GIOVANA VIAPIANA
VERIFICAÇÃO DE DESEMPENHO TÉRMICO DE BLOCO DE
CONCRETO EM HABITAÇÕES POPULARES – ESTUDO DE CASO NA
CIDADE DE SANTO ÂNGELO – RS
Santa Rosa
GIOVANA VIAPIANA
VERIFICAÇÃO DE DESEMPENHO TÉRMICO DE BLOCO DE
CONCRETO EM HABITAÇÕES POPULARES – ESTUDO DE CASO NA
CIDADE DE SANTO ÂNGELO – RS
Trabalho de Conclusão de Curso de Engenharia Civil apresentado como requisito parcial para obtenção do título de Engenheiro Civil.
Orientadora: Ma. Tenile Rieger Piovesan
Santa Rosa
VERIFICAÇÃO DE DESEMPENHO TÉRMICO DE BLOCO DE
CONCRETO EM HABITAÇÕES POPULARES – ESTUDO DE CASO NA
CIDADE DE SANTO ÂNGELO – RS
Este Trabalho de Conclusão de Curso foi julgado adequado para a obtenção do título de ENGENHEIRO CIVIL e aprovado em sua forma final pelo professor orientador e pelo membro da banca examinadora.
Santa Rosa, 30 de novembro de 2017
Profª. Tenile Rieger Piovesan Mestra em Engenharia Civil pela UFSM - Orientador Prof°. Diorges Carlos Lopes Coordenador do Curso de Engenharia Civil/UNIJUÍ BANCA EXAMINADORA
Prof.Cláudia Kraemer Legonde (UNIJUÍ) Mestra em Arquitetura e urbanismo pela UNISINOS
Dedico esse trabalho a minha família, por todas as orações, amor e conforto nas etapas difíceis.
Primeiramente a Deus, por me manter firme no meu propósito, confiante e persistente diante as adversidades, sem Ele nada seria possível.
Aos meus pais, José e Ivanete por serem o alicerce que me deu suporte para que fosse possível a realização desse sonho, pelo amor, pelo incentivo, pela educação a mim concedida e serem meus exemplos de fé e perseverança.
Gratifico meu irmão Joel, por todo companheirismo, palavras de carinho e de amor, por sempre estar disposto a me confortar. Também a minha nona Maria, por todas as orações, abraços, puxões de orelha e cuidados a mim aferidos durante esses anos de estudo.
Aos meus amigos, que compreenderam as muitas ausências de eventos sociais, e aos amigos que passaram por essa caminhada e compartilharam das alegrias aos sofrimentos da vida acadêmica, contar com vocês foi indispensável.
Agradeço a minha mentora no princípio deste trabalho professora Marcelle Engler Bridi pelos tantos ensinamentos, pelas horas de orientações, pela paciência, por toda ajuda necessária para que este trabalho e minha vida acadêmica pudessem ser desenvolvidos. Aquela que a distância de quilômetros não interferiu na disponibilidade, atenção e dedicação. Sempre mandando energias e palavras de apoio, segurança e responsável por eu não ter desistido de tudo, a ti todo meu respeito, carinho e admiração, mas principalmente obrigada por ser além de mestra, uma amiga para todas as horas.
A minha orientadora na etapa decisiva, professora Tenile Rieger Piovesan, que não mediu esforços para me auxiliar durante o desenvolvimento deste trabalho por todo tempo, orientações, conhecimento, atenção e amizade a mim disponibilizados.
A todo o corpo docente, departamento de engenharia e secretária Maidi, pelo suporte e qualidade de ensino e atendimento disponibilizados durante estes cinco anos de convivência na instituição.
Por fim, a todos que sentem-se parte desta conquista, que foram presentes em minha caminhada acadêmica, que acompanharam os momentos de sucesso e de frustração que a vida acadêmica é capaz de proporcionar, muito obrigada! Sem o apoio de vocês esse sonho talvez não pudesse ser realizado.
“É preciso força pra sonhar e perceber que a estrada vai além do que se vê”.
VIAPIANA, G. Verificação de desempenho térmico de bloco de concreto em habitações populares – Estudo de caso na cidade de Santo Ângelo – RS. 2017. Trabalho de Conclusão de Curso. Curso de Engenharia Civil, Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul – UNIJUÍ, Santa Rosa, 2017.
O crescimento da demanda por habitações decorrente, por exemplo, das oportunidades de emprego concentradas nas áreas urbanas vem impulsionando empreendimentos de interesse social subsidiados pelo governo na busca minimizar o déficit habitacional atual. Este crescimento aliado a variedade e disponibilidade de materiais construtivos e tecnologias que atualmente estão sendo empregadas no setor da construção civil influenciam diretamente na qualidade, no conforto das edificações e nas condições habitáveis mínimas das moradias. Nesse contexto diversas normas brasileiras definem requisitos básicos de conforto e desempenho das edificações. Assim, este trabalho de conclusão de curso teve como objetivo conhecer a realidade em relação ao desempenho térmico de habitações de interesse social de blocos de concreto na cidade de Santo Ângelo – RS, comparando dados simulados por softwares de acordo com a NBR 15575 – Edificações habitacionais – Desempenho e com medições in loco. Para tal, realizou-se a análise do desempenho térmico do bloco estrutural de concreto utilizado em unidades repetitivas na cidade de Santo Ângelo –RS, por meio de comparações de dados simulados em software, métodos de aferição in loco e cálculos manuais. Por fim, constou-se in loco uma realidade arbitraria aos dados simulados antes da construção do empreendimento, todavia, em relação aos métodos de cálculo manual e simulação com resultados semelhantes, válidos para uso na avaliação dos critérios térmicos normatizados.
ABSTRACT
VIAPIANA, G. Thermal performance of concrete blocks verification in popular housing – Case study in the city of Santo Ângelo - RS. 2017. Completion of course assignment. Bachelor in Civil Engineer. Universidade Regional do Noroeste do Estado do Rio Grande do Sul – UNIJUI, Santa Rosa, 2017.
The increase in demand for housing due to job opportunities centered in urban areas has boosted socially socially-subsidizes enterprises to search ways to minimize the current housing deficit. This growth aligned to the variety and availability of building materials and technologies that currently are being used in the civil construction sector influence directly in quality, in the building comfort and in the housing minimum living conditions. In this context, several Brazilian standards define basic requirements for comfort and performance of buildings. So, the objective of this assignment was to know the reality of the thermal performance of concrete blocks in houses of social concern in the city of Santo Ângelo - RS, comparing data simulated by software programs taking in consideration the NBR 15575 - Housing constructions - Performance and in loco measurements. For this purpose, it was made an analysis of the thermal performance of the concrete structural block used in many houses in the city of Santo Ângelo – RS, it was measured by comparing simulated data in software, methods of in loco measurement and manual calculations. Finally, an arbitrary reality was recorded on the simulated data before the construction of the project, however, taking in consideration the methods of manual calculation and simulation with similar results, valid for use in the evaluation of standardized thermal criteria.
