CAPÍTULO 1 - POLIMANTA DE PEAD: GEOMEMBRANA DE POLIETILENO DE ALTA DENSIDADE

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1 4 CAPÍTULO 1 - POLIMANTA DE PEAD: GEOMEMBRANA DE POLIETILENO DE ALTA DENSIDADE 1. Introdução Acompanhando a tendência mundial, a Engepol fabrica suas geomembranas com a matéria prima que reúne as melhores propriedades para este geossintético: o PEAD - Polietileno de Alta Densidade, visando atender as mais variadas aplicações. Em nível internacional as geomembranas de polietileno tiveram o início do seu desenvolvimento junto às mineradoras e indústrias metalúrgicas. Nestas indústrias, produtos químicos extremamente agressivos, solicitações mecânicas acima do habitual e a impossibilidade de manutenção exigiam o desenvolvimento de produtos aptos para os diversos desafios, como barreira impermeabilizante. O sucesso das geomembranas de PEAD foi notável, difundindo-se daí para as mais diversas aplicações, algumas já perfeitamente consolidadas e consagradas e outras sendo desenvolvidas a partir das necessidades que são apresentadas, em vista do excelente desempenho do PEAD. Com o aumento da conscientização para a proteção ambiental, uma nova série de aplicações vem sendo implantada com sucesso, e com custos surpreendentemente baixos, quando comparado com outros sistemas de impermeabilização. 2. Principais Aplicações da POLIMANTA PEAD ENGEPOL - Lagoas de tratamento de efluentes - Aterros sanitários - Aterros de resíduos sólidos industriais - Reservatórios e lagoas de água potável - Canais e reservatórios para irrigação - Lagoas e reservatórios para tratamento de água e de esgotos - Impermeabilização de reservatórios de concreto - Diques de contenção em bases e refinarias (contenção secundária) - Mineração - Canais de adução de usinas hidrelétricas - Aqüicultura 3. O Mercado Mundial Dentre os geossintéticos, as geomembranas representam um dos mercados de maior crescimento mundial nos últimos 30 anos, atestando-as como uma das grandes soluções de engenharia da atualidade.

2 5 4. Características da POLIMANTA PEAD ENGEPOL 4.1. Matéria Prima A POLIMANTA PEAD Engepol tem como matéria prima o Polietileno de Alta Densidade PEAD, que é produzido pela polimerização do etileno a baixa pressão, com copolímeros e catalisadores específicos, resultando um polímero de alto peso molecular e de excelentes propriedades físicoquímicas. As geomembranas de PEAD possuem aproximadamente 97% de polietileno virgem, na sua formulação, 2,5 % de negro de fumo e 0,5% de traços de termoestabilizantes e antioxidantes; nenhum outro tipo de aditivo é usado. O negro de fumo é responsável pela resistência aos raios ultravioleta e os termoestabilizantes e antioxidantes aumentam significativamente a resistência às intempéries, calor e resistência à degradação. As petroquímicas fornecedoras da resina para a fabricação da POLIMANTA possuem rigoroso controle de qualidade, de acordo com normas internacionais, garantindo as propriedades do polietileno fornecido Apresentação POLIMANTA PEAD Lisa Espessura mm mil Largura m Compriment o m Área m 2 Peso Bobina Kg 0,8 32 5, ,0 40 5, ,5 60 5, ,0 80 5, , , Nota: Engepol fabrica quaisquer espessuras entre 0,5 e 6,0 mm, sob consulta POLIMANTA PEAD Texturizada Espessura mm mil Largura m Comprimen to m Área m 2 Peso Bobina Kg 1,0 40 5, ,5 60 5, ,0 80 5, , , Nota: Fabricamos outras espessuras sob consulta.

