TUBOS DE PRFV · AWWA C950 - 1981 DIN 16869 - 1986 ISO 10639.3 - 2004 ISO 10467.3 - 2004 Normas Para a homologação de tubos de PRFV são necessários os seguintes ensaios:

TUBOS DE PRFV

PARTE 1

Conceituação de Material Compósito

Processos de Fabricação

Produto e Aplicações

Vantagens e Vocação dos Tubos de PRFV

PARTE 2

Controle de qualidade

Informações de projeto

Instalação

Operação, reparos e manutenção

Experiência

Conteúdo e Objetivos

Parte 1Aspectos Gerais

P �

�V

????

PRFV =

Poliéster Reforçado com Fibra de Vidro

Material Compósito(ou composto)

? Combinação de Materiais com Características

Mecânicas Diferentes

CONCRETO ARMADO PRFV

ResinaAGLOMERANTECimento

SílicaAGREGADOPedra/Areia

Fibra de VidroTRAÇÃOAço

Obtida pela fusão de diversos minérios[Areia (SiO2), Calcita (CaO), Alumina (Al2O3) e Dolomita (MgO)]

Alia custo baixo a excelentes propriedades mecânicas

SILO

FORNO

MATERIA PRIMASIZING

MATERIA PRIMA VIDROADVANTEX

Fibra de Vidro

Tipo de MaterialResistência a Tração (Mpa)

DensidadeTípica (g/cc)

Min Max Min MaxCarbono HS 3500 160 270 1,8 89 150Carbono M 5300 270 325 1,8 150 181Carbono HM 3500 325 440 1,8 181 244Carbono UHM 2000 440 2 220

Aramid LM 3600 1,45Aramid HM 3100 1,45Aramid UHM 3400 1,47

Vidro E (Adavantex®) 3100 - 3800 80 81 2,6 31 31Vidro S2 4600 - 4800 88 91 2,5 35 36

Aluminium Alloy (7020) 400 2,7Titanium 950 4,5Aço Carbono (Grade 55 450 7,8Aço Inox (AS-80) 800 7,8

26242625

Módulo Específico

4183122

196

60120180

Módulo em Tração (Gpa)

69110205

Propriedades da Fibra de Vidro

Tipo de Material

Resistência à Tração (Mpa)

Densidade Típica (g/cc)

Min Max MinCarbono HS 3500 160 270 1,8 89Carbono M 5300 270 325 1,8 150

Aramid LM 3600 1,45Aramid UHM 3400 1,47

Vidro E (Adavantex®) 3100 - 3800 80 81 2,6 31

Vidro S2 4600 - 4800 88 91 2,5 35

Aluminium Alloy (7020) 400 2,7Titanium 950 4,5

Aço Carbono (Grade 55) 450 7,8

Aço Inox (AS-80) 800 7,8Aço HS (17/4 H9000) 1241 7,8 25

2624

26

25

Módulo E

412

196197

60180

Módulo em Tração (Gpa)

69110

205

Propriedades da Fibra de Vidro

1938 – Início da Fabricação comercial de FV

Década de 40 – Produtos em PRFV começam a estar presentes no mercado

Década de 50 – Os primeiros tubos em PRFV são introduzidos no mercado petrolífero como alternativa aos tubos de aço

Década de 60 – A indiscutível resistência à corrosão do PRFV gera uma grande aceitação na indústria química. Se introduz, então, o PRFV nos mercados públicos de água e esgoto

Década de 70 – Com o advento dos grandes diâmetros, os tubos de PRFV passam a ser utilizados em usinas hidrelétricas

Hoje em dia o PRFV é utilizado em mais de 40.000 produtos, em aplicações como indústria náutica, aeronáutica, automotiva, espacial, construção civil, construção mecânica e etc.

Histórico

Aplicação de Materiais Compósitos






Denominações distintas geram confusão:

•RPVC (PVC reforçado)• Tubos com liner termoplástico de PVC

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

•PRFV• Tubos com liner reforçado com FV

• Filamento contínuo

• Filamento helicoidal

Processos de Fabricação

Todos são PRFV

Processo Centrifugado (C-Tech)

Processo de Filamento Contínuo (Flowtite, Drostholm)

Filamento Helicoidal Descontínuo (Sarplast, RPVC)

1 – Fibras de vidro

2 – Resina

3 – Liner

4 – Sistema de rotação

5 - Filamento

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

Este processo consiste na deposição de fios contínuos de rovingsobre uma superfície cilíndricas.

O uso de filamentos contínuos gera uma estrutura de alta resistência aos esforços axiais.

