Mateco II (Plásticos)(2)

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UNIVASF Materias de Construção Civil II 1
Engenharia da Mobilidade - UNIFEI
 Disciplina: Materiais de Construção Civil II;
 Carga horária: 48 hs;
 Dias das aulas:
 Quarta – 07:00 às 09:45 hs;
 Ementa: Propriedades gerais dos materiais. Normas
brasileiras. Materiais: produtos siderúrgicos, produtos cerâmicos,
pedras naturais, tintas e vernizes, madeiras, vidros, plásticos,
produtos betuminosos, solo cimento e blocos de concreto.
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Plásticos - História
 A mais de 15 anos, são incalculáveis as possibilidades de aplicações do
plástico como material de construção;
 Material promissor ainda em fase de reconhecimento:
 Devido a grande variedade de produtos plásticos diferentes;
 Devido as propriedades fisico-mecânicas inferiores, que a maioria dos plásticos
possuem, frente a materiais tradicionais.
 O primeiro termoplástico recebe o nome de celulóide, sendo um composto
criado em 1869 a partir da nitrocelulose e de cânfora, em substituição às
bolas de bilhar de marfim;
 Em 1897 uma matéria plástica natural de origem protéica extraída de
substâncias orgânica recebe o nome de galatite (caseína formaldeide);
 Em 1909 é inventada pelo Dr. Leo Baekeland, uma resina fenólica (baquelite)
quimicamente estável e resistente ao calor, foi o primeiro produto plástico.
Trata-se do polioxibenzimetilenglicolanhidrido.
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Plásticos - Definição
 Polímeros
 São compostos químicos de elevada massa molecular relativa,
resultantes de reações químicas de polimerização, sendo portanto,
macromoléculas formadas a partir de unidades estruturais menores
(os monômeros);
 O “mero” representa a unidade que se repete na cadeia de um
polímero, enquanto o termo “monômero” é usado para se referir a
uma molécula que consiste em um único mero;
 A maioria dos polímeros possuem origem orgânica e são em sua
maioria hidrocarbonetos, isto é, compostos por hidrogênio e carbono;
 As ligações intramoleculares são covalentes e podem ser insaturadas
quando temos ligações duplas e triplas e saturadas quando é simples;
 Podem ser divididos em homopolímeros, com um único mero e
copolímeros, composto por duas unidades de mero.
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Plásticos - Definição
 Plásticos
 São materiais orgânicos poliméricos sintéticos, de constituição
macrocelular, formado pela combinação de carbono com oxigênio,
hidrogênio e outros elementos orgânicos;
 Embora sólido em seu estado final, em alguma fase de sua fabricação,
apresenta-se sob a condição de líquido podendo ser moldado;
 Possivelmente, o maior número de materiais poliméricos diferentes se
enquadra dentro da classificação dos plásticos;
 Eles possuem uma grande variedade de combinações de
propriedades, sendo alguns rígidos e frágeis e outros flexíveis;
 Os plásticos exibem tanto deformações elásticas como plásticas
quando tencionados podendo sofrer consideráveis deformações antes
de romperem.
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Plásticos – Estrutura molecular
 As características físicas dependem não apenas do seu peso molecular
mas também da sua forma e das diferenças na estrutura das cadeias
moleculares:
 a) Polímeros lineares - são aquelas em que as unidades mero estão unidas
ponta a ponta em cadeias únicas e flexíveis (polietileno, poliestireno, cloreto
de polivinila, náilon e etc);
 b) Polímeros ramificados – são aqueles sintetizados com cadeias de
ramificações laterais conectadas às cadeias principais causando uma
diminuição na densidade do material;
 c) Polímeros com ligações cruzadas – quando cadeias lineares adjacentes são
unidas umas às outras em várias posições através de ligações covalentes;
 d) Polímeros em rede – são unidades mero tridimensionais que possuem três
ligações covalentes ativas, formando redes tridimensionais (epóxi de fenol-
formaldeído)
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Plásticos – Estrutura molecular
 Polímeros com ligações cruzadas
 Polímeros lineares (a)  Polímeros ramificados (b)
 Polímeros em rede
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Plásticos – Estrutura molecular
 Cloreto de polivinila (PVC)
 Polietileno (PE)  Polipropileno (PP)  Poliestireno (PS)
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Plásticos - Obtenção
 Matéria-prima:
 As matérias-primas básicas podem ser produtos de origem mineral,
vegetal ou animal, geralmente do carvão e da indústria petrolífera:
 Nitrogênio, areia, calcário, cloreto de sódio, carvão, petróleo, matéria
vegetal, madeira, leite e etc;
 As matérias-primas relacionadas não são utilizadas ao natural e sim seus
derivados chamados de matérias-primas intermediárias;
 Aditivos para polímeros:
 Enchimento ou cargas;
 Plasticizantes;
 Estabilizadores;
 Corantes;
 Retardadores de chama.
