnel. Foi também desen-volvido um “sistema de lama mole”, no qual se utiliza vácuo para descarregar os resíduos em suspensão.

Onde o solo não for autoportante, é necessário, normalmente, o uso de couraças de extremi-dade fechada. Nessas condições, a escavação é feita com uma cabeça rotativa de corte. As técnicas de remoção de material escavado asseguram um nível suficiente de apoio na face de escavação através do uso de um sistema pressurizado de remoção de lama ou da limitação da quantidade de solo fragmentado a ser removida da câmara de corte, mantendo um nível de material nesse local suficiente para proporcionar suporte adequado. Este último sistema é mais conhecido como Sistema de Pressão Equilibrada de Solo.

M 3 Escavação e Remoção de Material na Cravação de Tubos

São usados predominantemente dois sistemas de remoção de material nas escavações de mi-cro-túneis de pequeno diâmetro. Em solos autoportantes, onde o topo do lençol freático não excede três a quatro metros, é possível usar um sistema de rosca para remoção do material fragmentado. Esse transportador fica montado em uma carcaça dentro da tubulação, alimen-tando uma caçamba posicionada no poço de entrada, abaixo da estrutura de lançamento da rede. Quando essa caçamba fica cheia, é elevada até a superfície, esvaziada e recolocada na posição, antes do reinício da escavação.

M 4 Escavação e Remoção de Material em Micro-Túneis

Máquina de micro-túnel com rosca transportadora, projetada para operação em espaços confinados.Fo

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M3

Cravação

de Tubos

(Pipejacking) e

Micro-túneis

Em condições mais difíceis de solo e com maior pressão do lençol freático, usa-se freqüente-mente um sistema de recirculação de fluido. Esse sistema requer uma suspensão de bentonita ou polímero desenvolvido especialmente para esse fim (ou uma combinação de ambos), a ser preparada na superfície. Essa suspensão é bombeada para a câmara de corte através de um sistema de tubos posicionados no interior da rede lançada. Se necessário, a mistura é pressu-rizada até o nível requerido para manter o suporte da face de escavação. Na câmara de corte, o fluido se mistura com o solo escavado e, normalmente, essa mistura passa por um britador incorporado ao equipamento, com movimento radial excêntrico, para assegurar que nenhuma partícula de tamanho maior que as que podem ser manuseadas pelo sistema de fluido entrem em suas linhas de retorno.

Conjunto de acionamento dos pistões hidráulicos principais

Instalação de separação de fluido

Unidade de desvio

Bomba de descarga de fluido

Console de operação

Injetor de lubrificante

Tubo a ser cravado

Bomba de carga de fluido

Máquina de escavação de túnel

Tubulação a ser cravada

Detector eletromagnético de fluxo

Pistões hidráulicos principais de lançamento

Teodolito tipo laser

Arranjo geral de um sistema de tratamanto de fluido para micro-túnel

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A mistura é bombeada para a superfície, onde as partículas de solo são removidas da suspen-são por decantação simples por gravidade ou pelo uso de força centrífuga em hidrociclones ou aparelhos similares. Algumas vezes, adiciona-se floculantes químicos para aumentar a eficiência. O fluido novamente limpo é monitorado e recondicionado através da adição de produtos químicos para atender às especificações requeridas na face de escavação, e reciclado pelo sistema.

O sistema de fluido tem a vantagem de ser contínuo, enquanto que os métodos baseados em transportadores de rosca, que requerem a remoção vertical dos resíduos são mais cíclicos e exigem interrupções no funcionamento da cabeça de corte.

Máquinas de micro-túnel com diferentes desenhos da cabeça de corte

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M4

Cravação

de Tubos

(Pipejacking) e

Micro-túneis

Existe também um sistema que utiliza uma porta de vedação com controle hidráulico para limitar a quantidade de solo removida durante a escavação, completando a remoção de mate-rial com um sistema raspador instalado dentro da rede lançada. Normalmente, o sistema não usa uma cabeça de corte, mas um anel de corte situado na aresta dianteira da máquina para soltar o solo, fazendo com que caia longe da face. Essa técnica foi usada com sucesso, mas sua aplicação é restrita, se comparada com os dois principais sistemas, devido principalmente às limitações dos tipos de solo em que pode operar.

Sistema de direcionamento a laser

para micro-túneis

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Existem duas outras técnicas especializadas de micro-túnel para furos abaixo de 200 mm de diâmetro. A primeira consiste na simples compactação, na qual a cabeça “cortador” rotativo não remove o solo da face, mas coloca-o de lado, compactando-o em torno do perímetro do furo. Esse sistema é limitado aos solos de tipos compactáveis. A segunda emprega um método de escavação que pode ser comparado com o usado pela maioria das máquinas de perfuração direcional. A cabeça de corte é angulada e, quando gira, executa uma perfuração em linha reta. Quando mantido num determinado ângulo, a posição da cabeça angulável faz com que ocorra uma mudança de direção. Esse sistema usa normalmente uma técnica de remoção de material escavado por rosca e requer uma fase de alargamento antes da instalação do tubo ou um expansor na frente da rede durante o avanço. Esse sistema é usado com freqüência como uma instalação em dois passos, com a instalação do tubo começando somente após a conclusão do furo piloto.

Sistema de micro-túnel com fonte de energia e equipamentos auxiliares em contêineres

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M5

Cravação

de Tubos

(Pipejacking) e

Micro-túneis

Para completar a instalação de lançamento, no lançamento hidráulico ou no sistema de mi-cro-túnel, é necessário um poço de saída, cujas dimensões devem ser tais que permitam a retirada do equipamento sem dificuldades. Como esses poços não são usados normalmente para as operações de lançamento, não há necessidade de resistência anormalmente alta, nem de paredes de reação ao empuxo.

Os sistemas de cravação e micro-túnel são freqüentemente fornecidos com estruturas de fixa-ção dos pistões, como parte do conjunto. As estruturas são projetadas para garantir o nível de pressão requerido para o equipamento que estiver sendo usado em uma determinada obra, e seus requisitos são determinados pelas condições do solo e pelo tipo de máquina utilizado.

M 5 Estruturas de Fixação dos Pistões de Cravação

Estação de cravação principal para micro-túnel

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O fator mais crítico em uma obra de cravação de tubos ou micro-túnel é a geologia. A inves-tigação do local está coberta na Seção C, mas é bom repetir aqui que, se a investigação do solo não for feita com o devido cuidado, e se não se conhecer detalhadamente as condições prováveis de serem encontradas ao longo de um traçado de cravação ou micro-túnel, o risco de colocar em serviço o tipo errado de máquina passa a ser bastante alto. Isso precisa ser enfatizado – nas ocasiões em que houve falha de sistemas de cravação ou micro túnel no passado, isso se deveu mais a condições inesperadas de solo que a qualquer outro motivo e, muitas vezes, essas falhas acarretaram recuperações bastante caras.

