A durabilidade real varia conforme a incidência de radiação no local da obra.
O aumento das obras de usinas solares, que frequentemente requerem que parte do material esteja exposto ao sol, levou a uma maior preocupação com a durabilidade e proteção contra a radiação UV dos tubos corrugados em PEAD (polietileno de alta densidade). Estes são amplamente utilizados em diversas áreas, incluindo drenagem civil, agrícola e infraestrutura urbana. No entanto, eles são altamente vulneráveis à radiação UV (ultravioleta), o que pode levar à deterioração e falha prematura do produto.
Efeitos da radiação UV nos polímeros
Os polímeros são compostos por longas cadeias de moléculas que podem ser afetadas pela radiação UV. A radiação UV pode levar à quebra das ligações químicas, principalmente as ligações de carbono-carbono, que formam a estrutura do polímero. A exposição prolongada à radiação UV pode causar uma redução das propriedades mecânicas do material, como a resistência à tração e ao impacto. Além disso, pode causar mudanças de cor, perda de brilho e rachaduras e, até mesmo, quebras no material.
A imagem 1 mostra um tubo “com proteção UV” de outro fabricante. Quando a foto foi tirada ele estava instalado há 8 meses, visto que houve atraso na chegada e instalação da torre. Da para ver claramente as partes mais brancas e ressecadas do tubo. Ele ficou quebradiço e gerou problemas na obra posteriormente. Compare com a imagem 3 que foi tirada no mesmo parque eólico com o mesmo tempo de instalação, esta base foi feita com as soluções Techduto. Nela há pontos com areia, obra nas dunas do CE, veja que não houve ressecamento dos produtos, ali o mesmo manteve suas características originais mesmo com toda essa exposição.
Como identificar a degradação por UV
Em campo, alguns sinais indicam que o tubo está sofrendo com a radiação solar:
- Embranquecimento e ressecamento da superfície;
- Perda de brilho;
- Fragilização — o tubo fica quebradiço;
- Rachaduras e microfissuras;
- Perda de resistência à tração e ao impacto.
Métodos de proteção contra a radiação UV
Para aumentar a durabilidade dos polímeros, especialmente em produtos expostos à radiação UV, é importante utilizar métodos de proteção adequados. Os aditivos absorvedores UV como o negro de fumo são um exemplo de método de proteção contra esse tipo de radiação. Esses aditivos absorvem a radiação UV antes que ela alcance as ligações químicas do polímero, protegendo o material de danos. Contudo, existem diferentes tipos de aditivos UV, como os absorvedores de UV, estabilizadores de luz UV, entre outros.
Além disso, revestimentos de proteção podem ser aplicados à superfície dos tubos, como tinta ou filme protetor, que ajuda a absorver a radiação UV e reduzir sua penetração no material. Essas soluções podem aumentar significativamente a vida útil dos produtos.
Tipos de aditivos para proteção UV
Existem diferentes tipos de aditivos que podem ser utilizados para proteger os polímeros contra a radiação UV. Alguns dos principais aditivos utilizados para este fim são:
- Absorvedores UV: são aditivos que absorvem a radiação UV e a convertem em calor, dissipando-a para o meio ambiente. São compostos orgânicos capazes de absorver a luz ultravioleta. São incorporados ao polímero durante o processo de produção e têm como função absorver a radiação UV que atinge a superfície do material, convertendo-a em energia térmica, dissipando-a para o meio ambiente. Os mais utilizados são o negro de fumo e a benzofenona.
- Estabilizadores de luz: são aditivos que protegem os polímeros contra a degradação causada pela radiação UV, estabilizando as ligações químicas rompidas. Eles impedem que as ligações químicas do polímero sejam quebradas e, consequentemente, a degradação do material. Os estabilizadores de luz podem ser do tipo antioxidante ou absorvedores de radiação UV. Os antioxidantes impedem a degradação química, enquanto os absorvedores UV protegem os polímeros dos raios ultravioleta.
- Bloqueadores de UV: são aditivos que refletem a radiação UV, impedindo que ela atinja o polímero. Conseguem refletir ou dispersar a radiação UV, protegendo o polímero contra a sua ação.
