Variate moduri de folosire a căptușelilor de furtun armate cu fibră de sticlă – cerințe și soluții tehnice.

În ultimii ani, căptușelile de furtunuri s-au dezvoltat într-unul dintre cele mai comune procedee pentru reabilitarea trenchless a rețelelor de canalizare depresurizate. La această schimbare a contribuit diversitatea enormă de tehnologii utilizate care, pe lângă că sunt economice și flexibile, oferă în același timp un nivel ridicat de calitate.

Căptușelile de furtun și tehnologiile trenchless de reabilitare devin din ce în ce mai populare și pentru alte sisteme de conducte, precum și pe fiecare continent. Acest articol oferă o privire de ansamblu asupra diverselor moduri în care aceste căptușeli pot fi utilizate, referindu-se în special la căptușelile de furtun armate cu fibră de sticlă și concentrându-se pe produsele producătorului RELINEEUROPE.

Cu toate că, în trecut, pentru utilizatorii finali (clienți), în funcție de dimensiunea căptușelii utilizate era important să se găsească un echilibru între considerentele economice și cele de calitate în ceea ce privește reabilitarea trenchless a sistemelor de canalizare, în viitor vom putea dezvolta și alte aplicații noi pentru reabilitarea trenchless a conductelor, utilizând căptușelile din furtunuri armate cu fibră de sticlă.

Producătorul RELINEEUROPE, din Germania, oferă produsul Alphaliner500G pentru diametre mici și medii de canalizare. Un alt produs, Alphaliner1800H, este potrivit pentru profile mai mari de canalizare și este proiectat pentru cele mai mari sarcini statice. Recent, compania a reușit să instaleze o căptușeală de furtun armată cu fibră de sticlă, cu diametrul DN1900 și timpi de întărire unici, semnificativ mai rapid decât sistemele obișnuite de pe piață (≤ 50 cm/minut pentru grosimi de perete de până la 20 mm). Dezvoltat pe baza experienței acumulate în ani buni de cercetare, un puternic sistem cu lumină UV, patentat, prevăzut cu sisteme de asistență la întărire, asigură utilizarea cât mai eficientă a intensității luminii. Acest sistem permite setarea precisă a puterii de iluminare pentru realizarea unor viteze de întărire extrem de rapide. Sunt disponibile variate surse de lumină cu puteri între 4.000/6.000 și 12.000/24.000 wați pentru diametre cuprinse între DN150 și DN1900.

Utilizare clasică pentru reabilitarea rețelelor de canalizare municipală

Reabilitarea rețelelor de canalizare prin folosirea căptușelilor de furtun a devenit din ce în ce mai comună în ultimii 50 de ani. Tendința a început cu rețelele de canalizare municipale. Industria are cea mai mare experiență cu această aplicație și a dezvoltat profiluri, standarde și norme detaliate de cerințe.

Testele chimice trebuie utilizate pentru a ne asigura de cea mai bună rezistență posibilă la apele reziduale municipale. În Germania este utilizată o rășină poliesterică special dezvoltată (UP; clasificată conform DIN EN 13121 în grupa 4; DIN 16946-2 tip 1140; DIN 18820 grupa 3), precum și fibre de sticlă ECR rezistente la coroziune, pentru a asigura o durată îndelungată de funcționare, de cel puțin 50 de ani. În schimb, în America de Nord, rășinile poliesterice sunt supuse unor cerințe mai scăzute. Cămășile de furtun trebuie inspectate pentru a fi adecvate și apoi aprobate de DIBt – Institutul german de tehnologie pentru construcții. Căptușelile furtunurilor au fost clasificate în diferite grupe de materiale în conformitate cu DWA-M 144-3 pentru a determina capacitățile de încărcare statică ale acestora. Aceste cerințe, cât și alte cerințe, facilitează procedurile de licitație, fac rezultatele mai transparente pentru toți cei implicați și îmbunătățesc calitatea făcând totul verificabil. Pentru a obține aprobarea DIBt, o căptușeală de furtun trebuie să aibă pe suprafața sa interioară un strat de protecție împotriva uzurii care să îndeplinească cerințele DWA-A 143-3 și DIN EN ISO 11296-4. De obicei, stratul de protecție la uzură nu face parte din grosimea peretelui compozit (parte relevantă din punct de vedere structural a construcției peretelui căptușelii). Stratul de protecție împotriva uzurii din interiorul căptușelii protejează împotriva substanțelor chimice pentru a asigura rezistența chimică, oferind în același timp protecție împotriva abraziunii.

Straturile de protecție împotriva uzurii utilizate în căptușelile Alphaliner sunt definite de grosimea lor și de materialele utilizate (cum ar fi materialele nețesute impregnate cu rășină, cu o grosime ≥ 0,3 mm). Acest strat de protecție împotriva uzurii este cel puțin dublu față de grosimea uzurii determinată în cadrul testelor cu jgheabul de basculare Darmstadt și protejează produsele Alphaliner-ul împotriva uzurii mecanice și a sarcinilor, de exemplu de la spălarea la presiune înaltă, pentru a asigura o durată de viață de cel puțin 50 de ani, cu rezerve de siguranță foarte mari.

