ESTUDO DE VIABILIDADE TÉCNICA ADUTORA SEPOTUBA …

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ESTUDO DE VIABILIDADE TÉCNICA ADUTORA – SEPOTUBA – ETA QUEIMA PÉ SAMAE Projeto Adutora Rio Sepotuba – ETA queima PÉ Tangará da Serra/MT Eng. Luiz Roberto Henriques marques GETC – SAMAE – GERENTE TÉCNICO abril de 2021.

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ESTUDO DE VIABILIDADE TÉCNICA

ADUTORA – SEPOTUBA – ETA QUEIMA PÉ

SAMAE

Projeto Adutora Rio Sepotuba – ETA queima PÉ Tangará da Serra/MT

Eng. Luiz Roberto Henriques marques GETC – SAMAE – GERENTE TÉCNICO

abril de 2021.

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SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO ................................................................................................................................................. 4

2. OBJETIVO ....................................................................................................................................................... 4

3. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DOS TUBOS DE FERRO FUNDIDO DÚCTIL .......................................... 5

3.1. O Ferro Fundido Dúctil ou Nodular .................................................................................................................. 5

3.2. Propriedade Mecânica ..................................................................................................................................... 5

3.3. Junta Elástica JE2GS ...................................................................................................................................... 6

3.4. Campo de Aplicação ........................................................................................................................................ 7

3.5. Desempenho: Resistência à Pressão .............................................................................................................. 7

3.5.1. Ensaio de Relaxamento e Tensão em Compressão ............................................................................... 8

3.5.2. Dilatação Térmica .................................................................................................................................. 11

3.6. Revestimento Externo.................................................................................................................................... 11

3.7. Revestimento Interno ..................................................................................................................................... 12

3.8. Especificação Técnica da Tubulação em Ferro Fundido Dúctil .................................................................... 12

3.8.1. Tubos K9/K7 JE2GS 600 6000 .............................................................................................................. 12

4. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DOS TUBOS DE AÇO CARBONO HELICOIDAL ................................... 14

4.1. Fabricação de Tubos ..................................................................................................................................... 14

4.2. Chapas de Aço .............................................................................................................................................. 14

4.3. Ovalização ..................................................................................................................................................... 15

4.4. Normas de Fabricação................................................................................................................................... 15

4.5. Juntas Soldadas Ensaio e Qualificação ........................................................................................................ 16

4.6. Revestimento Epóxi de Alta Espessura ......................................................................................................... 17

4.7. Proteção Catódica ......................................................................................................................................... 18

5. COMPARATIVO ENTRE AS SOLUÇÕES .................................................................................................... 19

5.1. Assentamento Enterrado ............................................................................................................................... 19

5.1.1. Comparação dos Critérios de Assentamento ........................................................................................ 19

5.1.2. Comparação dos Tipos de Valas ........................................................................................................... 19

5.1.3. Processos de Execução ........................................................................................................................ 21

5.1.4. Comparação dos Reaterros e Bota Fora ............................................................................................... 21

5.1.5. Cadencia de Assentamento ................................................................................................................... 22

5.1.6. União dos Tubos .................................................................................................................................... 23

5.1.7. Proteção contra a corrosão ................................................................................................................... 27

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5.2. Assentamento Aéreo ..................................................................................................................................... 30

5.2.1. Estudo de Flexibilidade .......................................................................................................................... 31

5.2.2. Característica dos Tubos ....................................................................................................................... 33

5.3. Comparação Técnica entre os materiais ....................................................................................................... 34

5.3.1. Dimensionais e pressões Ferro Dúctil ................................................................................................... 34

5.3.2. Dimensionais e pressões Aço Carbono ASTM A572 GR 50 ................................................................. 34

5.3.3. Coeficiente de Hanzen-Willians ............................................................................................................. 35

5.4. Velocidade do fluido conforme a tubulação ................................................................................................... 35

5.5. Premissas dos cálculos de bombeamento .................................................................................................... 36

5.5.1. Cálculos das Perdas de Carga .............................................................................................................. 36

5.5.2. Cálculos da Potência de Bomba ............................................................................................................ 36

5.6. Cálculo do Custo de Bombeamento .............................................................................................................. 37

5.6.1. Perda de Carga ...................................................................................................................................... 37

5.6.2. Potência de Bomba................................................................................................................................ 37

5.6.3. Consumo de Energia ............................................................................................................................. 38

6. Conclusão ...................................................................................................................................................... 39

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1. INTRODUÇÃO

O SAMAE – SERVIÇO AUTONOMO DE ÁGUA E ESGOTO , autarquia em saneamento do municipio de Tangara da

Serra/MT , desenvolveu o projeto e estudos de viabilidade da ADUTORA DE ÁGUA BRUTA DO RIO SEPOTUBA –

ETA QUEIMA PÉ , com os mais rigorosos processos de estudos de engenharia para otimizar o transporte de agua

brutra , para posterior tratamento , foram realizados estudos do curso dágua , topografia onde se desenvolverá a

adutora , buscando o trajeto mais economico e soluções mais vantajosas de instalação e manutenção da referida

adutora.

Nesse documento, apresentamos a descrição técnica para o projeto da adutora com o comparativo do

uso de tubulação de ferro ductil FERRO FUNDIDO DUCTIL - FFD e tubos de aço carbono , objetos de nossos

estudos e conclusão , tubulação esta com diâmetro nominal DN600, para o projeto da Adutora em Tangará da

Serra.

O SAMAE possui uma estrutura de Técnicos Engenheiros com atuação perrmanente durante o

desenvolvimento do projeto, supervisão de instalação, a fim de assegurar uma montagem dentro dos padrões

de qualidade segundo as normas brasileiras ABNT e NBR que regem a materia. Dispomos também de uma

eficiente equipe comercial e financeira preparada para oferecer e buscar altenativas mais economicas para a

autaquia , respeitando rigorosamente as decisões técnicas objeto de estudos de viabilidade do GTEC - SAMAE.

2. OBJETIVO

Realizar um comparativo técnico e econômico entre as alternativas de tubos de Ferro Dúctil nos diâmetros

DN600 e o Aço Carbono 24pol.

3. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DOS TUBOS DE FERRO FUNDIDO DÚCTIL

3.1. O Ferro Fundido Dúctil ou Nodular

O Ferro Fundido Dúctil ou Nodular é uma Classe de ferro fundido, onde o carbono (grafita) permanece

livre na matriz metálica, porém na forma esferoidal. Este formato da grafita faz com que a ductilidade seja

superior, conferindo ao material, características que o aproximam do aço. A presença das esferas ou nódulos

da grafita preserva as características de boa usabilidade e estabilidade dimensional.

