A soldagem correta dos tubos de polietileno (PEAD)

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A soldagem correta dos tubos de polietileno (PEAD) 
Por HAYRTON em 19/11/2019 • 
Os métodos de união promovem a estanqueidade e resistência à tração, evitam ancoragens e podem ser empregados nas ligações de ramais prediais de água. Conheça os procedimentos normativos a ser utilizados na execução e na avaliação da qualidade de uniões por solda de topo e de eletrofusão dos tubos e conexões de polietileno.
solda2Da Redação – 
Com o aumento do uso de materiais em polietileno, como PE 80 e PE 100, mais compostos em PE estão surgindo no mercado de tubulações, acompanhados de propostas de procedimentos de união por solda de topo, com parâmetros diferentes para os mesmos materiais. Dessa forma, o objetivo da normalização é incentivar o uso de procedimentos padronizados para soldagem, estabelecendo requisitos para execução de solda, com qualidade, confiabilidade e eficiência, para a construção de sistemas de gás, água e outras aplicações.
O tubo de PEAD possui maior variedade de diâmetros e classes de pressão, tem alta resistência química, à abrasão e impactos, sendo imune a corrosão, possui baixo efeito de incrustação e baixa rugosidade. Assim, para proporcionar uma obra de qualidade e duradoura com os tubos de polietileno, considerado um material de características como, estanqueidade, resistência à corrosão e flexibilidade, é necessário que o processo de união do produto seja definido de maneira adequada e realizado por profissionais capacitados.
Essa é a opinião do engenheiro José Roberto Danieletto, coordenador de normas técnicas da Associação Brasileira de Tubos Poliolefínicos e Sistemas (ABPE), diretor da FGS Brasil e autor do livro Manual de tubulações de polietileno e polipropileno. Segundo ele, a associação visa orientar os interessados quanto ao uso correto desses materiais as técnicas de união de tubos de PEAD têm o objetivo principal de promover a estanqueidade e resistência à tração (esforços axiais e radiais) e evitar ancoragens, que dificultam e encarecem as obras.
Essa união pode ser realizada por meio de três tipos de procedimentos: solda de topo por termofusão, solda por eletrofusão ou por juntas mecânicas de compressão. As técnicas de solda se baseiam em levar os materiais dos tubos e conexões à temperatura de fusão e promover a união das massas fundidas por pressão, deixando-as resfriar, quando ocorre a interligação entre as moléculas dos materiais dos dois tubos/peças.
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A solda de topo por termofusão, considerada a mais antiga, pode ser aplicada em tubos de diâmetro maior ou igual a 63 mm, porém, habitualmente é utilizada em tubos acima de 110 mm. A junção é feita pela soldagem direta de um tubo com o outro. Para realizar esse tipo de soldagem é necessário submeter o material a uma determinada temperatura durante certo tempo, e preparar os materiais para a fusão. Em seguida, unir as superfícies derretidas sob alguma pressão para que suas massas se misturem e depois descansem para resfriar e finalizar o processo.
 Para isso, são necessários soldadores qualificados e máquinas de solda relativamente pesadas, entretanto, esse método não se adequa a reparos. Há equipamentos automáticos e semiautomáticos com registros dos dados de solda, que podem ser baixados em um computador para impressão e arquivo.
O método de eletrofusão (EF) surgiu na década de 80. Ele utiliza equipamentos mais leves e de menor potência que os de solda de topo. Exige também soldadores qualificados, mas é mais simples de executar. Entretanto, precisa de ferramentas auxiliares como, corta-tubos, alinhadores, desovalizadores e raspadores.
Além disso, necessita sempre de uma peça para prover a união dos tubos, que solda os tramos (luva EF). É muito prática para tubos de diâmetros até 315 mm, embora possa ser executada em diâmetros de até 1.600 mm. Esse tipo é muito adequado para reparos e extensões de linhas, onde o tubo não pode mais ser movimentado.
Os equipamentos de solda normalmente são automáticos e universais, servindo para conexões de qualquer fabricante e registram os dados de solda que também podem ser baixados em um computador para impressão e arquivo. Para efetuar a soldagem por eletrofusão é preciso aquecer os materiais, mas nesse caso, o processo é feito por meio de uma corrente elétrica.
As juntas mecânicas de compressão são muito práticas e eficientes para pressões até 16 bar (PN 16). Normalmente, estão disponíveis em polipropileno para diâmetros até 110 mm e em metais revestidos contra corrosão para diâmetros até 315 mm. Existem ainda peças especiais de reparo para diâmetros até 1600 mm.
