Le tecniche di risanamento delle infrastrutture esistenti, sono molteplici ma si possono suddividere in tre gruppi a seconda che l’istallazione della nuova condotta comporti la riduzione, l’aumento o il mantenimento delle dimensioni originarie della condotta.
Installazione di nuove condotte con diametro inferiore a quello della condotta esistente:
- SLIP-LINING
Consiste nell’inserzione di una tubazione in materiale plastico (PE, PP, PEX) all’interno di una tubazione esistente di diametro maggiore. Ciò è subordinato alla possibilità che la condotta esistente consenta la riduzione della sezione netta di passaggio del fluido di una certa percentuale determinata dalla differenza tra il D.int. della vecchia tubazione ed il D.int. della nuova. In condizioni normali, la diminuzione della sezione netta di deflusso è totalmente o in gran parte compensata dalla drastica riduzione delle perdite di carico, ottenuta per effetto dell’impiego di nuove tubazioni, nonché dal fatto che la condotta originale si presenta usualmente con depositi interni di vario genere estensivi o localizzati, mentre la nuova tubazione in materiale plastico è perfettamente integra e la sua superficie così rimarrà in futuro proprio per la sua natura di materiale scarsamente biodegradabile.
L’operazione di inserzione è preceduta dalla saldatura delle nuove tubazioni per la lunghezza operativa corrispondente a ciascun segmento da intubare. Le giunzioni tra tubi in PE/PP (no PEX) avvengono usualmente per polifusione testa a testa con eventuale asportazione del cordolo esterno di saldatura.
Dopo l’inserimento, i collegamenti tra segmenti di liner (ovvero tra le tubazioni plastiche precedentemente inserite nella vecchia condotta) avvengono mediante accoppiamento con manicotti elettrosaldabili o accoppiamenti flangiati o mediante raccordi a serraggio meccanico conformi alle specifiche tecniche aziendali.
A relining eseguito, la sequenza operativa prevede la riconnessione alle estremità del segmento rinnovato tra il nuovo tubo plastico e l’esistente tubo metallico con giunti metallo-plastici lineari “a saldare”, giunti universali antisfllamento o mediante accoppiamenti flangiati.
E’ possibile la realizzazione ex-novo o il ricolloco definitivo di derivazioni direttamente sul liner, previa apertura, sulla tubazione ospitante, di apposite finestre.
Tali finestre, di regola, dovrebbero essere realizzate preventivamente all’intervento di inserzione. È possibile eseguire la “finestratura” anche post intervento di inserzione ponendo particolare attenzione alla fase di taglio della condotta ospitante, con idonee attrezzature (es. smerigliatrice angolare dotata di limitatore di profondità di taglio), ed eseguite con modalità tese a limitare al minimo l’innalzamento della temperatura nella zona di intervento e a conservare l’integrità della tubazione plastica sottostante.
La tecnologia Slip Lininig consente di effettuare rinnovamenti di estesi tratti di condotte esistenti, anche superiori a 500 metri, con una ampia gamma di diametri, da DN 80 a DN 1000 mm e oltre.
Con la denominazione Close Fit si identifica il gruppo di tecnologie di relining caratterizzate dall’impiego di una condotta plastica, sia predeformata all’atto della fabbricazione che deformata in cantiere immediatamente prima del relining, in modo da poterla inserire all’interno di una condotta esistente con la minima perdita di sezione utile di deflusso dei fluidi trasportati.
Il termine “closefit” sta a significare la condizione di intima aderenza tra la parete esterna del liner plastico e la parete interna del tubo ospitante (host), ottenibile appunto mediante deformazione temporanea del liner plastico e sua riformatura a misure e forma originale dopo l’inserimento.
La deformazione può essere di tipo elastico, applicata su tubi plastici (normalmente PE) di produzione e serie metrica standard o realizzata su misura, meramente temporanea e reversibile a freddo, oppure di tipo plastico, effettuata al momento della fabbricazione del liner di misure anche non standard, mantenuta a tempo indefinito fino a riformatura termica secondo procedimento tipico della tecnologia.
