ANÁLISE DO DESEMPENHO TÉRMICO EM EDIFICAÇÕES HABITACIONAIS SEGUNDO A NBR (ABNT, 2013)

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1 ANÁLISE DO DESEMPENHO TÉRMICO EM EDIFICAÇÕES HABITACIONAIS SEGUNDO A NBR I. S. L. MIRANDA Arquiteta PUCRS Porto Alegre; Brasil isanamiranda@gmail.com J. J. O. ANDRADE Prof. Dr. Eng. Civil PUCRS Porto Alegre; Brasil jairo.andrade@pucrs.br RESUMO A construção civil é dinâmica, está em constante transformação e descoberta. O setor vem ganhando destaque na economia do país e também gerando preocupações pelo modo como vem se desenvolvendo. Foi nesse panorama que a norma brasileira Edifícios Habitacionais de até Cinco Pavimentos Desempenho, também conhecida como NBR [1], foi elaborada. A fim de aprofundar esse novo modo de ver a edificação, o trabalho em questão focou em um dos itens dessa norma, o conforto térmico, por se tratar de um fator perceptível pelo usuário e de difícil correção pós-obra. Após as coletas de dados, através de medições no local, e da verificação desses dados baseada na NBR [1], pôdese concluir que as estratégias de projeto, a escolha dos materiais e a devida adequação da habitação aos bioclimas são requisitos fundamentais para um bom resultado, gerando assim um ambiente favorável ao bem estar do seu usuário. 1. INTRODUÇÃO Nas últimas décadas, a construção civil vem se transformando e se desenvolvendo, ganhando uma importância no crescimento econômico do país. A situação se intensificou devido aos grandes investimentos imobiliários, como, por exemplo, a criação de programas habitacionais, a facilitação para obtenção de financiamentos pela população, incentivos governamentais, assim como o interesse de capital privado em investir nesse setor. O déficit habitacional que o país possui se tornou um mercado promissor a ser explorado, tendo destaque principalmente na construção em massa de edificações focadas na classe com menor poder aquisitivo. A construção civil é composta por uma cadeia de setores, que movimenta as mais variadas categorias contribuindo para o desenvolvimento dos mesmos. Esse subsetor é gerador de muitos empregos, mas, em sua maioria, sem nenhuma restrição quanto à qualificação dos candidatos, causando um dos problemas-alvo de preocupação no Brasil, relacionado com a baixa qualificação da mão de obra. Hoje há uma grande preocupação com a visão financeira do processo, na qual os principais requisitos para um bom investimento são associados com os gastos e os lucros com retorno rápido, fazendo com que os meios para esse resultado sejam mero detalhe. É dentro desse contexto que as edificações no Brasil estão sendo concebidas, há abundância de investimentos e mão de obra, mas não há eficiência e qualidade. Devido à essa situação de descaso do processo como um todo e da qualidade do produto ofertado aos usuários, foi desenvolvido um conjunto de normas denominadas de NBR Edificações Habitacionais Desempenho [1]. O diferencial dessa norma está em buscar estabelecer requisitos e critérios de desempenho das edificações habitacionais visando atender às necessidades dos usuários quanto ao conforto no ambiente em que habitam. Desse modo, provocou no setor da construção civil a necessidade de adequação desde a concepção do projeto até a produção e entrega das unidades habitacionais [2].

