Um guia dos métodos não destrutivos (MND) para instalação, recuperação, reparo e substituição de redes, dutos e cabos subterrâneos com o mínimo de

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1 Um guia dos métodos não destrutivos (MND) para instalação, recuperação, reparo e substituição de redes, dutos e cabos subterrâneos com o mínimo de escavação.

2 Seção A INTRODUÇÃO A 1 Sobre a ABRATT A construção de infra-estruturas por Métodos não Destrutivos (MND) é antiga no mundo e no Brasil, para isso basta lembrarmos os leitores que um túnel rodoviário, é uma construção por MND, pois evitou a destruição de áreas de conservação, por exemplo, mas também permitiu a transposição de obstáculos naturais ou não. Com o advento de instalações, e reabilitações de redes (água, esgotos, gás, comunicação e etc.) na época mais recente (ultimas duas ou três décadas), esses serviços encontraram um ambiente no subsolo, totalmente ocupado por instalações dos mais diversos serviços como mencionado anteriormente. A engenharia precisava de instrumentos, técnicas e tecnologias que permitissem navegar ou instalar novos serviços (fibra ópticas, por exemplo) que reabilitassem, ou inovassem melhorando a qualidade dos serviços prestados. O MND veio exatamente atender essa demanda. Há décadas atrás, essa preocupação foi atendida e resolvida pela ISTT (International Society For Trenchless Technology) em Londres (veja adiante o texto), mãe e comandante de todas as Associações de Tecnologia por MND no mundo, hoje em mais de 20 países. A ABRATT em 1999, juntou-se a esse privilegiado grupo de entidades, e num trabalho exaustivo vem apostolicamente, trabalhando na divulgação e suporte a essas tecnologias, em conjunto com Universidades do mundo inteiro, inclusive a Universidade de São Paulo - USP, institutos, como o Instituto OPUS, ajudando na formação de profissionais de todos os níveis. Hoje, dispomos de farta biblioteca, acesso a trabalhos e Congressos ao redor do mundo, com viagens técnicas, e uma disponibilidade para ingresso no quadro de associados, nas mais diversas modalidades, permitindo a fácil inclusão do profissional. É com esse espírito que uma quantidade significativa de eventos tem sido oferecido à comunidade técnica de nosso país, em Workshops e Congressos, que temos certeza ainda reflete pouco o muito que se pretende oferecer. A 2 Sobre a ISTT A Sociedade Internacional de Tecnologia Não Destrutiva ISTT foi criada no Reino Unido em setembro de Desde essa data, vem incentivando em todo o mundo a formação de sociedades filiadas, nacionais e regionais. A ISTT e suas filiadas atendem aos organismos ligados à instalação de redes subterrâneas de gás, água, esgoto, telecomunicações e distribuição elétrica; consultores, empreiteiros e instaladores de fábricas; engenheiros rodoviário e pessoal envolvido com o gerenciamento do tráfego e a integridade das redes rodoviárias; e pessoal de pesquisa e desenvolvimento de sistemas subterrâneos. Essas sociedades preocupam-se com a construção e o meio ambiente, e reconhecem os altos custos sociais impostos ao público pelas obras a céu aberto para instalação de redes. Seus objetivos compreendem a evolução da ciência e da prática de métodos não destrutivos (MND) para o benefício do público, e a promoção da educação, treinamento, estudo e pesquisa a respeito, bem como o incentivo ao desenvolvimento de novas técnicas e à utilização de métodos não destrutivas (MND) de eficiência comprovada para instalação e recuperação de redes subterrâneas, além de promover o mapeamento e a locação dessas redes. A ISTT criou um prêmio anual (No - Dig Award) para os mais notáveis empreendimentos ou avanços no campo das tecnologias não destrutivas, que atrai um grande número de ações de qualidade em todo o mundo. A revista oficial da ISTT, No - Dig International, é publicada mensalmente e contém artigos sobre as mais recentes aplicações e desenvolvimentos, juntamente com novos itens e informações sobre aspectos técnicos, financeiros e legais das tecnologias não destrutivas em todo o mundo. Essa revista é enviada gratuitamente aos membros das sociedades filiadas, que se tornam automaticamente membros da ISTT. Introdução A1

3 A 3 Sobre as Diretrizes da ABRATT e da ISTT Sem dúvida, todos os que participaram dos anos de criação das primeiros métodos não destrutivos (MND) se sentirão motivados com a diversidade de métodos e equipamentos disponíveis hoje em dia. Outros que estão começando agora a utilizar esses métodos poderão achar a escolha confusa e a velocidade de desenvolvimento tão grande que torne difícil permanecer atualizado com os últimos avanços. Estas diretrizes estão dirigidas a todos que tenham interesse em métodos não destrutivos (MND) de recuperação, reparo e instalação de redes subterrâneas. Compreendem as descrições da maioria das técnicas de execução desses métodos, juntamente com orientações sobre as aplicações mais adequadas. Não foi feita nenhuma tentativa de incluir especificações detalhadas e legislação sobre essas práticas, uma vez que estas variam de um lugar para outro e as informações sobre esses assuntos podem ser pesquisadas nas sociedades locais ou nas empresas filiadas. Um dos principais obstáculos para o maior uso dos métodos não destrutivos (MND) é a falta de compreensão do assunto ou de conhecimento dos recursos e benefícios do uso dessas tecnologias. Se estas diretrizes puderem ajudar a quebrar algumas dessas barreiras de conhecimento e encorajar mais empresas a analisarem as alternativas não destrutivas, terão conseguido seu objetivo principal. A 4 Agradecimentos A ABRATT agradece a todos os seus associados pelo apoio permanente que tem resultado em vários trabalhos e atividades como este ora apresentado. Também queremos deixar registrado muito particularmente o esforço pessoal do Engo. Antonio Carlos Moutinho, sem o qual esse trabalho não teria sido completado. A ISTT nossa coordenadora e instituição-mãe, também é incluída no agradecimento, pois há mais de 20 anos, vem batalhando no setor, e sem dúvida, como se trata de uma tradução estendemos nosso agradecimento a dezenas de empresas e profissionais que originalmente geraram este material. A 5 O que é o Método Não Destrutivo? O Método Não Destrutivo (MND) é a ciência referente à instalação, reparação e reforma de tubos, dutos e cabos subterrâneos utilizando técnicas que minimizam ou eliminam a necessidade de escavações. Os Métodos não Destrutivos (MND) (trenchless ou No - DIG) podem reduzir os danos ambientais e os custos sociais e, ao mesmo tempo, representam uma alternativa econômica para os métodos de instalação, reforma e reparo com vala a céu aberto. Vêm sendo vistas cada vez mais como uma atividade de aplicação geral do que como uma especialidade, e muitas empresas de instalação de redes têm uma tendência a aplicar os Métodos Não Destrutivos (MND) sempre que possível, em função dos custos e dos aspectos ambientais e sociais. Levantamentos precisos e investigações adequadas de campo (v. seção C) são essenciais para o sucesso desses métodos, por minimizarem o risco de imprevistos que possam ocorrer durante a execução dos serviços. Introdução Os Métodos Não Destrutivos (MND) podem ser divididos em três grandes categorias: reparo e reforma; substituição in loco; e instalação de novas redes. A 6 Reparo e Reforma A2 Essa categoria compreende os métodos de restauração da integridade de tubulações defeituosas e de estruturas subterrâneas, bem como a extensão de sua vida útil. Os Métodos compreendem:

