Fusão de topo versus eletrofusão: qual método de união de tubos de PEAD é o mais adequado para o seu projeto?

Fusão glútea versus eletrofusão em resumo

Os dois métodos produzem juntas fortes e estanques, mas diferem na forma como a solda é formada e em onde cada um é mais econômico. A tabela abaixo resume as principais diferenças práticas.

Como funciona a fusão de glúteos

A soldagem por fusão de topo une duas extremidades de tubos em uma única peça contínua de polietileno. As extremidades dos tubos são fixadas em uma máquina de soldagem por fusão de topo , aplainadas com uma ferramenta de faceamento para remover a superfície oxidada e produzir faces quadradas e paralelas, e então pressionadas contra uma placa de aquecimento a uma temperatura controlada. Assim que as faces atingem a condição de fusão correta, a placa é removida e as duas extremidades são aproximadas sob pressão controlada e mantidas nessa posição até que a junta esfrie. O resultado é uma solda homogênea com um cordão interno e externo pequeno.

A fusão de topo exige que ambas as extremidades do tubo sejam do mesmo material, tenham o mesmo diâmetro nominal e a mesma espessura de parede. O perfil baixo e uniforme de uma junta de topo, e a possibilidade de remover o cordão externo quando necessário, tornam o método ideal para técnicas de instalação sem valas, como revestimento por deslizamento, rompimento de tubos e perfuração direcional.

Como funciona a eletrofusão

A eletrofusão utiliza uma conexão que contém uma bobina de aquecimento resistivo embutida próxima à sua superfície interna. As extremidades dos tubos, previamente preparadas, são inseridas na conexão, e uma máquina de soldagem por eletrofusão aplica uma corrente elétrica controlada através da bobina. A bobina aquece o polietileno circundante, fundindo a superfície interna da conexão com a superfície externa do tubo. A junta é fixada por meio de grampos e deixada esfriar sob contenção antes de a conexão ser removida.

Como a energia é fornecida dentro da conexão, a eletrofusão depende muito menos da habilidade do operador do que um processo manual de aquecimento controlado. As máquinas modernas leem o código de barras da conexão e aplicam a voltagem e o tempo de fusão corretos automaticamente, o que também permite o registro confiável de dados.

Instalação de tubulação reta

Para longos trechos retos de novas tubulações em valas abertas, a fusão de topo geralmente é a primeira opção. Ela produz um tubo contínuo e monolítico, sem a necessidade de conexões adicionais em cada junta, e o custo por junta permanece baixo mesmo com o aumento do diâmetro. É por isso que a fusão de topo é predominante em adutoras principais e linhas de transmissão de grande diâmetro.

A eletrofusão também pode ser usada em trechos retos e é comum em linhas de distribuição e de serviço de menor diâmetro, onde as juntas são numerosas e o acesso é limitado. A desvantagem é que cada junta acarreta o custo de uma conexão consumível, o que pode se tornar significativo ao longo de uma tubulação extensa.

Reparos, Interconexões e Acesso Restrito

A eletrofusão é o método preferido quando o espaço é limitado ou quando o trabalho é um reparo em vez de uma nova instalação. Acopladores, conexões de reparo e conexões de emenda permitem que uma equipe una ou repare tubos dentro de uma vala, ao redor de outras instalações ou junto a uma tubulação principal existente em funcionamento, sem a necessidade da longa mesa de máquinas e do alinhamento preciso exigidos por uma máquina de fusão de topo. A eletrofusão também é o método padrão para adicionar um novo ramal ou derivação a uma tubulação principal de PE existente, utilizando conexões de emenda e tês.

A fusão de topo ainda tem um papel importante nos reparos, mas geralmente exige mais espaço para posicionar a máquina e alinhar o tubo, sendo, portanto, menos prática para conexões em valas com espaço limitado.

Requisitos de dimensionamento e alinhamento de tubos

Os dois métodos impõem exigências diferentes ao próprio tubo. A fusão de topo requer que as duas extremidades tenham o mesmo diâmetro externo e espessura de parede, e as braçadeiras da máquina normalmente corrigem a ligeira ovalização que pode surgir durante o armazenamento e o transporte. O tubo também deve estar alinhado em um eixo comum para que a junta se forme uniformemente em toda a circunferência.

A eletrofusão é mais tolerante à geometria. Com conexões adequadas, ela pode unir tubos com diferentes espessuras de parede e, em alguns casos, diferentes tipos de polietileno, como MDPE e HDPE. No entanto, as extremidades dos tubos inseridas na conexão devem ser redondas, dentro da tolerância especificada pelo fabricante da conexão. Se as extremidades forem ovais além dessa tolerância, elas devem ser arredondadas novamente com grampos antes da inserção; caso contrário, o anel entre o tubo e a conexão ficará irregular e a junta poderá falhar.