Figura 1: Família usual de bloco de concreto ... 20
Figura 2: Família de blocos utilizada na obra... 20
Figura 3: Seções do componente com camadas homogêneas e não homogêneas ... 26
Figura 4: Interface do software ... 30
Figura 5: Delineamento do estudo ... 34
Figura 6: Vista do loteamento ... 36
Figura 7: Psicrômetro digital ... 39
Figura 8: Anemômetro digital ... 39
Figura 9: Interface do software com as características de projeto ... 41
Figura 10: Critérios para condições típicas de verão ... 44
Figura 11: Resultados para absortância = 0,3 ... 44
Figura 12: Resultados para absortância = 0,5 ... 45
Figura 13: Resultados para absortância = 0,7 ... 45
Figura 14: Fachada frontal de uma unidade geminada ... 46
Figura 15: Fundos de uma unidade geminada ... 47
LISTA DE TABELAS
Tabela 1: Dimensões dos blocos de concreto ... 19
Tabela 2: Resistências térmicas das camadas de ar ... 26
Tabela 3: Resistência térmica de superfície ... 27
Tabela 4: Coeficientes dos materiais ... 28
Tabela 5: Síntese dos métodos de cálculo ... 48
Tabela 6: Anexo C NBR15220 ... 49
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas BIM Building Information Modeling
°C Graus Celsius
CAIXA Caixa Econômica Federal
CBIC Câmara Brasileira da Indústria da Construção EPS Poliestireno Expansível
INMET Instituto Nacional de Meteorologia
ISO Organização Internacional de Normalização PNAD Programa Nacional de Amostra por Domicílio
PSH Programa de Subsídio à Habitação de Interesse Social SVVIE Sistema de Vedações Verticais Internas e Externas XPS Poliestireno Extrudado
SUMÁRIO
1 INTRODUÇÃO ... 13
2 REVISÃO DA LITERATURA ... 16
2.1 HABITAÇÕES DE INTERESSE SOCIAL ... 16
2.2 MATERIAIS E TECNOLOGIAS ... 17
2.2.1 Bloco de concreto ... 17
2.2.2 EPS - Poliestireno Expansível ... 20
2.2.3 Isolamento de Poliestireno Extrudado - FOAMULAR®... 21
2.2.4 Argamassa termo isolante... 21
2.3 NORMAS DE DESEMPENHO ... 21
2.3.1 Norma de desempenho - NBR 15575 ... 22
2.3.2 Norma de desempenho térmico NBR 15220 ... 23
2.4 CONFORTO TÉRMICO ... 23
2.5 MÉTODOS DE CÁLCULO E SIMULAÇÃO ... 25
2.5.1 Métodos de cálculo manuais ... 25
2.5.2 Método computacional de simulação ... 29
2.6 MÉTODOS DE AFERIÇÃO IN LOCO E EQUIPAMENTOS ... 31
3 MÉTODO DE PESQUISA ... 33
3.1 ESTRATÉGIA DE PESQUISA ... 33
3.2 DELINEAMENTO ... 33
3.3 CARACTERIZAÇÃO DA METODOLOGIA ... 34
3.3.1 Caracterização do empreendimento ... 35
3.4 MÉTODO DE SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL ... 37
3.5 MEDIÇÃO IN LOCO ... 37
3.6 EQUIPAMENTOS ... 38
3.7 MÉTODO DE CÁLCULO MANUAL ... 40
3.8 MÉTODO DE CÁLCULO DO SOFTWARE CONFORTO ... 41
4 RESULTADOS ... 43
4.1 COMPARAÇÃO DOS DADOS SIMULADOS PELA EMPRESA X E MEDIÇÃO IN LOCO ... 43
5 CONCLUSÃO ... 51 REFERÊNCIAS ... 53
1
INTRODUÇÃO
No Brasil, milhares de famílias não tem acesso à moradia digna, uma das saídas para amenizar esse déficit habitacional, são as habitações sociais. No entanto, segundo Rotta (2009), no país, os programas relacionados a habitação de interesse social veem sendo implementados em todo a extensão territorial, de modo padronizado, sem que haja uma preocupação com peculiaridades regionais, principalmente no que se refere a avaliação do desempenho térmico das moradias. Isso porque, geralmente uma única tipologia de projeto é aplicada em cidades com características distintas, sendo desconsiderados os aspectos geográficos, culturais, econômicos, sociais, climáticos e tecnológicos, não atendendo às necessidades de seus usuários.
Por outro lado, os programas habitacionais contribuíram para o crescimento da construção civil incorporado a inovação dos sistemas construtivos resultaram em edificações diferenciadas em termos de qualidade, a partir desta concepção, surgiu a necessidade de um controle quanto aos requisitos mínimos de desempenho que a edificação deve preservar afim de proporcionar ao usuário condições de segurança, estanqueidade e desempenho térmico e acústico (CBIC, 2013).
O desempenho de uma edificação pode se caracterizado pelo comportamento em uso de sua vida útil, apesar do conceito ser simples, envolve uma combinação de diversos fatores e práticas na construção civil o que o torna complexo ao levar-se em conta o envolvimento de técnicas, interesses econômicos e atender as expectativas dos usuários que são inconstantes, crescentes e de difícil mensuração (BORGES, 2008).
A NBR 15575 - Edificações habitacionais – Desempenho (ABNT, 2013), que normatiza o desempenho térmico e geral das edificações, institui métodos para a verificação do desempenho térmico de habitações residenciais independente de suas áreas de projeto juntamente com a NBR 15220 – Desempenho térmico de edificações (ABNT, 2005), que especifica sobre desempenho térmico e recomendações técnicas para construções que visa otimizar o desempenho das edificações por meio da adequação climática.
Conforto térmico é descrito pela NBR 15220 (ABNT, 2005), como a satisfação entre fatores psíquicos e físicos de um indivíduo em relação as condições térmicas em um dado
ambiente. Portanto, a análise do desempenho térmico dos componentes de uma edificação relaciona-se diretamente com as condições de saúde e comportamento humano.
De acordo com Marques (2015), o desempenho térmico de uma edificação resulta da orientação do edifício (suas condições de entorno), da ventilação, das características dos componentes de vedação e das trocas de calor produzidas entre eles.
A medida que a mundialização da arquitetura e também dos métodos construtivos se realizam nos mais diversos lugares do mundo mantendo os mesmos materiais e tecnologias faz com que muitas variáveis climáticas sejam ignoradas a favor de modismos e também o uso de materiais que não se adaptam a realidade local. O desempenho da edificação está diretamente ligado às características dos seus elementos e suas interações, sendo de difícil avaliação devido a diversidade dos mesmos no real desempenho térmico (KAPPAUN, 2012).
Portanto, a diversidade de materiais, formas e métodos construtivos podem prejudicar a funcionalidade dos elementos de vedação, repercutindo de modo negativo no desempenho térmico da edificação dependendo das peculiaridades climáticas do local, da finalidade e dos traços geométricos (CBIC, 2013).
Este trabalho realizou-se com o intuito de conhecer a realidade com relação ao desempenho térmico de habitações de interesse social de blocos de concreto na cidade de Santo Ângelo – RS, comparando dados simulados por softwares de acordo com a NBR 15575 – Edificações habitacionais – Desempenho e com medições in loco, também, justifica-se pelo interesse pessoal na averiguação do cumprimento das normas vigentes e percepção da importância aferida ao conforto térmico no ambiente diário.
A utilização de blocos de concreto inseridos nas habitações de interesse social e a análise das condições mínimas de conforto térmico para habitações que motivaram a proposta deste trabalho, foram os propulsores para que fosse criada a seguinte questão de pesquisa: Os resultados térmicos simulados em software e cálculos são condizentes com resultados medidos in loco e requisitos da NBR 15575?
Partindo-se desta questão, o estudo foi linearizado em torno da avaliação entre resultados simulados em software, medições in loco e cálculos do desempenho térmico dos blocos de concreto em unidades padronizadas construídas para habitação social, apoiadas pelos normativos NBR 15575 e NBR 12220.
Sendo assim, o principal objetivo deste trabalho consiste em realizar uma análise in loco do desempenho térmico do bloco de concreto pós construção, afim de comparar resultados anteriormente simulados em software com os requisitos das NBR 15575 e NBR 15220.
E ainda, teve como objetivo secundário analisar também estes dados com dados de cálculos e simulação em software desenvolvido pela Universidade Estadual de Campinas – SP (UNICAMP) e comparar juntamente com os citados anteriormente no objetivo principal. Delimitando-se em torno da análise do desempenho térmico de blocos de concreto em edificações já concluídas, de uso popular na cidade de Santo Ângelo – RS.
2
REVISÃO DA LITERATURA
Neste capítulo serão apresentados e abordados assuntos referentes ao tema deste trabalho tais como: conceitos de habitações populares, descrição de blocos de concreto e demais materiais e tecnologias aplicadas pela construção civil, definição do conforto térmico, normas de desempenho térmico e parâmetros e métodos de simulação computacional e cálculo.