M 6 Condições do Solo

Cabeça de corte projetado para escavação em rocha de micro-túneis de pequeno diâmetro

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Cravação

de Tubos

(Pipejacking) e

Micro-túneis

Nos primeiros anos do desenvolvimento da tecnologia de micro-túneis, algumas obras foram projetadas com base em um plano existente, de instalação de uma rede utilizando técnicas de escavação a céu aberto. Muitas vezes, isso ocorreu devido à falta de conhecimento dos métodos não destrutivos (MND) por parte do engenheiro projetista. Foi então exigido pelas contratantes que as construtoras oferecessem alternativas utilizando a tecnologia de cravação de tubos. Infelizmente, essa exigência foi ineficiente por não levar em conta a opção de exe-cutar “atalhos” no traçado das redes, que haviam sido projetadas considerando os critérios de acesso para operações a céu aberto, tais como a necessidade de seguir estradas, evitar a travessia de terrenos privados e situar-se em áreas com tamanho suficiente para acomodar os equipamentos de escavação.

A maioria das obras de cravação de tubos e micro-túneis é planejada atualmente de modo a remover quase completamente essas restrições. Através do conhecimento dos requisitos hi-dráulicos para a rede, de seus pontos de conexão, dos tipos de solo a serem encontrados e das limitações de acesso ao longo do traçado requerido, o posicionamento, a profundidade e o tipo dos poços podem ser projetados de modo a minimizar a quantidade de escavações necessária e, dessa forma, reduzir a quantidade de cravações individuais em qualquer rede.

Esse planejamento não só minimiza o impacto físico de uma obra de construção por limitar a duração dos trabalhos, como também reduz os efeitos ambientais da obra em termos de desvio de tráfego e quantidade de solo perturbado. A otimização do comprimento da rede também reduz a quantidade de material necessária para execução da obra. Uma outra van-tagem de reduzir o volume de escavação decorre do fato de que, atualmente, muitos clientes e autoridades rodoviárias insistem na substituição de solos escavados por outros de melhor qualidade, o que cria a necessidade de transportar e lançar material escavado e material de reaterro. O uso de métodos não destrutivos (MND), com pouca ou nenhuma escavação reduz o desvio de tráfego e o custo de transporte, carga e descarga, além de conservar os materiais naturais.

M 7 Planejamento

O alinhamento em curva é possível com o uso das técnicas e equipamentos modernos

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Atualmente, existem poucos padrões nacionais ou internacionais de planejamento e execução de cravação de tubos ou execução de micro-túneis para os engenheiros que trabalham com essas técnicas. Em muitos casos, as especificações do cliente são consideradas como requi-sitos mínimos para uma determinada instalação. Existem, contudo, diversos documentos que foram introduzidos para auxiliar o projetista, compreendendo, entre outros, o Guide to Best Practice for the Installation of Pipejacks and Microtunnels, editado pela Pipe Jacking Associa-tion (PJA) na Inglaterra, baseado parcialmente em pesquisas da Universidade de Oxford, que recebeu recursos de diversas concessionárias de água e organizações normativas do Reino Unido. O livro Microtunnels, de R. Bielecki e D. Stein também é usado como guia e está base-

M7

Cravação

de Tubos

(Pipejacking) e

Micro-túneis

ado, em grande parte, na experiência da Alemanha nesse campo. Estão também sendo feitas pesquisas nos Estados Unidos através do US Corps of Engineers, voltadas para a produção de uma norma americana para essa técnica. O comitê CEN da União Européia está desenvolven-do atualmente uma norma prEn 12889 – Trenchless Construction and Testing of Drains and Sewers.

Como as técnicas de cravação de tubos e, particularmente, as de micro-túneis são relativa-mente novas em muitas partes do mundo, as possibilidades de normalização são limitadas pela necessidade de estabelecer um nível de experiência sobre o qual possam ser baseadas as normas publicadas referentes a condições em países específicos. Em muitos casos, os en-genheiros de projeto que procuram uma instalação por método não destrutivo (MND) tendem a se basear em empreiteiras experientes e fabricantes de máquinas para completar os vazios de conhecimento que precisam ser normalmente abordados em uma norma.

Existe no mercado uma grande variedade de materiais para tubos a serem instalados com tecnologias de cravação ou micro-túnel, cuja escolha dependerá dos requisitos do cliente, das condições do solo, dos custos de transporte e da extensão da rede. Os materiais compreen-dem concreto, armado ou não, concreto com polímero (concreto lançado em uma matriz de resina), tubos com base de fibra de vidro/resina, cerâmica vitrificada ou não, aço, ferro dúctil e plástico.

Na maioria dos casos, existem normas brasileiras, na ausência utilizam-se outras. O material da rede é concreto ou cerâmico, produzido para cravação de acordo com normas restritas. Uma norma típica para concreto é a BS 5911 parte 120 (1989), embora atualmente não se aplique para tubos lançados em micro túneis com menos de 900 mm de diâmetro. O padrão europeu para tubos cerâmicos é o EM 295 parte 7 (1996) – The requirements for vitrified clay pipes and joints for pipe jacking. O padrão para tubos de concreto armado no Japão – JSWAS (Japan Sewerage Works Association Standard) pode ser aplicado para tubos de esgoto de micro-túneis com diâmetro entre 250 e 800 mm.

M 8 Tubos

Tubos cerâmicos para cravação e micro-túneis

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Muitas empresas do ramo de métodos não destrutivos e a maioria dos clientes exigem atual-mente que os tubos utilizados para cravação e micro-túneis sejam produzidos de acordo com essas normas ou suas equivalentes locais, e também que o fabricante possua certificação EN ISO 9002, para garantia da qualidade.

Provavelmente os aspectos mais importantes de projeto referentes a tubos para obras de cra-vação são o grau permitido de deflexão nas emendas e a geometria da face da junta. De um modo geral, a deflexão na face da junta não pode exceder 0,5o,, embora deflexões de mais de 1,0o possam ser permitidas em traçados em curva, utilizando materiais adequados de amorte-cimento nas juntas da tubulação. Para assegurar a perpendicularidade, a face da junta deverá

M8

Cravação

de Tubos

(Pipejacking) e

Micro-túneis

ser fabricada de acordo com as normas citadas anteriormente ou suas equivalentes locais, e deverá utilizar um material adequado de enchimento para assegurar a distribuição homo-gênea da força empurradora na junta. É importante estar ciente de que, devido ao aumento das cargas pontuais, a força empurradora máxima em um determinado tubo cai significativa e rapidamente à medida que a deflexão nas juntas aumenta. A manutenção de um traçado tão reto quanto possível permitirá que o operador tire toda a vantagem da força de projeto da rede, se necessário. Alta deflexão reduzirá a força máxima que a linha de tubos pode suportar sem preocupação de falha subterrânea.

