1 vantaggi del polietilene reti idriche - posa in opera

VANTAGGI DEL POLIETILENE
Il polietilene si distingue dagli altri materiali utilizzati per le reti progettate per il trasporto di fluidi per le sue particolari proprietà fisicomeccaniche. Tra i principali vantaggi, in aggiunta alle ottime prestazioni idrauliche e meccaniche, si evidenziano:
•
facilità di installazione e manutenzione: i tubi in polietilene possono essere facilmente movimentati ed installati grazie alla loro
leggerezza e flessibilità, con la conseguente riduzione dei costi gestionali; possono inoltre essere realizzate curve di ampio raggio
e le installazioni possono interessare anche aree instabili grazie alla particolare capacità del polietilene di assorbire vibrazioni e
sollecitazioni;
•
ampia gamma di caratteristiche dimensionali: la possibilità di disporre di tubi in barre della lunghezza desiderata e di tubi
in rotoli di notevole lunghezza fino ad un determinato diametro assicura le soluzioni più adeguate alle specifiche esigenze degli
installatori;
•
ridotte perdite di carico: la superficie estremamente liscia (coefficiente di scabrezza K=0,01 per tubi fino a 200 mm di diametro
e 0,05 per i diametri superiori) impedisce la formazione di incrostazioni, assicurando una portata maggiore a parità di diametro
rispetto alle condotte in acciaio ed eliminando la necessità delle operazioni di pulizia;
•
elevata tenacità: l’utilizzo del polietilene conferisce alla condotta una buona resistenza agli urti anche alle basse temperature; la
viscoelasticità del materiale comporta, inoltre, una notevole riduzione dell’effetto dei colpi d’ariete e degli sforzi indotti dalle attività
di posa e dalle sollecitazioni del terreno;
•
elevata resistenza alla corrosione: l’inerzia chimica del polietilene ne rende possibile l’impiego anche in terreni aggressivi e in
presenza di correnti vaganti senza riduzioni dello spessore di parete; al tempo stesso, il polietilene presenta un’elevata resistenza
ai fenomeni di degrado provocati dall’attacco di microorganismi;
•
resistenza agli agenti atmosferici: il contenuto di nero di carbonio nei tubi neri o di specifici stabilizzanti nei tubi colorati
garantisce la protezione verso le alterazioni dovute ai raggi ultravioletti, con la conseguente possibilità di stoccaggio anche all’aperto
per lunghi periodi;
•
buona resistenza al gelo: sono mantenute le proprietà fino a -20 °C per impieghi normali (a bassa temperatura il ghiaccio può
provocare una deformazione della condotta che tuttavia riprenderà la sua forma iniziale senza rompersi dopo il disgelo) e per
impieghi particolari fino a -60 °C;
•
elevata resistenza chimica: possibilità di utilizzo con una ampia gamma di prodotti chimici e quindi in numerosi settori
dell’impiantistica industriale; le sostanze detergenti possono tuttavia favorire il fenomeno della propagazione della frattura, mentre
i composti idrocarburici possono essere assorbiti con la conseguente riduzione della resistenza meccanica;
•
idoneità al contatto con gli alimenti: poiché il polietilene costituisce un materiale completamente atossico, le tubazioni possono
trasportare acque potabili o fluidi alimentari nel totale rispetto delle normative vigenti;
•
vita utile di progetto di 50 anni: la durabilità di una rete realizzata in polietilene può essere prevista in fase progettuale come
corrispondente ad almeno 50 anni, sebbene le resine di ultima generazione possano contare su un’aspettativa superiore a 100 anni.
P (bar)
Relazione tra diametro interno, portata, velocità del fluido e perdita di carico
per acqua a 10°C e coefficiente di scabrezza 0,01 mm
H (m/100
Di (
)
Relazione tra diametro interno, portata, velocità del fluido e perdita di carico
per acqua a 10°C e coefficiente di scabrezza 0,01 mm
H (m/100
)
)
Di (
)
T (min)
A Messa in pressione al valore di prova
B Mantenimento per 30 min
C Riduzione rapida della pressione al valore nominale di 3 Bar
D Aumento della pressione indicatore di assenza di perdite
E Riduzione della pressione indicatore di assenza di perdite
V (m
V (m
/s)
/s)
Q (l/s)
L’entità della sovrapposizione per colpo d’ariete per manovre brusche (AP oAH espresse
rispettivamente in mar o m) può essere dedotta, nel caso di condotte realizzate con
PE 100 (modulo elastico 1.000 MPa), può essere dedotta dalla figura seguente,
in funzione della velocità del fluido.
AP (bar)
AH (m)
Q (l/s)
Relazione tra diametro interno, portata, velocità del fluido e perdita di carico
per acqua a 10°C e coefficiente di scabrezza 0,01 mm
H (m/100
)
Di (
Relazione tra diametro interno, portata, velocità del fluido e perdita di carico
per acqua a 10°C e coefficiente di scabrezza 0,01 mm
H (m/100
)
Di (
)
V (m
V (m
/s)
/s)
V (m/s)
)
Q (l/s)
Q (l/s)
RETI IDRICHE - POSA IN OPERA
SCAVO
In accordo a quanto definito nella norma UNI 11149 (2005), la larghezza minima dello scavo deve essere di almeno 20 cm superiore al
diametro del tubo da contenere. La profondità minima dell’interramento deve essere di 1 m misurata dalla generatrice superiore del tubo
e comunque sempre ponderata sulla base di fattori quali i carichi dinamici sul terreno soprastante o il pericolo di gelo. Qualora non possa
essere rispettata la profondità minima richiesta, la condotta deve essere protetta con manufatti in cemento o guaine tubolari.
