INSPEÇÃO DE MANIFESTAÇÃO PATOLÓGICA EM FACHADA UTILIZANDO TERMOGRAFIA INFRAVERMELHA

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INSPEÇÃO DE MANIFESTAÇÃO PATOLÓGICA EM

FACHADA UTILIZANDO TERMOGRAFIA INFRAVERMELHA

ALVES, Bruno (1); ARAÚJO, Anderson (2); PÓVOAS, Yêda (3); MONTEIRO, Eliana (4)

Universidade de Pernambuco, +55 81 999145303, brunobcaa@gmail.com; Universidade de Pernambuco, andersonrba@yahoo.com.br; Universidade de Pernambuco, yeda.povoas@gmail.com; Universidade de

Pernambuco, eliana@poli.br.

RESUMO

O avanço da tecnologia está permitindo investigar de diferentes formas a patologia na construção civil. Os métodos não destrutivos são de grande importância pois não interferem na arquitetura e indicam com um certo potencial as desconformidades existentes nos elementos construtivos. A termografia infravermelha vem crescendo como aliado na investigação predial, e é bastante utilizada nas outras áreas da ciência, como nas engenharias, medicina e indústria bélica. Como no Brasil está técnica é pouco empregada para o setor da construção, seria importante a realização de trabalhos para aumentar o acervo técnico. A intenção deste estudo é averiguar na fachada, as manifestações patológicas ocasionadas principalmente por fissuras e infiltração. Para este trabalho foi utilizada a câmera termográfica FLIR E60 em uma edificação de alvenaria resistente na cidade de Recife-PE. A metodologia inicialmente foi a identificação das características arquitetônicas, registrando a localização das manifestações no revestimento externo e posteriormente foi feita a análise das imagens térmicas. A partir da inspeção visual, notou-se muitas fissuras de forma aleatória que possam ser oriundas da retração da argamassa, dilatação térmica e tensões de esforço em torno das esquadrias. Através da análise termográfica, foi possível inferir que as infiltrações são perceptíveis pela redução da temperatura e coloração das imagens de modo que essas aberturas sejam um caminho fácil para a entrada de umidade. Este método mostra grande potencial, porém é preciso ter o domínio da análise dos termogramas, visto que podem configurar com bastante heterogeneidade, dificultando a sua análise.

Palavras-chave: Termografia. Análise termográfica. Manifestação patológica.

ABSTRACT

The development of technology is allowing investigate different ways pathology in construction. Nondestructive methods are of great importance due to not interfere the architecture, indicating with a certain potential discontinuities in existing building elements. Infrared thermography has been growing as an ally in building research, and is widely used in other areas of science, such as in engineering, medicine and defense industry. As in Brazil this technique is rarely used for the construction sector, it’s important to carry out works to increase techincal assets. The intent of this study is to investigate at facade, the pathological manifestations mainly caused by cracks and infiltration. For this work was used thermographic camera FLIR E60 in a brick building in the city of Recife-PE. The methodology initially was identification of the architectural features by recording the location of events in the external coating and will be made later analysis of the thermal images. From visual inspection, it was noted many cracks at random that can be derived from the shrinkage of mortar, thermal expansion and tension stress around the window frames. By thermal analysis, it was possible to infer that the infiltrations are noticeable by reducing the temperature and color of the images so that these openings are an easy way to moisture penetration. This method shows great potential, but you need to have the analysis of the field of thermograms, as they can set up quite heterogeneous, m aking it difficult to analyze. Keywords: Thermography. Thermographic analysis. Pathological manifestation.

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1 INTRODUÇÃO 1.1 Fissuras

O sintoma de patologias mais frequente nas edificações é a fissura. Ela possui diversidade de tamanhos e direções distintas e a sua origem é devido a dinamicidade das construções em resposta aos agentes internos ou externos atuantes. O princípio de surgimento está na ocorrência de concentração de tensões que se acumulam, procurando os meios com menos dificuldades para se dissiparem. Estes tipos de manifestações patológicas são encontrados em concreto (armado ou não), argamassas de revestimento e nas vedações de alvenarias.