Uma característica essencial dos tubos para essas aplicações é a necessidade de que as juntas não fiquem fora da seção transversal do tubo. Em outras palavras, toda a emenda deverá estar contida dentro da espessura normal da parede do tubo, ao contrário dos tubos conven-cionais usados para instalação a céu aberto, que possuem normalmente juntas do tipo ponta e bolsa, com bolsas de diâmetro externo maior que o restante da tubulação. Para execução de cravação e micro-túneis, são evidentes as vantagens de uma superfície externa de baixo atrito, sem saliências.

O comprimento dos tubos varia de acordo com o sistema de micro-túnel usado, o diâmetro da rede e as restrições de espaço. Os comprimentos típicos variam normalmente entre 1,0 e 2,0 m, embora existam segmentos de 0,75 m para pequenos diâmetros. Grande parte do custo das operações de micro-túnel está nas emendas, portanto o uso de comprimentos maiores tenderá a reduzir os custos da rede mas, por outro lado, exigirá poços maiores.

As duas maiores forças que precisam ser superadas para empurrar a linha de tubos são o peso próprio e o atrito entre a superfície do tubo e o solo, à medida que a linha se desloca através do furo. O atrito aumenta com o diâmetro da tubulação, uma vez que uma área maior de tubo fica em contato com a superfície interna do furo.

M 9 Lubrificação

Instalação de preparação de fluido de perfuração (lama)

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O problema do atrito é minimizado, mais comumente, com o uso de tubos do menor diâme-tro aceitável e com a lubrificação. No início da aplicação da tecnologia de cravação, usava-se a força bruta para superar a resistência total, simplesmente instalando-se uma estrutura de empuxo de maior capacidade. Isso poderia causar a falha prematura da tubulação, uma vez que se excedia à resistência máxima dos tubos em condições mais difíceis. A introdução da lu-brificação através da bentonita ou de uma mistura de bentonita e polímero permitiram superar a maioria dos problemas de esforço excessivo. A mistura de fluido é projetada para funcionar com eficiência dentro das condições esperadas de solo. Pode-se usar uma formulação simples

M9

Cravação

de Tubos

(Pipejacking) e

Micro-túneis

na qual o lubrificante não seja absorvido ou drenado para o solo adjacente ou, em condições mais difíceis, onde se pode esperar perda de lubrificante ou onde é provável que as pressões do solo sejam altas, o lubrificante pode ser modificado para reduzir a perda e auxiliar na ob-tenção de suporte do solo durante a operação de movimentação do tubo.

O lubrificante é transportado por tubos instalados no interior da rede principal, e é injetado através de aberturas feitas na parede dos tubos. Cada ponto de injeção é alimentado por uma linha de lubrificação. A injeção é controlada manualmente, a partir do posto do operador, ou através de um sistema monitorado por computador, através de um sistema de distribuição. Este último sistema está se tornando cada vez mais popular, e permite que quantidades do-sadas de lubrificantes específicos sejam adicionadas na posição correta, na pressão ótima ao longo da rede, à medida que o solo varia e a rede avança. Freqüentemente, a monitoração por computador aumenta a eficiência da lubrificação por minimizar a possibilidade de excesso de lubrificante em algum ponto, importante se for considerado o custo dos lubrificantes. Em diâmetros menores, muitas vezes a menor profundidade, isso pode ser uma vantagem signi-ficativa, uma vez que minimiza o deslizamento das camadas do solo e a perda de lubrificante até a superfície, através de trincas.

Em muitas obras, o uso dos materiais e técnicas corretas de lubrificação pode trazer uma re-dução considerável nas forças de avanço e nos problemas de suporte do solo. Podem também permitir o uso de uma estrutura menor para fixação dos pistões hidráulicos, minimizando o tamanho do poço de entrada e ajudando a reduzir o custo total da obra. Usando as técnicas modernas de instalação e os lubrificantes atuais, poderá ser possível instalar até 1000 metros de rede numa única operação de cravação.

Chegada de uma máquina de micro-túnel na câmara de saída

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Em situações onde a lubrificação da rede possa não ser suficiente por si só para viabilizar a execução bem sucedida da operação de cravação (por exemplo, quando o comprimento da linha é tal que sua resistência ao movimento excede a capacidade de uma estrutura de tama-nho viável, ou onde as forças de atrito ou os fatores de movimentação do solo sejam difíceis de serem superados), existe outra alternativa que pode ser considerada antes de se reduzir o comprimento de uma ação planejada de cravação. Essa alternativa é a “estação intermediária de macaqueamento”.

Essa estação consiste num anel de pistões hidráulicos montados em uma estrutura de aço, que é inserido em pontos estratégicos da rede lançada, dividindo-a em segmentos mais ma-nobráveis Cada segmento, seja entre a estrutura dos pistões e a estação intermediária, entre estações intermediárias ou entre uma estação intermediária e a máquina de perfuração, pode avançar individual e independentemente do restante da rede. É uma solução equivalente a co-

M 10 Estação Intermediária de Macaqueamento

M10

Cravação

de Tubos

(Pipejacking) e

Micro-túneis

locar diversos pistões de pequeno porte em funcionamento ao mesmo tempo no furo, cada um deles usando o tubo situado atrás de si como parede de reação. O uso de estações interme-diárias reduz o potencial de falhas dos tubos, uma vez que a força máxima em qualquer “sub-rede” dependerá da quantidade de segmentos e do fator de atrito desse segmento de rede. Cada estação intermediária possui controle independente, a partir do posto do operador.

Como foi mencionado anteriormente, quase todos as cravações de redes e micro-túneis são feitos entre um poço de entrada e um poço de saída. As exceções mais notáveis são aquelas em que o ponto de saída da máquina está diretamente fora do solo, em uma posição determi-nada, ou abaixo do lençol freatico. Mesmo assim, é preciso projetar um arranjo físico de saída que evite a contaminação ambiental por perda de lubrificante ou lama, ou a entrada de água no interior da rede.

Os requisitos do poço de entrada variam bastante, dependendo da máquina que for usada, das condições do solo, do comprimento da rede a ser lançada e do tipo de instalação. Pode ser circular, retangular ou oval; revestido com estacas-prancha, com segmentos, escavado com pressurização ou mesmo sem revestimento, se as condições do solo forem suficientemente boas e as regras locais de segurança permitirem.