3.2. Propriedades Mecânicas

O Ferro Fundido Dúctil ou Nodular é uma Classe de ferro fundido, onde o carbono (grafita) permanece

livre na matriz metálica, porém na forma esferoidal. Este formato da grafita faz com que a ductilidade seja

superior, conferindo ao material, características que o aproximam do aço. A presença das esferas ou nódulos da

grafita preserva as características de boa usinabilidade e estabilidade dimensional.

O Ferro Fundido Dúctil (FFD) ou Nodular apresenta boa resistência mecânica à tração, compressão,

ductilidade e resiliência.

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Elasticidade ► Re ≥ 270 MPa;

Resistência à ruptura ► Rm ≥ 420 Mpa;

Dureza Brinell ► ≤ 230 HB;

Capacidade de alongamento ► > 10%;

Coeficiente de dilatação térmica do Ferro Fundido Dúctil (20º a 400ºC) ► 11.5 x 10-6 m/m/ ºC;

Coeficiente de dilatação térmica da Argamassa de cimento de alto forno (20º a 400ºC) ► 12 x 10-6

m/m/ ºC;

Coeficiente de Hazen-Williams (Valor médio obtido do Jornal AWWA - Junho 1974) ►

C = 141.

Gráfico 1: Resistência à Ruptura do FFD

3.3. Junta Elástica JE2GS

A montagem da junta elástica e automática. A estanqueidade e assegurada no momento da montagem

pela compressão radial do anel de vedação em elastômero. Suas características principais são:

Perfil assimétrico (evitando erros de montagem);

Facilidade e rapidez na instalação (junta automática, sem parafuso);

Resistencia a altas pressões (quanto maior a pressão do liquido, maior a vedação);

Possibilidade de deslocamento axial e a deflexão angular;

Descontinuidade elétrica;

Não utiliza parafusos.

A junta JE2GS, que é formada pela bolsa do tubo mais anel de vedação (elastômero) e a ponta do tubo,

está em conformidade com os requisitos da NBR 13747 - Junta elástica para tubos e conexões de ferro fundido

dúctil.

Os anéis de borracha estão em conformidade com os requisitos da ABNT NBR 7676 - Anel de borracha

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para junta elástica e mecânica de tubos e conexões de ferro fundido dúctil cinzento - ensaios físicos (alongamento

mínimo à tração, dureza e resistência à tração).

3.4. Campo de Aplicação

Canalizações aéreas enterradas, apoiadas diretamente sobre o solo ou submersas;

Baixas e altas pressões, inclusive sob pressão negativa;

Assentamento em solos com lençol freático.

3.5. Desempenho: Resistência à Pressão

A junta JE2GS apresenta como característica de concepção um formato assimétrico, impossibilitando

erros na montagem. A pressão inicial, decorrente da montagem, de contato entre o anel de vedação em

elastômero e o metal, aumenta a medida que a pressão do fluido cresce. Uma estanqueidade perfeita é então

assegurada.

A junta JE2GS se caracteriza também por uma excelente resistência a pressão externa: resiste a 0,3

Mpa (30 m.c.a.). Para pressões superiores, temos disponivel no mercado , dedsde que solicitado a sua

fabricação.

O Anel JE2GS possui perfil assimétrico que evita sua montagem de forma invertida e suas dimensões

impossibilitam o “rolamento” durante a montagem.

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DN 80/150 200/300 350/600 700/800 900/1200

α 3°

Deslocamento (cm) 32

Os tubos de FFD permitem uma deflexão angular de até 3° , para o caso em estudo , tubo FOFO DN

600 mm , característica essa que permite uma melhor acomocação no solo , pois a mesma acompanha , desde

que obedecendo o angulo de deflexão ( 3° ), aproveitamento do traçado topografico da tubulação, assim como a

eliminação de curvas e conexões.

3.5.1. Ensaio de Relaxamento e Tensão em Compressão

Segundo a norma EN 681.1 - Garnitures d'étanchéité en caoutchouc - Spécification des matériaux pour

garnitures d'étanchéité pour joints de canalisations utilisées dans le domaine de l'eau et de l'évacuation - Partie

1: Caoutchouc vulcanisé, o ensaio de relaxamento de tensão em compressão, deve ser realizado conforme a

metodologia especificada na norma ISO 3384, onde são utilizadas pequenas amostras cilíndricas após

condicionamento mecânico e térmico. Devem ser tomadas medidas após 3 h, 1, 3 e 7 dias de testes em 7 dias,

e depois de 3 horas, 1, 3, 7, 30 e 100 dias. Ajuste deve ser determinado por análise de regressão usando uma

escala de tempo logarítmica e o coeficiente de correlação "r" é derivado desta. A análise não deve ser inferior a

0,98.

A temperatura de ensaio deve ser mantida dentro dos limites de tolerância especificados durante a

duração dos testes, e verificadas continuamente por meio de um dispositivo de gravação apropriado. O teste de

100 dias deve ser considerado um ensaio de homologação.

O diagrama abaixo demonstra o resultado do ensaio de Relaxamento segundo os critérios definidos, à

temperatura ambiente, do elastômero EPDM utilizado nos anéis de vedação dos tubos e conexões para água.

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Gráfico 3: Durabilidade(em anos) do anel JE2GS

Assim, podemos concluir que:

Os anéis de borracha EPDM atendem as exigências da norma ISO 3384.

A pressão de contato permanece muito elevada em relação a pressão mínima necessária para garantir

a estanqueidade.

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Tabela 2: Especificação das propriedades físicas dos elastômeros utilizados para tubulações de água fria e

redes de drenagem, esgoto e águas pluviais.

O desenvolvimento dos anéis em elastômeros (EPDM) que são aplicados nas juntas ponta e bolsa são

feitos com base nas normas EN681-1 e ISO3384-1. Estas normas exigem a realização do ensaio de 100 dias,

que deverá ser extrapolado para 100 anos. O resultado da extrapolação deverá ser compatível com as exigências

de desempenho do anel. Assim, a estimativa de vida útil do anel da junta elástica é de aproximadamente 100

anos.

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3.5.2 - Dilatação Térmica

As Juntas Elásticas atuam como compensadores de dilatação térmica, o que dispensa o estudo de

flexibilidade. Considerando os tubos envolvidos nesse projeto (DN 1200) e variação de temperatura de 30ºC,

teríamos uma dilatação térmica de 2,41 mm. A profundidade “P” de introdução da ponta do tubo na bolsa é de

167,5 mm para o DN 1200, e sendo assim, uma eventual dilatação térmica é facilmente absorvida pela junta

elástica.

Figura 3: Marcação de Montagem entre a ponta do tubo e o fundo da bolsa

3.5.3 – Revestimento Externo

As tubulações de Ferro Fundido Dúctil possuem uma proteção catódica galvânica já incorporada ao tubo

de fábrica. Através da aplicação de uma camada com 200 g/m² de zinco metálico (com mínimo de 130 g/m²

conforme norma ABNT NBR 11827), em sua parede externa e também uma pintura em epóxi, os tubos FERRO

FUNDIDO DUCTIL FFD garantem uma proteção de fábrica e após a sua instalação em campo, não há a

necessidade de se fazer manutenções periódicas.