2.1 HABITAÇÕES DE INTERESSE SOCIAL
Um dos direitos assegurados pela constituição federal é a habitação, que deve contemplar situações básicas de segurança, higiene, saúde e bem-estar de seus ocupantes (ABNT, 2013), porém de acordo com dados do Programa Nacional de Amostra por Domicílios (PNAD), atualmente o déficit habitacional nacional encontra-se em torno de 6,2 milhões de moradias (CBIC, 2017). Essa demanda habitacional cresce cada vez mais devido ao desenvolvimento socioeconômico e social, resultantes da migração rural, mercado de trabalho, desenvolvimento industrial, tecnologia, distribuição de renda entre muitos outros fatores (SACHT; ROSSIGNOLO, 2008).
Perante ao atual cenário, existe uma demanda de produção de habitações em grande escala, e por consequência sendo utilizados métodos construtivos rápidos e econômicos, além da elaboração de projetos padrões válidos para todo o território nacional, sem considerar suas peculiaridades climáticas, geológicas e instabilidades (FERREIRA; PEREIRA, 2012). A má qualidade da construção, além de resultar em condições precárias de conforto no interior das edificações, eleva o consumo de energia, pois faz-se necessário o uso de equipamentos para que estas condições sejam atendidas, sendo assim, este conforto artificial acresce o custo mensal das famílias de baixa renda (OLIVEIRA et al., 2014).
Segundo Rotta (2009), foi a partir da Revolução industrial que a habitação social começou a ser pensada, pois nesse momento embora a economia predominante fosse a rural, acontecia a expansão industrial nas áreas urbanas crescendo assim o número de trabalhadores assalariados. Nessa época pós revolução que o padrão de construção destinado as classes menos favorecidas teve crescimento em massa, proliferando os conjuntos habitacionais para a população de baixa renda.
Os primeiros programas habitacionais, surgiram em torno de 1880 (WERNA et al, 2001). Desde então muitos foram os programas desenvolvidos pelos presidentes e entidades privadas com interesse nesse setor, de acordo com Rotta (2009), diante da diversidade e quantidade de habitações desenvolvidas até então, sendo em muitas delas desconsiderados aspectos locais importantes como o clima, materiais e técnicas construtivas adequadas aos ambientes em que eram inseridas, a padronização exagerada, falta de preocupação com conforto ambiental e ausência de rigor durante as fases de execução e projeto, resultaram em uma qualidade inferior para as habitações designadas as famílias de baixa renda.
Para que se regularizassem e elevassem os patamares da construção civil, especialmente para as áreas de habitação social, o governo federal institui o Sistema de Habitação de Interesse Social, através da Lei N°. 11.124, de junho de 2005, sendo criado também o Fundo de Habitação de Interesse Social (BRASIL, 2005).
A Caixa Econômica Federal gere o Programa de Subsídio à Habitação de Interesse Social – PSH, disponibilizando linhas de crédito direcionadas à produção de empreendimentos habitacionais, subsidiando para a população de baixa renda na forma de conjunto ou de unidades isoladas. Possibilita que o proponente tenha condições de pagar pelo imóvel, assegurando o equilíbrio econômico e financeiro das operações realizadas por instituições financeiras (CAIXA, 2017). Estes financiamentos podem ser realizados por meio de carta de crédito individual, onde o financiamento é feito diretamente entre o beneficiário final e a pessoa física ou por meio de financiamento de imóvel na planta e/ou construção, onde é oferecida uma linha de crédito para a produção do empreendimento habitacional com financiamento feito diretamente às pessoas físicas.
2.2 MATERIAIS E TECNOLOGIAS
Além dos blocos de concreto, a estrutura das edificações é composta de outros materiais como o reboco, a argamassa, revestimento de piso, revestimento de forro, estes modificam as condições da temperatura do ambiente, sendo diretamente ligados ao conforto térmico.
2.2.1 Bloco de concreto
Segundo a NBR 6136 – Blocos vazados de concreto simples para alvenaria (ABNT, 2008), bloco de concreto deve ser um elemento de alvenaria cuja área líquida (área média da
seção perpendicular aos eixos dos furos, descontadas as áreas máximas dos vazios) é igual ou inferior a 75% da área bruta (área da seção perpendicular aos eixos dos furos, sem desconto das áreas dos vazios).
De acordo com Salvador Filho (2007), os materiais utilizados na fabricação dos blocos de concreto são: cimento Portland, agregados graúdo e miúdo, e a água. Ainda dependendo de sua finalidade, em alguns tipos de dosagens, adiciona-se minerais, pigmentos, aditivos etc. Para que o produto final mantenha conformidade com as normas desejadas, os materiais que constituem o bloco de concreto devem ser especificados e empregados de acordo com suas propriedades.
A ABNT(2016), nas especificações contidas na NBR 6136, requer que o concreto constituinte do bloco seja de cimento Portland, destinados para a preparação de concretos e argamassas, estes cimentos devem seguir as especificações brasileiras para os mesmos (ABNT NBR 5732, ABNT NBR 5733, ABNT NBR 5735, ABNT NBR 5736, ABNT NBR 5737 e ABNT NBR 11578). A água utilizada para o amassamento deve ser de acordo ao especificado na ABNT NBR 15900-1. Já os agregados sejam graúdos ou miúdos devem estar em conformidade com a ABNT NBR 7211, agregados leves podem ser usados com a condição que o bloco atenta os requisitos físico-mecânicos descritos na norma e que a dimensão máxima do agregado seja inferior a metade da menor espessura da parede do bloco. São permitidos usos de aditivos e adições desde que também mantenham os requisitos físicos-mecânicos no produto final.
O processo de fabricação dos blocos de cimento em algumas indústrias contam com muitas etapas do processo de concepção bastante automatizadas. O processo envolve a moldagem do concreto em moldes com dimensões pré-estabelecidas, compactação, vibração, cura e armazenagem (PENTEADO; MARINHO, 2011).
Após fabricados, os blocos devem ser curados por procedimentos que assegurem a homogeneidade e compactação do concreto conforme especifica a NBR 6136 e seus lotes devem ser identificados de acordo com a procedência e transportados cubados ou paletizados para manterem sua qualidade (ABNT, 2016).
Segundo a NBR 6136 (ABNT, 2016) e Kappaun (2012), os requisitos físico-mecânicos dos blocos de concreto:
Devem ser de concreto homogêneo e compacto: com arestas vivas, sem trincas, fissuras, fraturas e textura áspera que prejudiquem a aderência ao revestimento ou assentamento dos blocos;
As paredes internas e externas com revestimento devem ter um fck mínimo de 4,5 Mpa;
As paredes internas e externas sem revestimento devem ter um fck mínimo de 6,0 Mpa;
Devem constar de uma tolerância dimensional em torno de 3mm.
A classificação pela NBR 6136 (ABNT, 2016) descrita na Tabela 1, apresenta as dimensões dos blocos em famílias M20, M15 e M11:
Tabela 1: Dimensões dos blocos de concreto
Fonte: ABNT, 2016.
Todas as dimensões da edificação devem ser múltiplas da dimensão modular da família de blocos escolhida (KAPPAUN, 2012). As famílias de blocos de concreto usualmente utilizadas apresentam-se na Figura 1:
Dimensões nominais (cm) Designação Dimensões padronizadas (mm)
Largura Altura Comprimento
20x20x40 190 190 390 M-20 20x20x20 190 190 190 15x20x40 140 190 390 M-15 15x20x30 140 190 290 12,5x20x40 115 190 390 M-11 12,5x20x25 115 190 240 12,5x20x37,5 115 190 365
Figura 1: Família usual de bloco de concreto
Fonte: DÉSIR S/D.
Um grupo de blocos para fins de alvenaria estrutural é conhecido como “família de blocos”, sendo cada família com uma dimensão ao tamanho do módulo a se projetar a edificação A família de blocos e seus múltiplos utilizadas na obra em questão analisada, foi a família 11,5cm da classe C, representada na Figura 2:
Figura 2: Família de blocos utilizada na obra
Fonte: CISBRA, 2017.
A família de blocos classe C deve possuir uma resistência característica à compressão de 3,0 MPa aos 28 dias, é permitido o uso de blocos com função estrutural classe C, com largura de 115mm, para edificações de até dois pavimentos (ABNT, 2016).
