As diferenças entre as mangas para tubos em PRFV

A utilização de mangas para tubos em PRFV na área das águas residuais está consolidada há décadas. Há alguns anos, começaram também a ser cada vez mais introduzidas na área da água potável. Higiénicas, sustentáveis e seguras para o projeto – para a reabilitação sem abertura de vala de condutas de água potável, as mangas para tubos em PRFV devem cumprir os mais elevados padrões de qualidade. Afinal de contas, estas asseguram o abastecimento de água potável a muitas pessoas. Para isso, as condutas de água potável devem cumprir requisitos muito mais exigentes do que os aplicáveis às condutas por gravidade. Têm de suportar uma pressão nominal de até 16 bar a longo prazo e cumprir normas rigorosas em matéria de higiene. Após uma fase de desenvolvimento intensivo, a SAERTEX multiCom® introduziu no mercado a primeira manga para tubos em PRFV com cura UV do mundo para a reabilitação de condutas de água potável sem abertura de vala com a SAERTEX LINER® H2O e apresentou-a na IFAT logo em 2016. Para o conseguir, foi fundamental realizar adaptações importantes aos produtos existentes e novos desenvolvimentos de todo o design da manga, dos diferentes métodos de ensaio e da tecnologia de acoplamento.

Designação da película interior/revestimento interior das mangas para tubos

Termo utilizado até agora no mercado	De acordo com a norma DIN EN ISO 11296-4
Película interior da manga para tubos em PE/PA que é retirada após a instalação	Película interior provisória
Revestimento interior, auxiliar de instalação que permanece na manga	Película interior semipermanente
Revestimento interior, componente integrante	Película interior permanente

Fig. 1: Antigas e novas designações

Em 2008, a equipa da SAERTEX multiCom começou a desenvolver a primeira manga para tubos em PRFV, com o chamado revestimento interior com barreira de estireno integrada. Desde então, as mangas com esta estrutura têm sido utilizadas com êxito em todo o mundo para a reabilitação de condutas por gravidade sem abertura de vala. As mangas para tubos com revestimento interior já estão há décadas no mercado sob a forma de mangas de feltro. No entanto, as mangas de feltro não possuem a função de barreira.

Por outro lado, no caso das mangas para tubos em PRFV com cura UV, esta função de barreira é essencial para assegurar a elevada estabilidade à armazenagem de até seis meses das mangas para tubos em PRFV impregnadas. A barreira integrada garante que, durante este tempo, o estireno permanece totalmente na resina e não se dispersa através do revestimento interior. Tal assegura uma cura posterior bem-sucedida com luz UV. Com o lançamento no mercado deste novo produto, foram disponibilizados outros produtos de mangas com diferentes películas interiores para tubos e revestimentos interiores. As diferenças não residem apenas na presença ou ausência de uma função de barreira, mas também na função e durabilidade do revestimento quando instalado. Geralmente, era feita uma distinção entre um revestimento interior como um "componente integrado" e um "auxiliar de instalação que permanece na manga". Uma vez que estes conceitos não estavam claramente definidos, o grupo de trabalho responsável ao nível ISO elaborou uma definição precisa que pode ser encontrada na publicação de setembro de 2018 da norma DIN EN ISO 11296-4. Neste contexto, foram introduzidas as designações película interior provisória, semipermanente e permanente (Fig. 1).

Para as condutas de água potável é utilizada uma película interior permanente. Isto significa que esta película interior cumpre uma função durante toda a vida útil técnica. Pelo contrário, a durabilidade não é exigida no caso das películas interiores semipermanentes. O desenvolvimento da película interior permanente com função de barreira representou o primeiro grande alicerce para a implementação da manga para água potável. Até à introdução do produto no mercado, eram necessárias outras etapas de desenvolvimento, já que uma conduta de água potável coloca exigências muito mais rigorosas relativamente aos produtos de reabilitação do que uma conduta por gravidade. Por um lado, tratam-se de condutas forçadas com uma pressão nominal de até 16 bar. Os designs de mangas anteriores não eram adequados para uma pressão tão elevada, ou seja, não podiam ser utilizados para fabricar uma manga para tubos PN 16. Por outro lado, a seleção das matérias-primas a utilizar é limitada por motivos de higiene. Por exemplo, para obter a aprovação alemã para água potável, todos os materiais utilizados devem constar de listas positivas especiais. Um critério especial era, portanto, a escolha de um diluente reativo adequado para a resina. As resinas com estireno como diluente reativo são utilizadas com êxito há décadas em mangas para tubos em PRFV para a reabilitação na área das águas residuais. Embora o estireno se encontre na lista positiva, este não é utilizado na área da água potável devido ao seu baixo limiar de odor.

Desenvolvimento de uma manga para tubos em PRFV para condutas de água potável

Durante a fase de desenvolvimento, o objetivo da SAERTEX multiCom era adaptar todos os materiais para que cumprissem as aprovações para condutas de água potável e satisfizessem os requisitos técnicos e higiénicos. Nesse processo, as vantagens anteriores das mangas para tubos em PRFV deviam ser mantidas. Estas incluem, por exemplo, a impregnação de fábrica, a prolongada estabilidade durante o armazenamento da manga e a utilização de tecnologias de instalação estabelecidas no mercado.

