SISTEMA DE COBERTURA COM MEMBRANA ULTRAPLY TPO FIRESTONE PARA O AEROPORTO INTERNACIONAL DE CARRASCO URUGUAI

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1 CONSTRUMETAL CONGRESSO LATINO-AMERICANO DA CONSTRUÇÃO METÁLICA São Paulo Brasil 31 de agosto a 02 de setembro SISTEMA DE COBERTURA COM MEMBRANA ULTRAPLY TPO FIRESTONE PARA O AEROPORTO INTERNACIONAL DE CARRASCO URUGUAI Arquiteto, MSc. Eduardo Munhoz de Lima Castro i castroeduardo@firestonebp.com O Aeroporto Internacional de Carrasco - General Cesareo L. Berisso é o maior aeroporto do Uruguai. Fica ao norte da Ciudad de la Costa no departamento de Canelones, próximo da capital Montevidéu. Ciudad de la Costa é o nome da cidade onde se encontra o aeroporto, que se estende a leste de Montevidéu. O Aeroporto Internacional de Carrasco atende a mais de passageiros por ano e para 2010 projeta-se atender mais de passageiros. O novo aeroporto buscou criar um marco arquitetônico ao Uruguai. Um grande teto de tripla curvatura formando uma casca contínua se estende por quase 400 metros sobre toda a longitude do edifício, passando pelas extremidades e descansando sobre o solo. A geometria orgânica busca assemelhar-se a paisagem natural do país. A cobertura possui uma largura máxima de 130 metros e em seu interior convivem as áreas de partidas, o hall de check in e o terraço. Sua altura chega a 37 metros. A área de superfície tem um total de metros quadrados, desenvolvida em estrutura metálica e revestida com o termoplástico Ultraply TPO produzido pela norte americana Firestone Building Products. O emprego do termoplástico Ultraply TPO Firestone apresentou diversos desafios superados ao longo de cada etapa de montagem, em um projeto de características únicas: gerou-se grandes expectativas por parte do cliente quanto a estética acabamento final; logística para armazenamento e transporte de materiais durante a instalação, acessos; condições climáticas adversas para aplicação do sistema TPO; condições adversas de trabalho: formato da cobertura, ventos; segurança aos operários; desenvolvimento do lay-out de membranas (paginação) para efeito estético; desenvolvimento de detalhes da cobertura: calhas, bordas e grande 1

2 exigência com relação as normas de aplicação e as especificações Factory Mutual FM 1 150, relativa à sucção de vento. 1. Introdução Sistemas de coberturas compostos por elementos estruturais em aço como chapas corrugadas, um elemento termoisolante e uma membrana termoplástica ou á base de borracha, tiveram seu desenvolvimento a partir dos anos 60, através da América do Norte e Europa. A avançada siderurgia desses países contribuiu para sua difusão, pois o aço é o substrato portante e resistente de todo o conjunto. A Firestone Building Products é uma divisão do grupo Bridgestone Firestone criada em 1980 para o desenvolvimento e fabricação de sistemas de impermeabilização para a indústria da construção e agrícola. Os sistemas de cobertura Firestone empregam as membranas: EPDM RubberGard e o termoplástico Ultraply TPO. Compõe o sistema o isolante térmico de espuma de poliisocianurato ISO 95+GL. Os componentes são instalados sobre um deck metálico em aço galvanizado, de perfil trapezoidal com altura de 40mm, largura útil de 980mm, espessura mínima de 0,65mm. Sua função está em servir como base estrutural do sistema [Figura 1]. Figura 1 Substrato para composição do sistema de cobertura Ultraply TPO Firestone Fonte: Ilustração do Autor 2

3 As mantas podem ser fixadas mecanicamente, aderidas ou flutuantes, dependendo do substrato (aço, concreto ou madeira) e das características geométricas do projeto. 2. Conceito O sistema consiste na execução de um teto monocapa impermeável totalmente estanque às ações das intempéries, resistente as ações dos ventos [arrancamento por sucção], com características termo isolantes, sem fixações aparentes. Permite projetos de baixa declividade com total estanqueidade tanto em uma cobertura nova ou no caso de uma sobre cobertura [reforma sobre a existente]. Placas de isolamento térmico [ISO 95+ GL 1 ] constituídas por espuma de poliisocianurato estabelecem menor transmissão de calor ao ambiente edificado. [Figura 2]. Figura 2 Composição do sistema de cobertura Ultraply TPO - Firestone Building Products Fonte: Ilustração do Autor Todas as emendas, regiões periféricas e os detalhamentos onde usualmente são empregados fixadores são completamente cobertos, criando uma barreira 1 Nome comercial do produto fabricado pela norte americana FIRESTONE BUILDING PRODUCTS. 3

