ANÁLISE DO DESEMPENHO TÉRMICO NAS COBERTURAS ESTUDO DE CASO

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1 UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA CENTRO TECNOLÓGICO PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ARQUITETURA E URBANISMO ANÁLISE DO DESEMPENHO TÉRMICO NAS COBERTURAS ESTUDO DE CASO Disciplina: Inovação Tecnológica em Vedações Horizontais Prof.: Fernando Barth/ Wilson Jesus da Cunha Silveira Autor: Simara Callegari Florianópolis, Junho de 2006

2 CAP 01 INTRODUÇÃO Qualidade deve ser associada a uma nova cultura a ser implementada, pois compreende o entendimento, a aceitação e a prática de novas atitudes e valores que devem ser incorporadas definitivamente no dia-a-dia da construção civil. A qualidade deixou de ser um ponto abstrato nas discussões e decisões. Atualmente é um indicador para se obter melhor relação custo-benefício e para abreviar prazos de entrega de insumos e serviços. Isto é que faz o diferencial entre as empresas competitivas das restantes. A compatibilização compõe-se em uma atividade de gerenciar e integrar projetos afins, visando o perfeito ajuste entre os mesmos, conduzindo para a obtenção dos padrões de controle de qualidade de determinada obra. Tem como objetivo minimizar os conflitos entre os projetos inerentes à determinada obra, simplificando a execução, otimizando a utilização de materiais, tempo e mão de obra, bem como as posteriores manutenções. As edificações devem atender a requisitos e critérios de desempenhos térmicos que satisfaçam o conforto dos seus usuários. Esse desempenho pode ser sistematicamente avaliado através do uso de diversas ferramentas adequadas as conferências de controle de qualidade, dentre as quais se baseia nas Normas para avaliação do ambiente construído. O desempenho térmico da edificação pode servir como subsídio nas atividades preliminares de projeto, apresentando correlações entre características arquitetônicas e de consumo energético. Os resultados da avaliação pós ocupação de obras existentes são fundamentais e devem ser utilizadas juntamente com a análise crítica do projeto do empreendimento em questão, antes da liberação deste projeto para a sua execução. Esta análise enfoca e verifica a compatibilização entre os diversos materiais empregados. Auxiliando no lançamento do produto futuro, acompanhando as expectativas dos consumidores, as ondas mercadológicas e as tendências de uso para só então arrecadar informações que auxiliam nas diretrizes de um projeto e uma obra eficaz. OBJETIVO: Analisar e comparar o desempenho térmico nas coberturas através de um estudo de caso e os exemplos da norma brasileira NBR JUSTIFICATIVA: Necessidade de melhorar o desempenho das coberturas Necessidade de redução do consumo energético Importância da análise do desempenho térmico de vedações préfabricadas Garantir a qualidade no projeto e na obra MÉTODO UTILIZADO NO TRABALHO: 1. CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS E ARQUITETÔNICAS: - Levantamento (discriminação materiais, desenhos, imagens).

3 2. ANÁLISE DO DESEMPENHO TÉRMICO Os conceitos básicos e métodos analíticos para a análise do desempenho térmico da cobertura do shopping serão realizados através da Norma Brasileira NBR ANÁLISE COMPARATIVA: Elaboração de quadros comparativos de desempenho entre o estudo de caso e os exemplos elaborados pela NBR PROPOSTA INTERVENÇÃO: - Melhorias ou troca de materiais se necessário. Este trabalho será embasado em estudo de caso para que se analise o desempenho Térmico de uma parte da seção das vedações horizontais, a cobertura. Seção esta que predomina em cada um dos empreendimentos. CAP 02 CARACTERÍSTICAS O edifício escolhido é o shopping center em construção no Estado de Santa Catarina, Shopping Iguatemi Santa Mônica. Shopping Iguatemi Santa Mônica O sistema construtivo para este edifício é composto por estruturas e painéis de fachadas pré-fabricadas em concreto, conforme mostra a figura 1. As fachadas deste empreendimento possuem três tons de cores que foram utilizados na composição arquitetônica: branco, marfim e castanho. As peles de vidro localizadas nas fachadas da Avenida Beira-mar Norte e Madre Benvenuta são utilizadas para quebrar a monotonia e criar diversidade compositiva na edificação. A figura 2 ilustra uma perspectiva do empreendimento. As lajes de todos os pavimentos são alveolares, sendo que os últimos dois pavimentos são destinados para estacionamento. Figura 1 Obra na etapa da estrutura 2005 Figura 2 Obra na etapa da estrutura 2006