Aperfeiçoamento do tecido de fibras de vidro

Na primeira etapa, a resistência do design da manga à pressão interna teve de ser aumentada significativamente. Como filial da fabricante de tecidos de fibras SAERTEX®, o aperfeiçoamento associado à aplicação de têxteis técnicos é uma das principais competências de todo o Grupo SAERTEX®. Com este know-how, foi possível um aperfeiçoamento do tecido de fibras que permitiu cumprir as exigências do mercado. A verificação da resistência pretendida na prática foi realizada por meio dos resultados de ensaios de pressão de rutura. Um ensaio de pressão de rutura é um ensaio de falha no qual é determinada a pressão máxima até que a manga para tubos se rompa.

Desenvolvimento de um sistema de resina sem estireno

Em conjunto com o seu fornecedor de resina, a equipa do laboratório interno também desenvolveu um sistema de resina que cumpre os requisitos técnicos e higiénicos para condutas de água potável. Como solvente reativo, o estireno foi substituído como monómero por acrilatos de baixo odor. Embora já existisse uma grande experiência com o estireno no que diz respeito às interações com outros componentes da manga, a utilização de acrilatos ainda era um campo desconhecido. O desenvolvimento não devia implicar qualquer efeito negativo na qualidade do ponto de vista técnico. Foi realizada uma abrangente série de ensaios nos quais foram minuciosamente testados os efeitos da nova resina de éster vinílico (resina VE) sem estireno e com acrilatos nos componentes da manga existentes. Durante um período de exposição de mais de seis meses, o laboratório interno investigou os efeitos da resina VE sem estireno na durabilidade das películas interiores e exteriores.

Com base nestes ensaios, foi possível excluir separações de camadas e efeitos de fragilização. Em colaboração com um laboratório analítico externo, foi ainda possível garantir que a função de barreira da película interior também se verificava sem limitações com os acrilatos. Estes desenvolvimentos foram decisivos para a obtenção da aprovação alemã para água potável em 2015. No total, a SAERTEX-LINER® H2O está agora aprovada para utilização em condutas de água potável em doze países, incluindo a China, os EUA e Espanha.

Ensaios de tipo para mangas para água potável

Os requisitos dos operadores de redes constituíram o foco de todas as etapas de desenvolvimento desde o início. Por essa razão, os ensaios de tipo foram concebidos para as condições predominantes nas redes de condutas a reabilitar. Estes ensaios permitem aos fabricantes comprovar a pressão de funcionamento máxima por dimensão das suas mangas. Já foram estabelecidos métodos de ensaio normalizados para mangas para condutas forçadas de águas residuais, que foram incorporados na norma DIN EN ISO 11297-4 em colaboração com operadores de redes, utilizadores, institutos de ensaios e fabricantes. Estes conhecimentos estão atualmente a ser transferidos para a área da água potável com a criação da norma DIN EN ISO 11298-4 para a área da água potável. Os ensaios de pressão interna prolongada desempenham um papel decisivo neste âmbito. Nestes ensaios, as amostras de uma manga para tubos curada são sujeitas a pressões internas variadas e o processo consiste em aguardar até que estas falhem. A falha deve ocorrer após períodos de tempo diferentes. Por exemplo, pelo menos uma amostra deve resistir a uma determinada pressão interna durante mais de 10 000 horas. Tal corresponde a um período de 13,8 meses. A SAERTEX-LINER H2O cumpriu este requisito. Para obter uma base de dados ainda mais ampla, a SAERTEX multiCom decidiu deixar uma amostra em funcionamento durante 47 000 horas (bem mais de cinco anos). Embora tenha sido exercida uma pressão interna permanente de 48 bar na manga DN 300, após a conclusão do ensaio não foram detetados quaisquer danos na mesma.

Garantir e avaliar a qualidade das mangas para tubos em PRFV instalados

Desde o início, o objetivo principal foi a segurança do produto, motivo pelo qual só foi considerada uma introdução no mercado caso fosse obtida uma qualidade reprodutível. Para poder garantir esta qualidade de forma permanente, era necessário disponibilizar aos utilizadores todas as informações que também se encontravam disponíveis para todos os produtos anteriores. Tal inclui parâmetros de cura claros para a respetiva combinação de manga para tubos e tecnologia de cura. Para determinar estes parâmetros, são utilizadas mangas de teste para verificar a estanqueidade da amostra, se foram alcançados os valores característicos mecânicos necessários e o teor residual de estireno.

