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TUBI DI POLIETILENE E POLIPROPILENE

ASSOCIAZIONE IDROTECNICA ITALIANACorso di

GESTIONE DEI SERVIZI IDRICI

Università degli Studi ROMA TRE

dott. ing. Catello MASULLOe-mail: c.masullo@hydroarchsrl.com

Si ringrazia System Group

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TUBI DI POLIPROPILENE

CON PROFILO DI PARETE STRUTTURATO

PER CONDOTTE DI SCARICO INTERRATENON IN PRESSIONE

StrutturatiTUBAZIONI STRUTTURATE IN PP TUBAZIONI STRUTTURATE IN PP

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NORMATIVENORMATIVE

PROGETTAZIONE: UNI EN 1295-1 + prEN 1295-3Progetto strutturale di tubazioni interrate sottoposte a differenti condizioni di carico.

POSA: UNI ENV 1046Tubature plastiche e sistemi di canalizzazione - Sistemi esterni per la raccolta dell’acqua o di risanamento all’esterno delle strutture edili - Pratiche di installazione sopra o sotto terra.

COLLAUDO IN OPERA: UNI EN 1610:1999Costruzione e collaudo di connessioni di scarico e collettori di fognatura.

+ norme per risanamenti, manutenzione ecc.

COSTRUZIONE TUBI: UNI 10968-1 (traduzione del prEN 13476-1)Sistemi di tubazioni plastiche non in pressione per scarichi interrati e fognature – Sistemi di tubazioni a parete strutturata di policloruro di vinile non plastificato (PVC-U), polipropilene (PP) e polietilene (PE) – Parte 1: Specifiche per i tubi,i raccordi ed il sistema.

4

Condotte flessibili

CONDOTTE TIPO FLESSIBILE (PVC - PE)CONDOTTE TIPO FLESSIBILE (PVC - PE)

Requisiti minimi prestazionali: sono i medesimi per tubi strutturati (PE – PP – PVC) che per i tubi compatti tradizionali di PVC

elevatissimalimitataCapacità di far sistema

DIN EN 295-3DIN EN 295-3Resistenza abrasione

gamma elevatagamma elevataRaccorderia e pezzi speciali

EN 744EN 744Resistenza agli urti

UNI EN ISO 9967UNI EN ISO 9967Durabilità (creep)

EN 1277EN 1277Tenuta idraulica

UNI EN 1446UNI EN 1446Flessibilità anulare

UNI EN ISO 9969UNI EN ISO 9969Rigidità anulare (SN)PE corr. UNI 10968PVC UNI EN 1401

CARATTERISTICHE RICHIESTE

5

Condotte flessibili

PE a.d. PVC

ridotto valore di modulo elastico

maggiore spessore

maggiore peso

maggiore costo

saldatura di testa

migliore resistenza agli urti

maggiore valore di modulo elastico

minore spessore

minore peso

minore costo

bicchiere

minore resistenza agli urti

INIZIALE PREFERENZA PER PVCINIZIALE PREFERENZA PER PVC

6

Evoluzione

OBIETTIVI SVILUPPOOBIETTIVI SVILUPPO

Profilo ottimale condotta tipo flessibile resistenza allo schiacciamento (SN)

pesi ridotti (→ minore costo, migliore movimentazione)

giunzione a bicchiere

elevata resistenza agli urti (bassa fragilità)

costo ridotto

TIPO LISCIO COMPATTOTIPO STRUTTURATO

SpiralatoTIPO STRUTTURATO

Corrugato

7

EVOLUZIONE TUBI PARETE STRUTTURATAEVOLUZIONE TUBI PARETE STRUTTURATAConfronto profili

elevato valore del momento d’inerzia della parete

(valore di rigidità anulare conseguito con minor impiego di materiale)

a parità di rigidità anulare le tubazioni costruite in PE/PP con profilo di parete strutturato hanno: pesi, costi ed oneri di posa inferiori

8

PRODUZIONE TUBI CORRUGATI PE-PPPRODUZIONE TUBI CORRUGATI PE-PPProduzione corr.

9

LA POSA SECONDO UNI ENV 1046LA POSA SECONDO UNI ENV 1046

Tipiche variazioni nella deflessione lungo una tubazione per due livelli di qualità d’installazione

La deflessione finale è raggiunta più velocemente se il tubo è soggetto ai carichi del traffico. La variazione nella deflessione dopo l’installazione dipende soprattutto dall’assestamento e consolidamento del terreno circostante.

1 Deflessione del tubo

2 Con traffico

3 Senza traffico

4 Deflessione da assestamento

5 Deflessione da installazione

6 Tempo dopo installazione

7 Fase 1 (installazione)

8 Fase 2 (assestamento)

10

LA POSA SECONDO UNI ENV 1046LA POSA SECONDO UNI ENV 1046

Tipiche variazioni nella deflessione lungo una tubazione per due livelli di qualità d’installazione

1 Deflessione del tubo

2 Deflessione massima dopo l’installazione

3 Installazione normale del tubo

4 Deflessione media dopo l’installazione

5 Alta classe d’installazione del tubo

6 Lunghezza della tubazione

La differenza tra la deflessione media (4) e la massima (2) varia ed èinferiore se i tubi sono di rigidità anulare maggiore (5)

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RICHIESTE DEL MERCATORICHIESTE DEL MERCATO

Gestori + Tecnici + Installatori

1. maggiore tolleranza delle negligenze di posa

2. maggiore sicurezza nelle situazioni critiche (superficiali) di posa

3. maggiore affidabilità su interventi di manutenzione futuri

mantenimento caratteristiche di pregio dei tubi flessibili

con elevato irrigidimento anulare

=

12

13476 class. rig. an.

UNI 10968

DN ≤ 500 mm: 4 – 8 – 16

DN > 500 mm: 2 – 4 – 8 – 16

CLASSIFICAZIONE RIGIDITA’ ANULARECLASSIFICAZIONE RIGIDITA’ ANULARE

Il valore della rigidità anulare “ SN “

è determinato da test

eseguito in conformità a UNI EN ISO 9969

13

13476 class. rig. an.