2.2.2 EPS - Poliestireno Expansível
De acordo com a EPS Brasil (2017), a espuma rígida de EPS é considerada um material isolante térmico. Por ser um material plástico composto por demasiados espaços vazios contendo ar e estável fisicamente, suporta variações de temperatura de -50° a + 80°
contribui para que as edificações sejam projetadas de modo a melhorar a eficiência energética, economizando energia. É também um material leve e de fácil manuseio.
As peças isolantes de EPS geram uma economia na mão-de-obra de montagem, reduzem custos com manutenção e prolongam a vida útil das estruturas, alto desempenho térmico e economia na energia elétrica gasta para o condicionamento de ambientes. Exemplos deste material são encontrados na forma de forros, telhas, concreto leve (EPS é grande gerador de vazios, concreto aparente menos denso, reduz absorção da umidade, pode ser fabricado por métodos convencionais), piso radiante (sistema de aquecimento por piso radiante que libera calor de forma natural e distribui de maneira uniforme o calor e baixa temperatura) (EPS BRASIL, 2017).
2.2.3 Isolamento de Poliestireno Extrudado - FOAMULAR®
Isolante térmico de poliestireno extrudado (XPS) da empresa Owens Corning, de alta resistência à compressão e a à flexão, hidrofóbico, auto extinguível e com alta resistência térmica de longo prazo. Encontrado na forma de placas leves e rígidas, empregado como isolante térmico em paredes externas e internas, coberturas, subcoberturas, lajes, mezaninos, entre outros (OWENS CORNING, 2010).
2.2.4 Argamassa termo isolante
Argamassa composta por cimento Portland, filler calcário, areia de quartzo e pérolas de EPS, de baixa condutividade térmica quando comparada a argamassa comum ou argamassa de cal, baixa densidade reduzindo o consumo por metro quadrado, aplicada sob a alvenaria, aumenta em torno de 80% em paredes de blocos de concreto e 58% em paredes com blocos cerâmicos (FUKUI; TANABE; SILVA, 2013).
2.3 NORMAS DE DESEMPENHO
Neste tópico serão abordadas as competências vigentes das NBR’s referentes ao desempenho térmico das edificações.
2.3.1 Norma de desempenho - NBR 15575
A degradação precoce das edificações e seus componentes oriunda do diminuição do desempenho, é um problema atual e frequente, interligado a muitas causas, entre elas, a baixa qualidade dos materiais empregados, problemas de projeto e execução e a falta de manutenção periódica. Causas essas, que afetam a aparência, a segurança, a utilização, a estabilidade e durabilidade das edificações (SALGUEIRO, 2016).
Diante deste problema, a Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT), normatizou em 2013 a NBR 15575 – Edificações Habitacionais – Desempenho. As normas de desempenho são estipuladas com o intuito de atender aos requisitos dos usuários, e na referida norma, referem-se aos sistemas que compõe edificações habitacionais independente de seus materiais e do sistema construtivo utilizado (ABNT, 2013).
Esta norma não contempla obras já concluídas ou em andamento antes da data de vigor da mesma (19/07/2013), obras de reformas e edificações provisórias. A norma exige condições de habitabilidade como estanqueidade, desempenhos térmico, acústico e lumínico, funcionalidade e acessibilidade, de segurança como desempenho estrutural e segurança contra incêndio e no uso e operação, de sustentabilidade como durabilidade, manuntenabilidade e adequação ambiental (SINDUSCON, 2014).
A norma traz conceitos sobre os componentes (unidade que liga o sistema da edificação com funções especificas, como bloco de alvenaria e telha), elemento (conjunto de componentes, por exemplo, parede de vedação de alvenaria e estrutura de cobertura) e sistema (conjunto de elementos e componentes que atendem funções especificas, como, fundação, estrutura e pisos). Outro conceito em destaque seria a vida útil da edificação, ou seja, período de tempo em que o edifício e seus sistemas atendem suas funções definidas em seu projeto, atendendo aos níveis de desempenho (SINDUSCON, 2014). Para satisfazer as necessidades básicas do desempenho o nível mínimo (M), que devem ser considerados e obrigatoriamente atendidos. O nível intermediário (I), para incentivo a melhorias na qualidade das edificações e pôr fim ao nível superior (S) os quais abrangem os requisitos mais elevados (LAMBERTS et al., 2011).
O escopo da norma compõe-se de seis partes, das quais são: a parte um, contemplando os requisitos gerais, parte dois, abrangendo requisitos para os sistemas estruturais, parte três, com a área de requisitos para os sistemas de pisos, parte quatro, os sistemas de vedações
verticais internas e externas (SVVIE), parte cinco, regulamenta requisitos para os sistemas de cobertura e a parte seis, normatizando os sistemas hidrossanitários (SALGUEIRO, 2016).
No que tange ao aspecto de desempenho térmico a NBR 15575 não inclui o condicionamento artificial, os critérios de desempenho foram considerados com base nas condições naturais de insolação, ventilação e outros. Devido ao fato de que as condições do local característico da obra (topografia, temperatura, umidade do ar, direção e velocidade do vento, etc.) influenciarem diretamente no desempenho térmico os critérios de avaliação foram estabelecidos de acordo com as zonas bioclimáticas brasileiras conforme dados encontrados na NBR 15220 (SINDUSCON, 2014).
2.3.2 Norma de desempenho térmico NBR 15220
De acordo com a ABNT (2005), a norma NBR 15220 - Desempenho Térmico de Edificações, tem como objetivo definir e corresponder entre si símbolos e unidades de termos ligados ao desempenho térmico de edificações. Dividida em cinco partes sendo, a parte 1 sobre definições, símbolos e unidades, a parte dois contendo os métodos de cálculo da transmitância térmica, da capacidade térmica, do atraso térmico e do fator solar de elementos e componentes da edificação, parte três contempla o zoneamento bioclimático brasileiro e diretrizes construtivas para habitações de interesse sociais unifamiliares, parte quatro abrange medições da resistência térmica e da condutividade térmica pelo princípio da chapa quente e por fim, parte cinco medindo a resistência térmica e a condutividade térmica pelo método fluximétrico. Sendo as partes um e dois as utilizadas no presente trabalho. As partes pertinentes aos cálculos contidos no item dois da NBR 15220 estão descritos no item 2.5. 2.4 CONFORTO TÉRMICO
A arquitetura deve proporcionar ao homem conforto para que se tenha qualidade de vida e saúde quando seu metabolismo seja submetido a condições de estresse ou fadiga e oscilação térmica, dessa forma, a arquitetura das edificações tem como uma de suas funções oferecer conforto térmico ao seu usuário (FROTA, 2001).
A Norma Nacional Americana Ambiente Térmico Condições para o Homem e Ocupação – Standart 55-92 (ASHRAE ,2003), conceitua conforto térmico como uma condição da mente que reflete a satisfação com o ambiente térmico, este sendo caracterizado pelas peculiaridades do ambiente que causam a perda de calor de uma pessoa.
Segundo Lamberts et al. (2014), as variáveis ambientais que influenciam o conforto térmico principais e que podem ser dimensionadas de maneira direta são a umidade relativa do ar (%), a velocidade do ar (m/s), a temperatura do ar (°C) e a temperatura radiante (°C). Para obter-se parâmetros sobre as condições de conforto térmico, além das variáveis ambientais, as temperaturas das superfícies que compõe o ambiente e a atividade realizada pelas pessoas devem ser levados em consideração. Assim, conhecendo as variáveis ambientais e as características dos materiais permite-se a condição de projetar edifícios e espaços urbanos em que as condicionantes térmicas atendam às necessidades de conforto térmico (FROTA; SCHIFFER, 2001).
Um projeto inadequado com as particularidades climáticas locais influenciam diretamente no desempenho da edificação, o que pode ocasionar um uso intenso de equipamentos mecânicos e sistemas sintéticos de iluminação e por consequência elevar o consumo de energia para que se atinja o conforto desejado pelos usuários. Essa situação contribui diretamente com as mudanças climáticas globais devido a geração e o consumo de energia (LAMBERTS et al., 2014).
