O sistema ETICS como técnica de excelência na reabilitação de
edifícios na segunda metade do século XX
Vasco Pereira
Saint Gobain Weber, vasco.pereira@weber-cimenfix.com Pedro Sequeira
Saint Gobain Weber, pedro.sequeira@weber-cimenfix.com Joana Barreto
Saint Gobain Weber Luis Silva
Saint Gobain Weber, luis.silva@weber-cimenfix.com
Resumo: A execução de trabalhos sobre reabilitação de edifícios antigos tem sido objecto de inúmeras publicações, estudos e avaliações. Porém, uma observação da paisagem habitacional das cidades portuguesas, revela que edifícios da segunda metade do séc. XX, e até das últimas duas décadas, apresentam inúmeras anomalias nas suas fachadas a vários níveis como sejam fissuração, perda de impermeabilidade, defeitos estéticos, entre outros.
O trabalho apresentado pretende caracterizar a solução ETICS, relativamente recente em Portugal mas já com alguma consolidação no mercado, em termos de eficiência na reabilitação dos edifícios acima mencionados. Pretende apresentar as vantagens do sistema para a realização destes trabalhos e a caracterização de todos os componentes do mesmo, desde o sistema de fixação, as placas de isolamento e as argamassas de revestimento e acabamento.
Palavras-chave: Sistema ETICS, patologia e reabilitação, edifícios recentes.
1. INTRODUÇÃO
Os sistemas ETICS, sistema de isolamento térmico pelo exterior, desenvolveram-se na Europa no início dos anos 70 do século passado. Na base do progresso destas soluções esteve a necessidade de redução de consumo energético, provocada pela crise de petróleo da época, e à necessidade de redução da emissão de poluentes e CO2. A adopção de um sistema ETICS também significa um incremento do conforto de um edifício, enquanto habitação, por conduzir a variações menores de temperatura e humidade nos espaços habitacionais, ao longo das estações do ano ao mesmo tempo que reduz o risco de condensações internas. Por isso, considera-se que o isolamento térmico não é apenas uma solução de revestimento em edifícios novos, mas é também uma boa técnica de renovação e reabilitação em fachadas [1].
A primeira solução de ETICS, introduzida em 1970, consistia numa dispersão em pasta a que se adicionava o cimento no local da obra. Este compósito usava-se para fixar as placas de poliestireno expandido às paredes a serem isoladas. O mesmo material e procedimento de mistura eram adoptados para a aplicação de uma camada de revestimento do sistema base sobre as placas de poliestireno, incorporando uma rede de fibra de vidro. Finalmente, aplicava-se uma camada de acabamento, normalmente argamassas orgânicas de revestimento delgado, com aplicação prévia de um primário. Esta prática, porém, revelou
alguns problemas resultantes essencialmente de erros de preparação da argamassa na altura da adição de cimento, resultando misturas heterogéneas e com falta de regularidade. A adição propositada de maior quantidade de cimento para obtenção de presas mais rápidas, especialmente nos períodos de Inverno, ou o oposto, nos períodos de Verão, resultaram em diferenças de flexibilidade do material, problemas de aderência ou durabilidade reduzida por fraca resistência à água [2,3].
Por todos estes motivos, a solução evoluiu para uma argamassa única, com incorporação de polímero redispersável. Assim, a solução clássica ETICS, actualmente mais adoptada, consiste em [4]:
1. Argamassa de fixação dos painéis do material isolante, normalmente poliestireno, às paredes de alvenaria (em determinadas circunstâncias, adiciona-se uma fixação mecânica adequada). O material isolante de utilização mais comum é o poliestireno expandido (EPS) embora se verifique já alguma utilização de poliestireno extrudido (XPS), sendo que é também muito utilizada a solução de lã mineral em outros países. Independentemente do material escolhido, convém notar que existe um conjunto de propriedades que lhe são características e reflectem a sua identidade. Entre tais, destacam-se a sua a) densidade, b) capacidade de resistir ao efeito de compressão, c) a estabilidade, no tempo, das suas dimensões iniciais sob a influência do calor, da humidade e de solicitações mecânicas, d) comportamento à água (impermeabilidade, absorção de água), e) coesão e rigidez após ensaios de tracção, f) aptidão para permitir a passagem de vapor de água e, evidentemente, g) a espessura mínima necessária para obtenção do isolamento térmico [5-9].
