INTRODUÇÃO AOS
MÉTODOS NÃO DESTRUTIVOS
Dr. Samuel T. Ariaratnam da Arizona State University, Tempe, AZ
Eng. A. C. Moutinho Secretário Executivo da ABRATT
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ABRATT
Associação Brasileira de Tecnologia Não Destrutiva - MND
§ Associada a ISTT de Londres (International Society for Trenchless
Technology)
§ Convênio com Universidades (ASU Arizona State University,
Lousiania University, USP – Universidade de São Paulo)
§ Cursos de Extensão em MND (USP SÃO CARLOS)
§ Apoio a defesa de teses de mestrado sobre as tecnologias
§ Cursos de certificação de operários, técnicos e graduados
§ Material didático e coletânea técnica de trabalho acessível para
download
§ Congressos e Seminários
§ Feiras
§ Viagens técnicas
§ Visitas a obras no Brasil
§ Quadros associativos para pessoas físicas
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DEFINIÇÃO DE MND
Método Não Destrutivo
“Uma família de métodos, materiais e equipamentos cuja
utilização pode ser na construção de redes novas ou na
recuperação de redes existentes no sub-solo (substituição
ou reabilitação), com a menor ruptura possível da
superfície, menor influência no sistema viário (tráfego),
pouca ou nenhuma influência no entorno da obra (comércio
e serviços) e outras atividades”
Proposta da NASTT - North American Society for Trenchless Technology e
adaptada ao português e à região pela ABRATT
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TIPOS DE INFRA-ESTRUTURAS
§ Gás
§ Água potável
§ Esgotos
§ Águas Pluviais
§ Efluentes Industriais
§ Energia
§ Comunicação
§ Etc...
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O ESTADO DAS INFRA-ESTRUTURAS
ü
Deterioração Universal
- Redes de Água
- Redes de Esgotos
- Redes de Gás
- Redes de Efluentes
Industriais
ü
Expansão da Construção
ü
Congestionamento
- Cidades
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Mercado nos Estados Unidos e no
Brasil de substituição e reabilitação
de redes de água e esgotos
Source:
Underground Construction
ü
ü
ü
$1 trilhão nos próximos 20 anos
$83 bilhões só para reposição de redes d’água
Brasil $60 bilhões de dólares para 20 anos
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PROBLEMAS NA REDES DE ÁGUA
Ø Redes de cimento amianto
(idade, saúde,
descontinuidade de
fabricação)
Ø Encrustamentos
Ø Corrosão
Ø Vazamentos
(perdas = > que 40%)
Ø Sub-dimensionamentos
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PROBLEMAS NAS REDES DE ESGOTOS
§ Quebra da tubulação
§ Trincas
§ Deterioração pela idade
§ Intrusão de raízes
§ Extravazão pelas juntas
§ Sub-Dimensionamentos
§ Infiltrações diversas (I/I - Infiltration/Inflow)
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PROBLEMAS NAS REDES DE
EFLUENTES INDUSTRIAIS
ü
Corrosão
ü
Extravazamento dos
efluentes pelas juntas
para o solo e lençol
freático (Calcanhar
de Aquiles)
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Método tradicional de abertura de valas para
construção, substituição e reabilitação de redes
ü
ü
ü
ü
Pouco avanço
tecnológico nos últimos
50 anos
Nível de planejanento
sofrível e
implementação básica
fraca
Muita interferência
durante a implantação
Dificuldade na obtenção
de autorização para a
abertura de valas pelos
departamentos de
trânsito
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Custos de Construção, Substituição e
Reabilitação com abertura de valas
§ Corte de pavimentos
§ Escavação e eventual
rebaixamento do lençol freático
§ Bota-fora
§ Importação de solo de reposição
§ Transporte para as duas
atividades anteriores
§ Compactação
§ Reposição do pavimento
§ Controle de Tráfego
§ Perdas sociais
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Que equipamentos as empresas
tradicionalmente possuem?
Ø Retro-escavadeiras
Ø Escavadeiras
Ø Mini-escavadeiras
Ø Ferramentas de
percussão
Ø Pás Carregadeiras
Ø Caminhões
Ø Etc.
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Quais as novidades que as empresas
brasileiras possuem agora?
Todos os equipamentos e processos de MND visam a redução de
abertura de valas.
§ Equipamentos para limpeza de redes
§ Equipamentos para mapeamento
de redes no sub-solo (Georadar,
Radiodetection)
§ Câmeras robotizadas de
inspeção de tubulações (CFTV)
§ Equipamentos para revestimento
com cura no local (Linning)
§ Equipamento de arrebentamento
de tubulações (Pipebursting)
§ Perfuratrizes direcionais (HDD)
§ Máquinas de Micro-Túneis
§ Etc.
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MÉTODOS NÃO DESTRUTIVOS - MND
•
Cravação de tubos
(pre-1900’s)
•
Rosca perfuradora
(1940)
•
Ferramentas de
percussão (1962)
•
Perfuração direcional
(1971)
•
Escavação por
impacto (1980)
•
Arrebentamento
estático e dinâmico de
tubulações (1980)
•
Revestimentos (1940)
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Porque sem abertura de valas?
