REVESTIDAS COM PERFIS DE PVC E SEM REVESTIMENTO - ESTUDO DE CASO
V. K. ORTOLAN F. PACHECO P. E. M. DA SILVA
Engº Civil Eng.ª Civil Acadêmico de Eng. Civil
Mestrando PPGEC UNISINOS Mestranda PPGEC UNISINOS itt Performance UNISINOS São Leopoldo; Brasil São Leopoldo; Brasil São Leopoldo; Brasil vortolan88@gmail.com fernandapache@unisinos.br paulomezzomo@hotmail.com
A. M. GIL J. O. PATZLAFF
Acadêmico de Eng. Civil MSc. Eng. Civil itt Performance UNISINOS Professor UNISINOS São Leopoldo; Brasil São Leopoldo; Brasil augusto.masiero@hotmail.com jefersonop@unisinos.br
RESUMO
A evolução da construção civil conduziu o setor a ambicionar que as edificações apresentem, além de estabilidade, desempenho e conforto ao usuário, somados à durabilidade. Assim sendo, são estipulados critérios para garantir a habitabilidade e a vida útil de projeto (VUP). Nesse contexto, a ação da água deve ser verificada, de modo que o sistema seja impermeável e que mitigue-se as possibilidades de ocorrência de condensação nas zonas onde há risco. Analisando este fenômeno, este trabalho verificou a possibilidade de sua ocorrência na região Sul do Brasil, em edificações de painéis pré-fabricados de concreto com e sem revestimento de PVC. Realizou-se simulação computacional com os dados do software EnergyPlus e sua aplicação no software Condensa 13788. Os resultados não apresentaram condensação nas simulações realizadas e apontaram o uso de perfis de PVC como de melhor desempenho.
1. INTRODUÇÃO
O uso das edificações para habitação ou o desenvolvimento de atividades diversas acarreta na produção de vapor de água, seja este causado por processos naturais (ex. respiração) ou induzidos (ex. fervor de água). O vapor de água é absorvido pelo ar, até ocorrer a sua saturação. A partir desse momento, o ar não possui mais condições de tal absorção, o que acarreta na condensação do excedente [1]. A água da edificação oriunda da condensação pode ser encontrada em paredes, forros, pisos, cômodos com reduzida ventilação, banheiros, cozinhas e garagens [2]. Atribui-se a presença de condensação em tais locais com origens no vapor de água produzido pelo uso de chuveiro elétrico, pelo cozer de alimentos em fogão, situação muitas vezes agravada pela superfície impermeável do piso e paredes associadas a essas áreas.
A condensação da água em excesso pode acarretar em manifestações patológicas, tais como [3]:
Crescimento de fungos visíveis e ocultos;
Conduzir os ocupantes a graves problemas de saúde;
Deterioração da madeira;
Vazamentos fantasmas;
Saturação e perda de eficácia dos sistemas de isolamento;
Corrosão;
Perda de integridade estrutural;
Para ocorrência de tal fenômeno, é necessário que haja uma combinação de fatores inerentes às condições climáticas e aos materiais e sistemas construtivos empregados, ou seja, os valores de temperatura interior, coeficientes de transmissão térmica dos materiais empregados, higrometria e ventilação interior, entre outros.
O que deve ser ressaltado é que tais fatores não ditam apenas a possibilidade de ocorrência de condensação ou não, mas influenciam nos valores de desempenho térmico, acústico e estanqueidade dos edifícios. Frente a essas características, há uma grande dificuldade de análise de projeto e proposição de melhorias dos sistemas, de modo que a garantia de desempenho em um determinado aspecto, em detrimento a outros, não ocasione a perda de desempenho ou a origem de manifestações patológicas nas edificações.
