Download - Tubulação de Aço

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS FACULDADE DE TECNOLOGIA

TECNOLOGIA EM SANEAMENTO AMBIENTAL

Tubulações de Aço e Concreto

Evolução Histórica do Sistemas de Saneamento

Sumérios instruções sobre o sistema de irrigação (4.000 a.C);

Na Índia, construção de galerias de esgoto (3.500 a.C);

Nippur, obras de abastecimento e drenagem no Vale Indo (3.200 a.C);

Uso de Tubos de Cobre no palácio do faraó Keóps (2.00 a.C);

Evolução Histórica

1500 a.C. – Primeira tubulação de distribuição de água, na ilha de Creta

4 a 14 d.C. – Distribuição de água por tubos, Turquia.


100 d.C. – Aquedutos Romanos

Por volta de 50 dC, Roma possuía 10 aquedutos

totalizando 421.950 metros (87% enterrados, 2% em estruturas

baixas, 11% em arcos)


1237 – Primeiro sistema de abastecimento de água encanada de Londres, Inglaterra;

1455 – Primeira tubulação de ferro fundido no Castelo de Dillenburgh, Alemanha;

1652 – Adutora de ferro fundido em Boston, Estados Unidos;

1664 – Palácio de Versailles na França.

Adutora em ferro fundido com mais de 22 km

Tubulação em Aço

Apresenta a menor relação custo/resistência mecânica;

Brasil – fabricação nos diâmetros de 150 a 2500 mm.

Fabricação com as Normas da ABNT e a Americana AWWA.

Fabricação de Tubos de Aço

Tubos sem costura:

laminação, extrusão e fundição

Tubos com costura (soldados):

Resistência elétrica (ERW – Electric Resistance Welding)

Tubos espirais (SAWH – Helicoidal Submerged Arc Welding)

Tubos UOE (SAWL – Longitudinal Submerged Arc Welding)

Fabricação SAW Longitudinal - UOE

Fabricação SAW Espiral – Helicoidal Contínua

Fabricação ERW Longitudional

Ensaios

Destrutivos: Alargamento e Achatamento

Não Destrutivos: Radiográfico e Ultra-som

Outros Ensaios:

NBR 6154: Tubo de aço seção circular – ensaio de achatamento.NBR 6206: Tubo de aço seção circular – ensaio de alargamento.NBR 6338: Tubo de aço seção circular – ensaio de dobramento.NBR 6205: Tubo de aço seção circular – ensaio de flangeamento.

Ensaios

Aplicação dos Tubos de Aço

Usos Industriais;

Oleodutos;

Gasotudo;

Adutoras;

Irrigação;

Emissários;

ETA.

Características das tubulações de aço

Resistência à pressão interna e externa. Facilidade de deformação (cuidados no transporte,

descarga e montagem)

Custo superior (material e instalação)

Pouca resistência à corrosão (necessita revestimentos)

Dificilmente apresenta vazamentos, são facilmente reparados

Necessita revestimento interno (auxiliar no escoamento)

Tipos de tubos e suas características:

Tubos de aço Ponta e Bolsa Junta Elástica :USO: Captação, adução, estações de tratamento, linhas de recalque, distribuição e irrigação, dentre outros. Desenvolvido com alojamento do anel de vedação na bolsa, garantindo estanqueidade total e uma perfeita montagem por acoplamento deslizante

Vantagens: - Fácil montagem e manuseio, produtividade diária de assentamento, Menos

número de acoplamentos, resistência à impactos e

sobrepressões


Tubos de aço Ponta e Bolsa junta Soldada :USO: Alternativas técnicas para viabilização de projetos onde juntas travadas e blocos de ancoragem são requeridos É formado por uma ponta lisa e uma bolsa expandida na extremidade do tubo ou conexões.Após centralização e o aclopamento, é feita uma solda circunferêncial de filete, pelo lado interno, ou externo e interno

Vantagens: Redução/eliminação dos

blocos de ancoragem, fácil centralização e montagem, estanqueidade perfeita e

permanente, menor número de acoplamentos, resistência à impactos e sobrepressões

Tubos de Aço Biselados


USO: imensa gama de aplicações, adutoras de alta pressão, camisas metálicas para furos unidirecionais em travessias subterrâneas executadas por métodos não-destrutivo.Diâmetro entre 150 e 3.000mm, em aço carbono com costura, AWWA C 200 (ABNT – NB4 9797)

Vantagens: Absorve cargas de tração longitudinal,

estanqueidade perfeita e permanente, execução de

adutoras e emissários

Conexões e peças especiais


A versatilidade do aço carbono permite o desenvolvimento de conexões e peças especiais de acordo com a concepção ideal do projeto, uma vez que não depende de matrizes para a sua fabricação. As peças especiais de aço também podem ser feitas no campo, com o corte e soldagem de seções de tubos e conexões. As conexões e peças especiais devem ser fornecidas com dimensões segundo AWWA C208 ou mediante apresentação do projeto.

