No mercado alemão, as chamadas camadas ricas em resina de mangas para tubos foram tratadas de forma muito específica desde a introdução da DIN EN ISO 11296-4 em 2011. Com margem para interpretação, desenvolveu-se uma concorrência para o maior módulo de elasticidade, que se tornou sinónimo de alta qualidade. No resultado também surgiram valores característicos, cuja base técnica é duvidosa. Esta prática ainda é seguida, embora falte a base com a atualização da norma do produto. A introdução do documento AoC para mangas para tubos é outro motivo para deixar a via exclusiva alemã.
Iniciativa
Em agosto de 2021, foi publicado o chamado documento AoC para mangas para tubos, a pré-norma ISO/TS 23818-2 [1]. Este regula os requisitos de produto para mangas para a área das condutas por gravidade de acordo com a EN ISO 11296-4 [2] e para a área das condutas forçadas de acordo com a EN ISO 11297-4 [4]. AoC significa Assessment of Conformity, ou seja, Avaliação de conformidade.
O capítulo 6.1.2 da pré-norma ISO/TS 23818-2 contribui adicionalmente para o fim da via exclusiva alemã na descrição das propriedades mecânicas das mangas para tubos. Em contraste com a prática internacional, na Alemanha, o módulo de elasticidade das mangas ainda está relacionado com a espessura da junção. De acordo com a nova versão da DIN EN ISO 11296-4, o conjunto de normas DWA no folheto informativo atual M 144-3 [5] especifica os grupos de módulos de elasticidade em relação à espessura da junção. Esta é uma referência geométrica que não existe mais na norma de produto atualmente aplicável. A versão anterior da norma que deu origem a esta definição foi retirada há mais de três anos [3]. A versão atual conhece apenas a espessura da junção que difere significativamente da espessura do compósito.
Em contraste com a definição internacionalmente comum que mudou e originalmente tinha um objetivo diferente, a dedução aritmética das chamadas camadas ricas em resina no mercado alemão tem sido tratada de forma muito específica desde a introdução da DIN EN ISO 11296-4 em 2011. Esta abordagem alemã foi e é apoiada pelas estipulações nas aprovações gerais de construção/homologação geral (abZ/AB) para mangas para tubos pelo Instituto Alemão de Engenharia Civil (Deutsches Institut für Bauchtechnik, DIBt). Aqui, também, os valores característicos ainda estão relacionados com a espessura da junção da norma que foi substituída.
A ISO/TS 23818-2 estipula claramente que os valores característicos mecânicos das mangas para tubos devem estar relacionados com espessura do compósito. Além disso, as mangas são agrupadas como parte da verificação da conformidade com base nos diâmetros e na rigidez circunferencial. A classificação das mangas para tubos com base na rigidez circunferencial significa mais um ajuste à prática internacional para canos em geral. Normalmente, os canos – e aqui as mangas para tubos são basicamente classificadas como produtos de construção – são classificados precisamente por esses dois valores característicos, diâmetro e rigidez circunferencial.
Este relatório técnico descreve as consequências da introdução do documento AoC para fabricantes de mangas, dos quais pelo menos as empresas alemãs são todas internacionalmente orientadas. Certas explicações sobre a alteração dos valores característicos são fornecidas usando o exemplo de produtos SAERTEX multiCom (SmC).
Função e significado da ISO/TS 23818
Os documentos AoC são o foco quando se trata da questão de saber se os produtos de construção atendem aos requisitos da norma de produto relevante. Nas normas europeias de produtos, os documentos AoC podem ser divididos em dois grupos. Existem normas de produtos harmonizadas nas quais o documento AoC faz parte da norma como um chamado anexo ZA. Normas harmonizadas de produtos estão a ser elaboradas em nome da Comissão Europeia. Regra geral, foram introduzidas de acordo com os regulamentos de construção, pelo que o anexo ZA é vinculativo. Se os produtos de construção estiverem em conformidade, têm a marcação CE. Atualmente, existe apenas uma norma de produto harmonizada para canos, DIN EN 295-1 [6], que descreve os requisitos para canos de grés.
O segundo grupo é composto por um grande número de normas de produtos não harmonizadas, por exemplo, incluindo aquelas para mangas para tubos. Não existe um anexo ZA para essas normas. Para a avaliação da conformidade, existem conjuntos de normas complementares como documentos independentes, que muitas vezes têm o caráter de uma TS (especificação técnica), chamada ilusoriamente de pré-norma. A TS geralmente não é convertida numa norma (norma técnica). A marcação CE com base nesses documentos AoC não é possível.