2. Camada de base que incorpora uma rede de reforço sobre a superfície dos painéis de isolamento; a armadura é constituída, geralmente, por uma rede flexível de fibra de vidro, de malhas quadradas, com abertura entre 3 e 5 mm. Destina-se a restringir as variações dimensionais da camada de base do revestimento, a melhorar a resistência ao choque do sistema e a assegurar a resistência à fissuração do revestimento sobre as juntas entre placas do isolante. Alguns autores indicam que aberturas de malha de 3.5*4.5mm apresentam o melhor equilíbrio entre um aumento de resistência mecânica e uma abertura satisfatória para garantir uma boa aderência do revestimento, conduzindo a um resultado global mais positivo [10-13].
3. Material de revestimento final, orgânico ou mineral. Geralmente, o material adoptado consiste numa dispersão aquosa de um copolímero estireno-acrilico, cargas minerais e adjuvantes. Alguns produtores apresentam também produtos minerais, com base em cimento e com adição de polímero; neste caso, aplicam-se espessuras entre 5 e 10 mm pelo que a argamassa deve ser caracterizada de acordo com um conjunto de propriedades definidas pela EN 998-1. No trabalho presente, o estudo será feito com adopção de revestimento delgado de base acrílica [14].
Factores como a maior complexidade dos sistemas construtivos e a constante evolução dos materiais de construção, associados a prazos de execução mais reduzidos e mão-de-obra não especializada, conduzem frequentemente ao aparecimento de anomalias construtivas em edifícios de construção recente. Especialmente ao nível de panos de parede, destacam-se patologias de fissuração, com outros problemas associados, e ocorrência de humidade, resultado de baixa capacidade de resistir à penetração de água;
nestes casos, a correcção conduz, frequentemente, a soluções que resultam em efeitos secundários como a ocorrência de condensações internas e formação de bolores [15,16]. O sistema ETICS surge como uma solução de elevado potencial na correcção destas anomalias considerando que, entre outras vantagens [1,2]:
1. Permite a redução drástica das pontes térmicas; 2. Diminui o risco de condensações internas nas paredes;
3. Diminui o gradiente de temperaturas a que são sujeitas as camadas interiores das paredes, contribuindo assim para a melhoria do seu comportamento estrutural; 4. Constitui uma solução com boa capacidade de resistência a solicitações
mecânicas, com boa resistência à fissuração;
5. Apresenta materiais isolantes com boa resistência à penetração de água e baixo coeficiente de permeabilidade ao vapor de água.
Considerando a solução como um sistema, em que cada uma das partes desempenha um papel activo no resultado final, o trabalho em curso pretende apresentar uma caracterização experimental relativa a cada componente, em função dos requisitos que lhes estão associados. No caso dos painéis de isolamento, indicar-se-á apenas um conjunto de valores referenciados para informação.
2. DESCRIÇÃO DOS MATERIAIS USADOS
A argamassa de fixação e de camada de base consiste numa mistura de cimento cinza, tipo I, 42.5, polímero e adjuvantes reológicos. A argamassa de revestimento estudada consiste numa mistura de uma dispersão estireno-acrilica, cargas de carbonato de cálcio, com dimensão de partículas abaixo de 1.5 mm, adjuvantes de reologia e biocida [14].
A introdução do reforço no sistema consistiu em utilizar uma rede de fibra de vidro normal com abertura de malha 4x5 mm e uma massa por unidade de superfície de 160 g/m2, ou uma rede de fibra de vidro reforçada com abertura de malha 6x6 mm e uma massa por unidade de superfície de 340 g/m2 [11].