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��

Filamento Helicoidal Descontínuo (Sarplast, RPVC)

Produto

Produto - Tubos com até 15m de comprimento

Liner e Barreira Química - PVC

Estrutura

50 à 70% Vidro

30 à 50% resina

Resina parafinada+inibidor UV.

a

Juntas

Ponta – Ponta com Luva

Juntas

Ponta – Bolsa com Anel

Deflexão Angular nas Juntas

Acessórios - Conexões

Curvas e Reduções

Tês - Flanges

Poços de Visita

Aplicações

Aplicações

Água potável

Água bruta

Esgoto sanitário

Irrigação

Usinas hidrelétricas

Emissários submarinos

Reabilitação de redes

Circuitos de refrigeração de termelétricas

Aplicações industriais

Vantagens dos Tubos de PRFV

Grande Vida Útil

( > 50 anos)

Tubo inerte à corrosão

Não há a necessidade depintura, revestimento ou proteção catódica


Baixo Peso

Menor custo para transporte

Não há necessidade de equipamentos especiais para manipulação

Facilidade de manuseio em obra

Maior rendimento na instalação

BAIXO CUSTO DE INSTALAÇÃO


Intercambiabilidade

Tubo DEFoFo, seguea norma ISO 2531 emtoda sua extensão

Perfeito acoplamentocom todos osmateriais queatendam a essa norma (tubos de ferro dúctil, PVC DEFoFo e outros)


Intercambiabilidade


Superfície Interior Lisa

Ausência de incrustações

Baixa perda por atrito

Menor custo de bombeamento

EFICIÊNCIA ENERGÉTICA !


Menor Custo de Aquisição

• Exemplo CR 007 CAERN de 21.09.2007• 14km Tubos DN 500 – 700 para adutora do Jiqui

• PRFV: R$ 4.559 mil FºFº: R$ 7.649 mil (+ 68%)

Preços RP Sabesp• Preço médio FºFº 22 % superior ao PRFV para água• e 40 % para esgoto

O aumento de concorrência reduz o nível geral de preços

MAIS OBRAS COM OS MESMOS RECURSOS


Custos Menores

Faixa de alta competitividade do PRFV

>20

20

16

10

6

1

Pressão

(bar)

>2000200015001000600300

Diâmetro (mm)

PRFV

Vocação dos Tubos de PRFV

PVC/PEAD

FºFº AÇO

CA

Mundo 180.000 km instaladosdesde 1961

Brasil 2.800 km instaladosdesde 1996

Km

instaladosDN

10> 1.200

401.000 – 1.200

420600 – 900

1300300 – 500

1000= 250

Tubos de PRFV fornecidos no Brasil desde 1996

Razões para o pouco uso do PRFV no Brasil

• Insucessos no passado

•Tubos

•Outras aplicações de FV

• Segmento de Saneamento conservador

•Falta de Cases de Sucesso

•Ausência de Normas

• Campanhas contrárias

Parte 2Aspectos Técnicos

Comentários Iniciais

A longevidade e o bom desempenho de uma obra linear de

saneamento dependem de:

• Qualidade na fabricação

• Projeto bem elaborado

• Assentamento adequado

Para todo e qualquer tipo de material existente no

mercado

Normatização – Qualificação –Controle de Qualidade

Os tubos são fabricados em conformidade com as normasinternacionais: ISO, AWWA e ASTM

A Norma Brasileira está em processo de conclusão e homologação(Jan/08)

Normas utilizadas:

AWWA C950 - 1981

DIN 16869 - 1986

ISO 10639.3 - 2004

ISO 10467.3 - 2004

Normas

Para a homologação de tubos de PRFV são

necessários os seguintes ensaios:

HDB, Sb e Sc – Ensaios de 10.000 horas

Luvas – Ensaios em condições desfavoráveis

Qualificação

Teste utilizado para se determinar:

1. Classe de pressão do tubo (PN)

2. Resistência do tubo a longo prazo

HDB – Hydrostatic Desing Basis

Normas ASTM D2992 (Procedimento B) e/ou

ISO 10928 (Método A)

Várias amostras submetidas a vários níveis

diferentes de pressão

Duração de 10.000 horas

Resultados analisados em gráfico Estiramento (ou

Pressão) x Tempo de Falha e extrapolados a 438.000

horas (ou 50 anos)

Obtenção do alongamento / pressão de ruptura a

longo prazo

Teste de HDB

HDB – Resultado em Termos de Alongamento

ASTM D2992-96

0,39898995

0,180523362

0,1

1,0

0 1 10 100 1000 10000 100000 1000000

Time (hours)