Muito importante é que a junta elástica dos tubos de FFD garante uma descontinuidade elétrica, que por

sua vez garantem que em casos de ataques elétricos em um tubo, a carga não será transferida para as demais

tubulações da linha, como acontece com o Aço Carbono, por exemplo haja visto que a tubulação em aço carbono

é soldada , portanto se comporta como um unico condutor.

Com a proteção galvânica e a descontinuidade elétrica das juntas, não será necessária a utilização de

proteção catódica adicional , o que não seria dispensavel na tubulação de aço carbono. Em casos de condições

extremamente corrosivas, podemos sugerir o emprego de uma proteção adicional com manta de polietileno.

3.6 Revestimento Interno

Como proteção interna, os tubos FOFO são revestidos com argamassa de cimento de alto forno para

aplicação de água bruta e cimento aluminoso para efluente, ambos aplicados por centrifugação de acordo com

a norma ABNT NBR 8682, tal revestimento forma uma barreira física e química impossibilitando o ataque ao

Ferro.

O revestimento interno impede também a formação de incrustações e tubérculos, mantendo as

características hidráulicas constantes com o passar do tempo.

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3.7 Especificação Técnica da Tubulação em Ferro Fundido Dúctil

3.7.2 Tubos K9/K7 JE2GS 600 mm

Tubo de ferro fundido dúctil para aplicação em adução e distribuição de água pressurizada no segmento

industrial, classe K9/K7, no DN 600 mm, conforme norma ABNT NBR 7675:2005, com grafita esferoidal maior

ou igual a 95% ou grau de nodularização superior a 80%, revestido externamente com zinco metálico 200 g/m²,

conforme norma ABNT NBR 11827:1991 e pintura betuminosa com 100 µm de espessura. Revestido

internamente com argamassa de cimento de alto forno conforme norma ABNT NBR 8682:1993, com bolsa

modelo JE2GS conforme norma ABNT NBR 13747:1996, e anel de borracha para junta elástica conforme

norma ABNT NBR 7676:1996 condições de Inspeção e recebimento conforme norma ABNT NBR 7675:2005

Anexo D – controle e processo de entrega da tubulação para uso.

dimensões massa

DN

L L1 DE DI

Bolsa

B P e nom

ferro

Por Metro Total

m mm mm mm mm mm mm Kg Kg

600 6 135 635 638 739 122,5 5,8 138 827

dimensões massa

DN

DE DI P B Massa do Anel de

Borracha

PSA PMS PTA

mm mm mm mm mm Mpa Mpa Mpa

600 738 741 147,5 863 2,87 2,4 2,9 3,4

Onde:

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PSA - Pressão de serviço admissível, excluindo o golpe de ariete, que um componente pode suportar com total

segurança, de forma contínua, em regime hidráulico permanente.

PMS - Pressão máxima de serviço, incluindo o golpe de ariete, que um componente pode suportar em serviço.

PTA - Pressão de teste admissível, que pode ser aplicada no teste de campo, a um componente de uma

canalização recém-instalada.

4. CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS DOS TUBOS DE AÇO CARBONO HELICOIDAL

4.1. Fabricação de Tubos

Fabricados a partir de bobinas de aço, são conformados por meio de uma operação contínua em

máquina automática, tornando-os em forma de espiral.

O Sistema de solda utilizado é o de arco submerso (SAWH), aplicados simultâneamente interna e

externamente, considerado o mais indicado para a fabricação de tubos helicoidais.

No Brasil, são fabricados tubos pelo processo helicoidal com diâmetros que variam de 20 a 100

polegadas, espessuras de ¼” a 1” e fornecidos em comprimentos de 6, 12 e 15 metros.

Procedimentos de Fabricação:

Soldas Internas e Externas com Processo de Arco Submerso;

Inspeções por Ultrassom Processo Contínuo;

Testes Hidrostáticos;

Inspeções Visuais e Dimensionais;

Jateamento Interno e Externo;

Revestimento Interno e Externo

4.2. Chapas de Aço

As chapas de aço deverão corresponder a uma das seguintes normas:

ASTM A -36;

ASTM A -53;

ASTM A -283 Grau C (mínimo);

ASTM A – 572 Grau 42, 50, 60 ou 65.

API 5L – Grau B, (desde que a chapa utilizada seja aprovada após os ensaios

metalográficos de amostras retiradas de cada chapa).

4.3. Ovalização

A ovalização máxima permitida para tubos e peças será de 1,0% do diâmetro nominal, após a aplicação do

revestimento.

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Para relação diâmetro/espessura maior que 120 (D/t>120) será exigida a colocação de cruzetas

confeccionadas em madeira. A ovalização será verificada após a colocação das cruzetas.

A ovalização deve ser verificada numa distância de até 100 mm da extremidade.

4.4. Normas de Fabricação

Norma AWWA C200: O objetivo desta Norma é fornecer os requisitos mínimos para fabricação de tubos

de Aço, maior ou igual a 6” (150 mm), incluindo materiais, fabricação e testes de tubos e peças especiais.

• API 5L: Os tubos fabricados conforme Norma API 5L são especificados conforme 2 (dois) Níveis de

Produção distintos (Product Specification Level), o PSL 1 e PSL 2.

Diferenças básicas entre estes dois Níveis:

✓ PSL 2: Grau B a X 80 – Exige para todos os Graus que a rastreabilidade seja mantida após a execução

e aprovação de todos os testes;

✓ PSL 1: Grau A 25 a X 70 – Rastreabilidade somente até a aprovação nos testes.

✓ ABNT NBR 5590 / ASTM A 53: Fixa as condições exigíveis para fabricação e fornecimento de tubos

de aço carbono, com costura ou sem costura, pretos ou galvanizados para a condução de fluídos, e sob pressão,

classificados em:

✓ Normal – N;

✓ Reforçado – R;

✓ Duplamente Reforçado – DR.

E podem ser dos tipos:

✓ Tipo E – Com Costura Soldado por Resistência Elétrica, em Aço do Grau A e Grau B;

✓ Tipo S – Sem Costura, nos Graus A e B.

✓ Tubos de condução nos Graus A e B, com composição química e propriedades mecânicas definidas.

Sendo o Grau A apto a ser dobrado e flangeado e o Grau B podendo sofrer dobramento e flangeamentos

limitados. São fornecidos normalmente nas Séries 40 e 80. Pode ser fornecido com extremidades lisas,

chanfradas ou com rosca.

4.5. Juntas Soldadas Ensaio e Qualificação

Padrões mínimos de qualidade a serem exigidos na execução de soldas de metais ferrosos ou não, para

assentamento de tubulações, fabricação de tubos e peças.

a) Solda de Topo em Tubos – Preparação de Corpo de Prova:

Tomar dois segmentos de tubo do mesmo material previsto no procedimento de soldagem com diâmetro

mínimo de 150 mm e espessura de 11,1 mm com 150mm de comprimento cada.