3 POLIMANTA PEAD com Textura A.R. Espessura mm mil Largura m Compriment o m Área m 2 Peso Bobina Kg 1,0 40 5, ,5 60 5, ,0 80 5, , , Nota: Fabricamos outras espessuras sob consulta. 5. Propriedades Físicas e Mecânicas 5.1. POLIMANTA PEAD Lisa Propriedades Métodos Ensaio PEAD Lisa Espessura nominal (mm) ,8 1,0 1,5 2,0 2,5 Densidade (g/cm 3 ) ASTM 792 0,94 0,94 0,94 0,94 0,94 Resistência à Tração 6693 Tipo IV no Escoamento (kn/m) na Ruptura (kn/m) Alongamento no Escoamento (%) Alongamento na Ruptura (%) Resistência ao Rasgo (N) Resistência ao Puncionamento (N) Conteúdo de Negro de Fumo (%) Dispersão de Negro de Fumo 5596 Nota 1 Nota 1 Nota 1 Nota 1 Nota 1 Notas: 1. Dispersão de Negro de Fumo para 10 diferentes amostras: 9 deverão cair Categorias 1 ou 2 e 1 na Categoria Os valores contidos nesta tabela poderão ser alterados sem aviso prévio.

4 POLIMANTA PEAD Texturizada Propriedades Métodos Ensaio PEAD Texturizada Espessura nominal (mm) ,0 1,5 2,0 2,5 Densidade (g/cm 3 ) ASTM 792 0,94 0,94 0,94 0,94 Resistência à Tração 6693 Tipo IV no Escoamento (kn/m) na Ruptura (kn/m) Alongamento no Escoamento (%) Alongamento na Ruptura (%) Resistência ao Rasgo (N) Resistência ao Puncionamento (N) Conteúdo de Negro de Fumo (%) Dispersão de Negro de Fumo 5596 Nota 1 Nota 1 Nota 1 Nota 1 Notas: 1. Dispersão de Negro de Fumo para 10 diferentes amostras: 9 deverão cair Categorias 1 ou 2 e 1 na Categoria Os valores contidos nesta tabela poderão ser alterados sem aviso prévio POLIMANTA PEAD com Textura A.R. A POLIMANTA PEAD com textura de alto relevo é uma geomembrana de polietileno de alta densidade, que proporciona maior atrito na interface com o solo, concreto e argamassa. A textura A.R. foi desenvolvida para ser usada em vários tipos de obra: canais de irrigação, aterros sanitários e industriais, mineração e outras aplicações que exigem um bom atrito de interface com a geomembrana. A POLIMANTA PEAD com textura A.R. pode ser texturizada em uma ou nas duas faces. Seu processo de fabricação é único, ou seja, a textura é gravada durante a fabricação da geomembrana.

5 8 Propriedades Método de Ensaio A.R. PEAD Texturizada Espessura nominal (mm) ,8 1,0 1,5 2,0 2,5 Densidade (g/cm 3 ) 792 0,94 0,94 0,94 0,94 0,94 Resistência à Tração 6693 Tipo IV no Escoamento (kn/m) na Ruptura (kn/m) Alongamento no Escoamento (%) Alongamento na Ruptura (%) Resistência ao Rasgo (N) Resistência ao Puncionamento (N) Conteúdo de Negro de Fumo (%) Dispersão de Negro de Fumo 5596 Nota 1 Nota 1 Nota 1 Nota 1 Nota 1 Notas: 1. Dispersão de Negro de Fumo para 10 diferentes amostras: 9 deverão cair Categorias 1 ou 2 e 1 na Categoria Os valores contidos nesta tabela poderão ser alterados sem aviso prévio. 6. Propriedades Químicas Estrutura Molecular - (CH 2 -CH 2 ) n A POLIMANTA de PEAD Engepol possui excelentes propriedades químicas. O PEAD é insolúvel em todos os solventes orgânicos e inorgânicos sendo atacado somente à temperatura ambiente, após longo período, por oxidantes muito fortes (HNO 3 50%, água régia). Os halogênios em estado livre (cloro, bromo, etc.) formam à temperatura ambiente polietileno halogenado. A estrutura da geomembrana não é destruída, mas ocorrem modificações nas suas propriedades físicas e químicas. Deve-se evitar também armazenar, em contato direto com a geomembrana, produtos em alta concentração, como o Tetracloreto de Carbono, Dissulfeto de Carbono, Clorofórmio, Flúor, Trióxidos Enxofre, Tolueno, Xileno, Tricloroetileno. Em combustão, a POLIMANTA PEAD desprende CO, CO 2 e H 2 O, porém nenhum gás tóxico ou corrosivo.