2 Miranda, I. S. L.; Andrade, J.O.O. Análise do desempenho térmico em edificações habitacionais segundo a NBR Desde a antiguidade o homem transfere as suas necessidades de conforto para o meio construído, estimulando a busca por novas tecnologias e processos [3]. Nesse âmbito, a NBR [1] vem orientar os profissionais envolvidos nas diversas fases do desenvolvimento da edificação a considerarem a visão dos usuários, uma vez que eles estarão vinculados ao imóvel durante toda a sua vida útil. Ela fornece a base para que possam ser verificadas e garantidas as condições adequadas de conforto aos ambientes. Os parâmetros apresentados na norma mudaram o modo de pensar e conceber desse setor, demandando inovações e melhorias tanto na concepção do projeto, na mão de obra utilizada, na escolha dos materiais empregados, quanto no processo de construção. Quando se trata da interação entre as pessoas e seu meio ambiente, há aspectos que precisam ser cuidadosamente tratados, como é o caso do conforto térmico. A percepção térmica atua diretamente no metabolismo dos usuários se tornando um item de fácil percepção, não necessitando de experiência ou conhecimento técnico para saber se há ou não um ambiente adequado. Não atender a esses parâmetros qualitativos de conforto pode acarretar transtornos ao construtor, como retrabalho e intervenções posteriores para que os níveis sejam atingidos. A norma NBR [1] define um nível mínimo de aceitação dos parâmetros térmicos que os locais de maior permanência do usuário devem ter com relação ao exterior. Desta forma, o presente trabalho tem como objetivo principal verificar se as construções que estão sendo executadas estariam ou não dentro dos parâmetros considerados adequados para o desempenho térmico seguindo as exigências da Norma de Desempenho de Edifícios Habitacionais, através da realização de estudos de caso. Como objetivos secundários podem ser citados: Realizar medições da temperatura interna e externas, no período do inverno e verão; Avaliar se as temperaturas medidas nos ambientes estão em consonância com a norma de desempenho; e Apresentar os principais fatores que influenciam em tal propriedade, para cada caso específico. A fim de que os objetivos sejam atingidos algumas delimitações se fazem necessárias. Os resultados aqui apresentados devem estar restritos à amostra analisada, cuja generalização dos resultados deve ser evitada. Além disso, as análises referem-se apenas às edificações com a tipologia descrita e inseridas nas condições ambientais da região metropolitana de Porto Alegre (RS). 2. PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS Nesse tópico são apresentados o método de pesquisa e o método de trabalho. O método de pesquisa vai classificar o estudo sob quatro aspectos: (i) natureza; (ii) forma de abordagem; (iii) objetivos e; (iv) procedimentos técnicos. O método de trabalho apresentará a estrutura do trabalho, amostrando as etapas desenvolvidas, juntamente com as atividades associadas. 2.1 Método de pesquisa Este trabalho tem por finalidade gerar conhecimentos para aplicação prática, com o propósito de solucionar problemas específicos. Sendo assim, é considerado, sob o ponto de vista da sua natureza, como uma pesquisa aplicada [4]. No que se refere à abordagem do problema, este trabalho apresenta-se como uma pesquisa quantitativa, pois compara o isolamento térmico das edificações, permitindo a análise dos resultados e a formação de opiniões. Quanto aos seus objetivos, o trabalho é considerado uma pesquisa exploratória, proporcionando maior aproximação e entendimento de um tema, visando criar familiaridade em relação a um fato específico [5]. Sob o ponto de vista de seus procedimentos técnicos, o trabalho tem caráter de pesquisa conhecido como estudo de caso, pois caracteriza-se pelo aprofundamento em um ou poucos objetos, de modo que permita seu detalhamento. Sua maior utilização é verificada nas pesquisas exploratórias [6]. 2.2 Método de trabalho Dentro desse contexto, na Figura 1 estão apresentadas as etapas que foram executadas para o desenvolvimento do presente trabalho. 2