1.2 Método da termografia

Há estudos para a investigação de manifestações patológicas nas edificações através da termografia infravermelha. Segundo Cortizo et al. (2011), este tipo de método é bastante utilizado na Europa, mas pouco utilizado no Brasil por possuir pouco acervo técnico além de ser custoso.

Na termografia infravermelha, analisa-se a emissividade e a temperatura do material avaliando a sua heterogeneidade e se há manifestações patológicas (como fissuras) que possam afetar a sua estrutura e/ou função.

Um dos aparelhos que conseguem medir a emissividade é a câmera termográfica. Este aparelho visa gerar uma imagem termográfica oriunda da radiação infravermelha proferida pelo objeto. Para obtenção do fluxo de calor, é necessária a medição de dois parâmetros fundamentais: emissividade e temperatura.

Mario (2011) e Viegas (2014) analisaram que o ângulo de incidência influencia a emissividade do material. Entre 0° e 60° apresentam menores variações de emissividade do que ângulos acima de 60°.

Devem-se avaliar, entretanto, todas as condições de exposição do objeto, como também a distância de medição da câmera. A acuidade das imagens pode ser alterada em função da atenuação atmosférica atuante no ambiente, causando incoerência nos valores de emissividade. Segundo Viegas (2014), a posição mais apropriada para a execução das medidas deve ficar em torno de 10 m.

A condensação superficial nos revestimentos é um importante fator para gerar problemas patológicos na edificação. Barreira e Freitas (2005) fizeram um comparativo de fachadas com e sem problemas de manchas e concluíram que áreas com micro-organismos apresentavam maiores variações de temperatura superficial nos seus termogramas. No trabalho deles foi relatado também defeitos causados por impactos mecânicos ou regiões de separação de materiais.

Lerma, Cabrelles e Portalés (2011 apud FREITAS, 2014) investigaram as ações de conservação de um edifício histórico na região de Leuven, Bélgica. Com o método da termografia, fizeram um mapeamento qualitativo e conseguiram detectar a presença da umidade nas fachadas. As imagens foram realizadas em turnos diferentes e foi possível constatar que a massa úmida

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variava a sua temperatura mais lentamente do que a massa seca.

Pechincha (2011) estudou o desempenho térmico de exteriores de edifícios, especificamente em pontes térmicas. Estes são encontros de diferentes tipos de materiais devido a sua formação ou geometria e que apresentam condutividades térmicas diferentes (Figura 1). A partir da análise dos termogramas percebeu que o avanço da idade das construções contribui para o surgimento de manifestações patológicas e diminuição do conforto térmico.

Figura 1 – Termograma de uma ponte térmica

Fonte: Pechincha (2011)

Serafim (2012) avaliou o comportamento físico por termogramas das argamassas de revestimento na proteção mecânica das edificações, confirmando a importância da termografia, como também designando metodologias para procedimentos de inspeção in situ.

O objetivo deste trabalho é analisar as manifestações de fissuras e infiltrações no revestimento externo de uma edificação em alvenaria resistente (popularmente conhecido como prédio caixão) por termografia infravermelha na cidade de Recife - PE. O estudo tentou verificar a aplicação desta técnica não destrutiva de inspeção predial, realizando o mapeamento das possíveis patologias visíveis ou ocultas pela análise dos diagramas de temperatura gerados pela câmera termográfica.

2 METOLOGIA

Para elaboração deste estudo de caso foi descrito primeiramente as características gerais da edificação, apresentando sua tipologia construtiva, detalhes da arquitetura do revestimento externo e informações referentes ao ambiente pela qual está inserida. Em seguida, foram descritos os materiais e equipamentos utilizados nos ensaios e a coleta dos dados, e por fim o programa experimental que será executado.