Căptușelile Alphaliner500G-UP și Alphaliner1800H-UP de la RELINEEUROPE oferă proprietăți mecanice excelente și sunt clasificate în grupele de materiale 13 și 25 în conformitate cu DWA-M 144-3. Ele pot fi utilizate în toate profilele comune de elemente de canalizare (circulare, eliptice, pătrate și profile specializate). Este posibilă realizarea căptușelilor cu lungimi individuale de peste 350 m, astfel acestea încât să interfereze cât mai puțin cu traficul stradal în proiectul de reabilitare. Toate produsele Alphaliner sunt oferite cu o folie integrată de protecție împotriva alunecării sau o pre-căptușeală integrată pentru a reduce timpii de instalare la minimum.

Utilizare în industrie

Apele uzate rezultate din operațiunile industriale sunt adesea supuse unor sarcini chimice mai intense și sunt mai fierbinți decât apele uzate municipale și pot fi compuse dintr-o mare varietate de medii diferite. Chiar și rășina poliesterică de înaltă calitate (rășină UP), utilizată pentru căptușelile de furtun în contact cu apele uzate municipale, își poate atinge limitele. Rășinile poliesterice oferă o rezistență chimică excelentă la mediile acide. De asemenea, căptușelile de furtunuri armate cu fibră de sticlă pot fi impregnate cu rășini pa bază de vinilester (rășină VE), pentru a asigura rezistența și la substanțe alcaline. Pentru impregnare este necesară o rășină vinilesterică premium (rășină VE în conformitate cu DIN EN 13121 din grupa 7, DIN 16946-2 tip 1310) cu rezistență ridicată la temperatură și agenții chimici.

Produsul AlphalinerVE este conceput pentru a satisface aceste cerințe de material și folosește o rășină vinilester premium de înaltă rezistență. Proprietățile esențiale includ rezistența sa ridicată la temperatură și chimică, combinată cu proprietăți mecanice bune în ceea ce privește rigiditatea și alungirea la rupere. În aceste căptușeli Alphaliner sunt utilizate fibre de sticlă ECR rezistente la coroziune și chimic, precum și o rășină vinilesterică (VE) rezistentă chimic, clasificată conform DIN EN 13121 în grupa 7b, DIN 16946-2 tip 1310. reabilitarea cu căptușeli de furtun și lămpi de foto-polimerizare cu lumină UV permite ca renovările sa fie efectuate rapid și flexibil. Utilajele de șantier de dimensiuni mici îndeplinesc și cerințele înalte ale companiilor industriale.

Utilizarea în zonele cu pericol de explozie

Rezistența chimică a căptușelilor armate cu fibră de sticlă întărite la lumină UV este un obiectiv cheie în aplicațiile industriale. Cu toate acestea, conductele se pot încărca static prin frecarea de materialele pe care le transportă. Descărcările statice necontrolate care pot rezulta pot deteriora conductele, pot afecta performanța acestora sau pot provoca explozii într-o atmosferă explozivă periculoasă, cum ar fi un amestec de solvenți/aer. Prin urmare, trebuie evitată încărcarea statică periculoasă a obiectelor sau echipamentelor din zonele cu pericol de explozie. Pentru a disipa aceste sarcini trebuie utilizate materiale electrice bune conductoare de electricitate.

Sarcinile electrice se acumulează doar atunci când vitezele mari de curgere sunt combinate cu lichide slab conductoare. Pentru a utiliza conducte în aceste zone cu pericol de explozie, trebuie adăugați compuși pe bază de carbon sau alți aditivi specializați. Acest lucru le crește semnificativ conductivitatea sau le reduce rezistența electrică. De asemenea, materialele plastice pot deveni din punct de vedere electric, disipative static sau chiar conductoare, prin adăugarea unor astfel de aditivi, cum ar fi carbonul sau grafitul. Aceste măsuri pot reduce rezistența electrică medie.

Căptușeala AlphalinerESD (ESD = Electro Static Descharge) este singura din lume care poate fi atât rezistentă chimic, cât și conductivă electrostatic (Fig. 2). RELINEEUROPE a reușit să dezvolte un strat de protecție împotriva uzurii specific produsului ca material conductiv, creând astfel o suprafață interioară închisă și conductivă în conformitate cu TRGS727 la instalare. Stratul de uzură specializat, cu o grosime de 0,5 mm, care este impregnat separat cu rășină și aplicat pe căptușeala AlphalinerESD, conține nanotehnologie de grafit CARBON NANO TUBES. Și aici, în timpul dezvoltării produsului, s-au luat măsuri ca, folosind pur și simplu lumina UV, căptușeala să poate fi întărită, în ciuda suprafeței întunecate. Acest lucru a fost posibil doar datorită construcției tip sandwich a căptușelii Alphaliner. Rezistența chimică și alte proprietăți ale căptușelii sunt păstrate. După ce căptușeala este conectată folosind ecrane sau rășini cu disipare electrostatică, căptușeala poate contribui la asigurarea operațiunilor în siguranță, în medii explozive, pentru mulți ani.