Os métodos normalmente usados para a construção do poço são também usados para crava-ção de redes e execução de micro-túneis, mas um fator comum a todos os poços é a neces-sidade de uma parede de reação contra a qual a estrutura de fixação dos pistões hidráulicos possa ser empurrada. Em condições adequadas de solo, essa pode ser simplesmente a parede de trás do poço, mas essa não é a situação mais comum, havendo necessidade de preparar uma parede de reação. Feita normalmente em concreto, essa parede é parte integrante da estrutura do poço e pode ser projetada com um centro rotativo para permitir a rotação da estrutura de fixação dos pistões para executar um segundo furo no sentido oposto ou para permitir a saída de uma máquina proveniente de outro local, que o utilizará como poço de saída. A parede de reação deverá permitir que os pistões possam exercer sua força máxima sobre a rede, mantendo a integridade da estrutura do poço e do solo adjacente, de modo a não comprometer a estrutura final da mesma. Os requisitos para os poços utilizados somente para os trabalhos de saída foram citados anteriormente.

M 11 Poços de Entrada e Saída

Sistema especializado de escavação de poços usando uma caçamba hidráulica tipo clamshell

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Certos sistemas de micro-túneis são projetados para uso de poços pequenos de entrada, e existem técnicas que permitem a instalação de segmentos com 1,0 m de comprimento partin-do de um poço com 2,0 m de diâmetro. Um desses sistemas está equipado com uma cabeça de corte e um triturador cônico que possui movimento radial excêntrico e pode trabalhar em

M11

Cravação

de Tubos

(Pipejacking) e

Micro-túneis

uma grande variedade de condições de solo, inclusive em solo com pedras de até 30% do diâmetro externo da máquina.

Máquina de micro-túnel com rosca para saída do material, projetada para trabalhar a partir de poços de pequeno diâmetro

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• Os métodos de cravação de redes e execução de micro-túneis podem apresentar vantagens econômicas na instalação de novas redes pressurizadas ou por gravidade através da maioria dos tipos de solo e praticamente em qualquer profundidade.

• O controle preciso do gradiente e do alinhamento é possível, e essas técnicas são particular-mente adequadas para redes de esgoto por gravidade de diâmetro médio para grande.

• A instalação bem sucedida de uma rede usando mde cravação ou micro-túnel baseiam-se numa combinação de planejamento, investigação, tecnologia e aplicação experimentada. A omissão ou abordagem incorreta de um desses fatores poderá resultar na falha da instalação ou, pelo menos, em operações difíceis de recuperação que levarão a um aumento significativo de custo.

• A experiência dos especialistas familiarizados com essas técnicas poderá, muitas vezes, representar uma importante contribuição, especialmente se for usada nos estágios iniciais do projeto. Muitas vezes, a experiência de campo mostrou ser um grande redutor dos cus-tos possíveis de qualquer obra em particular, tendo muito maior importância que qualquer economia aparente que decorra do uso de equipamentos, tubos ou sistemas de lubrificação subdimensionados.

M 12 Resumo

Seção N

N1

Glossário de

Termos

GLOSSÁRIO DE TERMOS

ALARGADOR

ÂNGULO DE ENTRADA/ SAíDA

AUMENTO DE DIÂMETRO

AVALIAçãO DE SISTEMAS DE ESGOTOS

AVANçO DE BARRAS

CABEçA DE CORTE

CABEçA DE PERFURAçãO

CFTV

COLUNA DE PERFURAçãO

COM ACESSO DE PESSOAL

COM CONDIçõES DE ACESSO DE PESSOAL

CONCRETO ARMADO

Ferramenta de corte e / ou expansão fixada na ex-tremidade de uma Coluna de Perfuração, que alarga o Furo Piloto quando Puxada no Sentido Inverso ao da perfuração, de modo a possibilitar a instalação da Tubulação Final

Numa Perfuração Direcional ou Perfuração Guiada, o ângulo entre a superfície do solo e a entrada ou saída da Coluna de Perfuração, na execução do furo piloto.

Qualquer método que aumente a seção transversal de uma rede existente através de sua substituição por uma rede com tubo de diâmetro maior.

Inspeção de um Sistema de Esgotos para Avaliação do volume de infiltração (Sewer System Evaluation Survey) pelas juntas (Infiltration) e pelos acessórios (Inflow)

Ver Perfuração por Empuxo

Ferramenta ou sistema de ferramentas colocadas na extremidade da Coluna de Perfuração, que esca-va a face da perfuração. Usualmente utilizada nos métodos de escavação mecânica. Também conheci-da como Cabeça de Perfuração.

Termo alternativo para Cabeça de Corte

Circuito fechado de televisão (CFTV) usado para execução de inspeção interna e diagnóstico em re-des.

Conjunto completo de barras ou hastes interligadas, localizadas entre a máquina de perfuração e a Ca-beça de Corte.

Descrição de um tubo, câmara ou escavação com possibilidade de acesso de operários sujeitos às res-trições legais e regulamentares. Se o diâmetro esti-ver abaixo do mínimo requerido, as normas poderão definir limitações como a distância máxima de um ponto de acesso seguro, o tempo de permanência permitido e a quantidade e localização de pessoal treinado nas equipes de apoio.

Descrição aplicada a qualquer processo não destru-tivo que exija a entrada de um operador numa tu-bulação, duto ou furo. O diâmetro mínimo permitido deverá ser definido pela legislação local. V. também Com Acesso de Pessoal.

Material composto por cimento e ferro, instalado com Condições de Acesso de Pessoas para formar um revestimento estrutural ou pré-formado em seg-mentos para instalação futura.

BACK-REAMER

ENTRy/ EXIT ANGLE

UPSIzING

SSES

ROD PUSHING

CUTTING HEAD

DRILL HEAD

CCTV

DRILL STRING

MAN-ACCESSIBLE

MAN-ENTRy

FERROCEMENT

PORTUGUÊS INGLÊS DEFINIÇÃO

COURAçA DE ESCAVAçãO

CRAVAçãO DE TUBO

CRAVAçãO DE TUBOS

DEMOLIçãO DE TUBULAçãO

DESTRUIçãO DO TUBO

ENTERRAMENTO DIRETO DOS TUBOS

ESCAVAçãO A CéU ABERTO OU ABERTURA DE VALAS

ESCAVAçãO POR PERCUSSãO

Cilindro de aço dentro do qual se executa a escava-ção manual ou mecanizada. Fazem parte do equi-pamento recursos que permitem seu ajuste, para controle do alinhamento e nivelamento.

Sistema não direcionável de execução de furo atra-vés do avanço de uma couraça de aço, normalmen-te com extremidade aberta, usando um martelo de percussão a partir de um poço de entrada. No caso de máquina com extremidade aberta, o solo pode ser removido por rosca, jato ou ar comprimido. Em condições adequadas de solo, pode-se usar uma carcaça com ajuste apertado.

Sistema de instalação direta de tubos atrás de um Equipamento Blindado (Shield) que executa o avan-ço de segmentos de tubos através de pistões hi-dráulicos (macaco), a partir de uma Coluna de Per-furação, de modo que os tubos formem uma coluna contínua dentro do solo.