E = modulo elastico del materiale [MPa]Dm = diametro medio del tubo [m]I = momento d'inerzia (I = s3/12) [mm4/mm]

L’espressione rappresentativa della rigidità è

CLASSIFICAZIONE RIGIDITA’ ANULARECLASSIFICAZIONE RIGIDITA’ ANULARE

3m

R DIES •

=

14

I MATERIALII MATERIALI

VALORI TIPICI DI MODULO ELASTICOVALORI TIPICI DI MODULO ELASTICO

PE E = ≥ 800 [MPa]PE E = ≥ 800 [MPa]

PP E = 1700 - 1900 [MPa]PP E = 1700 - 1900 [MPa]

PVC E = ≥ 3000 [MPa]PVC E = ≥ 3000 [MPa]

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POLIPROPILENEPOLIPROPILENE

PRINCIPALI DIFFERENZE COL PE

EN 744(nessuna rottura a 0°C)

EN 744(nessuna rottura a 0°C)

Resist. all’urto

0,930 g/cm30,950 g/cm3Densità

≥ eccellenteeccellenteResistenza all’abrasione

elevatabuonaResistenza shock termici

1700 – 1900≥ 800E (modulo elastico)

PPPEcaratteristica

Scabrezza tubazione PP: la medesima del PE

16

TUBO CORRUGATO

IN POLIPROPILENE (PP)

ad elevato modulo elastico

con maggiore rigiditàanulare (SN16)

RISPOSTA ALLE ESIGENZE DEL MERCATORISPOSTA ALLE ESIGENZE DEL MERCATO

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HYDRO 16 : I COSTIHYDRO 16 : I COSTI

settembre 2006 DN (d.e.) 200 250 315 400 500 630 800 1000 1200

PE SN8 9,36 13,74 21,83 31,82 55,26 76,28 148,40 214,30 315,10

PP SN16 10,48 15,39 24,45 35,64 61,89 87,72 170,66 246,45 362,37

1,12 1,65 2,62 3,82 6,63 11,44 22,26 32,15 47,27

11,97% 12,01% 12,00% 12,01% 12,00% 15,00% 15,00% 15,00% 15,00%diff.

DN (d.e.) 200 250 315 400 500 630 800 1000 1200

PE SN8 4,68 6,87 10,92 15,91 27,63 38,14 74,20 107,15 157,55

PP SN16 5,24 7,70 12,23 17,82 30,95 43,86 85,33 123,23 181,19

0,56 0,83 1,31 1,91 3,32 5,72 11,13 16,08 23,64

11,97% 12,01% 12,00% 12,01% 12,00% 15,00% 15,00% 15,00% 15,00%diff.

Prezzi di listino (€/m)

Prezzi scontati (€/m)

18

PREZZI SCONTATIPREZZI SCONTATIPrezzi scontati

agosto 2006 → sconto 52%

prezzi espressi in €/m

173,938151,248141,792199,3921200*118,296102,86493,360168,672100081,91771,23260,384133,67095,87580042,10636,61434,94970,07054,30263029,70726,52520,93343,99734,35850017,10715,27412,71524,86419,63240011,73610,4788,56315,40812,1443157,3876,5955,9579,6967,776250

PP SN 16PE SN 8PE SN 4SN 8SN 4CORRUGATI UNI 10968PVC UNI EN 1401

De mm

19

HYDRO 16HYDRO 16

VANTAGGI HYDRO 16

1. > tolleranza sulle negligenze di posa (compattazione insufficiente)

2. > affidabilità su scavi a profondità ridotta

3. > sicurezza in caso di futuri interventi di scavo prossimi alla condotta

4. > sicurezza in trincee di elevata larghezza e parallelismi

5. rapporto costi benefici ulteriormente migliorato (ottimizzato)

20

HYDRO 16HYDRO 16

DIBATTITO

COSA NE PENSATE ?

21

Sviluppi prestazionali

nel campo delle resine di polietilene

TUBAZIONI PE100

22

Posa tubi PE

Norma di riferimento

POSA TUBI PE

UNI ENV 1046

23

Tubo PE : tecniche moderne di installazione

y Relining

y Perforazione guidata

y Inserimento per frantumazione di tubazione esistente (pipe bursting –slip lining ecc.)

y Trincea stretta

y Tecnica ad aratro

y Posa senza sabbia

y Microtunnelling

y ...

Varie tecniche trenchless

24

Tubo PE : tecniche moderne di installazione

Narrow trenching(trincea stretta)

Directional drilling(perforazione guidata)

Courtesy : TractoTechnik

25

Tubo PE : tecniche moderne di installazione

Pipe Bursting (inserimento per frantumazionedi tubazione esistente)

Courtesy : Tracto-Technik

26

Tubo PE : tecniche moderne di installazione

No-sand (posa senza sabbia)

Ploughing (tecnica ad aratro)

27

Tubo PE : tecniche moderne di installazione

Le peggiori condizioni reali che si possono considerarequando progettiamo un sistema di tubazioni:

I tubi saranno danneggiati e i difettisaranno presenti nella superficieesterna

Le pietre verranno a contatto con iltubo e creeranno una pressionelocalizzata

28

Peggiori condizioni reali

Difetti generabili nella superficie esternadurante l’inserzione del tubo o per movimentazione di cantiere

29

Peggiori condizioni reali

yDanneggiamenti accidentali (o negligenze ...)

30

Carico puntuale

Posizione permanente

Segmento perpendicolare al raggio del tubo

Posizione del punto di carico

Superficie esterna del tubo Superficie interna del tubo

frattura

31

Peggiori condizioni reali

yCarichi puntuali del pietrame inducono alla rotturaattraverso un meccanismo di crescita lenta della frattura

Courtesy : Dr. J. Hessel

32

l Fin dagli anni ‘60, il PE si é imposto come ilprincipale materiale fra le condotte di distribuzione !!