A dificuldade de análise de tal efeito reside nos múltiplos fatores de influência direta e indireta. Apresentam-se relações obtidas em estudo e sua possibilidade de induzir ou reduzir a ocorrência de tal fenômeno [4]:
A ventilação (seja natural ou artificial) deve ser suficiente, sendo que 1 renovação de ar do ambiente por hora reduz a possibilidade de ocorrência;
A produção de vapor de água em taxa inferior a 600 g/h conduz a risco baixo de condensação, assim como valores de temperatura interior, pelo menos, 6° C superior à temperatura externa;
Sobre o coeficiente de transmissão térmica, é dito que sistemas e materiais utilizados devem conduzir a uma solução construtiva bem isolada.
A análise de tais variáveis deve ser realizada de modo a verificar se há condições de ocorrência de condensação. Materiais construtivos de sistemas convencionais, cujo comportamento e uso são amplamente conhecidos, podem reduzir tal necessidade e preocupação. Todavia, sistemas ditos inovadores, que não possuem norma técnica nacional de avaliação, devem passar por tais análises, de modo a avaliar sua aplicabilidade e viabilidade de desenvolvimento.
Os sistemas inovadores buscam o desenvolvimento de residências sem que haja perda de energia [5]. A construção visando maior desempenho engloba melhor isolamento térmico e acústico, sistemas de impermeabilização e esquadrias que garantam a estanqueidade. Tais processos são vantajosos ao considerar o desempenho térmico e acústico, entretanto, reduzem o escape do vapor de água para o exterior da edificação, podendo aumentar o risco de condensação.
Tal classificação de sistema inovador engloba os sistemas de desenvolvimento recentes, que visam alcançar boa relação de custo/benefício comparativamente àquelas ofertadas pelos sistemas convencionais, como reduzido custo de construção e prazos de execução, elevada durabilidade, facilidade de produção, conforto térmico e acústico, entre outros. É incluído em tal nicho, por não haver normativa brasileira, o sistema construtivo de painéis de Policloreto de Vinila (PVC) preenchidos por concreto.
A proposta técnico-construtiva de perfis de PVC preenchidos por concreto oferece sistema de montagem com painéis intertravados, nos quais se faz o preenchimento de concreto autoadensável, servindo as peças como fôrma para a concretagem e acabamento final. Sua montagem e construção são de fácil emprego e manutenção, o que torna este processo atrativo. Considerando-se que a superfície externa é composta por perfis de PVC, que apresentam superfície pouco permeável, percebe-se aspecto vantajoso relativo à estanqueidade da edificação e à durabilidade do concreto empregado, porém, uma desvantagem ao considerar-se a possibilidade de ocorrência de condensação. De modo a avaliar este risco de apresentação de condensação das edificações, simulou-se com o uso de softwares a possibilidade desta ocorrência, avaliando-se comparativamente painéis de concreto pré-fabricado convencionais e painéis com revestimento e fôrmas de PVC.
O sistema de normas técnicas brasileras não apresentava até 2013 requisitos relacionados à habitabilidade, como desempenho acústico e térmico, passando a contar com a ABNT NBR 15575:2013 [6] como marco divisório na busca pela qualidade da habitação. Ainda que o Brasil apresente climas bastante distintos nas regiões, não é corriqueira a utilização de sistemas que apontem medidas para promover o conforto nas habitações, sendo assim, verificam-se temperaturas elevadas no verão e reduzidas no inverno no interior das edificações.
Identificou-se, ainda, a ausência de qualquer metodologia de análise de condensação no sistema normativo brasileiro, havendo apenas a análise de sistemas de revestimentos (como tintas), em relação às manifestações patológicas de empolamento e inchaço por absorção de água, entre outros específicos. Tais métodos são referentes apenas aos materiais associados, não abrangendo as configurações do sistema e suas peculiaridades como método de ventilação, volume do ambiente e uso do imóvel, entre outros.
