nts189-proj. de redes de distrib., adut. e linhas de esg. pe 80 ou pe 100

Norma Técnica SABESP NTS 189

Projeto de redes de distribuição, adutoras e linhas de esgotos em polietileno PE 80 ou PE 100 Especificação

São Paulo Dezembro - 2004

NTS 189 : 2004 Norma Técnica SABESP

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S U M Á R I O 1 OBJETIVO .......................................................................................................................1 2 REFERÊNCIAS................................................................................................................1 3 DEFINIÇÕES....................................................................................................................2 4 ESPECIFICAÇÕES E DIMENSIONAMENTO DE TUBOS PE 80 E PE 100 ...................3 4.1. Classificação dos compostos PE-80 e PE 100 ........................................................3 4.2. Dimensões e pressão nominal..................................................................................3 4.4. Máxima pressão de operação (MPO)........................................................................8 4.5. Dimensionamento hidráulico da tubulação .............................................................8 4.6. Sobrepressões, subpressões e transientes hidráulicos ........................................8 4.7. Alturas de aterro.......................................................................................................10 5 MÉTODOS DE UNIÃO E CONEXÕES ..........................................................................11 5.1. Juntas mecânicas.....................................................................................................11 5.2. Solda por termofusão (solda de topo)....................................................................13 5.3. Conexões para solda por eletrofusão ....................................................................15 5.4. Transições entre tubos de polietileno e outros tubos ou elementos de tubulação..........................................................................................................................17 5.5. Formas de derivação com redução ........................................................................19 5.6. Válvulas, ventosas e drenos ...................................................................................20 5.7. Mudanças de direção ...............................................................................................21 6 REDES DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA.........................................................................21 6.1. Dimensões dos tubos ..............................................................................................21 6.2. Conexões utilizadas: uniões e derivações ............................................................22 7 ADUTORAS DE ÁGUA E LINHAS DE ESGOTO .........................................................22 7.1. Dimensões dos tubos ..............................................................................................22 7.2. Conexões utilizadas: uniões e derivações ............................................................24 8 EMISSÁRIOS .................................................................................................................24 8.1. Dimensões dos tubos ..............................................................................................24 8.2. União..........................................................................................................................24 9 CONDIÇÕES ESPECÍFICAS DE PROJETO.................................................................26 ANEXO A – CONEXÕES GOMADAS ..............................................................................27

Norma Técnica SABESP NTS 189 : 2004

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Projeto de redes de distribuição, adutoras e linhas de es-gotos em polietileno PE 80 ou PE 100

1 OBJETIVO Estabelecer os critérios de projeto para tubulações em polietileno PE 80 ou PE 100 de DE 63 até DE 630 para redes de distribuição, adutoras e linhas de esgoto. Tubulações com diâmetros superiores a DE 630 somente podem ser utilizadas em linhas que não apresentam singularidades (curvas, tês, etc.).

2 REFERÊNCIAS As normas citadas constituem prescrições para este texto. NTS 048:1999 Tubos de polietileno para ramais prediais de água. NTS 059:2004 Requisitos para soldadores, instaladores e fiscais de obras execu-

tadas com tubos de polietileno e conexões de polietileno e polipropileno.

NTS 060:2004 Execução de solda em tubos e conexões de polietileno por termo-fusão (solda de topo).

NTS 175:2003 Tê de serviço integrado para ramais prediais de polietileno de DE 20 e DE 32 derivados de tubulações de rede de distribuição de á-gua de PVC ou polietileno até DE 150.

NTS 177:2003 Colar de tomada de materiais plásticos para ramais prediais de po-lietileno de DE 20 e DE 32 derivados de tubulações de rede de dis-tribuição de água de PVC ou polietileno até DE 150.

NTS 192:2004 Conexões de compressão para junta mecânica para tubos de polie-tileno ou PVC para redes de distribuição, adutoras ou linhas de es-goto pressurizadas.

NTS 193:2004 Conexões soldáveis de polietileno PE 80 e PE 100. NTS 194:2004 Tubos de polietileno para redes de distribuição, adutoras ou linhas

de esgoto pressurizadas. NBR 14465:2000 Sistemas para distribuição de gás combustível para redes enter-

radas – Tubos e conexões de polietileno PE 80 e PE 100 – Execu-ção de solda por eletrofusão.

DVS 2207 Welding of thermoplastics – rigid PE (high density polyethylene) – Pipes and pipe fittings for gas and water pipelines.

EN 12201:1997 Plastics piping systems for water supply – Polyethylene (PE) – Part 1 – General.

EN 12201:1997 Plastics piping systems for water supply – Polyethylene (PE) – Part 2 – Pipes.

EN 12201:1997 Plastics piping systems for water supply – Polyethylene (PE) – Part 3 – Fittings.

ISO 4427:1996 Polyethylene (PE) pipes for water supply - Specifications. ISO 11922-1 Thermoplastics pipes for the transport of fluids - Dimensions and

tolerances - Metric series. ISO 12162:1985 Thermoplastics materials for pipes and fittings for pressure applica-

tions pipes - Classification and designation - Overall service (design coefficient).

ISO 14236.2:1998 Plastics pipes and fittings – Mechanical-joint compression fittings for use with polyethylene pressure pipes in water supply systems.


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ISO TR 9080:1992 Thermoplastics pipes for the transport of fluids - Standard extrapola-tion method for the long term resistance to constant internal pres-sure.