Conexões e peças especiais

Revestimentos:

Estruturas e tubulações metálicas enterradas: estão sujeitas às ações

corrosivas de natureza eletroquímica ou eletrolítica.

Revestimentos: executados especificamente de acordo com a aplicação dos tubos e acessórios, seguindo normas e padrões internacionais, e proporcionando produtos com alto valor agregado, adequado ao mercado de saneamento no Brasil e em sintonia com as tendências mundiais de revestimento.

Os revestimentos podem ser: Internos ou Externos

Revestimento Interno Cement Mortar – apropriado para a condução de água, é indicado para revestimento de tubulação PBJE até DN 700mm, conforme norma NBR 10515, da ABNT.Coal Tar Enamel Tipo I – apropriado para a condução de água, pode ser utilizado no revestimento de qualquer tipo de diâmetro do tubo, conforme norma NBR 12780, da ABNT

Poliuretano Puro sem solvente – apropriado para condução de água, pode ser utilizado no revestimento de qualquer tipo de diâmetro de tubo. Coal Tar Epoxi – apropriado para a condução de água, pode ser utilizado no revestimento de qualquer tipo ou diâmetro do tubo, conforme norma NBR 12309, da ABNT

Revestimento Externo Polietileno Tripla-camada : Uma barreira protetora duradoura entre a superfície do tubo e o meio

ambiente

O revestimento é composto por primer epoxi, adesivo e polietileno/polipropileno:

Propriedades:Alta resistência química e mecânicaÓtima aderênciaExcelente flexibilidadeAlta resistência ao deslocamento catódicoBoa resistência à abrasão

FBE – Fúsion Bonded Epoxy: Filme contínuo fundido e aderido diretamente à superfície metálica

Revestimento Externo

Pintura em pó a base de resina epoxy que é aplicado por bicos automatizados sobre o tubo aquecido a uma temperatura de 240ºC

PropriedadesAlta resistência químicaÓtima aderênciaExcelente flexibilidadeAlta resistência ao descolamento catódicoBoa resistência à abrasão

Transporte, Armazenagem e Manuseio de Tubos de aço

Deve ser feita rigorosamente de acordo com as recomendações do fabricante no que se refere ao empilhamento máximo, ao manuseio e

exposição à agentes corrosivos ou ambientes

e condições desfavoráveis.

Transporte: Caminhões adaptados para este tipo de serviço

O comprimento do veículo deverá ser suficiente para que os tubos fiquem totalmente apoiados.

As laterais deverão ser resistentes e reforçadas/caso as amarras das pilhas se desfaçam

Deverão ser obedecidos os limites de empilhamento, a capacidade de carga dos veículos e a legislação de trânsito em vigor.

Os tubos deverão ser contidos lateralmente e nas extremidades, de maneira a impedir qualquer deslocamento longitudinal nas arrancadas/frenagens.

Não provocar impactos e avarias aos tubos e conexões,evitar o manuseio violento e o contato dos mesmos com peças metálicas salientes.

Armazenagem

Deverão ser armazenados de maneira adequada evitando-se danos provocados pela intempéries e evitar exposição a agentes corrosivos ou inadequados.

O local de estocagem deverá ser próximo do ponto de utilização; o tempo de estocagem deverá ser o inferior possível

Tipos de Armazenagem Armazenagem do tipo “apoiado”, com bolsas em

sentido alternados.

Armazenagem do tipo “sobreposto”, com bolas em sentido alternados.

Armazenagem

Conexões: Deverão ser armazenadas em tablados de

madeira, gavetas ou prateleiras, nunca amontoadas aleatoriamente

Não deverão ser misturados tubos de diferentes diâmetros em uma mesma pilha.

