TUBOS DE PRFV

Contedo e ObjetivosPARTE 1 Conceituao de Material Compsito Processos de Fabricao Produto e Aplicaes Vantagens e Vocao dos Tubos de PRFV PARTE 2 Controle de qualidade Informaes de projeto Instalao Operao, reparos e manuteno Experincia

Parte 1 Aspectos Gerais

P V

??

??

PRFV =Polister Reforado com Fibra de VidroMaterial Compsito (ou composto) ?Combinao de Materiais com Caractersticas Mecnicas Diferentes

CONCRETO ARMADO

PRFV

Ao Pedra/Areia Cimento

TRAO AGREGADO AGLOMERANTE

Fibra de Vidro Slica Resina

Fibra de VidroObtida pela fuso de diversos minrios[Areia (SiO2), Calcita (CaO), Alumina (Al2O3) e Dolomita (MgO)]

Alia custo baixo a excelentes propriedades mecnicas

MATERIA PRIMA VIDRO ADVANTEX

SILO

FORNO

MATERIA PRIMA SIZING

Propriedades da Fibra de VidroTipo de Material Carbono HS Carbono M Carbono HM Carbono UHM Aramid LM Aramid HM Aramid UHM Vidro E (Adavantex) Vidro S2 Aluminium Alloy (7020) Titanium Ao Carbono (Grade 55 Ao Inox (AS-80) Resistncia a Trao (Mpa) 3500 5300 3500 2000 3600 3100 3400 3100 - 3800 4600 - 4800 400 950 450 800 80 88 69 110 205 196 Mdulo em Trao (Gpa) Min Max 160 270 270 325 325 440 440 60 120 180 81 91 Densidade Tpica (g/cc) 1,8 1,8 1,8 2 1,45 1,45 1,47 2,6 2,5 2,7 4,5 7,8 7,8 31 35 26 24 26 25 Mdulo Especfico Min Max 89 150 150 181 181 244 220 41 83 122 31 36

Propriedades da Fibra de VidroTipo de Material Carbono HS Carbono M Aramid LM Aramid UHM

Resistncia Trao (Mpa)3500 5300 3600 3400

Mdulo em Trao (Gpa) Min Max 160 270 270 325 60 180 80 88 69 110 205 196 197 81 91

Densidad e Tpica (g/cc) Mdulo E Min 1,8 89 1,8 150 1,45 1,47 2,6 2,5 2,7 4,5 7,8 7,8 7,8 31 35 26 24 26 25 25 4 12

Vidro E (Adavantex)Vidro S2 Aluminium Alloy (7020) Titanium

3100 - 38004600 - 4800 400 950

Ao Carbono (Grade 55)Ao Inox (AS-80) Ao HS (17/4 H9000)

450800 1241

Histrico1938 Incio da Fabricao comercial de FV Dcada de 40 Produtos em PRFV comeam a estar presentes no mercado Dcada de 50 Os primeiros tubos em PRFV so introduzidos no mercado petrolfero como alternativa aos tubos de ao Dcada de 60 A indiscutvel resistncia corroso do PRFV gera uma grande aceitao na indstria qumica. Se introduz, ento, o PRFV nos mercados pblicos de gua e esgoto Dcada de 70 Com o advento dos grandes dimetros, os tubos de PRFV passam a ser utilizados em usinas hidreltricas Hoje em dia o PRFV utilizado em mais de 40.000 produtos, em aplicaes como indstria nutica, aeronutica, automotiva, espacial, construo civil, construo mecnica e etc.

Aplicao de Materiais Compsitos

Aplicao de Materiais Compsitos

Aplicao de Materiais Compsitos

Aplicao de Materiais Compsitos

Aplicao de Materiais Compsitos

Aplicao de Materiais Compsitos

Processos de FabricaoDenominaes distintas geram confuso: RPVC (PVC reforado) Tubos com liner termoplstico de PVC

C-PRFV (centrifugado) Tubos com liner de resina pura e fio picado

PRFV Tubos com liner reforado com FV Filamento contnuo Filamento helicoidal

Todos so PRFV

Processo Centrifugado (C-Tech)

Processo de Filamento Contnuo (Flowtite, Drostholm)

Filamento Helicoidal Descontnuo (Sarplast, RPVC)

1 Fibras de vidro 2 Resina 3 Liner 4 Sistema de rotao 5 - Filamento

Este processo consiste em enrolar fios de vidro[1] embebidos em resina catalisada contida na banheira [2] sobre o liner[3].