3 DEFINIÇÕES Para os efeitos desta norma, aplicam-se as seguintes definições: ADUTORA: Tubulação destinada a conduzir as águas de um manancial para uma esta-ção de tratamento ou, de uma estação de tratamento para um reservatório de distribuição ou a uma tubulação de distribuição. COMPOSTO DE POLIETILENO PE: Material fabricado com polímero base de polietileno contendo o pigmento e aditivos necessários à fabricação de tubos de polietileno. DIÂMETRO INTERNO MÉDIO (Dim): Média aritmética de, no mínimo, 2 medições de diâmetro interno realizadas perpendicularmente em uma mesma seção transversal do tubo, o qual deve ser utilizado para efeito de cálculos hidráulicos. DIÂMETRO EXTERNO MÉDIO (dem): Razão entre o perímetro externo do tubo, em mm, pelo número 3,142, arredondado para o 0,1 mm mais próximo. DIÂMETRO EXTERNO NOMINAL (DE): Simples número que serve para classificar em dimensões os elementos de tubulações (tubos, juntas, conexões e acessórios) e que cor-responde aproximadamente ao diâmetro externo do tubo em milímetros. O diâmetro ex-terno nominal não deve ser objeto de medição, nem ser utilizado para fins de cálculo. DIÂMETRO NOMINAL (DN): Simples número que serve para classificar em dimensões os elementos de tubulações (tubos, juntas, conexões e acessórios) e que corresponde aproximadamente ao diâmetro interno do tubo em milímetros, não deve ser objeto de medição e tampouco para cálculos hidráulicos. EMISSÁRIO: Tubulação destinada a condução de esgoto para tratamento ou para alto mar, sem receber contribuições ao longo de seu caminhamento. ESPESSURA MÍNIMA DE PAREDE DO TUBO (e): Menor valor da espessura de parede do tubo no perímetro, medida em mm, em uma seção qualquer. MÁXIMA PRESSÃO DE OPERAÇÃO (MPO): Máxima pressão, especificada em MPa, que a tubulação deve suportar em serviço contínuo conduzindo água ou esgoto na tem-peratura de até 50°C. PRESSÃO HIDROSTÁTICA INTERNA: Pressão radial aplicada por um fluido ao longo de toda parede do tubo. PRESSÃO NOMINAL (PN): Máxima pressão de água, especificada em bar, que os tu-bos, conexões e respectivas juntas, podem ser submetidos em serviço contínuo, nas condições de temperatura de operação de até 25°C. REDE DE ÁGUA: Tubulação, ou malha de tubos, destinada à distribuição de água, don-de se faz a derivação para o ramal predial de água. SINGULARIDADE: Peça ou acessório colocada ao longo da tubulação principal, objeti-vando mudança de direção, controle de fluxo, etc.. TENSÃO CIRCUNFERENCIAL (σ): Tensão tangencial presente ao longo de toda parede do tubo decorrente da aplicação da pressão hidrostática interna. TUBO DE POLIETILENO PE: Tubo fabricado com composto de polietileno PE, conforme NTS 048 e/ou NTS 194.


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4 ESPECIFICAÇÕES E DIMENSIONAMENTO DE TUBOS PE 80 E PE 100 Os tubos utilizados para o projeto de redes de distribuição, adutoras ou linhas de esgoto pressurizadas, objeto desta norma, devem ser de composto de polietileno PE 80 ou PE 100, produzidos, inspecionados e qualificados conforme NTS 194. Cabe ao projetista obter junto às empresas petroquímicas todos os parâmetros neces-sários ao desenvolvimento do projeto.

4.1. Classificação dos compostos PE-80 e PE 100 Os compostos devem ser classificados como PE 80 ou PE 100 conforme a norma ISO 12162, ou seja, sua tensão circunferencial a 50 anos na temperatura de 20°C (MRS - Minimum Required Strength) deve ser definida pelo "Método de Extrapolação Padrão ISO TR 9080", através da determinação da sua Tensão Hidrostática de Longa Duração (L-THS), com Limite Inferior de Confiança (LCL) de 97,5%, como segue: PE 80: MRS = 8 MPa, quando: 8,0 ≤ LTHS < 10 MPa PE 100: MRS = 10 MPa, quando: LTHS ≥ 10 MPa Em função do comportamento da curva de regressão, os compostos são ainda classifica-dos como do tipo A ou B, através do seguinte critério

Análise pelaISO TR 9080

para temperaturasaté 30 ºC

para temperaturasaté 40 ºC

TIPO A

TIPO B

o ponto de inflexão da curvaocorre antes de 2 anos

no ensaio a 60 ºC

o ponto de inflexão da curvaocorre antes de 1 ano

no ensaio a 80 ºC

SIMSIM

NÃO NÃO

A classificação e tipo do composto devem ser dados e demonstrados pelo fabricante.

4.2. Dimensões e pressão nominal Os tubos de polietileno PE são designados pelo diâmetro externo nominal (DE) e pela pressão nominal (PN). A utilização da denominação DN, nesta norma, visa apenas orientar o projetista, estabe-lecendo uma correlação grosseira com tubulações e elementos de tubulação de outros materiais, facilitando a substituição e/ou transição para a tubulação de polietileno. Não deve ser utilizado para cálculos hidráulicos. O número relativo à pressão nominal (PN) corresponde à máxima pressão de operação (MPO) a 25°C para vida útil de 50 anos conduzindo água ou esgoto, expressa em bar, que equivale aproximadamente à pressão dada em MPa multiplicada por 10. A pressão nominal é calculada através da fórmula:

eDEe)10(2PN d

−∗∗σ∗

=

onde σd = tensão de dimensionamento em MPa, definida na Tabela 1.


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Tabela 1 - Tensões de dimensionamento (σd )

Composto MRS (MPa)

Fator Segurança (FS) σd (MPa)

PE 80 8,0 1,25 6,3 PE 100 10,0 1,25 8,0

As dimensões de tubos adotadas para os projetos são apresentadas nas Tabelas 15 a 19, desta norma, conforme a aplicação da tubulação. 4.2.1. Diâmetros e SDR A pressão nominal do tubo também pode ser obtida pelo número SDR - Standard Dimen-sion Ratio, que corresponde à relação entre o diâmetro externo nominal e a espessura nominal (e).