Manuseio Carga e descarga: deverão ser utilizados equipamentos mecânicos com

capacidade adequada Evitar balanços, choques com a carroceria do veículo ou com outras peças, contato

brutal com o chão e atritos (revestimento externo)

Poderão ser utilizadas cintas de lona ou nylon tipo “sling”

Na utilização de duas cintas, o equilíbrio será mantido através de um “balancim”

Conexões e peças não deverão, em hipótese alguma, ser arrastados ou rolados (pranchas de madeira, empilhadeiras ou guincho). Na descarga na frente de serviços, os tubos, conexões e peças deverão ser dispostos ao longo das valas do lado oposto à terra removida. Deverão ser evitadas descargas com lançamento ao solo, descargas sobre pedras, raízes ou outros.

Tubulações de ConcretoHistórico

• Primeiramente as obras se destinavam mais à proteção, ao conforto e a ostentação, do que ao saneamento básico.

• No Brasil a iniciativa tomada no período do império, dotando a cidade do Rio de Janeiro de modelar serviço de esgotos, antes de Nova Iorque, Praga, Berlim e Buenos Aires e a obra de Saturnino de Brito

Histórico

Período pré-1800

As primeiras canalizações com a finalidade de remover a água das chuvas junto com o esgoto.

Período de 1800 a 1880

Na década de 40, na Alemanha, houve o primeiro coletor de esgoto, onde as ligações domiciliares eram feitas diretamente à linha. A mais antiga informação de instalação de tubos de concreto para esgoto sanitário nos Estados Unidos refere-se a 1842 em Nova Iorque.

HistóricoPeríodo de 1880 a 1930

Os avanços nesta época incluem a produção de tubos de concreto, o desenvolvimento de teorias hidráulicas, conceitos sobre cargas atuantes no tubo, e normas para materiais e ensaios.

Período posterior a 1930

Nos anos seguintes aos anos de depressão e segunda guerra mundial a produção de tubos de concreto cresceu de forma significativa. Somente nos Estados Unidos à produção anual dobrou para quatro milhões de toneladas/ano até 1950.

Processo de Fabricação

SISTEMA POR GIRO COMPRESSÃO:

Para alta produção de tubos de concreto cumprindo as normas, este sistema se fundamenta em uma forte pressão radial exercida pelo cabeçal compactador, que esta montado sobre uma barra que faz movimentos simultâneos de giro e ascensão, enquanto a forma externa fica fixa. É o sistema mais eficaz e de maior produção para fabricar tubos de concreto, ponta e bolsa com junta rígida ou flexível, com ou sem armadura de aço.


SISTEMA POR VIBRO COMPRESSÃO:

No tubo ponta e bolsa para junta rígida ou flexível, com ou sem armadura de aço, assegura uma adequada vibração, enquanto que a ponta se conforma por meio de um cabeçal de pressão hidráulica e de movimento giratório. O conjunto assegura uma perfeita formação da bolsa e um alto grau de compactação conseguindo um tubo de concreto de excelente qualidade.Ideal para a produção de tubos de concreto de grandes diâmetros e comprimentos maiores, de qualquer que seja a sua forma.


SISTEMA VCR:

Produz desde tubos de concreto de seção circular ou retangular e cordões até elementos para proteção de encostas, trabalha por vibração de alta freqüência e pressão hidráulica. Com mínimo de peças móveis, somente um comando para todas as etapas da produção, com uma só forma externa, tudo em uma pequena superfície com uma fossa de trabalho abaixo do nível do solo que pode ser operada por um só operário..

Juntas

As juntas de concreto, são utilizadas em sistemas de abastecimento de água, em linhas de grandes diâmetros devido ao seu baixo custo e à sua resistência às cargas externas, porém apresentam constantes vazamentos , com grande dificuldade de manutenção, no Brasil, ainda existem algumas adutoras com este material em operação.

Tipos de Juntas

Juntas de areia e cimento;

É aplicada internamente e externamente aos tubos de concreto armado, de modo a preencher todos os espaços vazios entre a ponta e a bolsa dos tubos conectados.

Junto de borracha;

Os vazamentos são raros mas ocorrem quando foi feito um mau assentamento.

Tipos de Juntas

Juntas de chumbo;

Os vazamentos ocorrem devido ao recalque do terreno ou má execução da junta.