O isolante estudado consistiu numa placa de EPS 100, com espessura de 40 mm e uma massa volúmica aparente de aproximadamente 20 kg/m3. Também foram realizados alguns ensaios com XPS, espessura de 30 mm e massa volúmica aparente de 30-33 kg/m3 [6,7].
3. ENSAIOS REALIZADOS
Os ensaios realizados sobre os materiais em análise foram considerados relativamente à sua funcionalidade directa no sistema ETICS. Assim, para a argamassa de fixação dos painéis de isolante térmico, fez-se o estudo de aderência por tracção perpendicular, considerando como suporte uma placa de betão de acordo com a EN 1348, e uma placa de poliestireno expandido e extrudido, conforme a ETAG 004; desta forma, permite-se fazer uma avaliação do material também ao nível da compatibilidade com a camada de base. Para esta funcionalidade, fez-se ainda a análise do coeficiente de absorção de água por capilaridade e do coeficiente de permeabilidade ao vapor de água. Este estudo fez-se considerando, como base de suporte, uma argamassa de reboco.
Relativamente ao revestimento final de camada delgada, os ensaios realizados consistiram na avaliação do coeficiente de absorção de água por capilaridade e do coeficiente de permeabilidade ao vapor de água, determinados nos mesmos moldes que para a camada de
base. Em todos os casos, a aplicação do revestimento delgado foi acompanhada de um primário, recomendado pelo fabricante [17].
Para o sistema global (EPS/camada base/revestimento) fez-se o estudo da absorção de água a baixa pressão.
Finalmente, avaliou-se o sistema global do ponto de vista da resistência ao choque, 3J e 10J [15].
4. RESULTADOS
4.1. Propriedades do produto de fixação
A tabela 1 apresenta os resultados relativos ao ensaio de tracção perpendicular, para o produto de fixação em análise, em função do tipo de suporte.
Tabela 1. Resultados de aderência, para o produto de fixação, em função do suporte. Aderência (N/mm2)
/Suporte
Betão PE (EPS) PE (XPS)
Inicial 1.25 (CF-A) 0.15 (CF-T) 0.12 (AF-S)
Após imersão 0.72 (AF-T) --- ---
Após acção do calor 1.5 (CF-A) --- ---
CF-A: rotura coesiva do adesivo; AF-T: rotura adesiva pelo cerâmico; CF-T: rotura coesiva do substrato (neste caso, pelo EPS); AF-S: rotura adesiva pelo substrato (neste caso, pelo XPS). 4.2. Propriedades do sistema
a) O comportamento mecânico
A tabela 2 apresenta os dados relativos ao ensaio da resistência ao choque. Adicionalmente, nas figuras 1 e 2, pode observar-se o estado de deterioração após o impacto, no caso de utilização de uma armadura normal e reforçada, respectivamente.
Tabela 2. Resultados de deterioração do sistema em estudo, após o teste de impacto.
Energia do impacto Observação visual
3 J Sem deterioração (ver figura 1)
10 J
Revestimento com fissuração e com alguma penetração (ver figura 1);
Sem deterioração, para armadura reforçada (ver figura 2)
b) As propriedades de impermeabilização
A tabela 3 e figura 3 apresentam os resultados relativos ao coeficiente de absorção de água por capilaridade e ao coeficiente de permeabilidade ao vapor de água, para os materiais da camada de base e para o revestimento do sistema ETICS. Adicionalmente, a partir dos dados da tabela 4 e figura 4, podem comparar-se resultados quando se adopta um material da camada de base maioritariamente orgânico, sem qualquer adição de
cimento. Na figura 5, representa-se o volume de água absorvida sob pressão, para a solução ETICS global, com camada de base mineral e orgânica.
Figura 1. Estado de deterioração do sistema em análise, com utilização de uma armadura normal, após o ensaio de resistência ao choque (esquerda: 3 J; direita: 10 J).
Figura 2. Estado de deterioração do sistema em análise, com utilização de uma armadura reforçada, após o ensaio de resistência ao choque (10 J).