3 Miranda, I. S. L.; Andrade, J.O.O. Análise do desempenho térmico em edificações habitacionais segundo a NBR Figura 1: Sequência metodológica do trabalho Para a coleta e verificação foram escolhidas quatro edificações habitacionais, tipologia para a qual a norma de desempenho é destinada. Essa etapa foi realizada durante a execução das obras, onde todas se encontravam em estágio de acabamento e finalização. Apesar de serem edificações residenciais, elas se diferem em número de unidades habitacionais, materiais empregados, padrões de acabamentos e área construída. Para facilitar a organização do estudo, os exemplares foram divididos inicialmente segundo o número de unidades que as compõem (unifamiliares e multifamiliares), consequentemente diferenciando-se no que se refere ao seu método construtivo. Duas edificações são unifamiliares construídas com estrutura de concreto moldada in loco e vedações de tijolo furado, e as demais são multifamiliares compostas por alvenaria estrutural de blocos cerâmicos, escadas e lajes pré-fabricadas. É válido destacar que além das características construtivas serem distintas, os padrões de acabamento também o são: as primeiras são particulares com acabamentos seguindo os desejos dos proprietários, e as demais fazem parte do programa governamental Minha Casa Minha Vida, um modelo mais simples e econômico. Tendo sido identificado que o bioclima da região de Porto Alegre está na zona bioclimática 3, foram realizadas medições em duas estações do ano, no inverno e no verão. Em cada medição os dias precedentes permaneceram com características climáticas semelhantes, favorecendo o estudo. Foram registradas as temperaturas internas nos cômodos de maior permanência dos usuários e nas áreas externas das habitações. Para tal, foi utilizado um termômetro de globo que mede as temperaturas de bulbo seco, temperatura do ar ambiente. De posse das informações adquiridas no local, verificou-se se todas as amostras estavam dentro dos níveis mínimos aceitáveis pela norma. Posteriormente, os resultados das amostras foram comparados e relacionados aos desempenhos obtidos com suas características construtivas, implantação e estratégias de projeto. A Figura 2 apresenta um esquema da análise feita ao longo do trabalho. Figura 2: Sequência da análise do trabalho O Exemplar 1 encontra-se situado na zona sul da cidade de Porto Alegre. A residência tem como sistema construtivo estrutura de concreto armado moldado no local, paredes externas e internas em bloco cerâmico furado, cujo telhado é composto por estrutura de madeira e telhas cerâmicas. A estrutura é composta por dois pavimentos: lavabo, sala de estar e jantar, cozinha e lavandeira, no pavimento térreo, e os dormitórios e banheiros no pavimento superior, totalizando uma área construída de 126,30 m². Os ambientes que foram considerados para as medições foram as salas integradas e os 3 dormitórios. No período do inverno as esquadrias ainda estavam sendo colocadas logo não foi possível utilizá-lo no estudo, e no verão a residência já estava finalizada. Nas Figuras 3 e 4 estão as plantas baixas com indicações dos pontos que foram feitas as medições. 3

4 Miranda, I. S. L.; Andrade, J.O.O. Análise do desempenho térmico em edificações habitacionais segundo a NBR Figura 3: Situação e posicionamento solar Figura 4: Planta baixa do térreo e pavimento superior com a indição dos pontos de medição O Exemplar 2 consiste em uma residência localizada na zona sul de Porto Alegre, cuja mesma apresenta o mesmo método construtivo da anterio. A estrutura está dividida em 2 pavimentos: salas de estar, TV, jantar, lavabo, cozinha e copa (térreo), e as 3 suítes no pavimento superior, totalizando uma área de 227,25 m². Essa residência foi incluída na amostra apenas no período do verão, impossibilitando a verificação no inverno, inviabilizando sua comparação com as demais durante a estação fria. Os ambientes em que foram medidas as temperaturas foram: a sala de estar, TV, jantar e os 3 dormitórios. No momento da medição a residência estava em fase de finalização, cuja porta principal foi o único elemento de fechamento que estava faltando. Nas Figuras 5 e 6 se pode observar a distribuição do imóvel, os pontos onde foram feitas as medições N Figura 5: Planta baixa do térreo com a indicação dos pontos de medição Figura 6: Planta baixa do pavimento superior com a indicação dos pontos de medição Os próximos exemplares fazem parte do programa governamental Minha Casa Minha Vida, logo seguem as características básicas da maioria dessas