Foto-polimerizarea cu lumină UV până la o grosime a peretelui de 25 mm

Datorită dezvoltării continue și îmbunătățirii proprietăților mecanice ale căptușelilor de furtun armate cu fibră de sticlă, utilizate pentru reabilitarea diametrelor mari, specialiștii de la RELINEEUROPE au reușit să reducă grosimea pereților căptușelilor pentru proiectele trenchless de reabilitare a rețelelor de canalizare. Pereții mai subțiri nu numai că asigură o întărire mai rapidă și mai sigură, dar reduc și greutatea căptușelii, facilitând instalarea căptușelilor pe șantier și permițând tragerea lor cu o forță de tracțiune mai mică. Pe de altă parte, evoluțiile ulterioare în tehnologia de foto-polimerizare cu lumină UV au făcut acum posibilă întărirea căptușelilor de furtun armate cu fibră de sticlă, cu pereți foarte groși (de exemplu, de peste 10 mm), folosind numai lumina UV.

Astfel de grosimi sunt necesare în țările cu cerințe structurale ridicate. În Japonia, de exemplu, din cauza pericolului de cutremur, toate căptușelile trebuie proiectate la un standard similar cu standardul german. Chiar și căptușelile de furtun armate cu fibră de sticlă din acea țară pot avea cu ușurință grosimi de perete de 20 mm sau mai mult, la un diametru DN1000.

Profilele eliptice extrem de mari, cu grosimi de perete de până la 20 mm, pot fi și ele renovate folosind aceste căptușeli de furtun armate cu fibră de sticlă (Fig. 3). Așa cum partenerii de instalare RELIENEEUROPE au arătat deja în mai multe proiecte de reabilitare a conductelor de diametru mare, sistemul profesional de foto-polimerizare cu control autonom, REE4000, poate întări pereți de căptușeli cu grosimea de până la 25 mm, pur și simplu utilizând lumină UV. Acest lucru extinde gama de aplicații pentru această tehnologie de reabilitare, ceea ce înseamnă că celelalte sisteme de întărire combinate, complexe din punct de vedere logistic, pot fi evitate în majoritatea cazurilor. În ansamblu, aceste avantaje cresc foarte mult eficiența economică a sistemului pe șantier, chiar și atunci când se renovează diametre mari de conducte.

Utilizarea tehnologiei pe diametre diferite și toleranțe diferite

Reabilitarea rețelei de canalizare municipală, cu dimensiuni cuprinse între DN150 și DN500, este de departe cea mai frecventă aplicație pentru căptușelile de furtun. Aceste dimensiuni ale conductelor sunt utilizate în rețelele de canalizare ale majorității zonelor rezidențiale urbane și municipale, pentru transportul apele uzate către principalele locații colectoare mai mari. Canalele mari de colectare au devenit mai frecvente în ultimii ani. Astăzi, diametre de până la DN1900 sunt reabilitate folosind căptușeli de furtun armate cu fibră de sticlă, cu tehnologia de polimerizare cu lumină UV.

Căptușelile de furtun sunt de obicei fabricate și asamblate pentru a avea dimensiuni puțin mai mici decât cele necesare. Reducerea specifică a dimensiunii este determinată nu numai pe baza comportamentului de expansiune al materialului, ci și în funcție de cât de mult este necesară extinderea. Dimensiunea căptușelii se calculează după cum urmează: reducerea dimensiunii plus grosimea peretelui necesară din punct de vedere structural, împreună cu combinație cu comportamentul de expansiune al materialului în comparație cu dimensiunile reale ale conductei. Având în vedre aceste cerințe, RELIENEEUROPE a decis să ofere diferite tipuri de căptușeli. Acestea se remarcă prin diferiții lor parametri mecanici, permițând companiei să adapteze grosimile pereților în funcție de diametru. Această abordare oferă garanția că expansiunile necesare sunt tratate în intervale de toleranță comparabile. Toleranța conductelor poate varia mult mai mult în diferite contexte internaționale. Toleranțele de producție pentru conductele originale pot fi mult mai mari decât cele din Germania. Prin urmare, căptușelile trebuie să fie întotdeauna calibrate cu precizie la diametrul real implicat. Căptușeala potrivită ar trebui să fie comandată pe baza valorilor calculate.

Concluzie

Reabilitarea trenchless a rețelelor de canalizare, prin utilizarea căptușelilor de furtun armate cu fibră de sticlă și foto-polimerizare cu lumină UV, este o metodă de reabilitare deosebit de eficientă și economică, care poate fi aplicată astăzi într-o gamă de aplicații în continuă creștere, pentru reabilitarea conductelor (presurizate sau depresurizate). Specialiștii în utilizarea fibrei de sticlă, din departamentele de dezvoltare ale producătorilor de căptușeli, pot combina astăzi o varietate de materiale de bază pentru a crea noi variații de căptușeală cu proprietăți precis definite, datorate diferitelor amestecuri de materialelor cu proprietăți diferite.