6 9 7. Principais Vantagens da POLIMANTA Engepol - Fácil instalação - Excelente resistência a produtos químicos - Alta resistência a ataques biológicos - Excelente resistência aos raios solares - Baixa incrustação - Atóxica - Alta resistência ao impacto - Alta resistência à abrasão - Excelente resistência mecânica A POLIMANTA PEAD Engepol é especificada para as mais severas condições climáticas e de agressividade química. Tem um excelente comportamento entre -40 e +60 o C. É fabricada a partir de matéria prima especial para geomembranas, com a garantia das petroquímicas, o que com a formulação adequada assegura um excelente produto. O processo de extrusão e laminação contínua em matriz plana, proporciona características absolutamente homogêneas e regularidade de espessura. As espessuras disponíveis propiciam uma série de novas utilizações e soluçõe, que até pouco tempo atrás eram inviáveis ou impossíveis para outros materiais existentes. A geomembrana de PEAD pode ser fabricada também em matriz circular, empregando a tecnologia da coextrusão, dependendo da aplicação, das exigências e necessidades da obra. A largura de 5.90 m facilita a instalação, diminui o número de soldas e aumenta a confiabilidade do revestimento. A soldabilidade do PEAD é notória e imbatível entre os termoplásticos. A soldagem é executada a quente em linha dupla, por termofusão, resultando em soldas extremamente seguras. Não se consegue soldar o PEAD com solventes ou colas, devido a sua alta resistência química. Sua apolaridade molecular e grande estabilidade química, além da ótima processabilidade, oferecem um baixíssimo efeito de incrustação. As altas as resistências química e mecânica são características intrínsecas do PEAD. Na formulação da geomembrana de PEAD não entram plastificantes e outros aditivos que tendem a emigrar com o tempo, tornando os materiais frágeis e quebradiços. Atualmente, as resinas de PEAD usadas na fabricação das geomembranas, possuem alta resistência ao tenso-fissuramento (stress cracking), devido ao avanço de tecnologias recentes, suportando bem a ação de agentes tensoativos. O PEAD é absolutamente atóxico e não sofre ataque de microorganismos, bactérias, cupins e roedores. O negro de fumo incorporado ao produto proporciona uma grande resistência aos raios ultravioletas, os quais são extremamente nocivos aos materiais plásticos em geral.

7 10 Barreira, revestimento, isolamento, resistência química, resistência mecânica, boa soldabilidade e longa vida útil são os principais desafios que a POLIMANTA PEAD Engepol pode superar, formando um conjunto de características de grande destaque em relação aos outros tipos de geomembrana. 8. Comparação entre as Propriedades do PEAD e do PVC Propriedades Métodos de Ensaio POLIMANTA Engepol Geomembrana de PVC Espessura (mm) * 1.0* Densidade (g/cm 3 ) Resistência à Tração (MPa) * 17* Resistência ao Rasgo (N) ASTM * 50* Resistência ao Puncionamento (N) * 266* Intervalo de Temperatura Admissível (ºC) -40 a a +40 Método de Soldagem - Extrusão / Fusão Solda Química / Fusão Resistência UV - Excelente Baixa * Valores médios extraídos da Tabela 13-6, página 353 do Manual Brasileiro de Geossintéticos, Comparação da Resistência Química PEAD e PVC Produto Químico Temperatura de 20 a 60 o C Hidrocarbonetos Alifáticos Hidrocarbonetos aromáticos Solventes Oxigenados Produtos de Petróleo POLIMANTA Engepol Geomembrana de PVC PEAD Álcoois Ácidos Bases Metais Pesados Sais = boa resistência