3J
10J
10J
Tabela 3. Resultados relativos ao coeficiente de capilaridade e permeabilidade ao vapor de água, para a argamassa de camada de base (mineral) e o revestimento.
Amostra C [kg/(m2.min1/2)] µµ µµ
Substrato 1.10 6,33
Substrato + regularização mineral (1) 0.40 9,05
Substrato + regularização mineral + revestimento orgânico
0.04 40,02
Substrato + revestimento orgânico 0.05 39,56
(1)Regularização ou camada de base
0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1 C [ k g /( m 2 m in 1 /2 )] substrato substrato + regularização mineral substrato + regularização mineral + revestimento orgânico substrato + revestimento orgânico 0,00 5,00 10,00 15,00 20,00 25,00 30,00 35,00 40,00 45,00 1 µµµµ substrato substrato + regularização mineral + revestimento orgânico substrato + regularização mineral + revestimento orgânico substrato + revestimento orgânico
Figura 3. Resultados relativos ao coeficiente de capilaridade e permeabilidade ao vapor de água, para a argamassa de camada de base (mineral) e o revestimento.
Tabela 4. Resultados relativos ao coeficiente de capilaridade e permeabilidade ao vapor de água, para a argamassa de camada de base (orgânica) e o revestimento.
Amostra C [kg/(m2.min1/2)] µµµµ Substrato 1.10 6,33 Substrato + regularização (1) 0.09 25,69 Substrato + regularização + revestimento orgânico 0.05 51,77
Substrato + revestimento orgânico 0,05 39,56
(1)Regularização ou camada de base
0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1 C [ k g /( m 2 m in 1 /2 )] substrato substrato + regularização substrato + regularização + revestimento orgânico substrato + revestimento orgânico 0,00 10,00 20,00 30,00 40,00 50,00 60,00 1 µµµµ substrato substrato + regularização substrato + regularização + revestimento orgânico substrato + revestimento orgânico
Figura 4. Resultados relativos ao coeficiente de capilaridade e permeabilidade ao vapor de água, para a argamassa de camada de base (orgânico) e o revestimento.
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 -0,05 0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30 0,35 0,40 0,45 0,50 (48h; 0.28ml) (48h; 0.46ml) VH 2 O ( m l) t (min) EPS/base orgânica/rev. orgânico EPS/base mineral/rev. orgânico
Figura 5. Resultados para a absorção de água sob pressão, relativos ao sistema ETICS com camada de base mineral e orgânica.
5. DISCUSSÃO DE RESULTADOS
Os dados da tabela 1, relativos à determinação de aderência por tracção perpendicular, revelam que a argamassa de fixação e de camada de base do sistema adoptado, apresenta valores conformes as indicações da norma ETAG 004, que recomenda valores mínimos de 0.08 N/mm2, para a ligação argamassa adesiva/material isolante e 0.25 N/mm2 para a ligação substrato/argamassa adesiva [17]. É igualmente evidente que o tipo de material isolante condiciona os valores de aderência obtidos e, principalmente, o tipo de rotura observado. De facto, a comparação entre materiais isolantes revela que a aplicação da camada de base, ou da argamassa de fixação, sobre XPS, resulta em valores de tracção perpendicular inferiores à situação onde se testa o EPS. A maior justificação para esta diferença prende-se com a presença de uma película superficial, aderente à placa isolante, que impede a correcta transferência da argamassa para a superfície do material. Por isso, o tipo de rotura observado, quando se testa o XPS, é predominantemente adesivo pelo isolante, ao contrário do EPS que apresenta uma rotura coesiva. Adicionalmente, outros valores de referência indicam que o XPS apresenta, relativamente ao EPS, menor absorção de água, maior resistência à compressão, maior densidade e menor flexibilidade. Do ponto de vista térmico, os dois apresentam um comportamento similar, para a maioria dos casos no mercado [6,7].