construções, como por exemplo, condomínios com grande número de apartamentos e menores áreas privadas. O padrão de acabamento é mais simples, bem como o método construtivo que utilizam, que são blocos estruturais cerâmicos para vedação e compartimentação, lajes e escadas pré-fabricadas. Existem alguns pontos diferenciais entre eles, determinados ainda na fase de projeto, que serão descritos a seguir junto com suas apresentações. Uma observação importante a ser feita é que como se trata de um conjunto multifamiliar em cada estação foi escolhido uma unidade que tivesse a pior localização em termos de posição solar e estivesse no último andar do bloco, conforme exigência da norma. Dentro desse contexto, o exemplar 3 está situado na cidade de São Leopoldo, região metropolitana de Porto Alegre (RS). O diferencial desse conjunto habitacional é possuir uma estrutura metálica e telhas cerâmicas compondo o telhado, grandes beirais com calhas, aberturas nas fachadas para ventilação da cobertura, e sacada nos apartamentos. 4

5 Miranda, I. S. L.; Andrade, J.O.O. Análise do desempenho térmico em edificações habitacionais segundo a NBR As unidades habitacionais tem uma área de aproximadamente 46,24 m², divididos em sala com cozinha e área de serviço integrados, 2 dormitórios, 1 banheiro e uma sacada. Os locais de medição foram a sala/cozinha e os 2 dormitórios. Como pode ser verificado nas Figuras 7 e 8, o último bloco voltado para a rua foi o disponibilizado para o estudo.nas visitas realizadas tanto no inverno como no verão o empreendimento encontrava-se em fase de acabamento e infraestrutura. 2 1 VERÃO INVERNO 1 2 Figura 7: Implantação do empreendimento e localização das unidades escolhidas Figura 8: Planta baixa do quinto pavimento com a indicação dos pontos de medição O exemplar 4 localiza-se na cidade de Canoas, também considerada grande Porto Alegre. Ele possui uma estrutura simples de madeira e telha de fibrocimento como componentes da cobertura, pequena ventilação no recuo das fachadas laterais para auxiliar na troca do ar dessa área, diferente do modelo anterior. Cada unidade é composta de sala, cozinha e área de serviço integradas, 2 dormitórios e 1 banheiro, totalizando uma área de 42,67 m². Assim como no exemplar 3, os locais para medição foram a sala/cozinha e os dormitórios, como podem ser verificadas nas marcações feitas nas Figuras 9 e 10. Os blocos visitados já estavam prontos para serem entregues nos 2 períodos das medições, faltando a finalização dos demais conjuntos e da infraestrutura Figura 9: Implantação do empreendimento e localização das unidades escolhidas Figura 10: Planta baixa dos apartamento do quinto pavimento com a indicação dos pontos de medição 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Conforme consta na NBR existem critérios de avaliação de desempenho térmico, e por se tratar de uma região situada na zona bioclimática 3 foram realizadas medições em 2 momentos diferentes: no período do inverno, que compreende os dias 21 de junho a 21 de setembro, e no período do verão, entre os dias 21 de dezembro a 20 de março. A escolha do tema coincidiu com o período do inverno, no ano de 2012 essa estação ficou com temperaturas acima do esperado e já estava em seu término, logo não foi possível realizar as medições nos dias 5

6 Miranda, I. S. L.; Andrade, J.O.O. Análise do desempenho térmico em edificações habitacionais segundo a NBR considerados os mais frios. As condições externas, de Porto Alegre e da região metropolitana dessa mesma cidade, tiveram temperaturas próximas às medidas por no mínimo dois dias consecutivos anteriores a medição. Os critérios para definir os níveis de desempenho utilizados para as duas estações, seguindo a NBR (ABNT, 2013), estão apresentados nas Tabelas 1 e 2: NÍVEL DE DESEMPENHO CRITÉRIO zona bioclimática 3 (Ex.:Porto Alegre) NÍVEL DE DESEMPENHO CRITÉRIO zona bioclimática 3 (Ex.:Porto Alegre) Mínimo (M) Ti, min (Te, min + 3ºC) Mínimo (M) Ti, max Te,max Intermediário (I) Ti,min (Te,min + 5ºC) Intermediário (I) Ti,max (Te, max 2ºC) Superior (S) Ti, min (Te, min + 7ºC) Superior (S) Ti, Max (Te, Max 4ºC) Tabela 1: Critério desempenho térmico inverno Tabela 2: Critério desempenho térmico verão Em relação ao exemplar 1, considerando os dados coletados no local, no verão com temperatura externa(te) de 28,1⁰, apenas 