As TS estão um nível abaixo das normas internacionais EN ou ISO. Apesar disso, marcam evidentemente o estado atual da técnica. São usadas por fabricantes, organismos de certificação e utilizadores para a avaliação de produtos de construção, assim que são publicadas.
A ISO/TS 23818-2 declara no ponto 1 "Âmbito de aplicação" que regulamenta a avaliação da conformidade das mangas para tubos de acordo com as partes relevantes 4 das famílias das normas EN ISO 11296, 11297 e 11298. Deve ser incluída nos planos de qualidade do fabricante como parte da gestão da qualidade e como base para os procedimentos de certificação. Isso significa que ensaios de tipo, controlo de produção de fábrica e monitorização externa de mangas para tubos serão realizados futuramente de acordo com a ISO/TS 23818.
Com base na TS, as mangas devem primeiro ser classificadas com base no seu diâmetro e rigidez circunferencial. Ao agrupar as mangas, o módulo de elasticidade não aparece como um valor característico. Todas as propriedades mecânicas estão obviamente relacionadas com as definições da norma atual. No futuro, o módulo de elasticidade não será mais o foco da avaliação mecânica. A rigidez circunferencial das mangas para tubos tornar-se-á cada vez mais importante. O desenvolvimento, portanto, segue a direção dada pelos canos em geral e pelos canos em PRFV em particular. Os fabricantes de canos em PRFV não especificam um módulo de elasticidade para os seus produtos. A avaliação técnica é baseada na rigidez circunferencial, pois é esse o tamanho que é incluído nos cálculos.
Visando o seu negócio internacional, os fabricantes de mangas para tubos elaborarão folhas de dados com valores característicos padronizados para evitar confusões. Isso significa que o afastamento do módulo de elasticidade é especificado em relação à espessura da junção.
Com a introdução da ISO/TS 23818-2, não há necessidade de uma metodologia diferente de verificação, apenas um método de cálculo diferente para determinar os valores característicos. Isso deve ser enfatizado novamente para fins de completude.
Relações entre módulos de elasticidade com diferentes referências geométricas e rigidez circunferencial
Os valores característicos mecânicos e geométricos mais importantes das mangas para tubos, módulo de elasticidade, espessura da parede e rigidez circunferencial são conhecidos por estarem inextricavelmente ligados. Existem várias combinações possíveis para descrever a mecânica do produto. Em última análise, a rigidez circunferencial, calculada a partir do módulo de elasticidade e espessura da parede, é responsável pela estabilidade da manga. A espessura da parede é incluída na forma do momento de inércia da área. Nas verificações de material em mangas para tubos, a rigidez é sempre determinada de qualquer maneira, ou seja, a resistência à deformação. O módulo de elasticidade é então derivado da rigidez usando a espessura da parede.
Tendo em vista as normas de produtos atuais para mangas existem quatro módulos diferentes de elasticidade como valores de curto prazo para uma manga para tubos específica, que por sua vez devem ser convertidos em valores de longo prazo com um fator de redução. As mangas para tubos, portanto, desempenham um papel especial dentro da família de produtos dos canos. Normalmente e de forma sensata, há apenas um módulo de elasticidade para um material.
Ilustração 1: Preparação para a instalação da manga para o tubo: introdução da película deslizante
Ilustração 2: Introdução da SAERTEX-LINER MULTI Modelo S+
Ilustração 3: Ensaio de flexão de 3 pontos na SAERTEX-LINER MULTI Modelo S+
Tabela 1: Valores característicos para a SAERTEX-LINER MULTI e INDUSTRY Modelo S+ como requisitos nos ensaios de flexão de 3 pontos
| Classe |
Módulo de elasticidade (espessura da parede da junção) |
Módulo de elasticidade (espessura do compósito) |
| 3 | 14.500 MPa | 9.100 MPa |
| 4 - 5 | 16.800 MPa (IST) | 12.600 MPa |
| 6 - 15 | 16.800 MPa (IST) | 14.200 MPa |
A seguir, os quatro valores numéricos para a SAERTEX-LINER MULTI e INDUSTRY Modelo S+ (ver ilustração 1 e ilustração 2) são dados como exemplos. Os valores são típicos para mangas para tubos reforçadas com fibra de vidro na área de alto desempenho.