2.1 Descrição geral da edificação

A edificação escolhida para realizar o estudo de caso está localizada no bairro de San Martin, situado na cidade de Recife – PE. A construção foi executada em meados da década de 1980, sendo entregue aos usuários no ano de 1986. A tipologia da construção a ser investigada constitui-se de alvenaria resistente (prédio caixão), revestida externamente em argamassa e pintura. Cada pavimento do bloco em análise é constituído por quatro apartamentos de 76 m2 cada. O pavimento possui formato da letra “H”, contendo duas fachadas

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opostas com 22 m de comprimento (uma nascente e a outra poente), e as fachadas laterais de 22 m cada, onde também se encontra o acesso de entrada e a caixa de escada, que fica no centro da edificação.

O edifício possui três pavimentos tipo incluindo o térreo, com altura de 10 m, e faz parte de um condomínio residencial, totalizando um conjunto total de 4 blocos e 42 apartamentos. A Figura 2 mostra a vista aérea do local.

As características ambientais externas seguem o padrão de cidade de clima tropical litorâneo, com temperaturas estáveis variando de 21 a 31°C, anualmente. A intensidade dos ventos é considerada relativamente fraca e o período chuvoso se concentra entre os meses de março e agosto, com o restante do ano de clima quente e alta umidade relativa.

Especificamente no período de chuvas intensas, o escoamento da água através do terreno ou pelos condutos de drenagem não ocorre de maneira eficiente, acarretando em constantes alagamentos nas áreas de estacionamento, e até mesmo para dentro dos apartamentos, chegando a ficar cerca de 10 cm do piso. Este é um problema crônico que muitos moradores se deparam, e que certamente gera problemas de infiltração nas habitações do pavimento térreo.

Figura 2 – Descrição da edificação

Fonte: Autores (2016)

2.2 Equipamento

A câmera termográfica utilizada nesta pesquisa foi a FLIR E60. De acordo com o fabricante, neste modelo de câmera deverá ser feita uma pré-configuração pela inserção de dados de contorno do objeto e do ambiente em questão. Deverão ser inseridos no sistema interno da câmera os valores da emissividade do objeto, a temperatura atmosférica local, umidade relativa e a distância até o objeto. Após os processos previamente descritos, a imagem resultante conterá o arranjo térmico superficial do anteparo captado.

As características gerais do equipamento estão descritas na Tabela 1. A câmera opera entre as temperaturas de -20 a 650°C, possuindo uma lâmpada de LED para iluminação e laser para marcação dos locais nas fotografias. O equipamento ainda conta com conexão bluetooth para o envio de dados

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registrados pelo alicate amperímetro, assim como a medição de umidade, sendo transmitidos e visualizados na tela de interface pela função MeterLink, que permite os incorporar na imagem termográfica (VIEGAS, 2014).

Tabela 1 – Especificações do equipamento Modelo FLIR E60

Resolução IR 320 x 240 pixels Sensibilidade Térmica < 0,05°C

Precisão ± 2°C ou ± 2°C de leitura Câmera de vídeo sem iluminação 3,1 MP

Peso 0,825 Kg

No momento das medições, as configurações foram ajustadas no menu de comando, de modo que a câmera pudesse operar de acordo com as condições ambientais.

2.3 Programa experimental

O programa experimental foi desenvolvido semelhante a algumas pesquisas realizadas em território brasileiro, como as de Freitas et al. (2014) e Mario (2011), seguindo também recomendações de trabalhos em solo estrangeiro como o de Calex Electronics Limited (2015).

Freitas et al. (2014) avaliaram as fissuras em fachadas com revestimento de argamassa e pintura por meio da termografia infravermelha, verificando a temperatura superficial em diferentes pontos da fachada, além do registro das manifestações patológicas.

A metodologia utilizada por Mario (2011) consistiu preliminarmente de um levantamento teste para uma melhor ambientação com o equipamento e das técnicas de inspeção, sendo posteriormente aplicada ao estudo de caso. Este trabalho terá como base as seguintes etapas: determinação da emissividade do revestimento, localização das fissuras e registro dos termogramas das fachadas.