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Plásticos – Produção
 Fabricação de PVC (cloreto de polivinila) - www.institutodopvc.org/publico/:
 É o único material plástico que não é 100% originário do petróleo destilando-se o
petróleo bruto de onde são obtido vários produtos (gasolina – Nafta, querosene, gás de
cozinha – GLP, asfalto e etc);
 O PVC contém em peso, 57% de cloro (cloreto de sódio) e 43% de eteno (derivado do
petróleo);
 A partir do sal marinho, pelo processo de eletrólise, obtém-se o cloro, soda cáustica e
hidrogênio. A eletrólise é a reação química resultante da passagem de uma corrente
elétrica por água salgada (salmoura). Assim se dá a obtenção do cloro, que representa
57% da resina de PVC produzida;
 O petróleo, que representa apenas 43% desta resina, passa por um caminho um pouco
mais longo. O primeiro passo é uma destilação do óleo cru, obtendo-se aí a nafta leve.
Esta passa, então, pelo processo de craqueamento catalítico (quebra de moléculas
grandes em moléculas menores com a ação de catalisadores para aceleração do
processo), gerando-se o eteno.
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Plásticos – Produção
 Fabricação de PVC (cloreto de polivinila) - www.institutodopvc.org/publico/:
 Tanto o cloro como o eteno estão na fase gasosa e eles reagem produzindo o DCE
(dicloro etano);
 A partir do DCE, obtém-se o MVC (mono cloreto de vinila, unidade básica do polímero.
O polímero é formado pela repetição da estrutura monomérica). As moléculas de MVC
são submetidas ao processo de polimerização, ou seja, elas vão se ligando formando
uma molécula muito maior, conhecida como PVC (cloreto de polivinila), que é um pó
muito fino, de cor branca, e totalmente inerte;
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Plásticos – Produção
 Polimerização – síntese dos polímeros com grandes pesos moleculares
que consiste em promover a união de unidades monoméricas para
gerar moléculas gigantes constituintes:
 Polimerização por adição – chamada também de polimerização por reação
em cadeia é um processo segundo o qual unidades monoméricas
bifuncionais são fixadas, uma de cada vez, conforme a cadeia, sendo sua
composição um múltiplo exato do monômero reagente inicial;
 Esse processo ocorre em três estágios:
 Iniciação – um centro ativo capaz de propagação é formado através de uma reação
entre uma espécie iniciadora e uma unidade monomérica;
 Propagação – envolve o crescimento linear da molécula à medida que unidades do
monômero se fixam umas às outras em sucessão (1000 unidades a cada 10-3 a 10-2s);
 Terminação – finalização do processo de propagação através da reação entre si de
duas extremidades ativas de duas cadeias.
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Plásticos – Produção
 Polimerização:
 Iniciação:
 Propagação:
 Terminação:UNIFEI Materias de Construção Civil II 13
Plásticos – Produção
 Polimerização:
 Polimerização por condensação:
 Chamada também de reação em estágios, consiste na formação de polímeros
mediante reações químicas intermoleculares etapa por etapa, que normalmente
envolvem mais de um tipo de monômero (copolímero);
 Para esse tipo de polimerização existe um subproduto que é a água e nenhum
componente reagente possui a fórmula química da unidade mero que se repete.