São de simples utilização, com preço relativamente atrativo até 63 mm, e são mais caras acima desses diâmetros. Entretanto, são muito eficientes, em especial, quando a tubulação está com fluidos internos e as soldas não podem ser executadas. Também são muito interessantes nas ligações de ramais prediais de água.
De acordo com Danieletto, os métodos aplicados garantem maior estanqueidade que os demais existentes no mercado e asseguram resistências a esforços de tração, ou seja, não desmontam, como ocorre em materiais tradicionais (ferro fundido e PVC tipo ponta e bolsa), que vazam quando há movimentação do solo. A tubulação de PEAD pode ser vista hoje como grande solução aos escoamentos e perdas de água e gás, o que aumenta a segurança e a longevidade da instalação e os métodos de soldagem podem ser aplicados em praticamente todas as situações.
O engenheiro ainda afirma que as soldas somente não podem ser executadas com fluidos vazando na tubulação. “Nesses casos, as válvulas devem ser fechadas adequadamente ou usar os métodos de estrangulamento de tubos. A solda EF é boa alternativa também para reparos e extensões/interligações e as juntas mecânicas são normalmente específicas para água e ar comprimido”, acrescenta.
Normas técnicas
A NBR 14464 de 11/2016 – Tubos e conexões plásticas — União por solda de topo em tubos e conexões de polietileno PE 80 e PE 100 — Procedimento estabelece os procedimentos utilizados na execução e na avaliação da qualidade de uniões por solda de topo, em tubos e conexões de polietileno PE 80 e PE 100. É aplicável às seguintes condições: sistemas de distribuição de gás combustível, conforme as NBR 14462-1, NBR 14462-2, NBR 14462-3, NBR 14462-4 e NBR 14462-5; sistemas de distribuição de água e transporte de esgoto sob pressão, conforme a NBR 15561; outros sistemas de tubulação fabricados em polietileno PE 80 e PE 100, conforme normas pertinentes.
As uniões por solda de topo devem ser executadas com máquinas de solda de acordo com a ISO 12176-1. Deve ser disponibilizada uma fonte de energia capaz de fornecer tensão e potência conforme especificadas pelo fabricante da máquina de solda. As ferramentas e os acessórios necessários para a execução da união são os seguintes: trena; ferramenta apropriada para corte de tubo no esquadro; termômetro de contato ou infravermelho; álcool etílico ou isopropílico com no mínimo 92% de pureza; papel-toalha que não solte tinta ou fiapos; paquímetro; calibre; marcador indelével em cor contrastante com a cor do tubo.
As uniões devem ser executadas por soldador qualificado conforme a NBR 16302. Assim, a união por solda de topo deve ser executada entre tubos, entre tubo e conexão tipo ponta ou entre conexões tipo ponta com o mesmo diâmetro e mesma razão de dimensão padrão (SDR).
Devem ser instaladas proteções adequadas para o tubo, as conexões e os equipamentos contra condições meteorológicas adversas (como temperaturas extremas, ventos fortes, chuva e outros) e contaminação por poeira e umidade, em conformidade com os requisitos definidos pelos fabricantes das máquinas de solda. Deve-se garantir que haja espaço suficiente para permitir o acesso à área de solda.
O princípio da união por solda de topo consiste em aquecer duas extremidades de tubo ou conexão com temperatura e tempo especificados, por meio de uma placa de aquecimento, e então uni-las pela aplicação de pressão até o resfriamento da união sob pressão, em um tempo especificado. Antes de iniciar o processode solda, devem ser verificadas as seguintes condições da máquina de solda: compatibilidade das características da máquina de solda com os diâmetros e SDR a serem soldados; qualificação, prazo de validade da calibração e manutenção da máquina de solda; integridade e estanqueidade das conexões hidráulicas e pneumáticas; integridade dos cabos de interligação da máquina de solda à fonte de energia; à placa de aquecimento; ao faceador, se houver.
Para o funcionamento da placa de aquecimento, deve haver uma temperatura uniforme em toda a superfície, de ambos os lados; e integridade do revestimento. Deve haver, ainda, o funcionamento e a integridade do faceador e funcionamento da máquina de solda: abertura, fechamento, pressão atingida, instrumentos de medição de pressão.
Caso uma das condições descritas não seja atendida, devem ser realizadas as correções necessárias, antes de iniciar o processo de solda. A fonte de energia elétrica para a máquina de solda deve ser capaz de fornecer a tensão e a potência requeridas em todo o ciclo de solda. Caso seja necessária a utilização de cabos de extensão, devem ser verificadas as suas especificações com o fabricante da máquina de solda.