Il tipo di scavo da realizzare deve essere valutato, nella fase iniziale di progettazione, in funzione della consistenza del terreno e della
profondità di posa. La classificazione delle trincee è la seguente:
•
trincea stretta (B≤3dn con H≥2B)
•
trincea larga (3dn <B<10dn con H>2B)
•
trincea infinita (B≥10dn con H≤2B)
dove
H = altezza di ricopertura
B = larghezza della trincea
Il montaggio della condotta può essere realizzato anche esternamente allo scavo, pertanto la posa può anche avvenire per tratte successive
con l’ausilio di mezzi meccanici.
1
LETTO DI POSA
Le tubazioni posate sul fondo della trincea devono trovare per tutta la loro lunghezza appoggio continuo. Per questo motivo, il fondo dello
scavo deve essere piano per evitare eventuali sollecitazioni alla condotta. In presenza di terreni pietrosi o comunque non adatti all’appoggio
ed alla salvaguardia dell’integrità della condotta, il fondo deve essere livellato con sabbia o altri materiali aventi le stesse caratteristiche
granulometriche. In tutti i casi le condotte realizzate in PE100 devono essere posate sempre su un letto di sabbia con spessore maggiore di
10 cm e protette su tutta la circonferenza con materiale assimilabile ben compattato (fino a 2/3 dell’altezza del tubo è necessaria una cura
particolare nel compattamento che deve essere eseguito manualmente per evitare lo spostamento del tubo). Nel caso in cui le condotte siano
realizzate con PE100 VRC (ad elevatissima resistenza alla fessurazione), il letto di sabbia può essere omesso secondo quanto dettagliato
all’interno della regola tecnica DVGW GW323 e della specifica tecnica PAS 1075.
RIEMPIMENTO
Completata la posa dei tubi nello scavo e compattato lo strato di sabbia fino a 10 cm sopra la direttrice superiore, si prosegue con
l’introduzione di materiali di riempimento selezionati e costipando con mezzi meccanici strati di circa 150 mm per volta fino al riempimento
completo dello scavo secondo la classe di compattazione richiesta in base alle esigenze progettuali. Poiché se il tubo è bloccato alle estremità
prima del riempimento può dilatarsi in funzione della temperatura del terreno, è necessario eseguire il riempimento per almeno 50 cm sopra
il tubo nelle stesse condizioni di temperatura esterna. È, inoltre, consigliabile procedere per tre tratte consecutive di 20-30 m in una sola
direzione (e possibilmente in salita) con ricoprimento fino a 50 cm sopra il tubo nella prima tratta, ricoprimento fino 20
cm nella seconda e posa della sabbia nella terza.
Per permettere al tubo l’assestamento nel sottosuolo, una delle sue estremità deve essere lasciata libera di muoversi ed il collegamento
all’altra estremità del tratto successivo
200 deve essere realizzato soltanto dopo che il riempimento è stato portato ad almeno 5-6 m di distanza
dal collegamento stesso.
traffico stradale leggero
È inoltre consigliata la posa di adeguati nastri di segnalazione sopra la condotta per agevolarne l’ubicazione nel caso di eventuali successivi
traffico stradale pesante
interventi di manutenzione.
traffico ferroviario
150
RETI IDRICHE - POSA
IN OPERA
Pressione [kPa]
CALCOLO STATICO PER TUBI INTERRATI
Il carico esterno trasmesso dal terreno sul tubo interrato induce uno sforzo che si aggiunge a quello derivante dalla pressione interna
generata dal fluido trasportato. I parametri che esercitano influenza sul dimensionamento della condotta (SDR) sono:
•
la profondità di interramento
100
•
la tipologia di trincea
•
il tipo di terreno di posa e di materiale di riempimento
•
i sovraccarichi esterni statici (corpi presenti sul terreno) e/o dinamici (traffico stradale o ferroviario)
•
la presenza eventuale di falde acquifere
Il tipo di posa maggiormente utilizzato
50 corrisponde alla trincea stretta (modello di Marston con h≥2B se B≤3dn): in questo caso, nel calcolo
del carico del terreno qt intervengono il coefficiente di attrito fra il materiale di reinterro e quello nativo costituente le pareti dello scavo ed il
coefficiente di attrito interno del terreno di reinterro:
dove
Cd
qt = C d * y * B
0
1
2
3
4
5
= coefficiente di Marston (dipendente dagli angoli di attrito tra materiale di riempimento e terreno originale oltre che dall’angolo di attrito
Altezza di ricopertura [m]
interno del terreno)
y = peso specifico del terreno
B = larghezza della trincea misurata in corrispondenza della generatrice superiore del tubo
Per il dimensionamento della condotta sottoposta a traffico veicolare, l’andamento del carico è funzione dell’altezza di ricopertura h e del
tipo di carico dinamico (traffico stradale leggero o pesante, traffico ferroviario). Il caso più gravoso si realizza in condizioni di trincea infinita
(h≤2B se B>10dn) e l’andamento del carico qs è illustrato dalla seguente figura.
200
traffico stradale leggero
traffico stradale pesante
traffico ferroviario
Pressione [kPa]
150
100
50
0
2
1
2
3
Altezza di ricopertura [m]
4
5
RETI IDRICHE - COLLAUDO
Le reti idriche posate devono essere sottoposte alla prova di tenuta idraulica per verificare l’integrità di tutti gli elementi costituenti la
condotta (tubi, raccordi, giunti, ecc.). Il collaudo deve essere realizzato da personale qualificato, mediante attrezzature periodicamente
calibrate, e per tratte di condotte non superiori a 800 m, in accordo alle indicazioni dettagliate all’interno della norma UNI 11149 (2005).
La condotta da collaudare deve essere chiusa alle estremità per mezzo di flange imbullonate o tappi saldati e devono essere previsti dispositivi
di sfiato dell’aria nei punti più elevati (viceversa, il posizionamento della stazione di pompaggio deve essere nella parte più bassa possibile).
Il collaudo deve essere effettuato dopo il ricoprimento della condotta (lasciando scoperti soltanto i giunti) per impedire eccessivi movimenti
nel corso della pressurizzazione, mentre la sua temperatura non deve subire significative variazioni.