4 Figura 3 Maquete do Shopping Figura 4 Perspectiva do empreendimento Figura 5 Perspectiva interna A laje de cobertura do shopping e formada uma laje alveolar pré-fabricada com 26.5 cm de espessura, com uma regularização acima da laje com 4 cm, duas camadas de manta com 5mm de espessura cada uma, proteção térmica (poliestireno estendido) 2,5 cm, camada 10 cm de argamassa possuindo na sua parte inferior uma tela para proteção mecânica a fim de evitar fissuras, por fim um revestimento cerâmico 1,5cm totalizando 45cm. As camadas da vedação horizontal se dispõem como na figura 7. CAP 03 CONCEITOS BÁSICOS - Resistência Superficial Interna: Resistência térmica da camada de ar adjacente à superfície interna de um componente que transfere calor por radiação e/ou convecção. - Resistência Superficial Externa: Resistência térmica da camada de ar adjacente à superfície externa de um componente que transfere calor por radiação e/ou convecção.

5 - Resistência Térmica Total: Associação das diversas resistências térmicas do componente em questão com as resistências superficiais, interna e externa. - Transmitância Térmica: A transmitância térmica de componentes, de ambiente a ambiente, é o inverso da resistência térmica total. - Cobertura não-ventilada: Cobertura isolada sem entrada e saída do ar internamente. - Pouco ventilada: É caracterizada pela adição de uma câmara de ar que aumenta a resistência térmica da cobertura. A característica se dá pelo quociente entre a ária da abertura em cm² e a área da cobertura em cm², cuja o resultado deve ser inferior a Muito ventilada: É caracterizada pela adição de uma câmara de ar que aumenta a resistência térmica da cobertura somente na situação de verão segundo a NBR A característica se dá pelo quociente entre a ária da abertura em cm² e a área da cobertura em cm², cuja o resultado deve ser superior a 30. Para os cálculos do desempenho térmico foram estudados a norma NBR e a norma espanhola NBE-CT-79. Todas as normas tratam da verificação do desempenho térmico das edificações, sendo a norma espanhola mais rigorosa quanto aos valores máximos permitidos para o fluxo de calor. Esta norma também faz a distinção entre vedações leves, que possuem até 200Kg/m² e pesadas, acima deste valor. A transmitância térmica máxima admitida para as vedações leves é menor que a equivalente para as paredes pesadas, pois as leves apresentarem menor capacidade térmica, devido a sua reduzida massa. As fachadas, incluindo a quinta fachada, a cobertura, estão em constante troca de calor e umidade com o ambiente externo. Os fatores que determinam as temperaturas externas de uma certa localidade são a latitude e a altitude, não importando em que hemisfério esteja. Para se fazer a comparação entre as normas brasileira e espanhola, podese escolher zonas climáticas similares, pela norma nos encaixamos na zona bioclimática 2. A tabela 6 mostra as transmitâncias térmicas da norma brasileira e da norma espanhola. Norma Zona Climática Transmitância Térmica (W/m²K) NBR U 2,0 Espanhola NBE-CT-79 A U 1,4 Figura 6 Tabela resumo das Normas. CAP 04 CÁLCULOS TÉRMICO Os cálculos das resistências térmicas são realizados como exemplos mostrados na norma NBR 15220, seguindo da escolha das diferentes seções, calcula-se a resistência térmica de cada uma das seções. Posteriormente faz-se a ponderação entre elas, a ponderação total e a resistência térmica total e sua função inversa que é a transmitância.

