1. Polietileno de alta densidade, composição e caracterização

1.1 A matéria prima PEAD

As tubagens FILÁGUA são compostas por polietileno de alta densidade. O polietileno de alta densidade (PEAD) é um polímero termoplástico semi-cristalino. O PEAD é composto por macromoléculas, formadas através de um processo de polimerização. Entenda-se polimerização, corno sendo uma reacção química durante a qual uma rápida e sucessiva adição de monómeros que conduz à formação de uma macromolécula, cria longas cadeias de ramificações simples como exemplifica a fig. 2. O monómero utilizado é o etileno, um hidro-carboneto puro, que apesar de combustível não é facilmente inflamável (ponto de auto ignição elevado). Em caso de combustão os produtos não são tóxicos, sendo até recomendado pelos organismos ambientais para instalações onde o risco de incêndio se encontre presente.

Fig. 1 - Monómero de Etileno

Fig. 2 - Macromolécula de PEAD

O Polietileno é um material parcialmente cristalino, designação que provém do facto de existir na sua estrutura cadeias longas e perfeitamente alinhadas cuja densidade é mais elevada (zonas cristalinas) e cadeias altamente desordenadas com densidades parciais mais baixas (zonas amorfas). Estas duas zonas possuem pontos de fusão distintos, cerca de 130° C para as zonas amorfas e temperaturas próximas dos 200° C para as zonas cristalinas, pelo que se torna necessário realizar a extrusão a temperaturas próximas desta última para que a matéria prima se torne fluída.

Fig.3 - Estrutura do Polietileno

As zonas cristalinas permitem ao polietileno de alta densidade uma maior resistência, para diferentes ciclos térmicos, recuperando a sua forma e mantendo as suas propriedades ao longo dos anos.

Os termoplásticos de natureza completamente amorfa são mais frágeis, não suportando com a mesma eficácia as variações de temperatura, não apresentando a resistência do polietileno de alta densidade mesmo a temperaturas próximas dos 20° C.

A matéria prima apresenta as seguintes propriedades médias:

Tabela 1 - Propriedades médias das matérias primas utilizadas

As propriedades atrás mencionadas estão devidamente especificadas nas normas DIN 8075 e prEN 12201 (FILÁGUA) e ISO 4437, projecto de norma prEN 1555 (FILÁGUA).

4. Propriedades dos tubos FILÁGUA

· Elevada durabilidade, mantendo as suas propriedades ao longo dos anos;

· Bom comportamento fisiológico, visto que as tubagens em polietileno não alteram as características da água potável (FILÁGUA);

· Atoxidade em caso de incêndio;

· Grande resistência química aos agentes químicos e aos solos agressivos;

· Excelente soldabilidade, uma característica inerente aos termoplásticos;

· Peso reduzido, facilitando o manuseamento e transporte;

· Baixo coeficiente de rugosidade interior. A sua superfície interior praticamente lisa permite a execução de sistemas com perdas de carga reduzidas, quando comparadas com outro tipo de tubagens.

· Boa resistência à abrasão, devido à tenacidade dos materiais;

· Boa flexibilidade. As tubagens em polietileno permitem fazer curvaturas com relativa facilidade, possibilitando a sua instalação em traçados com curvas e permitindo também um bom comportamento a baixas temperaturas.

· Excelente resistência aos raios ultravioletas, quando pigmentados com cor preta (através da adição de negro de fumo);

· Baixa condutividade térmica;

· Baixa condutividade eléctrica;

· Produto mais ecológico do que os metais: as quantidades de matéria e de energia muito mais reduzidas para produzir a mesma quantidade de produto acabado. É um produto facilmente aproveitado quer para produção de outros produtos quer para combustão (ex.: energia térmica);

6. Campos de aplicação

6.1 FILÁGUA

As tubagens FILÁGUA, pelas suas propriedades, encontram variadas aplicações: Condutas de abastecimento de água:

Aplicações Industriais.

7. Sistemas FILÁGUA

Os sistemas FILÁGUA completam-se com dois conjuntos de acessórios: acessórios de soldadura topo a topo e acessórios electrosoIdáveis,

7.1 Acessórios para soldadura topo a topo

8. Instruções de montagem

8.1 Informações gerais de soldadura

a) O índice de fluidez de cada tubo e/ou acessório é variável consoante a matéria-prima que o constitui. Este aspecto é fundamental quando se vai proceder a uma soldadura, no entanto, pode-se admitir um intervalo compreendido entre 0.2 e 1.3 g/ 10 min (190°/ 5 Kg);

b) Deverá proteger a zona de soldadura de condições climatéricas desfavoráveis (humidade, vento, radiação UV intensiva, temperaturas inferiores a 5° C), utilizando tenda ou toldo apropriado. As temperaturas admissíveis para efectuar soldaduras estão compreendidas entre 5° C e 40° C.

c) Será importante aqui referir alguns pontos a ter em conta para efectuar as soldaduras:

· pode-se efectuar electrossoldaduras para todos os diâmetros;

· as ligações flangeadas devem ser reduzidas o mais possível.