Os resultados relativos ao impacto, indicados na tabela 2, indicam um sistema razoavelmente capaz de suportar um conjunto de solicitações, essencialmente moderadas. No entanto, verifica-se que o ensaio relativo a 10 J, revela alguns cuidados a adoptar relativamente ao sistema em estudo, para situações em que se pretenda uma aplicação do mesmo em zonas de elevada solicitação, como por exemplo em zonas de fácil acessibilidade. Uma possibilidade de melhorar o comportamento poderá ser a substituição
da rede de reforço por uma outra de maior massa por unidade de superfície (cerca do dobro). De facto, a observação da figura 2, com utilização de uma armadura reforçada, indica uma melhoria substancial na resistência ao impacto de 10 J já que não se observa qualquer degradação.
O sistema ETICS, como qualquer outro sistema de revestimento, deve limitar a quantidade de água que atinge o suporte para que o conjunto assegure a estanquicidade requerida. Os resultados indicam que o sistema ETICS se pode considerar como um revestimento de impermeabilização já que o material isolante, como poliestireno, é considerado impermeável e insensível à água [6]. Independentemente do isolante, os resultados da tabela 3 indicam que os próprios materiais da camada de base e do revestimento contribuem para a redução do coeficiente de absorção de água por capilaridade. Relativamente ao ensaio de absorção de água sob pressão, a análise da figura 5 revela que o sistema “EPS/camada de base/revestimento” apresenta valores baixos de penetração de água, independentemente da camada de base ser orgânica ou mineral, reflectindo uma capacidade elevada de impermeabilização de uma fachada. Adicionalmente, os dados da tabela 3 e da figura 3 demonstram uma permeabilidade ao vapor de água do revestimento superior à do EPS (que apresenta um µ próximo de 50) o que tende a diminuir os riscos de condensação prolongada no seio do isolante. No entanto, conforme notado pelos dados da tabela 4 e figura 4, uma argamassa para camada de base, maioritariamente constituída por ligante orgânico, pode resultar num aumento da resistência à permeabilidade ao vapor de água, para valores na ordem do próprio material isolante. Note-se que, mesmo não sendo comum a venda destes produtos no mercado, na prática, eles podem ser obtidos quando não se adiciona a quantidade recomendada de cimento, ao sistema, no caso do produto se apresentar em dispersão.
6. CONCLUSÕES
Um sistema do tipo ETICS demonstra características particularmente adequadas à sua utilização como solução de reabilitação de fachadas, permitindo resolver um conjunto de patologias relevantes e proporcionar simultaneamente a renovação estética das mesmas sem necessidade de realizar demolições profundas. Entre as patologias, destacam-se a correcção de infiltrações de água que possam resultar de baixa resistência à penetração de água do sistema em reabilitação, ou por fissuração do mesmo. Os motivos que justificam esta capacidade de correcção são a baixa penetração de água por capilaridade ou sob efeito de pressão do sistema ETICS, resultando de materiais constituintes do mesmo que, só por si, já apresentam elevada resistência a este nível. Adicionalmente, os materiais de revestimento apresentam permeabilidade ao vapor de água, garantindo a minimização de condensações no interior do sistema. Por outro lado, os riscos de formação de condensações internas, provocadas pela existência de pontes térmicas e de tensões de origem higrotérmica, induzidas pela exposição às agressões atmosféricas, são reduzidos por se envolver toda a superfície da fachada com um revestimento contínuo que proporciona, simultaneamente, protecção contra a humidade e contra variações de temperatura.
No caso de fissuração, o sistema ETICS apresenta-se como uma solução de reabilitação com uma melhoria substancial relativamente a qualquer outro. Com efeito, o sistema não incorpora elevadas solicitações mecânicas devido a elevada rigidez ou a retracção elevada (neste contexto, recomenda-se que o isolante, por exemplo, seja usado em obra apenas após terem decorrido aproximadamente 2 meses sobre a data de fabrico, por forma a garantir a ocorrência da sua retracção inicial, que pode variar entre 4 mm/m e 20 mm/m,
devida à libertação progressiva do gás contido nos seus alvéolos; este problema pode ser resolvido em fábrica por métodos de estabilização próprios). Do ponto de vista de solicitações mecânicas, o principal processo resulta de variações dimensionais de origem térmica do isolante que são superiores aos suportes, tanto mais que estes se encontram termicamente isolados. A utilização da rede de reforço permite aos materiais de revestimento aumentar a sua resistência à tracção, minimizando o efeito das variações do isolante. Adicionalmente, medidas como a escolha de cores claras, a execução de juntas elásticas e a utilização de placas de isolante de dimensão não superior a 1.20 m, ajudam a reduzir o efeito de tensão sobre o sistema.