1. Mínima influência no tráfego
local
2. Trabalha-se
independentemente da
metereologia
3. Mais segurança
4. Redução de danos no ambiente
5. Mínima interferência no
comércio local (Custo social)
6. Aumento da produtividade
7. Acesso a pontos não acessíveis
a outros métodos
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TIPOS DE MATERIAL
AÇO
Flex-Ring DIP
PEAD
PVC
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Diretrizes dos Métodos Não Destrutivos - MND
Preliminarmente o sucesso dos Métodos Não Destrutivos depende
de pesquisas precisas e investigações adequadas de campo.
Os Métodos Não Destrutivos podem ser divididos em 3 grandes categorias:
1 - Reabilitação e Recuperação
Ø
Ø
Ø
Ø
Ø
Ø
Inserção de novo tubo (sliplining)
Inserção de tubulação deformada (close-fit lining)
Revestimento por aspersão (spray lining)
Revestimento com cura no local (CIPP: cured-in-place pipe)
Reparos pontuais e vedações localizadas
Renovação de tubos e câmaras de grande diâmetro
2 –Substituição com Arrebentamento in loco pelo mesmo
caminhamento (pipebursting, on-line replacement)
3 - Construção de redes novas
Ø
Ø
Ø
Perfuração por Percursão e Cravação
Perfuração Horizontal Direcional (HDD)
Cravação de tubos e Micro-túneis
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QUALQUER TECNOLOGIA TEM QUE SER
PRESCEDIDA DE UM BOM PLANEJAMENTO
Nos EUA já existem mais de 9 faculdades dando cursos de MND
Consequências do planejamento mal feito
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Pesquisas e investigações de campo
§ Inspeção por Circuíto Fechado de Televisão (CFTV)
§ Sonar
§ Radar –Ground Penetrating Radar (GPR)
§ Rádiodetection
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Televisionamento e Diagnóstico
(Condição fundamental para MND)
APLICAÇÕES:
§ Inspeção de infra-estrutura
para ter acesso à condição da
mesma e poder selecionar a
melhor técnica a ser aplicada.
§ Nos EUA é recomendado que
todas as redes de esgotos
existentes sejam
diagnosticadas por CFTV no
máximo a cada 5 (cinco) anos.
§ Toda industria que queira obter
ISO (Meio ambiente) é
obrigada a ter e conservar
atualizado o diagnóstico de
todas as suas redes.
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Reabilitação
Revestimento por Inserção
de Novo Tubo (sliplinig)
A inserção consiste em puxar ou
empurrar uma nova tubulação
dentro da antiga tubulação, ou
enrolar uma nova tubulação em
espiral (spirally wound liners).
A disponibilidade de tubos de
polímeros, particularmente de
tubos de polietileno de alta
densidade (PEAD), unidos por
fusão aumentou a popularidade
dessa técnica.
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Reabilitação
Exemplo de inserção
de tubo de aço em profundidade de até 6 m, para
reparar redes construídas em tijolos
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Reabilitação
Revestimento por Inserção Apertada
de Tubulação Deformada (close-fit lining)
Aplicações:
Ø Revestimentos de redes de água,
esgotos, efluentes industriais e gás
natural.
Ø Comprimentos até 900 m
Ø Diâmetros até 1500 mm (60”)
Tubo dobrado de PVC para revestimento de redes de
esgoto, mostrando-se o ajuste após a
Recuperação da forma original.
O tubo dobrado de PVC é expandido usando-se uma
ferramenta rombuda que se move pela tubulação
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Reabilitação
Revestimento por aspersão
(spray lining)
§ Revestimento com argamassa de cimento
§ Revestimento com argamassa de cimento acrílico
§ Revestimento com Epóxi
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Reabilitação
Revestimento por Inserção
com Cura in Loco - CIPP
Revestimento com cura térmica, por ultra-violeta, temperatura
ambiente, etc...
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Reabilitação
Reparos pontuais
e vedações localizadas (Sealing)
Aplicações: Reparos em redes de esgotos, de
águas pluviais e industriais onde haja
necessidade de um reparo pontual.
Tecido
impregnado
com resina
Rede existente
Assentador inflável
Robô de corte e fresagem removendo uma
conexão de ramal lateral saliente
Arranjo típico para instalação
de um reparo de pequeno comprimento
em torno de um assentador inflável
Junta mecânica de aço inoxidável e borracha
para reparo interno de redes por gravidade,
com vedadores adicionais de borracha
hidrófila (amarelos)
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Recuperação de tubos
de grande diâmetro e poços de acesso
Reabilitação
Instalação de revestimento em espiral
numa tubulação em formato ovóide
Instalação de elementos de revestimento de
GRP numa rede de esgotos com condições
de acesso de pessoa
Elementos de revestimento de GRP prontos para
instalação numa rede de esgotos em forma ovóide
ü
Revestimentos Pré-formados: plástico
reforçado com fibra de vidro (grass
reinforced plastic GRP), concreto reforçado
com fibra de vidro (grass reinforced
concrete) ou concreto armado.