4 impermeável assegurada. O resultado é um piso contínuo que apresenta perfeita vedação tanto na superfície plana quanto em regiões complexas como é o caso das interferências. A leveza de seus componentes permite rápida montagem. O sistema se adapta às diversas geometrias arquitetônicas e atende as normas relativas á sustentabilidade, pontuando-se para: LEED 2, SUSTENTAX 3, CTE 4, CRRC 5, ENERGY STAR 6. A reunião dos elementos empregados e os procedimentos de instalação são testados e aprovados pela FACTORY MUTUAL 7. 2 LEED: (Leadership in Energy and Environmental Design) é um protocolo de avaliação e certificação de edificações conhecido e aceito internacionalmente. No Brasil ele vem sendo chamado de Selo Verde. Foi inicialmente concebido por um comitê, ligado ao USA Green Building Council, visando encorajar e acelerar a adoção de práticas sustentáveis de edificações ecologicamente corretas, criando e implementando padrões, ferramentas e procedimentos aceitos e entendidos internacionalmente. 3 SUSTENTAX: trata-se de um selo cujo propósito visa orientar os consumidores na identificação de produtos, materiais, equipamentos e serviços sustentáveis. Os critérios analisados pelo selo Sustentax se referem a: salubridade, qualidade, responsabilidade social, responsabilidade ambiental, economia, segurança, comunicação com o consumidor e a regularização jurídico-fiscal da empresa fornecedora. 4 CTE: Centro de Tecnologia de Edificações - empresa privada de consultoria da área de engenharia, com foco no desenvolvimento de empreendimentos e empresas sustentáveis, visando gerar valor para os negócios, equilibrando os aspectos econômicos, ambientais e sociais. Desenvolve consultorias na área de sustentabilidade e na preparação de empreendimentos imobiliários para a certificação LEED e a certificação AQUA entre outras competências. 5 CRRC: (Cool Roof Rating Council) é uma organização independente, sem fins lucrativos, criada em 1998 para desenvolver métodos precisos e confiáveis para avaliar e classificar a refletância e emitância térmica solar dos produtos para coberturas e divulgar a informação a todos os interessados. 6 ENERGY STAR: trata-se de um programa governamental norte americano que se mobiliza em campanha a promover a proteção ambiental através do uso racional de energia, com o uso de produtos de eficiência energética. O selo Energy Star foi criado para reduzir as emissões de gases do efeito estufa e outros poluentes causados pelo uso ineficiente de energia e identificar os produtos energeticamente eficientes que proporcionam uma economia nas contas de energia sem sacrificar o desempenho e conforto. 7 FACTORY MUTUAL [FM GLOBAL]: Multinacional que atua na área de seguros e prevenção. Na área de engenharia de coberturas, os sistemas apresentados a FM são testados e uma vez aprovados, seguem um 4

5 A membrana TPO possui um alto índice de reflexão solar conforme norma ASTM E 1980, com SRI 102. Este índice confere 1 ponto ao processo LEED - SS CREDIT 7.2: Heat Island Effect: Roof Membrana Ultraply TPO Firestone A membrana Ultraply TPO Firestone é um Termoplástico de Poliolefino flexível composto da incorporação de uma borracha de Etileno Propileno dentro de uma matriz de Polipropileno. Fabricada em duas camadas por extrusão é reforçada com um tecido em malha de poliéster [Figura 3]. Como potenciais físicos, se destacam: Excelente durabilidade e grande resistência a rasgos, perfurações, puncionamento; Alta resistência à micro bactérias, raios U.V. exposição às ações climáticas, degradação, ozônio, produtos químicos e a abrasão.; Sem a incorporação de ingredientes plasticidas ou cloridratos; Vida útil ilimitada. Os painéis, fornecidos principalmente em rolos de 2,44m de largura por 30,50m de comprimento, com 1,10mm ou 1,50mm de espessura 9, são soldados nas emendas procedimento de instalação que reduz perdas e minimiza riscos ao produto edificado. Possui reconhecimento internacional e seus processos são adotados pelas principais empresas globais. 8 O fato de sua concepção diferenciada em relação ao sistema tradicional permite grande conforto térmico. Exemplificando, o calor incidente sobre a resistente membrana do termoplástico Ultraply TPO pouco passará pela camada de poliisocianurato não atingindo a face do deck metálico (telha trapezoidal). No sistema convencional ocorre-se o inverso: o calor incide por toda superfície metálica; por sua vez esta armazena todo calor recebido e o distribui por toda a superfície durante todo final da tarde, criando-se uma grande camada de calor, atingindo o interior do ambiente projetado. 5

6 por meio de termofusão, resultando em uma única camada. As mantas são fornecidas nas cores: branco, cinza e bege. Figura 3 Processo de fabricação extrusão da manta Ultraply TPO Firestone Fonte: Departamento Técnico Firestone Building Products - Brasil A cor branca atende ao LEED possuindo índice de Refletância Solar (ASTM C 1549).79; Emitância Solar (ASTM E 408).92 e Refletividade (ASTM 1980) 95 [Quadro 1]. Quadro 1 Valores de eficiência energética segundo os órgãos norte americanos Fonte: 9 Para o projeto do Aeroporto Internacional do Uruguai a Firestone forneceu a membrana TPO na espessura de 1,50mm. 6

7 4. Substrato ISO 95+ Isolante térmico de poliisocianurato Produzido pela Firestone Building Products o isolante constitui-se por placas de espuma de poliisocianurato, de células fechadas, revestidas com uma camada de fibra de vidro, em ambas as faces, resistente à propagação de chamas, com densidade mínima de 32 kg/m³, área de 2,745m² [1,22x2,25m por placa] em três espessuras: 25, 38 e 50mm. O ISO 95+ GL possui alto desempenho de isolamento térmico [Figura 4]. O valor de condutibilidade térmica é de 0,023 K (W/m/oC), ou seja, um coeficiente menor denota uma capacidade de isolamento superior. Sua composição é livre de HCFC contribuindo para preservação da camada de ozônio. Sua fixação ocorre por meio de um conjunto formado por arruela e parafuso autoperfurante onde a densidade de aplicação é quantificada de acordo com as características do projeto. Além da capacidade de isolamento térmico também possui a função de regularizar a base de assentamento para os sistemas de membranas da Firestone. Figura 4 Posicionamento das placas de poliisocianurato sobre deck metálico Fonte: 7

8 5. A cobertura do Aeroporto Internacional de Carrasco O projeto do Aeroporto Internacional de carrasco destaca-se pela sua cobertura de forma elíptica, formando uma casca com caimentos em 3 direções. A cobertura, concebida em estrutura metálica, apresentou-se em um grande desafio para a Firestone Building Products devido a complexa geometria, altos padrões de resistência exigidos ao sistema, logística de suprimento de materiais para instalação, segurança da equipe de montagem, condições climáticas diversas vento, chuvas, alta umidade relativa do ar, projeto de detalhamento e lay out de instalação (paginação). Todos esses elementos foram levados em consideração para manter a expectativa por parte do cliente quanto à estética externa do projeto. Geometricamente, a cobertura tem o aspecto de uma delicada abóbada curva em três direções, formando uma casca delgada, evidenciando-se em um marco de entrada à capital uruguaia [Figura 5]. Figura 5 Vista aérea da cobertura do Aeroporto Internacional de Carrasco 8