SDR = DE / e A correspondência entre a pressão nominal (PN) do tubo e o número SDR é dada pela equação:

1SDR20PN d

−σ⋅

≈

Tabela 2 - Correlação entre PN, SDR e os materiais PE 80 e PE 100

PN / Material

PN 4 SDR

PN 5 SDR

PN 6 SDR

PN 8 SDR

PN 10 SDR

PN 12,5SDR

PN 16 SDR

PN 20 SDR

PE80 32,25 26 21 17 13,6 11 9 7,25 PE100 Não há 32,25 26 21 17 13,6 11 11

Obs.: Os valores da tabela são padronizados e em alguns casos pode haver pequenas diferenças com os valores calculados. As relações entre o diâmetro do tubo e sua espessura estabelecem as seguintes desig-nações: DE = Diâmetro Externo = DI + 2. e DI = Diâmetro Interno = DE – 2. e Dm = Diâmetro Médio = DE – e = DI + e DIm = Diâmetro Interno Médio = DE + 0,5.TDE – 2.(e + 0,5.Te); TDE = Tolerância admitida para o diâmetro externo, conforme Tabela 3 Te = Tolerância admitida para a espessura, conforme Tabela 4 As dimensões dos tubos são definidas na Norma NTS 194 conforme os cálculos anteri-ormente apresentados, respeitando a padronização de dimensões da norma ISO 11922-1. Nestas normas foram estabelecidas as tolerâncias dos diâmetros externos, chamadas de Closed tolerances, conforme Tabelas 3 e 4.


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Tabela 3 - Tolerância do diâmetro externo (DE) (closed tolerance)

DE Tolerância

(– 0 + t) DE

Tolerância (– 0 + t)

63 0,4 280 1,7 75 0,5 315 1,9 90 0,6 355 2,2 110 0,7 400 2,4 125 0,8 450 2,7 140 0,9 500 3,0 160 1,0 560 3,4 180 1,1 630 3,8 200 1,2 710* 4,3 225 1,4 800 – 1000* 5,0 250 1,5 1200 – 1600* 6,0

*Utilização permitida somente em emissários


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Tabela 4 - Tolerância da espessura de parede (e)

e (mm) Tolerância

(– 0 + t) e (mm)

Tolerância (– 0 + t)

2,3 – 3,0 0,4 32,1 – 33,0 3,4 3,1 – 4,0 0,5 33,1 – 34,0 3,5 4,2 – 5,0 0,6 34,2 – 35,0 3,6 5,1 – 6,0 0,7 35,1 – 36,0 3,7 6,1 – 7,0 0,8 36,1 – 37,0 3,8 7,1 – 8,0 0,9 37,1 – 38,0 3,9 8,1 – 9,0 1,0 38,1 – 39,0 4,0 9,1 – 10,0 1,1 39,1 – 40,0 4,2 10,1 – 11,0 1,2 40,1 – 41,0 4,2 11,1 – 12,0 1,3 41,1 – 42,0 4,3 12,1 – 13,0 1,4 42,1 – 43,0 4,4 13,1 – 14,0 1,5 43,1 – 44,0 4,5 14,2 – 15,0 1,6 44,2 – 45,0 4,6 15,1 – 16,0 1,7 45,1 – 46,0 4,7 16,1 – 17,0 1,8 46,1 – 47,0 4,8 17,1 – 18,0 1,9 47,1 – 48,0 4,9 18,1 – 19,0 2,0 48,1 – 49,0 5,0 19,1 – 20,0 2,1 49,1 – 50,0 5,1 20,1 – 21,0 2,2 50,1 – 51,0 5,2 21,0 – 22,0 2,3 51,1 – 52,0 5,3 22,1 – 23,0 2,4 52,1 – 53,0 5,4 23,1 – 24,0 2,5 53,1 – 54,0 5,5 24,2 – 25,0 2,6 54,2 – 55,0 5,6 25,1 – 26,0 2,7 55,1 – 56,0 5,7 26,1 – 27,0 2,8 56,1 – 57,0 5,8 27,1 – 28,0 2,9 57,1 – 58,0 5,9 28,1 – 29,0 3,0 58,1 – 59,0 6,0 29,1 – 30,0 3,1 59,1 – 60,0 6,1 30,1 – 31,0 3,2 60,1 – 61,0 6,2 31,1 – 32,0 3,3 61,1 – 61,7 6,3

A simbologia ( – 0 + t ) representa que não é admitida nenhuma tolerância para menor e é admitida tolerância para maior, conforme os valores das Tabelas 3 e 4.


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4.3. Fornecimento dos tubos Tubos de diâmetros externos nominais (DE) de 63 mm a 125 mm podem ser adquiridos em bobinas de 100 m ou barras, preferencialmente de 12 m, entretanto barras de 6, 18 ou 21 m podem ser especificadas se as condições de transporte e o local da obra permiti-rem. Para diâmetros externos nominais (DE) acima de 125 mm, os tubos devem ser adquiridos em barras, preferencialmente de 12 m, entretanto barras de 6, 18 ou 21 m podem ser especificadas se as condições de transporte e o local da obra permitirem. 4.3.1. Bobinas Somente tubos de SDR ≤ 17 podem ser adquiridos em bobinas. As bobinas devem ser amarradas camada a camada, de maneira a permitir que o usuário desenrole somente a quantidade necessária ao uso sem ter que desmontar toda a bobi-na. O comprimento das bobinas deve ser marcado em suas extremidades. Os diâmetros internos mínimos das bobinas devem obedecer ao especificado na Tabela 5. As demais dimensões das bobinas devem constar das especificações do fabricante de tubos, com tolerância de ± 5%.

Tabela 5 - Diâmetro interno mínimo de bobinas Diâmetro interno mínimo

da bobina (mm) Tubo DE (mm)

SDR ≤ 13,6 SDR 17 63 1300 1900 75 1500 2200 90 1800 2700 110 2200 3200 125 2500 3700

4.3.2. Perpendicularidade das extremidades dos tubos As extremidades dos tubos (fornecidos em bobinas ou barras) devem ser perpendicula-res, sem rebarbas, admitindo-se um desvio de perpendicularidade conforme Tabela 6.