8 11 9. Controle de Qualidade O controle de qualidade da POLIMANTA Engepol é realizado segundo as recomendações do GRI (Geosynthetic Research Institute). A GM 13 é a recomendação usada no controle de qualidade de fabricação das geomembranas lisas e texturizadas de PEAD (Polietileno de Alta Densidade), a qual estabelece especificações padrão com indicação dos tipos de ensaios para a determinação das propriedades das geomembranas e a freqüência com que os ensaios deverão ser realizados durante a fabricação. As especificações do GRI recomendam as propriedades físicas, mecânicas e químicas mínimas que a geomembrana que está sendo fabricada deve possuir Matéria Prima A petroquímica que fornece a resina utilizada na fabricação da geomembrana, envia o certificado de qualidade para cada fornecimento, no qual constam a densidade e o índice de fluidez da resina Verificação da Qualidade no Laboratório O laboratório da Engepol possui a certificação GAI-LAP do GSI Geosynthetic Institute da Drexel University USA, a qual garante que este laboratório realiza os ensaios de controle de qualidade de fabricação rigorosamente dentro dos padrões exigidos internacionalmente. As propriedades que são determinadas e a freqüência com que os ensaios são realizados estão listadas abaixo e seguem as recomendações do GRI Geosynthetic Research Institute, pertencente ao GSI. Propriedades Espessura (geomembrana lisa) Espessura (geomembrana texturizada) Altura da textura (somente para geomembrana texturizada) Para textura nas duas faces as medidas dos lados são alternadas Densidade Resistência à Tração no Escoamento na Ruptura Alongamento no Escoamento Alongamento na Ruptura Resistência ao Rasgo Resistência ao Puncionamento Resistência ao Tenso-fissuramento Métodos de Ensaio GRI GM / Freqüência dos Ensaios Cada bobina Cada duas bobinas kg kg kg kg De acordo com a GRI GM 10

9 12 Conteúdo de Negro de Fumo Dispersão de Negro de Fumo Tempo de Oxidação Indutiva OIT Padrão Envelhecimento no forno a 85 o C OIT Padrão Resistência UV OIT a Alta Pressão (appendix) GRI GM kg kg kg Para cada formulação Para cada formulação 9.3. Certificado de Qualidade A Engepol apresenta o certificado de qualidade para cada carregamento de geomembrana que sai da fábrica, acompanhado do romaneio, como mostra a tabela anexa. O certificado de qualidade apresenta os resultados dos ensaios, de acordo com as freqüências recomendadas pelas GM 13, para: espessura, densidade, resistência à tração na ruptura e no escoamento, resistência ao rasgo, resistência ao puncionamento, conteúdo de negro de fumo, dispersão de negro de fumo e altura da textura para geomembranas texturizadas.

10 Certificado de Qualidade para Geomembrana de Polietileno de Alta Densidade POLIMANTA Cliente: Local de Entrega: Tipo de Geomembrana: Número da Nota Fiscal: Certificado nº: Descrição dos Testes Espessura Densidade Resistência à Tração no Escoamento Resistência à Tração na Ruptura Alongamento na Ruptura Alongamento no Escoamento Resitência ao Rasgo Resitência à Perfuração Dispersão de Negro de Fumo Teor de Negro de Fumo Altura da Aspereza Método do Teste Interno D 792 D 6693 D 6693 D 6693 D 6693 D 1004 D 4833 D 5596 D 1603 GM 12 Freqüência Bobina 9000Kg 9000Kg 9000Kg 9000Kg 9000Kg 9000Kg 9000Kg 9000Kg 9000Kg 9000Kg Unidade mm g\cm 3 KN/m KN/m % % N N Categoria % mm Especificado (Média) Bobina Lote Interno Externo Data: Técnico Responsável:

11 Romaneio Página: 1/1 Destino: Tipo: Largura (m): Peso Total (Kg): Data: Área (m 2 ): Nota Fiscal: Quantidade: Bobina nº Comp. (m) Peso (Kg) Espessura Nominal Bobina nº Comp. (m) Peso (Kg) Espessura Nominal