2.4 Determinação dos parâmetros do experimento

A execução do ensaio teve padronização de alguns parâmetros para que não ocorresse influência significativa na atividade das medições. Ficou estabelecido que a câmera permaneceria numa faixa de 1 a 4 m do anteparo, com ângulo de incidência até 60º. Os horários das medições foram definidos em quatro turnos (às 08:00, 16:00 e 22:00 horas), possibilitando uma cobertura do comportamento térmico ao longo do dia. Seguindo o método de inspeção proposto por Viegas (2014), contemplou todos os parâmetros utilizados na investigação.

Para a determinação da emissividade do revestimento realizou-se o procedimento da fita isolante (ou tinta preta), cuja emissividade é previamente estabelecida. Deste modo, de posse da emissividade conhecida, faz-se a

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medição da temperatura da fita com a termocâmera. A partir daí, aponta-se o equipamento para um ponto próximo à fita, alterando o valor da emissividade até que se atinja a temperatura obtida anteriormente. No mesmo momento da operação, foi aferida a temperatura do ambiente e umidade do local com um termohigrômetro. Esta mesma prática foi também empregada por Viegas (2014).

3 RESULTADOS E DISCUSSÕES

Os resultados das análises termográficas são apresentados na seguinte ordem: fachada leste, fachada sul, fachada norte e fachada oeste. Por fim é destinada ao entendimento do comportamento térmico geral das fachadas medido ao longo do dia.

3.1 Fachada leste

A fachada leste é nascente, com forte insolação no período matutino, sendo em parte protegida por árvores de médio porte com altura de 5 m. O comprimento total é de cerca de 25 m de comprimento, sendo difícil obter uma fotografia geral de toda a fachada. Assim, decidiu-se dividi-la de acordo com os ambientes demarcados pelas paredes internas, facilitando a execução das imagens fotográficas e termográficas.

A Figura 3 corresponde ao dormitório, onde não foram constatadas fissuras, apenas riscos em sua superfície. Na Figura 3a percebe-se grande sujidade ao redor do ar condicionado em virtude do escoamento de águas e intenso contato com o ambiente externo (vento e poeira). Abaixo do ar condicionado, o escorrimento consegue retirar boa parte da sujeira, tornando a parede mais limpa, sendo esta área denominada de lavado limpo. A caixa do ar condicionado dificulta o desclolcamento da água, a qual escorre, deixando a parede mais úmida e com menor temperatura superficial em relação à região da direita. A parte esquerda está sendo sombreada por uma árvore, a qual diminui a intensidade da energia emitida (Figura 3b).

Figura 3 - Dormitório da fachada leste

(a) (b)

Na Figura 4a visualiza-se uma fissura vertical próxima à terça parte do vão da esquadria, com início na borda inferior, desenvolvendo-se verticalmente em direção ao piso. As causas para o surgimento desta fissura podem ser atribuídas a dois fatores, os quais podem agir simultaneamente: sobrecarga

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sobre a alvenaria e pelas movimentações higroscópicas gerando variações dimensionais nos componentes da alvenaria. Outro ponto a ressaltar é que, mesmo com o sombreamento, a coloração da termografia está mais escurecida no local da fissura, indicando a possível entrada de umidade pela abertura (Figura 4b).

Figura 4 - Sala da fachada leste

(a) (b)

Na Figura 5a identifica-se uma fissura horizontal na região superior da parede, acima da borda superior da esquadria, inclinando-se a 45° no canto esquerdo superior da foto. Neste caso, pode-se deduzir que houve tensões cisalhantes na argamassa de assentamento no contato com a verga de suporte da alvenaria superior, resultando no seu fissuramento.

As prováveis causas para a argamassa não aguentar tais tensões cisalhantes podem ser devido à formulação do seu traço, como também o momento de execução, pela utilização de elevada relação água/cimento. A argamassa deveria ter flexibilidade suficiente para acomodar as tensões oriundas dos esforços compressivos da parede, que provocam cisalhamento nas regiões inferiores das camadas.