- TECNOLOGIE Close Fit basate sulla deformazione del liner in fabbrica (Tubo Predeformato) (ex U-Liner , Compact Pipe ecc.)
Tale gruppo di sistemi prevede l’utilizzo di un tubo in PE, estruso circolare e successivamente deformato a forma di “C”,“U” o simile, con procedimento a caldo effettuato immediatamente dopo l’estrusione e trafilatura circolare, in modo da potere essere agevolmente avvolto su bobine e, all’atto del Relining, inserito all’interno della vecchia condotta da rinnovare.
Ad inserzione avvenuta, il processo di reversione dalla forma conferita in fabbrica al Liner, a quella circolare, avviene sotto l’azione della pressione e della temperatura, conferite dall’impiego di vapore acqueo a 130 ° C ca. In questo modo il tubo di PE riacquista la “memoria elastica” permettendo il recupero delle dimensioni e forme originali di fabbricazione andando così a rivestire la parete interna (aderendo ad essa) della condotta da rinnovare (close-fit lining).
Il tubo predeformato viene trasportato in forma di tubo continuo avvolto su tamburi trasportabili con appositi carrelli stradali.
La lunghezza dei tratti di tubazione predeformata è variabile da un massimo di 800 metri (DN equivalente 100mm SDR 11) a 100 metrica. (DN equivalente 500 mm SDR 26) per singolo tamburo. Possono essere quindi realizzati inserimenti (relining) in una unica soluzione di considerevole estensione.
- TECNOLOGIE Close Fit basate sulla riduzione del diametro per costrizione radiale (ex Swage Lining)Tale gruppo di tecnologie basa la sua azione sulla provvisoria riduzione del diametro della tubazione plastica (usualmente PEAD) preventivamente saldata per polifusione testa/testa e privata dei cordoli di saldatura.Una apposita macchina deformatrice posizionata in linea con lo scavo di inserzione, opera una riduzione a freddo o a caldo dell’8-10% del diametro originale del tubo in PE mediante il suo passaggio per trazione attraverso una o più flange coniche, così da ridurne sezione e diametro permettendo l’immediata inserzione del liner all’interno della condotta da rinnovare.
Il passaggio attraverso la flangia (o serie di flange) conica avviene mediante trazione operata con un argano di adeguata potenza.
Per i diametri e spessori più elevati, l’operazione di riduzione di diametro temporanea viene eseguita aumentando la temperatura del liner in corrispondenza della zona di deformazione, mediante riscaldamento effettuata con apposita attrezzatura.
Ad inserzione terminata la tubazione, ridotta di diametro, può tornare al diametro standard autonomamente oppure può essere facilitato tale ritorno con pressurizzazione utilizzando acqua fredda o aria, fino ad adesione alle pareti della condotta da rinnovare (close-fit). L’intero processo di deformazione, inserimento e riforma tura deve essere consecutivo e non può subire sospensioni protratte, avvenendonormalmente nel corso di una unica giornata lavorativa.
Possono essere rinnovati in un’unica soluzione, notevoli estensioni di condotte esistenti, anche oltre 1.000 m.
Le macchine deformatici sono in grado di ridimensionare condotte in PEAD da DE110 mm a DE 1400mm e oltre, da SDR26 (PN6, PE) a SDR 11 (PN16, PE).
- TECNOLOGIE Close Fit basate sulla riduzione del diametro per azione di trafilatura longitudinale del liner plastico (ex Roll Down)
Tale tecnologia basa la propria azione sulla provvisoria riduzione del diametro della tubazione plastica (usualmente PEAD) preventivamente saldata per polifusione testa/testa e privata dei cordoli di saldatura.