Ao nível estético, a reparação é conseguida pela aplicação de um revestimento colorido, com a possibilidade de várias texturas.
Além disso, o bom comportamento do ponto de vista de protecção térmica permite melhorar a eficiência das paredes, permitindo cumprir os requisitos legais de comportamento térmico e diminuir radicalmente as amplitudes de temperatura ambiente no interior dos edifícios, aumentando o conforto da sua utilização sem acréscimo de consumo energético. Ao contrário, considerando a dispensa de utilização de aparelhos de climatização, o sistema ETICS pode contribuir para a redução de consumo de energia. Do ponto de vista prático de obra, a utilização deste sistema como solução de reabilitação de uma fachada não implica grandes restrições de ocupação e não reduz o espaço habitável dos edifícios antigos.
No entanto, é importante referenciar que há necessidade de adaptações ao desenho de pormenores das fachadas, devido ao acréscimo de espessura que o revestimento acarreta. Por isso, será necessário encontrar soluções de adaptação das zonas dos peitoris das janelas e de outros pontos singulares, para além dos remates superiores e laterais dos panos de parede.
7. REFERÊNCIAS
[1] Spitzner, M.H., Thermal insulation of buildings: materials, properties and systems, The annual Insulation Conference 2003, Dubai, 2003.
[2] Jornada técnica de SATE (sistema de aislamiento térmico por el exterior), Wacker, Barcelona, 2004.
[3] Bayer, R.; Lutz, H., Dry mortars in Ullmann´s Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6ª ed., 9, 2003.
[4] Baronnie, P., Manuel de mise en œuvre des enduits minces sur isolant. Isolation par l´extérieur. Le bon exemple de l´applicateur K´PLIC, Paris, CSTB, 1983.
[5] CSTB- Certification CSTBat des treillis textiles pour enduits de façade. Définition des caractéristiques des armatures utilisées dans les systèmes d´isolation thermique extérieure par enduit sur isolants. Cahier du CSTB, Paris, CSTB.
[6] www.acepe.pt, pesquisa de 29/06/07.
[7] Fibran eco BT, ficha técnica de produto, Iberfibran, polistireno extrudido SA.
[8] Santos, C. A. Pina; Matias, L., Coeficientes de transmissão térmica de elementos da envolvente dos edifícios, Edifícios ITE 50, LNEC 2006.
[9] CSTB- Polystyrène expansé moulé certifié ACERMI. Spécifications particulières à l´emploi comme support d´enduit mince (PSE collé et fixé mécaniquement), Cahier du CSTB 2533, Paris, CSTB, 1991.
[10] Baronnie, P., Amélioration de la résistance aux chocs des revêtements minces sur isolants, CSTB, Paris, 1981.
[11] Viplás MI 167 e Viplás MI 275, fichas técnicas de produto, Vimaplás, tecidos técnicos, Lda.;
[12] www.vertex.cz, pesquisa de 29/06/07.
[13] Lucas, J. A. Carvalho, Classificação e descrição geral de revestimentos para paredes de alvenaria ou de betão, ITE 24, LNEC, 2002;
[14] O guia weber 2007.
[15] Lucas, J. A. Carvalho, Exigências funcionais de revestimentos de paredes, ITE 25, LNEC, 2001.
[16] Pinho, F. F. S., Paredes de edifícios antigos em Portugal, LNEC, 2000.
[17] ETAG 004- Guideline for European technical approval of External thermal insulation composite systems with rendering, Março 2000.
