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A ciência dos tubos enterrados
Tubos esperando por amostragem para ensaio
Invisíveis, eles estão lá, enterrados, conduzindo esgoto e águas pluviais da rede de saneamento básico para centrais de tratamento ou deposição. Os tubos de concreto pré-moldados, convencionais com reforço em aço ou com fibras de aço, exigem conhecimento para sua especificação, mas tudo está didaticamente esclarecido pela norma técnica do material. "Os tubos de águas pluviais têm uma demanda técnica um pouco menor do que o de esgoto, que contém ambiente mais agressivo. Os dois, porém, guardam a mesma geometria e características técnicas", afirma o professor Antonio Figueiredo, da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo (Poli-USP).
Já o sistema de distribuição de água da rede pública utiliza tubos principalmente de ferro fundido, PVC e polietileno, mais contínuos, com maior capacidade de resistência e menor número de juntas, locais nos quais normalmente aparecem os vazamentos. "Os tubos de concreto são empregados para condutos livres, ou seja, onde não há pressão interna como ocorre com o esgoto e água de drenagem", ensina.
A ABNT NBR 8890:2007 estabelece os requisitos mínimos e métodos de ensaio para tubos de concreto, divididos em classes. O professor destaca as exigências de tolerâncias geométricas: "Por uma questão de produtividade das indústrias o tubo é produzido com concreto em sistemas que podem ser centrifugados ou vibro-prensados, e que têm em comum o fato de remover a fôrma antes do endurecimento do concreto. É fundamental que a peça mantenha a geometria no estado ainda fresco e, claro, depois de endurecido. Isso vai depender da coesão do concreto utilizado que, no caso, é o que chamamos de concreto seco. Como ele está sujeito a essa coesão, é preciso garantir que a geometria seja respeitada com as correspondentes tolerâncias estabelecidas por norma, de fatores como diâmetro, comprimento e espessura. Isso é obtido com a colocação de um anel metálico na base no tubo, onde fica a bolsa – parte mais alargada do tubo – e de outro anel, em geral de plástico, inserido na ponta do tubo. O procedimento é feito sempre no concreto ainda fresco até que endureça quando os anéis são retirados. Este é um aspecto crítico, porque a ponta de um tubo tem que encaixar na bolsa do outro. Se tiver um abaulamento, não será possível fazer o encaixe".
LIMITES DE ABSORÇÃO
Como esses tubos trabalham com esgoto e com água, o grau de agressividade é um pouco maior – condição que leva a exigências de durabilidade. Segundo Figueiredo, essa característica é fixada ainda de maneira empírica. Hoje, o que se faz, é garantir que os tubos tenham um nível máximo de absorção de água, ou seja, que o concreto seja bem compacto para evitar a entrada de agentes agressivos. "E aí tem um limite de absorção máxima de 6% para esgoto e 8% para águas pluviais – o que é verificado em ensaios de absorção de água por imersão e fervura", informa.
Os testes feitos nas fábricas analisam os tubos quanto à absorção, tolerâncias dimensionais, resistência (o ensaio de compressão diametral é feito na peça inteira, em três pontos, porque como será enterrado tem uma grande carga de terra em cima e precisa alcançar resistência para esses esforços). "A norma estabelece uma classificação para resistência, tanto para água pluvial quanto para esgoto, com suas faixas definidas por carga de fissura, e por carga última (máxima) ou de ruptura, em função do diâmetro. Ou seja, quanto maior o diâmetro, maior a carga que o tubo tem que resistir", ensina.
No caso de utilização de fibras de aço na composição do concreto, a norma estabelece a carga mínima isenta de dano (equivalente à carga de fissura do tubo armado convencional) e carga de ruptura. "Para o tubo de reforço convencional, a norma admite fissura de 0,2 mm e para o tubo com fibra, não permite fissura alguma, até porque sua eficiência é maior", diz Figueiredo, que explica as duas tecnologias: "Na fabricação do tubo com reforço convencional, antes de lançar o concreto na fôrma, é encaixada uma tela metálica ou uma armadura feita com aço CA60 que pode ser simples ou dupla, dependendo da espessura do tubo. Em tubos menores, é preciso garantir que o aço fique protegido dentro do concreto e, como é exigido um cobrimento mínimo, ele acaba ficando bem no meio da espessura da parede. Já em tubos de grandes dimensões é possível colocar duas camadas de aço. No outro sistema, as fibras de aço são misturadas com o concreto e lançadas na fôrma. Seu desempenho é maior quanto à carga de fissura ou carga mínima isenta de dano, porque as fibras de aço reforçam toda a peça, dificultando o início da fissuração".