Termo alternativo para Arrebentamento de Tubu-lação

Método baseado na execução de Micro-túneis, na qual uma rede com defeito é escavada juntamente com o solo adjacente, como seria feito para uma instalação nova. Normalmente, a máquina de mi-cro-túnel precisará ter uma certa capacidade de tri-turação para operar com eficiência. Pode-se encher a rede defeituosa com argamassa, para melhorar o direcionamento. Como alternativa, alguns sistemas empregam um dispositivo tipo tromba para vedar o tubo na frente da máquina.

Lançamento de rede através do puxamento de um arado enquanto se alimenta uma extensão contí-nua de tubos colocados na superfície e enterrados a partir de sua traseira.

Método em que o acesso é feito através de esca-vação da superfície até o nível requerido para a instalação, manutenção ou substituição de tubos, eletrodutos ou cabos. Após o serviço, executa-se o reaterro da vala e a recomposição da superfície.

V. Perfuração por Impacto.

N2

Glossário de

Termos

CORTE DE TUBOS

CORTE POR JATO

CORTE POR JATO DE FLUIDO

Técnica de arrebentamento de redes existentes através de corte longitudinal. Ao mesmo tempo puxa-se um tubo do mesmo diâmetro ou maior, atrás da ferramenta de corte.

Técnica de Perfuração Guiada que utiliza jatos de fluido sob pressão para executar a ação de corte no solo.

V. Corte por Jato

PIPE SPLITTING

JET CUTTING

FLUID JET CUT

JACKING SHIELD

PIPE RAMMING

PIPE JACKING

PIPE DISPLACEMENT

PIPE EATING

MOLE PLOUGHING

OPEN CUT

PERCUSSIVE MOLING

ESTABILIzAçãO qUíMICA

ESTAçãO INTERMEDIÁRIA DE MACAqUEAMENTO

Serviço de recuperação que compreende o fecha-mento de um trecho de rede entre dois pontos de acesso para introdução de um ou mais compo-nentes em solução, no interior do tubo e no solo adjacente, se necessário, produzindo uma reação química. Esses sistemas podem ter uma grande va-riedade de funções, tais como a vedação de trincas e cavidades, a criação de uma nova superfície de parede com características hidráulicas superiores ou a estabilização do solo.

Estrutura de aço com pistões hidráulicos, projetada para operar entre os Tubos de Cravação Especiais de dois tramos de uma rede, para propiciar empuxo adicional em longos avanços.

ExCêNTRICO DE DIREçãO

ExPANSOR

FLUIDO/ LAMA DE PERFURAçãO

FORçA DE AVANçO

FORçA DE TRAçãO

FURO NãO REVESTIDO

FURO PILOTO

FURO REVESTIDO

Seção da coluna de perfuração, logo atrás da Cabe-ça de Perfuração, que permite correções de direção girando a Coluna de Perfuração, para orientação da cabeça. Usado com freqüência na Perfuração Direcional.

Ferramenta de alargamento do furo durante a Ope-ração de Puxamento no sentido inverso, mais por compressão do solo adjacente do que por esca-vação. Usado algumas vezes nos processos tanto avanço como de retorno. O termo também pode se aplicar a uma cabeça de arrebentamento usado para quebrar a rede existente durante uma Substi-tuição in Loco.

Mistura de água e, usualmente, bentonita ou po-límero, bombeada continuamente para a Cabe-ça de Corte para facilitar a remoção do material escavado, estabilizar o furo, refrigerar a cabeça e lubrificar para facilitar a instalação da Tubulação Final. Em condições especiais de solo, pode-se usar somente água.

Força aplicada nos tubos numa operação de Crava-ção de Tubulação

Força de tração aplicada a uma Coluna de Perfura-ção durante o puxamento em sentido inverso. Nor-malmente, as máquinas de Perfuração Direcional e Perfuração Guiada são especificadas pela sua força máxima de tração.

Furo sem revestimento ou tubo introduzido, ou seja, temporária ou permanentemente autoportan-te.

Primeiro passo (normalmente direcionável) do pro-cesso de perfuração, que requererá alargamento posterior em sentido inverso, com um Alargador ou ferramenta similar. Mais utilizado em Perfuração Guiada, Perfuração Direcional e sistemas de Micro-túnel de duas etapas.

Furo no qual se introduz um tubo, normalmente uma luva de aço, simultaneamente com a perfura-ção. Associado usualmente à Perfuração com Ros-ca. N3

Glossário de

Termos

CHEMICAL STABILISATION

INTERMEDIATE JACKING STATION

BENT SUB

EXPANDER

DRILLING FLUID/ MUD

JACKING FORCE

PULL-BACK FORCE

UNCASED BORE

PILOT BORE

CASED BORE

MÁqUINA DE PERFURAçãO COM PRESSãO BALANCEADA

MÁqUINA DE PERFURAçãO DE TúNEL

MÁqUINA DE PERFURAçãO DE TúNEL COM ROSCA

Tipo de máquina para execução de túneis ou Mi-crotuneis no qual se aplica pressão mecânica no material da face de corte controlada para assegurar o equilíbrio com a pressão do solo, para evitar des-lizamentos ou recalques. Normalmente, este termo não se aplica às máquinas cuja pressão se origina do conjunto principal de Cravação de Tubos, situa-do no Poço de Entrada, ou a sistemas onde o equi-líbrio com a pressão do solo é assegurado por lama ou Fluido de Perfuração pressurizado.

Máquina mecanizada de escavação de túneis em seção circular plena, usualmente de diâmetro com Condições de Acesso de Pessoal, direcionável e com cabeça rotativa de corte, controlada de dentro da couraça ou remotamente. Para instalação de tubos, conduz uma coluna de tubos para cravação.

Tipo de Máquina de Perfuração de Túnel (TBM) na qual o solo escavado é removido para o poço de entrada por eixos helicoidais (rosca) que passam através do tubo final empurrado atrás da máquina (TBM).N4

Glossário de

Termos

INJEçãO DE RESINA

INSPEçãO INTERNA

LIMPEzA PREPARATóRIA

LOCALIzADOR

Reparo Localizado de redes, normalmente de esgo-to, através da injeção de uma formulação de resina em trincas ou cavidades, que após a cura irá evitar vazamentos e deterioração posterior. Poderá tam-bém aumentar a resistência estrutural da rede.

Método de verificação das condições da rede exis-tente por inspeção visual com Condições de Acesso de Pessoa em redes de grande diâmetro ou pelo uso de equipamentos de controle remoto, tais como CFTV.

Limpeza interna da rede, particularmente de esgo-to, antes da inspeção, feita normalmente com Hi-drojateamento e remoção do material quando for o caso.