12 Métodos de Emenda da Polimanta PEAD Engepol As emendas dos painéis da POLIMANTA PEAD Engepol são realizadas por termofusão, através de linha dupla de solda. O tipo de máquina empregada para a solda depende da espessura da geomembrana e do tipo e tamanho da obra. Além da escolha do equipamento adequado, é muito importante a experiência do soldador, para que sejam atendidos os requerimentos necessários a uma boa soldagem Solda por termofusão É realizada através de máquina autopropulsora dotada de cunha e/ou de sistema gerador de ar quente. Possui controle automático de velocidade e temperatura, os quais podem ser ajustados de 0,5 a 3,5 m/min e de 20 a 650º C, respectivamente. A pressão de soldagem é constante e pode ser ajustada linearmente, de acordo com o tipo do polímero da geomembrana que está sendo soldada. A solda é de linha dupla com um canal central, através do qual se faz o ensaio não destrutivo de pressurização, para verificar a sua estanqueidade. Solda por Termofusão Solda por Extrusão ou por Deposição de Material A solda por deposição de material, também chamada solda por extrusão, pode ser executada manualmente através de aporte (espaguete, monofilamento ou cordão de solda de PEAD ou PE Linear) plastificado por ar quente, ou através de máquina extrusora portátil. Na extrusora portátil o material pode ser alimentado na forma de PEAD granulado ou de aportes (cordão de solda ou monofilamento). Solda por Extrusão

13 Controle e Verificação das Soldas Antes de iniciar a soldagem dos painéis de geomembrana na obra, os parâmetros de solda devem ser definidos através de ensaios de cisalhamento e descolamento ( 6392 e GM 19 - GRI), onde a tensão de ruptura da solda deve atender os valores relacionados na GM 19, de acordo com a espessura e o tipo de polímero da geomembrana. As soldas executadas devem ser submetidas à inspeção visual e aos ensaios destrutivos e não destrutivos. O escopo dos ensaios, a freqüência e a amostragem durante a sua realização devem ser definidos pelo projetista, antes do início dos trabalhos de instalação, de acordo com o tipo, com a responsabilidade da obra e condições locais. Os ensaios destrutivos, para verificação e ajuste do equipamento de solda, devem ser realizados no início de cada jornada de trabalho ou sempre que o equipamento ficar desligado por um tempo tal, que esfrie. Para obras com mais de metros lineares de solda, a GM 14 do GRI (Geosynthetic Research Institute) sugere uma metodologia de aferição usando um número menor de amostras. A finalidade destes ensaios é avaliar a resistência das soldas ensaiando corpos de prova obtidos a partir de amostras de 2,5 cm de largura e 30 cm de comprimento, com a solda centrada ao longo do comprimento. Os ensaios deverão ser realizados em cinco corpos de prova, no tensiômetro na obra ou em laboratório independente. Os ensaios destrutivos devem ser em número mínimo possível, para preservar a integridade da barreira que compõe o revestimento. A USEPA recomenda a retirada de amostras a cada 150 m de comprimento de solda, o que pode ser seguido na falta de recomendação de projeto. Há uma discussão a nível internacional sobre a validade de cortar a amostra no final da linha de solda. Os ensaios destrutivos deverão ser realizados de acordo com as recomendações das normas 6392, GM 19 (GRI) e 6693, e deverão atender duas propriedades básicas: Resistência ao Cisalhamento Descolamento A descrição dos ensaios destrutivos pode ser encontrada na IGSBR GM 01/03. Os ensaios não destrutivos aplicados para a verificação da estanqueidade das soldas são os seguintes: Pressurização Aplica-se às soldas duplas, com canal central, realizadas por máquina automática a ar quente e/ou cunha quente. Para a realização deste ensaio, são soldadas ponteiras nas extremidades do canal para sua vedação e pressurização. Com uma bomba manual ou um pequeno compressor, aplicase uma pressão no canal de 140 a 205 kpa (1,43 a 2,09 kg/cm 2 ), dependendo do tipo de polímero e da espessura da geomembrana. Durante um intervalo de 5 minutos a pressão deve permanecer ou ter uma queda

14 17 máxima de 14 a 35 kpa (0,14 a 0,36 kg/cm 2 ), dependendo do tipo e da espessura da geomembrana; Ensaio de Vácuo Campânula de vácuo ou câmara de vácuo: É utilizado somente em superfícies planas, para verificação da estanqueidade das soldas por extrusão. Neste ensaio, uma campânula transparente, com vedação de neoprene no contato com a geomembrana, acoplada a uma bomba de vácuo é deslocada ao longo de toda a solda e através de algum tipo de espumante (pode ser água com sabão) detecta-se falhas na solda pela geração de bolhas. Spark Test ou Faísca Elétrica O equipamento utilizado emite uma corrente muito baixa, porém de alta tensão sobre a área da solda. Estando o aparelho aterrado, haverá a formação de um arco-voltaico visível, e a emissão de um som, em pontos falhos ou de descontinuidade da solda, pelo fechamento do circuito elétrico com a terra ou substrato. As instruções da IGSBR GM 01/03 Instalação de Geomembranas Termoplásticas em Obras Geotécnicas e de Saneamento Ambiental Recomendações para Projeto, da IGS Brasil Associação Brasileira de Geossintéticos - são muito úteis para se tomar conhecimento das etapas, procedimentos e controle de qualidade da instalação da geomembrana. 12. Conexão da Polimanta PEAD com estrutura de concreto através do perfil (inserto) de PEAD Engelock