Levando em consideração esses fatores, para que um corpo atinja o equilíbrio entre a perda ou ganho de calor, ou, esteja confortável termicamente, a temperatura interna de seu organismo deve estar situada em torno de 37°C (LAMBERTS et al, 2011). O organismo humano quando perde calor ao ambiente sem necessitar de termorregulação (meio natural de controle de perdas de calor pelo organismo) está em um estado de conforto térmico, o calor produzido durante uma atividade concilia-se com o calor proveniente do metabolismo. Se em desequilíbrio, o corpo busca alternativas para estar em condições térmicas favoráveis, como o uso de vestimentas, aparelhos de ventilação e refrigeração (FROTA, 2001).
De acordo com Frota (2001), as variações climáticas e as variações nas atividades do indivíduo em relação ao conforto térmico são diversas e variam diferencialmente entre si, o que levou pesquisadores a desenvolverem os chamados índices de conforto térmico que agrupam as condições semelhantes do conforto térmico. Os índices são desenvolvidos combinando um tipo de atividade e a vestimenta da pessoa, para então incorporar as variáveis do ambiente e as expor por meio de cartas ou nomogramas as condições ambientais diversas.
O conhecimento das variáveis que influenciam diretamente na troca de calor do humano com o ambiente e características que o compõe e a maneira como serão manipuladas
energética e sustentabilidade e por consequência uma mudança significativa sob aspectos de melhoria do conforto térmico das edificações (LAMBERTS et al, 2016).
2.5 MÉTODOS DE CÁLCULO E SIMULAÇÃO
Afim de dimensionar o desempenho térmico de um determinado componente se faz necessário métodos adequados de medição, podendo ser, ensaios de campo, laboratório, simulações computacionais ou cálculos analíticos. A metodologia de desempenho não institui o material ou tipo de produto a ser utilizado, no entanto, as características que este produto deve atender para que cumpra a função que desempenha na edificação, para as condições de exposição que está sujeito (PALUZZI, S/D).
No que se refere a conforto e desempenho térmico, os critérios a serem atendidos pelos componentes da alvenaria são transmitância térmica e capacidade térmica de vedação em fachadas. A transmitância térmica representa o fluxo de calor entre fachada e ambiente externo e a capacidade térmica é a quantidade de energia (kJoules) para elevar um Kelvin a temperatura de uma superfície unitária (1m²). A transmitância térmica depende das espessuras e da condutividade térmica dos materiais que a compõe. Dessa forma, o desempenho desejado será determinado pela espessura e condutividade térmica dos blocos de concreto e da espessura e condutividade térmica das argamassas (PALUZZI, S/D).
2.5.1 Métodos de cálculo manuais
Algumas considerações que influenciam diretamente no desempenho térmico são, a geometria do bloco (espessura das paredes do bloco, dimensões dos furos, sentido, posição, orientação), a densidade dos materiais que compõem os blocos, a densidade da argamassa de assentamento e o revestimento (o desempenho térmico varia conforme os diferentes tipos de materiais de revestimento e espessura que é aplicado) (PALLUZZI, S/D).
a) Para o cálculo da resistência térmica de um componente a NBR 15220 (ABNT, 2005) apresenta:
Resistência térmica com camadas homogêneas – resistência térmica total de um componente plano constituído de camadas homogêneas perpendiculares ao fluxo de calor é determinada pela expressão (1): (LABEE, 2004)
Onde: Rt1+ Rt2+ ⋯ Rtn são as resistências térmicas das n camadas homogêneas, obtidas através da expressão R= e/1.
Rar1+ Rar2+ ⋯ + Ram são as resistências térmicas das n camadas de ar, obtidas na tabela Ram, de acordo com a espessura (e) do furo do bloco.
Tabela 2: Resistências térmicas das camadas de ar
Fonte: LABEE, 2004.
Para componentes com camadas homogêneas e não homogêneas: determina-se a resistência térmica total de um componente plano, constituído de camadas homogêneas e não homogêneas, perpendiculares ao fluxo de calor.
Superfície a superfície (Rt): Cálculo da resistência térmica de superfície a superfície de um componente plano composto de camadas homogêneas (figura 1), perpendiculares ao fluxo de calor:
Figura 3: Seções do componente com camadas homogêneas e não homogêneas
Fonte: ABNT, 2005.
Natureza da superfície Espessura "e" da Resistência térmica m².K/W da câmara de ar câmara de ar (cm)
Horizontal Ascendente Descendente
ð ñ ò
Superfície de alta 1,0 ≤ e≤ 2,0 0,14 0,13 0,15
emissividade 2,0 ≤ e ≤ 5,0 0,16 0,14 0,18
Ɛ > 0,8 e > 5,0 0,17 0,14 0,21
Superfície de baixa 1,0 ≤ e≤ 2,0 0,29 0,23 0,29
emissividade 2,0 ≤ e ≤ 5,0 0,37 0,25 0,43
Ɛ <0,2 e > 5,0 0,34 0,27 0,61
Direção do fluxo de calor
E a expressão (2) de acordo com a NBR 15220 é a seguinte, (ABNT,2005): Rt= Aa+ Ab+ ⋯ + An Aa Ra + Ab Rb+ ⋯ + An Rn (2)
Onde: Ra, Rb, ..., Rn= são as resistências térmicas de superfície à superfície para cada seção. Aa+ Ab+ ⋯ + An= são as áreas de cada seção.
b) Já a resistência térmica de ambiente a ambiente (RT), é calculada pela seguinte expressão (3):
RT = Rse+ Rt+ Rsi (3)
Onde: RT é a resistência térmica de superfície. Rse e Rsi são as resistências superficiais externa e interna, obtidas na tabela 3:
Tabela 3: Resistência térmica de superfície
Fonte: LABEE, 2004. c) Transmitância térmica (4):
U = 1
RT (4) Onde: RT é a resistência térmica total da superfície.
d) Fator calor solar (5):
FS = 100. U. α. Rse (5) Onde: U = transmitância térmica
α = coeficiente da cor da parede Rse= resistência superficial externa
e) Para determinar a capacidade térmica dos componentes a NBR 15220 (ABNT, 2005) determina a seguinte expressão (6):
Ct = ∑ λi. Ri. ci n i=1 . ρi = ∑ ei. ci n i=1 . ρi (6)
Onde: λi = condutividade térmica do material Ri = resistência térmica da camada ia Ci = espessura térmica da camada ia
ρi = densidade de massa aparente do material da camada ia ei = espessura da camada ia
Esses coeficientes encontram-se na tabela 4:
Tabela 4: Coeficientes dos materiais
Fonte: LABEE, 2004 f) Atraso térmico (7):
φ = 1,382. Rt. √B1+ B2 (7) Onde: Rt = resistência térmica da parede
𝐵1 = 0,226.𝐵𝑂
𝑅𝑡 ∶ 𝐵𝑂= 𝐶𝑡− 𝐶𝑇𝑒𝑥𝑡 (7.1) Onde: C = capacidade térmica total do componente
Material ρ λ c
(kg/m³) (W/(m.K)) (kJ/(kg.K)
Argamassas
argamassa comum 1800-2100 1,15 1,00
argamassa de gesso (ou cal e gesso) 1200 0,70 0,84
argamassa celular 600-1000 0,40 1,00
Concreto (com agregados de pedra)
concreto normal 2200-2400 0,95 0,84
CText = é a capacidade térmica da camada
B2 = 0,205. ((λ. ρ. c)ext
Rt ) . (Rext−
Rt− Rext
10 ) (7.2) Onde: λ = condutividade térmica do material
c = é a espessura da camada
𝜌 = densidade de massa aparente do material da camada Rt = resistência térmica total da parede
Rext = resistência térmica da parede externa
2.5.2 Método computacional de simulação
A disponibilidade de procedimentos avaliativos para as variáveis de projetos sejam em manuais, guias de consulta ou softwares, que procuram orientar e esclarecer procedimentos e técnicas construtivas, permitem que sejam simuladas características peculiares de cada obra no entorno de sua implantação, resultando em uma análise mais fidedigna do conforto térmico. Programas computacionais podem auxiliar este processo de simulação real das condições ambientais da construção a ser implementada, além de propiciar o uso de várias ferramentas num mesmo projeto, melhorando a qualidade das propostas e considerando um maior número de características.