Verificar visualmente as superfícies externas da região onde ocorrerá a solda quanto à existência de trincas e riscos. Em caso positivo, descartar a parte afetada. Os riscos superficiais não requerem descarte do tubo. Como referência, considera-se risco superficial aquele que não ultrapassa 10% da espessura de parede do tubo.
Deve ser verificado se os tubos, conexões e máquinas de solda estão em conformidade e com as normas pertinentes e a atividade a ser realizada. A verificação deve ser realizada por pessoal responsável pela soldagem e os resultados de cada verificação devem ser registrados.
O controle visual das soldas deve ser executado para garantir que a qualidade esteja em conformidade com os procedimentos aplicados. Caso seja encontrada qualquer não conformidade, a solda deve ser reprovada e refeita. A inspeção visual do cordão de solda deve ser realizada em 100% das uniões executadas.
A inspeção visual do cordão de solda deve ser realizada, conforme a seguir: observar se os cordões estão simétricos e uniformes em largura e altura, em todo perímetro do tubo. A figuras abaixo apresentam o aspecto típico de uma solda de topo executada conforme esta norma, bem como exemplos de soldas não conformes; observar se não há incidência de poros superficiais e contaminações.
A critério do proprietário da tubulação, pode-se retirar o cordão de solda externo com auxílio de ferramenta apropriada (conforme a figura abaixo), e então analisar o cordão quanto à sua formação e dobrá-lo contra a sua curvatura, para verificar a ocorrência de contaminações, bolhas ou ruptura da solda entre os cordões (conforme a figura abaixo).
A NBR 14465 de 11/2016 – Tubos e conexões plásticas – União por solda de eletrofusão em tubos e conexões de polietileno PE 80 e PE 100 – Procedimento estabelece o procedimento utilizado na execução e na avaliação da qualidade de uniões por solda de eletrofusão, em tubos e conexões de polietileno PE 80 e PE 100. Aplica-se aos sistemas de distribuição de gás combustível, conforme as NBR 14462-1, NBR 14462-2, NBR 14462-3, NBR 14462-4 e NBR 14462-5; aos sistemas de distribuição de água e transporte de esgoto sob pressão conforme NBR 15561; e a outros sistemas de tubulação fabricados em polietileno PE 80 e PE 100 conforme normas pertinentes.
O princípio básico de unir tubulação por solda de eletrofusão consiste em aquecer, por efeito Joule, um filamento incorporado nas superfícies internas (superfícies de solda) da conexão, que faz com que as superfícies da conexão e do tubo adjacentes ao filamento fundam-se e sejam unidas. As uniões devem ser executadas por soldador qualificado conforme a NBR 16302.
A união por solda de eletrofusão aplica-se nas seguintes condições: execução da solda entre tubos com valores de SDR ou de espessuras nominais iguais ou diferentes, desde que a conexão seja adequada para tal, conforme a especificação do fabricante; execução da solda entre tubos e conexões com compostos de polietileno iguais ou diferentes, sejam eles PE 80 ou PE 100, desde que a conexão seja adequada para tal; utilização de conexões fabricadas em PE 80 para a união em tubos fabricados em PE 100, desde que a espessura da conexão seja maior ou igual a 1,25 × a espessura mínima da parede do tubo; utilização de conexões fabricadas em PE 100 para a união em tubos fabricados em PE 80, desde que a espessura da conexão seja maior ou igual a 0,80 × a espessura mínima da parede do tubo.
A classificação dos compostos como PE 80 ou PE 100 e o SDR utilizados devem atender à máxima pressão de operação (MPO) da rede onde serão instalados. Devem ser instalados as proteções para o tubo, as conexões e os equipamentos contra condições meteorológicas adversas (como temperaturas extremas, ventos fortes, chuva e outros) e contaminação por poeira e umidade, em conformidade com os requisitos definidos pelos fabricantes das conexões e das máquinas de solda.
Deve-se garantir que haja espaço suficiente para permitir o acesso à área de solda. A máquina de solda de eletrofusão é projetada para aplicar uma tensão e/ou corrente controladas ao longo de um período estipulado, conforme definições do fabricante da conexão, a partir de uma fonte de energia elétrica. A máquina de solda de eletrofusão deve estar em conformidade com a ISO 12176-2.