Uma vez que o estireno não é utilizado como diluente reativo em sistemas de resina com acrilatos, foi necessário estabelecer um método de deteção análogo. Em cooperação com o fabricante da resina e um laboratório analítico, no início de 2014 foi desenvolvido um método de ensaio para determinar o teor residual de monómero, que agora é utilizado como padrão há anos. Através de um método de ensaio por cromatografia em fase gasosa, é verificada uma amostra de manga para tubos com base na norma DIN 53394-2. Para isso, o monómero é extraído triturando a amostra e dissolvendo-a com diclorometano. Depois de filtrar as matérias sólidas remanescentes, procede-se à análise no cromatógrafo de fase gasosa para determinar o teor residual de monómero. Quanto menor for o teor residual de monómero, mais progrediu a cura da resina. Deste modo, a determinação do teor residual de monómero permite avaliar a qualidade da cura. De forma análoga à determinação do teor residual de estireno, este método oferece aos instaladores e operadores de redes uma prova a jusante do grau de cura da manga para tubos, se os ensaios mecânicos não revelarem um resultado claro. A obtenção de uma cura de elevada qualidade depende de vários fatores durante a instalação, por exemplo, da velocidade de arrasto e da escolha da fonte de luz. Através do método de ensaio descrito, foi possível determinar estes fatores logo na fase de desenvolvimento da resina VE sem estireno com o auxílio de mangas de teste. Tal permitiu o desenvolvimento de um método de instalação perfeitamente adaptado ao produto.

Acoplamento estanque à pressão das extremidades das mangas para tubos

Visto que as condutas de água potável são condutas forçadas, foi necessário desenvolver uma tecnologia de acoplamento tecnicamente adequada para uma transição estanque à pressão entre a SAERTEX-LINER H2O e a secção da conduta reabilitada. A ligação estanque à pressão é assegurada por juntas para as extremidades da manga (JEM), que são fabricadas especificamente para o projeto. Antes da reabilitação de uma conduta de água potável, devem ser feitos os preparativos correspondentes. Uma estanqueidade da conduta de mais de 50 anos de duração só pode ser conseguida com uma preparação profissional. Para isso, nas extremidades abertas da secção da conduta a reabilitar são fixados adaptadores de flange de pelo menos 0,7 m de comprimento concebidos para a pressão de funcionamento (ou uma solução tecnicamente equivalente) (Fig. 3).

Depois de instalar corretamente a manga para tubos, as extremidades da mesma são acopladas. Na primeira etapa, é executado um corte da manga de aproximadamente 10 a 11 cm no cano. (Fig. 4) Numa etapa posterior, é aplicada uma tira estreita de um produto vedante de fabrico especial ao longo das bordas do corte para as vedar (Fig. 5). A seguir, procede-se à instalação das JEM. A montagem é sempre realizada com três anéis de aço inoxidável (tira de fixação, tira de suporte, tira de fixação) (Fig. 6). Com as juntas instaladas (Fig. 7), podem ser alcançadas pressões de funcionamento máximas de 25 bar. Além disso, são adequadas para eventuais pressões negativas e cargas externas. É possível ligar elementos de cano (os chamados canos de flange) de diversos fabricantes aos adaptadores de flange acoplados (Fig. 8). Após a aprovação da manga para tubos num ensaio de pressão, nada impede que o abastecimento de água potável na secção da conduta seja novamente iniciado.

Abbildung 3: Herstellung der Baugrube und Vorbereitung der Rohrenden

Abbildung 4: Liner-Rückschnitt im zuvor aufgebrachten Flanschadapter

Abbildung 5: Versiegelung der Schnittkante

Abbildung 6: Fachgerechte Anbindung der Linerenden

Abbildung 7: Erfolgreiche Installation und Anbindung mit Hilfe von Linerendmanschetten

Abbildung 8: Anschluss mit einem Flanschrohr

Mais de 500 m de conduta de água potável instalados em Valência

Em Dresden, Valencia e Xangai – com 100 projetos e mais de 350 instalações, os operadores de redes de todo o mundo contam agora com os produtos da SAERTEX multiCom para a reabilitação de condutas de água potável. Na cidade espanhola de Valência, por exemplo, a instalação bem-sucedida da SAERTEX-LINER H2O no final do verão de 2020 garantiu o abastecimento de água potável a mais de 1,6 milhões de pessoas. Assim, a reabilitação sem abertura de vala da conduta forçada de 500 m é o maior projeto deste tipo realizado na Península Ibérica até à data. A reparação era necessária devido ao estado da conduta de ferro fundido cinzento DN 600 existente, que precisava de ser reabilitada. O operador da rede EMIMET indicou os principais critérios para os trabalhos de reabilitação que iam ser realizados: rentabilidade, uma reabilitação sustentável com uma vida útil técnica de 50 anos, obras rodoviárias e trabalhos de terraplenagem mínimos e uma segurança máxima do projeto. O contrato do projeto foi então adjudicado à empresa espanhola GRUPO CANALIS, especializada em reabilitações sem abertura de vala, em combinação com a SAERTEX-LINER H2O da SAERTEX multiCom. Os especialistas da SAERTEX multiCom acompanharam todas as fases do projeto de construção com o cálculo da estática, inspeções no local do percurso de reabilitação, formação da equipa de instalação e apoio durante a instalação. Graças à estreita colaboração entre todos os envolvidos no projeto, o percurso de reabilitação completo (dividido num total de cinco secções com um comprimento entre 58 e 128 m) foi concluído com êxito em apenas 14 dias.

Autor

Dr. Nils Füchtjohann

Global Director Products