Instrumento eletrônico usado para determinar a posição e intensidade do sinal eletromagnético emi-tido por um transmissor instalado atrás da Cabeça de Corte de um sistema de perfuração, num equi-pamento de Perfuração Por Impacto ou no interior de uma rede existente. Algumas vezes chamado de Sistema de Rastreamento.

HIDROJATEAMENTO

INFILTRAçãO

INJEçãO

Limpeza interna de tubulações usando jatos d’água com alta pressão.

Infiltração de água do lençol freático através de trincas ou juntas com defeito, numa rede ou nos ramais domiciliares e poços de visita.

Preenchimento do espaço anular entre a Rede Exis-tente e a Tubulação Final. Também é usada para preencher o espaço em torno das ligações de ra-mais e entre o novo tubo e os poços de visita. Ou-tros usos da injeção são para Reparos Localizados de redes com defeito e tratamento do solo antes da escavação, durante a instalação de novas redes.

WATER JETTING

INFILTRATION

GROUTING

RESIN INJECTION

INTERNAL INSPECTION

PREPARATORy CLEANING

LOCATOR

EARTH PRESSURE BALANCED (EPB) MACHINE

TUNNEL BORING MACHINE (TBM)

AUGER TBM

MEDIçãO DURANTE A PERFURAçãO

MéTODOS NãO DESTRUTIVOS (MND)

MICROTUNEL

MóDULO PRINCIPAL

OVALIzAçãO

PENETRAçãO NO SOLO

PERFURAçãO A SECO

PERFURAçãO COM AUxíLIO DE FLUIDO

PERFURAçãO DIRECIONAL

Instrumentação de acompanhamento da perfu-ração que fornece informações contínuas simul-taneamente com a execução da perfuração, nor-malmente transmitindo para uma tela situada na máquina de perfuração ou em sua proximidade.

Métodos para instalação, recuperação, substituição ou reparo de tubos, dutos, cabos e outras instala-ções subterrâneas com o mínimo de escavações, a partir da superfície do terreno. Pode também com-preender métodos associados, tais como detecção de vazamentos, inspeção e localização da infra-es-trutura existente.

Sistema direcionável de Cravação de Tubos por controle remoto destinado à instalação de tubos de diâmetro menor que o permitido para Acesso de Pessoal.

Módulo principal parte de uma Máquina de Perfura-ção usada em Microtunel. Podem ser usadas duas ou mais máquinas, dependendo das dimensões requeridas para instalação e da presença de uma junta articulada para facilitar o direcionamento.

Diferença entre os diâmetros máximo e mínimo, dividida pelo diâmetro médio, numa determinada seção transversal da rede, geralmente expressa em porcentagem.

Termo alternativo para Perfuração por Impacto.

Sistema de perfuração que não utiliza Fluido de Perfuração. Normalmente associado à Perfuração Guiada por Impacto, mas também usado em al-guns métodos rotativos.

Técnica de Perfuração Guiada que utiliza uma combinação de perfuração mecânica e jatos pres-surizados de fluido para executar o corte do solo.

Sistema direcional para instalação de tubos e ca-bos utilizando um equipamento de perfuração, a partir da superfície. Esse termo se aplica a traves-sias de grande ou pequena extensão, bem como para execução de toda a rede de tubulação, na qual se executa a Coluna de Perfuração por meio de um furo piloto com auxílio de um fluido, pos-teriormente executa-se o alargamento em sentido contrario ao da perfuração através Alargadores e Tubo de Reforço até que se atinja o diâmetro ne-cessário para a instalação da Tubulação Final. As mudanças de direção durante a execução do furo piloto são feitas através do Excêntrico de Direção, que graças a sua geometria permite a mudança de direção em qualquer sentido. O rastreamento da Coluna de Perfuração é feito através de uma sonda alojada na cabeça de perfuração que emite um sinal captado na superfície. Os termos Perfu-ração Direcional e Perfuração Guiada tendem, nos últimos tempos, a se sobrepor, sendo que o último,

MEASUREMENT WHILE DRILLING (MWD)

TRENCHLESS TECHNOLOGy

MICROTUNNELING

CAN

OVALITy

EARTH PIERCING

DRy BORING

FLUID ASSISTED BORING/ DRILLING

DIRECTIONAL DRILLING

N5

Glossário de

Termos

PERFURAçãO GUIADA

PERFURAçãO GUIADA COM ROSCA

PERFURAçãO HORIzONTAL DIRECIONAL (HDD)

PERFURAçãO LIVRE

PERFURAçãO POR EMPUxO

PERFURAçãO POR IMPACTO

PERFURAçãO POR PERCUSSãO

Sistema direcionável de instalação de redes, con-duits e cabos usando um equipamento de perfura-ção com lançamento na superfície ou em um poço de entrada. Perfura-se um Furo Piloto com uma Coluna de Perfuração, alargando-o posteriormente em sentido inverso com um alargador, até a me-dida requerida pela Tubulação Final. As mudanças de direção necessárias durante a perfuração do furo piloto são feitas por uma cabeça assimétrica de perfuração, jatos excêntricos de fluido ou uma combinação de ambos, normalmente em conjun-to com um Localizador. Embora originalmente se referissem a aplicações diferentes do mercado, os termos Perfuração Guiada e Perfuração Direcional são, atualmente, intercambiáveis.

Termo usado em sistemas de Perfuração com Ros-ca Helicoidal que são similares aos de Microtuneis, mas com o mecanismo de direcionamento situado no Poço de Entrada (p.ex. um equipamento de tor-ção hidráulica que gira um eixo de aço com cabe-ça de corte de face assimétrica). O termo também pode indicar os sistemas com articulação rudimen-tar no eixo, próximo a cabeça, acionada por hastes procedentes do poço de entrada.

V. Perfuração Direcional

Equipamento de Perfuração com Rosca Helicoidal e sem Tubo de Revestimento

Método de execução do Furo Piloto através da in-trodução de um tubo fechado ou cabeça pelo solo, a partir de um Poço de Entrada. Alguns modelos de pequeno diâmetro possuem recursos para dire-cionamento através de uma cabeça piloto de face inclinada e monitoração eletrônica, geralmente em conjunto com um Localizador. Pode-se usar o alar-gamento no sentido inverso para aumentar o diâ-metro do Furo Piloto.

Termo alternativo para Perfuração por Percussão

Uso de uma ferramenta composta por um marte-lo de percussão colocado dentro de uma carcaça adequada, normalmente com forma de torpedo. O martelo pode ser pneumático ou hidráulico. Nor-malmente, esse termo está associado a dispositi-vos não direcionais ou com direcionamento limi-tado, sem ligação rígida com o poço de entrada. Baseado na resistência (atrito) do solo durante o avanço. Durante a perfuração, o solo é deslocado,

antigamente, se referia a equipamentos menores, destinados a aplicações de menor porte. O termo Furo Direcional também é usado em ambos os ca-sos, não sendo boa prática deduzir nada sobre a capacidade do equipamento com base na termino-logia.