Tabela 6 - Perpendicularidade das extremidades dos tubos

Tubo (DE) (mm)

Desvio máximo de Perpendicularidade

(mm) 63 – 90 2,0

110 – 140 3,0 160 – 200 4,0 225 – 315 5,0 355 – 500 7,0

> 500 8,0


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4.4. Máxima pressão de operação (MPO) A máxima pressão de operação é definida em função da temperatura do fluido conduzido, considerando-se sempre uma vida útil mínima de 50 anos. O fator de resistência à pressão em função da temperatura (Ft) é determinado baseando-se na curva de regressão obtida pelo método de extrapolação ISO TR 9080, donde ex-trai-se o valor da tensão circunferencial (σ) para a temperatura e vida útil de 50 anos. Aplica-se sobre (σ) o fator de segurança (FS) de 1,25 para obter a tensão de dimensio-namento (σd) na temperatura desejada. A pressão de operação resultante é obtida pela fórmula

MPO = PN x Ft; Para temperaturas de 25°C a 50°C aplicar os valores de Ft conforme Tabela 7

Tabela 7 - Fatores de redução de pressão para temperaturas entre 25°C e 50°C Temp. ºC 25 27,5 30 35 40 45* 50*

Ft 1,00 0,86 0,81 0,72 0,62 0,52 0,43 Nota: * limitado à vida útil máxima de 15 anos

Adotou-se os fatores (Ft) mais conservadores dos materiais do mercado atual

4.5. Dimensionamento hidráulico da tubulação O dimensionamento hidráulico pode ser feito pela Fórmula Universal ou por Hazen-Williams, entretanto deve ser adotada preferencialmente a Fórmula Universal. Não é necessário considerar-se a redução da capacidade hidráulica devido ao envelhe-cimento ou esclerosamentos. Os valores de rugosidade (k), no caso da Fórmula Universal, e do coeficiente hidráulico (C) de Hazen-Williams, são fornecidos na Tabela 8.

Tabela 8 – Coeficientes hidráulicos

Método Valores teóricos Valores práticos adota-dos

Fórmula Universal para DE ≤ 200: k = 10 – 6 mpara DE > 200: k = 25 – 6 m

para DE ≤ 200: k = 20 – 6 m para DE > 200: k = 50 – 6 m

Hazen-Williams C = 150 C = 145 O projetista deve optar pelo material PE 80 ou PE 100 cujo dimensionamento apresentar-se como a melhor solução econômica, não havendo qualquer restrição técnica ao uso de um ou outro desses materiais.

4.6. Sobrepressões, subpressões e transientes hidráulicos A escolha da classe de pressão do tubo deve considerar também a ocorrência de transi-entes hidráulicos, pressões externas e subpressões, conseqüentes de instalações sob lençol freático ou de ondas de subpressão decorrentes de transientes hidráulicos, que podem levar a tubulação ao colapso. Os cálculos destes fenômenos devem ser elaborados por especialistas, levando em con-sideração fatores como módulo de elasticidade do composto de curta e longa duração, características hidráulicas da linha e da instalação, se enterrada ou aérea. Devido ao seu baixo módulo de elasticidade (aproximadamente 900 MPa a 3 minutos na temperatura de 20°C) a celeridade dos tubos de PE é muito menor que a dos materiais convencionais, tendo como conseqüência variações de pressão de menor intensidade


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provocadas por transientes hidráulicos. A celeridade deve ser calculada considerando-se tubos de parede espessa. Para efeito de referência de instalações típicas, adotar os valores estabelecidos nas Ta-belas 9 e 10, que todavia, não eliminam a necessidade de cálculos específicos para cada caso: 4.6.1. Transientes hidráulicos - Sobrepressão máxima admitida em ondas de curta duração, menores que 3 minutos (transientes hidráulicos):

MPO x 1,5 - Subpressão admitida em ondas de curta duração, menores que 3 minutos (transien-tes hidráulicos). Considerações: Tubos com ovalização inicial de 2%;

Módulo de elasticidade de curta duração (Ek) = 800 MPa; Instalação aérea, ou enterrada com Proctor normal de 90%; Fator de suporte de solo (FS) = 2 para SDR ≥ 17; Fator de suporte de solo (FS) = 1 para SDR < 17; Fator de segurança = 2.

Tabela 9 - Limite de subpressão interna ou pressão externa de curta duração (≤ 3 min) - Transientes hidráulicos

Pressão negativa (subpressão)

SDR Tubo não enterrado

(m.c.a) Tubo enterrado

(m.c.a) 32,25 Não usar Não usar

26 5,1 10,1 21 9,9 19,8 17 19,3 38,6 11 79,0 79,0 9 154,4 154,4

7,25 323,8 323,8 máxima pressão de vapor d’água: aprox. – 9,5 m.c.a

Obs: Na Tabela 9 fica evidente que os tubos com SDR menor ou igual 21 suportam o máximo vácuo (quebra de coluna d’água). 4.6.2. Pressão externa (lençol freático) Deve-se atentar para situações em que a tubulação estiver sob o lençol freático, em es-pecial quando poderá permanecer vazia por um longo período. - Pressão externa admitida para cargas de 50 anos a 25°C; Considerações: Tubos com ovalização inicial de 2%;

Módulo de elasticidade de curta duração (Ek) = 800 MPa; Instalação enterrada com Proctor normal de 90%; Fator de suporte de solo (FS) = 2 para SDR ≥ 17; Fator de suporte de solo (FS) = 1 para SDR < 17; Fator de segurança = 2.


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Tabela 10 - Limite de pressão externa admitida para cargas de longa duração (50 anos) Pressão negativa (subpressão)

SDR Tubo não enterrado (m.c.a)

Tubo enterrado (m.c.a)

32,25 não usar não usar 26 0,6 1,3 21 1,2 2,5 17 2,4 4,8 11 9,9 9,9 9 19,3 19,3

7,25 40,5 40,5 Em decorrência da análise destes fenômenos, o projetista deve definir e dimensionar a classe de pressão do tubo e os dispositivos necessários de proteção da linha.