Filamento Helicoidal Descontnuo (Sarplast, RPVC)

Este processo consiste na deposio de fios contnuos de roving sobre uma superfcie cilndricas. O uso de filamentos contnuos gera uma estrutura de alta resistncia aos esforos axiais.

Produto

Produto - Tubos com at 15m de comprimento

Liner e Barreira Qumica - PVC

Estrutura 50 70% Vidro 30 50% resinaResina parafinada+inibidor UV.

a

Juntas

Ponta Ponta com Luva

JuntasPonta Bolsa com Anel

Deflexo Angular nas Juntas

Acessrios - Conexes

Curvas e Redues

Ts - Flanges

Poos de Visita

Aplicaes

Aplicaes

gua potvel gua bruta Esgoto sanitrio Irrigao Usinas hidreltricas Emissrios submarinos Reabilitao de redes Circuitos de refrigerao de termeltricas Aplicaes industriais

Vantagens dos Tubos de PRFV

Vantagens dos Tubos de PRFVGrande Vida til ( > 50 anos) Tubo inerte corroso No h a necessidade de pintura, revestimento ou proteo catdica

Vantagens dos Tubos de PRFVBaixo Peso Menor custo para transporte No h necessidade de equipamentos especiais para manipulao Facilidade de manuseio em obra Maior rendimento na instalao

BAIXO CUSTO DE INSTALAO

Vantagens dos Tubos de PRFVIntercambiabilidadeTubo DEFoFo, segue a norma ISO 2531 em toda sua extenso Perfeito acoplamento com todos os materiais que atendam a essa norma (tubos de ferro dctil, PVC DEFoFo e outros)

Vantagens dos Tubos de PRFVIntercambiabilidade

Vantagens dos Tubos de PRFVSuperfcie Interior Lisa Ausncia de incrustaes Baixa perda por atrito Menor custo de bombeamento

EFICINCIA ENERGTICA !

Vantagens dos Tubos de PRFVCustos MenoresMenor Custo de Aquisio Exemplo CR 007 CAERN de 21.09.2007 14km Tubos DN 500 700 para adutora do Jiqui

PRFV: R$ 4.559 mil Preos RP Sabesp

FF: R$ 7.649 mil (+ 68%)

Preo mdio FF 22 % superior ao PRFV para gua e 40 % para esgoto

O aumento de concorrncia reduz o nvel geral de preos

MAIS OBRAS COM OS MESMOS RECURSOS

Vocao dos Tubos de PRFVDimetro (mm) 300 600 1000 1500 2000 >2000

CA1P r e s s o(bar)

6 10 16 20 > 20

PVC/PEAD

PRFV

FF

AO

Faixa de alta competitividade do PRFV

Mundo

180.000 km instalados desde 1961

Brasil

2.800 km instalados desde 1996

Tubos de PRFV fornecidos no Brasil desde 1996

DN = 250 300 500 600 900 1.000 1.200 > 1.200

Km instalados

1000 1300 420 40 10

Razes para o pouco uso do PRFV no Brasil Insucessos no passado Tubos Outras aplicaes de FV Segmento de Saneamento conservador Falta de Cases de Sucesso Ausncia de Normas Campanhas contrrias

Parte 2 Aspectos Tcnicos

Comentrios Iniciais

A longevidade e o bom desempenho de uma obra linear de saneamento dependem de:

Qualidade na fabricao Projeto bem elaborado Assentamento adequado

Para todo e qualquer tipo de material existente no mercado

Normatizao Qualificao Controle de Qualidade

Normas

Os tubos so fabricados em conformidade com as normas internacionais: ISO, AWWA e ASTM A Norma Brasileira est em processo de concluso e homologao (Jan/08)

Normas utilizadas: AWWA C950 - 1981 DIN 16869 - 1986 ISO 10639.3 - 2004 ISO 10467.3 - 2004

Qualificao

Para a homologao de tubos de necessrios os seguintes ensaios:

PRFV

so

HDB, Sb e Sc Ensaios de 10.000 horas Luvas Ensaios em condies desfavorveis

HDB Hydrostatic Desing Basis

Teste utilizado para se determinar:

1. Classe de presso do tubo (PN) 2. Resistncia do tubo a longo prazo

Teste de HDB

Normas ASTM D2992 (Procedimento B) e/ou ISO 10928 (Mtodo A) Vrias amostras submetidas diferentes de presso a vrios nveis

Durao de 10.000 horas

Resultados analisados em grfico Estiramento (ou Presso) x Tempo de Falha e extrapolados a 438.000 horas (ou 50 anos)

Obteno do alongamento / presso de ruptura a longo prazo

HDB Resultado em Termos de Alongamento

HDB Resultado em Termos de Presso

ASTM D2992-961,0 0.8

HDB C- tec DN400, PN10, SN10000

0.6

Pressure (Bar/100)