4 Revestimento por inserção de novo tubo (sliplining seção D) Revestimento por inserção apertada de tubulação deformada (close-fit lining seção E) Revestimento por aspersão (spray lining seção F) Revestimento por inserção com cura in loco (cured-in-place lining seção G) Reparos e vedações localizados (seção H) Recuperação de tubos de grande diâmetro e de Poços de Acesso (seção I) Os Métodos Não Destrutivos (MND) podem ser divididos em três grandes categorias: reparo e reforma; substituição in loco; e instalação de novas redes. A 7 Substituição por Arrebentamento in Loco pelo mesmo Caminhamento (on-line Replacement) As técnicas descritas na seção J referem-se à substituição de uma rede por outra de mesmo diâmetro ou de diâmetro maior através do arrebentamento ou destruição da rede existente e instalação simultânea da tubulação final. A 8 Instalação de Redes Novas Os Métodos Não Destrutivos (MND) para instalação de novas tubulações, dutos e redes compreendem: Perfuração por Percussão & Cravação seção K Perfuração Direcional & Guiada Seção L Cravação de Túneis e Micro-Túneis seção M A 9 Glossário A seção N apresenta um glossário dos termos mais usados em Métodos Não Destrutivos (MND). A 10 Responsabilidades As informações contidas neste documento são fornecidas em boa fé. A ABRATT, a ISTT e seus agentes, contudo, se eximem de qualquer responsabilidade por eventuais erros ou omissões. Os leitores deverão executar suas próprias pesquisas para se satisfazerem com respeito á adequação de qualquer técnica que atenda a suas necessidades. Introdução A3

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6 Seção B SEÇÃO A B C D E F G H SUMÁRIO TÓPICO Introdução Sumário Pesquisas e Investigações de Campo CFTV Sonar Radar Detecção de redes subterrâneas Detecção de vazamentos Revestimento por Inserção de Novo Tubo (Sliplining) Características básicas Revestimentos por inserção de tubulação em espiral Inserção sem interrupção do fluxo Revestimento por Inserção Apertada de Tubulação Deformada (Close-fit Lining) Revestimento por Inserção de tubulação reduzida (Swaged Liners) Revestimento por inserção de tubulação com dobra (Folded Liners) Revestimento por inserção de tubulação em espiral expansível (Expanded Spiral Liners) Revestimento por Aspersão (Spray Lining) Revestimento com argamassa Revestimento com epóxi Revestimento por Inserção com Cura In Loco (CIPP- Cured-in-Place Pipe) Cura térmica Cura por Ultravioleta Cura em temperatura ambiente Revestimentos para recuperação de redes de gás e distribuição de água Reparos Localizados Pontuais e Vedações Reparos com luvas Injeção de resina Sistemas de enchimento e drenagem Reparos com robôs Vedação mecânica Restabelecimento da circunferência de tubos I Recuperação de Tubos de Grande Diâmetro e Poços de Visita Revestimentos pré-formados Recuperação in loco Recuperação de poços de visita Sumário B1

7 J K L Substituição por Arrebentamento in Loco pelo Mesmo Caminhamento (On-line Replacement) Substituição por arrebentamento in Loco pelo mesmo caminhamento por percussão Substituição in Loco pelo mesmo caminhamento por arrebentamento hidráulico de tubos Corte de tubos Destruição de tubos Cravação de tubos Substituição de ligações domiciliares de chumbo, etc. Perfuração por Percussão e Cravação Perfuração por percussão Cravação de tubos Perfuração Direcional (HDD) ou Guiada Unidirecional Equipamentos de Perfuração Perfuração com auxílio de fluido Perfuração a seco Colunas de perfuração Fluidos Controle do caminhamento e direcionamento - Acessórios M Cravação de Tubos (Pipejacking) e Micro-túneis Métodos de cravação de tubos Métodos de micro-túneis Estruturas para cravação de tubos Tubulações Lubrificação Poços de acesso N Glossário Sumário B2