A tecnologia dos tubos pré-moldados com fibras de aço é mais recente no país, introduzida na norma de 2007. "Nem todos os fabricantes estão preparados para produzir esse tipo de tubo. Quanto ao preço, os dois sistemas se equivalem, oscilando apenas em função da variação do aço no mercado nacional", comenta Figueiredo. Na condição de especialista, ele recomenda a especificação do sistema com fibras de aço, por uma série de razões. "Principalmente para os tubos de diâmetros menores, o de fibra apresenta desempenho superior em reforço e em durabilidade, até porque a corrosão da fibra é mais difícil do que a da tela de aço. Além disso, no sistema convencional se usa obrigatoriamente armaduras bem no meio da peça, que podem prejudicar o reforço", diz.
Tubos recém desformados
O professor revela que a vida útil dos tubos de esgoto "ainda é um mistério a se desvendar" e depende da agressividade do meio que vai atuar sobre o concreto. Em meio mais agressivo como é o do esgoto, é preciso especificar tubo de concreto resistente a sulfatos, com baixo teor de C3A (aluminato tricálcico, componente básico do cimento), para aumentar a vida útil da peça. "Hoje, ainda não temos modelos para a previsão da vida útil dos tubos. Até porque esses dados dependem muito do proprietário da rede de saneamento, sistema que tem que ser monitorado, compondo um mapeamento desde a execução da tubulação. Na falta de modelos, são utilizados apenas os recursos empíricos que envolvem a especificação do cimento com resistência a sulfatos e o nível de absorção máxima. Isso vai garantir vida útil? Ninguém sabe. O que é um perigo, porque tubos enterrados para coleta de esgoto em regiões metropolitanas podem entrar em colapso, desestabilizando o entorno e gerando buracos grandes em vias públicas. Portanto, quanto mais controlada e parametrizada a vida útil dessas peças, melhor para a segurança de todos", alerta Figueiredo.
No ensaio de estanqueidade, dois tubos são acoplados, a câmara enche de água e pressuriza o conjunto, para verificar se há pontos de vazamentos nas juntas e, também na peça. A estanqueidade do tubo é inerente ao processo de fabricação e vai depender de alguns elementos, conforme expõe Antonio Figueiredo: "Em primeiro lugar, da matriz que o fabricante utiliza, porque se economizar demais no cimento, a peça ficará porosa e, portanto, mais permeável. O nível de estanqueidade da peça dependerá, também, da energia de compactação transferida pelo equipamento de moldagem ao concreto, principalmente por se tratar de concreto de consistência seca", explica.
Outro fator que interfere na estanqueidade, elencado pelo professor, diz respeito ao uso na produção do tubo de concreto convencional de espaçadores, peças plásticas inseridas dentro do concreto para que a armadura fique afastada da superfície, protegida do meio agressivo.
O problema é que essas peças acabam se conectando com as duas faces do concreto, interna e externa, gerando um caminho facilitador para a passagem de água. Essa situação não ocorre com os tubos de concreto com fibras de aço. "E para evitar vazamentos nos tubos de esgoto, em função do risco de contaminação, é colocada uma junta elástica de borracha na bolsa da peça, independente do sistema de fabricação. Esse procedimento é dispensável em tubos de água pluvial", afirma.
Segundo ele, as dimensões dos tubos enterrados apresentam muita variação em comprimento, tendo como valores mínimos de 1 m a 2 m para tubos para águas pluviais e esgoto respectivamente. Os diâmetros variam de 300 mm até 2 m – valores também previstos na norma técnica. "A variação decorre da capacidade da rede pública, ou seja, quanto maior a demanda de esgoto e de águas pluviais, os tubos terão diâmetros maiores para receber esses volumes. Quando a demanda é muito grande, se faz necessário implantar interceptores e não o tubo pré-moldado", ensina.
A coleta de esgoto e de águas pluviais de empreendimentos de grandes dimensões como shoppings centers, estádios de futebol ou condomínios deve ser feita por tubos de concreto. Já os tubos de PVC são normalmente utilizados por edificações residenciais e comerciais, mesmo que verticais. A razão está no porte da obra, somado à demanda de escoamento. "Meus colegas de Barcelona (Espanha), fizeram um estudo de sustentabilidade comparando tubos de concreto com peças plásticas. Quando os tubos têm pequenas dimensões (até 600 mm), ainda há uma paridade de desempenho entre os dois produtos. Mas quando os tubos passam a ter diâmetros maiores, o tubo em PVC perde em termos de sustentabilidade por ser menos rígido, com mais riscos de influência negativa no meio externo. No estudo, o tubo de concreto mostrou que, por ser bastante rígido, tem menos chance de recalque e de problemas nas regiões lindeiras. É mais seguro, portanto", diz.
Na opinião de Antonio Figueiredo, a tendência é que cresça no mercado brasileiro o consumo de tubos de concreto com fibra de aço, como ocorre na Europa. "No futuro, teremos também um crescimento do uso de tubos de maiores dimensões e de utilização de reforços mistos, ou seja, fibra e armadura convencional se complementando", prevê. Aos especificadores, o professor recomenda seguir os parâmetros da norma técnica e executar de acordo com suas exigências: "Isso é grave, porque em muitos casos a norma é ignorada. Compram-se os tubos pelo menor preço, sem fazer o controle de qualidade que a normativa pede".