6 A) Cobertura Shopping Iguatemi Santa Mônica Figura 7 corte mostrando as diversas camadas da vedação horizontal. CÁLCULOS Resistência Térmica Resistência da laje alveolar, seção 1 e 2 R1= e/ λ = 0,1514 (m² K) /W R2= e/ λ = 0,255 (m² K) /W Ponderação Total (1 e 2) Rp = A1 + A2 = 0,2083 (m² K)/W A1 + A2 R1 R2 Resistência Térmica Total Rt = *Rsi + e piso cer + e arg1+ e poliprop +e manta + e arg2 + e laje + Rse λ λ λ λ λ λ * Rsi (verão 0,21 e inverno 0,14) Rse 0,04 λ piso cer = 0,90 λ argam = 1,15 λ polipropileno = 0,04 λ manta = 0,23 RT verão = 1,2403 m²k/w RT inverno = 1,1703 m²k/w Transmitância térmica (U) U verão = 0,806 W/(m²K) U verão = 0,854 W/(m²K)

7 Capacidade térmica piso cer ,015 x 0,92 x 1600 = 22,08 argamassa ,1 x 1 x 2000 = 200 polipropileno ,025 x 1,42 x 30 = 1, 065 manta ,005 x 1,46 x 1000 = 7,3 argamassa ,04 x 1 x 2000 = 80 laje ,265 x 1 x 1100 = 291,5 CT = 602 KJ(m²K) Atraso Térmico B = Ct C 1ª= 580 B1 = 580/Rt x 0,226 = 105 B2 = (-) quando o valor de B2 resulta em nº negativo é desconsiderado. ϕ = 1,382 x Rt x raiz de B1+B2 = 17,57 horas O valor da resistência térmica do poliestireno expandido corresponde a aproximadamente 50% da resistência térmica total da cobertura, sendo que representa 5% da espessura total da mesma. CAP 05 QUADRO COMPARATIVO Transmitância Normas Edifício Tipo de cobertura Bra. Esp. U Total= 45cm W ( m² K) U 2,0 U 1,4 Verão 0,80 Satisfaz satisfaz SISM Inverno 0,85 Satisfaz satisfaz Figura 8 tabela: coberturas, camadas e espessuras, transmitância. Onde: SISM- Shopping Iguatemi Santa Mônica A transmitância da cobertura satisfaz as normas brasileira e espanhola, apresentando valores de U inferiores a 2 e 1,4 W/m²K.

8 CAP 06 CONCLUSÕES O estudo de caso possibilitou a análise térmica das principais seções do processo de produção da cobertura deste empreendimento. Avaliando os resultados observados tanto em projeto quanto em obra, abre margem a um bom prognóstico com relação ao produto final. Apesar do resultado alcançado ser de 17,57h, a norma brasileira exige que o atraso térmico seja < 3,3h. Talvez o valor encontrado não seja real, devido à uma camada de poliestireno que interrompe o fluxo de calor da parte superior, radiação solar incidente, para a parte inferior, que está sombreada. Os pavimentos superiores possuem elevada área aberta, por onde pode passar o fluxo de ar, minimizando o calor. As normas brasileira e espanhola possibilitam a verificação e comparação do des empenho térmico das edificações, sendo que esta última mostrou-se mais rigorosa quanto aos valores admitidos para o fluxo de calor nas vedações. Sendo assim a laje cobertura analisada passou por esta norma. CAP 07 ANÁLISE GRÁFICA GRÁFICO COMPARATIVO ESTUDO DE CASO Laje Poliestireno Argamassa 50 0 *ESPESSURA *MASSA *RESISTÊNCIA *GRÁFICO PARA ANÁLISE DAS PROPORÇÕES, SEM ESCALA.

9 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS ABNT NBR Desempenho térmico de edificações - Parte 1: Definições, símbolos e unidades. ABNT. Rio de Janeiro NBR Desempenho térmico de edificações - Parte 2: Métodos de cálculo da transmitância térmica, da capacidade térmica, do atraso térmico e do fator de calor solar de elementos e componentes de edificações. ABNT. Rio de Janeiro NBR Desempenho térmico de edificações - Parte 3: Zoneamento bioclimático brasileiro e diretrizes construtivas para habitações unifamiliares de interesse social. ABNT. Rio de Janeiro CALLEGARI, S. Como a ausência de programas de qualidade e a falta de compatibilização nos projetos interferem no resultado final da construção civil. UNISUL, MINISTERIO DE OBRAS PUBLICAS Y URBANISMO - NBE-CT-79 Norma básica de la edificación: Condiciones térmicas en los edificios. 1. ed. Madrid. ES. Ministerio de Obras Publicas Y Urbanismo VEFAGO, L. H. M. Análise do desempenho de cobertura ventilada com aproveitamento das águas pluviais. Trabalho apresentado na disciplina de Inovações em Coberturas Pós- ARQ - UFSC, 2005