8 Seção C PESQUISAS E INVESTIGAÇÕES DE CAMPO C 1 Aspectos Gerais Pesquisas e investigações de campo cuidadosas são essenciais para todos os empreendimentos de engenharia civil, especialmente para atividades subterrâneas, onde o risco de encontrar imprevistos é muito mais alto. As diversas técnicas disponíveis atualmente poderão reduzir significativamente as possibilidades de encontrar maiores surpresas durante a instalação, recuperação ou reparo de redes por Método Não Destrutivo (MND). Todos os sistemas foram projetados para atender a um conjunto específico de condições; nenhum deles tem aplicação universal. O conhecimento do que existe sob o solo influenciará, portanto, não somente o custo do projeto, como também a escolha do sistema que será utilizado. Embora as pesquisas e investigações necessárias variem bastante de um empreendimento para outro, três grandes grupos podem ser identificados. Para recuperações e reparos, são necessárias informações precisas sobre o diâmetro, forma, percurso e condições da rede existente; incluindo dados sobre acessórios da rede, ligações e poços de visita. Para instalações novas, as principais informações necessárias são os dados sobre as condições do solo e do lençol freático, e a localização de redes de distribuição e coleta e outras interferências. A substituição por arrebentamento in loco requer informações sobre o material e as dimensões da rede existente, a natureza do solo no entorno e a posição da rede em relação às tubulações e cabos adjacentes. Em projetos de recuperação, uma das ferramentas de pesquisa reconhecidas há muito tempo é o Circuito Fechado de Televisão (CFTV), que apareceu pela primeira vez em 1950 e se firmou nos anos 80, quando a eletrônica moderna passou a produzir equipamentos de alta confiabilidade, excelente desempenho e baixo custo. Outras técnicas de inspeção, tais como sonar e radar podem, em circunstâncias adequadas, complementar ou substituir as informações obtidas pelos sistemas convencionais de CFTV. O sonar é usado principalmente para pesquisas sob água (por exemplo, em tubulações em carga acima de meia secção) e, além de identificar os defeitos, pode produzir dados quantitativos sobre as dimensões da tubulação e os níveis de assoreamento. Existem sistemas para inspecionar uma rede parcialmente cheia usando uma câmera de CFTV acima da linha d água e um transponder sonar abaixo desta. Existe também a possibilidade de uso de radar no interior da rede, particularmente se houver suspeita de vazios externos, uma vez que possibilita também a inspeção fora das paredes do tubo. Pesquisas e Investigações de Campo Colapso parcial de uma rede de esgotos de tudo cerâmico, mostrado por inspeção de CFTV. As preocupações com vazamentos de redes de esgoto e a poluição do lençol freático e dos aqüíferos fez com que, em alguns países, a atenção se voltasse para sistemas que testassem a integridade das juntas da tubulação. Embora fossem disponibilizados sistemas de teste e vedação de juntas, o interesse em sistemas que testassem a estanqueidade das juntas durante uma inspeção convencional de CFTV, usando equipamento combinado com a câmera ou puxado atrás dela, aumentou. C1

9 Para novas instalações, as informações sobre as condições do solo podem ser obtidas por sondagens convencionais. Em áreas mais desenvolvidas, uma das ferramentas mais importantes de pesquisa é o localizador de tubos e cabos, que pode detectar a presença de tubos metálicos, cabos elétricos energizados e cabos de telecomunicações. Existem diversos tipos de localizadores no mercado; a maioria utiliza um transmissor para induzir um sinal em tubos de material condutor, que pode ser seguido na superfície através de um receptor. Alguns detectores de tubos e cabos também podem ser usados como dispositivos de acompanhamento da perfuração, juntamente com máquinas de perfuração direcional ou guiada. Os sistemas de Radar de Penetração no Solo (GPR) se tornaram mais fáceis de operar nos últimos anos, e podem, freqüentemente, detectar tubulações não metálicas, cabos, zonas de vazamento e descontinuidades subterrâneas tais como camadas de construção de rodovias ou estratos de rocha. C 2 CFTV A área de recuperação por Métodos Não Destrutivos (MND) deve sua existência, em grande parte, ao advento de sistemas confiáveis de CFTV com preço razoável, nos anos 70 e 80. Depois disso, passou a ser impossível admitir que a infraestrutura subterrânea estivesse em bom estado porque seus defeitos já podiam ser vistos como também ficaram disponíveis os meios de classificação e priorização dos serviços de recuperação. Uma das primeiras utilizações registradas de câmeras de TV para inspeção de tubulações ocorreu nos anos 50, quando uma câmera bastante grande foi empurrada através de uma rede de esgotos, num carrinho de mão, para convencer o comitê de drenagem de uma subprefeitura de Londres que a rede de tijolos necessitava de reparos urgentes. Em 1958, um sistema de inspeção de redes (utilizável, embora desajeitado) foi desenvolvido na Alemanha. As primeiras câmeras utilizavam tubos de raios catódicos que não tinham bom desempenho em condições difíceis de manuseio e em ambientes agressivos, o que tornava os equipamentos frágeis e temperamentais. Isso mudou graças aos avanços ocorridos na eletrônica nos anos 80, e com a introdução de módulos de câmeras CCD (charge-coupled device). As câmeras atuais são muito menores, mais leves e mais confiáveis que suas predecessoras, e sistemas coloridos de alta resolução tornaram-se um recurso comum em todas as câmeras, exceto as de menor preço. Hoje em dia é comum que as inspeções das redes principais de esgoto, em alguns países, sejam feitas rotineiramente, de modo que as autoridades responsáveis possam colher informações abrangentes sobre as condições da infraestrutura subterrânea e formular um programa de manutenção planejada. O CFTV também é usado para inspeções especiais, destinadas a verificar a causa de problemas específicos. Além do uso nas redes por gravidade, os sistemas de CFTV vêm tendo aplicação crescente na inspeção de redes pressurizadas. As câmeras podem ter cabeçotes fixos, voltados para frente, ou cabeçotes com movimentos de inclinação e giro, para mostrar diretamente a parede do tubo ou conexões laterais. Podem também dispor de lentes zoom para possibilitar uma visão próxima da parede de tubulações de grande diâmetro. A câmera pode ser montada sobre esquis e puxada através da rede por um guincho ou, como Pesquisas e Investigações de Campo C2 Câmera de CFTV montada em carro, com zoom, giro e inclinação. Foto: cortesia de Telespec Ltd.