Una apposita macchina de formatrice, posizionata in linea con lo scavo di inserzione, opera una riduzione a freddo dell’8-10% al massimo del diametro originale del tubo in PE mediante il suo passaggio forzato, per trazione e spinta combinate, attraverso una serie di rulli contrapposti (da 2 a 4) configuranti diametri decrescenti a partire da quello originale, così da ridurne sezione e diametro permettendo l’inserzione immediata del liner all’interno della condotta da rinnovare.
Il passaggio attraverso i rulli avviene mediante spinta e trazione combinate, operate dalla macchina di deformazione e da un argano di adeguata potenza.
Ad inserzione terminata la tubazione, ridotta di diametro, viene riportata a diametro standard per pressurizzazione con acqua fredda o con aria, fino ad adesione alle pareti della condotta da rinnovare (close-fit). L’intero processo di deformazione, inserimento e riforma tura deve essere consecutivo e non può subire sospensioni protratte, avvenendonormalmente nel corso di una unica sessione lavorativa.
Possono essere rinnovati in un’unica soluzione, notevoli estensioni di condotte esistenti, anche oltre 1000 metri.
Le macchine deformatici sono in grado di trafilareusualmente condotte in PE da DE110 mm a DE 600 mm, da SDR26 (PN6, PE) a SDR 11 (PN16, PE).
- SUBLINE
La tecnologia consente il rinnovamento di una condotta esistente, di sezione circolare, mediante l’inserimento di tubi in PEAD, di diametro ridotto per deformazione fino al 40%, direttamente in campo. La deformazione viene effettuata sul campo e consiste sostanzialmente nella ripiegatura del tubo all’interno della propria circonferenza (tipo Compact Pipe – U-Liner), ma essendo effettuata a freddo (quindi viscoelasticamente) necessita di essere mantenuta tale da reggette in plastica applicate immediatamente a seguito della deformazione. Ad inserzione terminata il tubo è riportato a misura standard attraverso pressurizzazione con aria a temperatura ambiente, che provoca la rottura delle fascette e determina la successiva perfetta adesione della nuova tubazione in PEAD alla condotta esistente (tecnica close-fit lining).
La tecnologia permette di eseguire inserzioni per tratte fino a 400 m per diametri anche fino a 1.600 mm. Il suo impiego è ideale per il rivestimento di condotte in qualsiasi materiale, in ambito urbano e extraurbano.
Il rinnovamento con Subline, specie per diametri superiori a 400 mm, richiede l’impiego di tubi in PEAD di limitato spessore (SDR maggiore di 26). In tal modo si determinano le condizioni per un cosiddetto “interactive close-fit liner”, cioè di un relining in cui il liner (tubo interno in PEAD) ha solo funzioni di ripristino della tenuta idraulica, ma non sopporta autonomamente la pressione di esercizio, che viene delegata alla condotta esistente.
- SLIM LINER
E’ una tecnologia che consente il rinnovamento di una condotta esistente di sezione circolare, mediante l’inserimento di tubi in PEAD di limitato spessore 2,8 / 6,2 mm, ridotti di diametro, anche fino al 60%, mediante deformazione a “C” al momento della fabbricazione e messi in opera con un processo di reversione controllata in pressione d’aria o acqua fredda, aderendo perfettamente alla tubazione esistente (tecnica close-fit lining).
La tecnologia permette di eseguire il rinnovamento di tubazioni per tratte fino a 300 m di diametro, variabile da 75 / 300 mm.
Anche in questo caso, il rinnovamento con Slim Liner, impiegando tubi in PEAD di limitatissimo spessore (SDR maggiore di 42, 3-5 mm), determina le condizioni per un cosiddetto “interactive close-fit liner”, cioè per un relining in cui il liner (tubo interno in PEAD) ha solo funzioni di ripristino della tenuta idraulica, ma non sopporta autonomamente la pressione di esercizio, che viene delegata alla condotta esistente.