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Plásticos – Produção
 Aditivos para polímeros – a maioria das propriedades dos polímeros
são intrínsecas a esses materiais, entretanto, a fim de melhorar ou
modificar muitas dessas características são introduzidos aditivos
tornando assim um polímero útil para determinado serviço:
 Enchimentos ou cargas – são adicionados aos polímeros para melhorar o
limite de resistência à tração e à compressão, a resistência à abrasão,
tenacidade, a estabilidade dimensional e térmica (serragem, areia, argila,
talco e etc);
 Plasticizantes (8 – 15%)– são geralmente líquidos que influenciam
diretamente a flexibilidade, ductilidade e a tenacidade dos polímeros,
também reduzindo a dureza e a rigidez (lâminas finas ou películas, tubos,
capas de chuva e cortinas).
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Plásticos – Produção
 Aditivos para polímeros:
 Estabilizadores (1 - 5%) – age de forma fundamental evitando a deterioração
por radiação ultravioleta (causando o rompimento das ligações covalente) e
também por oxidação, conseqüência da interação química entre os átomos
de oxigênio e as moléculas de polímeros;
 Corantes – como o próprio nome diz confere uma cor específica ao polímero
podendo ser adicionado na forma de tinturas ou pigmentos. As tinturas
dissolvem-se e tornam parte da estrutura molecular enquanto os pigmentos
são tidos como material de enchimento insolúvel;
 Retardadores de chamas – esses aditivos agem interferindo no processo de
combustão através de uma fase gasosa ou pela iniciação de uma reação
química que cause um resfriamento da região de combustão (polímeros com
teores elevados de cloro e/ou flúor são resistentes a combustão).
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Plásticos – Produção
 Técnicas de conformação:
 Grande variedade de diferentes técnicas são empregadas na conformação
dos polímeros dependentes de diversos fatores:
 Se o material é termoplástico ou termofixo;
 Se termoplástico, a temperatura na qual amolece;
 A estabilidade atmosférica do material que está sendo conformado;
 Geometria e o tamanho do produto acabado.
 A fabricação ocorre normalmente a temperaturas elevadas e, com frequência,
com aplicação de pressão;
 A moldagem é o método mais comum para a conformação utilizando várias
técnicas que geralmente consiste em forçar um plástico finamente peletizado
ou granulado a escoar, preenchendo e assumindo a forma de um molde.
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Plásticos – Produção
 Técnicas de conformação:
 Modelagem por compressão e por transferência – nesse processo, as
quantidades apropriadas do polímero e dos aditivos necessários,
completamente misturados, são colocados entre o sistema macho e fêmea do
molde;
 Moldagem por injeção – o processo consiste em impelir o plástico fundido
pelo movimento de um pistão através de um bico injetor para o interior do
molde fechado aplicando pressão até sua solidificação;
 Moldagem por extrusão – consiste em forçar a passagem de uma massa
fluida, atravessando o orifício de uma matriz tendo a solidificação acelerada
por sopradores ou por borrifador de água;
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Plásticos – Produção
 Técnicas de conformação:
 Modelagem por compressão:
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Plásticos – Produção
 Técnicas de conformação:
 Modelagem por Transferência:
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Plásticos – Produção
 Técnicas de conformação:
 Modelagem por injeção:
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Plásticos – Produção
 Técnicas de conformação:
 Modelagem por extrusão:
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Plásticos – Produção
 Técnicas de conformação:
 Moldagem por insuflação – primeiramente um pedaço de tudo extrudado
semifundido é colocado dentro do molde, sendo posteriormente aplicado
pressão através de insuflação forçando as paredes do tudo a se conformarem
com os contornos do molde;
 Fundição – esse processo é simples como nos metais e materiais cerâmicos e
consiste em derramar o plástico fundido em molde e deixar em repouso para
solidificar.
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Plásticos – Propriedades
 Características:
 Densidade variável e baixa;
 Polietileno (0,917 – 0,932g/cm³);
 Poliéster – PET (1,29 – 1,40g/cm³);
 Isolantes elétrico, térmico e acústico;
 Baixo custo;
 Imunes a corrosão;
 Resistente à ação de fungos, bactérias, insetos e roedores;
 Elevado comportamento elástico e plástico;
 Impermeáveis a gases e líquidos;
 Resistentes às intempéries;
 Baixo módulo de elasticidade.
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Plásticos – Classificação dos Polímeros
 Classificação:
 Plásticos;
 Elastômeros (ou borrachas);
 Fibras;
 Revestimentos;
 Adesivos;
 Espumas;
 Películas e filmes (celofane).