0.4

0,39898995

0.20,180523362

Regression line Failed samples G-Tec - runnin 0,1 .1 0 1 10 100 1000 10000 100000 100000050 years

Time (hours)

HDB Resultado em termos prticosHDB - DN 400 PN 10 SN 5000

45

40

35

30 HDB Pw Pw + Ps PHC THF Reta Presso (bar)

25

20

15

10

5

0 1 10 100 1000 Tempo (h) 10000 100000 1000000

Sb (Strain Basis ) e Sc (Strain Corrosion)

Testes equivalentes (vide AWWA C950) e utilizados para se determinar:

1. A ovalizao limite do tubo 2. O efeito das cargas combinadas, ou seja, alongamento por presso e ovalizao ocorrendo simultaneamente

Teste de Sb

Normas ASTM D5365 (Procedimento B) Vrias amostras submetidas a vrios nveis diferentes de deflexo em ambiente aquoso Durao de 10.000 horas Resultados analisados em grfico Estiramento x Tempo de Falha e extrapolados a 1.000.000 de horas (ou 50 anos) Obteno do alongamento / deflexo mxima a longo prazo

Teste de Sc

Normas ASTM D3681 (Procedimento B) e/ou ISO 10928 (Mtodo A) Vrias amostras submetidas a vrios nveis diferentes de deflexo em ambiente quimicamente agressivo (soluo de cido sulfrico a 5% em peso) Durao de 10.000 horas Resultados analisados em grfico Estiramento x Tempo de Falha e extrapolados a 438.000 horas (ou 50 anos) Obteno do alongamento / deflexo mxima a longo prazo

Sb Resultado em Termos de Alongamento

Sc Resultado em Termos de Deflexo

Ensaio de Qualificao da Luva

Deflexo angular em funo do DN

Desacoplamento de 0,3% do comprimento

Desalinhamento ou carregamento diferencial

Ensaio de Qualificao da Luva

Metodologia:

2 PN por 24 h 0 a 1,5 PN em 10 ciclos 0,8 bar de v cuo

Concluso: no ocorrem vazamentos ou outro tipo de falha

Controle de QualidadeEnsaios No-DestrutivosDimensionais: Espessura da parede Comprimento Dimetro Inspeo visual Dureza Barcol Sensibilidade acetona

Controle de Qualidade

Ensaios No-Destrutivos

Teste Hidrosttico

Controle de Qualidade

Ensaios Destrutivos

Ruptura por Presso Trao Axial Trao Circunferencial Prova de Composio Rigidez

Projeto com Tubos de PRFV

Como Projetar Tubulaes em PRFV1. Determinao do Dimetro Nominal (DN):

Dimetros disponveis: 50 a 3.000 mm

Obs: analisar a possibilidade de se projetar com 2 ou mais dimetros

Como Projetar Tubulaes em PRFV

1. Determinao do Dimetro Nominal (DN):Informaes Necessrias: 1. Vazo 2. Velocidade Mxima de Escoamento gua tratada: 4 m/s gua bruta: 3 m/s Esgoto: 3 m/s

Como Projetar Tubulaes em PRFV

2. Determinao da Presso Nominal (PN)

Informaes Necessrias:

Classes de presso disponveis:1. Desnvel geomtrico 2. Perda de carga 3. Clculo dos transientes

1 a 32 bar

Como Projetar Tubulaes em PRFV2.2. Transientes Hidrulicos A celeridade de onda calculada atravs da seguinte expresso:

a =

g / 1 1 d + E E w p

Onde: Ew o mdulo de elasticidade da gua, que varia em funo da presso e da temperatura. Ew = 2.06 GPa um valor comumente assumido. Ep o mdulo de elasticidade circunferencial do tubo. o dimetro do tubo e d a espessura da parede do tubo. o peso especfico da gua.

Como Projetar Tubulaes em PRFV2.2. Transientes Hidrulicos Valores tpicos de celeridade de onda de diversos materiais: Ferro Fundido Ferro Dctil, K9 Ao - PN16 C-Tech, DN 600, PN 16, SN 5000 Flowtite, DN 600, PN 10, SN 5000 PVC - PN10 PE 50 - PN10 1420 m/s 1050 970 480 410 360 250

O golpe de arete esperado para tubos C-Tech e Flowtite da ordem de 50% do golpe em tubos de ferro dctil em condies similares. Tubos de PRFV devem suportar at 40% da sobrepresso transiente. O golpe de arete pode ultrapassar a PN do tubo em at 40%.