Figura 5 – Sala de estar da fachada leste

(a) (b)

A Figura 6a demonstra bastante sujidade, semelhante a Figura 3a do ar condicionado, além de fissuras típicas de retração por secagem do revestimento, de pequena magnitude dimensional no lado direito. Também se observa irregularidades na textura sofrida pelas ações de intempéries atmosféricas e humanas. Apesar de as ranhuras serem pequenas, visualiza-se

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que as temperaturas superficiais estão relativamente mais baixas do que as regiões sem ranhuras (lado esquerdo) (Figura 6b).

Figura 6 – Dormitório da fachada leste

(a) (b)

3.2 Fachada sul

A fachada sul é caracterizada por receber moderada irradiação solar em decorrência da posição relativa à “movimentação solar”, bem como pelo abrigo de sombra gerado pelos blocos próximos. Até mesmo a incidência de chuvas e do vento é menos intensa, pois esta área encontra-se obliqua a direção de propagação das correntes atmosféricas.

O estado exibido na Figura 7a apresenta nível de fissuração mais elevado, com aberturas mais pronunciadas e comprimento relativamente extenso. É observada uma fissura central ocupando praticamente todo o pé direto do andar térreo, contendo ramificações laterais para ambos os lados. Constata-se um procedimento de preenchimento da fissura com pasta de cimento, de modo a impedir a penetração de umidade. Notam-se ainda, na parte superior da parede, fissuras de retração com menor magnitude, intercaladas em forma de mapa e uma fissura em diagonal no canto inferior esquerdo.

Figura 7 – Dormitório da fachada sul

(a) (b)

Apesar deste pano de fachada receber menos insolação direta, configura-se com elevado grau de fissuração, que pode ser atribuída a diversos fatores, como qualidade dos materiais empregados, seu modo de execução e infiltração. A presença de sujidade na parte inferior indica que esta sujeira

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esteja aderida à pintura pela umidade proveniente das chuvas e daquela ascendida capilarmente (Figura 7b). Aliada com as fissuras típicas de retração cria-se então um meio propício ao aparecimento de fissuras deste formato. O último pano da fachada sul (Figura 8a) representa fissuras de retração distribuídas na região acima e abaixo da esquadria, como também uma fissura horizontal que atinge a janela, oriunda provavelmente de dilatação térmica da laje. No termograma (Figura 8b), pode-se perceber que a parte onde está a fissura configura-se com coloração esverdeada, demonstrando redução da temperatura superficial.

Figura 8 – Dormitório da fachada sul

(a) (b)

3.3 Fachada norte

A fachada norte tem os fenômenos naturais parecidos com a fachada sul, sendo menos ensolarada que a fachada oeste. O horário que incide mais radiação solar é pela manhã, com o sol atingindo obliquamente ao meio dia e nas horas posteriores.

Na Figura 9a e 9b percebe-se o destacamento da textura na parte inferior, pela qual torna menos eficaz a proteção do revestimento contra infiltrações, favorecendo a penetração de fungos e bolores dentro da edificação. Nota-se ainda, nesta mesma parede (Figura 9c e 9d), uma fissura não muito extensa, com abertura de cerca 40 mm, agravada pelo problema de infiltração, provocando a expansão por umidade do bloco cerâmico.

Figura 9 – Dormitório da fachada norte

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(c) (d)

A partir dos termogramas 9b e 9d, nota-se uma grande variabilidade de temperatura entre a fissura (região escura da foto) e o restante da parede (região clara da foto). Na região da fissura por ter umidade, a temperatura é mais baixa (tonalidade escura).

3.4 Fachada oeste

A fachada oeste fica na parte intermediária do bloco, por onde se dá a entrada do prédio. Na Figura 10a é observada uma fissura de dilatação inclinada a 45° no lado direito. Era de se esperar que o termograma resultante apresentasse a identificação desta fissura, porém a presença de sujidade nesta região proporcionou uma maior absorção de calor aumentando a temperatura superficial captada pela câmera (Figura 10b). Pode-se deduzir, em geral, que a sujidade interfere na captação de energia nos revestimentos, tornando a área mais quente, além de conferir um aspecto visual desconfortável.