Il riempimento della condotta deve essere effettuato lentamente, evitando di dar luogo acolpi d’ariete, dopodiché deve essere espulsa l’aria
e devono essere chiusi i dispositivi di sfiato. La prova di tenuta deve essere eseguita dopo 24 ore per consentire alla condotta di stabilizzarsi.
La pressione di prova (STP) viene calcolata in base alla pressione massima operativa (MOP) fissata in fase di progetto:
STP = 1,5·MOP
e comunque il valore non deve essere inferiore a 6 bar. L’esecuzione prevede la successione delle seguenti fasi:
•
iniziale pressurizzazione della condotta fino al raggiungimento della STP;
•
mantenimento della pressione STP per 30 min con ripristini successivi per compensare gli aumenti di volume dovuti alla dilatazione;
•
rapida riduzione della pressione spillando acqua fino al raggiungimento della pressione di 3 bar;
•
registrazione dei valori di pressione ad intervalli di tempo stabiliti (5 letture nei primi 2 minuti, successivamente 4 letture ogni 5
minuti ed infine 6 letture ogni 10 minuti;
•
i valori registrati e diagrammati devono avere un andamento crescente come conseguenza del comportamento viscoelastico del
polietilene (differentemente la riduzione del valore di pressione è indicatore di una perdita nel sistema);
Il collaudo è considerato positivo quando l’andamento della pressione misurata è crescente o stabile ed i parametri di riferimento devono
essere documentati con l’esito in un apposito verbale.
P (bar)
T (min)
RETI GAS - PROGETTAZIONE E POSA
A Messa
in pressione al valore di prova
La norma UNI 9165 (2004) definisce i criteri per
la progettazione,
la costruzione, il collaudo, l’esercizio e la manutenzione delle condotte,
anche in polietilene, per il trasporto dei gas combustibili
massime di esercizio minori o uguali a 5 bar, suddivise nelle seguenti
B Mantenimentocon
per 30pressioni
min
specie:
C Riduzione rapida della pressione al valore nominale di 3 Bar
D Aumento della pressione indicatore di assenza di perdite
Tipo
Intervallo max pressione di esercizio (bar)
E Riduzione della pressione indicatore di assenza di perdite
4a specie
1,5<Pmax≤5
5a specie
0,5<Pmax≤1,5
7a specie
Pmax≤0,04 (per gas 1° e 2° famiglia)*
Pmax≤0,07 (per gas 3° famiglia)*
L’entità della sovrapposizione per colpo d’ariete per manovre brusche (AP oAH espresse
rispettivamente in mar o m) può essere dedotta, nel,04<P
caso di condotte
realizzate con
max≤0,5 (per gas 1° e 2° famiglia)*
6a speciePE 100 (modulo elastico 1.000 MPa), può essere dedotta dalla figura seguente,
0,07<Pmax≤0,5 (per gas 3° famiglia)*
in funzione della velocità del fluido.
AP (bar)
AH (m)
*1° famiglia: gas manifatturati; 2° famiglia: gas naturali; 3° famiglia: GPL – Gas Petrolio Liquefatti.
Il dimensionamento delle reti gas ha come obiettivo la determinazione del diametro della condotta per assicurare il convogliamento della
quantità di gas necessaria. I parametri principali di cui tener conto, esplicitamente presi in esame in fase progettuale, sono:
•
l’ubicazione, la tipologia ed il numero di utenze da alimentare, secondo i consumi specifici e tenendo conto anche delle condizioni
climatiche;
•
la pressione di esercizio (le perdite di carico devono essere contenute entro i parametri di progetto);
•
la velocità del gas, tale da limitare il trascinamento di impurità, perdite di carico e rumorosità (valori massimi di 5 m/s per condotte
di 7a specie, 15 m/s per condotte di 6a specie, 25 m/s per condotte di 4a e 5a specie).
Le condotte in polietilene devono essere sempre interrate con una profondità minima che è funzione della specie, della sede e delle condizioni
di posa, in accordo a quanto indicato nel seguente prospetto:
Profondità minima interramento (m)
4a e 5a
6a e 7a
Sede di posa
Note
specie
specie
Sede stradale
Zone non soggette a
traffico
veicolare (marciapiedi,
parchi pubblici, ecc.)
0,90
0,60
0,40
0,40
La tubazione deve essere
posata da almeno 0,50 dal
bordo della carreggiata
Per brevi tratti, in
corrispondenza
di cunette e
V (m/s)
fossi di scolo, è permessa
una profondità di
interramento minore ma
comunque non inferiore a
0,50 m
Terreni di campagna
0,90
0,60
Terreni rocciosi
0,40
0,40
3
In caso di interferenza con altri servizi interrati (parallelismi, sottopassi, ecc.) la distanza misurata tra le due superfici affacciate deve
permettere gli eventuali interventi di manutenzione su entrambe; in ogni caso, se l’interferenza riguarda linee elettriche e telefoniche
interrate preesistenti si applicano le disposizioni di legge e le normative emesse
dagli enti competenti.
La posa delle condotte nello scavo deve essere realizzata con modalità tali da evitare il danneggiamento ed anomale sollecitazioni di tipo
meccanico (l’appoggio continuo sul fondo dello scavo deve interessare, per tutta la lunghezza, la generatrice inferiore della condotta). Il
fondo dello scavo deve essere piano e privo di asperità ed in presenza di
terreni rocciosi (o nel caso in cui non sia possibile realizzare le condizioni di appoggio), i tubi devono essere posati su un letto di sabbia o di
materiale inerte avente le stesse caratteristiche granulometriche.
Il rinterro dello scavo deve essere ottenuto fino ad assicurare una ricopertura adeguata della condotta con materiali di granulometria tale
da evitare il danneggiamento dei tubi o alle opere di protezione, se presenti. È inoltre necessario la sistemazione di un opportuno nastro di
segnalazione sopra la condotta per agevolarne l’ubicazione nel caso di eventuali successivi interventi per manutenzione.