Assim, estipulou-se para o desenvolvimento deste trabalho as diretrizes da normativa ISO 13788:2012 [7], que estabelece parâmetros de temperatura nas superfícies internas para determinar a ocorrência de condensação. Procedendo-se inicialmente com simulação da edificação no software EnergyPlus para as zonas bioclimáticas brasileiras ZB1 a ZB5, sendo estas as zonas com ocorrência de inverno e passíveis de tal fenômeno. Tal direcionamento às zonas de inverno ocorre, pois quanto menor for a temperatura do ar, menor será a quantidade de vapor de água que o mesmo suportará até atingir a condição de saturação [3].
Posteriormente a esta etapa, procedeu-se com a simulação conduzida pelo software Condensa 13788. Tal desenvolvimento visa a análise de influência do emprego de PVC para a situação de condensação de unidades habitacionais unifamiliares.
2. AMOSTRA
O sistema construtivo avaliado (Figura 2) é composto por dois materiais distintos: perfis de PVC e concreto autoadensável. Os perfis de PVC são utilizados como fôrmas durante a concretagem e, posteriormente, como revestimento final. Os encaixes dos perfis são realizados através do sistema tipo “macho e fêmea”. Tal sistema é complementado com sistemas convencionais de fundação e cobertura. Os dados considerados para a simulação computacional de condensação são apresentados na Tabela 1.
Tabela 1: Dados do sistema construtivo simulado.
Material λ (W/(mK) µ D (m)
PVC (revestimento externo e interno) 0,2 19900 0,0017
Concreto auto-adensável 1,75 110 0,076
Legenda: λ a condutibilidade térmica do material, μ a resistência à difusão do vapor d’água e D a espessura do material. A unidade habitacional avaliada possui 39,07 m², sendo composta por dois quartos, sala, cozinha e banheiro, conforme mostra a Figura 1. A cobertura é formada por laje pré-fabricada e telhas de fibrocimento. O sistema de fundação é superficial, do tipo radier, e ocorre ao longo de toda edificação.
Figura 1: Planta baixa da edificação analisada. Fonte: PIRES (2014) [8]
(a) (b) Figura 2: Detalhes do sistema construtivo de paredes de concreto com perfis de PVC.
(a) Composição do sistema. (b) Tipos de encaixes. Fonte: Arq. Tiago S. Ferrari – Royal do Brasil Technologies S.A. (2011) [9]
3. MÉTODO
A análise térmica e de possibilidade de ocorrência de condesação da edificação se realizou através da modelagem da casa tipo em um software de computação gráfica, sendo utilizado neste estudo o Sketch up com o plugin Open Studio, conforme retrata a Figura 3. Posteriormente, utiliza-se tal modelagem no software de simulações térmicas e energéticas
EnergyPlus, para assim obter a diferença de temperatura interna e externa, informação inicial relevante para a
ocorrência ou não da condensação superficial.
Figura 3: Modelagem – Casa tipo. Fonte: PIRES (2014) [8]
A simulação da edificação ocorre de acordo com o zoneamento bioclimático brasileiro, que divide o território brasileiro em oito zonas (ZB1-ZB8), de acordo com a homogeneidade do clima, conforme apresentado na Figura 4. Este estudo abrange as cinco zonas bioclimáticas nas quais a ABNT NBR 15575:2013 [6] afirma que deve ser comprovado o desempenho térmico na situação de inverno. Assim, foram simuladas as temperaturas e umidades relativas do ar para o dia típico de cidades das zonas bioclimáticas ZB1 (Curitiba), ZB2 (Santa Maria), ZB3 (São Paulo), ZB4 (Brasília) e ZB5 (Niterói), conforme dados do Instituto Nacional de Meteorologia (INMET), de modo a analisar a pior situação mensal em cada zona bioclimática.
Figura 4: Zonas bioclimáticas brasileiras. Fonte: ABNT NBR 15220:2005 [10]
Através da simulação da edificação no software EnergyPlus, foram extraídos os dados de temperatura interna e externa e de umidade interna e externa para cada uma das zonas bioclimáticas brasileiras. A partir destes resultados, se considerou o mês de menor temperatura para cada zona bioclimática para realizar a próxima etapa, selecionando-se assim a situação na qual a chance de ocorrer a condensação na superfície seria maior.