GUIDED BORING

GUIDED AUGER BORING

HORIzONTAL DIRECTIONAL DRILLING (HDD)

FREE BORING

THRUST BORING

IMPACT RAMMING

IMPACT MOLING

N6

Glossário de

Termos

N7

Glossário de

Termos

e não removido. Pode-se executar um furo sem suporte em solo adequado, ou puxar ou empurrar uma tubulação ou cabo atrás da ferramenta de perfuração. O termo Penetração no Solo é usado com freqüência nos Estados Unidos como alterna-tiva a Perfuração por Percussão.

AUGER BORINGPERFURAçãO POR ROSCA HELICOIDAL

PERFURATRIz DE IMPACTO

PERFURATRIz DE PORTE MéDIO

POçO DE ACESSO

POçO DE ACIONAMENTO

POçO DE CHEGADA

POçO DE ENTRADA

POçO DE LANçAMENTO

POçO DE RECEPçãO

POçO DE SAíDA

PUxAMENTO NO SENTIDO INVERSO

qUEBRA DE TUBOS

Técnica de perfuração a partir de um poço de en-trada, utilizando uma cabeça rotativa de corte. O material escavado é removido para o poço de en-trada por aletas helicoidais que giram numa car-caça de aço. O equipamento pode ter capacidade limitada de direcionamento. V. Perfuração Guiada com Transporte por Rosca.

V. Perfuração por Impacto

Equipamento de porte médio, direcional, com lan-çamento da superfície. Destinado á instalação de tubos e cabos. O rastreamento da Coluna de Per-furação pode ser feito através de uma Sonda ou de um Localizador.

Termo alternativo para Poço de Entrada.

Termo alternativo para Poço de Entrada.

Termo alternativo para Poço de Saída (Drive Pit.)

Câmara ou escavação onde se posiciona o equipa-mento de perfuração para a recuperação ou ins-talação de uma tubulação ou cabo. Pode conter uma Parede de Reação, para transmitir as cargas de reação para o solo. Também conhecido como Poço de Acesso ou Poço de Lançamento.

Termo alternativo para Poço de Entrada

Termo alternativo para Poço de Saída

Câmara ou escavação para onde o equipamento de perfuração é dirigido e recuperado após a instala-ção ou recuperação da Tubulação Final. Também conhecido como Poço de Recepção.

Fase da Perfuração Guiada ou Perfuração Direcio-nal na qual a Coluna de Perfuração é puxada no sentido inverso ao da perfuração até o poço de en-trada, normalmente instalando a Tubulação Final simultaneamente.

Termo alternativo para Arrebentamento de Tubu-lação

RADAR DE PENETRAçãO NO SOLO (GPR)

RECOMPOSIçãO

Radar usado para localizar vazios no subsolo ou tubulações subterrâneas desconhecidas a partir da superfície ou do interior de uma rede.

Reaterro, compactação e repavimentação, de qual-quer escavação para restaurar a superfície e a es-trutura do solo, de modo a permitir que desempe-nhe sua função original.

MOLE

MIDI-RIG

ENTRy SHAFT/PITTHRUST PIT

TARGET SHAFT/ PITDRIVE SHAFT/ PIT

LAUNCH SHAFT/ PIT

RECEPTION SHAFT/ PITEXIT SHAFT/PIT

PULL-BACK

PIPE CRACKING

GPR

REINSTATEMENT

REDE DANIFICADA

REDE ExISTENTE

RE-ExPANSãO

RENOVAçãO

RENOVAçãO IN SITU

REPARO COM REMENDO

REPARO LOCALIzADO

REPARO PONTUAL

REVESTIMENTO

REVESTIMENTO POR ASPERSãO

REVESTIMENTO POR INSERçãO

REVESTIMENTO POR INSERçãO COM CURA IN LOCO (CIPP)

REVESTIMENTO POR INSERçãO APERTADA DE TUBULAçãO DEFORMADA

Tubulação com defeitos que será recuperada por algum método não destrutivo.

Rede original, na qual se instala o revestimento. Também chamada de Rede Danificada.

Processo preparatório que compreende a introdu-ção de um expansor numa tubulação deformada para restaurar sua seção circular. Normalmente esse trabalho é feito antes da inserção de uma tu-bulação permanente ou reparo localizado.

Recuperação de redes por Métodos Não Destruti-vos (MND).

V. Inserção com a Rede em Carga.

Tipo de Reparo Pontual, no qual uma pequena peça de material impregnado com resina é posicionada e curada na Rede Existente.

Serviço de reparo em uma rede, particularmente de esgoto, com comprimentos menores do que a distância entre dois pontos de acesso.

Termo alternativo para Reparo Localizado.

Tubo ou revestimento interno usado para recuperar uma rede existente, sem escavação.

Método de aplicação de um revestimento de arga-massa de cimento ou resina através de uma cabeça de aspersão que é puxado por um guincho com velocidade controlada através da rede existente.

Introdução de um tubo novo, empurrado ou puxa-do para dentro da rede existente, seguida de in-jeção no espaço anular. O tubo inserido pode ser contínuo ou em tubos individuais. Este último as vezes é chamado de Revestimento por Inserção de tubos.

Sistema em que um tubo de tecido flexível é im-pregnado com resina e forçado em posição contra a parede interna de uma rede com defeito ou ou-tro duto antes da cura da resina e endurecimento do material. A tubulação não curada pode ser pu-xada por guincho ou sofrer inversão por pressão de água ou ar. As tubulações podem ser estruturais ou suplementares à rede existente.

Sistema de inserção em que a nova rede mantém contato apertado com a rede existente. Nas técni-cas típicas, a tubulação tem seu tamanho reduzido temporariamente por dobragem ou Compressão, voltando à forma original após a introdução na Rede Existente.

N8

Glossário de

Termos

CARRIER PIPE

HOST PIPE

RE-ROUNDING

RENOVATION

ON-LINE RENOVATIONPATCH REPAIR

LOCALISED REPAIR

POINT REPAIR

LINING

SPRAy LINING

SLIPLINING

CURED-IN-PLACE LINING (CIPP)

CLOSE-FIT LINING

RECUPERAçãO Melhoria ou recuperação de tubulações por qual-quer Método Não Destrutivo (MND) ou outras téc-nicas, que incorpora a estrutura da tubulação e está voltada para a melhoria de seu desempenho e o aumento de sua vida útil. A recuperação pode estar voltada para a melhoria do desempenho es-trutural ou hidráulico.

REHABILITATION

REVESTIMENTO POR INSERçãO COM A REDE EM CARGA

Instalação de um revestimento, usualmente em re-des de gás, no qual a Rede Existente permanece em serviço. Também conhecido como Recuperação em Carga.