 Dependendo das suas propriedades, um polímero específico pode ser
usado em uma ou mais dessas categorias de aplicação:
 Plástico com ligações cruzadas e usado acima da sua temperatura de transição
vítrea pode ser um elastômero;
 Um material fibroso pode ser usado como um plástico se não for estirado na
forma de filamentos.
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Plásticos – Classificação dos Polímeros
 Plásticos:
 Termoplásticos – são materiais fabricados normalmente pela aplicação
simultânea de calor e pressão que amolecem quando são aquecidos e
endurecem quando são resfriados sendo reversível e podendo ser
repetido (características de serem moles e dúcteis):
Material Principais características da 
aplicação
Aplicações típicas
Poliamidas (náilons) Boa resistência mecânica, resistência à
abrasão e tenacidade.
Mancais, engrenagens, buchas,
revestimentos para fios e cabos e etc.
Policarbonatos Resistência a impacto e muito boa
ductilidade.
Capacetes de segurança, lentes,
globos de luz e etc.
Poliestireno Excelentes propriedades elétricas, de
clareza ótica e estabilidade térmica
Carcaça de instrumentos,
brinquedos, caixas de bateria e etc.
Polipropileno Resistente a distorção pelo calor e
resistência à fadiga.
Garrafas esterilizáveis, películas para
embalagens, fibras e etc.
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Plásticos – Classificação dos Polímeros
 Plásticos:
 Termofixos – são materiais que se tornam permanentemente duros
quando submetidos a aplicação de calor e não amolecem com um
aquecimento subsequente, devido a suas ligações cruzadas durante o
processo de fabricação:
Material Principais características da 
aplicação
Aplicações típicas
Epóxis Excelente combinação de
propriedades mecânicas e
resistência à corrosão.
Moldes elétricos, ralos, adesivos,
laminados de fibra de vidro e
etc.
Fenólicos Excelente estabilidade térmica
acima de 150°C.
Carcaça de motores, telefones,
acessórios elétricos e etc.
Poliéster (PET) Uma das películas plásticas mais
resistente.
Fita de gravação magnética,
recipientes de bebidas e etc.
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Plásticos – Classificação dos Polímeros
 Elastômero – alguns critérios devem ser atendidos para que umpolímeros seja um elastômero:
 Não devem ser facilmente cristalizáveis;
 São amorfos possuindo moléculas espiraladas e dobradas em seu estado
natural;
 Deverá possuir uma quantidade limitada de ligações cruzadas, que
atuarão como pontos de ancoragem entre as cadeias impedindo o
deslocamento entre as mesmas;
 Sua elasticidade se assemelha à da borracha, podendo ser deformado
segundo níveis elevados retornando elasticamente em seguida, quando a
aplicação de carga é cessada, tais como as molas;
 Podem ser:
 Vulcanizadas – processo químico irreversível de formação das ligações
cruzadas através da adição de compostos de enxofre;
 Não vulcanizadas – moles e pegajosas de baixa resistência à abrasão.
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Plásticos – Classificação dos Polímeros
 Elastômero:
 a) Estado sem tensões;
 b) Deformação elástica em resposta a uma aplicação de tensão
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Plásticos – Classificação dos Polímeros
 Elastômero:
Material Principais características 
da aplicação
Aplicações típicas
Cloropreno
(neoprene)
Excelente resistência ao azônio,
ao calor e às intempéries,
resistências as chamas.
Revestimentos de tanques
para produtos químicos,
vedações e gaxetas.
Polissiloxano
(silicone)
Excelente resistência a
temperaturas altas e baixas.
Isolamento térmico, vedações
e para fins medicinais.
Poli-isopreno natural
(borracha natural)
Excelentes propriedades físicas,
boa resistência ao corte, ao
entalhe e à abrasão.
Pneus, tubos, biqueiras e solas
e etc.
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Plásticos – Utilizações
 Calhas;
 Eletrodutos;
 Esquadrias, portas e janelas;
 Recobrimentos de fios e cabos elétricos;
 Forros e divisórias;
 Galpões infláveis e estruturados;
 Mantas de impermeabilização;
 Persianas e venezianas;
 Pisos;
 Revestimento de piscinas;
 Redes de distribuição de água potável domiciliar e pública;
 Redes de saneamento básico domiciliar e público;
 Revestimento de paredes (siding e papel de parede).