RETI GAS – COLLAUDO
Il collaudo delle reti gas è comprensivo di tutte le operazioni necessarie ad accertare la corretta realizzazione delle condotte, sia durante
l’installazione che a conclusione dei lavori.
Le tubazioni posate devono essere sottoposte al test di tenuta della pressione in accordo alle indicazioni fornite dalla norma UNI 9165 (2004).
In relazione al diametro ed alla pressione di collaudo, la prova può essere sia di tipo pneumatico (impiego di aria o di un gas inerte) oppure
idraulico (prevedendo, in questo caso, le modalità per l’eliminazione dell’acqua) e può essere effettuata su tronchi di differente lunghezza o
sull’intera estensione.
La prova di collaudo, che deve avvenire nelle condizioni più vicine possibile a quelle di esercizio, consiste nel sottoporre la condotta ad una
pressione pari ad almeno:
•
1,5 volte la pressione massima di esercizio per condotte di 4a e 5a specie;
•
1 bar per condotte di 6a e 7a specie.
La prova viene considerata conclusa con esito positivo se la pressione si è mantenuta costante per almeno 24 ore (a meno delle variazioni
dovute all’influenza della temperatura).
Nel caso in cui il collaudo sia eseguito per tratte, o nel caso di inserimento di componenti successivamente alla prova di tenuta a pressione,
dovrà essere effettuata una prova finale su tutta la condotta con aria o gas inerte, seguendo le stesse modalità descritte in precedenza.
TECNICHE SENZA SCAVO (NO DIG)
Le tecnologie di installazione senza scavo, note come “trenchless technologies” o “no dig“, si sono sempre più affermate come la soluzione
ottimale sia per il ripristino della funzionalità di condotte già installate nel sottosuolo ed ormai divenute col tempo difettose o addirittura
inutilizzabili, sia per la nuova messa in opera di tubazioni per fluidi in pressione.
Il punto di forza di queste metodologie di installazione risiede nella:
•
possibilità di effettuare la posa di tubazioni riducendo al minimo il numero degli scavi da effettuare ed evitando il danneggiamento
delle strutture di superficie e l’interferenza geomorfologica
•
maggiore sicurezza dei cantieri che risultano anche meno ingombranti
•
maggiore velocità di posa
•
riduzione globale dei costi
•
minimo impiego di mano d’opera
•
riduzione dell’impatto socio-ambientale
Le principali tecniche possono essere suddivise in tre ambiti applicativi, secondo la tipologia di intervento:
Rinnovo: le tecniche consentono di ripristinare la funzionalità di condotte già presenti senza eliminarle
Sostituzione: con queste le tecniche la condotta preesistente nel sottosuolo viene sostituita completamente con una nuova di uguale o
maggiore diametro
Installazione: le tecniche di questo gruppo permettono di installare nuove condutte interrate senza ricorrere a trincee continue.
Nell’applicazione di questi metodi la scelta del tubo in polietilene gioca un ruolo fondamentale, per una varietà di caratteristiche che lo
rendono insostituibile, quali:
•
l’elevata resistenza alla propagazione di intagli che si possono generare sulla superficie esterna a seguito dell’inserimento in
condotte già esistenti;
•
l’elevata flessibilità del manufatto fino a grandi diametri per l’adattamento alle curve;
•
l’adeguata resistenza meccanica per sopportare le sollecitazioni di trascinamento e torsionali;
•
il caratteristico comportamento viscoelastico, che permette una riduzione temporanea della sezione in fase di inserimento nella
vecchia condotta;
•
la facilità di giunzione attraverso le tecniche di saldatura;
•
l’elevata competitività economica rispetto ad altri materiali;
•
gli elevati standard di affidabilità e sicurezza nel trasporto di fluidi in pressione (elevata resistenza alla propagazione rapida della
fattura).
Nel rispetto della legislazione vigente (D.P.C.M. del 3/3/99) possono essere utilizzate tecniche senza scavo (no dig) per la riabilitazione di
condotte preesistenti o per la realizzazione di reti interrate ex novo. Tra le metodologie più utilizzate, che comunque richiedono sempre a
livello preliminare studi morfologici del sottosuolo per una mappatura
tridimensionale del terreno ed ispezioni televisive sullo stato di conservazione delle superfici interne di vecchie reti interrate, in aggiunta da
un’oculata selezione dei materiali costituenti le tubazioni utilizzate per l’opera, possono essere citate:
•
SLIP LINING: questa tecnica permette l’inserimento in un’unica soluzione un tratto di condotta avente una lunghezza tra 100 e
300 m all’interno di una condotta di diametro maggiore, realizzando un numero limitato di scavi; ènapplicabile a tubi con diametro
de compreso nell’intervallo 50-1000 mm e PN 2,5-25 e richiede la verifica puntuale dello sforzo di trazione, che deve essere sempre
inferiore al valore massimo ammissibile (l’attrito tra le superfici può essere ridotto ricorrendo ad apposite soluzioni lubrificanti);
•
CLOSE FIT: nella condotta da sottoporre a risanamento viene inserito un tubo avente un diametro esterno maggiore del diametro
interno della condotta stessa, sfruttando la riduzione della sua sezione; una volta completato l’inserimento, il nuovo tubo viene
espanso fino alla completa aderenza alle pareti della condotta preesistente;
•
ROLL DOWN: con questa tecnica, adatta alla gamma diametri 110-500 mm, si effettua l’inserimento di una nuova tubazione di
diametro esterno uguale a quello interno della condotta già presente nel sottosuolo, attraverso l’iniziale riduzione del 10-15% del
suo diametro, il trascinamento all’interno della vecchia condotta e la sua successiva espansione alle dimensioni originali;
•
SUBLINE: la sostituzione della vecchia condotta viene effettuata con l’inserimento di tubazioni di spessore sottile dello stesso