10 é mais comum hoje em dia, pode ser acoplada a um trator auto-propelido com rodas ou esteira controlado a partir do console do operador. A montagem sobre trator permite o acesso por uma extremidade da tubulação, desde que sejam cumpridas as restrições normais de segurança referentes à exaustão e à monitoração de gases em redes de esgoto. A maioria dos fabricantes de equipamentos de CFTV pode fornecer tratores para uso em tubos de 150 mm de diâmetro ou mais. Alguns dispõem de estrutura de elevação, para permitir a regulagem rápida da altura da câmera, enquanto outros possuem sistema de direção para controle em condutores de grande diâmetro ou de fundo plano. Existem também tratores especiais para tubos de seção não circular, com rodas estabilizadoras ou esquis que correm pela parede lateral do tubo. O acionamento dos tratores é elétrico. A energia para o trator e a câmera vem da unidade principal de controle através de um cabo blindado multi-condutor, que transporta também os sinais de controle e de vídeo. Alguns sistemas utilizam multiplexação, que permite que todos os controles da câmera e do trator possam ser acionados através de um pequeno número de condutores, possibilitando o uso de cabos menores e mais leves. Um dos segmentos de maior crescimento é o de sistemas portáteis, freqüentemente fornecidos com um cabo semi-rígido que permite que a câmera possa ser movida através da rede a partir de um único ponto de acesso. Muitas vezes, a câmera é equipada com um esqui escova circular, para centralizá-la no tubo. São também usadas diversas outras formas de esquis, de plástico moldado e de metal. O custo relativamente baixo de alguns desses equipamentos ampliou sua utilização para além das empresas especializadas de pesquisa, sendo cada vez mais comuns que empreiteiras locais de serviços de encanador e sistemas de drenagem usem o CFTV para detectar e averiguar a natureza de defeitos em tubulações. Foto: cortesia de Pearpoint Inc. Sistema moderno, compacto de CFTV com cabo semi-rígido e monitor integrado. Muitos fabricantes de equipamentos de CFTV que os projetavam inicialmente para uso principalmente em redes de esgoto e águas pluviais, passaram a desviar sua atenção para outras redes como as de gás e água potável, produzindo sistemas de câmera e acessórios projetados para inspeção em linha viva. As dimensões compactas das câmeras modernas permitem seu uso em tubos a partir de 50 mm de diâmetro. Na outra extremidade da escala o CFTV pode, com iluminação adequada, ser usado em tubos acima de 2000 mm de diâmetro. Pesquisas e Investigações de Campo C3

11 Freqüentemente, as câmeras projetadas para tubos de pequeno diâmetro vêm equipadas com cabeçote de iluminação integral, em torno da lente, formado por um anel de lâmpadas alógenas que geram iluminação suficiente para trabalho em tubos de até 200 mm de diâmetro, dependendo da sensibilidade da câmera. Pode-se acoplar iluminação adicional para uso em diâmetros maiores, cuja única limitação é a capacidade da fonte de alimentação e do cabo. Câmeras com rotação e inclinação possuem, normalmente, iluminação no próprio cabeçote, que aponta para o local onde este está voltado, juntamente com luzes mais intensas alinhadas com o eixo da tubulação. Estão disponíveis sistemas especializados para verificação de conexões de ramais a partir da rede principal, que compreendem uma câmera com rotação e inclinação montada em um trator e uma segunda câmera satélite montada na parte superior, que pode ser apontada para uma conexão de ramal e lançar por este seu próprio cabo semi-rígido, alimentado pela unidade principal. Todas as funções são controladas remotamente a partir de um console montado em um veículo, e o sistema pode operar em tubos de 200 a 1000 mm de diâmetro. As câmeras também podem ser adaptadas para a inspeção de poços verticais, poços de acesso, furos e estacas ocas. Algumas possuem um espelho rotativo que permite examinar detalhadamente a parede do poço de acesso em qualquer seção transversal. O peso da câmera e do cabo é crítico para inspeções verticais profundas, uma vez que toda a carga precisa ser erguida e baixada pelo guincho instalado na superfície. Poderá também ser difícil evitar o giro da câmera. Câmera de CFTV com espelho angular para inspeção de poços e furos verticais Foto: cortesia de Telespec Ltd. Pesquisas e Investigações de Campo C4 Dispositivos protegidos contra explosão (ou à prova de explosão ) são projetados e construídos dessa forma para evitar que qualquer operação ou defeito do equipamento passa causar a ignição de uma atmosfera inflamável ou explosiva. Poderão ser particularmente interessantes para a inspeção de esgotos que contenham metano. Embora possa surpreender numa primeira análise, a inspeção de redes vivas de gás, embora exija precauções de segurança bastante restritivas, não requer necessariamente equipamentos à prova de explosão. O gás do interior da rede não pode sofrer ignição na ausência de oxigênio e pode ser considerado, portanto, como um ambiente não explosivo. Infelizmente, as regulamentações que definem o que vem a ser à prova de explosão variam de um país para outro, de modo que um mesmo produto pode atender, por exemplo, aos requisitos europeus e não necessariamente os dos Estados Unidos, e vice-versa. Os defensores de equipamentos à prova de explosão sustentam que estes representam uma precaução significativa de segurança, enquanto que outros alegam que as medidas normais de monitoração de gases e de ventilação de esgotos são suficientes. A falta de incentivo ao uso de equipamentos à prova de explosão decorre do seu custo mais alto, maior tamanho e