0

10MRS Class

RCP resistenza alla propagazionerapida della frattura

Melt Strength(processabilità)

SCG resistenzaalla crescita lentadella frattura

Rigidità

PE 100 Butene 3° generazione

MDPEHDPE 2° generazione

PE 100 Esene

HDPE °1 generazione

Stadi di sviluppo delle tubazioni PE

33

Obiettivi dello sviluppo

0

10

MRS Class

RCP resistenza alla propagazionerapida della frattura

Melt StrengthSCG resistenza alla crescita

lenta della frattura

Rigidità

PE 100 Butene 3° generazione

PE 100 Esene

Obiettivi dello sviluppo

EuroPE100Evolution

34

I tubi a ELEVATISSIMA resistenza al fenomeno di SCG

sono prodotti con polimero

Materia prima

XSC 50

35

Norma EN 12201

1) la conformità a questi requisiti dovrà essere dimostrata dal produttore della composizione (compound).

> 12 barISO

13477:1997(prova S4)

0 °CAria

8,0 bar10,0 bar

Temperatura di provaMezzo di provaPressione interna per:- PE 80- PE 100

ArrestoResistenza alla propagazione rapida della frattura per Ø 250 mm SDR 11

> 5000 hEN ISO 13479:1997

80 °C

8,0 bar9,2 bar165 h

acqua in acqua

Temperatura di provaPressione interna di prova- PE 80- PE 100Periodo di provaTipo di prova

Nessuna rottura durante la prova

Resistenza alla propagazione lenta della frattura, dimensioni tubi SDR 11 Ø 110 o 125 mm

ValoriParametri SCG ++Metodi di prova

Parametri di provaRequisiti 1)Caratteristiche

Norma EN 12201-1Caratteristiche delle composizioni di PE in forma di tubi

36

Discussione

l Approccio semplice– Ideati test di prova per simulare la peggiore

situazione che ci si può aspettare nella pratical intagli acuti e profondi, carichi relativamente elevatil Applicazione di fattori accelleranti per produrre

risultati di prova in un lasso di tempo accettabile e determinato che assicuri un meccanismo di fratturarilevabile

l alte temperature e tensioattivi

– Estrapolazione dei risultati per avvicinarsi allecondizioni pratiche utilizzando un coefficiente di sicurezza

37

Carico puntuale

Posizione permanente

Parete tubo 5 mm

10 mm

Segmento perpendicolare al raggio del tubo

HesselIngenieurtechnikTubo 110 mmPremente sferico10 mmDeformazione localecontrollataAcqua esterna – 2%Arkopal internamente80 °C8 bar

38

Risultati : test Carico puntuale

> 5000 hrs

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

7000R

esis

tenz

ate

mpo

in o

re

HDPE PE80

MDPE

PE100(a

)PE10

0 (b)

PE100Evo

lution

PE100Evo

lution

39

Prova di pressione sul tubo intagliato

ISO 13479

Tubo 63 - 125 mm

4 incisioni longitudinali

Acqua dentro e fuori

80 °C

PE 80 : 4,0 MPa

PE 100 : 4,6 MPa

Richiesto: > 165 h

40

Risultati : Prova su tubo intagliato

5000 ore

0

2000

4000

6000

8000

10000

12000R

esis

tenz

ate

mpo

in o

re

HDPE PE80M

DPEPE10

0(a)

PE100 (

b)PE10

0 (c)

PE100Evo

lution

PE100Evo

lution

PE100Evo

lution

PE100Evo

lution

41

Cone test

ISO 13480

Tubo ∅ 32 mm

cono da 1,12 volte d.i.

1 taglio longitudinale

Soluzione acquosa di Igepal

80 °C

Richiesto < 10 mm/gg

Gastec

42

Risultati : Cone test

Dopo 15 giorni

Dopo 30 giorni

XSC 50

PE100(b)MDPE

XSC 50 PE100(b) MDPE

43

Risultati : Cone testRottura innescata

Propagazione rotturaRottura non ancora iniziatadopo 40 giorni) su XSC 50

44

Discussione

yEstrapolazione fattori temporali : ISO 9080

Cosa significa una resistenza di 5000 ore ? CosaCosa significasignifica unauna resistenzaresistenza di 5000 ore ? di 5000 ore ?

I limiti temporali di estrapolazione sono basati sui reali risultati sperimentali allamassima temperatura di prova e sull’equazione di Arrhenius per la dipendenzadella temperatura utilizzando l’energia di attivazione apparente calcolata sulsecondo ramo (fragile) delle poliolefine stabilizzate [110 kJ/mol è un valoreconservativo per l’energia di attivazione del secondo ramo].

Δ T ke≥ 20 6≥ 30 18≥ 40 50≥ 60 100

Un test di 5000 ore a 80 °C, moltiplicato per un coefficiente 100, significa una specifica di resistenza> 57 anni a forti danneggiamentireali o in modellazioni come nei test sui tubi incisi o in test con carichipuntuali

45

CollegamentiPer le giunzioni vengono utilizzati gli stessi prodotti dei PE100 tradizionali

3. raccorderia formata

5. saldatura testa a testa

4. raccorderia ad elettrofusione

2. raccorderia stampata

1. raccorderia a serraggio meccanico

46

Conclusioni

y La resistenza alla crescita lenta della frattura (SCG) delle resine PE100 esene bimodali, può essere ottenuta grazie alla ottimizzazione della polimerizzazione e a una precisa progettazione della distribuzione deipesi molecolari. In questo modo è già stata dimostrata una prestazionesuperiore a 10 volte quella dei PE100 tradizionali.

y I differenti metodi di prova per valutazione della resistenza alla rotturafragile, inclusi i test a pressione in condizione di carichi puntuali, hannorivelato una reale corrispondenza alle esigenze attuali.

y Il livello di prestazioni rilevato fornisce l’indicazione che le resine XSC 50 possono soddisfare anche le necessità di riduzione dei reali costilegati alle moderne tecniche di installazione dei tubi.