9 O sistema de cobertura proposto pela Firestone empregando-se a manta termoplástica TPO definiu-se com os seguintes elementos: 1. Substrato: a partir da estrutura metálica, instalou-se primeiramente a linha de enterçamento em aço galvanizado [Figura 6]. Figura 6 Montagem das terças em aço galvanizado para recebimento do deck metálico Posteriormente montou-se a base estrutural do sistema, formada pela telha de aço galvanizado com espessura de 0,80mm e altura do perfil de 39mm. Fornecido pela Perfilor 10, de nome comercial Decking 39S, esse tipo de perfil mostrou-se flexível o suficiente para se acomodar as direções da cobertura, possuindo resistência de trânsito durante e após a obra, formando uma base firme e contínua. A instalação é feita invertendo-se a telha, de forma que as mesas [base maior da telha] fiquem para 10 PERFILOR: Empresa pertencente ao grupo ArcelorMittal. É uma aliança da Haironville, filial da divisão construção do grupo europeu Arcelor, com a brasileira Perkrom, divisão do grupo Tekno S.A. tradicional fabricante de chapas pré-pintadas, fornecedora de revestimentos e telhas metálicos para a indústria da construção civil e metálica. 9

10 cima, criando-se uma área de aderência suficientemente resistente aos diversos componentes que virão a seguir [Figuras 7 e 8]. Figura 7 Aspecto do deck metálico instalado base estrutural do sistema, também servindo de plataforma de trabalho Figura 8 Visão panorâmica da estrutura metálica e da montagem do deck sobre as terças 10

11 2. Isolamento térmico: a partir da base estrutural instalada, aplicou-se uma camada de ISO 95+ constituindo-se por placas de espuma de poliisocianurato, de células fechadas, com densidade de 32 kg/m³, área de 2,745m² [1,22x2,25m por placa] e espessura de 38mm. Fornecido pela Firestone, os painéis são fixados mecanicamente por um conjunto de fixadores autoperfurantes de alta resistência e arruelas de ancoragem, com uma densidade de 5 conjuntos por placa [Figura 9]. Figura 9 Aplicação das placas de poliisocianurato ISO 95+ GL sobre o deck metálico 3. Camada de Reforço: empregou-se uma camada de Densdeck, produto constituído por placa de gesso entre fibras minerais, com 6mm de espessura, tendo a finalidade de aumentar a resistência ao tráfego e também corrigir alguma imperfeição causada pela rigidez das camadas inferiores, uma vez que esse produto apresenta boa flexibilidade de adaptação a curvatura da cobertura. De fornecimento da Firestone, as placas foram instaladas com um conjunto de fixadores autoperfurantes de alta resistência e arruelas de ancoragem até chegar-se ao substrato [telha de aço], com uma densidade de 12 conjuntos por placa na região central e 18 na área perimetral [Figura 10]. 11

12 Figura 10 Montagem das placas de Densdeck sobre as placas de poliisocianurato ISO 95+ GL 4. Membrana: instalou-se a membrana poliolefina termoplástica flexível - UltraPly TPO, produzida com reforço de poliéster, com espessura de 1,50mm, largura de 2,44m, fornecida em rolos de 30,00m, aderida às placas de Densdeck e fixada mecanicamente na região das emendas dos painéis por parafusos de alta resistência e perfil polimérico, atendendo as especificações Factory Mutual FM, relativa á sucção de vento [Figura 11]. Figura 11 Instalação da membrana Ultraply TPO Firestone 12

13 As mantas UltraPly TPO são posicionadas com uma sobreposição de no mínimo 200 mm entre elas. As emendas foram realizadas pelo processo de solda dupla produzindo maior segurança e um efeito estético satisfatório, com equipamento automatizado a ar quente [Figura 12]. Figura 12 Realização da soldagem a quente - termofusão. O equipamento empregado, de marca LEISTER VARIMAT é uma máquina automática de soldagem por ar quente. Possui controle eletrônico de temperatura e velocidade, independente das flutuações de tensão, variações na temperatura ambiente e irregularidades no piso. A temperatura de soldagem deve se manter constante até 650 graus Celsius [Figura 13]. Figura 13 Equipamento LEISTER VARIMAT - termofusão. 13

14 Figura 14 Resultado obtido com a membrana Ultraply TPO Nota-se o cobrimento total da superfície onde as emendas dos painéis tornam o sistema único Figura 15 Detalhe do sistema. Em primeiro plano observa-se o conjunto de arruelas e o fixador de alta resistência. O deck metálico, instalado de forma invertida, permite maior aderência do sistema. 14