Com posse de tais dados, a etapa seguinte foi a aplicação do software Condensa 13788, que segue as premissas estabelecidas pela norma ISO 13788:2012. Este software é utilizado para que sejam simuladas as condições das edificações e, na sequência, avaliada a possibilidade de ocorrência de condensação.
O software Condensa 13788 apresenta seus resultados em forma de gráficos, mostrando a evolução da pressão de saturação (Psat), sendo este o valor limite para ocorrência da saturação ao longo do sistema de vedação, seja ele vertical ou horizontal e da pressão instalada (Pinst), sendo esta a pressão que realmente está ocorrendo no sistema de vedação. O eixo horizontal Sd (m) representa a espessura de uma camada de ar com resistência à difusão do vapor d’água (Rd) equivalente ao do material avaliado e não à sua espessura real. Já o eixo vertical representa a evolução das pressões em Pascal (Pa). Ainda, o referido software realiza a análise apenas da parede, sem considerar o entorno ou a construção como um todo, nem parâmetros como renovações de ar ou quantidade de aberturas. A envoltória é considerada através dos seus efeitos na temperatura e umidade interna, sendo assim justificada a utilização anterior do software EnergyPlus para realizar estas verificações. A caracterização da condensação ocorre pelo cruzamento das linhas Psat e Pinst em qualquer ponto, seja ele interno ou na superfície do sistema de vedação analisado. A Figura 5 apresenta dois sistemas demonstrativos da análise do software, um com condensação superficial e outro sem.
(a) (b)
Figura 5: (a) Ocorrência de condensação superficial. (b) Não ocorrência de condensação. Fonte: Autores (2014)
4. RESULTADOS
Os valores obtidos para o mês com temperatura mínima de cada zona, conforme simulação no software EnergyPlus, são apresentados na Tabela 2.
Tabela 2: Dados obtidos em simulação térmica pelo software EnergyPlus Zona Bioclimática (com/sem PVC) Mês Temp. Ext. (°C) Umidade Ext. (%) Pressão Ext. (Pa) Temp. Int. (°C) Umidade Int. (%) Pressão Int. (Pa) ZB1 – com PVC Junho 7,8 80,5 851,44 10,8 81,5 1055,15 ZB1 – sem PVC Junho 7,8 80,5 851,44 10,8 81,5 1055,15 ZB2 – com PVC Junho 9,3 81 948,443 12,3 82 1172,41 ZB2 – sem PVC Junho 9,3 81 948,443 12,3 82 1172,41 ZB3 – com PVC Julho 11,7 75 1030,73 14,7 76 1270,54 ZB3 – sem PVC Julho 11,7 75 1030,73 14,7 76 1270,54 ZB4 – com PVC Julho 12,9 59 877,444 15,9 60 1083,42 ZB4 – sem PVC Julho 12,9 59 877,444 15,9 60 1083,42 ZB5 – com PVC Outubro 10,1 76,1 940,26 13,1 77,1 1161,72 ZB5 – sem PVC Outubro 10,1 76,1 940,26 13,1 77,1 1161,72
Os resultados obtidos para as simulações são do mês com menor temperatura em casa zona bioclimática, resultando em valores internos baixos. Através destes dados, foi realizada a simulação no software Condensa 13788, cujos resultados são apresentados nas Figuras 6, 7, 8, 9 e 10 para as zonas bioclimáticas ZB1 a ZB5, respectivamente.
(a) (b)
Figura 6: Simulações mensais para a ZB1 (Curitiba). Situação sem PVC (a) e com PVC (b). Fonte: Autores (2014)
(a) (b)
Figura 7: Simulações mensais para a ZB2 (Santa Maria). Situação sem PVC (a) e com PVC (b). Fonte: Autores (2014)
(a) (b) Figura 8: Simulações mensais para a ZB3 (São Paulo). Situação sem PVC (a) e com PVC (b).
