Aspectos importantes a serem observados na aquisição da geomembrana

1. Utilização das geomembranas de polietileno

Geomembranas de PEAD tem uso consolidado e reconhecido mundialmente a mais de 40 anos, atuando como barreira impermeável (ou de baixíssima permeabilidade) para controlar a percolação, infiltração ou fluxo de líquidos e gases em obras geotécnicas e de proteção ambiental.

Para um bom desempenho da geomembrana nestas obras, devem ser considerados antes da compra aspectos relacionados à matéria prima, controle de qualidade, processo de fabricação e uniformidade de textura (no caso da geomembrana texturizada), que são abordados neste texto com intenção de esclarecer e auxiliar o cliente durante a fase de escolha do fornecedor de geomembrana.

2. Matéria prima

Conforme Scheirs (2009), as propriedades da geomembrana polimérica dependem:

• Da estrutura química da resina polimérica de base
• A combinação certa de aditivos para proteger a geomembrana, tais como negro de fumo, bem como aditivos antioxidantes e estabilizantes para garantir uma longa vida útil, mesmo em condições expostas.
• Finalmente, do método de fabricação mais apropriado.

           É importante selecionar ou especificar resinas de polietileno de alta qualidade que tenham sido especialmente formuladas para atender às demandas específicas e exclusivas encontradas pelas geomembranas (Scheirs, 2009), principalmente em relação à propriedade de resistência ao stress cracking (tensofissuramento), um dos seus principais mecanismos de degradação. No Brasil, onde se utiliza geomembrana a mais de 20 anos, foram desenvolvidas resinas que atendem plenamente as características necessárias para uma geomembrana de qualidade.

Segundo Koerner (2005), a resistência ao stress cracking é uma propriedade em grande parte dependente da resina. A norma GM 13, reconhecida nacional e internacionalmente, que define propriedades e valores a serem atendidos para uma geomembrana de qualidade, especifica o ensaio de resistência ao stress cracking conforme norma ASTM D 5397 e valor mínimo de 500 h a ser atendido.

Em relação à formulação, as geomembranas de PEAD possuem na sua formulação aproximadamente 97% de polietileno virgem, 2,5 % de negro de fumo e 0,5% de termoestabilizantes e antioxidantes. Nenhum outro tipo de aditivo é usado. O negro de fumo é responsável pela resistência aos raios ultravioleta e os termoestabilizantes e antioxidantes aumentam significativamente a resistência às intempéries, ao calor e à degradação.

           Formulações inadequadas em termos de resina ou uso de materiais reciclados podem prejudicar o processo de soldagem e o desempenho e durabilidade da geomembrana.

Uma maneira de verificar a qualidade da formulação utilizada é através dos resultados dos ensaios de qualidade da geomembrana, principalmente os ensaios referentes à oxidação, resistência aos raios UV e stress cracking, todos especificados na norma GM 13 (requisitos de qualidade da geomembrana de PEAD) e GM 17 (requisitos de qualidade da geomembrana de PEBDL). Geomembranas produzidas com resinas ou formulações inadequadas não atingirão os padrões de qualidade mínimos descritos nas referidas normas.

3. Controle de Qualidade

O controle de qualidade durante a fabricação é um fator importante a ser avaliado na compra de uma geomembrana.

A empresa fabricante deve possuir laboratório equipado e pessoal treinado para realizar todos os ensaios importantes e necessários para um controle de qualidade durante adequado a fabricação. As normas GM13 e GM17, que definem requisitos para o controle de qualidade durante a fabricação, emitidas pelo GSI (Geosynthetic Institute) são mundialmente utilizadas como referência pelos fabricantes de geomembrana de polietileno.

Neste sentido, a acreditação GAI–LAP Geosynthetic Accreditation Institute –Laboratory Accreditation Program do laboratório junto ao GSI (Geosynthetic Institute) pode ser considerada um diferencial do fabricante.

Os laboratórios de ensaios em geossintéticos acreditados pelo GAI LAP possuem credibilidade internacional, comprovando que possuem equipamentos adequados e preparo para realizar testes de acordo com os mais rigorosos parâmetros técnicos. Adicionalmente, exige que os laboratórios possuam e mantenham suas documentações de ensaios atualizadas.

Para quem adquire e instala geomembranas, a certificação GAI LAP é a evidência que os ensaios dos materiais fornecidos, geralmente informados através de certificados de qualidade, foram realizados de forma apropriada, gerando resultados confiáveis.

 4. Processo de fabricação

Os dois processos disponíveis para a fabricação da geomembrana são os de matriz balão (blow film) e o de extrusão em matriz plana (flat die). Os dois processos permitem a fabricação de geomembranas que atendam os requisitos mínimos de qualidade.

4.1 Matriz Balão

No processo de matriz balão, cujo esquema é mostrado na figura 1, o polietileno granulado é introduzido através de um funil na extrusora, onde é plastificado, homogeinizado e bombeado para a matriz. Logo após a massa fundida passa por uma matriz de forma anelar, que possui uma ferramenta central chamada mandril, para separar o fluxo desta forma (Silvio Manrich,2005).