ü
Renovação no próprio local: cura no
próprio local (CIPP), revestimento
espiralado, concreto projetado,
revestimentos em epóxi, reparos pontuais.
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Substituição
Substituição por arrebentamento
“in loco” pelo mesmo caminhamento
(pipebursting, on-line replacement)
§ Comprimentos até 1.200 m
Estática
§ Diâmetros até 42” (1060mm)
Aplicações:
ü Substituição de linhas sob pressão
Pneumática
ü Substituição de linhas por gravidade
(Esgotos, Aguás Pluviais, Efluentes
Industriais e etc.)
Hidráulica
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Substituição
Arrebentamento de tubulação
pelo mesmo encaminhamento (Estático)
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Substituição
Arrebentamento de tubulação
pelo mesmo encaminhamento
(Estático)
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Substituição
Arrebentamento de tubulação
pelo mesmo encaminhamento (Estático)
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Substituição
Arrebentamento de tubulações
pelo mesmo encaminhamento
(Dinâmico)
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Substituição
Praticamente qualquer tipo
(material) de tubulação pode ser arrebentada …
ü
ü
ü
ü
ü
ü
ü
ü
ü
Ferro Fundido
Aço
Ferro Dútil
PEAD
PVC
Concreto
Concreto Reforçado
Cimento Amianto
Cerâmica
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Substituição
Exemplos do
Arrebentamento:
FERRO FUNDIDO
AÇO
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MANILHA
Substituição
650mm
(26”)
750mm
(30”)
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350mm
(14”)
Construção
Perfuração por Percussão
Ø
Perfuração por Percussão (Mole) -compactação do solo
adjacente.
Ø
Cravação de tubos (Pipe Ramming)
Ø
Rosca sem fim (Remoção do solo)
Perfuratriz surgindo no poço de saída
Perfuratriz
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Construção
Perfuração por Percussão
Cravação de tubos (Pipe Ramming)
§
§
Instalação de tubos de aço ou tubos camisa sob rodovias, ferrovias e
outros obstáculos, utilizando-se uma ferramenta percussiva a partir de
um “shaft” de entrada
Uni-direcional
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Construção
O PROCESSO:
Uma configuração típica
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Construção
Método de Instalação
Contínuo e soldado
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Construção
Rosca sem fim
§ Comprimentos até 150 m
§ Diâmetros de 200 mm até 1500 mm (8” to 60”)
Ø Aplicações: Travessias relativamente curtas de tubos
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Construção
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Construção
Perfuração em processo
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Construção
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Construção
Perfuração Horizontal Direcional (HDD)
§ Comprimentos acima de 2000m
§ Diâmetros desde 50mm até
1220mm (2” até 48”)
§ Aplicações:
Ø Serviços públicos (dutos)
Ø Tubulações em geral
Ø Redes sob pressão
Ø Remediação de solos e poços
de remediação
Ø Investigação geotécnica
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Construção
Etapas de um furo direcional
§ Furo Piloto
§ Alargamento e Puxada
è
è
Eleva o diâmetro do furo piloto ao
diâmetro final desejado
è
Acoplamento da ferramenta de
alargamento e da tubulação a ser
instalada
è
Puxada
Direcionado por uma cabeça
encunhada
è
Puxado desde a superfície
è
Perfurado com auxilio de
lamas de perfuração
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Construção
Processo de Perfuração Horizontal
Direcional
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Construção
Processo de Perfuração Horizontal
Direcional
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Construção
Micro-túneis
Ø Comprimento até 600m
Ø Diâmetros de 300mm até 2190 mm (12” to 86”)
Aplicação específica: Instalações de redes de esgotos por gravidade
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Construção
Poço de Acesso
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Construção
Processo do Micro-Túnel
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Construção
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Construção
Cabeça de escavação em rocha
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Construção
Grandes Diâmetros
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Construção
TBM’s para grandes túneis
(Tunnelling boring machines)
Cut Face
TBM Face
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Construção
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Construção
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Construção
Cravação de Tubos
§ Comprimento até 200 m
§ Diâmetros de 1070 mm até
4250 mm (42” to 168”)
§ Aplicações:
Linhas de grandes
diâmetros por gravidade
ou sob pressão
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Construção
Processo de Cravação de Tubos
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ABRATT
www.abratt.org.br
Tel.: (011) 3825-2414
Próximos Eventos:
ü NO DIG 2007 San Diego 15 – 21 Abril
ü Seminarios MND – Maio 2007 e mais 5 (cinco) ainda neste ano.
ü III Curso de Extensão em MND na USP - Campus de S.Carlos
21 a 25 de Janeiro de 2008
ü I Congresso Latino Americano e III Congresso Brasileiro
Março de 2008
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Perguntas?
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