47

Esigenze del mercato

SICUREZZA

Affidabilità prodotto e fornitoreTolleranza delle costrizioni operativee di installazioneTolleranza degli errori umani

DURABILITA’Elevate aspettative di durabilità > 50 anniAssenza riparazioniAssenza manutenzione

ASPETTO

ECONOMICO

Costo materialeCosti di installazioneCosti operativi

SEMPLICITA’ DI

INSTALLAZIONE

Posa - inserimentoOperazioni di saldaturaConnessioni di qualsiasi tipo

48

Esigenze del mercato

Standard PE ⇔ PE-X e PE multistrato

Adatto anche alle particolari esigenze dellemoderne ed economiche tecniche diinstallazione (senza scavo a cielo aperto)

Estrema SicurezzaPotenziale vantaggio (No Sabbia)

Standard comuni (EN12201 – EN1555)Standard PE ⇔ PE-X e PE multistratoManeggevolezza

Adatto alla tendenza del mercato

Semplicità di estrusione

PE 100

Insensibilità allerocce

Insensibilità al graffio, taglio

Facilità di saldatura

49

Conclusioni

y I tubi PE100 a ELEVATISSIMA resist. SCG offrono :p > sicurezza: per esempio se associati a tecniche

d’installazione NO DIG e maggiore tolleranza sugli errori di posa

p un beneficio per tutte le parti grazie al risparmio sui costi di installazione

p l’apprezzata semplicità di installazione dei tubi PE

yNoi sosteniamo fortemente l’utilizzo di tubi PE100 colorati ad ELEVATISSIMA resistenza alla crescita lentadella frattura

50

Incidenza costi tubi PE

ANNO 2002 Num. IMPORTI A BASE D'ASTA OFFERTE PE a.d. INCIDENZA

PE a.d. %

Tot. importi a base d'asta 117.076.049,26 3,42%con ribasso d'asta 20% 93.660.839,41 4,28%

ANNO 2003Tot. importi a base d'asta 211.034.494,74 2,07%con ribasso d'asta 20% 168.827.595,79 2,59%

ANNO 2004Tot. importi a base d'asta 135.247.967,93 2,12%con ribasso d'asta 20% 108.198.374,34 2,64%

109

158

32 2.861.743,32

4.009.375,00

4.373.753,00

Tot. importi a base d'asta 463.358.511,93 2,43%con ribasso d'asta 20% 370.686.809,54 3,03%

299 11.244.871,32

51

Incidenza costo tubi PEIncidenza costo tubi PE

Incidenza dei costi per l’installazione di tubi PE a.d. tradizionali

3,03

X

Y

Z

W

T

0 20 40 60 80 100

Costi %

Tubi

Ingegneria e D.L.

Scavi e rinfianchi

Posa tubi

Letto di posa

Ripristino

52

Incidenza costo tubi EuroPE100Evolution

prezzi tubi SCG ++: > ± 85% (rispetto PE100 NO SCG ++)

5,46

X

Y

Z

W

T

0 20 40 60 80 100

Costi %

Tubi

Ingegneria e D.L.

Scavi e rinfianchi

Posa tubi

Letto di posa

Ripristino

53

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54

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55

Belluno, 28 settembre 2006

SALUTA e RINGRAZIA

TUTTI I PARTECIPANTI

56

PolietilenePolietileneTubazioniTubazioni in in pressionepressione

Udine, 31 maggio 2006

57

l GAS DOMESTICI più del 95% delle reti di distribuzione delGAS in Germania sono in POLIETILENE.

l ACQUA POTABILEIl POLIETILENE è oggi il materiale preferito per le reti di distribuzione in tutta Europa.

l PROTEZIONE I cavidotti di POLIETILENE consentonoun’agile posa dei cavi per reti elettriche, telefoniche e in fibra ottica

I TUBI DI PE SONO PARTE DELLA I TUBI DI PE SONO PARTE DELLA NOSTRA VITA QUOTIDIANANOSTRA VITA QUOTIDIANA

58

RESISTENZA MECCANICA: resistenza sotto sforzo(pressioni interne fino a 25 bar per acquedotti) DUREZZA: assorbimento di energia prima del guasto (altaresistenza all’urto)FLESSIBILITA’: raggi di curvatura bassi (posa agevole)RIGIDITA’: resistenza alla deformazione sotto caricoRESISTENZA ALLA ROTTURA: chimica (ESCR) o fisica(SCG)LEGGEREZZA, ASSENZA DI CORROSIONE, FACILITA’DI GIUNZIONE, …

PROPRIETAPROPRIETA’’ FONDAMENTALI DEL PEFONDAMENTALI DEL PE

59

POLIMERI : POLIMERI : CristalliniCristallini -- AmorfiAmorfi

Le catene polimeriche ramificate o con gruppi lateraliirregolari NON possono impacchettarsi insiemeabbastanza regolarmente per formare cristalli: sono i polimeri AMORFI

La maggior parte dei polimeri è SEMI-CRISTALLINA: hanno sia una parte cristallinache una regione amorfa

60

…… e e relativirelativi prodottiprodotti

0.950

PE100 HDPEPE100 HDPE

PE80 HDPE

0.945

HDPE

Densità g/cm3

Cristallinità

0.915

0.934 0.945

0.965

40 % 60 % 90 %

LDPE

70 %

MDPE

0.938

PE80 MDPE

61

Proprietàprincipali

Catalizzatori Cr

DISTRIBUZIONE DEI PESI MOLECOLARIDISTRIBUZIONE DEI PESI MOLECOLARI

Processabilità Proprietàmeccaniche

Ramificazioni

MetalloceneMonomodali ZN

Peso molecolare

quan

tità

62

DistribuzioneDistribuzione del COdel CO--MONOMEROMONOMERO

Cr

Co-

mon

omer

o

PMPM PM

MetalloceneZN

Distribuzione del CO-Monomero / Peso molecolare

Co-

mon

omer

o

Co-

mon

omer

o

63

ResineResine BIMODALIBIMODALI

Peso molecolare

Proprietàprincipali

Buonaprocessabilità

Buoneproprietà

meccaniche

64

ANTWERPENANTWERPEN impianto di polimerizzazione bimodale dellimpianto di polimerizzazione bimodale dell’’etileneetilene

65

BREVE TERMINE:- DUREZZA: resistenza all’impatto e alla propagazione rapida della frattura(RCP)- FLESSIBILITA’: facilità di avvolgimento, manipolazione e posa

LUNGO TERMINE:- RESISTENZA ALLO SFORZO: resistenza alla pressione interna (MRS)- RIGIDITA’: resistenza ai carichi- FLESSIBILITA’: resistenza agli sforzi creati da piccole deformazioni

