138 CAPÍTULO 11 ENGETUBO 1. Generalidades Os geotubos são tubos fabricados a partir de materiais poliméricos e são classificados como flexíveis. No caso do Engetubo da Engepol o polímero é o PEAD polietileno de alta densidade. Os tubos plásticos enterrados são os geossintéticos mais antigos que existem no mercado mundial. O uso dos geotubos, particularmente em aterros sanitários, tem sido objeto de muitas pesquisas devido à natureza crítica dos líquidos percolados e as altas cargas compressivas atuantes nos mesmos. 2. Vantagens do Geotubo de PEAD Os geotubos de PEAD oferecem as seguintes vantagens em relação a outros materiais, como o ferro e o concreto: Instalação mais rápida, reduzindo cerca de 30% o tempo de execução da obra. As emendas são feitas fora da vala, o que permite que a largura da vala seja apenas o suficiente par acomodar o tubo e o material de reaterro. O PEAD não sofre ataque de produtos químicos encontrados na água, esgoto ou chorume. O PEAD possui alta resistência mecânica, não quebra quando submetido a fortes impactos. Pela baixa possibilidade de haver incrustação, conserva suas características hidráulicas, por longos anos, sem qualquer modificação. Os demais materiais são susceptíveis a depósito no interior do tubo, o que com o passar do tempo diminui o diâmetro da tubulação. Os tubos de PEAD são leves, portanto são facilmente transportados para locais altos ou de difícil acesso. As perdas do líquido transportado são mínimas, porque são soldados, havendo redução na utilização das juntas.
139 Tubo Corrugado (From Koerner, 1999) Tubo Liso (From Koerner, 1999) 3. Aplicações Geotubos de paredes lisas ou corrugadas, perfurados ou maciços, são usados para drenagem em uma grande variedade de aplicações na engenharia civil e na agricultura: Estradas e ferrovias Túneis Muros de arrimo Aeroportos Campos e quadras esportivas Estacionamentos Drenagem de chorume em aterros sanitários Drenagem de percolados em valas de resíduos
140 Drenagem superficial em coberturas de aterros Coleta e remoção de gás em aterros sanitários Dispersão de efluentes de esgotos Valas de absorção Linhas de transmissão de fluídos por gravidade Linhas de transmissão sob pressão Drenagem agrícola Geotubo em Muro de Arrimo Drenagem em Cobertura de Valas (From Koerner,1999)
141 Trincheiras Drenantes com Geotubo Tipos de Sistemas Drenantes em Espinhas de Peixe com Geotubo nas linhas com indicação de seta
142 Esquema Típico de Drenagem de Chorume em Aterros Sanitários (From Bagchi, 1990) Tanto os colchões drenantes, como os sistemas drenantes tipo espinha de peixe podem ser dimensionados usando ou não o geotubo perfurado, dependendo da vazão que terá que ser drenada. 4. Especificação dos Geotubos Geralmente os geotubos de polietileno são classificados em quatro classes, de acordo com faixas de densidade, Koerner, 1999, sendo a mínima 0,91 e a máxima 0,955 g/cm 3 de acordo com a classe de pressão a que serão submetidos. Assim sendo, quanto maior a densidade e menor o índice de fluidez, maior será o módulo de flexão, a resistência à tração no escoamento e a resistência hidrostática.