12 maiores exigências de manutenção. Esses equipamentos continuarão a serem vistos dessa forma, a menos que esses argumentos sejam superados por exigências do contratante com respeito a níveis mais altos de segurança. Se as características à prova de explosão se tornarem um requisito geral para todos os equipamentos usados em redes de esgotos, isso trará conseqüências não somente para o setor de CFTV, mas também para outros sistemas, tais como cortadores internos de tubulação e técnicas de reparo por robôs. C 3 Registro e Análise dos Dados de CFTV Outra área que passou por grande evolução durante esses anos foi o projeto de equipamentos de controle e registro e, evidentemente, os veículos onde normalmente esses equipamentos estão instalados. Além de registrar a pesquisa em fitas de vídeo, é possível obter uma cópia impressa de uma imagem usando uma impressora de vídeo on-line, e de dar entrada das informações obtidas, diretamente em uma base de dados informatizada. Com exceção dos sistemas mais simples, todos os demais permitem a leitura das distâncias diretamente na tela, juntamente com outras informações cuja entrada possa ser feita a partir do teclado. Conjunto integrado de teclado e controle de câmera Foto: cortesia de Pearpoint Inc. Embora se possa rever as fitas gravadas durante uma inspeção por CFTV se a recuperação for proposta, isso não ocorre na maioria das vezes. As informações são usadas, normalmente, para gerar dados codificados das características e defeitos da tubulação, que serão carregados numa base de dados e que poderão ser examinados posteriormente por um software de análise. Foram desenvolvidos diferentes formatos de base de dados e de software ao longo dos anos, alguns com recursos gráficos (p.ex. captura das imagens das principais características e defeitos) e facilidades de ligação (links) com sistemas de localização geográfica por satélite (GPS). C 4 Sonar As técnicas de pesquisa por sonar utilizam a reflexão de ondas sonoras de alta freqüência para localizar e mapear descontinuidades como a parede de um tubo, de maneira bastante semelhante à utilizada pelo sonar náutico para localizar objetos submersos. Embora a operação no ar seja teoricamente possível, os sistemas de sonar são, quase sempre, projetados para trabalho sob a água O transponder sonar é puxado através da rede sobre esquis ou flutuadores, e envia uma imagem da seção transversal da tubulação em intervalos predeterminados que dependem das velocidades de locomoção e de rotação do transponder. A imagem não é uma fotografia do tipo obtido pela câmera de CFTV, mas um diagrama que mostra a forma do tubo em cada seção transversal. O sinal recebido pelo dispositivo é influenciado pela refletividade da superfície sobre a qual o som é transmitido, e a imagem poderá mostrar diferentes níveis de refletividade. Por exemplo, o assoreamento macio na parte inferior do tubo pode ser mostrado em uma cor diferente da superfície dura do tubo situada abaixo dele. O sonar, contudo, não penetra em materiais duros, de modo que não é possível obter nenhuma informação sobre a espessura da parede do tubo ou a natureza do solo adjacente. A outra diferença em relação às pesquisas por CFTV é que o sonar pode ser calibrado para Pesquisas e Investigações de Campo C5

13 produzir dados quantitativos sobre as dimensões do tubo. Em outras palavras, uma pesquisa por sonar pode indicar com razoável precisão a forma e as dimensões do tubo em cada seção transversal, e a extensão de eventuais deformações. Fraturas e outros defeitos também podem ser mostrados, embora pequenas trincas não apareçam. O equipamento de sonar é usado para verificação de tubulações que permanecem total ou parcialmente cheias, e cujo esvaziamento ou desvio do fluxo é impraticável. Pode também ser usado em tubos parcialmente cheios, em conjunto com uma câmera de CFTV, de modo que a câmera mostre a parte situada acima do nível d água, e o sonar, a parte situada abaixo desse nível. Um problema comum em pesquisas por CFTV é a impossibilidade de observação visual da parte inferior da tubulação, por estar coberta pela água ou obscurecida pelo assoreamento. A combinação de CFTV e sonar representa uma alternativa possível para esses casos. C 5 Radar de Penetração no Solo (Ground Penetrating Radar GPR) Além da aplicação normal, de localização de objetos no ar, o radar pode detectar descontinuidades subterrâneas. A extensão da penetração no solo é limitada pela atenuação do sinal: aumenta em comprimentos de onda maiores e apresenta melhor resolução em comprimentos de onda menores, de modo que a escolha da freqüência mais adequada é, normalmente, uma solução de compromisso entre esses fatores. O radar de penetração no solo (GPR) funciona melhor em solos secos e granulares, e poderá não ser capaz de ver através de argilas densas ou solos encharcados. Poderão revelar mudanças nas camadas do solo, camadas de construção de pavimentos, redes e cabos enterrados, vazios, vazamentos e inclusões duras. Essa dificuldade está ligada à condutividade e resistividade dos solos que acabam extenuando as ondas, o que exige a redução do comprimento das mesmas, ou seja, a profundidade de análise. Normalmente, o equipamento é fornecido na forma de uma caixa ou conjunto sobre esquis, que é puxado lentamente pela superfície, como um cortador de grama sem rodas. Normalmente, um monitor de cristal líquido (LCD) acompanha o equipamento, juntamente com algum processo de armazenagem de dados para descarga em um computador. Os sistemas também foram desenvolvidos para operar no interior de um tubo, para localização de vazios no solo adjacente ou zonas de vazamento. Pesquisas e Investigações de Campo C6 O radar de penetração no solo pode ser operado a partir da superfície ou do interior de uma câmara ou tubo A maior dificuldade no uso do GPR sempre foi a interpretação dos dados de saída, embora nos últimos anos alguns fabricantes tenham feito progressos consideráveis para desmistificá-lo. Para os não iniciados, a saída direta de uma pesquisa GPR parece, muitas vezes, complexa e insondável. Mesmo um perito precisará confiar em um alto grau de dedução baseada em sua experiência, mais que em evidências conclusivas. As informações de saída podem ser limpas através de filtragem dos dados e otimização dos níveis de sensibilidade. Pode-se também introduzir melhorias no processamento para produção de uma tela gráfica menos assustadora que a original. Alguns sistemas atuais declaram-se

