Spray Applied Coatings for the Rehabilitation of Drinking Water Pipelines

Spray Applied Coatings for the Rehabilitation of Drinking Water Pipelines 3M Scotchkote Pipe Renewal Liner 2400 Camila Cruz, M.Sc. Technical Manager Emerson M. de Souza Application Development Specialist 1 3M 2010. 3M All 2012 Rights All Reserved. Rights Reserved.

Agenda Apresentação Problemas com o Envelhecimento da Infraestrutura de Água Panorama de Solução e Classificação de Sistemas de Reabilitação Apresentação do Sistema e Solução Overview do Processo com Retorno ao Serviço no mesmo dia 2

Apresentação Quem é 3M? 5 Negócios 45 Plataformas Tecnológicas 65 Países Mais de 10.000 Pesquisadores Mais de 4.000 Funcionários no Brasil Laboratórios de Classe Global Mais de $1B investido em P&D Anualmente 3

4 3M Infrastructure Protection Division O que é Inovação na 3M Criação de Conexões e Combinações

Falhas e Problemas Comuns em Infraestrutura de Água Tubulações estão sujeitas a corrosão e acúmulo de tuberculação causando diversos problemas: Qualidade da Água (cor, odor, etc) Maior custo operacional (demanda de bombeamento, etc) Alto custo de manutenção (quebras, etc) Tuberculação & Corrosão Qualidade da Água Quebras em Cisalhamentos e Pinholes 5

Envelhecimento da Infraestrutura Tubulação para fornecimento de água potável vem sendo instalada há décadas, que hoje tendem a: Estar altamente incrustado internamente e possivelmente estruturalmente comprometido Sujeito a Corrosão interna e externa A substituição destas tubulações em áreas urbanas tende a ter alto custo em áreas de alta densidade populacional. 6 3M 2010. All Rights Reserved.

Panorama de Solução Métodos Destrutivos Alto Custo Total Até 70% do custo da obra pode advir da escavação e restauração do asfalto Distúrbio Significativo à População Longo prazo para implementação do projeto Interrupção ao Tráfego Interrupção de Atividades: Causados por Ruído, Poeira e Poluição, e Riscos de Segurança Métodos Não Destrutivos Custo Total Menor Custo secundário reduzido (pavimentação, enchimento, etc.) Reduzido Tempo de Reparo Menor Impacto na Sociedade Tráfego Atividades Reduz descarte pelo reuso dos ativos existentes 7 3M 2010. All Rights Reserved.

Método Destrutivo Fonte: NASTT No Dig 2004: Trenchless technology: An efficient and environmentally sound approach for underground municipal pipeline infrastructure systems 8 3M 2010. All Rights Reserved.

Background das Opções de Reabilitação ou Substituição Substituição de Tubulação Open-Cut ou Pipe Bursting Tubulação de Ferro fundido, Aço ou PVC Reabilitação (Trenchless) Sliplining com PVC ou HDPE CIPP Revestimento com Argamassa de Cimento Revestimento Spray in Place (In-Situ): Epóxi Poliuretano Poliuréia 10 3M 2010. All Rights Reserved.

Revestimento Epóxi vs. Poliuréia Epóxi Utilizado desde o final da década de 1970 Empregado em projetos de água nãoestruturais combinando reabilitação com prevenção à corrosão Revestimento de camada fina Materiais frágeis Cura lenta, o que torna os materiais mais suscetíveis à formação de bolhas Poliuréia Introduzido em 1999 em camada de 1mm (Classe I) para solução de qualidade da água Cura rápida em poucos minutos A inspeção CCTV dentro de 10 minutos Permite rápido retorno ao serviço Desempenho superior e durabilidade Em 2004 foi introduzida o produto de alta performance que aplicado até 4mm (Classe III) fornece melhoria estrutural à tubulação 11 3M 2010 All Rights Reserved.

Sistema de Classificação AWWA Sistema de Classificação Não-Estrutural Classe I Semi-Estrutural Classe II Semi-Estrutural Classe III Estrutural Classe IV Proteção à Corrosão Capacidade de Preenchimento de Fissura Sim Sim Sim Sim Não Sim Sim Sim Rigidez do Anel Não (Dependente da Adesão) Não (Dependente da Adesão) Sim (Auto-suportado) Sim (Auto-suportado) Resistência a falha de ruptura em tubulação existente Não Não Não Sim 12 Utiliza uma única solução para atender requisitos Não-Estruturais e Estruturais

Confiabilidade do Serviço 3M Infrastructure Protection Division Classes de Reabilitação de Problemas de Tubulação Instalação Início de Corrosão Vazamento / Pinholes Deterioração Parcial Rachaduras/Perda de Seção Deterioração Completa Falha Completa Tempo 13 3M 2010 All Rights Reserved.