Aumento da durabilidade dos produtos em tubos corrugados em PEAD
No caso específico de tubos corrugados em PEAD, é importante utilizar aditivos UV para aumentar a durabilidade do produto. Embora a norma NBR 15715 estabeleça uma grande durabilidade após os produtos serem instalados (ou aplicados em áreas confinadas com proteção à incidência direta da radiação), ela estabelece uma quantidade mínima de aditivos anti-UV (antioxidante e negro de fumo) e estas características vão gerar uma proteção nominal apenas suficiente para uma exposição direta de até 1 ano pelos testes previstos. Os aditivos aplicados devem ser cuidadosamente selecionados para atender às necessidades específicas de cada aplicação, visando obter a proteção UV necessária e aumentar a vida útil do produto.
Além dos aditivos citados, a escolha da origem de PEAD também é um fator importante para garantir a durabilidade dos tubos corrugados. Apesar de que a NBR 15715 permita o uso de material reprocessado, este já contém algum tipo de oxidação, reduzindo a proteção UV, porém o virgem não tem esse problema e já contém uma quantidade de anti-oxidante em sua composição. Isso sem falar das matérias-primas contaminadas, comuns em produtos “mais baratos”, que tem todo tipo de mistura em sua composição.
Por fim, o design dos tubos corrugados também pode influenciar na durabilidade do material. Tubos com paredes mais espessas e uma geometria mais robusta tendem a ser mais resistentes à degradação causada pela radiação UV e irão durar mais tempo em ambientes externos. Todas essas medidas e cuidados são efetivos, mas também geram custos significativos e, apenas falando em matéria-prima, a adição vai de 20% a 50% a mais para garantir proteções acima de 10 anos. Apesar de algumas afirmações de fabricantes sem fundamento, o mais confiável é que os tubos corrugados de parede simples com exposição direta à radiação UV, com a formulação adequada, devem durar em torno de 10 anos e outros com dupla camada (ou com paredes suficientemente grossas) poderão chegar a 20 anos. Isso com a devida variação da incidência de radiação no local da aplicação.
A Techduto possui as linhas de soluções AntiUV+ e AntiUV Super, que foram desenvolvidas para obras de UFV’s (Usinas Fotovoltaicas) no deserto do Atacama, uma das áreas do mundo com maior incidência de radiação UV. Elas contam com uma formulação especial que permite a maior durabilidade do mercado em condições extremas. A primeira feita para áreas sombreadas, e a segunda feita para áreas com exposição direta.
Como a proteção UV é avaliada
A resistência UV de um tubo não se prova por afirmação — ela é medida em laboratório:
- Ensaio de envelhecimento acelerado: as amostras são expostas a ciclos controlados de radiação UV (centenas a milhares de horas, com irradiância e temperatura padronizadas) que simulam anos de exposição ao sol;
- OIT (tempo de indução oxidativa): mede quanto tempo o material resiste à oxidação — quanto maior o OIT, melhor a estabilização do polímero;
- Análises complementares (FTIR, DSC e ensaios de tração) confirmam se as propriedades mecânicas se mantiveram após a exposição.
Como referência técnica, um teor de cerca de 2 a 2,5% de negro de fumo bem disperso reduz o dano por UV em torno de 90% e pode estender a vida útil em 5 a 6 vezes em relação ao material sem estabilização.
Resumo: durabilidade conforme a proteção UV
| Solução / tipo de tubo | Exposição | Durabilidade esperada |
|---|---|---|
| Mínimo da norma NBR 15715 | direta | ~1 ano (proteção nominal) |
| Parede simples com formulação adequada | direta | ~10 anos |
| Parede dupla / paredes espessas | direta | até 20 anos |
| Techduto AntiUV+ | áreas sombreadas | máxima do mercado |
| Techduto AntiUV Super | exposição direta | máxima do mercado (testado no Atacama) |
Conclusão
A proteção contra a radiação UV é fundamental para aumentar a durabilidade e a vida útil dos tubos corrugados em PEAD utilizados em obras que exigem exposição ao sol, como as usinas solares. A adição de aditivos que protegem contra a radiação UV, o uso de proteção externa ou a utilização de materiais com proteção UV são opções viáveis para garantir a proteção dos tubos corrugados em PEAD. É importante ressaltar que a escolha da melhor opção de proteção deve considerar as condições de uso e as exigências da obra, para garantir a sua eficácia e durabilidade.