BREVE e LUNGO TERMINE:- RESISTENZA ALLA ROTTURA:

- ambientale (ESCR)- meccanica (SCG)

PROPRIETAPROPRIETA’’ NEL TEMPONEL TEMPO

66

DESIGNAZIONE DEL MATERIALEDESIGNAZIONE DEL MATERIALE

σ (SIGMA)Resistenza minima richiesta (MRS)

[MPa]Designazioni

80635032

8,06,35,03,2

10,08,06,34,0

PE 100PE 80PE 63PE 40

[kg/cm2][MPa]

Designazione del materiale e sforzo di progetto massimo

67

PrincipioPrincipio dei test in dei test in pressionepressione

METODO: EN 921ISO 1167

Tubo: 32x3 mmTemperatura: 20,40,60,80°CPressione: f.(tempo di rottura)Tempi di rottura: 10 - >9000 hDati: min 30/temperatura

Estrapolazione: ISO 9080

68

Log FAILURE TIME (h)

Log

HO

OP

STRE

SS (

MPa

)

20°C

40°C

60°C

80°C

~100~50

~6

Re: ISO EN

MRS

PrincipioPrincipio di di estrapolazioneestrapolazione

50 y

a

69

Tipi di Tipi di rotturarottura

DUTTILE

- deformazione visibile- rottura a “becco di delfino”- sovrapressione sulcampione

FRAGILE

- nessuna deformazione- rottura a “spacco”- collasso chimico

70

MeccanismoMeccanismo della della rotturarottura DUTTILEDUTTILE

Re: Arnold LUSTIGER

Rottura da strappo : test di pressione1

1

71

MeccanismoMeccanismo della della rotturarottura FRAGILEFRAGILE

Re: Arnold LUSTIGER

1

1 Rottura intercristallina per SCG

72

CurvaCurva di di regressioneregressione deldel PE100PE100

50 y

SEM 1.12 - 4 Parameters Model

Temperature (°C)

20

60

80

LPLLTHS

1 10 100 1’000 10’000 100’000

Time to failure (hour)

3

4

5

6

7

8

9

10

12

14

Stre

ss (M

Pas

cal)

10.86

LTHS 50y = 11.2 MPalpl 97.5%/50y = 10.8 MPa

73

1

10

10 100 1000 10000 100000 1000000

FAILURE TIME (h)

HOOP

STRE

SS (M

Pa)

HDPEMDPE

TipicheTipiche curvecurve a 80a 80°°C di HDPEC di HDPE--MDPE (PE80)MDPE (PE80)

74

RESISTENZA ALLACRESCITA LENTA DELLA

FRATTURA

PERFORMANCE DEI TUBIPERFORMANCE DEI TUBI

SLOW CRACK GROWTH

(SCG)

75

Una scarsa attenzione durante trasporto, movimentazione, installazione può provocare graffie incisioni sulla superficie esterna dei tubi

Lo Squeeze-off utilizzato per fermare il flusso può provocarepiccolissime rottureall’interno del tuubo

POSSIBILIPOSSIBILI DIFETTI SUPERFICIALIDIFETTI SUPERFICIALI

76

Bordino di saldatura - saldatura di testa

Zone « fredde » - elettrofusione

INCISIONI DOVUTE ALLA INSTALLAZIONEINCISIONI DOVUTE ALLA INSTALLAZIONE

77

Frattura all’interno del tubo

EFFETTO DEI CARICHI PUNTUALIEFFETTO DEI CARICHI PUNTUALI

78

METODI DI PROVA

PRESSIONE

80°C - ACQUATUBO

EN 921ISO 1167

> 1000 h

NOTCHED PIPETEST (NPT)

80°C - ACQUAIntaglio 20%

SP tubo

EN ISO13479

165-1000 h

CONE TEST

80°CTensioattivi

Cono = 112% Dint

EN ISO13480

<15mm/g

FULL NOTCH CREEPTEST (FNCT)

80°CTensioattivi - 4 Intagli

Barrette

ISO/DIS16770.3

50-500 h

SLOW CRACK GROWTH (SCG)SLOW CRACK GROWTH (SCG)

79

METODO: EN ISO 13479

Tubo: 110/125 mm SDR11 Temperatura: 80°CPressione: PE 80: 8 bar

PE 100: 9.2 barTempo di prova: >165 h (>500 h)

NOTCHED PIPE TEST (NPT)NOTCHED PIPE TEST (NPT)

80

RCPRCP ((RapidRapid Crack Crack PropagationPropagation))

l Instabilità sotto sforzo, o l’eccessiva concentrazione dello sforzo sullaparete del tubo possono generare una rottura

l Generalmente la rottura s’innesca per un danneggiamento accidentale da impatto, per una frattura fragile (da SCG) o per un difetto sulla tubazione(es. saldatura di testa)

l Dopo l’inizio, la rottura può propagarsi alla velocità di 200 – 400 m/s

l La propagazione della rottura può essere fermata dalla prestazionalità delmateriale, da elementi di mezzo (es. raccordi), o dalla caduta della pressione

l Temperatura, pressione e diametro/spessore di parete del tubo (SDR) sono fattori influenti

81

RCPRCP ((RapidRapid Crack Crack PropagationPropagation))

RCP

NON SOLO SUL PE

PE ACCIAIO

82

RCPRCP FS TESTFS TEST ∅∅ 500 mm SDR 11500 mm SDR 11

Pipe at 3°C filled to 90%, 24 bar Deep cooling of initiation zone

Crack initiation blade

83

Low resistance initiation pipe failure Crack lengths in test pipes

69 mm

80 mm

RCPRCP FS TESTFS TEST ∅∅ 500 mm SDR 11500 mm SDR 11

84

PE 100PE 100 ∅∅ 1600 mm SDR 26 per sistemi di tubi in pressione1600 mm SDR 26 per sistemi di tubi in pressione

85

PE 100 BLUPE 100 BLU sistemi di tubazioni per acqua potabilesistemi di tubazioni per acqua potabile