4.7. Alturas de aterro Os tubos de parede menos espessa, em especial aqueles de SDR > 17, requerem maior atenção do projetista no tocante às cargas de aterro e tráfego para evitar a falha por co-lapso da tubulação, a exemplo das ondas de subpressão. As diretrizes básicas para um reaterro adequado devem seguir as seguintes premissas: - O material de aterro e o conseqüente grau de compactação são preponderantes para a resistência às cargas de colapso. Portanto as técnicas usuais para tubos flexíveis de-vem ser obedecidas (confinamento da tubulação); - Retirar pedras e outros materiais cortantes da vala antes do assentamento da tubula-ção; - Não arrastar a tubulação sobre materiais ou pedras cortantes. Sulcos ou ranhuras nos tubos com profundidade superior a 10% da espessura de parede são inadmissíveis; - Em decorrência da análise das cargas de tráfego e aterro, o projetista deve definir e dimensionar a classe de pressão do tubo e as especificações de solo, profundidade e grau de compactação do reaterro. A título de referência, as Tabelas 11 e 12, apresentam valores de alturas de reaterro má-xima e mínima respectivamente, em função do SDR da tubulação, para as seguintes premissas: - Condição 1 (Proctor 85%) – Argila (d = 2,1 g/cm³) – sem compactação. - Condição 2 (Proctor 92%) – Solo misto (d = 1,7 g/cm³) – compactação em camadas, sem controle. - Condição 3 (Proctor 95%) – Solo misto (d = 1,7 g/cm³) – compactação em camadas, com controle. - Condição 4 – Areia (d = 1,9 g/cm³) – compacidade em camadas, sem controle.


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Tabela 11 - Alturas máximas de reaterro (altura acima da geratriz superior da tubulação)

SDR Condição 1

(m) Condição 2

(m) Condição 3

(m) Condição 4

(m) 32,25 não usar* 3,92 6,30 8,42

26 não usar* 4,24 6,54 9,02 17 1,37 5,88 8,40 10,98

13,6 1,71 6,62 10,38 12,63 11 2,86 8,14 11,76 14,86 9 3,99 9,63 13,57 18,05

Tabela 12 – Alturas mínimas de reaterro (altura acima da geratriz superior da tubulação)

Calçada (m)

Rua pavimentada (m)

Rua sem pavimento (m)

0,70 1,0 1,2

5 MÉTODOS DE UNIÃO E CONEXÕES Os métodos de união utilizados para tubos de polietileno considerados nesta norma são exclusivamente: - Junta mecânica; - Solda por termofusão (solda de topo); - Solda por eletrofusão. Suas especificações e limites de aplicação estão definidos em 5.1 a 5.3.

5.1. Juntas mecânicas Somente devem ser empregadas juntas mecânicas de compressão qualificadas conforme normas NTS 175, NTS 177, NTS 179 e NTS 192. 5.1.1. Campo de aplicação - Redes de distribuição com:

- DE = DE 63, utilizar conexões PN 16 (16 bar). - DE > DE 63, utilizar conexões PN 10 (10 bar). Observar neste caso que a rede deve ter uma Máxima Pressão de Operação de 10 kgf/cm2.


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FAMÍLIA DE JUNTAS MECÂNICAS

União Adaptador macho ou fêmea Redução Cotovelo, cotovelo macho ou fêmea Tê, tê com saída fêmea ou macho Colar de tomada e tê de serviço

Obs.: estas figuras são de caráter ilustrativo, podendo haver configurações diferentes.


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5.2. Solda por termofusão (solda de topo) A solda por termofusão (solda de topo) deve ser executada por pessoal qualificado con-forme NTS 059 e os equipamentos devem ser conforme o Anexo F da NTS 190. As conexões para solda por termofusão devem ser conforme NTS 193 e do mesmo SDR do tubo de polietileno, sendo que o material deve ser da mesma classificação do tubo ou maior, isto é, conexões de PE 100 podem ser soldadas de topo em tubos de PE 80, des-de que do mesmo SDR e de materiais compatíveis. Conexões de PE 80 não podem ser soldadas em tubos PE 100. Somente serão aceitas as conexões para solda por termofusão a partir de dois processos de fabricação: - Conexões Injetadas: DE 63 a DE 630 - Conexões Usinadas: Somente caps, colarinhos e reduções: DE 63 a DE 630 As conexões gomadas somente serão aceitas em casos excepcionais e pre-

viamente autorizados pela Sabesp, conforme Anexo A.


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5.2.1. Campos de aplicação Redes de distribuição, adutoras de água e linhas de esgoto com DE ≥ 63.

Família de conexões para solda por termofusão (solda de topo) Solda de topo por termofusão Colarinho injetado ou usinado

Cotovelo injetado de 90º e 45º Tê 90º injetado Redução injetada ou usinada Cap injetado ou usinado



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5.3. Conexões para solda por eletrofusão A solda por eletrofusão deve ser executada por pessoal e equipamentos qualificados con-forme NBR 14465 e Anexo F da NTS 190. Os equipamentos devem ser do tipo automático, com leitura ótica para código de barras e com registro automático das soldas. As conexões para solda de eletrofusão devem ser qualificadas conforme norma NTS 193. Conexões de PE 80 podem ser soldadas em tubos PE 100 e vice-versa, desde que a classe de pressão seja igual, ou maior que a do tubo. As conexões tipo sela, como tês de sela e tês de serviço, devem ter incorporado sistema de fixação próprio, tais como abraçadeiras com parafusos ou ganchos ou cintas de teci-do. As conexões devem ser do tipo monofilar, ou seja, ter uma única resistência elétrica por peça, tal que a soldagem seja executada numa única operação. 5.3.1. Campos de aplicação - Redes de distribuição até DE 160. - Adutoras e linhas de esgoto até DE 160. - Entroncamentos ou interligações. - Reparos.


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Família de conexões para solda de eletrofusão Solda de eletrofusão Luva e redução Cotovelo 90º e 45º Tê com saída ponta ou com luva EF Tê de sela, ligação sem carga e tê de serviço p/ ligação em carga

Obs: estas figuras são de caráter ilustrativo, podendo haver configurações diferentes.