Figura 10 – Área de serviço da fachada oeste

(a) (b)

Ainda sobre a fachada oeste, observou-se que a quantidade de fissuras por retração dos materiais cimentícios foi bem menor que as fachadas leste e sul, apenas notabilizando fissuras de dilatação térmica como na Figura 10a.

3.5 Temperatura superficial ao longo do dia

A Tabela 2 apresenta a variação de temperatura ao longo de três horários do dia medidos para as 4 fachadas. A intenção é analisar o comportamento térmico de cada fachada durante o dia pela temperatura captada pela câmera termográfica.

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Tabela 2 – Temperatura superficial média das fachadas

FACHADA Temperatura (°C)

Manhã: 8 - 9h Tarde: 15:30 - 16h Noite: 22 - 23h

Leste 31,27 31,60 24,74

Sul 29,40 32,25 24,95

Norte 36,58 38,90 27,17

Oeste 31,10 35,05 26,68

É verificado que houve um aumento de temperatura superficial em todas as fachadas no intervalo da manhã para a tarde, principalmente na fachada Oeste, onde o sol é mais intenso à tarde. O incremento de temperatura pode ser explicado pela absorção térmica pelo revestimento durante o período matutino, em virtude do seu revestimento não ser um material reflexivo, o qual recebe e acumula a energia pela manhã, tendo sua máxima temperatura superficial no horário vespertino.

À noite, com resfriamento natural da terra, a energia é dissipada ao ambiente, reduzindo desta forma a temperatura do revestimento. Também é notável uma ordenação das fachadas com relação à temperatura superficial, constatando-se em todos os períodos que a fachada norte teve as mais altas temperaturas registradas em virtude da posição dos raios solares que incidem na maior parte do dia. No turno da noite, houve grande variabilidade dos dados coletados, com alguns casos de ocorrência de chuvas, não se podendo estabelecer tendências.

4 CONCLUSÃO

A pesquisa demonstrou a aplicabilidade da inspeção de fachadas por meio de imagens termográficas de raios infravermelho. A partir do registro dos termogramas, procurou-se fazer uma relação da temperatura com as manifestações patológicas visualizadas, e deduzir as regiões enfraquecidas que futuramente poderão sofrer processo de degradação mais acentuado. Dentre as manifestações patológicas observadas, fissuras de causas térmicas e higroscópicas são as principais diagnosticadas na edificação.

Apesar de a termografia ser um método mais empregado em outros campos da ciência, como no ramo de manutenção de industrial e de instalações elétricas, é preciso um melhor aprofundamento no conhecimento de análise dos resultados na inspeção predial. Outras pesquisas na área alegaram que os entraves na execução desta técnica estão na comparação dos diagramas de temperatura com as manifestações patológicas aparentes. Neste trabalho, evidenciou-se esta dificuldade de relacionar as manifestações patológicas ‘com as mudanças de temperatura captadas pela câmera térmica. Algumas anomalias foram mais fáceis de detectar em virtude principalmente da ocorrência de infiltrações, que provocam a mudança de temperatura nos materiais, enquanto que outras tiveram maior dificuldade.

No geral, observou-se, pelo termograma, que a temperatura superficial diminui na região da fissura e que sua causa seja presumivelmente relacionada com a presença de umidade. Contudo, não é possível medir outros parâmetros como

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sua profundidade e largura. A intenção de estabelecer as possíveis causas das fissuras objetiva não apenas impedir que elas se propaguem e provoquem danos posteriores, mas permitir que estas causas possam ser previstas nas etapas prévias de utilização do usuário.

Para a utilização da câmera termográfica como método não destrutivo na avaliação de revestimentos deve-se concentrar os estudos na etapa de análise dos termogramas, visto que não é simples de correlacionar as manifestações patológicas com a representação térmica dos materiais, porém, como visto na literatura, é uma técnica com grande potencial de uso no âmbito da inspeção predial.

REFERÊNCIAS

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