143 5. Designação dos Geotubos de PEAD Segundo a norma ABPE/E001-98, os tubos são designados pelo diâmetro externo nominal (DE) e pela pressão nominal (PN). O valor da pressão nominal (PN) corresponde a máxima pressão de operação (MPO) a 25 o C, para vida útil de 50 anos conduzindo água, A PN é expressa em bar, que equivale aproximadamente à pressão em mega pascal (Mpa) multiplicada por 10. A pressão nominal do tubo também pode ser identificada pelo numero SDR (Standard Dimension Ratio) ou RDE, que corresponde à relação entre o diâmetro externo nominal e a espessura nominal (e). SDR DE / e A pressão nominal (PN) é calculada pela fórmula: PN = [2. (σ d. 10). e] / (DE e) sendo σ d a tensão de dimensionamento. A relação entre a pressão nominal (PN) do tubo e o número SDR é: PN (20. σ d ) / (SDR 1) 6. Dimensionamento Hidráulico O dimensionamento hidráulico do geotubo é feito determinando-se a vazão de escoamento em função da declividade média, definida no projeto da drenagem, na direção de assentamento do tubo. Para geotubos que trabalham parcial ou totalmente cheios, geralmente usa-se a equação de Manning obter a vazão desejada: V = 1/n. R 0,66. I 0,5 e Q = A. V Onde: Q = vazão (m 3 /s) V = velocidade média do fluído no tubo (m/s) A = área da seção transversal do tubo (m 2 ) n = coeficiente de rugosidade de Manning (tabela abaixo) R = raio hidráulico (m) = A/S S = perímetro da área molhada (m) I = declividade (m/m)
144 Coeficientes de rugosidade de Manning, n, conforme Koerner, 1999. Tipo de Superfície n Plástico, vidro ou lucite 0,010 Madeira ou concreto acabado 0,013 Concreto não-acabado, tijolo, concreto ou ferro 0,015 Tubo de aço rebitado ou espiral 0,017 Canal em solo liso e uniforme 0,022 Canais e rios sem pedras grandes e sem muita vegetação 0,025 Canais e rios com muitas pedras e vegetação 0,035 Observação: A tabela não faz distinção entre os tipos de plástico e tubo com perfurações. Seção Transversal considerada no Dimensionamento Hidráulico 7. Armazenamento dos Engetubos Quando em barras, o armazenamento dos engetubos deve ser sobre tábuas de madeira espaçadas de no máximo 20 cm e colocadas transversalmente ao sentido de colocação das barras. Para contenção lateral das barras, deve-se cravar caibros verticais a cada um metro, adjacente às tábuas das extremidades. A altura da pilha de geotubos deve ser de máximo 2 metros. Os engetubos em rolos devem ser armazenados em superfície limpa e isenta de objetos pontiagudos, pedras e pedaços de pau de possam danificar os tubos. Recomendá-se fazer pilhas de no máximo 6 rolos. Os engetubos devem ficar expostos ao sol por um período de no máximo 10 meses, podendo permanecer expostos por um tempo maior, desde que sejam fabricados para esta condição.
145 8. Instalação A preparação do berço, a emenda (solda), a colocação e o reaterro dos geotubos de polietileno são relativamente simples, em relação a tubos feitos com outros materiais, devido ao seu peso reduzido, grande comprimento e fácil soldagem. 8.1. Preparação do solo de apoio Os geotubos são geralmente assentados em trincheiras ou sobre um berço de solo. É recomendável que o solo de apoio tenha grau de compactação de 95% Proctor Normal, para minimizar a deformação do tubo durante a vida útil da obra. a) Trincheira O geotubo é colocado sobre um berço de solo na trincheira escavada, após o que se faz o reaterro. Tubo assentado em Trincheira (From Koerner, 1999) b) Geotubo em drenos de aterros sanitários Neste caso o geotubo é colocado sobre a geomembrana, como parte do sistema de coleta de chorume.
146 Tubo inserido em Camada Drenante de Aterro Sanitário (From Koerner, 1999) Koerner, 1999 cita as normas relacionadas à instalação de tubos plásticos enterrados: ASTM D 2774 Underground Installation of Thermoplastic Pressure Piping, ASTM D F481 Standard Practice for Installation of Thermoplastic Pipe and Fittings, PPI TR31 - Underground Installation of Polyolefin Piping. 8.2. Conexões Há três métodos para fazer a conexão de geotubos plásticos: Soldagem de ponta É o método usado para a conexão dos tubos de transmissão de gás natural. Este tipo de soldagem é recomendado para tubos de parede espessa. Conexão com luvas Usado para conexão de qualquer tipo de tubo. No caso do PEAD as luvas devem ser do mesmo polímero. Rosca Os dois extremos de uma seção de tubo possuem rosca interna numa extremidade e externa na outra, para a conexão. 9. Referências Bibliográficas 9.1. ABPE/E001-98. Tubos de Polietileno PE Especificação Associação Brasileira de Tubos Poliolefínicos e Sistemas. 9.2. Bagchi, A. (1990). Design, Construction and Monitoring of Sanitary Landfill Wiley-Interscience Publication John Wiley & Sons, Inc., New York. 9.3. Koerner R.M. (1999). Designing with Geosynthetics - Fourth Edition. Prentice Hall, N.J. 9.4. Pierozan, R.S. (2004). Redes de PEAD para Distribuição de Água Revista Engenharia n o 563/2004 pp 58-61.