Software Conforto
Desenvolvido pela Unicamp – Universidade de Estadual de Campinas, o software online determina as propriedades térmicas dos materiais, elaborado pelo professor Daniel de Carvalho Moreira. Um programa prático e de fácil manuseio de acordo com SIMON (2015), basta que sejam digitadas as dimensões do bloco, escolher o tipo de material e a forma que o elemento será assentado, que os dados serão calculados pelo software como visualiza-se na figura 4:
Figura 4: Interface do software
Fonte: Interface Software Propriedades Térmicas dos Materiais - UNICAMP , 2017.
Como observa-se, os dados encontrados na interface do software são transmitância térmica (U dados em W/ m².K), resistência térmica (R dados em ((m².K) /W)), capacidade térmica (dados em KJ/(m².K)) e atraso térmico (dados em horas). Esses dados fazem parte dos parâmetros avaliativos do desempenho térmico da edificação.
Software Energy Plus
O programa EnergyPlus é um programa computacional distribuído pelo Departamento de Energia dos Estados Unidos, desenvolvido com o intuito de simular a carga térmica e análise energética de edificações e seus sistemas. Este programa possui capacidade de simulação diferenciada, realiza cálculos em menos de uma hora, possibilita cálculos diferenciados para cada zona térmica, calcula os índices de conforto térmico e a integração com outros sistemas como, aquecimento solar, fotovoltaico (LABEE, 2009). Este software permite a modelagem da edificação e a elaboração de análises de consumo de energia e do desempenho térmico.
Trabalha essencialmente o gerenciamento de equilíbrio de calor entre superfícies, o aquecimento solar e a simulação de sistemas construtivos. Sendo capaz de simular simultaneamente as três principais etapas da simulação - edifício, sistema e planta – sendo uma simulação completa do balanço de massa e energia, proporciona resultados precisos para temperatura e prognósticos de conforto (ANDRADE, 2016).
Software Desing Builder
O Desing Builder foi o primeiro interface gráfico para o programa de simulação térmica Energy Plus, o aplicativo combina a modelação de edifícios e de uso com simulação energética de alta tecnologia, proporcionando uma modelação em 3 dimensões de rápida manipulação, sem limitações geométricas e disponibilizando elementos fiéis a realidade fornecendo uma forma visual e imediata em detalhes de espessura de paredes, janelas, lajes, etc (OLIVEIRA, 2010).
Ainda de acordo com Oliveira (2010), pode-se atribuir aos projetos modelados, dados e características das construções, atividades e ocupações, sistemas de condicionamento artificial e iluminação. De fácil manuseio, e resultados graficamente apresentados no Microsoft Oficce Excel ®.
Energy Analysis for Autodesk® Revit ®
Baseado na simulação virtual e acesso aos serviços em servidores remotos (nuvem), permite que os usuários tenham acesso facilitado a informações energéticas sobre o consumo e os custos do ciclo devida da edificação, possibilitando desenvolver-se edificações que visem a sustentabilidade. Molda-se a edificação no programa Autodesk® Revit ® e em seguida é realizada a simulação térmica para que sejam feitas as análises do comportamento térmico do modelo digital, por se tratar de um software de tecnologia BIM (Building Information
Modeling) permite que o projeto seja modelado fidedignamente ao empreendimento desejado.
Permite acesso a dados de estações climáticas virtuais do ano real e situações típicas. A ferramenta de análise Energy Analysis executa a simulação potencial da energia na edificação considerando as variáveis mínimas necessárias para avaliar o desempenho térmico (QUEIRÓZ et al, 2015).
2.6 MÉTODOS DE AFERIÇÃO IN LOCO E EQUIPAMENTOS
A norma internacional, ISO/DIS 7726/98- Ambientes térmicos – Instrumentos para medição dos parâmetros físicos, define e orienta as medições dos parâmetros físicos de ambientes térmicos. A norma objetiva a padronização de termos usados em métodos de medição, testes ou interpretação, selecionar um ou mais métodos para interpretação de parâmetros, especificar os valores limites e indicados aos ambientes, especificar métodos de medição e eficiência dos dispositivos e processos (LAMBERTS et al., 2011). Os parâmetros
aferidos in loco e os utilizados no processo de cálculo manual de acordo com a NBR 15220, são os relacionados a seguir (ABNT, 2005):
Temperatura do ar: Temperatura no entorno do corpo humano, medida segundo o
INMET (2017), por um termógrafo (termômetro).
Umidade do ar: Parâmetro relativo ao vapor de água contido no ar, medida de
modo indireto, em porcentagem, por um aparelho denominado psicrômetro. O equipamento é composto de dois termômetros idênticos, de bulbo seco e outro com bulbo envolvido em gaze de algodão mantido constantemente molhado, sendo conhecido como de bulbo úmido (INMET,2017).
Velocidade do ar: Considerado pela magnitude do vetor velocidade do fluxo no
ponto de medição considerado. O equipamento para medição da velocidade do ar denomina-se anemômetro, com ele pode-se medir a velocidade em m/s e em alguns tipos indica sua direção (INMET,2017).
3
MÉTODO DE PESQUISA
Este capítulo apresenta a explanação da metodologia da pesquisa utilizada no desenvolvimento deste trabalho. Nele está descrita a estratégia abordada e o delineamento das atividades pertinentes a este trabalho.
3.1 ESTRATÉGIA DE PESQUISA
A estratégia adotada para o desenvolvimento do presente trabalho foi inicialmente desenvolver uma pesquisa teórica, seguida de um estudo de caso de abordagem qualitativa com medições in loco (pesquisa experimental).
O conceito de pesquisa conforme Lokatos (2003) é um procedimento formal, com métodos de pensamentos reflexivos, com tratamento científico para que se encontrem verdades parciais ou a realidade. Sendo assim, a pesquisa exploratória é eficiente no que diz respeito ao aumento do conhecimento do pesquisador em relação ao tema estudado, ampliando conceitos e facilitando pesquisas futuras (LOKATOS, 2003). Pesquisas exploratórias tendem a ser flexíveis e o levantamento de dados poderá acontecer através de pesquisas bibliográficas (GIL, 2010).
De acordo com Mioto; de Lima (2007), a revisão de conceitos já existentes de um estudo, envolvendo em analises também representações ideológicas ou teóricas, institui o método dialético (MIOTO; LIMA, 2007).
Já o estudo de caso, define-se como o mais apropriado para investigação de fenômenos contemporâneos de maneira a analisar fatos da realidade e descrever situações que estão sendo investigadas, uma pesquisa profunda com intuito de resultar em um amplo leque de conhecimento (GIL, 2010).
3.2 DELINEAMENTO
O presente trabalho de conclusão de curso divide-se entre três etapas. (a) Exploratória; (b) Desenvolvimento; e (c) Reflexão. Os processos sequenciados estão ilustrados na figura 5.
Figura 5: Delineamento do estudo
Fonte: Autoria própria, 2017.
A Pesquisa Exploratória (a) constitui primeiramente uma pesquisa teórica com o intuito de familiarizar a autora com o assunto abordado.
Já a fase de Desenvolvimento (b) consistiu na realização do estudo de caso, fazendo-se medições in loco, desenvolvendo os cálculos e o lançamento de dados em software.
Por fim, a etapa de Reflexão (c), sintetizando a análise comparativa entre os resultados obtidos em cálculo e software com os resultados disponibilizados por uma empresa construtora para a obra situada na cidade de Santo Ângelo.
3.3 CARACTERIZAÇÃO DA METODOLOGIA
A metodologia da Pesquisa Exploratória (a), constituída inicialmente sobre pesquisa e estudos bibliográficos onde os conceitos, dados e conhecimentos foram obtidos a fim de tornar-se possível a realização das medições e comparações térmicas previamente definidas em NBR’s. Nesta etapa, além do levantamento da disponibilidade de dados bibliográficos e materiais, foi realizado uma busca e posterior a escolha de empresas e obras realizadas em blocos de concreto existentes na região de Santo Ângelo, de modo que a pesquisa pudesse ser inserida e validada.