diametro operando sul cantiere deformazioni temporanee ad U che riducono l’ingombro del 40%. Dopo l’inserimento per
trascinamento, effettuato applicando fasce di contenimento, le tubazioni sono riportate alla forma originale per pressurizzazione;
4
•
•
•
•
PIPE SPLITTING: le tubazioni già presenti nel sottosuolo, se costituite da materiali fragili (cemento, gres, ghisa grigia, PVC,
ecc.) possono essere sostituite attraverso un’ogiva di rottura che le frantuma, seguita da un alesatore che produce una zona di
scorrimento per una nuova condotta in polietilene avente un diametro maggiore o uguale a quello esistente; la tecnica può essere
utilizzata per tubazioni con diametro fino a 710 mm e per tratti di lunghezza fino a circa 150 m tra uno scavo e l’altro;
PIPE BURSTING: le tubazioni già presenti nel sottosuolo, se costituite da materiali duttili (acciaio, ghisa sferoidale, ecc.) possono
essere sostituite attraverso una testa di taglio che le seziona, seguita da un alesatore che produce una zona di scorrimento per una
nuova condotta in polietilene avente un diametro maggiore o uguale a quello esistente;
DIRECTIONAL DRILLING (TRIVELLAZIONE ORIZZONTALE TELEGUIDATA –T.O.T.): con questo termine si raggruppa un
insieme di tecniche che permettono la posa in opera di condotte in polietilene con diametro nell’intervallo 50-400 mm e PN 4-25,
realizzando con apparecchiature standard una trivellazione sotterranea direzionabile con un minimo intervento per gli scavi in
superficie; questo metodo prevede lo scavo di un foro pilota di piccolo diametro (in funzione della tubazione da posare e del tipo di
terreno) ed il successivo allargamento del foro per mezzo di un alesatore che percorre a ritroso il tracciato con la contemporanea
posa della nuova condotta ad esso collegata;
MICROTUNNELLING: uno dei metodi più utilizzati per la posa di condotte aventi diametri nell’intervallo 250-3000 mm, basato
sull’utilizzo di uno scudo cilindrico attrezzato frontalmente con un dispositivo di perforazione; l’avanzamento dell’attrezzatura
avviene a mezzo di un carrello di spinta dotato di martinetti agenti sui tubi installati, i quali all’avanzare del fronte di scavo, vengono
man mano posizionati in coda al microtunneller e trasmettono a questo la spinta; con l’avanzamento del microtunneler il materiale
di scavo è sospinto all’interno dello scudo dove viene frantumato fino a dimensioni tali da poter essere trasportato all’esterno con
circolazione di sospensioni di bentonite in acqua in circuito chiuso.
CONDOTTE PER SCARICHI - POSA IN OPERA
La profondità di posa delle condotte in PP-HM deve essere stabilita in relazione alle dimensioni delle tubazioni, alle condizioni di messa in
esercizio della condotta ed a parametri specifici di progetto (tipologia del terreno di posa, calcoli statici e dinamici, ecc.).
La profondità dello scavo deve essere tale da garantire un’altezza di copertura minima di almeno 50 cm in caso di condotte soggette a carichi
di automezzi pesanti.
La larghezza minima dello scavo, misurata in corrispondenza del fondo, deve essere regolata dalla profondità della trincea, in accordo a
quanto suggerito dalla seguente tabella (valori espressi in m).
DN
110
160
200
250
315
400
500
h<1,00
0,50
0,60
0,60
0,75
0,80
1,10
1,20
Profondità della trincea (m)
1,00≤h≤1,75
1,75<h≤4,00
0,80
0,90
0,80
0,90
0,80
0,90
0,80
0,90
0,80
0,90
1,10
1,10
1,20
1,20
h>4,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,00
1,10
1,20
Nel terreno di scavo deve essere verificata l’assenza di materiali potenzialmente dannosi per i tubi, mentre il terreno deve avere caratteristiche
conformi ai requisiti di progetto e le esigenze dei calcoli statici.
Lo strato di sottofondo inferiore deve servire per l’appoggio del tubo consentendo la più omogenea distribuzione delle tensioni. Deve essere
realizzato e costipato con la massima cura per evitare carichi concentrati locali e deve avere uno spessore minimo di 10 cm (nel caso di
terreni rocciosi almeno 15 cm), prevedendo avvallamenti in corrispondenza dei
raccordi. Lo strato di sottofondo superiore, la cui altezza dipende dall’angolo di appoggio della tubazione, deve essere altrettanto accuratamente
costipato, prestando particolare cura al rinfianco laterale ed inferiore della condotta per evitare ogni spostamento. L’angolo di appoggio del
tubo, dedotto dai calcoli statici e fondamentale nell’influenza sulle
deformazioni, può variare tra 120° e 180°. Il rinfianco deve essere effettuato posando l’apposito materiale sia a destra che a sinistra del tubo
e verificando che vi sia una adeguata costipazione per ridurre al minimo ogni tipo di deformazione. I materiali per il sottofondo ed il rinfianco
dei tubi non devono contenere oggetti aventi dimensioni superiori a 22 mm per condotte con DN≤200 mm e superiori a 40 mm in caso di
condotte con DN>250 mm. La copertura, dopo la costipazione, deve avere uno spessore di almeno 15 cm al di sopra del tubo (superiore nel
caso di presenza di pietre aventi dimensioni superiori a 10 cm nel materiale di rinterro).
I tubi devono essere attentamente controllati prima della posa per verificare l’assenza di danni dovuti al trasporto. Se necessario, il taglio di
un’unità deve essere effettuato perpendicolarmente all’asse del tubo con idonea attrezzatura (sega circolare con disco in alluminio o disco
segmentato al diamante). I raccordi non devono, invece, essere mai
accorciati. La successiva smussatura del tubo tagliato può essere realizzata con una piccola sega circolare con sovrapposto un disco abrasivo,
tenendo conto che l’angolo di smusso deve essere di circa 15°.