14 amigáveis, mesmo para usuários pouco experientes. Entretanto, embora o GPR possa indicar que existe uma descontinuidade sob o solo, é freqüente haver incerteza sobre a real natureza e a profundidade dessa descontinuidade, devido a variações na velocidade do radar. Quando se busca localizar algo cuja existência é conhecida, mas cuja posição não é, o GPR pode prestar uma assistência considerável em condições adequadas de solo. É provável que ocorram progressos na tecnologia de GPR no futuro, e essa técnica terá, quase com certeza, maior utilização. C 6 Equipamentos de Detecção de Redes Subterrâneas Sinal de saída do GPR em torno de uma rede de esgotos existente, com sobreposição de uma fotografia da rede. Localizadores de tubulações e cabos são familiares para a maioria das pessoas da área de engenharia civil, e são considerados equipamentos correntes para execução de investigações de campo antes da escavação de valas ou da execução de obras de construção subterrânea. Sua utilização tornou-se ainda mais essencial com o advento de redes subterrâneas modernas e especializadas, tais como cabos de fibras ópticas, onde as conseqüências da ruptura podem ser graves e o custo dos reparos, extremamente alto. A maioria dos localizadores de cabos funciona através da detecção dos sinais eletromagnéticos gerados em torno de cabos energizados, e pode trabalhar em várias freqüências, para verificação de linhas elétricas e de telecomunicações. Os localizadores de redes metálicas podem ser usados como simples detectores de metais ou em conjunto com um transmissor que induz um sinal na tubulação, possível de ser captado por um receptor. Os sistemas disponíveis podem acompanhar a trajetória de tubos de ferro fundido e outras redes metálicas em profundidades de até 10 metros. Receptor e transmissor para detecção e acompanhamento de redes subterrâneas A localização de redes não metálicas é mais difícil e, normalmente, exige a movimentação de um pequeno transmissor no interior da tubulação, cujo sinal é seguido pelo receptor instalado na superfície. Redes de água ou gás em funcionamento podem ser seguidas utilizando-se um Pesquisas e Investigações de Campo C7

15 trecho de fio semi-rígido revestido de nylon com um cone na extremidade principal e um bloco de conexão na outra. Empurra-se uma extensão determinada de fio de acompanhamento dentro do tubo, utilizando-se um sistema de junção ou uma conexão de serviço. Um transmissor padrão é acoplado ao bloco de conexão na extremidade do fio e um localizador de redes subterrâneas poderá ser usado para localizar a rede. C 7 Detecção de Vazamentos A detecção de vazamentos em redes por gravidade usando sistemas de teste e vedação está discutida na seção H. A detecção de vazamentos em redes pressurizadas, particularmente redes tronco de distribuição de água ganhou destaque nos últimos anos, quando os recursos hídricos se tornaram escassos e ocorreram pressões públicas e políticas para redução do desperdício. Muitos, mas não todos os sistemas de detecção de vazamentos de redes pressurizadas utilizam um processo conhecido como correlação dos ruídos de vazamento, que compreende a identificação do som de água escapando de uma tubulação, através de hidrofones colocados em contato com o tubo em dois locais afastados. São usados programas sofisticados de computação para comparação dos dados, de modo a localizar com precisão a origem do ruído. Existem também versões modernas das tradicionais hastes de escuta, que utilizam microfones no solo para ajudar um operador experiente a localizar a origem do vazamento de água. O radar de penetração no solo (GPR) também pode ser usado para detecção de pontos de vazamento, operado desde a superfície ou no interior da rede. C 8 Resumo Pesquisas detalhadas e investigações de campo são essenciais para o sucesso e a eficiência dos métodos de construção e reparo por Métodos Não Destrutivos (MND). Os resultados da pesquisa também ajudam a determinar o sistema mais adequado. Pode-se usar qualquer método convencional de investigação de campo em conjunto com as tecnologias não destrutivas. O CFTV é a técnica mais comum para inspeção de redes por gravidade, e seu uso em redes pressurizadas vem aumentando. Estão disponíveis muitos tipos de sistemas de CFTV, inclusive sistemas compactos de fácil transporte, para tubos de todas as formas e diâmetros. A entrada dos dados de CFTV em sistemas informatizados de verificação e análise facilita os procedimentos de manutenção planejada e gerenciamento de ativos. O sonar pode ser usado isoladamente ou em conjunto com o CFTV para obter o perfil de uma tubulação abaixo do nível d água. Pode também fornecer informações quantitativas sobre as dimensões do tubo e os níveis de assoreamento. O radar de penetração no solo (GPR) pode detectar objetos enterrados, descontinuidades e vazamentos, dependendo da natureza do solo. As informações de saída de alguns sistemas requerem a interpretação de especialistas. Pesquisas e Investigações de Campo Os equipamentos de localização de redes subterrâneas são bastante usados para planejar a trajetória de uma instalação e evitar danos de custo alto. Alguns localizadores também podem ser usados para acompanhamento de Perfuração Direcional (HDD). As técnicas de detecção de vazamentos estão disponíveis tanto para redes por gravidade como para redes pressurizadas, e podem evitar a necessidade de escavações e reinstalações caras para localizar a origem de um problema. C8

16 Seção D REVESTIMENTO POR INSERÇÃO (SLIPLINING) D 1 Aspectos Gerais Possivelmente a técnica mais simples de substituição de redes cujas dimensões não permitem a entrada de pessoas, a inserção consiste em puxar ou empurrar uma nova tubulação para dentro da existente. O conceito de utilizar o furo existente no solo para instalar uma nova rede dentro da antiga foi estabelecido há muito tempo, havendo registros de inserção de tubos cerâmicos por guincho, para dentro de redes de água e esgoto, datados de muitas décadas atrás. A disponibilidade de tubos de polímeros, particularmente de tubos de polietileno unidos por fusão aumentou a popularidade dessa técnica. Tubos poliméricos de seção curta podem ser inseridos nas redes através de solda por fusão ou com uniões mecânicas sem luva. São também usados extensivamente com técnicas de substituição in loco, tais como ruptura de tubulações (v. seção J). Embora na teoria, qualquer material possa ser usado para a rede nova, na prática, o polietileno de alta densidade (PEAD) é a escolha mais comum. Trata-se não apenas de um material já bem conhecido nos setores de água potável e gás, como também resistente à abrasão e suficientemente flexível para passar por curvas apertadas durante a instalação. Pode ser emendado de topo por solda de fusão em comprimentos bastante longos, antes de ser puxado para dentro da rede existente. Após a introdução do novo tubo, poderá ser necessária injeção no espaço anular para que a estrutura da rede existente ofereça alguma resistência e aumente a rigidez desse espaço. Na prática, essa injeção costuma ser a parte mais difícil da obra. A perda de área na seção transversal também pode ser significativa, particularmente se o diâmetro da rede introduzida estiver sendo governado pelos diâmetros dos tubos extrudados disponíveis no mercado, ou quando o diâmetro tiver de sofrer uma redução considerável para passar em deformações ou emendas deslocadas da rede existente. Como resultado dessas limitações, a substituição pura e simples tornou-se menos comum que o uso de tubos de diâmetro ligeiramente inferior (v. seção E), mas poderá ser a melhor escolha em alguns casos. D 2 Aplicações Esgotos? (v. nota A) Redes de gás Redes de água potável Redes industriais/ de produtos químicos (v. nota B) (v. nota C) Redes retas Redes com curvas (v. nota D) Redes circulares Redes não circulares Redes de seção variável Redes com conexões laterais Redes com deformações Redes pressurizadas? (v. nota E)? (v. nota F)? (v. nota G)? (v. nota F) Revestimento Por Inserção (Sliplining) Redes com acesso de pessoal? (v. nota H) (A) A inserção pode ser usada para recuperação de redes de esgoto, mas normalmente não é a primeira opção para redes por gravidade, devido á redução de diâmetro. D1

