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Desenvolvimento de métodos alternativos para a avaliação da resistência à fratura por fluência de resinas de polietileno utilizadas para a extrusão de tubos de água (2005)

  • Authors:
  • Autor USP: PERES, FABIANO MORENO - EP
  • Unidade: EP
  • Sigla do Departamento: PMT
  • Subjects: DISTRIBUIÇÃO DE ÁGUA (SISTEMAS); MECÂNICA DA FRATURA; POLÍMEROS (MATERIAIS); TUBOS
  • Language: Português
  • Abstract: O polietileno tem sido muito empregado em transmissão de água potável, particularmente em ramais prediais. Este polímero apresenta vantagens em relação a seus concorrentes, como flexibilidade, baixo preço, facilidade de instalação e resistência à corrosão. Os tubos fabricados com polietileno de alta densidade -PEAD, como o material é genericamente conhecido na indústria de saneamento básico no Brasil - são suscetíveis de apresentar falhas em serviço por fratura em fluência, as quais provocam vazamentos e perdas de água e incorrem em maiores custos de manutenção. Os principais fatores que influenciam a vida dos tubos de polietileno são: material, meio, condições de carga e técnicas de instalação. A busca de melhores materiais tem levado a indústria petroquímica ao contínuo desenvolvimento de novas resinas, com maior resistência às falhas, que ocorrem através do crescimento lento de trincas. Essa resistência à falha em serviço dos tubos geralmente é avaliada através de ensaios de resistência à pressão hidrostática interna de longa duração, realizados em diferentes temperaturas. Nestes ensaios observa-se que o PEAD apresenta comportamento dúctil (acompanhado de significativa deformação plástica) e falha em menor período de tempo a níveis elevados de tensão, enquanto que em níveis mais baixos de tensão o material apresenta falhas com aparência frágil - sem deformação plástica visível apreciável - após longos períodos de tempo. As falhas em serviço são predominantementedeste último tipo. Esta transição "dúctil-frágil" no comportamento do material, pelo menos ao nível da falha macroscópica, é muito importante e precisa ser bem compreendida, pois pode abreviar a vida útil do tubo através de falhas precoces. ) Dados de tensão circunferencial versus tempo de ruptura dos tubos podem ser plotados em escala bi-logarítmica, formando o que se conhece na prática industrial por "curva de regressão", a qual é linear, com inclinação negativa e com maior inclinação (em módulo) na região correspondente às falhas do modo frágil. Dessa forma, a transição "dúctil-frágil" apresenta-se na "curva de regressão" como um ponto de inflexão. A tensão de transição dúctil-frágil é característica de uma dada formulação (composto) e não é facilmente determinada em ensaios conduzidos à temperatura ambiente. Apesar de sua ampla aceitação na indústria os testes de resistência à pressão hidrostática interna de longa duração devem ser criticados, pois são muito longos, caros e pouco práticos para efeito de controle de qualidade dos tubos de polietileno. Além disso, a maioria dos dados são coletados a altas pressões internas (ou seja, na região "dúctil") para economizar tempo, enquanto que os tubos operam na região "frágil". A filosofia desses testes, como empregados na indústria, também implica que o tempo de falha é uma propriedade do material, enquanto que fatores extrínsecos, como defeitos introduzidos durante a instalação, podem reduzir o tempo denucleação da fratura, levando à falha precoce. O crescente emprego de tubos de polietileno em sistemas de distribuição de água, além de outras aplicações, como em sistemas de gás, requer o desenvolvimento de novos métodos de avaliação de desempenho, que levem em conta não apenas o tempo de falha como também os mecanismos de fratura. Busca-se desenvolver métodos de laboratório, de curta duração, para se estabelecer o comportamento dos tubos a longo prazo, principalmente para prevenir falhas precoces, do tipo frágil, dentro do período de vida útil esperado. A mecânica da fratura é justamente a disciplina que estuda o comportamento dos materiais na presença de trincas. ) Neste sentido duas abordagens são propostas no presente trabalho: "Ramp Test" e o método do Trabalho Essencial de Fratura. O método do "ramp test" permite estimar a tensão crítica correspondente à transição dúctil-frágil da "curva de regressão" a partir de ensaios simples de tração. Por outro lado, o método do Trabalho Essencial de Fratura permite estimar diretamente as partes essencial e não essencial do trabalho específico de fratura. São analisadas cinco resinas provenientes de fornecedores tradicionais de matérias-primas para a produção de tubos de polietileno e duas outras resinas, desenvolvidas para outros fins. Os resultados permitem concluir que os ensaios propostos são viáveis como substitutos ou complementares aos ensaios de resistência à pressão hidrostática na avaliação datendência de tubos de polietileno apresentarem falhas em serviço
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 23.08.2005
  • Acesso à fonte
    How to cite
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    • ABNT

      PERES, Fabiano Moreno; SCHÖN, Cláudio Geraldo. Desenvolvimento de métodos alternativos para a avaliação da resistência à fratura por fluência de resinas de polietileno utilizadas para a extrusão de tubos de água. 2005.Universidade de São Paulo, São Paulo, 2005. Disponível em: < http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-08112005-092736/ >.
    • APA

      Peres, F. M., & Schön, C. G. (2005). Desenvolvimento de métodos alternativos para a avaliação da resistência à fratura por fluência de resinas de polietileno utilizadas para a extrusão de tubos de água. Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-08112005-092736/
    • NLM

      Peres FM, Schön CG. Desenvolvimento de métodos alternativos para a avaliação da resistência à fratura por fluência de resinas de polietileno utilizadas para a extrusão de tubos de água [Internet]. 2005 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-08112005-092736/
    • Vancouver

      Peres FM, Schön CG. Desenvolvimento de métodos alternativos para a avaliação da resistência à fratura por fluência de resinas de polietileno utilizadas para a extrusão de tubos de água [Internet]. 2005 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3133/tde-08112005-092736/

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