METODI DI GIUNZIONE – INTRODUZIONE
La varietà di tecniche di giunzione disponibili per collegare i diversi elementi costituisce uno dei fattori chiave alla base del successo del
polietilene.
Il collegamento tra tubi e raccordi viene realizzato mediante la giunzione meccanica o la saldatura termica, anche se quest’ultima costituisce
la soluzione di più ampio utilizzo, considerata la semplicità di esecuzione, la rapidità e l’economicità (nel caso di collegamento tra tubi in
polietilene e tubi metallici sono disponibili sistemi di transizione).
La realizzazione della saldatura prevede il riscaldamento fino alla fusione delle superfici interessate, sia attraverso tecniche ad elementi termici
per contatto (saldatura testa-testa) che per elettrofusione. Le operazioni devono essere eseguite da personale in possesso dell’opportuna
abilitazione, mentre le attrezzature di saldatura devono soddisfare i requisiti di conformità alle corrispondenti norme (UNI 10565 e UNI
10566).
Varie sono le caratteristiche che rendono le tubazioni in polietilene particolarmente adeguate alle operazioni di giunzione per saldatura
termica:
•
qualità delle materie prime: i requisiti delle norme vigenti assicurano una resistenza all’ossidazione sufficientemente alta per
evitare fenomeni di termo degradazione del materiale; inoltre, la stabilità e l’inerzia chimica del polietilene ela possibilità di fondere
il materiale ripetutamente a temperature relativamente basse, senza modificare le proprietà meccaniche richieste, semplificano
notevolmente i procedimenti di saldatura;
•
tolleranza geometrica dei manufatti: ciò permette una coassialità/conicità delle superfici;
•
semplicità dei controlli (sia non distruttivi, generalmente visivi ed eseguiti in situ, sia distruttivi, riferiti al controllo di processo):
ciò permette standard qualitativi notevolissimi ed una ridotta incidenza della manualità dell’operatore;
•
maneggevolezza delle strumentazioni: ciò favorisce al massimo la praticità dell’operazione;
•
compatibilità tra diversi tipi di PE: i prodotti in PE80, monomodali e bimodali, ed i prodotti in PE100, bimodali, sono totalmente
compatibili, indipendentemente dal colore della resina, e quindi saldabili tra di loro con tutti i tipi di saldatura;
•
compatibilità di diversi spessori: utilizzando la saldatura per elettrofusione è possibile unire tubi di diametro esterno uguale
ma con differente spessore di parete; l’inevitabile variazione della sezione interna non comporta in questo caso la riduzione della
resistenza del giunto, come accadrebbe invece nella saldatura testa a testa.
5
La scelta della tecnica di giunzione più appropriata influenza l’affidabilità ed il comportamento a lungo termine della condotta. Generalmente,
i campi di impiego raccomandati per i diversi metodi sono riassunti nel seguente prospetto.
Metodo di saldatura
Testa-testa
Elettrofusione
Campo applicativo
dn ≥63 mm
dn ≥20 mm
METODI DI GIUNZIONE – ELETTROFUSIONE
Si tratta di un processo di giunzione attraverso il quale i due elementi vengono uniti mediante l’inserimento delle loro estremità in un
manicotto elettrosaldabile, riscaldato al suo interno per mezzo di una resistenza elettrica (effetto Joule) collegata alla relativa saldatrice. I
parametri di saldatura (intensità e durata della corrente erogata al giunto) sono indicati dal produttore del raccordo e vengono identificati
dalla saldatrice attraverso lalettura ottica di codici a barre.
L’elettrofusione è ampiamente utilizzata per la saldatura delle derivazioni della condotta principale, effettuate mediante collari di presa e
selle, per gli interventi di manutenzione su reti e realizzazione di giunzioni tra condotte di diverso spessore (purché con lo stesso diametro).
Le indicazioni di riferimento per questo tipo di saldatura sono contenute nella norma UNI 10521 (1997).
Prima di procedere alla saldatura è necessario verificare l’efficienza delle attrezzature e le dimensioni degli elementi da collegare (compresa
l’ovalizzazione dei tubi), considerando realizzabile l’operazione soltanto in un campo di temperatura tra -5 e +40 °C. Le estremità dei tubi
da saldare devono essere preparate raschiandole per un tratto di lunghezza superiore a quella del raccordo di almeno 10 mm e per una
profondità corrispondente a 0,1 mm per DN≤63 ed a 0,2 mm per DN>63.
METODI DI GIUNZIONE – GIUNZIONE MECCANICA
Questo tipo di giunzione deve garantire caratteristiche di antisfilamento ed assoluta tenuta dell’impianto nelle condizioni di esercizio stabilite
dal progetto; si realizza mediante giunti metallici a serraggio meccanico, alcuni dei quali non esercitano graffaggio sulla superficie esterna
del tubo e necessitano quindi di una boccola interna, oppure raccordi a compressione in materiali plastici.
METODI DI GIUNZIONE - SALDATURA TESTA-TESTA
La condizione necessaria all’applicazione di questa tecnica prevede che i tubi ed i raccordi abbiano gli stessi diametro e spessore nominali.
Il procedimento prevede il raggiungimento della fusione degli elementi da sottoporre a giunzione, attraverso un opportuno termoelemento
(saldatrice a piastre), e quindi nel portare a contatto le due estremità esercitando una compressione per tempi stabiliti.
Gli standard di riferimento per questo tipo di saldatura sono:
•
•
UNI 10520 (1997): per tubi di tutti i tipi di PE di qualsiasi dimensione
UNI 10967 (2001): per tubi in PE100 con spessore maggiore di 20 mm
La saldatura deve avvenire in luoghi asciutti ed al riparo da eventuali eventi atmosferici (pioggia, neve, vento, irraggiamento solare diretto)
ed in un intervallo di temperature compreso tra -5 e +40 °C. Nella fase preliminare della saldatura, è necessaria la pulizia accurata delle
superfici degli elementi da collegare, il loro bloccaggio ed allineamento (con un disassamento massimo del 10% ed in ogni caso mai superiore
a 2 mm) e la fresatura delle superfici da saldare immediatamente prima di procedere alla giunzione.