17 (B) A aprovação da autoridade reguladora envolvida é necessária para todos os materiais que estejam em contato com água potável. (C) Desde que o material da tubulação seja compatível com os produtos químicos. (D) Não é possível passar por curvas fechadas demais, especialmente em diâmetros maiores. Todas as curvas aumentam o atrito entre a tubulação nova e a existente, durante a instalação, e por essa razão, o comprimento de tubo que pode ser puxado sem tensão excessiva é reduzido. (E) Existem tubos de PEAD para seções não circulares, embora sejam pouco comuns. (F) A bitola do revestimento deve ser definida em função da menor dimensão da rede existente, a menos que sejam incorporados trechos cônicos. (G) Normalmente, é necessário escavar até as conexões e desacoplá-las antes de instalar o revestimento, e certamente antes da injeção. As religações internas podem ser executadas, embora o processo seja mais complicado que no caso de revestimentos de diâmetro ligeiramente inferior. (H) Devido ao peso do material, não é usual puxar uma nova rede para dentro de uma tubulação desse tipo como uma tubulação contínua. As técnicas de recuperação de tubulações de maior diâmetro estão apresentadas na seção I. D 3 Requisitos de Projeto Os tubos usados para revestimento são, normalmente, mas nem sempre, tubos isolados de tipo e especificações similares aos usados para a construção de redes novas. As tubulações de PEAD são usadas normalmente em aplicações onde a pressão interna é o critério principal. O projeto de revestimentos de PEAD em redes pressurizadas segue os mesmos princípios utilizados para o projeto de redes novas. Revestimentos de parede fina (não estruturais) podem ser usados ocasionalmente, desde que se saiba que a rede instalada oferece resistência suficiente, e desde que à injeção encha completamente o espaço anular, de modo a não deixar nenhuma parte do revestimento sem apoio. Normalmente, é extremamente difícil garantir essa condição, e por isso os tubos de parede fina não são preferidos para a inserção normal, embora sejam freqüentemente usados na inserção de tubulação reduzida (diâmetro ligeiramente menor) descrito na seção E. Poderá não ser necessária a injeção no espaço anular na recuperação de redes pressurizadas, mas esse procedimento é usualmente necessário para redes por gravidade, para aumentar a rigidez anular do revestimento. Em redes de esgoto, o revestimento é projetado para ser comprimido pela rede existente e pela injeção no espaço anular, sem formar uma estrutura coesa com a parede da rede. Nessa situação, a injeção atua somente como enchimento, não tendo necessidade de resistência estrutural. Sistemas que utilizam a rede existente para alguma forma de apoio estrutural são conhecidas às vezes como técnicas de revestimento interativo. Devido ao módulo de elasticidade relativamente baixo do PEAD, tubos de parede grossa poderão precisar suportar altas cargas externas. Esse poderá ser um fator importante no projeto de redes por gravidade instaladas a uma profundidade considerável ou sujeitas a cargas decorrentes do tráfego de veículos. Nesses casos, poderá ser econômico projetar o revestimento de PEAD como uma fôrma permanente para injeção de alta resistência, em lugar de aumentar a espessura de sua parede. Nesse tipo de sistema de revestimento de redes, a injeção é o principal elemento estrutural. Revestimento Por Inserção (Sliplining) D2 Em todos os casos, a tubulação final deverá ser projetada para suportar não somente os esforços internos e externos em serviço, mas também os esforços que ocorrerem durante a instalação, particularmente as forças de guinchamento e a pressão de injeção. D 4 Tubos para Revestimento por Inserção Conforme indicado anteriormente, os tubos de revestimento são feitos, normalmente, de polietileno, mas podem ser de qualquer material que possa ser introduzido na rede existente. O principal critério estabelece que, para minimizar a redução da seção, emendas e junções não devem ficar salientes na parede do tubo.

