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
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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%.