2 dormitórios atingiram condições mínimas de desempenho, ficando com as temperaturas internas muito próximas da externa, mas como os outros cômodos tiveram um resultado muito semelhante a temperatura externa podese considerar que a habitação atingiu como um todo um nível mínimo, como mostrado na Figura 9. Figura 9: Gráfico resultante das medições no verão A linha vermelha tracejada indica a temperatura externa que é ponto de partida para definir as escalas de desempenho que os ambientes poderão estar enquadrados, e os pontos azuis são os cômodos e suas respectivas temperaturas obtidas nas medições. Desta forma, é facilmente identificado se a edificação está ou não com seu desempenho térmico favorável. Nesse caso, o resultado poderia ter sido previsto e ajustado ainda em fase de projeto se os outros métodos de verificação tivessem sido utilizados, incluindo não só os critérios gerais da norma como os relacionados aos sistemas de vedações internas e externas, e aos sistemas de cobertura. Um dos itens que pode ter colaborado contrariamente no verão, além das grandes esquadrias, é o fato da casa não está sendo utilizada permanecendo permanentemente fechada não colaborando para uma troca constante de ar e umidade no seu interior. Em relação ao exemplar 2, tem-se que as medições realizadas apenas no verão, temperatura externa (Te) de 27,3⁰, demonstram que ela possui condições mínimas de desempenho térmico, os ambientes apresentaram temperaturas próximas ou inferiores à externa, atingindo assim um desempenho aceitável, como mostrado na Figura 10. Figura 10: Medições no verão 6

7 Miranda, I. S. L.; Andrade, J.O.O. Análise do desempenho térmico em edificações habitacionais segundo a NBR Apesar de ter apresentado um nível de desempenho mínimo, a habitação, com algumas modificações na fase de projeto principalmente relacionadas à ventilação cruzada, poderia ter alerado sensivelmente o resultado atingindo um nível mais alto no que diz respeito ao conforto térmico. Os grandes beirais do telhado são um ponto positivo nessa habitação pois permite a entrada do sol, mas provoca um sombreamento nas aberturas nos horários de temperaturas mais elevadas. Já em relação ao exemplar 3, verificou-se que as medições demonstram um nível inadequado no inverno, pois as temperaturas internas ficaram abaixo da externa (Te), 21,6⁰. Desta forma, os ambientes apresentavam-se mais frios, necessitando provavelmente do auxílio de mecanismos de aquecimento. Ao contrário do que aconteceu na estação anterior, no verão, temperatura externa (Te) 30,7⁰, o nível atingido foi superior em todos os ambientes atendendo muito bem ao conforto térmico. A variação de temperatura externa com relação à interna ficou em torno dos 4ºC, superando o nível mínimo de desempenho, conforme pode ser observado nas Figuras 11 e 12. Figura 11: Gráfico resultante das medições no inverno Figura 12: Gráfico resultante das medições no verão Pode-se perceber que apesar da edificação estar inserida em uma região com bastante variação de temperatura e com estações bem definidas, o conjuto não foi devidamente projetado para esse tipo de clima, necessitando de adaptações nos períodos frios para que o usuário não se sinta desconfortável no seu interior. A posição solar das unidades desse bloco é desfavorável, seguem as descrições da norma, as aberturas estão na pior situação tanto no inverno, que seria a orientação sul, quanto no verão, que seria o norte. As diretrizes construtivas apresentadas na NBR (ABNT, 2003) poderiam ser melhores exploradas para atender às exigências térmicas preconizadas durante o inverno. Em relação ao exemplar 4, verifica-se que no inverno, temperatura externa(te) 25,4⁰, o nível ficou bem abaixo do mínimo exigido, e no verão, temperatura externa (Te) de 32⁰, as unidades obtiveram um desempenho superior, com variação da temperatura externa com relação e interna de aproximadamente 4ºC, conforme observado nas Figuras 13 e 14. Figura 13: Gráfico resultante das medições no inverno Figura 14: Gráfico resultante das medições no verão A utilização de paredes externas mais espessas poderiam ajudar os dois últimos exemplares tanto no inverno como o verão. Hoje o padrão utilizado para esse modelo de habitação são paredes com espessura de aproximadamente 17 centímetros, ficando muito abaixo dos exigidos em outros edifícios que é de 25 centímetros. Nos exemplares 3 e 4 a simulação computacional seria uma ferramenta interessante para avaliar a eficácia da mudança na espessura das paredes, podendo verificar em quanto seria essa variação no nível de desempenho, tanto no verão quanto no inverno. Através dos resultados obtidos foi interessante observar que as habitações construídas com blocos estruturais tiveram um desempenho, no verão, acima do mínimo esperado, mesmo com fechamentos externos com espessuras menores que 7