Executar chanfro em uma das bordas de cada segmento nas dimensões previstas no procedimento de

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soldagem.

Posicionar para a soldagem mantendo o espaçamento previsto no procedimento de soldagem. Não é

permitido o ponteamento da junta.

Fixar os segmentos de forma a manter o tubo distante, no mínimo, 1,0 m do solo.

Executar a solda dentro das condições indicadas no procedimento de soldagem (posição, eletrodo,

tensão e corrente).

A solda deve ser executada de tal forma a simular todas as posições de soldagem previstas, não sendo

permitido alterar a posição original do tubo.

Na execução do CP não será permitida a execução do passe de selagem.

b) Ensaio por radiação penetrante

A solda do CP será radiografada em toda a sua extensão, dentro das técnicas previstas para obtenção

de radiografias no padrão 2 – 2T, conforme ASME IX.

Os critérios de aceitação de defeitos em solda são os previstos na norma ANSI B 31.3 transcritos no

anexo VIII.

c) Ensaio por ultra-som

A solda do CP será examinada em toda a sua extensão dentro das técnicas previstas no

NTS 038 – Testes ultrassônicos de juntas soldadas da Sabesp.

Os critérios de aceitação de defeitos em solda são os previstos pela norma ASME V, transcritos no

anexo VIII.

NOTA: A escolha entre o ensaio por radiação penetrante ou por ultrassom para os corpos-de- prova

será definida na análise do procedimento de soldagem.

d) Ensaios mecânicos

Do CP aprovado preliminarmente, serão retiradas seis seções dos locais indicados.

e) Ensaio de tração

Tomar as duas seções destinadas ao ensaio de tração e usiná-las.

Submeter as seções à tração em equipamento apropriado.

As quatro seções retiradas do CP, destinadas ao ensaio de dobramento devem ser usinadas e

ensaiadas, à temperatura ambiente.

Em cada seção deverão ser gravadas em baixo-relevo as posições relativas da face (F), da raiz (R) e

do ponto médio da seção do cordão de solda.

4.6. Revestimento Epóxi de Alta Espessura

Revestimento constituído por uma tinta epóxi modificada, bicomponente curada com poliamida, isenta

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de alcatrão, com alto teor de sólidos por volume e aplicada com pistola sem ar (Airless) com espessura seca de

1.000 micrometros. Este revestimento proporciona ao tubo proteção anticorrosiva e resistência a impacto direto.

Pode utilizar o mesmo produto nas peças, reparos e junta de campo proporcionando a reconstituição do

revestimento ao longo da tubulação. O revestimento externo não isenta a necessidade de proteção catódica.

As extremidades dos tubos e das peças de interligação a soldar no campo deverão receber uma demão

de primer de 30 μm de espessura, numa faixa de aproximadamente 100 mm de largura.

O proponente poderá recomendar esquema de proteção anticorrosiva diferente do especificado. O

esquema proposto deverá ser de eficácia pelo menos equivalente à do esquema especificado e estará sujeito à

aprovação prévia do Samae.

O fornecimento deverá incluir tinta para o revestimento das extremidades dos tubos e das peças de

interligação a soldar no campo, assim como para reparos dos danos ocorridos no transporte, armazenagem e

montagem.

4.7. Proteção Catódica

Os Sistemas de Proteção Catódica são de fundamental importância para eliminar os processos

corrosivos, pelo solo e por correntes de fugas, que destroem as instalações de aço enterradas, submersas ou

embutidas no concreto. Sem a instalação de Proteção Catódica torna-se impossível operar com segurança e

economia as adutoras e emissários de aço enterradas. São utilizados para a garantia da segurança operacional

desses ativos, de fundamental importância para a Companhia de Saneamento Samae.

Quando os dutos enterrados são construídos nas proximidades de linhas férreas eletrificadas com

corrente contínua (industrias), situação muito comum de acontecer nas cidades, os dutos ficam sujeitos às

correntes de fuga ou correntes de interferência, que somadas à corrosão normal do solo ou da água, causam

grandes prejuízos se não forem adequadamente protegidos. E nesses casos, somente a instalação dos Sistemas

de Proteção Catódica conseguem resolver o problema.Sistema de proteção catodica p/corrente impressa

instalado e operando é composto basicamente por retificadores ( transformam corrente alternada em continua) ,

leitos de anodos , drenagnes eletricas e pontos de teste criando-se uma região anodica artificial , tornando a

estrutura (adutora)em catodo da pilha eletrolitica então formada.

A tecnologia adotada no tratamento de dutos tendo em vista proporcionar a preservação de sua

integridade física quanto ação de agentes químicos e físicos de acordo com o tipo de solo e dispositivos de

proteção contra a corrosão eletroquímica ou eletrolítica é a adoção de um sistema de proteção catódica por

corrente impressa, isto tendo em vista a grande facilidade técnica de sua implantação bem como a sua

propriedade de efetuar a devida proteção contra qualquer agente químico existente no solo que possa

eventualmente ocasionar a corrosão dos dutos , mas com custo elevado ao longo do tempo.

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A contratação para instalação da proteção catódica pode ser realizada no processo licitatório para

aquisição das tubulações, garantindo a segurança das tubulações fornecidas.

5. COMPARATIVO ENTRE AS SOLUÇÕES

5.1. Assentamento Enterrado

5.1.1. Critérios de Assentamento

Os critérios de assentamento para tubos de ferro fundido dúctil foram obtidos junto às normas AWWA

C-150/A21.50-96 “American National Standard for Thickness Design of Ductile-Iron Pipe” e ANSI/AWWA C600-

99 “Installation of Ductile-Iron Water Mains and Their Appurtenances”; para tubos de Aço Carbono os critérios

foram obtidos junto a AWWA M-11 ”Steel Pipe – A guide for Design and Installation”. Na Tabela 8 estão dispostas

as possibilidades de variações no assentamento para os dois tipos de materiais encontrados nas normas da

AWWA.

5.1.2. Comparação dos Tipos de Valas

Tubo de Ferro Dúctil

Vala tipo 1 para tubos de Ferro Fundido Dúctil

Tubo de Aço Carbono

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Vala padrão para Tubos de Aço Carbono

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Se observa que devido as características do material, o assentamento do tubo de Ferro Fundido Dúctil

é mais simples, rápido e econômico em comparação com o material Aço Carbono, que em sua vez requer a

utilização de solo nobre para garantir a segurança do sistema.

Na Tabela 01 estão dispostas as possibilidades de variações no assentamento para os dois tipos de

materiais encontradas nas normas da AWWA.