DE

DE

DE


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5.4. Transições entre tubos de polietileno e outros tubos ou elementos de tubula-ção. A ligação do tubo de polietileno a outros elementos de tubulação, tais como válvulas, ven-tosas, bombas ou mesmo tubos de outros materiais, é feita através de um elemento de-nominado de Junta de Transição. A junta de transição pode ser: a) Colarinho / flange: DE ≥ 63. b) Junta mecânica de compressão tipo adaptador macho ou fêmea, ou cotovelos ou tês com uma extremidade rosca macho ou fêmea: DE 20 x ½” a 63 x 2”. Roscas internas (tipo fêmea) de plástico não podem se acoplar a roscas metálicas (tipo macho). c) Junta de transição PE x Latão: DE 20 x ½” a 63 x 2”.

Exemplos de juntas de transição Colarinho/Flange

de tubo PE para: tubo AÇO / FoFo / PVC / PRFV.

de tubo PE para ponta ou bolsa de outro material

Adaptador de compressão macho ou fêmea

Junta de transição PE x latão, macho ou fêmea



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Tabela 13 - Correlação de dimensões de tubos ou conexões de polietileno PE para liga-ção com tubos de outros materiais ou elementos de tubulação (DN e polegadas).

Tubos ou co-nexões de PE

Outros tubos ou elementos de tubulação

DE DN Polegadas 20 ----- ½ 25 ----- ¾ 32 ----- 1 40 ----- 1 ¼ 50 ----- 1 ½ 63 50 2 75 75 2 ½ 90 75 3 110 100 4 125 100 4 140 ----- 5 160 150 6 180 150 6 200 200 8 225 200 8 250 250 10 280 250 10 315 300 12 355 350 14 400 400 16 450 ----- 18 500 500 20 560 600 24 630 600 24 710 700 28 800 800 32 900 900 36 1000 1000 42 1200 1200 50


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5.5. Formas de derivação com redução

Tê injetado ou gomado de topo + redução

Tê de eletrofusão + redução de eletrofusão

Tê de sela de eletrofusão + luva de eletrofusão

Tê de serviço de eletrofusão

Tê de serviço mecânico

saída Ø20 mm saída Ø¾" BSP

Colar de tomada mecânico + adaptador macho

Tê de compressão fêmea + adaptador macho



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Válvula e/ou Ventosa

Flange solto aço

Colarinho PE

Tê gomado ou Injetado

Tubo PE

Manta de borracha

Bloco de Ancoragem Tubo PE

Conexão com flange

Válvula

5.6. Válvulas, ventosas e drenos As ligações de válvulas, ventosas ou drenos em caixas de passagem devem ser feitas como mostrado esquematicamente na figura abaixo, sendo as válvulas adequadamente ancoradas para evitar transmitir o esforço da sua abertura ou fechamento, à tubulação. A ancoragem pode ser feita providenciando-se um berço de concreto adequado. A área do tubo a ser envolvida pela parede da caixa deve ser protegida com uma manta de borracha. Opcionalmente, pode-se utilizar válvulas de polietileno, diretamente soldadas no tubo, e que podem ser enterradas, sem a necessidade de caixas de passagem. A instalação de drenos e ventosas deve ser feita utilizando-se tês de redução com saída flangeada, como os definidos em 5.2 e 5.5.

Válvula PE

Solda de topo ou luva EF

Tubo p/ manobra da válvula


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5.7. Mudanças de direção É possível executar uma mudança de direção na obra, devido à flexibilidade dos tubos de polietileno PE. Entretanto, essas mudanças obtidas devem obedecer aos raios de curva-tura mínimos estabelecidos na Tabela 14. Para a instalação deve-se adotar o raio de cur-vatura permanente. O raio de curvatura provisório pode ser adotado durante movimenta-ção para a instalação dos tubos, como quando na descida de valas.

Tabela 14 - Raios de curvatura admissíveis em função do SDR

SDR Raio permanente

(mm) Raio provisório

(mm) 32 > 40.DE > 25.DE

26 – 21 > 30.DE > 20.DE 17 > 25.DE > 15.DE ≤ 13 > 25.DE > 11.DE

Quando for necessária uma mudança de direção com raios de curvatura menores do que os especificados, deve-se adotar curvas injetadas. Os ângulos padrões são: 22,5o, 30o, 45o, 60o e 90o.

6 REDES DE DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA As redes de distribuição de água devem ser projetadas conforme as diretrizes desta nor-ma. Não são admitidos tubos de materiais, dimensões e classes de pressão diferentes das aqui especificadas. O dimensionamento do tubo (SDR) deve considerar a MPO da rede. Somente quando as sobrepressões ultrapassarem os limites estabelecidos em 4.6.1 e 4.6.2 deve-se utilizar tubos de classes de pressão maiores (SDR menores).

6.1. Dimensões dos tubos Os tubos de polietileno PE para projetos de redes de distribuição de água devem ser con-forme NTS 194 e devem atender às dimensões da Tabela 15.


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Tabela 15 – Dimensões de tubos para redes de água PE 80 e PE 100 conforme norma

NTS 194

SDR 17

PE 80 = PN 8 PE 100 = PN 10

SDR 13,6 PE 80 = PN 10

PE 100 = PN 12,5

SDR 11 PE 80 = PN 12,5 PE 100 = PN 16

DN DE e

(mm) DIm (mm)

e (mm)

DIm (mm)

e (mm)

DIm (mm)

50 63 - - 4,7 53,2 5,8 50,9 75 90 5,4 78,8 6,7 76,1 8,2 72,9 100 110 6,6 96,4 8,2 93,0 10 89,3 150 160 9,5 140,4 11,9 135,4 14,6 129,7 200 200* 11,4 176,5 14,9 169,2 18,2 162,2 200 225 13,4 197,4 16,7 190,5 20,5 182,5 250 250* 14,9 219,4 18,6 211,6 22,8 202,8 250 280 16,6 245,9 20,8 237,1 25,5 227,2 300 315 18,7 276,6 23,4 266,7 28,7 255,6

* DE especial : antes desses diâmetros serem considerados em projeto, os fabricantes de tubos deverão ser consultados sobre a possibilidade de sua produção.