 Figura 1 – Esquema de fabricação de geomembrana pelo processo matriz balão

 O plástico sai da matriz formando um tubo, o qual é suspenso e movimentado pelo puxador primário, localizado na parte superior da máquina. Ar sob pressão é insuflado na parte interna do tubo, formando um balão. O material sai do puxador primário em forma de tubo dobrado, sendo desdobrado através de corte em uma das paredes e logo após bobinado.

Devido ao processo de fabricação circular, a geomembrana de matriz balão pode apresentar variação de espessura entre 7% e 15% (Scheirs, 2009). Uma característica visual da geomembrana fabricada por este processo são os vincos gerados da dobra do balão.

4.2 Matriz Plana

No processo matriz plana, o polímero é extrudado através dois lábios horizontais resultando em uma geomembrana com espessura rigorosamente controlada (Koerner, 2005). Na seqüência, a geomembrana passa pelos rolos da calandra, os quais têm a função de resfriar e dar polimento à superfície do material. A geomembrana passa pelo leito de resfriamento e entra então no puxador. Após atingir o comprimento pré-fixado, a geomembrana é cortada automaticamente pela máquina de corte.

Figura 2 – Esquema de fabricação de geomembrana pelo processo matriz plana

O processo de fabricação de matriz plana resulta em variações de espessura na ordem de 5%. O processo é mais estável, com fluxo contínuo e onde menos tensionamento do material. Conforme descrito por Scheirs(2009), como as resinas usadas para fabricação de geomembrana matriz plana podem ter índice de fluidez mais altos, as geomembranas:

• São mais flexíveis, o que é um ponto positivo durante a instalação;
• Demandam menos energia para serem soldadas;

5. Uniformidade da textura

Geomembranas texturizadas são utilizadas onde se necessita de maior o atrito de interface da geomembrana com solo, concreto ou outro geossintéticos, prevenindo deslizamento do talude.

O uso da geomembrana texturizada proporciona maior estabilidade para taludes íngremes, promovendo segurança e favorecendo a verticalização e otimização da capacidade de contenção.

5.2 Textura matriz balão

Na matriz balão, o processo de texturização é realizado através da introdução de gás nitrogênio na massa fundida e quando o material sai na matriz as bolhas de nitrogênio se rompem causando o efeito texturizado na superfície. De acordo com Ericson et.al. (2008), o gás nitrogênio injetado na texturização pode causar superfícies rugosas e irregulares.

A textura ranhurada obtida pelo processo de matriz balão não apresenta uniformidade de altura e formato, tem padrão de distribuição aleatório ao longo da largura e comprimento da geomembrana, resultando em diferentes resistências ao atrito ao longo da área instalada.

5.1 Textura matriz plana

O processo de texturização na matriz plana é feito por rolos gravadores, criando um perfil uniforme e consistente de textura. Conforme Ericson et.al. (2008) este processo não afeta tanto as propriedades mecânicas da geomembrana quanto a texturização feita pelo processo da matriz balão.

Geomembranas texturizadas produzidas em matriz plana e cilindros gravadores são consideradas menos críticas do que geomembranas texturizadas matriz balão em relação a desempenho a longo prazo, pois são formadas em um processo de etapa única, sem nenhum tipo de interferência (Scheirs, 2009).

O perfil de aspereza uniforme e altura da aspereza superior obtidos no processo de matriz plana proporciona valores de atrito de interface maiores e reprodutíveis ao longo de todas as bobinas fornecidas.

6. Conclusão e recomendações

A avaliação de todos os itens abordados antes e durante a compra da geomembrana é de extrema importância e vai influenciar diretamente no desempenho do sistema de impermeabilização como um todo.

Os processos de fabricação e uniformidade de textura que são avaliados conforme a necessidade de cada obra. Conhecendo-se as características obtidas nos dois processos se define qual é a geomembrana mais adequada a necessidade.

           Em relação à matéria prima e controle de qualidade, alguns clientes tem adotado como prática solicitar os certificados de qualidade da resina utilizada na fabricação da geomembrana, planos de controle de qualidade de fabricação, ensaios comprobatórios preliminares de atendimento de propriedades entre outros, além dos certificados de qualidade das bobinas fornecidas.

           Além da verificação documental, verificações adicionais de conformidade têm sido adotadas pelos clientes através de inspeções de recebimento em amostras coletadas em campo ou separadas durante a produção da geomembrana.

 Referências bibliográficas

ERICKSON, R.B.,THIEL, R.S., PETERS, J. The Ongoing Quality Issues Regarding Polyethylene Geomembrane - Material Manufacturing & Installation. Vector Engineering, Inc., Grass Valley, California, USA. The First Pan American Geosynthetics Conference & Exhibition, 2008.

KOERNER, Robert - Design with Geosynthetics – Prentice Hall, Inc., 2005

MANRICH, Sílvio. Processamento de Termoplásticos: rosca única, extrusão e matrizes, injeção e moldes. Editora Artliber (São Paulo, Brasil, 2005)

SCHEIRS, John. A guide to polymeric geomembranes : a practical approach. Wiley Series in Polymer Science, A John Wiley and Sons, Ltd., Publication. (United Kingdom,2009

Introduction to the GAI Program, disponível em www.geosynthetic-institute.org/gai/intro

Lista dos laboratórios acreditados, disponível em www.geosynthetic-institute.org/gai/lab.htm