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Plásticos – Utilizações
 Tubos e conexões de PVC:
 Identificação:
 Fabricação:
 Tubos pelo processo de extrusão;
 Conexões pelo processo de injeção.
Finalidade Coloração
Esgoto Predial Branco
Água Fria Marrom
Água Quente Vermelho, branco com detalhes em vermelho
Drenagem Cinza
Irrigação Azul
Eletrodutos Preto
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Plásticos – Utilizações
 Tubos e conexões de PVC:
 Identificação:
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Plásticos – Utilizações
 Tubos e conexões de PVC:
 Vantagens:
 Facilidade de Instalação;
 Leveza e baixo custo;
 Durabilidade;
 Resistência a Pressão;
 Menor perda de carga;
 Classificação:
 Linha Hidráulica;
 Linha Sanitária;
 Calhas e Condutores;
 Eletrodutos;
 Drenagem;
 Irrigação
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Plásticos – Utilizações
 Tubos e conexões de PVC:
 Linha sanitária:
 Função: Conduzir os efluentes dos aparelhos sanitários inclusive das bacias
sanitárias e mictórios em instalações prediais de esgoto e ventilação;
 Aplicação: Uso em obras horizontais e verticais residenciais, comerciais e
industriais de todos os tipos de padrões.
 Linha hidráulica:
 Função: Conduzir água à temperatura ambiente nas instalações prediais de
água fria;
 Aplicação: Instalação predial em geral predial (S) e industrial (R).
 Eletroduto:
 Função: Proteger mecanicamente as instalações elétricas embutidas;
 Aplicação: Instalações elétricas embutidas de baixa tensão, em obras prediais,
comerciais e industriais, onde a solicitação de esforços mecânicos durante a
concretagem é elevada.
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Plásticos – Utilizações
 Tubos e conexões de PVC – Linha Hidráulica:
 Classificação:
 Junta:
 Roscável;
 Soldada.
 Cores:
 Com juntas roscadas – branco;
 Com juntas soldadas – marrom.
 Pressão de serviço – até 7,5 Kg/cm² ou 0,75 MPa, correspondendo
a 75 metros de coluna d’água;
 Comprimento dos tubos em barras de 3 e 6 metros;
 Diâmetro externo (mm): 20 (3/4”), 25 (1”), 32 (11/4”), 40 (11/2”), 50
(2”), 60 (21/2”), 75 (3”), 85 (33/8”), 110 (43/8”).
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Plásticos – Utilizações
 Tubos e conexões de PVC – Linha Sanitária:
 Classificação:
 Junta:
 Elástica com uso de anel de borracha (esgoto primário);
 Soldada (esgoto primário e secundário).
 Utilização:
 Série Normal – SN (branca);
 Série Reforçada – SR (bege).
 Comprimento dos tubos em barras de 3 e 6 metros;
 Diâmetro externo (mm):
 SN: 40 (11/2”), 75 (3”), 100 (4”), 150 (6”);
 SR: 40 (11/2”), 50 (2”), 75 (3”), 100 (4”), 150 (6”).
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Plásticos – Utilizações
 Tubos e conexões de PVC – Eletroduto:
 Classificação:
 Junta:
 Roscável nas duas extremidade.
 Cor:
 Preta (PVC antichama).
 Comprimento dos tubos em barras de 3 metros;
 Diâmetro externo (mm): 12,7 (1/2”), 20 (3/4”), 25 (1”), 32
(11/4”), 40 (11/2”), 50 (2”), 60 (21/2”), 75 (3”) e 100 (4”).
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Plásticos – Degradação
 Degradação:
Agentes Mecanismos Problemas
Radiação UV. Quebras de ligações e destruição
do pigmento.
Fragilização e mudança de
cor.
Ozônio e oxigênio. Quebram as cadeias e reduzem o
grau de polimerização.
Fissuras, perda de
resistência e perda de
elasticidade.
Agentes biológicos. Degradam os plastificantes e
pigmentos (pequenas cadeias).
Manchamento, perda de
resistência e fragilização.