Il ciclo di saldatura è suddiviso nelle seguenti fasi, dettagliate nel prospetto successivo:
1. accostamento e preriscaldamento: le due superfici da saldare sono avvicinate al termoelemento alla temperatura di T, assoggettate ad
una pressione pari a 0,15 MPa e mantenute in contatto per un tempo t1 necessario ad ottenere un cordolo uniforme avente larghezza pari
a (0,5 + 0,1·en dove en = spessore di parete del tubo) mm; i valori di pressione del circuito idraulico per questa condizione dipendono dalle
caratteristiche costruttive della saldatrice (i valori sono tabulati per ogni modello dal rispettivo produttore);
2. riscaldamento: la pressione viene ridotta a 0,02 MPa e mantenuta per un tempo t2;
3. rimozione del termoelemento: dopo aver allontanato le due superfici, il termoelemento deve essere tolto nel più breve tempo possibile
per non raffreddare eccessivamente la zona di saldatura (comunque non superiore a t3);
4. raggiungimento della pressione di saldatura: le due superfici da saldare sono poste in contatto aumentando gradualmente la
pressione in un tempo pari a t4 e fino al valore di 0,15 MPa;
5. saldatura: le due superfici sono mantenute in contatto con una pressione pari a 0,15 MPa per un tempo t5;
6. raffreddamento: gli elementi devono essere mantenuti bloccati alla saldatrice per un tempo t6.
Parametro
Unità di misura
T Elemento
°C
t1
p1
t2
p2
t3
p3
t4
t5
p5
t5 bis
p5 bis
t6
p6
6
s
MPa
s
MPa
s
MPa
s
s
MPa
s
MPa
s
MPa
PE80 e PE100 (UNI 10520)
en≤12
en>12
210±10
200±10
Vedi punto 1
0,15
(12·en)±en
0,02
<4+0,3·en
0
Vedi punto 1
0,15
(12·en)±en
0,02
<4+0,3·en
0
PE100 (UNI 10967)
en<20
en≥20
215±5
230±5
Vedi punto 1
0,15
Vedi punto 1
0,15
(12·en)±en
0,02
<4+0,3·en
(60+10·en)±1%
0,02
<10
≤10
0
0
4+0,4·en
(3+ en)·60
0,15
4+0,4·en
(3+ en)·60
0,15
4+0,4·en
(3+ en)·60
0,15
-
0,15
(3+ en)·60
0,05±0,01
0
0
0
0
-
-
10
CICLO DI SALDATURA PER PE80 E PE100 SECONDO UNI 10520 - CICLO DI SALDATURA PER PE100 (en≥20 mm) SECONDO UNI 10967
Pressione di contatto [MPa]
1
2
Pressione di contatto [MPa]
3 4
5
6
1
0,15
2
3 4
5
5 bis
6
0,15
0,05
0,02
Tempo [s]
t1
t2
t3 t4
t5
t6
0,02
Tempo [s]
t1
t2
t3 t4
t5
t5 bis
t6
DOMANDE FREQUENTI
•
Quali sono le norme di riferimento attualmente applicabili ai tubi in polietilene e polipropilene prodotti da Idrotherm
2000?
Gli standard di riferimento, continuamente revisionati ed aggiornati per tener conto dell’evoluzione tecnica dei materiali e delle tecnologie di
trasformazione, sono elencati distintamente per campo applicativo nel prospetto sotto indicato:
Pressione di contatto [MPa]
Settore applicativo
Norma di
riferimento
Polietilene
Trasporto di acqua per uso umano in pressione
(UNI) EN 12201-2
Polietilene
Proprietà organolettiche (odore e sapore) dell’acqua trasportata
UNI EN 1622
Polietilene
Distribuzione di gas combustibili
(UNI) EN 1555-2
0,05
Polietilene
Trasporto di acqua per usi generali, fognature e scarichi in pressione
UNI EN 13244-2
0,02
Polietilene
Fognature e scarichi interrati non in pressione
UNI EN 12666-1
1
0,15
Materiale
Tubi
2
3 4
5
t2
t3 t4
Polipropilene
alto modulo
6
Tempo [s]
Polietilene
t1
5 bis
t5
Trasporto di fluidi industriali in pressione
t5 bis
t6
Scarichi e trasporto
di fluidi industriali non in pressione
UNI EN ISO 15494
UNI EN 13476-2
•
Come sono classificati i vari tipi di polietilene utilizzati per la realizzazione di condotte per il trasporto di fluidi in
pressione?
La classificazione, definita dalle norme internazionali ISO, avviene in base al parametro MRS (Minimum Required Strength) ossia la resistenza
minima prevista che deve essere garantita dal polietilene dopo 50 anni di esercizio alla temperatura di 20 °C.
Lo sforzo circonferenziale, generato contro la parete interna del tubo in conseguenza della pressione idrostatica applicata dallo stesso, vede
associare ad ogni MRS un valore di “sforzo di progetto” σs, ottenuto dividendo MRS per il “coefficiente di sicurezza” C.
Per le reti di distribuzione dell’acqua il coefficiente di sicurezza corrisponde a C=1,25, secondo quanto stabilito dallo standard EN 12201,
mentre per le reti di distribuzione del gas il coefficiente vale C=3,25 (conformemente ai DD.MM. del 16 e 17/4/08).
Designazione
PE80
PE100
PE100 RC
MRS
8
10
10
σs acqua
6,4
8,0
8,0
σs gas
2,4
3,1
3,1
•
Qual è l’intervallo di temperatura applicativo per l’impiego dei tubi in polietilene per il trasporto di acqua?