Atributos do Produto Certificado pela NSF/ANSI-61 Certificado pelos Laboratórios da NSF e WQA Isento de Epóxi e BPA Aprovado pela SABESP NTS-036 Aprovado na Portaria 518 do MS Capacidade de Material e Tamanhos Tubulação para abastecimento de água de 4 24 (100 610mm) Tubulações com revestimento em Ferro fundido, Aço e Concreto Não aprovado para revestimentos de PVC, Cimento Amianto ou Asfalto Pode suportar dobramento de até 22.5 na seção Espessura do revestimento em única passada: 1,2mm para qualidade de água aplicada a todos os diâmetros 3,5mm a 8,5mm para reparo estrutural de acordo com diâmetro e profundidade do tubo 14

Grade de espessura de revestimento A espessura do revestimento será determinada baseada no diâmetro da tubulação e na profundidade de enterramento 15

Consumo de Material litros/ft (litros/m) 16

Propriedades Físicas do Produto 17 Propriedade Valor Impacto VOC Compostos Orgânicos Voláteis Resistência à Tração (na ruptura) 0 g/l Formulação 100% sólida (isenta de solvente) 39MPa 5,656 psi Sem necessidade de solventes para aplicação Resistência ao puxamento ou ao bursting Elongação 5% Alongamento antes da quebra Resistência à Flexão Módulo de Flexão 58 Mpa 8,412 psi 3620 MPa 525,037 psi Dobramento de 3 pontos Resistência ao puxamento ou bursting Dureza 87 Shore D Resistência à indentação Resistência ao Impacto Resistência à Abrasão 17J a 1.77mm 33J a 6mm Perda de 193 mg durante 1000 ciclos Resistência do material Disco CS17 Tg 96 C Temperatura em que inicia degradação Absorção de Água 1.31% em teste de 21 dias Conforme AWWA C222-08

Vantagens do Processo de Spray In-Situ Processo Trenchless Pode eliminar até 90% dos custos de escavação e repavimentação comparado a processo destrutível Dimensão de Equipamentos e Flexibilidade de Processos Tipicamente, apenas uma faixa de tráfego precisa ser fechada durante o processo de revestimento O equipamento pode ser mobilizado facilmente para permitir o retorno do fluxo de tráfego Seções podem ser isoladas para permitir que o menor número de usuários sejam afetados Maximizar Ativos Existentes Processo ajuda a restaurar o diâmetro do tubo interno original aumentando o fluxo e a eficiência Revestimento ajuda a prevenir o retorno de escamações 18 3M 2010 All Rights Reserved.

Comparação de Custo entre Não Destrutivo e Substituição O menor impacto nos ativos acima do solo proporciona economias de custo significativas sobre a substituição 100 80 100 Substituição Reabilitação com SK2400 60 40 20 0 54 40 40 40 31 23 5 5 3 Escavação Equipamento Bypass Asfalto Outros 19

3M 2012. All Rights Reserved. 3M Infrastructure Protection Division Overview do Processo Planejamento Entendimento das necessidades bem como planejamento municipal dos serviços (água, tráfego, etc.) Escavação 2 pequenas valas são necessárias, em média 150m distantes (tipicamente suficiente fechar uma faixa de trânsito) Limpeza Processo mecânico para remoção e restauração do diâmetro original da tubulação (restauração da capacidade de fluxo) Revestimento Processo Spray. Material cura em 10 minutos e tubulação pode retornar ao serviço em 90 minutos 20 Inspeção Inspeção completa CCTV da linha principal. Inspeção completa em cada conexão

21 3M Infrastructure Protection Division Overview do Processo de Reabilitação Spray In-Situ

3M Scotchkote Pipe Renewal Liner 2400 Características Solução com um Único Produto Principais Benefícios Classe I Qualidade de Água (1.2mm) Class IV Estrutural (3.5 8.5mm) Revestimento Scotchkote Liner 2400 foi projetado para atender as propriedades do material de acordo com a ASTM F1216-09 até 50 anos Diâmetros de 4 24 (100 610 mm) Tecnologia Não-Destrutível Rápido Endurecimento e Tempo de Cura Tecnologia 3M em Poliuréia Equipamentos enxutos Ajuda a minimizar Impactos Sociais e Ambientais Reduz custos e duração do projeto Sem bloqueio de conexões de serviço 10 min. Cura Inicial 60 min. Cura Total Possibilita retorno ao serviço no mesmo dia 100% Sólidos Sem VOCs BPA Free 42 *3M used the following test methods to validate: ASTM D638-08, ASTM D790-07, ASTM D2990-08, and ASTM D1599-99

Conclusões Revestimentos com Spray In-Situ são boas soluções para resolver muitos dos problemas associados com o envelhecimento da infraestrura da rede de água e podem servir para toda a gama de reabilitação desde qualidade da água até solução estrutural A escolha adequada da solução técnica e de material é importante para obter os requisitos adequados para certificação de contato com água potável por agências reguladoras A cura rápida dos materiais à base de poliuréia fornece uma solução que permite o retorno ao serviço no mesmo dia em trabalhos de reabilitação de tubulação de água. 44 3M 2010. All Rights Reserved.