Temperatura. Quebra de cadeias e evaporação
de voláteis.
Fragilização, retração,
microfissuras e perdas de
cargas.
Solventes. Dissolução. Inchamento, diminuição da
dureza e resistência
mecânica.
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Plásticos – Qualidade
 Manuseio e armazenamento (tubos e conexões de PVC):
 Durante o manuseio deverá haver cuidado para que as tubulações e
conexões, não sofram impactos que possam danificar, trincar ou
amassar.
 Deve-se evitar durante o manuseio que as peças sejam arrastadas sob o
solo ou em pisos duros.
 De preferência, armazenar em local fresco, separados por tipo e diâmetro
e evitando grandes flechas ou balaço das mesmas;
 Não devem ser colocadas em contato direto com o solo;
 Conexões e juntas de borrachas:
 Devem ser mantidas em suas embalagens originais e protegidas da umidade;
 Recomenda-se que sejam estocadas em prateleiras, locais fechados e
necessariamente coberto.
UNIFEI Materias de Construção Civil II 40
Plásticos – Qualidade
 Manuseio e armazenamento (tubos e conexões de PVC):
 Durante o transporte deve-se
evitar grandes flechas, bem
como balanços excessivos;
 Durante a descarga deverá ser
evitado o lançamento das peças;
 O estoque das peças deverá
estar o mais próximo possível
do ponto de aplicação,
protegido do sol e de
preferência em local plano e
nivelado.
UNIFEI Materias de Construção Civil II 41
Plásticos – Qualidade
 Verificação visual:
 Quantidade:
 Deve-se conferir a quantidade de peças por tipo, através de
contagem;
 Caso seja identificada alguma diferença, entrar em contato com o
fornecedor para providências;
 Visual:
 Deve-se identificar a presença trincas, bolhas e furos nas
superfícies das peças e descontinuidade nas suas seções;
 Checar se a cor está coerente com o definido em função do tipo de
tubo ou conexão;
UNIFEI Materias de Construção Civil II 42
Plásticos– Qualidade
 Verificação visual:
 Visual (água fria):
 Nas tubulações de água fria, deve constar: identificação do
fabricante, PVC 6,3, PN 750 kPa, DE (diâmetro externo), ÁGUA
FRIA e o número de norma NBR 5648;
 Nas conexões de água fria, deve constar: identificação do fabricante,
diâmetro externo em peças sem redução, diâmetro externo nas
bolsas das peças com redução de diâmetro, diâmetro externo e
diâmetro nominal de rosca (referente) nas peças de transição e o
número de norma NBR 5648;
UNIFEI Materias de Construção Civil II 43
Plásticos – Qualidade
 Verificação visual:
 Visual (esgoto, ventilação e água pluvial):
 Nas tubulações de esgoto, ventilação ou águas pluviais, deve constar:
identificação do fabricante, PVC DN (número), ESGOTO SN ou
ESGOTO SR e o número da norma NBR 5688;
 Nas conexões de esgoto, ventilação ou águas pluviais, deve constar:
identificação do fabricante, DN (número), SN ou SR e o número da
norma NBR 5688;
 Quanto aos anéis de borracha para juntas elásticas, eles devem
conter: identificação do fabricante do próprio anel e/ou do fabricante
da conexão, DN (número) e número da norma NBR 5688.
UNIFEI Materias de Construção Civil II 44
Plásticos – Qualidade
 Inspeção e Ensaios:
 NBR 5626/98 – Instalação predial de água fria;
 NBR 5648/99 - Sistemas prediais de água fria - Tubos e conexões de PVC
6,3, PN 750 kPa, com junta soldável – Requisitos;
 NBR 5688/99 - Sistemas prediais de água pluvial, esgoto sanitário e
ventilação - Tubos e conexões de PVC, tipo DN - Requisitos;
 NBR 7362 - Sistemas enterrados para condução de esgoto (partes 1, 2, 3 e
4);
 NBR 8160/99 - Sistemas prediais de esgoto sanitário - Projeto e execução;
 NBR 15465/07 - Sistemas de eletrodutos plásticos para instalações elétricas
de baixa tensão - Requisitos de desempenho;
 NBR 5410/04 - Instalações elétricas de baixa tensão.