Pre

ssure

(B

ar/

100)

Regression line

Failed samples

G-Tec - runnin

.1

50 y

ears

HDBC- tecDN400, PN10, SN10000

0.2

0.4

0.6

0.8

HDB – Resultado em Termos de Pressão

HDB – Resultado em termos práticos

HDB - DN 400 PN 10 SN 5000

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

1 10 100 1000 10000 100000 1000000

Tempo (h)

Pre

ssão

(bar)

HDBPw

Pw + PsPHC

THFReta

Testes equivalentes (vide AWWA C950) e utilizados para

se determinar:

1. A ovalização limite do tubo

2. O efeito das cargas combinadas, ou seja, alongamento

por pressão e ovalização ocorrendo simultaneamente

Sb (Strain Basis ) e Sc (Strain Corrosion)

Normas ASTM D5365 (Procedimento B)


diferentes de deflexão em ambiente aquoso


Resultados analisados em gráfico Estiramento

x Tempo de Falha e extrapolados a 1.000.000 de

horas (ou 50 anos)

Obtenção do alongamento / deflexão máxima a

longo prazo

Teste de Sb

Normas ASTM D3681 (Procedimento B) e/ou

ISO 10928 (Método A)


diferentes de deflexão em ambiente

quimicamente agressivo (solução de ácido

sulfúrico a 5% em peso)


Resultados analisados em gráfico Estiramento

x Tempo de Falha e extrapolados a 438.000 horas

(ou 50 anos)

Obtenção do alongamento / deflexão máxima a

longo prazo

Teste de Sc

Sb – Resultado em Termos de Alongamento

Sc – Resultado em Termos de Deflexão

Deflexão angular em função do DN

Desacoplamento de 0,3% do comprimento

Desalinhamento ou carregamentodiferencial

Ensaio de Qualificação da Luva

Metodologia:

2 PN por 24 h

0 a 1,5 PN em 10 ciclos

0,8 bar de vácuo

Conclusão: não ocorrem vazamentos ou outro tipo de falha

Ensaio de Qualificação da Luva

EnsaiosNão-Destrutivos

Dimensionais:

Espessura da parede

Comprimento

Diâmetro

Inspeção visual

Dureza Barcol

Sensibilidade à acetona

Controle de Qualidade

EnsaiosNão-Destrutivos

Teste Hidrostático


Ensaios Destrutivos

Ruptura por Pressão

Tração Axial

Tração Circunferencial

Prova de Composição

Rigidez


Projeto com Tubos de PRFV

Como Projetar Tubulações em PRFV

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

1. Determinação do Diâmetro Nominal (DN):

Diâmetros disponíveis:

50 a 3.000 mm

1. Determinação do Diâmetro Nominal (DN):


Informações Necessárias:

1. Vazão

2. Velocidade Máxima de Escoamento

• Água tratada: 4 m/s

• Água bruta: 3 m/s

• Esgoto: 3 m/s

2. Determinação da Pressão Nominal (PN)


Informações Necessárias:

1. Desnível geométrico

2. Perda de carga

3. Cálculo dos transientes

Classes de pressão disponíveis:

1 a 32 bar

A celeridade de onda é calculada através da seguinte expressão:

ag

Ew

Ep

d=

+

/ γ

δ

1 1

Onde:

Ew é o módulo de elasticidade da água, que varia em função da

pressão e da temperatura. Ew = 2.06 GPa é um valor comumente

assumido.

Ep é o módulo de elasticidade circunferencial do tubo.

δ é o diâmetro do tubo e d é a espessura da parede do tubo.

γ é o peso específico da água.

2.2. Transientes Hidráulicos


Valores típicos de celeridade de onda de diversos materiais:

Ferro Fundido 1420 m/s

Ferro Dúctil, K9 1050 “

Aço - PN16 970 “

C-Tech, DN 600, PN 16, SN 5000 480 “

Flowtite, DN 600, PN 10, SN 5000 410 “

PVC - PN10 360 “

PE 50 - PN10 250 “

2.2. Transientes Hidráulicos


O golpe de aríete esperado para tubos C-Tech e Flowtite é da ordem de 50% do golpe em tubos de ferro dúctil em condições similares.

Tubos de PRFV devem suportar até 40% da sobrepressão transiente. O golpe de aríete pode ultrapassar a PN do tubo em até 40%.

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TUBOS DE PRFV · AWWA C950 - 1981 DIN 16869 - 1986 ISO 10639.3 - 2004 ISO 10467.3 - 2004 Normas Para a homologação de tubos de PRFV são necessários os seguintes ensaios: