Subcapitolul 1 - 4.1. Tipuri de tuburi şi materiale utilizate pentru realizarea conductelor şi canalelor - Ghid din 2014 privind reabilitarea conductelor pentru transportul apei. Indicativ GP 127-2014

M.Of. 2 bis

În vigoare
Versiune de la: 4 Februarie 2015
SUBCAPITOLUL 1:4.1. Tipuri de tuburi şi materiale utilizate pentru realizarea conductelor şi canalelor
SECŢIUNEA 0:
(1)În domeniul de realizare a conductelor şi canalelor/colectoarelor au fost folosite multe tipuri de materiale; s-a început cu piatra şi lemnul, s-a continuat cu elementele prefabricate, din lemn (doage), piatra (zidărie) şi cărămidă (rostuită cu var şi apoi cu ciment), cu Plumb şi Cupru şi în anii mai recenţi (cca 200 ani) cu folosirea fierului întâi ca fontă şi apoi şi ca oţel. În secolul XX s-a dezvoltat industria maselor plastice şi a materialelor compozite. Diversitatea de materiale a devenit destul de mare şi a fost făcut un important salt calitativ: au fost confecţionate industrial tuburi care au fost montate pe şantier obţinându-se conducte lungi de sute de km cu o comportare bună în timp. Astăzi gama de materiale este mult diversificată şi s-a ajuns la materiale compozite care să asigure simultan cele trei condiţii de bază necesare unei conducte sau colector: o bună rezistenţă mecanică, rezistenţă contra agresiunii chimice, rugozitate minimă la pereţi deci curgerea apei cu un consum mic de energie.
(2)În ghid vor fi cuprinse numai materialele din care au fost realizate marea majoritate a conductelor şi canalelor din ţara noastră, materiale care încă se găsesc în reţelele de distribuţie şi aducţiunile în funcţiune precum şi în colectoarele de canalizare şi care vor suporta procesul de reabilitare.
(3)Prezentarea acestor materiale nu poate fi exhaustivă şi de aceea rămâne în sarcina celor care se ocupă de reabilitare să ceară informaţii complete de la furnizorii sau producătorii de materiale, deoarece gama de produse s-a schimbat şi se schimbă relativ rapid. Acest lucru este necesar deoarece o parte importantă dintre aceste materiale pot fi folosite ca materiale de bază (primare) în conducte noi dar şi ca materiale de reabilitare a conductelor existente.
SECŢIUNEA 1:4.1.1. Tipuri de tuburi utilizate pentru realizarea conductelor
SUBSECŢIUNEA 1:4.1.1.1. Fonta cenuşie/de presiune/de a doua turnare
(1)Acest material a fost folosit exclusiv la realizarea conductelor până în anii 1970. Sunt mii de km de conductă realizaţi din fontă atât în reţele (Bucureşti, Iaşi, Cluj, Timişoara, Craiova, Braşov etc.) cât şi pentru aducţiuni (aducţiunea Timişeşti-Iaşi de cca 120 km, Dn 600 este încă în exploatare deşi momentan este avariată la trecerea pe sub Moldova; aducţiunea dintre Cernavodă şi Constanţa a fost avariată în timpul primului război mondial şi nu a mai fost refăcută, aducţiunea Bragadiru-Bucureşti este funcţională deşi are peste 100 ani etc.).
(2)Diametre de fabricaţie, 80-900 mm, lungimi de tuburi 4-6 m, îmbinare cu mufă şi etanşare cu frânghie gudronată şi plumb topit şi ştemuit (pentru conductele îngropate) şi cu flanşe pentru conductele vizibile şi demontabile; bună rezistenţă mecanică, bună rezistenţă la coroziune. Au fost produse şi piese de îmbinare (fitinguri) deoarece materialul nu este sudabil sau prelucrabil pe şantier; armăturile necesare erau tot din fontă cenuşie; au fost folosite (din import la început şi apoi din producţie proprie) până în anii 1970. Tuburile pentru apa potabilă erau protejate în interior cu bitum aplicat prin citomare, soluţie deficitară. Presiunea de lucru, normală sub 10 bari, la nevoie putea atinge şi 20 bari (depindea de modul de realizare a îmbinărilor). Durata de viaţă circa 100 ani.
(3)În prezent, în ţară sunt mii de km de conducte realizate din fontă cenuşie (prezentate în anexa 4) şi mare parte din acestea vor trebui reabilitate.
Fig. 4.1. - Îmbinarea tuburilor de fontă cu frânghie gudronată şi plumb topit
SUBSECŢIUNEA 2:4.1.1.2. Oţelul carbon
(1)Tehnologia oţelului avansase mult şi puteau fi produse ţevi din oţel. A înlocuit fonta cenuşie ca fiind un material mai economic în ce priveşte consumul de metal.
(2)Materialul este, din punct de vedere mecanic, mai rezistent ca fonta dar mult mai puţin rezistent la coroziune. La început au fost folosite ţevi din oţel tras, diametre până la 500 mm şi apoi din oţel-tablă sudată pe generatoare cu diametre până la 4000 mm şi în spirală (cele mai utilizate) cu diametre până la 1400 mm; se îmbină pe mal (prin sudare cap la cap) şi se lansează în tronsoane în şanţ; pentru conducte aparente se poate realiza şi îmbinarea cu flanşe (adăugate ulterior tuburilor); sunt relativ uşoare şi au o bună rezistenţă mecanică (la o grosime adecvată de conductă pot fi realizate conducte pentru orice presiune; cele mai mari au fost realizate pentru hidrocentrale, pentru presiuni până la 100 bari); cea mai veche aducţiune din ţară este cea de la Ciucaş la Braşov, oţel Mannesmann, realizată în 1928, încă în funcţiune.
(3)Au fost conducte care au funcţionat bine altele care s-au corodat repede. În ţară sunt conducte în lungime de mii de km în reţele, diametre 80-1000 mm. Cele mai mari aducţiuni în funcţiune sunt Valea lui Stan-Râmnicu Vâlcea (Dn 1200 mm, lungime peste 40 km), aducţiunea Suraia-Galaţi, Dn 1200 mm etc. Nu necesită masive de ancoraj decât în cazuri speciale. Poate fi aliat cu alte materiale ajungând până la oţelul inox (încă rar folosit în alimentarea cu apă). Lungimea tuburilor 6-12 m. Durata de viaţă 30-40 ani.
Fig. 4.2. - Îmbinarea tuburilor de oţel prin sudare cap la cap
SUBSECŢIUNEA 3:4.1.1.3. Azbocimentul
(1)A început să înlocuiască o parte din tuburile de fontă şi oţel, în anii 1970 - 1990. Este un material compozit, realizat din fibră de azbest şi lapte de ciment (aproximativ 70%); amestecul este înfăşurat pe cilindrii - matriţa iar întărirea se face controlat, la cald. După întărire se strunjeşte la capete pentru cilindrare şi obţinerea unei secţiuni normale pe ax. Îmbinarea se face cu manşon din azbociment şi garnituri de cauciuc.
(2)Este un material rezistent la coroziune, rezistent mecanic până la presiune de 6-10 bari; îmbinarea se face cu manşon şi garnituri de cauciuc, tub cu tub în şanţ, prezentate în fig. 4.3. Sunt relativ uşoare; au fost produse la diametre 80-600 mm şi lungimi de 4-6 m. Durata de viaţă circa 50 ani.
Fig. 4.3. - Îmbinarea tuburilor de azbociment (tragerea manşonului pe tub)
SUBSECŢIUNEA 4:4.1.1.4. Betonul precomprimat (PREMO)
(1)Betonul precomprimat a început să fie folosit pentru aducţiuni din anii 1960; cele mai lungi aducţiuni din ţară sunt din tuburi PREMO (Timişeşti-Iaşi, 120 km, Dn 1000, 2-3 fire paralele, Paltinu-Ploieşti, 160 km Dn 600-1000, Isvarna-Craiova 107 km, Dn 1000 mm, toate în funcţiune). Au fost produse tuburi sub trei denumiri PREMO, SENTAB şi IPREROM. Între ele sunt diferenţe tehnologice.
(2)Produs din beton armat şi precomprimat cu sârmă specială de oţel, cu diametre de 400- 1400 mm, cu lungimea tuburilor de 4-6 m; bună rezistenţă mecanică, până la 10 bari, în mod normal şi 20 bari în condiţii speciale; îmbinare cu mufă şi garnitură de cauciuc, bună rezistenţă la coroziune în cazul apei potabile, sunt prezentate în fig. 4.4. Durata de viaţă 30-40 ani.
Fig. 4.4. - Îmbinarea tubului PREMO garnitură de cauciuc.
SUBSECŢIUNEA 5:4.1.1.5. Conducte din tuburi de masă plastică, PEID, PVC
(1)Dezvoltarea industriei maselor plastice a condus şi la dezvoltarea producţiei de tuburi. Tipul de sortimente este mare, de la tuburi cu perete simplu la tuburi din masă plastică cu perete armat. Dintre acestea tuburile din PEID (1) şi PVC(1) au devenit cele mai folosite. Deoarece tuburile de PVC sunt folosite la presiune joasă nu vor fi prezentate aici. Folosirea tuburilor de PEID s-a dezvoltat după anul 2000 şi astăzi există deja un oraş - Mioveni - care are o reţea nouă realizată integral cu conducte din PEID, în lungime de circa 40 km; reabilitarea s-a făcut prin metoda clasică (şanţ deschis).
(2)Se produc tuburi de PE de înaltă şi joasă densitate lucru care se recunoaşte după valoarea presiunii la care pot lucra. Se produc prin extrudare, în maşini speciale, având ca diametru caracteristic, diametrul exterior şi grosimea peretelui.
(3)Se produc prin extrudare la diametre de 50-2400 mm; lungimea tuburilor de diametru sub 100 mm este de circa 100 m şi sunt livrate în colaci; cele cu diametre mai mari se livrează în bare de 6-12 m; îmbinarea tuburilor se poate face: prin sudare cap la cap, prin manşoane electrosudabile şi cu îmbinări demontabile (la diametre mici), prezentate în fig. 4.5; presiunea de lucru maximum 10 bari; sunt rezistente la coroziune, sunt folosite pe scară largă în tehnologia de reabilitare. Durata de viaţă circa 50 ani.
Fig. 4.5. - Îmbinarea tuburilor prin sudare cap la cap, cu manşon electrosudabil şi cu îmbinare demontabilă
SUBSECŢIUNEA 6:4.1.1.6. Conducte din tuburi de PAFS/PAFSIN
(1)Poliester armat cu fibra de sticlă (PAFS) sau şi cu inserţie de nisip (PAFSIN) sunt folosite destul de des astăzi deşi au ajuns la noi relativ târziu (practic după anul 1995). Este un material compozit (poliester, fibră de sticlă şi nisip); tuburile sunt produse în două tehnologii, prin înfăşurare (diametre mari) şi prin torcretare în forma centrifugată, se produc în ţară. Îmbinarea se face cu manşon.
(2)Se produc tuburi cu lungimea de 6-8 m cu îmbinare cu manşon şi garnitură specială din masă plastică sau cauciuc înglobată în carcasă de PAFS, prezentate în fig. 4.6. În anumite condiţii pot fi făcute şi tuburi cu flanşe. Durata de viaţă, circa 50 ani.
Fig. 4.6. - Tuburi PAFS şi îmbinarea tuburilor din PAFSIN
SUBSECŢIUNEA 7:4.1.1.7. Fonta ductilă (nodulară), fonta de a treia turnare
(1)Deşi a fost realizată încă de acum 30 ani în ţară, aceasta a început să fie folosită după anul 2000.
(2)Tuburile din fontă ductilă sunt produse rezistente la coroziune, rezistente mecanic; lungimea tubului 6 m, diametre curente 80-3000 mm; tubul are pereţi subţiri deoarece materialul este mai bun şi se toarnă prin centrifugare; iar protecţia se realizează cu mortar special de ciment sau răşini polimerice acceptate (în interior) şi cu un film de Zn şi polimer la exterior; este un material robust, uşor de îmbinat (garnitura specială este aşezată în mufa); îmbinarea cu mufa se poate face şi cu mufă cu elemente de blocare care asigură preluarea forţei de întindere, acest lucru este foarte favorabil la folosirea pentru reţele deoarece elimină necesitatea masivelor de ancoraj; se produc şi tuburi cu flanşe precum şi toate piesele de îmbinare pentru legături (teuri, ramificaţii, reducţii etc.), prezentate în fig. 4.7; pot rezista la presiuni până la 30 bari. Au o durată de viaţă de peste 100 ani lucru foarte favorabil la folosirea în reţelele de distribuţie.
(3)În prezent există un nou produs, tip de fontă ductilă denumit BLUTOP - (sortiment de fontă ductilă).
Fig. 4.7. - Tuburi din fontă ductilă şi îmbinarea cu mufă blocată a tuburilor din fontă ductilă
SECŢIUNEA 2:4.1.2. Tuburi folosite în realizarea colectoarelor de canalizare
SUBSECŢIUNEA 0:
(1)Canalizarea apelor uzate se face, de regulă, cu o apă care curge cu nivel liber, fără presiune. Accidental tubul poate fi pus sub o presiune mică şi de durată redusă. Ca atare şi asupra tuburilor au fost impuse condiţii mai reduse de rezistenţă mecanică. Caracteristic este însă faptul că debitele transportate pot fi mult mai mari decât la alimentarea cu apă şi deci dimensiunile colectoarelor pot fi mult mai mari (până la 3,5 x 3,5 m în secţiune). Forma secţiunii nu este circulară decât la secţiuni mici. Totodată agresiunea apelor transportate fiind mult mai mare, deteriorarea acestora este mult mai accentuată.
SUBSECŢIUNEA 1:4.1.2.1. Tuburi de beton simplu
(1)Betonul simplu este cel mai utilizat tip de material. Astăzi se utilizează numai tuburi prefabricate, rare sunt cazurile când se toarnă pe loc şi numai la secţiuni mari, vizitabile.
(2)Se produc tuburi cu secţiuni circulare având diametrul între 100-1000 mm, 600/9001500/1800 pentru secţiunile ovoidale şi 900/1350-1500/1800 pentru cele clopot. Presiunea de lucru este de maximum 5 mCA iar adâncimea de pozare sub 4 m. La adâncimi mai mari se realizează tuburi special dimensionate. Durata de viaţă 50-100 ani. Îmbinarea tuburilor de beton simplu se realizează cu mufă şi garnitură de cauciuc, prezentate în fig. 4.8
Fig. 4.8. - Tuburi de beton îmbinate cu mufă şi garnitură de cauciuc
SUBSECŢIUNEA 2:4.1.2.2. Tuburi de beton armat
(1)În condiţiile creşterii sarcinii din trafic şi a adâncimii de pozare a trebuit crescută rezistenţa tuburilor; aceasta s-a făcut prin folosirea betonului armat. Secţiunile de tub au fost aceleaşi (circulară, ovoidală şi clopot) dar alcătuirea secţiunii a variat (integral prefabricată - tuburi SIOME de 2,2 m diametru), parţial prefabricată, prezentate în fig. 4.9. Durata de viaţă 50-100 ani.
(2)În oraşul Bucureşti sunt colectoare cu vechime mai mare de 100 de ani. Pentru realizarea de colectoare cu metoda microtunelării au fost folosite tuburi de beton armat cu pereţi foarte groşi (până la 25 cm).
Fig. 4.9. - Tuburi de beton armat îmbinate cu mufa etanşată cu mortar
SUBSECŢIUNEA 3:4.1.2.3. Colectoare din zidărie de cărămidă, azbociment, oţel etc.
(1)Pentru colectoare vizitabile, de mari dimensiuni, au fost folosite colectoare executate din zidărie de cărămidă rostuită cu mortar de ciment, prezentate în fig. 4.10. Dacă cărămida era de bună calitate (dublu arsă) se puteau realiza colectoare care au durat şi peste 100 ani.
(2)În condiţii speciale au fost folosite şi tuburi din azbociment. De asemenea tuburile declasate (care nu rezistă la presiunea de încercare din fabrică) tip PREMO au fost folosite pentru canalizare; pentru tronsoane speciale (teren dificil, adâncime mare, forme speciale, conducte de refulare) au fost folosite şi conducte de oţel, fontă, beton precomprimat etc.
Fig. 4.10. - Colectoare din zidărie fără şi cu protecţie anticorosivă
SUBSECŢIUNEA 4:4.1.2.4. Tuburi de PVC
(1)Dezvoltarea industriei maselor plastice a condus şi la producerea de tuburi; cele mai vechi tuburi folosite sunt cele de PVC, prezentate în fig. 4.11. Se produc la dimensiuni de 50-600 mm, tuburi cu lungime de 4-6 m; sunt uşoare şi au o rugozitate foarte redusă fapt care contribuie la o uşoară întreţinere; tuburile lungi favorizează îmbinarea mai rară, deci o mai bună etanşare, îmbinare făcută cu garnitură specială ataşată mufei tubului; se produc şi fitingurile necesare; relativ de curând sunt produse şi cămine de vizitare din masă plastică. Sunt rezistente la coroziune.
Fig. 4.11. - Tuburi din PVC şi cămine de masă plastică
SUBSECŢIUNEA 5:4.1.2.5. Tuburi din PAFSIN
(1)Tuburile de PAFSIN (poliester armat cu inserţie de nisip), prezentate în fig. 4.12, pot fi utilizate la realizarea colectoarelor de canalizare; pentru evitarea unei deformaţii importante, cu pierderi mari de apă, trebuie o bună alegere a rezistenţei la deformaţie a tubului, SN (când este deformat liber tubul îşi revine şi după o deformaţie de 30% din diametru) şi o bună compactare a umpluturii lângă tuburile aşezate în şanţ. O bună execuţie poate asigura colectoare pentru o durată de viaţă de 50 ani. Fiind materiale uşoare pot fi uşor lansate în şanţ, mai ales la dimensiuni mari. Pot fi utilizate la reabilitarea colectoarelor vechi deoarece la comandă specială pot fi produse forme de tub altele decât cele cilindrice sau tuburi cu mufă blocată. Pot fi realizate şi cămine din elemente de PAFSIN.
Fig. 4.12. - Tuburi din PAFS/PAFSIN
SUBSECŢIUNEA 6:4.1.2.6. Tuburi gofrate din PE/PP
(1)Deoarece s-a constatat că tuburile de diametru mare au nevoie şi de grosimi mari de perete, încep să devină grele şi se îmbină greu, s-a căutat o soluţie raţională şi s-a ajuns la realizarea tubului din două părţi componente cu destinaţie/rol separată: un tub interior rezistă la presiunea apei şi asigură o curgere bună (nu are nevoie de grosime mare) şi un tub exterior realizat din inele rezistente la împingerea pământului şi împingerea din trafic. Îmbinarea se face cu garnitură specială. Pot fi produse tuburi până la 3 m diametru şi cu o greutate mică; tuburile pot avea până la 6 m lungime. Pot fi realizate şi cămine de vizitare, prezentate în fig. 4.13.
Fig. 4.13. - Tuburi gofrate de PE/PP. Cămine de vizitare din tub gofrat
SUBSECŢIUNEA 7:4.1.2.7. Tuburi din gresie
(1)Tuburile din gresie, sunt materiale foarte rezistente la coroziune şi foarte dense, realizate din argilă arsă şi glazurată pentru asigurarea rezistenţei la coroziune. Se poate produce până la diametre de 600-900 mm, cu lungimi de 1,5-2,5 m; îmbinarea se face cu mufă şi garnitură de poliuretan sau alt material, sunt prezentate în fig. 4.14. Are o rezistenţă hidraulică redusă din cauza suprafeţei glazurii; durata de viaţă poate depăşi 100 ani.
Fig. 4.14. - Tuburi de gresie antiacidă
SECŢIUNEA 3:4.1.3 Alte tipuri de materiale
(1)În lume sunt utilizate şi alte tipuri de materiale.