6.2. Conexões utilizadas: uniões e derivações Até DE 110 (inclusive) Conexões por eletrofusão ou junta mecânica de compres-

são, tê de serviço e colar de tomada. Acima de DE 110 (inclusive) até DE 315

Conexões por eletrofusão ou por termofusão. Derivações com tê de redução por termofusão ou tê de sela de eletro-fusão e tê de serviço.

7 ADUTORAS DE ÁGUA E LINHAS DE ESGOTO As adutoras de água e as linhas de esgoto devem ser projetadas conforme as diretrizes desta norma.

7.1. Dimensões dos tubos Os tubos para adutoras de água e linhas de esgoto devem atender a NTS 194 e as di-mensões conforme as Tabelas 16 e 17.


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Tabela 16 – Dimensões de tubos para adutoras de água e linhas de esgoto PE 80 e PE

100 conforme norma NTS 194

SDR 32,25* PE 80 = PN 4 PE 100 = PN 5

SDR 26 PE 80 = PN 5 PE 100 = PN 6

SDR 21 PE 80 = PN 6

PE 100 = PN 8

SDR 17 PE 80 = PN 8

PE 100 = PN 10

DE e

(mm) DIm (mm)

e (mm)

Dim (mm)

e (mm)

DIm (mm)

e (mm)

DIm (mm)

63 – – – – – – 3,8 55,1 90 – – – – 4,3 81,1 5,4 78,8 110 – – – – 5,3 99,1 6,6 96,4 125 – – – – 6 112,7 7,5 109,5 160 – – 6,2 147,3 7,7 144,2 9,5 140,4 180 – – 7 165,8 8,6 162,4 10,7 158,0 200 – – 7,7 184,3 9,6 180,3 11,9 175,5 225 – – 8,7 207,3 10,8 202,9 13,4 197,4 250 – – 9,7 230,3 11,9 225,7 14,9 219,4 280 – – 10,8 258,1 13,4 252,6 16,6 245,9 315 – – 12,2 290,2 15 284,4 18,7 276,6 355 11,1 332,6 13,7 327,2 16,9 320,5 21,1 311,6 400 12,4 375,0 15,4 368,7 19,1 360,9 23,8 351,1 450 14 421,9 17,4 414,7 21,5 406,1 26,7 395,2 500 15,5 468,8 19,3 460,8 23,9 451,2 29,7 439,0 560 17,4 525,0 21,6 516,2 26,7 505,5 33,2 491,8 630 19,6 590,6 24,3 580,7 30 568,8 37,4 553,2

(*) Tubos SDR 32,25 vide item 9.


24 10/12/2004

Tabela 17 – Dimensões de tubos para adutoras de água e linhas de esgoto PE 80 e PE 100 conforme norma NTS 194

SDR 13,6 PE 80 = PN 10

PE 100 = PN 12,5

SDR 11 PE 80 = PN 12,5 PE 100 = PN 16

SDR 9 PE 80 = PN 16

PE 100 = PN 20

DE e

(mm) DIm (mm)

e (mm)

Dim (mm)

e (mm)

DIm (mm)

63 4,7 53,2 5,8 50,9 7 48,4 75 5,6 63,4 6,9 60,7 8,4 57,5 90 6,7 76,1 8,2 72,9 10 69,2 110 8,2 93,0 10 89,3 12,3 84,4 125 9,3 105,7 11,4 101,3 13,9 96,1 140 10,4 118,5 12,8 113,5 15,6 107,6 160 11,9 135,4 14,6 129,7 17,8 123,0 180 13,4 152,3 16,4 146,0 20 138,5 200 14,9 169,2 18,2 162,2 22,3 153,6 225 16,7 190,5 20,5 182,5 25 173,1 250 18,6 211,6 22,8 202,8 27,8 192,3 280 20,8 237,1 25,5 227,2 31,2 215,2 315 23,4 266,7 28,7 255,6 35 242,4 355 26,3 300,7 32,3 288,1 39,5 273,0 400 29,7 338,7 36,4 324,6 44,5 307,6 450 33,4 381,1 41 365,2 50 346,3 500 37,1 423,4 45,5 405,8 55,6 384,6 560 41,5 474,4 51 454,5 – – 630 46,7 533,7 57,3 511,4 – –

7.2. Conexões utilizadas: uniões e derivações Até DE 110 (inclusive) Conexões por eletrofusão ou junta mecânica de compressão. Acima de DE 110 (inclusive) até DE 630

Conexões por eletrofusão ou por termofusão. Derivações com tê de redução por termofusão ou tê de sela por eletrofusão.

8 EMISSÁRIOS

8.1. Dimensões dos tubos Os tubos para emissários devem atender a NTS 194 e as dimensões atender às Tabelas 18 e 19. Caso seja necessária a execução de emissários com diâmetros inferiores a DE 630, de-verão ser utilizados os critérios estabelecidos no item 7.1.

8.2. União Não será permitida a utilização de qualquer tipo de peça especial para unir os tubos. A união entre tubos deve ser executada através de solda por termofusão.