15 Modulação A modulação é um item muito importante na instalação de geomembranas e deve fazer parte do projeto executivo. Há algumas sugestões de modulação dos cantos, que são áreas que exigem maior cuidado, no capítulo 3 deste Manual: Instalação de Geomembranas. 14. Dimensionamento da POLIMANTA PEAD Engepol O projeto da POLIMANTA PEAD Engepol deve ser função dos fatores abaixo mencionados, mais os específicos para obra em questão: - Tensões resultantes da ancoragem, inclinação e altura dos taludes e forma de deposição dos resíduos, no caso de valas. - Tipo do produto / material que estará em contato com a geomembrana. A espessura da geomembrana deverá ser escolhida em função dos fatores acima citados e de acordo com os graus de danos de instalação e de transporte, que poderão ocorrer. A deformação que a geomembrana poderá ter durante a vida útil da obra, função da resistência do substrato de apoio, também deve ser levado em conta no projeto. Tais deformações poderão ocorrer de várias formas: como recalques diferenciais localizados aleatoriamente no solo de apoio, por recalques de aterros sob a geomembrana, por recalques de áreas de solo mole, localizados sob a geomembrana e por qualquer tipo de situação anormal que ocorra e tensione a geomembrana. É importante lembrar que a geomembrana de PEAD é uma barreira impermeabilizante e não tem função estrutural; poderá suportar recalques dentro das faixas de alongamento no escoamento até aproximadamente 17% e de alongamento na ruptura até cerca 700%, cabendo ao projetista definir adequadamente estes limites. No caso de recalques acentuados é recomendável o uso da geomembrana de PE Linear (PEBDL), tratada no Capítulo Aplicações da POLIMANTA PEAD ENGEPOL As principais aplicações da POLIMANTA de PEAD Engepol são para revestimento e proteção do solo e de estruturas de concreto, onde é necessário agregar resistências química, mecânica e aos raios ultravioleta.

16 Canal de Irrigação Aterro Sanitário

17 Lagoa de Chorume Vala para Resíduos Sólidos Lagoa para Tratamento de Efluentes

18 Base de Pilhas de Lixiviação com recolhimento das Soluções Lixiviadas Reservatório de Água para Irrigação e Distribuição Doméstica

19 Dique de Contenção em Bases de Distribuição de Combustíveis Cobertura de Valas de Resíduos e Reservatórios de Água

20 Referências Bibliográficas ABINT (2004). Manual Brasileiro de Geossintéticos Editora Edgard Blücher Standard Test Method for Determining the Integrity of Nonreinforced Geomembrane Seams Produced Using Thermo-Fusion Methods GRI Geosynthetic Research Institute (2006). GRI Test Method GM 13 Standard Specification for Test Properties, Testing Frequency and Recommended Warranty for High Density Polyethylene (HDPE) Smooth and Textured Geomembranes - Drexel University PA USA, Revision GRI Geosynthetic Research Institute (2005). GRI Test Method GM 19 Seam Strength and Related Properties of Thermally Bonded Polyolefin Geomembranes - Drexel University PA USA, Revision GRI Geosynthetic Research Institute (1998). GRI Test Method GM 14 Selecting Variable Intervals for taking Geomembrane Destructive Seam Samples using the Method of Attributes - Drexel University PA USA IGSBR GM 01/03 (2003). Instalação de Geomembranas Termoplásticas em Obras Geotécnicas e de Saneamento Ambiental Recomendações para Projeto IGSBrasil Associação Brasileira de Geossintéticos.