Conexões consumíveis versus ferramentas reutilizáveis

Uma das diferenças de custo mais evidentes reside na aplicação dos recursos. A soldagem de topo exige muitas ferramentas, mas poucos consumíveis: a máquina, a ferramenta de faceamento e a placa de aquecimento são utilizadas em milhares de juntas. A eletrofusão apresenta o inverso: a máquina é comparativamente mais simples, mas cada junta consome uma conexão cujo preço aumenta com o diâmetro. Em tubulações principais de grande diâmetro, o custo das conexões para eletrofusão pode ser muito superior ao custo da máquina para soldagem de topo, o que é um dos principais motivos pelos quais tubulações de grande porte são quase sempre soldadas por topo.

Preparação do operador e raspagem da superfície

Ambos os métodos falham sem extremidades de tubos limpas, secas e preparadas corretamente, e ambos devem ser executados por operadores treinados e qualificados. Para a soldagem por topo, a etapa de faceamento aplaina as extremidades e remove a camada superficial oxidada antes do aquecimento. Para a eletrofusão, as extremidades dos tubos devem ser raspadas mecanicamente para remover a camada de óxido, até a profundidade especificada pelo fabricante da conexão, e marcadas com a profundidade de inserção correta. Graxa, umidade e sujeira devem ser mantidas longe da superfície preparada, e o trabalho deve ser protegido do vento e das intempéries que possam resfriar ou contaminar a solda.

A profundidade exata de raspagem, a temperatura de aquecimento, a pressão de fusão e os tempos de resfriamento são definidos pelos fabricantes de conexões, tubos e equipamentos, bem como pela norma de instalação aplicável. Esses valores não são universais; siga sempre o procedimento escrito para os produtos específicos que estão sendo unidos.

Rastreabilidade e Controles de Qualidade

Ambos os métodos garantem registros de qualidade robustos, o que é importante para concessionárias de serviços públicos e projetos de especificação. Uma máquina moderna de fusão de topo registra a temperatura do aquecedor, a pressão de fusão, a pressão de arrasto, o tempo de fusão e, em muitos casos, as dimensões do cordão, permitindo que cada junta seja analisada em relação ao procedimento. As máquinas de eletrofusão registram a voltagem, a corrente, o tempo de fusão e o código de barras da conexão, vinculando cada junta a uma conexão específica e seus parâmetros. Algumas conexões de eletrofusão também incluem um indicador visual de fusão que confirma a conclusão do ciclo.

Esses registros de dados auxiliam na inspeção e aceitação, e as verificações visuais da junta finalizada, como o tamanho e a forma do cordão na fusão de topo, continuam fazendo parte do controle de qualidade de rotina.

Custo do ciclo de vida por tipo de projeto

O custo total deve levar em consideração o capital investido em máquinas, o treinamento e o tempo do operador, os consumíveis por junta e o risco e custo de uma junta defeituosa que precise ser removida e refeita. O método mais barato por junta nem sempre é o mais barato para o projeto como um todo.

Matriz de decisão e lista de verificação

Utilize a lista de verificação abaixo para restringir a escolha rapidamente.

• Escolha a fusão de topo quando o tubo tiver o mesmo diâmetro e espessura de parede e o trecho for longo e reto.
• Escolha a fusão de topo para grandes diâmetros e para trabalhos sem abertura de valas, como revestimento de dutos ou perfuração direcional.
• Escolha a eletrofusão para reparos, derivações e adição de serviços a uma tubulação principal existente.
• Opte pela eletrofusão quando o acesso for limitado ou a junta tiver de ser feita dentro de uma vala.
• Escolha a eletrofusão quando as espessuras ou diâmetros das paredes forem diferentes, ou ao unir diferentes tipos de PE.
• Antes de qualquer junta por eletrofusão, confirme se as extremidades dos tubos estão redondas e dentro da tolerância do fabricante da conexão.

Perguntas frequentes

Principais conclusões

• A fusão de topo une as extremidades dos tubos diretamente e é adequada para tubulações principais longas, retas e de grande diâmetro, bem como para trabalhos sem abertura de valas.
• A eletrofusão une tubos através de uma conexão com serpentina aquecida e é adequada para reparos, interligações e acessos em espaços confinados.
• A fusão de topo requer diâmetro e espessura de parede correspondentes; a eletrofusão pode unir diferentes espessuras e tipos de PE.
• A fusão de topo requer o uso de ferramentas reutilizáveis; a eletrofusão requer um acessório consumível por junta.
• Ambos os métodos exigem extremidades de tubos limpas e devidamente preparadas, além de operadores treinados que sigam o procedimento escrito.
• Para controlar o custo total do ciclo de vida, escolha um método que seja adequado ao projeto, e não apenas que se baseie no preço por unidade.

Referências

• TWI Global — Quais fatores influenciam a escolha entre soldagem por fusão de topo e soldagem por eletrofusão para unir tubos de PE? (twi-global.com)
• Associação PE100+ — Em que circunstâncias são utilizados os diferentes métodos? (pe100plus.com)
• Indústria Puhui — Métodos de união de tubos de PEAD: Fusão de topo vs. Eletrofusão (phhdpepipe.com)