10/12/2004 25

Tabela 18 – Dimensões de tubos para emissários PE 80 e PE 100 conforme norma

NTS 194

SDR 32,25* PE 80 = PN 4 PE 100 = PN 5

SDR 26 PE 80 = PN 5 PE 100 = PN 6

SDR 21 PE 80 = PN 6

PE 100 = PN 8

SDR 17 PE 80 = PN 8

PE 100 = PN 10

DE E

(mm) DIm (mm)

e (mm)

DIm (mm)

e (mm)

DIm (mm)

E (mm)

DIm (mm)

400 12,4 375,0 15,4 368,7 19,1 360,9 23,8 351,1 450 14 421,9 17,4 414,7 21,5 406,1 26,7 395,2 500 15,5 468,8 19,3 460,8 23,9 451,2 29,7 439,0 560 17,4 525,0 21,6 516,2 26,7 505,5 33,2 491,8 630 19,6 590,6 24,3 580,7 30 568,8 37,4 553,2 710 22,1 665,6 27,4 654,5 33,9 640,9 42,1 623,6 800 24,9 750,1 30,8 737,7 38,1 722,3 47,5 702,6 900 28 843,6 34,7 829,5 42,9 812,3 53,4 790,2 1000 31,1 937,0 38,5 921,5 47,7 902,2 59,3 877,8 1200 37,3 1.124,5 46,2 1.105,8 57,2 1.082,7 – – 1400 43,5 1.311,5 53,9 1.289,7 – – – – 1600 49,7 1.498,5 61,6 1.473,5 – – – –

(*) Tubos SDR 32,25 vide item 9. Tabela 19 – Dimensões de tubos para emissários PE 80 e PE 100 conforme norma

NTS 194

SDR 13,6 PE 80 = PN 10

PE 100 = PN 12,5

SDR 11 PE 80 = PN 12,5 PE 100 = PN 16

SDR 9 PE 80 = PN 16

PE 100 = PN 20

DE e

(mm) DIm (mm)

E (mm)

DIm (mm)

e (mm)

DIm (mm)

400 29,7 338,7 36,4 324,6 44,5 307,6 450 33,4 381,1 41 365,2 50 346,3 500 37,1 423,4 45,5 405,8 55,6 384,6 560 41,5 474,4 51 454,5 – – 630 46,7 533,7 57,3 511,4 – – 710 52,6 601,6 – – – – 800 59,3 677,8 – – – – 900 – – – – – – 1000 – – – – – – 1200 – – – – – – 1400 – – – – – – 1600 – – – – – –


26 10/12/2004

9 CONDIÇÕES ESPECÍFICAS DE PROJETO Tubos com SDR 32,25 somente podem ser aplicados quando enterrados e não houver a ocorrência de pressão interna negativa na tubulação em função de transientes hidráulicos ou pressão externa, conforme Tabelas 9, 10, 11 e 12. Em trechos aéreos, travessias de rios, córregos ou pontes, os tubos de polietileno devem ser encamisados ou então substituídos por tubos de ferro fundido ou aço. Toda interligação deve conter, entre a tubulação antiga e a nova, válvula de manobra para a lavagem e desinfecção da nova tubulação.


10/12/2004 27

ANEXO A – CONEXÕES GOMADAS Por apresentarem elevado índice de falhas não é recomendada sua utilização. Se for imprescindível sua utilização, no seu dimensionamento deverão ser adotados os seguintes fatores de segurança: - DE 250 a DE 450: Curvas: PN da conexão igual a 0,8 x PN do tubo de sua fabrica-

ção. - DE 250 a DE 450: Tês: PN da conexão igual a 0,5 x PN do tubo de sua fabrica-

ção.

- DE > DE 450: PN da conexão produzida = PN do tubo de sua fabrica-ção, reforçado com PRFV.

Portanto, o SDR do tubo a ser utilizado na fabricação da conexão deverá ser escolhido de tal forma que, quando aplicados os fatores de correção acima mencionados, a pres-são de trabalho da conexão deve ser no mínimo igual à pressão de trabalho da rede na qual a mesma será soldada. As pontas das conexões devem ser usinadas para o mesmo SDR da tubulação à qual a mesma será soldada. As conexões gomadas devem ser produzidas em fábrica, atendendo integralmente as diretrizes das NTS 060 e NTS 193, devendo o processo de fabricação ser totalmente a-companhado por inspetor da Sabesp. As conexões devem ser reforçadas com PRFV (poliéster reforçado com fibra de vidro), na região das soldas para formação da peça. Somente poderá ser utilizada manta de fibra de vidro. Exemplo de especificação: Tê DE 250 SDR 17, produzido a partir de tubo DE 280 SDR 9, com as extremidades usinadas para DE 250 SDR 17. As conexões devem ser do tipo polivalente, ou seja, o comprimento de suas extremida-des deve ser do tipo longo (conforme NTS 193), permitindo solda por termofusão ou ele-trofusão. A seguir são apresentados alguns tipos de conexões.


28 10/12/2004

Curvas gomadas 90º, 60º, 45º, 30º, com raio longo Tê 90º gomado revestido c/PRFV ou com sobrediâmetro Tês de redução: Tê + redução ou tubo + Tê de sela por eletrofusão c/ ou sem colarinho nas extremidades Todas as conexões podem vir com colarinho/flange ou luvas de eletrofusão em uma ou mais extremidades, se necessário.



10/12/2004

Projeto de redes de distribuição, adutoras e linhas de es-

goto em polietileno PE 80 ou PE 100

Considerações finais: 1) Esta norma técnica, como qualquer outra, é um documento dinâmico, podendo ser

alterada ou ampliada sempre que for necessário. Sugestões e comentários devem ser enviados à Assessoria para Desenvolvimento Tecnológico – T V V.

2) Tomaram parte na elaboração desta norma:

ÁREA UNIDADE DE TRABALHO NOME

C CSQ Adilson M. Melo Campos C CSQ Dorival Corrêa Vallilo M MSSS Richard Welsch R REQ Pedro Jorge Chama Neto R RGO José Paulo Zamarioli T T E V José de Carvalho Neto T T V V Marco Aurélio Lima Barbosa T T V V Reinaldo Putvinskis


10/12/2004

Sabesp – Companhia de Saneamento Básico do Estado de São Paulo Diretoria de Tecnologia e Planejamento – T Assessoria para Desenvolvimento Tecnológico – T V V. Rua Costa Carvalho, 300 – CEP 05429-900 São Paulo – SP - Brasil Telefone: (0xx11) 3388-8091 / FAX: (0xx11) 3814-6323 E-MAIL : [email protected]

- Palavras-chave: Rede de água, Adutora, Rede de esgoto - 28 páginas

nts189-proj. de redes de distrib., adut. e linhas de esg. pe 80 ou pe 100

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