86

POZZETTI in PE

PER RETI DI SCARICO INTERRATE NON IN PRESSIONE

Start pozzetti

87

Esigenze 1 ESIGENZE DELLE MODERNE RETI DI SCARICOESIGENZE DELLE MODERNE RETI DI SCARICO

- Sistemi omogenei, continui e stagni

- Semplicità e velocità di installazione

- Durabilità

- Sicurezza in cantiere

- Economicità realizzazione opera e gestione

88

Catena

PRINCIPIOPRINCIPIO

NESSUNA CATENA

E’ MAI PIU’ FORTE

DEL SUO ANELLO PIU’ DEBOLE

89

Immagine

ESIGENZE DELLE MODERNE RETI DI SCARICOESIGENZE DELLE MODERNE RETI DI SCARICO

90

Gamma x uso

APPLICAZIONIAPPLICAZIONI

Pozzetti di saltoPozzetti di rallentamento

Pozzetti IntersezionePozzetti di Linea Pozzetti Vertice

91

Posa pozzi PEPosa pozzi PE Posa pozzi CLSPosa pozzi CLS

POSA POZZETTIPOSA POZZETTI

92

POZZETTI MODULARI

- versatilità di cantiere su altezze

- maneggevolezza

- gradini interni DIN19555 (integrati, co-stampati, con antiscivolo)

POZZETTI MODULARI CORPO CORRUGATO

- versatilità di cantiere su altezze

- maneggevolezza

POZZETTI MONOBLOCCO

- monolitici, completamentestagni; unica stampata o saldati

- maneggevolezza

- gradini interni DIN19555 (integrati, co-stampati, con antiscivolo)

POZZETTI: TIPOLOGIEPOZZETTI: TIPOLOGIETipologie

93

Immagine

SICUREZZA DELLE MODERNE RETI DI SCARICOSICUREZZA DELLE MODERNE RETI DI SCARICO

94

Il gradino rivestito di polietilene garantisce nel tempo la resistenza agli agenti corrosivi evitando pericolosi cedimenti durante la manutenzione della condotta.Per garantire un ulteriore sicurezza agli operatori, su ciascun gradino viene applicato una lamiera antiscivolo in acciaio INOX.I gradini sono conformi alle norme DIN19555, DIN 1264, DINI 4034 T1, DIN 19549.

PROVA DI

CARICO

POZZETTI: I GRADINIPOZZETTI: I GRADINIScalini

95

TEE Magnum M

600 - 800

Diametri Interni (DI)Diametri Esterni (DE)

630 – 800 – 1000 – 1200INGRESSI/USCITE

Moduli DN600 - Moduli DN800 - Moduli DN1000ISPEZIONE

TEE Magnum B

TEE D’ISPEZIONETEE D’ISPEZIONE

96

TEE D’ISPEZIONE STAMPATETEE D’ISPEZIONE STAMPATE

97

TEE D’ISPEZIONE FORMATETEE D’ISPEZIONE FORMATE

98

Pozzetto sifonato

POZZETTO SIFONATOPOZZETTO SIFONATO

INNESTO TUBI FINO DN 200

99

Pozzetto sifonato

POZZETTO SIFONATOPOZZETTO SIFONATO

100

Racc. posa

RACCOMANDAZIONI DI POSARACCOMANDAZIONI DI POSA

101

Racc. posa

RACCOMANDAZIONI DI POSARACCOMANDAZIONI DI POSA

102

Sistemi giunzione

SISTEMI DI GIUNZIONE ALLE CONDOTTESISTEMI DI GIUNZIONE ALLE CONDOTTE

Bicchiere per tubo corrugato Bicchiere per tubo liscioSaldatura con manicotto elettrico

Saldatura testa a testa Giunto universale di collegamentoCollegamento con guarnizione

103

Statica flessibili

Statica tubi flessibili secondo prEN 1295-3Statica tubi flessibili secondo prEN 1295-3

Tubi flessibili

Maggiore influenza carichi statici e dinamici sulla tubazione

Conseguenza IRRIGIDIRE TERRENO CONTORNO TUBO (nessun problema ai carichi statici e dinamici, ne alla sede stradale → lunga

durata)

104

Rigidi-Flessibili

Caratteristiche generali condotteCaratteristiche generali condotte

ottimascarsa (eccetto ghisa)TENUTA GIUNZIONI

elevataScarsaCAPACITA’ RETE DI FAR SISTEMA

maggioriminori(x interventi di manutenzione)

ASPETTATIVE DURABILITA’

agevoledifficoltosaPOSA

molto ridottielevatiONERI SICUREZZA

molto ridottielevatiTEMPI - COSTI DI POSA

bassaelevataFRAGILITA’

agevoledifficoltosaMOVIMENTAZIONE

dipendenza rigiditàcontornofortiSTATICHE

FLESSIBILIRIGIDECARATTERISTICHE

105

Condotte flessibili

Condotte tipo flessibileCondotte tipo flessibile

Requisiti minimi prestazionali: sono i medesimi per tubi strutturati (PE – PP – PVC) che per i tubi compatti tradizionali di PVC

elevatissimalimitataCapacità di far sistema

DIN EN 295-3DIN EN 295-3Resistenza abrasione

gamma elevatagamma elevataRaccorderia e pezzi speciali

EN 744EN 744Resistenza agli urti

UNI EN ISO 9967UNI EN ISO 9967Durabilità (creep)

EN 1277EN 1277Tenuta idraulica

UNI EN 1446UNI EN 1446Flessibilità anulare

UNI EN ISO 9969UNI EN ISO 9969Rigidità anulare (SN)PE corr. UNI 10968PVC UNI EN 1401