- Módulo de elasticidade do ensaio no anel circular, com base na espessura da junção, ver as aprovações gerais de construção/homologação geral (abZ/AB): 20 500 MPa. Este valor característico é usado na estática.
- Módulo de elasticidade do ensaio no anel circular, com base na espessura do compósito, até o momento apenas valores característicos internos, ver ilustração no ponto seguinte.
- Módulo de elasticidade do ensaio de 3 pontos na secção da manga curva, com base na espessura da junção, ver as aprovações gerais de construção/homologação geral (abZ/AB): 16 800 MPa. Este valor característico é usado para verificar a qualidade das mangas no local das obras.
- Módulo de elasticidade do ensaio de 3 pontos na secção da manga cuva, com base na espessura do compósito, até o momento apenas valores característicos internos, ver ilustração no ponto seguinte.
Nos últimos anos, a concorrência pelo módulo de elasticidade mais alto desenvolveu-se entre os fabricantes de mangas para tubos na Alemanha. Um alto módulo de elasticidade tornou-se sinónimo de alta qualidade das mangas para tubos. Isso é expresso nas versões suplementares do folheto informativo DWA M 144-3, que aparecem regularmente, com módulos de elasticidade consistentemente mais altos, conforme indicado na tabela 2 para os chamados grupos característicos de materiais. Nos últimos dez anos, com cinco acréscimos, o valor máximo do módulo de elasticidade quase dobrou.
Além do desenvolvimento técnico, o aumento dos módulos de elasticidade também é uma expressão das opções de configuração baseadas na versão da DIN EN 11296-4 de 2011. Com as maiores deduções geométricas possíveis na forma das chamadas camadas ricas em resina, podem ser calculados módulos de elasticidade muito elevados. Para uma dada rigidez de uma determinada manga, quanto maior a espessura da camada deduzida da espessura total da parede, declarando-se como uma camada rica em resina, maior será o módulo de elasticidade. Os valores característicos mais altos para o módulo de elasticidade de longo prazo das mangas para tubos na versão atual do folheto informativo DWA estão no intervalo dos valores máximos para canos em PRFV com reforço circunferencial ideal, conforme descrito em outro lugar no conjunto de normas DWA. Isso não parece verossímil, porque os canos em PRFV não só passaram por um longo desenvolvimento técnico, mas também são fabricados em processos industriais otimizados e não são criados no local das obras como as mangas para tubos. Para mangas para tubos, em ensaios de material, deduções geométricas são usadas para determinar valores característicos que estão acima dos limites técnicos de PRFV. Com o teor máximo de fibras e orientação ideal, esse limite é um módulo de elasticidade em torno de 35 000 MPa.
A concorrência por este valor característico é essencialmente absurda, porque o módulo de elasticidade é apenas um componente no caminho para a rigidez circunferencial necessária. A rigor, o módulo de elasticidade é, na verdade, muito menos eficaz do que a espessura da parede. A espessura da parede é incluída no cálculo da rigidez circunferencial na terceira potência. Um aumento no módulo de elasticidade em 20% aumenta a rigidez circunferencial precisamente neste número. O aumento de 20% na espessura da parede é acompanhado por um aumento na rigidez circunferencial para 173%.
Novos valores característicos para mangas para tubos da SmC
A futura adaptação dos valores característicos à referência geométrica da versão atual da DIN EN ISO 11296-4, ou seja, à espessura do compósito, significa uma redução significativa no módulo de elasticidade, uma vez que a espessura do compósito costuma ser maior que a espessura da junção. A espessura do compósito de uma manga é a espessura total menos as películas interiores e exteriores, se existentes. A espessura das películas deve ser especificada nas folhas de dados técnicos.
Isso elimina a prática comum de medição das mangas, que consistia na medição muito complexa e pouco objetiva das camadas ricas em resina ou na dedução fixa igualmente inadequada de acordo com as informações do fabricante. Normalmente, além das películas, um valor fixo era deduzido da espessura total da parede como uma chamada camada rica em resina para definir a espessura da junção como referência geométrica do módulo de elasticidade.