Junta de Anel de Neoprene;

Tem sido utilizada para tubos de concreto armado, fibrocimento, cimento amianto e ferro fundido na construção de rede coletora de esgotos. O tubo apresenta um sulco anelar no interior da bolsa onde é colocado o anel de neoprene e efetuada a conexão.

Normas Técnicas

No Brasil nos referenciamos às Normas Técnicas da ABNT- Associação Brasileira de Normas Técnicas. Estas Normas visam:

Viabilizar o controle de qualidade dos tubos;

Garantir a confiabilidade e a segurança na sua utilização.

Normas Técnicas

A NBR 8890/2007- Tubos de concreto, de secção circular,

para águas pluviais e esgotos sanitários:

Determina as metodologias para a execução do ensaio de caracterização do tubo de concreto

Nomeclatura

Normas Técnicas

Tubos destinados a águas Pluviais:

PS1 E PS2 – Tubos SimplesPA1 E PA4 – Tubos Armados

Tubos destinados a condução de esgoto sanitário

ES – Tubo SimplesEA2 e EA4 – Tubos Armados

Normas Técnicas

A NBR-15645/2009 - Execução de obras de esgoto sanitário e drenagem de águas pluviais utilizando-se tubos e aduelas de concreto

Estabelece os requisitos exigíveis para a execução de obras de esgotamento sanitário e drenagem de águas pluviais

NBR-9647/1986 - Projetos de redes coletoras de esgoto sanitário

NBR-9814/1987- Execução de rede coletora de esgoto sanitário.

Utilização

Uso de tubos de concreto:

Emissário e redes troncos de esgotamento sanitário;

Sistemas de Drenagem de águas pluviais; (galerias de águas pluviais)

é freqüente o uso desse tipo de tubulação em sistemas de drenagem de aeroportos, rodovias, campos de futebol

entre outros.

Utilização


Sistemas de Abastecimento de água

- os tubos de concreto foram utilizados em linhas de grandes diâmetros divido a seu baixo custo.

- Atualmente, os tubos de concreto são utilizados em obras de captação e em adutoras, conduzindo

água bruta até uma estação de tratamento.

Utilização


Outras aplicações:

Passagem de animais e pessoas;

Fossa séptica;

Poços de inspeção.

Características das Tubulações de Concreto

Alta resistência e durabilidade;

Tubos de concreto com diâmetros superiores a 400 mm principal alternativa para obras de esgoto e águas pluviais vantagens na relação custo benefício,

Baixa resistência ao escoamento da água;

Os tubos de concreto simples são utilizados em condutos livres;

Características das Tubulações de Concreto

Quando é necessário tubos de grandes diâmetros é interessante o emprego de concreto armado, pois os tubos para uma mesma resistência, são mais leves e geralmente mais baratos;

Os tubos de concreto armado são utilizados em condutos forçados como em condutos simples;

Tubos rígidos X Tubos flexíveis

Tubo Flexível

(PVC e aço)

Tubo Rígido

(Concreto)

Compressão diametral

Compressão diametral

DEFORMAÇÃO SUPERIOR A 3%

DEFORMAÇÃO DE ATÉ 0,1%

Tubos rígidos X Tubos flexíveis

Solo de Envolvimento

Lateral

SEL> TUBO

TUBO >SEL

Carga do Solo

Carga do Solo

DEFORMAÇÃO DO TUBO

Vantagens

Alta resistência a cargas;

Alta durabilidade;

Ampla gama de tamanhos,

Baixa rugosidade;

Não sofre deformações;

Suporta cargas maiores que tubos flexíveis.

Desvantagens

Apresentam constantes vazamentos quando mal instalados;

Dificuldades na manutenção quando existe vazamento; os flexíveis.

Estão sujeitos a corrosão (esgoto com temperaturas elevadas e havendo quantidades consideráveis de sulfatos, os quais vão gerar o ácido sulfúrico que ataca o cimento do concreto)

Vantagens

Alta resistência a cargas;

Alta durabilidade;

Ampla gama de tamanhos,

Baixa rugosidade;

Não sofre deformações;

Suporta cargas maiores que tubos flexíveis.

Desvantagens

Apresentam constantes vazamentos quando mal instalados;

Dificuldades na manutenção quando existe vazamento; os flexíveis.

Pode apresentar alto custo de transporte quando utilizadas tubulações de grande massa e grandes diâmetros.