Deve ser disponibilizada uma fonte de energia de acordo com os requisitos de tensão elétrica e potência especificados pelo fabricante da máquina de solda. Para a execução da união, as seguintes ferramentas e acessórios apropriados para a solda de eletrofusão devem ser utilizados: trena; ferramenta apropriada para corte perpendicular ao eixo do tubo; esquadro; raspador; arrendondador (desovalizador); álcool etílico ou isopropílico com no mínimo 92% de pureza; papel-toalha que não solte tinta ou fiapos; alinhador adequado ao diâmetro e tipo de conexão; ferramenta de montagem de conexão tipo sela, se necessário; marcador permanente.
A fonte de energia elétrica para a máquina de solda deve ser capaz de fornecer a potência requerida em todo o ciclo de solda. Caso seja necessária a utilização de cabos de extensão, devem ser verificadas as suas especificações com o fabricante da máquina de solda. Devem ser verificadas as condições das ferramentas a serem utilizadas e, se necessário, deve ser realizada a substituição das que estiverem sem condições de uso.
Garantir que as ferramentas e componentes estejam livres de potenciais contaminantes (graxa, óleo, detergente, fluido para furo direcional etc.). Verificar visualmente as superfícies externas da área a ser soldada quanto à existência de trincas e riscos. Em caso positivo, descartar a parte afetada.
Os riscos superficiais não exigem descarte do tubo. Como referência, considera-se risco superficial aquele que não ultrapassa 10% da espessura de parede do tubo. Cortar, caso necessário, o tubo de forma perpendicular ao seu eixo, com ferramentas apropriadas e com desvio máximo conforme a tabela abaixo. Retirar as rebarbas provenientes do corte.
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A região a ser raspada no tubo deve ser delimitada com um marcador antes de iniciar a raspagem, devendo exceder em aproximadamente 20 mm a região de contato entre os componentes a serem soldados, conforme a seguir: se a conexão for do tipo bolsa com batente, a área raspada deve ter um comprimento igual à profundidade de penetração, acrescida de aproximadamente 20 mm; se a conexão for do tipo bolsa sem batente, a área raspada deve ter um comprimento igual à metade do comprimento da conexão, acrescida de aproximadamente 20 mm; se a conexão for do tipo sela, a área raspada deve abranger toda a área de contato entre a sela e o tubo, acrescida de aproximadamente 20 mm em todo o perímetro da sela. 
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Deve ser elaborado um relatório da solda de topo contendo no mínimo as seguintes informações: completa identificação dos tubos e conexões, incluindoo DE e SDR, tipo de material, nomes dos fabricantes do tubo e conexão e códigos dos lotes de fabricação que permitam rastrear as produções do tubo e conexão nos controles da qualidade dos fabricantes; identificação da máquina de solda, informando fabricante, modelo e número de série; identificação do local onde se encontra a solda; resultados das verificações, especificando se a solda foi aprovada ou rejeitada; temperatura da placa de aquecimento; pressão de arraste; pressão de união durante o aquecimento; tempo de retirada da placa de aquecimento e união das extremidades; pressão de solda; tempo de resfriamento sob pressão; tempo de resfriamento sem pressão; nome, assinatura e número da credencial de qualificação do soldador que executou a solda (obtida de acordo com a NBR 16302); nome e assinatura do responsável pela liberação da solda (quando requerido); data e hora de execução da solda.
A NBR 14465 de 11/2016 – Tubos e conexões plásticas – União por solda de eletrofusão em tubos e conexões de polietileno PE 80 e PE 100 – Procedimento estabelece o procedimento utilizado na execução e na avaliação da qualidade de uniões por solda de eletrofusão, em tubos e conexões de polietileno PE 80 e PE 100. Aplica-se aos sistemas de distribuição de gás combustível, conforme as NBR 14462-1, NBR 14462-2, NBR 14462-3, NBR 14462-4 e NBR 14462-5; aos sistemas de distribuição de água e transporte de esgoto sob pressão conforme NBR 15561; e a outros sistemas de tubulação fabricados em polietileno PE 80 e PE 100 conforme normas pertinentes.
O princípio básico de unir tubulação por solda de eletrofusão consiste em aquecer, por efeito Joule, um filamento incorporado nas superfícies internas (superfícies de solda) da conexão, que faz com que as superfícies da conexão e do tubo adjacentes ao filamento fundam-se e sejam unidas. As uniões devem ser executadas por soldador qualificado conforme a NBR 16302.