TECNOLOGIE di HOSE LINING
TUBOLARI MONOSTRATO O MULTISTRATO E SENZA IMPIEGO DI RESINE DA IMPREGNAZIONE
Le tecnologie raccolte sotto la denominazione generica di Hose Lining si basano sull’inserzione, all’interno di una condotta esistente, di un tubolare, che può essere costituito da un monostrato plastico (generalmente polietilene) o da una serie di due o più strati di materiale plastico che racchiudono uno o più strati di trama e ordito in fibra di diversa natura (compositi multistrato). Tale fibra è tessuta in forma cilindrica e continua in forma tale da limitare al minimo possibile l’elasticità del complesso, incrementando così la resistenza alla tensione circonferenziale dei fluidi che scorreranno all’interno del liner, conferendo così diversi livelli di resistenza (PN) al tubolare armato.
I tubolari disponibili sul mercato sono realizzati per tessitura e spalmatura o estrusioni o coestrusioni continue (cioè senza saldature o giunzioni) plastica-fibra-plastica e successivamente confezionati in bobine o in casse, di lunghezza variabile in funzione del tipo di prodotto, del diametro e del PN.
La posa in opera avviene per inserzione del tubolare all’interno della condotta esistente, usualmente mediante traino controllato.
Il tubolare, data la sua flessibilità e l’esiguo spessore, può essere inserito tal quale, come svolto dalla bobina, ovvero previa deformazione temporanea (a forma di U), così da occupare il minor spazio possibile, tanto in fase di trasporto che in fase di inserzione.
In caso di forma ripiegata, questa può essere conferita direttamente in stabilimento o in cantiere, con l’ausilio di un’apposita macchina deformatrice, che opera una ripiegatura a freddo verso l’interno del tubolare, conseguendo così una riduzione di sezione temporanea.
In primo luogo, occorre individuare dei singoli tratti della condotta che siano pressoché rettilinei, di una estensione normalmente di circa 150 metri (distanze maggiori si possono raggiungere ma occorre prestare attenzione).
Successivamente, due scavi vengono realizzati alle estremità dei tratti di condotta da sostituire.
In uno degli scavi (camera di lancio) è collocata una slitta a pistoni oleodinamici sulle cui guide scorre il dispositivo di spinta ed estrazione delle aste.
Le aste vengono inizialmente introdotte all’interno del tratto di condotta da sostituire, per tutta la sua lunghezza, sino a raggiungere l’altro scavo (camera di arrivo) posto all’altro capo.
Una volta completata l’inserzione, alla prima asta giunta alla camera di arrivo, viene collegato il dispositivo destinato a frantumare o tagliare al suo passaggio la vecchia condotta durante la successiva fase di estrazione delle aste.
In caso di forma ripiegata, questa può essere conferita direttamente in stabilimento o in cantiere, con l’ausilio di un’apposita macchina deformatrice, che opera una ripiegatura a freddo verso l’interno del tubolare, conseguendo così una riduzione di sezione temporanea.
In questo caso, il tubolare è mantenuto in stato di deformazione temporanea mediante l’applicazione di nastri adesivi destinati solamente a contrastare la tendenza all’immediato ritorno alla forma circolare. Con tale sezione ridotta, il tubolare può essere inserito agevolmente all’interno della condotta esistente per lunghezze anche considerevoli (fino a oltre 1.000 metri in anche in presenza di significative variazioni plano-altimetriche).
Ad inserzione terminata, il tubolare a sezione ridotta, è riportato alla sezione originale per semplice pressurizzazione, alla pressione di circa 1 bar, che determina la rottura del nastro adesivo e il conseguente ripristino dell’originale forma circolare, con o senza appoggio del liner alle pareti interne della condotta da rinnovare.
NOTA IMPORTANTE
I tubolari per “Hose Lining” sono concepiti e prodotti per operare, in qualità di liner all’interno di condotte ospitanti (host) prive di tenuta idraulica, ma che sono ancora in grado di sopportare totalmente i carichi statici esterni e le sollecitazioni meccaniche derivate dalla conduzione dei fluidi da trasportare/distribuire.