18 Evidentemente, se uma linha de tubo está sendo puxada, suas emendas não poderão ser puxadas separadamente. As emendas de topo por fusão são usadas com freqüência, executando-se a fusão na superfície ou no poço de entrada. Dependendo da disponibilidade de espaço, a emenda na superfície permite preparar segmentos longos de tubo que podem ser puxados rapidamente para minimizar a interrupção para manobra e manutenção. Devido ás limitações na curvatura dos tubos, contudo, esse método de instalação poderá requerer longas valas de acesso de partida, especialmente em redes profundas ou de grande diâmetro. A fusão na vala permite executar escavações menores, mas a velocidade de instalação será função da velocidade com que as juntas podem ser soldadas e resfriadas. Emenda de topo por fusão de um tubo de PEAD para revestimento Os procedimentos e precauções normais para emendas de topo por fusão em instalações novas se aplicam da mesma maneira para tubos de revestimento. As recomendações dos fabricantes dos tubos e dos equipamentos de fusão devem ser seguidas cuidadosamente. Existem duas alternativas mais comuns para as emendas por fusão: rosqueadas e de encaixe. As primeiras podem ser usadas para tubos de materiais como polipropileno, e asseguram uma emenda confiável e de execução rápida, com um custo maior de execução. As emendas de encaixe podem não suportar altos esforços de tração e, muitas vezes, são empurradas por pistões hidráulicos a partir do poço de entrada. Essa é uma técnica similar á usada em algumas formas de substituição in loco descritas na seção J. As tubulações com emendas mecânicas estão disponíveis em comprimentos que atendam ao espaço local para inserção, e podem ser instaladas a partir de poços de acesso existentes. A usinagem das emendas, contudo, poderá representar uma grande parcela dos custos de fabricação, o que faz com que tubos de pequeno comprimento tenham um custo unitário relativamente alto. D 5 Inserção Como foi discutido anteriormente, os tubos de revestimento por inserção podem ser puxados, empurrados ou enrolados em espiral. Se forem puxados, um componente importante é o cabeçote de tração, que prende a nova tubulação e transmite o esforço do cabo do guincho. O cabeçote propiciará uma conexão segura sem causar valores altos de tensão localizada. Alguns projetos prevêem a vedação da extremidade do tubo para evitar a entrada de solo ou entulho, o que é particularmente desejável para redes de água potável. Revestimento Por Inserção (Sliplining) D3

19 Revestimentos de pequeno diâmetro são puxados, normalmente, com meias de tração. Trata-se de tubos trançados em forma de diamante, que tendem a reduzir seu diâmetro e prender o tubo quando se executa um esforço de tração. Para evitar um esforço excessivo sobre a tubulação final de revestimento, pode-se instalar uma conexão de segurança entre o cabo do guincho e o cabeçote de puxamento. Essas conexões possuem uma série de pinos intercambiáveis que determinam à carga máxima acima da qual suas duas metades irão se separar. Embora indesejável, a ruptura da conexão é normalmente preferível à danificação e subseqüente falha do tubo, e a presença de uma conexão de segurança faz com que as mentes dos operadores se concentrem em evitar esforço excessivo no guincho. Guincho Poço de acesso Tubulação Final Polia Cabeça de puxamento Instalação de Inserção Revestimentos por inserção de tubulação de pequeno diâmetro podem ser puxados manualmente, mas a maioria necessita de um guincho para isso. O guincho deve aplicar uma força constante e progressiva, sem trancos ou variações descontroladas de força. Deve-se estudar criteriosamente o posicionamento do guincho e a trajetória do cabo. Muitas vezes, é necessário instalar polias adicionais no poço de entrada ou de saída, para assegurar que o cabo tenha um percurso desobstruído e não sofra abrasão em nenhuma parte da câmara. Revestimento Por Inserção (Sliplining) D4 Preparação para inserção de um revestimento de PEAD de 500 mm Existem diversos projetos de máquinas de inserção, manuais e hidráulicas. Algumas são projetadas para trabalhar a partir do poço de entrada, enquanto outras ficam localizadas na superfície, logo atrás desse poço. A máquina de inserção fixa o tubo de revestimento e o empurra para frente, dentro da tubulação existente. Nessa ocasião, o mecanismo de fixação é solto e retorna ao ponto de partida, repetindo o processo.

20 D 6 Revestimentos por Inserção de Tubulação em Espiral Foram desenvolvidos métodos para inserção de tubos ou revestimentos in loco através do enrolamento helicoidal de uma fita de PVC, o que reduz ou elimina a necessidade de uma vala de entrada. Para aumentar a rigidez, a faixa é nervurada com perfis T na face que será a externa. Em alguns sistemas, as bordas da faixa se travam para formar uma vedação estanque, enquanto que, em outros, usa-se uma faixa separada de vedação para unir as espirais adjacentes. Mais conhecido como revestimento em espiral, o tubo é produzido por uma máquina de enrolamento acionada hidraulicamente que, normalmente, fica situada em um poço de visita ou em uma pequena escavação. O tubo avança dentro da rede existente à medida que mais espirais são produzidas. Como todo o tubo gira durante sua instalação, os fatores limitantes são, normalmente, o atrito e o peso de tubulação que a máquina consegue girar. Pode-se usar flutuação para reduzir a carga. Foto: cortesia de Subterra Produção de um revestimento por inserção de tubulação em espiral, mostrandose o tubo saindo da máquina de enrolar. Uma técnica alternativa de enrolamento em espiral utiliza uma máquina que se move através da rede existente à medida que gera o tubo, eliminando dessa forma a necessidade de rotação do revestimento. Se for usado um molde com a forma da rede a ser recuperada, pode-se gerar seções não circulares, inclusive ovóides, ovais e retangulares. Para diâmetros maiores, pode-se inserir armadura de aço entre as nervuras, para aumentar a rigidez anular do revestimento. Após a instalação do tubo, executa-se a injeção no espaço anular, da mesma forma descrita para tubos de outros materiais. As nervuras externas propiciam o travamento mecânico entre o revestimento e o material de injeção. Uma variante do conceito de enrolamento em espiral, na qual o tubo instalado é expandido para se ajustar ao máximo à parede da rede existente, está descrito na seção E. Existem também versões para redes cujo diâmetro permite a entrada de pessoas, detalhadas na seção I. D 7 Injeção Sistemas de revestimento onde este se liga à rede existente e atua em conjunto com ela, e sistemas onde o revestimento serve apenas como forma para a injeção no espaço anular, requerem argamassas estruturais com resistência à compressão geralmente entre 10 e 20 kpa. Sistemas que são comprimidos pela rede existente, mas não precisam se flexionar para isso, requerem apenas um enchimento que possa transmitir as cargas entre os dois elementos. Algumas das argamassas usadas para esse fim possuem resistência similar à da argila endu- Revestimento Por Inserção (Sliplining) D5

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