In accordo a quanto previsto dallo standard EN 12201, i tubi per il trasporto di acqua possono essere utilizzati fino alla temperatura limite
di 40 °C, considerando che il valore della pressione nominale PN deve essere corretto nell’intervallo tra 20 e 40 °C secondo il seguente
prospetto:
Temperatura (°C)
≤20
30
40
6,4
5,5
4,7
10,0
8,7
7,4
Pressione nominale PN (bar)
12,5
16,0
10,8
13,9
9,2
11,8
25,0
21,7
18,5
Per quanto concerne, invece, il limite inferiore di temperatura di impiego, i tubi in polietilene possono essere utilizzati fino a circa –60
°C, compatibilmente con la resistenza chimica del materiale all’additivo introdotto nell’acqua come fluido antigelo (a titolo di esempio, il
polietilene è chimicamente resistente verso il glicole etilenico secondo quanto
indicato dallo standard ISO/TR 10358).
•
Qual è il campo di pressione previsto per l’impiego dei tubi in polietilene per il trasporto di gas combustibili?
Secondo quanto previsto dalle prescrizioni in vigore in Italia (D.M. del 16/4/08 e D.M. del 17/4/08), i tubi in polietilene possono essere
utilizzati al massimo fino a 5 bar (coefficiente di progetto 3,25). In dettaglio, le pressioni massime di esercizio ammesse per le diverse serie
di spessori sono indicate nel seguente prospetto:
SDR
8
5
Serie
17,6
11
PE80 (bar)
3
5
PE100 (bar)
3,7
5
7
•
A quali sostanze il polietilene alta densità risulta chimicamente resistente?
Il polietilene presenta un’elevatissima resistenza verso la maggior parte delle sostanze chimiche; è insolubile in tutti i solventi inorganici
ed organici a 20 °C, ma viene attaccato da mezzi fortemente ossidanti e tende a rigonfiarsi già a temperatura ambiente. Per una guida alla
valutazione della resistenza chimica nei confronti di diversi agenti può essere consultato lo standard ISO/TR 10358.
•
Qual è il significato dei termini SDR e S che compaiono nella definizione dei diversi formati di tubi in polietilene?
Con questi termini si definiscono due valori che esprimono entrambi il rapporto dimensionale dei tubi. SDR indica il “rapporto dimensionale
standard”, ottenuto dividendo il diametro esterno nominale per lo spessore nominale del tubo.
SDR =
D
N
en
S indica invece la “serie” del tubo (secondo la norma ISO 4065), in accordo alla relazione:
S=
SDR − 1
2
•
Che cosa significa la sigla VRC per i tubi del tipo Renovation VRC®?
VRC è l’acronimo di Very Resistant to Crack (elevatissima resistenza alla fessurazione). Con questa sigla vengono designatitubi contraddistinti
da una straordinaria resistenza ai fenomeni di fessurazione (SCG>5000 ore secondo ISO 13479) provocati incidentalmente da graffi ed
intagli superficiali durante la posa o dai carichi puntuali del terreno. Le
condotte realizzate con PE100 RC, progettate per un tempo di vita superiore a 100 anni, sono ideali per l’installazione in trincea senza il letto
di sabbia e per le varie tecnologie di posa senza scavo (no dig).
•
Quali sono i settori applicativi per i tubi del tipo Renovation VRC®?
I campi di applicazione dei tubi Renovation VRC® sono quelli previsti dalle rispettive norme di riferimento per il trasporto di acqua in
pressione per uso umano (EN 12201) e dei gas combustibili (EN 1555): le condizioni operative di impiego sono pertanto le medesime da
adottare con le condotte realizzate in PE100.
•
I tubi “multistrato” in polietilene sono conformi alle norme europee?
I tubi “multistrato” realizzati in PE 100 RC ad esempio del tipo blu/nero/blu (Renovation VRC® +) oppure arancio/nero/arancio (Renovation
VRC® + Gas), sono contemplati dagli standard europei EN 12201 e EN 1555 per il trasporto dell’acqua e dei gas combustibili rispettivamente.
I tubi Renovation VRC® + soddisfano i requisiti aggiuntivi, in termini di resistenza alla decoesione, oltre a tutte le altre prescrizioni previste
dalla norma di riferimento.
•
È possibile saldare tubi in PE80 con tubi in PE100 oppure tubi in PE100 con tubi in PE100 RC?
La presenza sul mercato da molti anni di resine PE80 e resine PE100, a cui recentemente si sono aggiunte le resine PE100 RC, rende possibili
differenti combinazioni nella saldatura testa a testa o nella giunzione per elettrofusione. Le evidenze sperimentali raccolte nel corso degli
anni, verificate e comprovate da numerosi istituti europei preposti alle
verifiche sulla saldatura, permettono oggi di asserire con assoluta certezza la totale compatibilità alla saldatura ed affidabilità della giunzione
tra PE80 e PE100 (anche nella variante PE100 RC) di qualsiasi colorazione (es. nero-arancio, nero-blu, ecc).
•
È prevista la marcatura CE sui tubi in polietilene?
Allo stato attuale non è possibile marcare CE le tubazioni in materiale plastico per i campi di applicazione del trasporto fluidi in pressione o
degli scarichi.
Contrariamente a quanto previsto dalla risoluzione n° 973 del CEN TC 155 dell’ottobre 2008, infatti, le norme armonizzate EN 15012, EN
15014 e EN 15015 non sono state pubblicate né nella Gazzetta della Comunità Europea né in quella della Repubblica Italiana (pur essendo
rimaste in vigore e recepite come norme UNI EN).
Il CEN ha comunque stabilito la costituzione di gruppi di lavoro per la definizione di nuove norme applicabili ai fini della marcatura CE nel
settore delle tubazioni in materiale plastico e che, una volta pubblicate, sostituiranno le norme attualmente in essere.
8