CARATTERISTICHE RICHIESTE

106

Condotte flessibili

Condotte tipo flessibileCondotte tipo flessibile

PE a.d. PVC

ridotto valore di modulo elastico

maggiore spessore

maggiore peso

maggiore costo

saldatura di testa

migliore resistenza agli urti

maggiore valore di modulo elastico

minore spessore

minore peso

minore costo

bicchiere

minore resistenza agli urti

107

Evoluzione

Obiettivi sviluppoObiettivi sviluppo

Profilo ottimale condotta tipo flessibile resistenza allo schiacciamento (SN)

pesi ridotti (→ minore costo, migliore movimentazione)

giunzione a bicchiere

elevata resistenza agli urti (bassa fragilità)

costo ridotto

TIPO LISCIO COMPATTOTIPO STRUTTURATO

SpiralatoTIPO STRUTTURATO

Corrugato

108

EVOLUZIONE TUBI PARETE STRUTTURATAEVOLUZIONE TUBI PARETE STRUTTURATAConfronto profili

elevato valore del momento d’inerzia della parete

(valore di rigidità anulare conseguito con minor impiego di materiale)

a parità di rigidità anulare le tubazioni costruite in PE con profilo di parete strutturato hanno: pesi, costi ed oneri di posa inferiori

109

PROFILIPROFILIProfili

TUBI PE a.d. CORRUGATI TUBI PE a.d. SPIRALATI

DN (d.e.) 40 → 1200 mm DN (d.i.) 500 → 1500 mm

110

PREZZI SCONTATIPREZZI SCONTATIPrezzi scontati

agosto 2006 → sconto 52%

prezzi espressi in €/m

173,938151,248141,792199,3921200*118,296102,86493,360168,672100081,91771,23260,384133,67095,87580042,10636,61434,94970,07054,30263029,70726,52520,93343,99734,35850017,10715,27412,71524,86419,63240011,73610,4788,56315,40812,1443157,3876,5955,9579,6967,776250

PP SN 16PE SN 8PE SN 4SN 8SN 4CORRUGATI UNI 10968PVC UNI EN 1401

De mm

111

DIFFERENZE PREZZI (€/m)DIFFERENZE PREZZI (€/m)Differenze prezzi €/m

rispetto prezzi tubi PE Corrugati

prezzi espressi in €/m

22,690→←57,6001200*

15,432→←75,312100010,685← →←62,43835,4918005,491← →←33,45619,3546303,182← →←17,47213,4265001,834← →←9,5906,9174001,258← →←4,9303,5813150,792← →←3,1011,819250

PP SN 16PE SN 8PE SN 4SN 8SN 4CORRUGATI UNI 10968PVC UNI EN 1401

De mm

112

DIFFERENZE PREZZI (%)DIFFERENZE PREZZI (%)Differenze prezzi %

rispetto prezzi tubi PE Corrugati

15,00→←40,621200*15,00→←80,67100015,00← →←87,6558,7880015,00← →←91,3755,3863012,00← →←65,8764,1450012,01← →←62,7954,4040012,00← →←47,0541,8231512,01← →←47,0230,54250

PP SN 16PE SN 8PE SN 4SN 8SN 4CORRUGATI UNI 10968PVC UNI EN 1401

De mm

113

PRODUZIONE TUBI CORRUGATI PE a.d.PRODUZIONE TUBI CORRUGATI PE a.d.Produzione corr.

114

PRODUZIONE TUBI SPIRALATI PE a.d.PRODUZIONE TUBI SPIRALATI PE a.d.Produzione Spiral.

115

CARATTERISTICHE PRINCIPALI CARATTERISTICHE PRINCIPALI Elenco caratteristiche

Rigidità anulare

Leggerezza

Maneggevolezza

Pieghevolezza

Inerzia chimica

Resistenza agli urti

Resistenza all’abrasione

Tenuta idraulica

Scabrezza

116

13476 class. rig. an.

UNI 10968

DN ≤ 500 mm: 4 – 8 – 16

DN > 500 mm: 2 – 4 – 8 – 16

SN = E•I/Dm3

E = modulo elastico del materiale (1,0·103) [MPa]Dm = diametro medio del tubo [m]I = momento d'inerzia (I = s3/12) [m4/m]

L’espressione rappresentativa della rigidezza è

CLASSIFICAZIONE RIGIDITA’ ANULARECLASSIFICAZIONE RIGIDITA’ ANULARE

Il valore SN è determinato da test eseguito in conformità a UNI EN ISO 9969

117

LEGGEREZZA LEGGEREZZA Leggerezza

es.: ∅ 315 mm SN4

PVC kg 11,5 m → kg 69,0 barra da 6 m

PE corr. kg 4,7 m → kg 28,2 barra da 6 m (- 59,1%)

PE corr. kg 4,7 m → kg 56,4 barra da 12 m (- 18,3%)

CLS vibrocompresso (non armato) UNI U734.096.0 kg 2.685 barra da 2 m

PE corr. ∅ 1.200 mm SN4, kg 60 m → kg 360 barra da 6 m / kg 720 barra da 12 m

PE corr. ∅ 1.000 mm SN4, kg 40 m → kg 240 barra da 6 m / kg 480 barra da 12 m

PE spir. d.i. 1.000 mm SN4, kg 70 m → kg 420 barra da 6 m / kg 840 barra da 12 m

es.: D.i. 1.000 mm

PRFV kg 100 m → kg 600 barra da 6 m

PE corr. kg 60 m → kg 360 barra da 6 m (- 40%)

PE spir. kg 70 m → kg 420 barra da 6 m (- 30%)

es.: D.i. 1.000 mm

118

LEGGEREZZA E MANEGGEVOLEZZALEGGEREZZA E MANEGGEVOLEZZALeggerezza e maneggevolezza

leggerezza e maneggevolezza consentono:

> velocità di posa

< costi di cantierizzazione

> sicurezza

< sfridi

< disagi e costi sociali indotti

119

PIEGHEVOLEZZAPIEGHEVOLEZZAPieghevolezza

La pieghevolezza consente:

> possibilità di soluzioni di cantiere

< impiego di pezzi speciali

> velocità di realizzazione dell’opera

< costi

Raggio di curvatura

≅ 30 De

120

INERZIA CHIMICAINERZIA CHIMICAInerzia chimica

UNI ISO/TR 7474Verifica effettuata con prova di durata pari a 55 giorni su lastre di PE delle dimensioni di 50x25x1 mm

INERZIA ALLE CORRENTI VAGANTI

Resistenza chimica, elettrochimica e biologica delle tubazIoni PE

ECCELLENTE

121

RESISTENZA AGLI URTIRESISTENZA AGLI URTIResistenza agli urti

EN 744Verifica effettuata con provini condizionati a 0 °C per almeno 2 h e colpiti con apposito battente su tutta la circonferenza

Resistenza all’urto delle tubazioni PE anche alle basse temperature

OTTIMA

122

RESISTENZA ALL’ABRASIONE RESISTENZA ALL’ABRASIONE Resistenza all’abrasione 1

DIN EN 295-3Verifica effettuata sottoponendo i provini di tubo a 400.000 cicli di inclinazione con conseguente scivolamento del fluido (acqua) contenuto mescolato ad apposita miscela di inerti; gli inerti vengono cambiati (rinnovati) ogni 50.000 cicli.