Devido à relação geométrica alterada, o módulo de elasticidade muda mais em termos percentuais com espessuras de parede menores do que com espessuras de parede maiores. Isso deve-se à já descrita grande alavanca de espessura da parede, que vai até à terceira potência do momento de inércia. Para uma dada rigidez, alterar a espessura da parede de 4,0 mm (espessura da junção com uma redução fixa de 0,5 mm em camadas ricas em resina) para 4,5 mm (espessura do compósito) significa uma redução no módulo de elasticidade para 70%. Ao mudar de 10,0 mm para 10,5 mm, o módulo de elasticidade cai apenas para 86%.
A SmC decidiu, portanto, criar grupos de espessura de parede para os novos valores característicos do módulo de elasticidade. Em contraste com a prática anterior com um módulo de elasticidade por modelo de manga, agora existem diferentes módulos de elasticidades nos grupos. A dependência do módulo de elasticidade na espessura da parede é conhecida por certos processos de fabricação e design da manga. No entanto, geralmente, o tema não era um problema no passado. Com base nos módulos de elasticidade, a rigidez circunferencial para as mangas para tubos é determinada em função da espessura do compósito e do diâmetro externo.
Os valores característicos para a SAERTEX-LINER MULTI e INDUSTRY Modelo S+ como requisitos nos ensaios de flexão de 3 pontos (ilustração 3) são dados na tabela 1 como exemplo. As referências geométricas alteradas e as designações futuras das mangas em relação à espessura da parede também são mostradas.
No decorrer da reavaliação e conversão, novos valores característicos foram determinados para a manga com espessura de compósito de 3,5 mm por meio de um extenso programa de ensaios, tendo em consideração a variância estatística, que também são apresentados na tabela 1.
Os valores numéricos na tabela foram derivados pela conversão dos valores característicos das aprovações gerais de construção (abZ). No futuro, serão sujeitos a ensaios de material com base no conjunto de normas aplicável. Os valores característicos alterados são apenas o resultado de uma nova avaliação dos métodos de medição comprovados. Não houve alterações na construção das mangas ou nas matérias-primas. A aprovação existente ainda é totalmente válida. A SmC irá alterar gradativamente os seus valores característicos e utilizar os valores característicos de acordo com a versão antiga e a nova versão da norma do produto por um determinado período em paralelo. Obviamente, esta mudança também não tem influência nas espessuras de parede necessárias, que resultam da prova de estabilidade, isto é, na seleção real da manga adequada. Dentro da rigidez circunferencial necessária, os pesos só se movem matematicamente do módulo de elasticidade em direção à espessura da parede. A conversão da rigidez à flexão para a rigidez circunferencial como base da estática será feita com um fator fixo. Esse também é derivado dos valores característicos das aprovações gerais de construção/homologação geral (abZ/AB).
Bibliografia
[1] ISO/TS 23818-2 „Konformitätsbewertung von Kunststoffrohrleitungssystemen zur Sanierung von bestehenden Rohrleitungen – Teil 2: Harz-Faser Verbundwerkstoff (RCF)“ (2021-08)
[2] DIN EN ISO 11296-4 „Kunststoff-Rohrleitungssysteme für die Renovierung von erdverlegten drucklosen Entwässerungsnetzen (Freispiegelleitungen) – Teil 4: Vor Ort härtendes Schlauch-Lining“ (2018-09)
[3] DIN EN ISO 11296-4 „Kunststoff-Rohrleitungssysteme für die Renovierung von erdverlegten drucklosen Entwässerungsnetzen (Freispiegelleitungen) – Teil 4: Vor Ort härtendes Schlauch-Lining“ (2011-07)
[4] DIN EN ISO 11297-4 „Kunststoff-Rohrleitungssysteme für die Renovierung von erdverlegten Abwasserdruckleitungen – Teil 4: Vor Ort härtendes Schlauch-Lining“ (2018-09)
[5] DWA M 144-3 „Zusätzliche Technische Vertragsbedingungen (ZTV) für die Sanierung von Entwässerungssystemen außerhalb von Gebäuden – Teil 3: Renovierung mit Schlauchliningverfahren (vor Ort härtendes Schlauchlining) für Abwasserkanäle“ (2018-12)
[6] DIN EN 295-1 „Steinzeugrohrsysteme für Abwasserleitungen und -kanäle – Teil 1: Anforderungen an Rohre, Formstücke und Verbindungen“ (2013)
Autores
Dr. Nils Füchtjohann
Diretor geral dos produtos
SAERTEX multiCom, Saerbeck
Tel: +49 2574 902 502
Graças aos 3R por terem disponibilizado o artigo.