Primeiramente foi feito um levantamento de empresas em Santa Rosa que fizessem uso de blocos de concreto em seus empreendimentos, chegando assim em dada empresa. Havia o interesse inicial de que o estudo in loco pudesse ser feito em um edifício na cidade de Santa Rosa, mas no contato com a empresa, esta sugeriu um empreendimento na cidade de Santo Ângelo feito de unidades repetitivas, fato este que agregou ao trabalho a possibilidade calcular uma amostra representativa e também, esta empresa havia feito laudos sobre conforto
térmico de acordo com a NBR 15575 disponibilizando os dados simulados por software do conforto térmico. Buscou-se então o contato com a Prefeitura Municipal de Santo Ângelo afim de obter maiores informações sobre o loteamento, características e autorização para que pudessem ser realizadas as medições.
Na etapa de Desenvolvimento (b) do estudo de caso, onde foram realizadas inicialmente a aferição in loco das unidades de acordo com A NBR 15575 (ABNT, 2013), necessitou-se fazer o processo de amostragem para escolha e das unidades.
O meio de escolha de amostra utilizado, foi definido pela composição do público alvo, pelo contexto da amostragem, por sua unidade, método, tamanho e seleção ou execução do processo de amostragem. Uma amostra é caracterizada por todos os elementos da população terem a mesma chance de ser escolhidos, surgindo uma amostra representativa da população (FREITAS et al, 2000). O tamanho da amostra apresenta o número de respondentes necessários para que os resultados sejam válidos, precisos e confiáveis. Para determinação do tamanho da amostra foram utilizados critérios, como população finita, nível de confiança, erro permitido e a proporção em que a característica principal da pesquisa se manifesta na população. Atualmente diversas calculadoras amostrais estão disponíveis online, para a amostra de 138 unidades, com uma confiança de 95%, erro de 5% e população mais homogênea, a amostra calculada recomendada foi de 89 residências a serem utilizadas para a coleta dos dados. A escolha das residências foi feita de maneira aleatória, conforme disponibilidade dos moradores.
3.3.1 Caracterização do empreendimento
O empreendimento está localizado na Rua Idalina Fernandes Carreira, Residencial Jardim, no Bairro Marcilio Machado em Santo Ângelo – RS. O empreendimento possui um total de 138 unidades habitacionais com dois quartos, sala cozinha e banheiro, Figura 6. Construídas entre fevereiro de 2013 e outubro de 2014, com recursos do Programa de Aceleração do Crescimento (PAC 2).
Figura 6: Vista do loteamento
Fonte: Google Maps, 2017.
Como se pode ver na figura, as unidades geminadas e repetitivas disponíveis eram em torno de 64, um total de 128 habitações, destas 89 foram analisadas durante o processo de medição que levou em torno de 8 horas. O tempo limitou-se entre um horário comercial devido as habitações já estarem ocupadas e para que este procedimento não se tornasse invasivo.
Ainda na fase (b), foram realizados os cálculos normativos conforme elencado na revisão bibliográfica. E também feita a simulação no software da Unicamp, para as dimensões do bloco em estudo, como a interface deste programa é de fácil entendimento, esta parte da fase foi de fácil realização e entendimento.
Deste modo chegou-se na etapa de Reflexão (c), contemplando a organização dos dados fornecidos pela empresa e os confrontando com o resultado crítico derivado da medição in loco. Também, comparados os resultados calculados manualmente com a simulação no software Conforto. Oportunizando assim, o fechamento do comparativo todos os dados já processados nas etapas anteriores com as condições impostas pela NBR 15575 relacionadas ao desempenho térmico da edificação e NBR 15220 no que se referiu a conforto térmico.
3.4 MÉTODO DE SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL
Para que a realização do método de simulação computacional, de acordo com o laudo, foram utilizadas as informações do Anexo da parte 1 da norma NBR 15575, que aborda questões como a localização geográfica de algumas cidades brasileiras e dados climáticos equivalentes aos dias típicos de projeto de verão e de inverno (ABNT, 2013).Se os dados climáticos da cidade em estudo não estiverem disponíveis no anexo 1 da NBR 15575, a norma recomenda que sejam utilizados os dados de uma cidade próxima com características climáticas semelhantes, desde que na mesma Zona Bioclimática brasileira de acordo com a NBR 15220 – Parte 3 (ABNT, 2005). Para o método de simulação computacional, NBR 15575, recomenda o uso do programa EnergyPlus (ABNT, 2013).
A avaliação solicitada pela empresa de Santa Rosa, foi realizada a partir da modelagem e simulação computacional da edificação, através do software DesingBuilder, versão 2.4,2, a qual possui uma interface que utiliza os algoritmos do programa EnergyPlus, porém corrigindo possíveis limitações gráficas no processo de modelagem.
Devido a cidade de Santo Ângelo, onde localizam-se as habitações em estudos não estar entre as cidades disponíveis na NBR 15575, para a simulação deste trabalho, o Laboratório Y responsável pelo procedimento, fez uso de um arquivo climático denominado TRY da cidade de Santa Maria –RS, desenvolvido pelo Laboratório de Eficiência Energética em Edificações – LABEE – UFSC. Este arquivo corresponde a ZB 2, de uma cidade geograficamente próxima e com altitude semelhante conforme recomenda a NBR 15575 (ABNT, 2013). Também foram considerados os dias típicos de verão e de inverno, sendo neste relatório, considerado o dia de maior temperatura máxima externa de verão e o dia com menor temperatura externa mínima de inverno, para o ano de 2014, em concordância com a norma NBR 15575 citada anteriormente.
3.5 MEDIÇÃO IN LOCO
A medição in loco avalia a verificação quanto ao atendimento aos requisitos e critérios por meio de medições de temperatura em edificações existentes ou em protótipos construídos para esta finalidade (ALMEIDA et al., 2016).
A NBR 15575 (ABNT, 2013), estabelece dois procedimentos de avaliação do desenvolvimento térmico. O primeiro, denominado simplificado (normativo), averigua o
atendimento dos requisitos e critérios para sistemas de vedação e cobertura, se insatisfatório os resultados da avaliação, a norma recomenda ainda, que se aplique o método de simulação computacional. O segundo método descrito na norma é a Medição in loco na obra já concluída ou protótipo, sendo este o método mais adequado e utilizado neste trabalho para a aferição dos parâmetros básicos, medidas as temperaturas externas, internas, temperatura de bulbo seco, a umidade do ar e a velocidade do ar.
Ainda conforme consta na NBR 15575 (ABNT, 2013), no interior de recintos de permanência prolongada, como salas e dormitórios, sem sofrer a influência de fontes internas de calor (lâmpadas, ocupantes e equipamentos domésticos), a temperatura deve ser sempre menor ou igual ao valor máximo diário da temperatura do ar exterior ao edifício. As medições seguiram os critérios expostos na norma, para a medição in loco, foi considerado um dia típico de verão, com medições à sombra para a zona climática 2, onde localiza-se a cidade de Santo Ângelo – RS, as unidades foram monitoradas num período de 8 horas, sendo medidas temperaturas externas, internas, temperatura de bulbo seco, umidade do ar e velocidade do ar, foram no total 89 habitações analisadas. O dia escolhido para o procedimento foi precedido de três dias de temperaturas semelhantes, não sendo o dia crítico usual, pois devido ao tempo restrito para a realização do trabalho não pode-se esperar pelo acontecimento do mesmo. 3.6 EQUIPAMENTOS
Os equipamentos usados para as medições in loco foram os seguintes:
Termo – Higrômetro digital portátil modelo HT-270: Psicrômetro, medidor de umidade, medidor de temperatura, medidor de temperatura de bulbo seco e medidor de temperatura de ponto de orvalho. Ideal para áreas laboratoriais, industriais, engenharia e uso profissional, figura 7.
Figura 7: Psicrômetro digital
Fonte: AUTORIA PRÓPRIA, 2017.