15 5. Calhas: para a região das calhas, formada por duas linhas paralelas ao caimento da cobertura, substituiu-se as placas de ISO e Densdeck por placas de compensado naval, espessura 18mm. Essas placas foram fixadas sobre o deck metálico [telha trapezoidal] com um conjunto de parafusos e arruelas [Figura 16]. Figura 16 Detalhe da instalação das placas de compensado naval para região das calhas. Verifica-se pelo porte do projeto o dimensionamento da seção da calha. Pela posição dos operários na imagem pode-se ter uma idéia da real dimensão dessa seção. Tanto a região das calhas quanto o acabamento das bordas receberam a manta termoplástica UltraPly TPO, sendo aderida por toda superfície, respeitando-se o mesmo padrão das soldas das emendas, tal qual a área de cobertura [Figura 17]. 15

16 Figura 17 Detalhe do acabamento da borda, em TPO sem reforço e o acabamento final da calha. Figura 18 Acabamento final da calha. 16

17 6. Considerações finais Os materiais foram sendo dispostos sobre a cobertura de forma a atender a relação de uso e produtividade. A cobertura, com altura de 37m em seu maior ponto impôs uma preocupação extrema com a segurança tanto dos operários montadores quanto ao fato de deslocamento queda de materiais pela ação dos ventos constantes. Toda a logística de montagem foi estudada para se garantir uma linha de produção e suprimento das áreas de aplicação sem haver interrupção dos trabalhos. O material foi fornecido de acordo com cada tipo de embalagem, fracionado. Sua instalação e montagem fora efetuada in loco, seguindo um rigoroso planejamento, conforme lay out de paginação, de forma a racionalizar perdas, controlar-se o rendimento da aplicação e obter-se uma produtividade segura sobre a instalação. O aspecto estético externo foi uma premissa determinada pelo arquiteto Rafael Viñoly da empresa Rafael Viñoly Arquitetos. O acabamento final formou uma capa única, monolítica, sem juntas, totalmente estanque, resistente ao tráfego de manutenção e ás intempéries, sem qualquer tipo de conjunto fixador aparente [Figura18]. O sistema Firestone Ultraply TPO foi uma solução caracterizada pela flexibilidade e alto desempenho em se adaptar as mais diversas geometrias e em condições adversas. O sistema permitiu suprir as rigorosas exigências técnica e estética, atendendo com sucesso as expectativas do cliente e do empreendedor da obra. 17

18 Figura 19 Detalhe do acabamento final da emenda com solda dupla. Apesar de ser um processo mais lento de soldagem, está de acordo com as recomendações FM Factory Mutual. 18

19 Figura 20 Panorâmica da cobertura do Aeroporto Internacional de Carrasco com o sistema Ultraply TPO 19

20 7. Referências COOL ROOF RATING COUNCIL. Disponível em < Acesso em 17 abr CTE. Disponível em < Acesso em 17 abr ENERGY STAR. Disponível em < Acesso em 17 abr FACTORY MUTUAL. Disponível em < Acesso em 17 abr FIRESTONE BUILDINGS PRODUCTS. Disponível em < Acesso em 17 abr GELINSKI, G. A cobertura como ponto de partida. Revista Finestra, São Paulo, p.40, Ano 15, Número 61, ISSN LEED. Disponível em < Acesso em 17 abr POLIISOCIANURATO. Disponível em < Acesso em 17 abr RAFAEL VIÑOLY ARCHITECTS. Disponível em < Acesso em 17 abr SUSTENTAX. Disponível em < Acesso em 17 abr i Arq. MSc. Eduardo Munhoz de Lima Castro, arquiteto e urbanista pelo Unicentro BELAS ARTES de São Paulo; especialista em marketing pela FAAP SP; mestre em arquitetura e urbanismo pelo Mackenzie SP. Profissional com 23 anos de experiência na indústria da construção civil e metálica, onde colaborou em cargos executivos para empresas do setor de impermeailização, coberturas e sistemas industralizados em aço, desenvolvendo projetos e consultoria de coberturas industriais e comerciais. Contribuiu para o desenvolvimento da fôrma laje metálica steel deck. Professor convidado da ABCEM (Associação Brasileira da Construção Metálica) e YCON Cursos de formação continuada. Profere palestras sobre o emprego do aço e membranas. Atualmente exerce o cargo de coordenador do departamento técnico da Firestone Building Products Brasil. 20