REVESTIMENTO POR INSERçãO DE NOVA TUBULAçãO MODIFICADA

REVESTIMENTO POR INSERçãO DE SEGMENTOS

N9

Glossário de

Termos

LIVE INSERTION

REVESTIMENTO POR INSERçãO DE TUBULAçãO COM DOBRA E RECONFORMAçãO

REVESTIMENTO POR INSERçãO DE TUBULAçãO EM ESPIRAL

REVESTIMENTO POR INSERçãO DE TUBULAçãO REDUzIDA

REVESTIMENTO POR INSERçãO MACIA

ROBô

SISTEMA DE RASTREAMENTO

SONAR

Termo alternativo para Revestimento por Inserção Apertada de Tubulação Deformada.

Uso de tubos pré-fabricados em redes com Condi-ções de Acesso de Pessoal para formar uma nova tubulação em uma rede com defeito. Normalmen-te, as juntas dos segmentos são vedadas e faz-se injeção no espaço anular para que haja união com a rede existente.

Termo usado para descrever alguns sistemas nos quais se dobra a tubulação para reduzir seu tama-nho durante a inserção e depois se faz o mesmo voltar à forma original com a aplicação de pressão ou calor. V. Revestimento por Inserção Apertada de Tubulação Deformada

Técnica na qual uma tira plástica é enrolada em es-piral por uma máquina adequada que trafega pela Rede Existente à medida que se adicionam novas tiras. Pode-se executar injeção no espaço anular ou expandir a tubulação para reduzir esse espaço e formar um Revestimento por Inserção Apertada de Tubulação Deformada. Em diâmetros maiores, pode-se produzir o revestimento no interior da tu-bulação colocando manualmente a tira plástica em espiral.

Tubulação de polietileno cujo diâmetro é reduzido antes da inserção pela passagem por rolos ou fer-ramentas, na fábrica ou no campo como parte do processo de instalação. Após a instalação a tubu-lação volta a seu tamanho normal através da apli-cação de pressão no interior. V. Revestimento por Inserção de Tubulação com Ajuste Apertado.

Termo alternativo para Revestimento por Inserção de Tubulação com Cura in Loco.

Equipamento com controle remoto monitorado por Circuito Fechado de Televisão (CFTV), usado prin-cipalmente para Reparos Pontuais, corte de inter-ferências, reabertura de ligações domiciliares, inje-ção de resina em trincas e cavidades, fresagem e preenchimento.

V. Localizador

Método de diagnóstico de tubulações usando emis-são de alta freqüência para estabelecer o perfil in-terno do tubo. A maioria dos sistemas de sonar são projetados para trabalhar melhor na água do que no ar.

MODIFIED SLIPLINING

SEGMENTAL LINING

FOLD & FORM LINERS

SPIRAL LINING

SWAGED LINERS

SOFT LINING

ROBOT

WALKOVER SySTEM

SONAR

SONDAS

SUBSTITUIçãO IN SITU

SUBSTITUIçãO POR ARREBENTAMENTO

TRABALHO PRELIMINAR

TRAVESSIA

TUBO DE PUxAMENTO

TUBO DE REFORçO

TUBO DE REVESTIMENTO

TUBO LUVA

TUBOS DE ESTAçãO INTERMEDIÁRIA

TUBULAçãO CURADA IN LOCO (CIPP)

TUBULAçãO FINAL

TUBULAçõES DE CRAVAçãO

Equipamentos e instrumentos inseridos no interior do furo, destinados a determinar a posição do mes-mo numa Perfuração Direcional ou investigação de campo.

Arrebentamento de uma rede existente e instala-ção de uma nova tubulação no mesmo local.

Técnica de arrebentamento da rede existente usan-do força mecânica a partir de seu interior e forçan-do os fragmentos para dentro do solo adjacente. Ao mesmo tempo, introduz-se a tubulação final, do mesmo diâmetro ou maior, que segue atrás da ferramenta de arrebentamento. O dispositivo de arrebentamento é baseado em uma ferramen-ta pneumática de Perfuração por Percussão que converterá a força de avanço em força radial de arrebentamento, ou por um dispositivo hidráulico instalado no poço de acesso da rede para exercer força radial (Arrebentamento Hidráulico). V. tam-bém Corte de Tubos.

Parte da obra, normalmente anterior aos trabalhos de recuperação, que compreende a Limpeza Pre-paratória e sua Inspeção Interna.

Método não Destrutivo (MND) de instalação cujo objetivo principal é assegurar uma ou mais passa-gens sob um obstáculo.

Tubo fabricado para ser instalado na traseira do cilindro de escavação, no qual se acopla à extre-midade do equipamento através da qual é feito o avanço.

Tubo de perfuração rotativa, de diâmetro maior que o do furo piloto, colocado em torno deste, com a borda cortante menos avançada. Seu ob-jetivo é proporcionar rigidez para o tubo de perfu-ração, de modo a assegurar o controle direcional em furos longos, reduzir o atrito entre a Coluna de Perfuração e o solo e facilitar a circulação do fluido. V. Perfuração Direcional.

Tubo usado para dar suporte a um furo. Usualmen-te, não é a Tubulação Final.

Tubo instalado como proteção externa da Tubula-ção Final

Tubos projetados especialmente para uso numa Estação Intermediária de Avanço.

Termo alternativo para Inserção de Tubulação com Cura in Loco, normalmente implicando recupera-ção estrutural.

Rede permanente para uso operacional.

Tubulações projetadas para instalação utilizando métodos de cravação por pistões (macacos hidráu-licos)N10

Glossário de

Termos

SURVEy TOOLS

ON-LINE REPLACEMENT

PIPE BURSTING

PRECONDITION-ING WORK

CROSSING

LEAD PIPE

WASHOVER PIPE

CASING

SLEEVE PIPE

INTERJACK PIPES

CURED-IN-PLACE PIPE (CIPP)

PRODUCT PIPEJACKING PIPES

VALETAMENTO

VAzãO DE INFILTRAçãO

Termo alternativo para Escavação a Céu Aberto.

Quantidade total de água de infiltração, sem dis-tinção de fonte.

N11

Glossário de

Termos

TRENCHING

INFILTRATION/ INFLOW (I/I)

ASSOCIAçãO BRASILEIRA DE TECNOLOGIA NãO DESTRUTIVA

AL. OLGA 422 CJ 97 / BARRA FUNDA,CEP 01155-040 / SãO PAULO – BRASIL

TEL. 55 (11) 3822-2084

INTERNATIONAL SOCIETY FOR TRENCHLESS TECHNOLOGY

15 BELGRAVE SqUARE, LONDON,SW1x 8PS, UK INGLATERRA

TEL. +44 (0) 171 259 6755FAx +44 (0) 171 235 6976