O psicrômetro utilizado na medição in loco representado acima, foi utilizado para obtenção dos valores de umidade (%), temperatura de bulbo seco (°C), temperatura externa e interna (°C), um equipamento simples e de fácil interpretação.
Anemômetro digital portátil modelo AD-250: utilizado para medir a velocidade do ar (vento). Mede velocidades entre 0,4 e 30 m/s, ainda podendo visualizar a leitura em outras 5 unidades de velocidade do ar, figura 8.
Figura 8: Anemômetro digital
O anemômetro digital, mede a velocidade do vento, equipamento prático e de fácil manuseio.
3.7 MÉTODO DE CÁLCULO MANUAL
De acordo com o prescrito na revisão bibliográfica, a NBR 1557 (ABNT 2013), disponibiliza um método de avaliação através dos cálculos conforme os procedimentos e tipologias de componentes da vedação na norma NBR 15220 – 2 (ABNT, 2005). Os cálculos foram realizados de acordo com algumas considerações indicadas a seguir.
A maneira construtiva dos elementos analisados, são paredes de bloco de concreto rebocadas, desse modo, é composta por uma camada de reboco, uma camada de blocos com câmara de ar e novamente uma camada de reboco. Portanto, todos os materiais devem ser levados em consideração quando feita a avaliação do desempenho térmico do elemento, desta forma, os cálculos servem para dimensionar:
a) a resistência térmica do componente das paredes 𝑅𝑡, nesse caso, do bloco de concreto, a resistência é a diferença de temperatura verificada entre as superfícies de um elemento pela densidade do fluxo de calor. Utilizam-se dos coeficientes dos materiais, a condutividade térmica do material - 𝜆 encontrado na Tabela 4 do item 2.5.1 , também a resistência térmica das camadas de ar 𝑅𝑎𝑟, encontrada na Tabela 2 do item 2.5.1, sendo a resistência do ar dos furos do bloco, não ventiladas.
b) a partir da 𝑅𝑡, faz-se necessário o cálculo da resistência total de ambiente a ambiente 𝑅𝑇 , onde utilizam-se o somatório das resistências térmicas externas 𝑅𝑠𝑒 e internas 𝑅𝑠𝑖 das camadas de um elemento ou componente, encontrados na Tabela 3 do item 2.5.1, para superfícies de alta emissividade.
c) com a 𝑅𝑇, calcula-se então quanto de radiação atravessa o elemento em relação a quantidade de radiação que incidiu, ou seja, é a capacidade do material de ser atravessado por um fluxo de calor, é a transmitância térmica U.
d) outro fator a se determinar é quanto de energia necessita-se para alterar em 1°C a temperatura do ambiente, sendo assim, o cálculo da capacidade térmica de um componente pela sua área 𝐶𝑇, onde primeiramente são determinadas as áreas da superfície da argamassa/reboco e a área da superfície do bloco e suas respectivas
capacidades, desprezando-se a capacidade térmica do ar em sua camada e por fim, calcula-se
e) o atraso térmico 𝜑, que é o tempo transcorrido entre uma variação térmica em um meio e sua aparição na superfície oposta deste componente construtivo submetido a um certo período de transmissão de calor, em horas.
3.8 MÉTODO DE CÁLCULO DO SOFTWARE CONFORTO
O software conforto segundo seus criadores, segue a proposta dos cálculos da NBR 15220, portanto, como estes procedimentos já foram demonstrados anteriormente, não reproduzidos novamente.
As variáveis são determinadas através de meus de opções, ao escolher a relação desejada ao tipo de composição, suas propriedades de densidade, condutividade e calor especifico são automaticamente definidas. A figura 9 mostra os valores utilizados para a simulação.
Figura 9: Interface do software com as características de projeto
Esta imagem apresenta como e quais dados foram inseridos para o processo de cálculo, estes dados foram as dimensões do bloco 11,5x19x24 cm, reboco externo de 2 cm e interno de 1,5 cm, dois furos no comprimento e um na largura, materiais: bloco do tipo de concreto, argamassa e reboco comum.
4
RESULTADOS
Neste capítulo são expostos os resultados das etapas conforme descrito na metodologia, abordando a análise documental dos laudos simulados pela empresa X, medição feita in loco, cálculo manual e software Conforto.
4.1 COMPARAÇÃO DOS DADOS SIMULADOS PELA EMPRESA X E MEDIÇÃO IN LOCO
Alguns conceitos são importantes para que se tenha a compreensão dos resultados apresentados pelo laudo de conforto térmico disponibilizado pela empresa de Santa Rosa – RS.
4.1.1 Parâmetros da Simulação
Os parâmetros que foram adotados pelo laboratório contratado pela empresa para a simulação do desempenho térmico pelo DesingBuilder são:
Densidade de pessoas para habitações unifamiliares de duas pessoas por dormitório, como descrito na NBR 9077/2001 – Saídas de Emergência em edifícios;
Para cálculo da temperatura média do solo, fez-se uso do programa auxiliar do
EnergyPlus, conhecido como software Slab;
Para a taxa de renovação do ar a recomendação da NBR 15575 – 1, estabelece a taxa de ventilação do ambiente de 1ren/h., (ABNT, 2013);
Cronogramas de ocupação, para os locais padrão de análise;
Para a simulação de inverno, o valor adotado para as cargas internas de equipamentos e atividades foram consideradas em 2,0W/m²;
A absortância solar para edificações sem cores definidas segundo a NBR 15575 (ABNT,2013) estipula três opções e estas foram simuladas sendo: 0,30 (cores claras), 0,50 (cores médias) e de 0,70 (cores escuras). (Absortância taxa de radiação solar absorvida por uma superfície pela taxa de radiação emitida por um corpo à mesma temperatura).
A seguir, são expostos os valores simulados pelo laboratório, para a condição típica de verão nos diversos ambientes com um comparativo entre temperaturas externas e internas máximas e também, já apresentando o nível de desempenho atingido em cada ambiente. Para a análise da norma levando em consideração o ambiente mais crítico para cada situação em que as absortâncias consideradas foram de 0,3, 0,5 e 0,7.
O critério de avaliação do desempenho térmico para condições de verão, como representa a figura 10, mostra que valor máximo da temperatura do ar no interior de recintos de permanência prolongada, sem a presença de fontes internas de calor (ocupantes, lâmpadas, outros equipamentos eletroeletrônicos) deve ser sempre menor ou igual ao valor máximo diário da temperatura do ar exterior.
Figura 10: Critérios para condições típicas de verão
Fonte: NBR 15575 - ABNT, 2013.
O nível para aceitação de acordo com a NBR15575 (ABNT, 2013) é o M, denominado mínimo, como demonstrado na figura. O interior da edificação deve apresentar condições térmicas no interior da edificação melhores ou iguais às do ambiente externo, à sombra, para o dia típico de verão. (ABNT, 2013). A seguir são expostos os resultados disponibilizados pela empresa X de Santa Rosa, responsável pela execução da obra e pela solicitação da simulação computacional.
Figura 11: Resultados para absortância = 0,3
Fonte: Empresa X, 2014.
Zonas 1 a 7 Zona 8
M Ti,max ≤ Te,max Ti,max ≤ Te,max
I Ti,max ≤ (Te,max - 2°C) Ti,max ≤ (Te,max - 1°C)
S Ti,max ≤ (Te,max - 4°C) Ti,max ≤ (Te,max - 2°C)
Nível de desempenho Critério
Ti, max é o valor diário da temperatura do ar no interior da edificação, em graus Celsius; Te, max é o valor diário da temperatura do ar no exterior da edificação, em graus Celsius;
30,27 29,72 31,11 30,25 29,81 30,92 -5,75 -6,28 -4,89 -5,75 -6,19 -5,08 S S S S S Unidade 2 Dormitório 8,52 m² 36,00 Dormitório 9,12 m² 36,00 Sala 36,00 S Dormitório 8,52 m² 36,00 Dormitório 9,12 m² 36,00 Sala 36,00
Ambiente de permanencia prolongada Temperatura ext. Máx (°C) Temperatura int. Máx (°C) Diferença de temp.(°C) Unidade 1