Estão sujeitos a corrosão (esgoto com temperaturas elevadas e havendo quantidades consideráveis de sulfatos, os quais vão gerar o ácido sulfúrico que ataca o cimento do concreto)

Execução de obras Assegurar qualidade e resistência dos tubos desde a saída da fábrica, até o aterramento da vala após a execução da obra; Realizar cálculos de quantidades e orçamentos previamente para não atrapalhar o andamento da obra e prejudicar o resultado final.

Estocamento na Fábrica Tempo mínimo de cura; Estocagem no pátio da fábrica; Preferência pela estocagem em pé; Estocar os tubos deitados limitando o número de pilhas obedecendo à carga previamente calculada.

Carregamento Os tubos não devem ser submetidos à movimentação e esforços maiores dos calculados. empilhamento em camadas; cabos de aço para amarração. Proteção nas bordas dos tubos- evitar danos superficiais que possam afetar negativamente sua durabilidade e funcionamento. As tensões produzidas não superem 35% da resistência característica do concreto, nem a 50% da tensão máxima correspondente à carga de ruptura.

Transporte O transporte dos tubos deve ser feito com todo o cuidado, de forma a não provocar avarias nos mesmos. Deve-se evitar, particularmente: Manuseio violento e colocação de tubos em balanço; Evitar contato dos tubos com peças metálicas salientes. Imobilidade transversal e longitudinal das peças;

Errado Correto

Descarga Área próxima à area de utilização, plana e coberta se possível;Evitar o lançamento direto ao solo, ou amontoá-los, sem critérios uns sobre os outros. Carregar os tubos e nunca arrastá-los sobre o solo ou contra objetos duros ou pneus. Utiliza-se equipamentos e maquinários adequados como tratores, cabos de aço e cintas especiais.

Instalação de Valas

A vala deve: permitir o acesso à montagem e compactação do terreno; ser estável, fazendo uso de escoramentos se necessário e respeitar um espaço entre a vala e o solo retirado do fundo desta (cerca de 90 cm); ser uniforme em toda sua parte cilíndrica; com o assentamento do tubo, as bolsas devem ser assentadas no sentido descendente das águas; o fundo das valas deve ser preparado com nichos para o alojamento das bolsas; o assentamento dos tubos deverá obedecer às cotas e alinhamento indicados no projeto;

·

Acoplamento dos tubos

Verificar se as pontas e bolsas possuem danos que possam afetar a estanqueidade da rede. Limpar a ponta e a bolsa para eliminar quaisquer impurezas.Não apoiar durante a descida o tubo a ser acoplado no fundo da vala. O tubo deve entrar na vala entrando 15 mm para dentro do tubo já assentado. Alinhar e centralizar. Verificar se o anel está em contato com a bolsa do tubo em toda a sua circunferência. Depois executar o empuxe de um tubo contra o outro.

Rejuntamento dos Tubos

Após a acoplagem dos tubos rígidos é procedida a execução das juntas coma argamassa de cimento e areia no traço de 1:4.

Reaterro

O material de reaterro adequado deve ser colocado ao longo do tubo, compactando-se desde a parte debaixo tomando uma atenção especial com as laterais do tubo para que recebem uma atenção especial.O material será colocado em camadas de 20 cm até 30 cm acima da geratriz superior do tubo. Este solo não deverá ser jogado na vala diretamente sobre o tubo, antes de completar os 30 cm da geratriz superior do tubo. Outro cuidado a ser tomado é não se trabalhar com maquinário ou equipamento pesado sobre o tubo até que já tenha um reaterro de pelo menos 80 cm acima da geratriz superior.

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

[1] AZEVEDO NETO, J. M. de. Manual de Hidráulica. 8ª Ed. Atualizada. Editora Blucher, 1999. [2] ALAMBERT JÚNIOR, Nelson. Manual prático de tubulações para abastecimento de água. Rio de Janeiro, ABES, 1997. [3] TETSVAKI e outros. Construção de Sistemas de Distribuição de Água. São Paulo, CETESB, 1975, Vol. I. [4] WIENDEL, Wolfgang G. Tubulações Para Água. São Paulo - CETESB, 1973, Vol. I.. [5] Tenaris Confab. Disponível em:http://www.tenaris.com. Acesso em 09 de junho de 2009. [6] Associação Brasileira de Tubos e Concretos. Disponível em:http://www.abtc.com.br. Acesso em 09 de junho de 2009.

http://www.tenaris.com/




http://www.abtc.com.br/





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