A união por solda de eletrofusão aplica-se nas seguintes condições: execução da solda entre tubos com valores de SDR ou de espessuras nominais iguais ou diferentes, desde que a conexão seja adequada para tal, conforme a especificação do fabricante; execução da solda entre tubos e conexões com compostos de polietileno iguais ou diferentes, sejam eles PE 80 ou PE 100, desde que a conexão seja adequada para tal; utilização de conexões fabricadas em PE 80 para a união em tubos fabricados em PE 100, desde que a espessura da conexão seja maior ou igual a 1,25 × a espessura mínima da parede do tubo; utilização de conexões fabricadas em PE 100 para a união em tubos fabricados em PE 80, desde que a espessura da conexão seja maior ou igual a 0,80 × a espessura mínima da parede do tubo.
A classificação dos compostos como PE 80 ou PE 100 e o SDR utilizados devem atender à máxima pressão de operação (MPO) da rede onde serão instalados. Devem ser instalados as proteções para o tubo, as conexões e os equipamentos contra condições meteorológicas adversas (como temperaturas extremas, ventos fortes, chuva e outros) e contaminação por poeira e umidade, em conformidade com os requisitos definidos pelos fabricantes das conexões e das máquinas de solda.
Deve-se garantir que haja espaço suficiente para permitir o acesso à área de solda. A máquina de solda de eletrofusão é projetada para aplicar uma tensão e/ou corrente controladas ao longo de um período estipulado, conforme definições do fabricante da conexão, a partir de uma fonte de energia elétrica. A máquina de solda de eletrofusão deve estar em conformidade com a ISO 12176-2.
Deve ser disponibilizada uma fonte de energia de acordo com os requisitos de tensão elétrica e potência especificados pelo fabricante da máquina de solda. Para a execução da união, as seguintes ferramentas e acessórios apropriados para a solda de eletrofusão devem ser utilizados: trena; ferramenta apropriada para corte perpendicular ao eixo do tubo; esquadro; raspador; arrendondador (desovalizador); álcool etílico ou isopropílico com no mínimo 92% de pureza; papel-toalha que não solte tinta ou fiapos; alinhador adequado ao diâmetro e tipo de conexão; ferramenta de montagem de conexão tipo sela, se necessário; marcador permanente.
A fonte de energia elétrica para a máquina de solda deve ser capaz de fornecer a potência requerida em todo o ciclo de solda. Caso seja necessária a utilização de cabos de extensão, devem ser verificadas as suas especificações com o fabricante da máquina de solda. Devem ser verificadas as condições das ferramentas a serem utilizadas e, se necessário, deve ser realizada a substituição das que estiverem sem condições de uso.
Garantir que as ferramentas e componentes estejam livres de potenciais contaminantes (graxa, óleo, detergente, fluido para furo direcional etc.). Verificar visualmente as superfícies externas da área a ser soldada quanto à existência de trincas e riscos. Em caso positivo, descartar a parte afetada.
Os riscos superficiais não exigem descarte do tubo. Como referência, considera-se risco superficial aquele que não ultrapassa 10% da espessura de parede do tubo. Cortar, caso necessário, o tubo de forma perpendicular ao seu eixo, com ferramentas apropriadas e com desvio máximo conforme a tabela abaixo. Retirar as rebarbas provenientes do corte.
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A região a ser raspada no tubo deve ser delimitada com um marcador antes de iniciar a raspagem, devendo exceder em aproximadamente 20 mm a região de contato entre os componentes a serem soldados, conforme a seguir: se a conexão for do tipo bolsa com batente, a área raspada deve ter um comprimento igual à profundidade de penetração, acrescida de aproximadamente 20 mm; se a conexão for do tipo bolsa sem batente, a área raspada deve ter um comprimento igual à metade do comprimento da conexão, acrescida de aproximadamente 20 mm; se a conexão for do tipo sela, a área raspada deve abranger toda a área de contato entre a sela e o tubo, acrescida de aproximadamente 20 mm em todo o perímetro da sela.
Deve ser verificado se os tubos, conexões, máquinas e ferramentas estão em conformidade com a atividade a ser realizada. A verificação deve ser realizada pelo soldador e os resultados de cada verificação devem ser registrados. O controle visual das soldas realizadas deve ser executado pelo soldador imediatamente após o término da execução de cada solda.
Os seguintes pontos devem ser verificados: o acionamento do sinalizador externo (testemunho) de solda; não extravasamento de material fundido além das extremidades das conexões; alinhamento entre tubo e conexão, evidenciado pela marcação do limite de profundidade; não deslocamento da resistência elétrica para a região fora da área de solda; evidência da raspagem correta da área de solda. Na ocorrência de uma ou mais não conformidades, a solda deve ser descartada.