≅ 100 h≅ 60 h≅ 50 h≅ 34 h≅ 25 h≅ 20 h

PE a.d.GRESPVCACCIAIOPRFVCEMENTO

Fonte: Politecnico di Darmstadt (D)

Resistenza all’abrasione delle tubazioni PE a.d.

OTTIMA E CERTIFICATA

123

RESISTENZA ALL’ABRASIONE RESISTENZA ALL’ABRASIONE Resistenza all’abrasione 2

A livello europeo per abrasione si tende a dare maggiore importanza alla resistenza alle operazioni di manutenzione, che alla resistenza

all’usura da passaggio dei fluidi (non problema)

Resistenza all’abrasione delle tubazioni PE a.d. corrugate

ECCELLENTE

in primo piano tubo di produzione SYSTEM GROUP con giunzione a bicchiere

124

RESISTENZA ALL’ABRASIONE RESISTENZA ALL’ABRASIONE Resistenza all’abrasione 3

-sonda DURANO a 150 atmosfere

-sonda FARA a 220 atmosfere

-sonda WARTOG a 150 atmosfere

-ugello catena FRIULI a 150 atmosfere

-bilanciato MATISONE da 32 kg a 180 atmosfere

-sonda MEGA 6 a 150 atmosfere

COLLAUDI

125

TENUTA IDRAULICATENUTA IDRAULICATenuta idraulica

EN 1277Verifica effettuata giuntando (a bicchiere e/o bigiunto) il campione, applicando deformazione (5% De) sul punto di giunzione e sul maschio (10% De) ad una data distanza dal punto di giunzione (≅ 50 cm), esecuzione di n. 3 cicli di pressione di prova (10 min. ciascuno):

15 min. a 0,05 bar (non devono risultare perdite)

15 min. a 0,5 bar (non devono risultare perdite)

15 min. a -0,3 bar (non devono risultare perdite)

I 3 cicli vengono ripetuti togliendo le deformazioni ma applicando disassamenti nel punto di giunzione pari a 2° - 1,5° - 1° (a seconda del diametro della tubazione testata)

126

GIUNZIONI TUBI CORRUGATIGIUNZIONI TUBI CORRUGATIGiunzioni corrugati

1 guarnizione

Bicchiere INTEGRAL dal ∅ 500 mm al ∅ 1.200 mm

2 guarnizioni

Manicotto dal ∅ 125 mm al ∅ 1.200 mm

1 infilaggio

1 guarnizione

1 infilaggio

2 infilaggi

Bicchiere SWS dal ∅ 250 mm al ∅ 400 mm

127

RACCORDI TUBI CORRUGATIRACCORDI TUBI CORRUGATIRaccordi corrugati

Esecuzione foro con fresa a tazza Inserimento guarnizione

Inserimento bicchiere e tubo Particolare giunzione

128

BICCHIERE TUBI PE a.d. SPIRALATIBICCHIERE TUBI PE a.d. SPIRALATIBicchieri Spiralati

Schemi profilo

129

SALDATURE TUBI PE a.d. SPIRALATISALDATURE TUBI PE a.d. SPIRALATISaldature Spiralati

Le tubazioni PE a.d. con profilo di parete strutturato, di tipo Spiralato“Helidur Spiral Pipes Process”, sono saldabili di testa

130

SCABREZZA PARETI DI PE a.d.SCABREZZA PARETI DI PE a.d.Scabrezza

Nei calcoli, validi in condizione di esercizio, possono essere utilizzati i seguenti valori di scabrezza

(95)(0,10)Pareti di PVC

(70)(0,23)Pareti di cemento in uso

(95)(0,10)Pareti di polietilene

Gauckler – Strickler KS

[m⅓ s-1]

Bazin γ[m½]

TIPO DI CANALIZZAZIONE

131

CONFRONTO PRESTAZIONI IDRAULICHE PE - CEMENTOCONFRONTO PRESTAZIONI IDRAULICHE PE - CEMENTOConfronto PE-CLS

CONFRONTO VALORI DI PORTATA TUBI DN 1.000 mm CALCOLATI CON L’ESPRESSIONE DI GAUCKLER-STRICKLER (pendenza 1%)

Tubi cemento Tubi PE a.d. corr.

53,76%50%

65,17%60%

77,55%70%

132

TUBI CORRUGATITUBI CORRUGATITubi corrugati

per sistemi interrati di scarico acque

da ∅ 125 mm a ∅ 1.200 mm

133

TUBI CORRUGATI PER DISSIPAZIONETUBI CORRUGATI PER DISSIPAZIONECorrugati AMR

per rallentamento acque in posa ad elevata pendenza

tubazioni SLOW-FLOW AMR

E’ stata eseguita una indagine sperimentale sul comportamento idraulico di tubazione in PE a.d. con parete interna corrugata

valori sperimentati

2° → 10° (3,49% → 17,37%)

Gamma

De 200 → 500 mm

134

TUBI CORRUGATI FESSURATI PER SISTEMI DRENANTITUBI CORRUGATI FESSURATI PER SISTEMI DRENANTITubi corr. drenanti

Edilizia - Agricoltura - Strade - Discariche - Ambiente - Biogas

135

TUBI CORRUGATI PER SISTEMI CAVIDOTTISTICI INTERRATITUBI CORRUGATI PER SISTEMI CAVIDOTTISTICI INTERRATITubi corr. cavidotti

Protezione cavi elettrici

Protezione cavi TLC

Protezione cavi ENEL

dal ∅ 40 mm al ∅ 200 mm

136

POZZETTI PEPOZZETTI PEprePozzetti