VARIÁVEIS

DA VALA

TÍPICA

TIPOS DE TUBO OBSERVAÇÕES

FERRO DÚCTIL AÇO

A Largura da Vala (L) deve apresentar:

L ≥ DE + 30 cm

L ≥ DE + 50 cm

A dimensão para FFD é pertinente a fatores construtivos enquanto que para o aço trata-se da estabilidade a ser obtida através da envoltória de areia.

O Fundo de Vala

Solo de origem inalterado

Leito bem nivelado, isento de pedras ou

outros materiais duros, com

solo solto e H > 5cm

Permite o tubo de FFD ser assentado diretamente sobre o solo enquanto que tubos de aço exigem no mínimo uma camada de solo solto com altura superior a 5 cm.

Leito de:

- areia,

- pedregulho

- pedra britada

- solo solto

Leito compactado (8

cm < H1 < 15 cm)

+

Leito com solo solto com

(H ≥ 5 cm)

(H≥10 cm)

Reaterro NÃO

Os Tipos de compactado

Reaterro Levemente Compactado:

- até a metade da seção transversal do tubo

- até a parte superior do

tubo

reaterro entre

a geratriz

inferior e

superior do

Envoltória de Areia

Compactação controlada 85

< %Proctor < 95

A condição única para o aço é a envoltória de areia compactada.

tubo

Reaterro Compactado até

a parte superior do tubo

Reaterro acima da geratriz superior do tubo

NÃO necessário

Compactação controlada: H ≥ 30 cm para DN>600 mm e H ≥ 15 cm para DN < 600 mm (85 < %Proctor < 95)

Condição única para o Aço é o reaterro cuja altura varia em função do DN, não sendo necessário para o FFD.

Page 19: ESTUDO DE VIABILIDADE TÉCNICA ADUTORA SEPOTUBA …

5.1.3. Processos de Execução

Tubo Ferro Dúctil

- Raspagem superficial do terreno;

- Escavação da vala;

- Assentamento da tubulação;

- Reaterro da vala: com compactação simples;

- Elaboração de Blocos de ancoragem;

- Bota Fora – pouco volume ( somente o ocupado pela tubulação ).

Aço Carbono

- Raspagem superficial do terreno;

- Escavação da vala;

- Assentamento da tubulação;

- Solda, LP e Ultrassom ( requer mão de obra especialisada – nao encontrada no municipio);

- Envoltória de areia;

- Reaterro da vala: com compactação com controle do grau de compactação;

- Proteção catódica para os tubos de aço ;

- Bota Fora –volume alto pela substituição do material – transporte bota fora e material de jazida ).

5.1.4. Comparação dos Reaterros e Bota Fora

Retirado do solo natural e recebimento de areia para Tubos de AÇO CARBONO

Page 20: ESTUDO DE VIABILIDADE TÉCNICA ADUTORA SEPOTUBA …

5.1.5. Cadencia de Assentamento

Tubo Ferro Dúctil

A tubulação de FFD se ganha agilidade em sus montagem e proporciona maior velocidade nas

instalações justamente por utilizar o sistema de união ponta e bolsa (Junta Elástica) e a utilização do mesmo solo

retirado da vala, o que resulta na melhor cadência de assentamento para adutoras. Conforme grafico abaixo (

grafico nosso – experiencias do quadro técnico em outras obras imilares ) é possível observar a extensão de

tubos montados por 8h/dia, considerando apenas (01) uma frente de trabalho com equipe padrão (01 encanador,

02 ajudantes, 01 encarregado e 01 operador de máquina) e desconsiderando as interferências. Podemos

considerar para o diâmetro DN 600 com a respectiva extensão de 180m.

350

300

250

200

150

100

50

0

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1200

DN (mm)

Cadência de Montagem tubos de FFD em metros por 8h/dia

Cad

ênci

a (m

/8h)

Page 21: ESTUDO DE VIABILIDADE TÉCNICA ADUTORA SEPOTUBA …

Aço Carbono - Junta Soldada

A cadência de montagem dos tubos de Aço Carbono é prejudicada justamente por requerer extremos

cuidados com o berço da vala, durante a montagem dos tubos, assim como todo o reaterro elaborado, sendo

necessária a importação de solo nobre, compactação controlada e além disso a necessidade de transportes com

o bota-fora, o que resulta em custos não envolvidos na tubulação de FFD ( FERRO FUNDIDO DUCTIL ) ao

projeto quando utiliza este tipo de material.

Os tubos de Aço Carbono unidos por solda, experiencia de nossos técnicos quando utilizadas , para

montagem de adutora , empresas instaladoras especialisadas neste tipo de serviço , identificvam que o tempo

médio para os seguintes procedimentos: Limpeza dos Bizeis, aplicação de solda: 1) ajuste para solda; 2)

soldagem; 3) preparo da superfície; 4) Revestimento interno ( aqui prejudicado pelo DN 600 mm da tubulação ,

dificuldade extrema do trabalho interno pelo soldador , lugar confinado com pouco espaço de trabalho ) e externo

das juntas; 5) Reparo do revestimento. Revestimento com pintura proteção em tubo de Aço de grandes diâmetros

pode chegar a 8h de atividade por união. Ainda que se seja aplicada em tubulações de comprimento de 12m por

junta, ao final de 1 turno de 4h, seria possível a montagem de aproximadamente 60 m. Em comparação por

exemplo ao tubo DN 600 de FFD cuja a cadência de assentamento é de aproximadamente 180m em mesmo

período, se observa que a produtividade e velocidade de execução de obras com tubos de FFD são superiores

e com mão de obra mais barata que não tem necssidade de maiores especializações.

5.1.6. União dos Tubos

Tubo Ferro Dúctil - Junta Elástica JGS com deflexão angular ferro dúctil

A junta elástica JGS é automática. A estanqueidade é assegurada no momento da montagem pela

compressão radial do anel de vedação, pela simples introdução da ponta do tubo no interior da bolsa. Normas:

NBR 13747 e NBR 7676.

Os tubos de Ferro Dúctil DN 600 mm permitem uma deflexão angular de até 3°, característica que permite

Page 22: ESTUDO DE VIABILIDADE TÉCNICA ADUTORA SEPOTUBA …

um melhor aproveitamento do traçado da tubulação, assim como a eliminação de curvas e conexões , vide

registro abaixo meramente ilustrativo , mas que promove a vizualização das vantagnes oferecidas pelo tubo de

FFD , o que seria impossivel ser realizado com tubos de aço carbono pois os mesmos são soldados exigindo o

uso indiscriminsdo de conexões e soldas.

Figura 7 - Tubos de FFD com Deflexão Angular

A importância da deflexão angular permitida pela junta JGS dá uma grande flexibilidade à concepção e

ao assentamento da canalização, permitindo a eliminação de algumas curvas no seu traçado.