L’impiego di tubolari per Hose Lining tal quali, sia interrati che fuori terra, non è da escludere a priori, specie nel caso di realizzazione di collegamenti provvisori, by-pass etc, ma tale eventualità deve essere attentamente valutata, tenendo in debito conto che essa non potrà in ogni caso intendersi come installazione definitiva.
Le perdite di sezione utile di trasporto della condotta da risanare sono minime se il tubolare è progettato esattamente sul diametro del tubo ospite.
La resistenza alla tensione circonferenziale è garantita dalle proprietà meccaniche del tessuto in fibra. Lo strato interno in materia plastica ha quindi esclusivo ruolo di contenimento idraulico.
Lo strato plastico esterno ha invece funzioni di protezione meccanica.
I collegamenti dei tubolari alle estremità metalliche delle condotte a monte e a valle del tratto rinnovato possono essere realizzati con speciali giunti meccanici antisfilamento, con anello interno anti-collassamento, da collocare in prossimità dell’estremità sezionata del tubo esistente, così da rendere disponibile la necessaria estremità flangiata, senza che il tubolare fuoriesca dall’esistente.
NOTA IMPORTANTE
Le denominazioni in uso a livello internazionale identificano come “Hose Lining” le tecnologie che utilizzano solo i tubolari di tipo multistrato, con la seguente descrizione:
HOSE LINING: “Lining system for pressure applications where a woven flat fiber reinforced polyethylene hose is pulled into the host pipe and secured by special end fittings. Once inserted, the woven hose liner is inflated to the service pressure expanding the liner until it contacts the wall of the host pipe”.
TUBOLARI A PARETI STRATIFICATE DISGIUNTE
Alcuni tipi di tubolare possono essere composti (stratificati) direttamente all’interno della condotta. Tali prodotti sono analoghi per destinazione d’uso agli hose-liners sopradescritti, ma presentano una diversa modalità di installazione che descriviamo di seguito:
- Dopo la posa e preparazione del tubolare esterno come già descritto, si procede alla miscelazione di una quantità determinata (in base a diametro e lunghezza del tubolare da posare) di resina epossidica “elastica” o poliuretanica elastomerica.
- Detto quantitativo di resina verrà colato all’interno del tubolare già definito “interno”.
- Mentre si carica il tubolare sul tamburo di raccolta, verrà laminato il quantitativo di fluido elastico o elastomerico al suo interno in quantità sufficiente a impregnare il tessile e a lasciare una quantità sufficiente ad impregnare il tessile del tubolare esterno durante la prossima fase di inversione (inserzione del tubolare interno in quello esterno mediante inversione ad aria).
- Inversione del tubolare interno all’interno di quello esterno mediante inversione ad aria a pressione elevata (minimo 1 Bar fino a diametro 500 mm poi si riduce proporzionalmente al diametro, fino a 0,5 Bar per il diametro 1000 mm). L’inversione dovrà essere frenata al fine di non abbassare mai la pressione di inversione sotto la soglia di minima definita.
- Attraversamento di tutta la linea fino ad oltrepassare il terminale opposto della condotta (e del tubolare esterno) di almeno 3 m.
- Stabilizzazione della pressione di pressurizzazione.
- A questo punto vi sono due possibili procedure:
- Avviamento del riscaldamento dei due tubolari mediante flusso di vapore e aria miscelati opportunamente. La procedura di riscaldamento (tempo e temperatura), deve essere indicata dal fornitore del sistema.
- Polimerizzazione a freddo, assistita mediante termocoppie di lettura della temperatura, confrontata con la tabella di catalisi del costruttore.
L’accoppiamento dei tessili tra loro mediante incollaggio, ha la sola funzione di migliorare la rigidità allo schiacciamento del tubolare, ma non impedisce lo scorrimento sotto tensione di pressione di esercizio dei fili tessili al fine di ottimizzare le prestazioni anche nelle piccole deformazioni localizzate quali curve, vaiolature e ovalizzazioni. L’operazione di incollaggio dei tessili del composito non ha funzioni strutturali quindi è un processo che non necessita di particolari controlli.