8 Miranda, I. S. L.; Andrade, J.O.O. Análise do desempenho térmico em edificações habitacionais segundo a NBR as de tijolo cerâmico, se mostrando um método adequado e econômico para os locais com clima quente. Já no inverno nenhum dos exemplares atingiu o desempenho mínimo, tornando a adequação da habitação às baixas temperaturas um desafio para os projetistas e construtores. 4. CONSIDERAÇÕES FINAIS Através das medições no local é possível ter uma ideia geral de como as edificações habitacionais estão se comportando quanto ao seu conforto térmico, mas é de fundamental importância salientar que é um dos métodos que podem ser utilizados para essa verificação. A ventilação e a umidade do ar são outros fatores que podem influenciar significativamente no conforto térmico final e que devem ser considerados. Os estudos iniciais que ocorrem na fase de projeto são definitivos para o resultado positivo, sem necessidade de ajustes e evitando gastos e transtornos desnecessários. O entendimento do clima em que a edificação está inserida é um critério básico para definir as estratégias arquitetônicas que serão utilizadas. Os locais que sofrem as variações das 2 estações de maior influência sobre a edificação, verão e inverno, devem ser tratadas diferentemente das situadas em locais predominantemente quentes. A posição em que a habitação foi implantada é importante, mas não é o único elemento que deve ser considerado. O tamanho das aberturas, e se há nelas alguma proteção, influenciam consideravelmente o conforto térmico, já que materiais translúcidos tendem a ter trocas de calor mais fáceis com o ambiente, logo aquecem ou esfriam com facilidade deixando o ambiente mais vulnerável, como pôde ser verificado nos exemplares 1 e 2 onde as esquadrias ocupavam boa parte das fachadas, resultando no verão em ambientes mais aquecidos. Ao contrário do que pôde ser visto nos exemplares 3 e 4 que tinham aberturas mais controladas, esquadrias simples com venezianas para proteção e ventilação, influenciadas pelas questões econômicas, acabaram colaborando positivamente no conjunto final. Os materiais também tem seu papel de destaque, principalmente as que possuem contato direto com o ambiente externo. Cada localidade exige materiais específicos e paredes com espessuras mínimas, assim o usuário fica melhor resguardado em sua habitação contra os agentes externos. Exatamente nesse item que os exemplares 3 e 4 provavelmente estão necessitando de ajustes, eles utilizam paredes externas de aproximadamente 17 cm de espessura onde o recomendado pelo código de obras da cidade é de 25 cm. É importante destacar que o emprego obrigatório de um desempenho mínimo para os edifícios habitacionais faz parte de um processo importante do desenvolvimento do país, da cadeia do setor da construção, e da relação com os usuários. Não pode ser encarada apenas como mais uma norma a ser cumprida, e sim deve ser seguida pelo valor que possui em termos técnicos, ambientais e econômicos. 5. REFERÊNCIAS [1] Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR Edifícios habitacionais de até cinco pavimentos Desempenho Parte 1: Requisitos gerais. Rio de Janeiro, ABNT, p. [2] Mahl, R. E.; Andrade, J. J. O. Aplicabilidade da norma NBR 15575/2008 Edifícios Habitacionais de até Cinco Pavimentos - Desempenho: Estudo de Caso e Análise Crítica, XXIII Encontro Nacional de Tecnologia do Ambiente Construído, Anais. Canela, 2010, 11p. [3] Schmid, A. L. A ideia de conforto: reflexões sobre o ambiente construído, Pacto Ambiental. Curitiba, [4] Boaventura, E. M. Metodologia da pesquisa: Monografia Dissertação Tese. Ed. Atlas. São Paulo, [5] Santos, A. R. Metodologia Científica: a construção do conhecimento. Ed. DP&A. Rio de Janeiro, [6] Gil, A. C. Como elaborar projetos de pesquisa. Ed. Atlas. 5 a Edição. São Paulo,