Page 23: ESTUDO DE VIABILIDADE TÉCNICA ADUTORA SEPOTUBA …

Sistema das Ancoragem Ferro Dúctil

Os tubos de Ferro Fundido Dúctil quando instalados com o tipo de união ponta e bolsa JGS e curvas

com bolsas, necessitam de um sistema de ancoragem para conter empuxo hidráulico gerado devido a mudança

de direção.

Figura 8 – Empuxo provocado pela mudança de direção

Tipos de Ancoragem para os tubos Ferro Dúctil

Estas juntas podem ser igualmente utilizadas no assentamento aéreo, graças às suas possibilidades de

absorção das dilatações térmicas, evitando, assim, a colocação de uma peça especial para absorver a contração

ou dilatação da canalização.

União dos Tubos Aço Carbono com Junta Soldada

As juntas dos tubos de Aço Carbono são do tipo soldado. Este tipo de junta tem como característica

principal a necessidade de mão de obra especializada (soldador + inspetor de solda + raio “X”), o que aumenta

consideravelmente o custo de montagem deste tipo de tubo. Adicionado ao alto custo de implantação, a cadencia

Page 24: ESTUDO DE VIABILIDADE TÉCNICA ADUTORA SEPOTUBA …

de montagem se mostra pouco eficiente quando se compara a junta de ponta e bolsa da solução em ferro fundido

dúctil.

As soldas executadas em campo devem ser realizadas utilizando-se eletrodos que obedecem às normas

e dimensões recomendadas pelos fabricantes dos tubos para cada passe ou conforme processos e soldadores

qualificados,aumentando consideravelmente o risco de problemas hidrailicos ( soldas mal confecsionadas e ou

estanqueidade comprometida ) , a olustração abaixo nos da uma noção da ligação das tubulações de aço carbono

, como dito anteriormente a tubulação por nos adotada é de DN 600 mm , diametro interno o que dificulta em

muito o trabalho no interior da tubulação no quesito solda ou seja união das peças.

Solda em tubos de Aço Carbono

A tubulação deve estar livre de sujeira, resíduos, pedaços de solda ou qualquer outro corpo estranho

durante a execução das obras. A montagem prévia fora da vala, geram gastos elevados com a contratação de

equipamentos do tipo "side-boom" ( figura abaixo ) o uso de uma ou mais maquina para a sua aplicação na vala.

Page 25: ESTUDO DE VIABILIDADE TÉCNICA ADUTORA SEPOTUBA …

5.1.7. Proteção contra a corrosão

Tubo Ferro Dúctil

O ataque corrosivo em tubulações enterradas é um dos principais responsáveis pela quantidade de

manutenção nas linhas de tubos metálicos. Entretanto, os tubos de ferro fundido dúctil

possuem uma proteção catódica galvânica já incorporada no tubo de fábrica. Através da aplicação de uma

camada de zinco na sua parede externa e também de uma tinta epóxi ou betuminosa, os tubos de ferro fundido

ductil FFD garantem a proteção desde fábrica , requerida por norma , e após sua instalação no campo, não há

necessidade de realizar manutenções periódicas.

Tubos de Aço Carbono

Os tubos de Aço Carbono, quando não recobertos externamente, não possui uma boa resistência a

corrosão, sendo necessário a aplicação de um dispositivo externo, como por exemplo, a proteção catódica por

anodo de sacrifício.

Este tipo de proteção requer uma manutenção periódica, que por sua vez aumenta os custos de

operação , e são permanentes ou seja equanto tivermos adutora teremos manutenção e estações de proteção

ao longo da rede.

A norma AWWA M11 – Steel Pipe – A Guide for Design and installation vide capítulo

(10) para descrever os processos de corrosão, métodos de proteção e necessidade de proteção catódica para

tubulações de aço carbono.

Os tubos de Aço Carbono podem receber a proteção catódica anodica comumente utilizada ou possuir

uma sobre espessura de chata capaz de ser submetido ao processo de corrosão até sua camada passivante

sem comprometer a espessura necessária para suportar as pressões internas. Ambos casos são onerosos ao

empreendimento.

As desvantagens para a utilização do primeiro método é a necessidade de manutenção periódica, ainda

que de m´dia complexibilidade , o dispêndio com a energia elétrica consumida e a possibilidade de criar

problemas de interferência com outras estruturas metálicas enterradas nas proximidades são permanebtes , o

que pode ser evitado com facilidade com a utilização de tubulação em FFD.

Consultadas e nos fornecendo orçamentos estimados , empresas especializadas no assunto, apontam

que o custo de implantação da proteção catódica é de 3% a 5% do custo total da estrutura a ser protegida,

conforme referência da empresa EGD Engenharia.

Page 26: ESTUDO DE VIABILIDADE TÉCNICA ADUTORA SEPOTUBA …

Sistema de proteção catódica anodica

Deve considerar nos estudos de implantação da proteção catódica o local para instalar os retificadores,

podendo ter desapropriação desnecessária para o sistema. Furtos de cabos são recorrentes para este tipo de

instalação deixando toda a tubulação desprotegida, diminuindo drasticamente sua vida útil.

Imagens meramente ilustrativas mas que nos orientam quanto as estruturas a serem montadas.

5.1.8. Estudo de Flexibilidade

Page 27: ESTUDO DE VIABILIDADE TÉCNICA ADUTORA SEPOTUBA …

Dilatação térmica em tubos de Ferro Dúctil

Os tubos de ferro dúctil dispensam o estudo de flexibilidade, justamente por sua junta tipo ponta/bolsa,

compensar e absorver a pequena dilatação térmica gerada em cada tubo devido ao dimensionamento das juntas

elásticas diminuindo o custo de instalação quando comparado com tubos de aço carbono.

Os tubos de ferro dúctil com ponta e bolsa JE2GS, possuem a grande vantagem de dispensar a

instalação de compensadores de dilatação, pois, cada bolsa com junta elástica JE2GS, atuam como uma junta

de dilatação, isto porque absorvem o acréscimo de comprimento ΔL, dentro dos limites normais de variação da

temperatura Δt.

Os tubos de Ferro Dúctil possuem em sua bolsa compensação da dilatação térmica e elimina a

necessidade de juntas de expansão/dilatação.

Exemplo de cálculo para dilatação térmica para os tubos de Ferro Dúctil:

∆θ = 30 º C (variação térmica) Lo =

6 m (comprimento do tubo)

αFF = 1,15 x 10-5 º C-1 (coeficiente de dilatação do Ferro)

∆L = L0 x α x ∆θ = 2, 41 mm

DN 600

P (profundidade da bolsa) = 122,5 mm

Percentual ∆L / P = 1,96%

Nota: As juntas elásticas JGS de FFD não devem ser utilizadas como junta de dilatação para união com

outros materiais.