· Quanto ao sistema por aperto rápido, só é possível para instalações destinadas à distribuição de água.

8.2 Electrossoldadura

Na electrossoldadura, tubos e acessórios são soldados através de um aquecimento produzido pelas resistências eléctricas incorporadas no acessório que, ao aquecerem através da tensão que lhes é induzida, fundem o material de forma homogénea.

8.2.1 Procedimentos gerais de electrossoldadura

1) Cortar o tubo perpendicularmente ao eixo radial, com as respectivas ferramentas de corte. Marcar o comprimento de introdução no acessório;

2) Raspar o tubo na direcção axial utilizando um raspador próprio, de forma a eliminar a camada de óxido proveniente de influências atmosféricas, em particular dos raios UV. Se o objecto a soldar é um acessório, deve-se proceder à mesma operação;

3) Limpar os tubos e acessórios. Não soldar tubos ou acessórios que não estejam devidamente limpos e inteiramente secos, sendo aconselhável a utilização de um solvente (acetona, álcool...) e um papel macio;

4) Introduzir os tubos no acessório e verificar se as marcas se situam na extremidade do acessório. O comprimento das marcas introduzidas nos tubos devem corresponder a metade do comprimento do acessório;

5) Apertar ambos os tubos através de um posicionador ou outro dispositivo de posicionamento;

6) Colocar os bornes do acessório virados para cima;

7) Posicionar os cabos da máquina de forma a que o seu peso não provoque a rotação da união electrosoldável;

8) Introduzir os dados da soldadura através da leitura do código de barras existente no acessório ou cartão, através de caneta magnética ou leitura automática do aparelho de electrosoldadura. Existem equipamentos que permitem a introdução manual do código de soldadura;

9) Proceder ao processo de soldadura respeitando as instruções de serviço;

10) Respeitar o tempo mínimo de arrefecimento, possibilitando a solidificação da fusão, aspecto fundamental para garantir a qualidade da soldadura;

11) Sempre que o processo de electrosoldadura seja interrompido (falha de energia eléctrica..), não se poderá reutilizar o mesmo acessório.

8.3 Soldadura topo a topo

A soldadura topo a topo caracteriza-se por três fases:

1) Preparação da soldadura - Alinhamento das faces a soldar através de ferramenta de fresagem própria e alinhamento das tubagens.

2) Pré aquecimento - Os extremos de tubos e/ou acessórios a soldar são pressionados (a baixa pressão) contra um disco de aquecimento até à temperatura de soldadura;

3) Junção e arrefecimento - As partes aquecidas são unidas, sobre pressão, após ter sido retirado o elemento de aquecimento, até que termine o tempo necessário ao arrefecimento de ambas as partes.

8.3.1 Parâmetros de soldadura

Para proceder à soldadura é necessário estipular os parâmetros necessários para que esta se efectue correctamente. A tabela seguinte exemplifica o tempo e pressão necessários para diferentes espessuras.

Tabela 8 - Valores de referência para soldadura topo a topo de tubos e acessórios de PE 80 a

temperatura exterior de 20º C e baixo nível de velocidade do ar

8.3.2. Procedimentos para soldadura topo a topo

1) Preparação do local de soldadura, em caso de necessidade trabalhar sob tenda ou toldo apropriado;

2) Ler o manual da máquina e verificar o correcto funcionamento de todos os seus componentes;

3) Colocar os tubos e/ou acessórios com as respectivas áreas a soldar em planos paralelos uma com a outra, assegurando a possibilidade de movimentos longitudinais;

4) Alinhamento das faces a soldar (fase 1), limpar rebarbas ou outros vestígios resultantes do processo de rectificação;

5) Efectuar a limpeza dos topos interior e exteriormente, utilizando um agente de limpeza;

6) Verificar se os tubo e/ou acessórios estão devidamente colocados na máquina de soldar encostando-os;

7) Selar a parte oposta do tubo de forma a evitar um arrefecimento rápido da sua temperatura interior, no caso de se detectar a existência de correntes de ar;

8) Determinar a pressão de arrasto, que depende do comprimento e do peso do tubo a arrastar (pressão que deverá ser adicionada à pressão de soldadura);