Dilatação térmica em tubos de Aço Carbono

Os tubos de Aço Carbono quando instaladas em trechos aéreos estão sujeitos à variação de temperatura

e, consequentemente, submetidos a dilatação térmica que, em muitos casos, rementem a necessidade de

utilização das juntas de expansão como forma de compensar este movimento de dilatação/contração e evitar

deformações permanentes e/ou colapso dos materiais.

Page 28: ESTUDO DE VIABILIDADE TÉCNICA ADUTORA SEPOTUBA …

Junta de Expansão

Os tubos de Aço Carbono ainda em sua etapa de elaboração de projeto necessitam passar por um

complexo estudo de flexibilidade a fim de se evitar deslocamentos, rompimentos e eventos não desejados.

5.1.9. Característica dos Tubos

Características FFD Aço Carbono Vantagens FFD

Juntas JE2GS NBR 13747 Soldada Maior cadencia de Montagem

Deflexão Angular

3° a 1°30’

Rígida sem Deflexão

Permite diminuir a quantidade

de Curvas

Diâmetro Interno

Em média 2% maior

que o DN

Quanto maior

espessura

menor o DI

Ganho em vazão e custo

de energia de

bombeamento

Travamento

Opções de blocos

ou Juntas

Travadas

Não necessita

Opções de Travamentos

podem reduzir o valor do

custo global

Cadencia de Montagem

Média de 180m/dia

DN600 e 168 m/dia de

vala

Média de 60 m/dia

de vala

O fato de não necessitar de

solda aumentam a cadencia

do FFD

Inspeção de Montagem

Visual

RX e Liquido Penetrante

Inspeções em campo de um

componente estrutural gera

insegurança, improdutividade e

custo.

Envoltórias

Sem necessidade

Necessário

Envoltória de

Areia

Pela norma ISO 10803, em

grande parte dos

assentamentos não necessita

de envoltória reduzindo os

custos.

Volume de

material

Descartado

Valas Compactas

Valas de grande vol.

incluindo caximbo

Um dos principais custos no

assentamento enterrado é a

movimentação de solo

Page 29: ESTUDO DE VIABILIDADE TÉCNICA ADUTORA SEPOTUBA …

Proteção Galvânica

200g/m2 de zinco

Proteção catódica

Não necessita de proteção

catódica eliminando o custo

de implantação, energia e

manutenção

Rigidez Diametral

Alturas mínimas

de

recobrimento

Necessita de

alturas

maiores

Diferença de classificação

entre semirrígidos faz com

que apresentem alturas

diferenciadas

Manutenção

Kit Manutenção ou

Luva de correr

Solda ou uso

de

Tripartida

Não necessita de M.O

com qualificação

Vida útil

100 anos

25 anos

Historicamente os tubos de

FFD tem grande

durabilidade

5.2. Comparação Técnica entre os materiais

5.2.1. Dimensionais e pressões Ferro Dúctil

Tabela 5.0: Características do Ferro Dúctil

Classe K7

DN

Diâmetro Externo

DE

Diâmetro Interno útil

Deflexão Angular

Espessura Nominal

PSA

PMS

PTA

mm mm graus mm MPa MPa MPa

600 635 610,6 3º 7,00 2,60 2,90 3,60

5.2.2. Dimensionais e pressões Aço Carbono ASTM A572 GR 50

É possível observar que nos cálculos de espessuras conforme Awwa C200 que, a espessura mínima de

6,35mm atende as pressões de projeto, utilizando A572 GR50.

Page 30: ESTUDO DE VIABILIDADE TÉCNICA ADUTORA SEPOTUBA …
Page 31: ESTUDO DE VIABILIDADE TÉCNICA ADUTORA SEPOTUBA …

Referências Aço Carbono Aço Carbono

DE 20 pol DE 24 pol

Diâmetro Externo 508 mm 609,6 mm

Deflexão angular máxima 0º 0º

Espessura 6,35 mm 6,35 mm

Diâmetro Interno 495,3 mm 596,9 mm

5.2.3. Coeficiente de Hanzen-Willians Ferro

Fundido Dúctil - C140

Para um tubo ter características de fluxo satisfatório, inicialmente deve fornecer um alto

coeficiente de Hazen-Williams "fator C" e deve ser capaz de manter um alto coeficiente de fluxo ao longo dos

anos de operação. Numerosos testes de fluxo de tubos de ferro fundido cinzento e dúctil novos e antigos

revestidos com argamassa de cimento foram realizados para determinar o quão bom os revestimentos de

cimento atendem a estes requisitos. O valor médio de "C" para o novo tubo foi considerado 144, enquanto para

os sistemas mais antigos, o valor médio de “C” foi encontrado em

140. Portanto, um fator C de 140 para tubo de ferro dúctil é um valor realista e se mantém ao longo do tempo -

mesmo durante o transporte de água agressiva.

Fonte: Dipra - https://www.dipra.org/

Aço Carbono - C130

De acordo com Azevedo Netto e Fernández (2015), a formula de Hazen-Williams resultou em um estudo

estatístico, onde foi experimentado os dados obtidos por outras pesquisas anteriores. A utilização desta fórmula

se tornou popular devido a possibilidade de se estudar o envelhecimento das tubulações e por ser teoricamente

correta para todos os tipos de materiais e por aceitar a aplicação nas bitolas comerciais.

Fonte: Adaptado de Azevedo Netto e Fernández (2015)

5.3. Velocidade do fluido conforme a tubulação

Considerando a vazão de 0,435m3/h é possível apresentar a velocidade do fluido para cada material com

seus respectivos diâmetros externos.

Tubos de Ferro Dúctil

K7 DN 600 - DI 607,6 mm – 1,5 m/s

Tubos de Aço Carbono

Page 32: ESTUDO DE VIABILIDADE TÉCNICA ADUTORA SEPOTUBA …

AÇO 24 pol – DI 596,9 mm – 1,56 m/s

5.4. Premissas dos cálculos de bombeamento:

Tempo de operação: 21 horas – Fora de Ponta

Tarifa de Energia – Demais Classes - Fora de Ponta: 0,70321 KWh / 703,21 MWh

Fonte: https://pa.equatorialenergia.com.br/informacoes-gerais/valor-de-tarifas-e-

servicos/#demais-classes

5.5.1. Cálculos das Perdas de Carga

Para o cálculo da perda de carga foi utilizada a equação de Hazen-Williams

J 10,643 Q1,852

C 1,852

D4,87

Onde:

J = Perda de carga unitária (m/m);

Q = Vazão (m3/s);

D = Diâmetro interno do tubo (m);

C = Coeficiente que depende da natureza da parede do tubo.

5.5.2. Cálculos da Potência de Bomba

O cálculo da potência da bomba é feito através da seguinte fórmula. P = у . Q.Hman /75.η

P = potencia da bomba em CV у = Peso específico da água (1000 Kgf/m3);

Q = Vazão (m3/s);

Hman = Altura Manométrica (m.c.a);

Page 33: ESTUDO DE VIABILIDADE TÉCNICA ADUTORA SEPOTUBA …

= Rendimento do conjunto motor-bomba (80%). Conversão de

unidade KW = 0,736 CV

5.5. Cálculo do Custo de Bombeamento

5.5.1. Perda de Carga

Cálculo da Perda de Carga unitária para Tubos de Ferro Fundido Dúctil

DN DI (mm) Vazão* (m3/s) Coef. “C” Perda de Carga unitária

(m/Km)

600 607,6 0,435 140 0,98

Cálculo da Perda de Carga unitária para Tubos de Aço

DN DI (mm) Vazão* (m3/s) Coef. “C” Perda de Carga unitária

(m/Km)

24 596,9 0,435 130 1,23

5.5.2. Potência de Bomba

Cálculo da Potência de Bomba para opção em FFD

Page 34: ESTUDO DE VIABILIDADE TÉCNICA ADUTORA SEPOTUBA …

DE

Peso específico

da água

(Kgf/cm²)

Vazão

(m³/s)

Desnível

geométrico*

(m)

Perda de

carga

(m.c.a.)

Rendimento

Potência da

bomba (CV)

Potência da

bomba (KW)

24 1000 0,435 100 39,03 0,80 1008 742

Cálculo da Potência de Bomba para opção em AÇO

DE

Peso específico

da água

(Kgf/cm²)

Vazão

(m³/s)

Desnível

geométrico*

(m)

Perda de

carga

(m.c.a.)

Rendimento

Potência da

bomba (CV)

Potência da

bomba (KW)

24 1000 0,435 100 48,82 0,80 1079 794

5.5.3. Consumo de Energia

Cálculo do consumo de energia para opção em FFD

DN Potência da bomba

(KW)

Consumo anual do

bombeamento

(MW.h/ano)*

Custo (R$/MWh)

Custo de energia

elétrica por ano

(R$/ano)

600 742 5686 703,21 3.998.797,88

*Considerando o bombeamento em 21h/dia e o ano com 365 dias.

Cálculo do consumo de energia para opção em AÇO

DE Potência da

bomba (KW)

Consumo anual do

bombeamento

(MW.h/ano)*

Custo (R$/MWh)

Custo de energia

elétrica por ano

(R$/ano)

24 794 6086 703,21 4.280.342,53

*Considerando o bombeamento em 21h/dia e o ano com 365 dias.

Economia de 7% favorável ao Ferro Fundido Dúctil no consumo de energia.

Page 35: ESTUDO DE VIABILIDADE TÉCNICA ADUTORA SEPOTUBA …

6. PROJETO ELABORADO TUBO FFD (FERRO FUNDIDO DUCTIL)

Foi adotado neste projeto tubos de Ferro Dúctil por apresentarem grande vantagem técnico/econômica de

instalação frente aos tubos de Aço Carbono, devido ao baixo custo do assentamento, desempenho mecânico

favorável e vida útil estimada em mais de 100 anos. Os tubos de Ferro Dúctil apresentam menor custo de

implantação quando comparados à opção em Aço Carbono do diâmetro equivalente.

É importante comparar a cadência de assentamento entre os materiais, uma vez que existe uma grande

diferença entre os tipos de valas e seus reaterros. Os tubos de FFD permitem utilizar o mesmo solo escavado

podendo haver baixa ou nenhuma compactação, diferentemente dos tubos de Aço Carbono que necessitam além

da importação de areia, atuar com o adensamento da mesma e compactação controlada no reaterro, os cálculos

e os custos em relação ao tempo deverão ser considerados e incluídos no custo global de obra.

A norma AWWA M11 – Steel Pipe – A Guide for Design and installation dedica um capítulo (10) para

descrever os processos de corrosão, métodos de proteção e necessidade de proteção catódica para tubulações

de aço carbono. As desvantagens para a utilização desse método é a necessidade de manutenção periódica,

ainda que de fácil realização, o dispêndio com a energia elétrica consumida e a possibilidade de criar problemas

de interferência com outras estruturas metálicas enterradas nas proximidades, o que pode ser evitado com

facilidade. Literaturas e empresas especializadas no assunto, apontam que o custo de implantação da proteção

catódica é de 3% a 5% do custo total da estrutura a ser protegida, conforme referência da empresa EGO

Engenharia.

Considerando um horizonte de 30 anos de operação, o sistema terá uma economia de aproximadamente R$

8,5 milhões no custo operacional considerando o uso de tubulações de Ferro Fundido Dúctil, uma vez que o FFD

apresenta o diâmetro interno superior a opção do aço carbono.

Análises críticas das condições de assentamento, buscando sempre valorizar as características intrínsecas

de cada material (Semi-rígido x Flexível) são importantes, de forma a evitar que seja adquirido um produto

aparentemente de custo menor, se comparados preço a preço, mas que poderá tornar-se mais oneroso ao final

da obra e ou durante sua utilização (custo de manutenção).

Avaliar a cadencia de montagem é fundamental para o planejamento da implantação do projeto, as

tubulações de ferro fundido, ponta e bolsa com junta elástica apresentam uma característica que

Page 36: ESTUDO DE VIABILIDADE TÉCNICA ADUTORA SEPOTUBA …

facilita sua montagem, sendo possível o assentamento de 180 m/vala/dia. Decorrente das dificuldades da

execução das soldas e, analises de qualidade que devem ser realizadas em cada junção, o tempo de montagem

das tubulações de aço carbono, considerando a mesma equipe de montagem é de 60 m/vala/dia. Concluímos,

que para atender o cronograma do projeto, o número de colaboradores e equipamentos dobra na execução do

aço carbono, portanto a infraestrutura do canteiro de obras para execução em tubos de aço carbono será mais

oneroso, frente a opção de ferro fundido dúctil.

Afinal, o objetivo é instalar um sistema de transporte líquido que opere com eficácia, no longo prazo, com

mínimos riscos de falhas e menor custo global para as múltiplas condições operacionais envolvendo as

solicitações externas (cargas permanentes e móveis) e os transientes hidráulicos. As especificidades dos tubos

de qualquer natureza exigem testes de aceitação qualificados nas normas técnicas e os cuidados no

assentamento devem obedecer às recomendações normativas e do fabricante dos tubos que deverão orientar o

desenvolvimento dos projetos e oferecer as garantias de desempenho no longo prazo.

Apos todas as considerações expostas , vantagens , tempo de execução de obra , técnologia disponivel ,

equipamentos disponiveis , durabilidade , baixo custo operacional , baixo custo de manutenção todo o PROJETO

EXECUTIVO foi calculado e processado utilizando TUBO DN 600 mm PN 16 , para toda a extensão da adutora

SEPOTUBA – ETA QUEIMA PÉ , TUBO FERRO FUNDIDO DUCTIL – FFD.

Luiz Roberto Henriques Marques

CREA – 53.995-RJ

GTEC – SAMAE - GERENTE