9) Verificar a temperatura do disco de aquecimento, (é aconselhável que seja limpo antes de cada soldadura);

10) Inserir o disco de aquecimento, encostar ambos os topos impondo a pressão e tempo determinados, de forma a criar uma gola, deve-se então reduzir a pressão de ajustamento e aguardar que se cumpra o tempo de pré-aquecimento (fase 2);

11) Remover o elemento de aquecimento e unir os topos, aumentando gradualmente a pressão de ajustamento durante o tempo de junção até atingir o valor requerido. Manter a pressão de ajustamento durante o tempo necessário para o arrefecimento;

12) Acabada a soldadura, dever-se-á observar uma gola em torno de toda a circunferência com as seguintes características:

· Tamanho idêntico das duas partes que compõem a gola;

· Superfície da gola suave;

8.4. Sistema de tubagem enterrada

8.4.1 FILÁGUA

Este ponto explica os procedimentos a seguir tendo em conta o Regulamento Geral de sistemas públicos e prediais de distribuição de água e de drenagem de águas residuais.

· A profundidade mínima para o assentamento das tubagens não deve ser inferior a 80 cm, medida entre a parte superior do tubo e o nível do pavimento, podendo ser reduzida para 50 cm tratando-se de um ramal de ligação em zonas não sujeitas a circulação viária;

· A largura da vala para profundidades inferiores a 3 m, deve ter a dimensão mínima definida pelas seguintes fórmulas:

- L= D + 0,50 para condutas de diâmetro não superior 0,50 m;

- L= D + 0,70 para condutas de diâmetro superior a 0,50 m;

onde L é a largura da vala (m) e D é o diâmetro da tubagem (m).

· O assentamento das condutas deve cumprir com os seguintes requisitos:

- As tubagens devem ser assentes por forma a assegurar-se que cada troço de tubagem se apoie contínua e directamente sobre terrenos de igual resistência;

- Nas escavações que forem feitas em terrenos rochosos as tubagens devem ser assentes, em toda a sua extensão, sobre uma camada uniforme previamente preparada com 0,15 m a 0,30 m de espessura de areia, gravilha ou material uniforme cuja maior dimensão não exceda 20 mm.

- quando pela sua natureza o terreno não assegure as necessárias condições de estabilidade das tubagens ou dos acessórios, deve fazer-se a sua substituição por materiais mais resistentes devidamente compactados.

· Nas uniões soldadas, deve-se garantir que a parte lisa do tubo repouse sobre todo o seu comprimento.

· O aterro das valas deve ser efectuado de 0.15 m a 0.30 m acima do extradorso das tubagens com materiais cujas dimensões não excedam os 20 mm. A compactação do material de aterro deve ser feita cuidadosamente por forma a não danificar as tubagens.

· Ao realizar as valas poder-se-á fazer curvaturas. As tubagens FILÁGUA graças à sua flexibilidade, asseguram a realização desses desvios sem que para isso seja necessário usar acessórios para fazer as ligações. Os valores de referência para o raio de curvatura mínimo são os seguintes:

- Temperatura de instalação mais de 20° C raio de curvatura mínimo = 20 x Diâmetro exterior;

- Temperatura de instalação mais de 10° C raio de curvatura mínimo = 35 x Diâmetro exterior;

- Temperatura de instalação mais de 5° C raio de curvatura mínimo = 50 x Diâmetro exterior;

Nota: ao efectuar uma curva que não cumpra com os raios de curvatura atrás mencionados dever-se-á ser usado um acessório (curva, joelho... ).

8.5 - Ensaios de pressão

Todas as tubagens. antes de entrarem em serviço, devem ser submetidas em todo o seu comprimento, de uma só vez ou por troços, aos ensaios estabelecidos:

· O ensaio dos troços de tubagem a colocar dentro de mangas, deve ser feito separadamente com o tubo fora destas, antes da montagem no local, não dispensando o ensaio final do conjunto da rede;

· A pressão de ensaio deve ser, no mínimo, 1,5 vezes a pressão de serviço da tubagem, mas nunca inferior a 1 bar.

· Para a execução dos ensaios deve-se proceder à medição contínua das pressões e temperaturas, com o auxílio de aparelhos registadores e de um indicador de pressão calibrado, acompanhado de certificado de calibração;

· Os valores das pressões devem ser corrigidos tendo em conta as variações das temperaturas do fluido utilizado no ensaio, da parede do tubo, do terreno ou do ambiente e comportamento elástico do material;

· O resultado será satisfatório se, após a estabilização das condições de ensaio, a pressão se mantiver constante nas seis horas seguintes, com eventual correcção face às variações da temperatura.