Fonte: Autores (2014)
(a) (b)
Figura 9: Simulações mensais para a ZB4 (Brasília). Situação sem PVC (a) e com PVC (b). Fonte: Autores (2014)
(a) (b)
Figura 10: Simulações mensais para a ZB5 (Niterói). Situação sem PVC (a) e com PVC (b). Fonte: Autores (2014)
Nota-se que não há o cruzamento das linhas Psat e Pinst, que caracterizariam a condensação. Sendo assim, os resultados obtidos demonstram que este fenômeno não ocorre em nenhuma das zonas bioclimáticas brasileiras avaliadas, nas condições de temperatura mínima para cada zona. Além disso, é notável a maior diferença entre os valores de Psat e Pinst com a utilização do PVC, sendo este caso mais vantajoso no que se refere à condensação.
Comparando as temperaturas externas com as internas, em todas as zonas há uma pré-disposição para ocorrência do fenômeno, pois não apresentam temperaturas internas 6°C acima da temperatura externa. A explicação pode ser dada pelo fato das simulações realizadas não considerarem a ocupação das pessoas, tampouco a geração de água dos processos naturais ou induzidos que possam ocorrer na habitação.
5. CONCLUSÃO
O desenvolvimento deste estudo revelou que nenhuma das zonas bioclimáticas brasileiras estudadas apresentou a ocorrência de condensação, conforme simulações computacionais. Todavia, deve ser considerado que diversos fatores que influenciam a ocorrência deste fenômeno não foram analisados pelas simulações, tais como a falta de ventilação e circulação de ar, a utilização de água pelos usuários e o uso incorreto da edificação.
A edificação foi avaliada para a configuração de uma casa tipo com dois sistemas construtivos distintos, sendo que pela simulação realizada ambos não apresentaram ocorrência de condensação. Entretanto, é perceptível que os resultados encontrados com a utilização de perfis de PVC em paredes de concreto têm um desempenho superior no que se refere à condensação, em comparação com paredes somente de concreto. Uma nova simulação para edificações diferentes ou ainda para situações mais críticas poderia comprovar o desempenho do sistema com perfis de PVC.
Salienta-se a possibilidade de continuação deste estudo, com a avaliação de diferentes métodos construtivos e aperfeiçoamento das simulações computacionais, considerando-se os diversos fatores que podem contribuir para a ocorrência desse fenômeno físico.
6. REFERÊNCIAS
[1] Cunha, A. L. A da, “Simulação numérica do comportamento higrotérmico de edifícios - Aplicação à avaliação de risco de condensações internas”, Relatório de projeto submetido para satisfação parcial dos requisitos de Mestre em Engenharia Civil - Especialização em construções, Faculdade de engenharia - Universidade do Porto, 2009.
[2] Souza, M. F. de, “Patologias ocasionadas pela umidade nas edificações”, Monografia apresentada à Escola de Engenharia da UFMG como requisito parcial para obtenção do título de Especialista em Construção Civil, Escola de Engenharia - Universidade Federal de Minas Gerais, 2008.
[3] ABCB - Australian Institute of Architects, “Information Handbook- Condensation in Buildings”, Australian
Building Codes Board, 2011.
[4] Duarte, J. P. S. R. F., “Condensações superficiais interiores - Avaliação do risco”, Dissertação submetida para satisfação parcial dos requisitos do grau de Mestre em Engenharia Civil - Especialização em construções. Faculdade de engenharia - Universidade do Porto, 2010.
[5] NHBC - Guidance notes, “Condensation in homes - Your guide to understanding and controlling condensation in
your home”. UK Association - independent standard-setting body, 2013.
[6] ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas, “NBR 15575:2013 – Edificações habitacionais - Desempenho”, Rio de Janeiro, 2013.
[7] ISO 13788:2012, “Hygrothermal performance of building components and building elements -- Internal surface
temperature to avoid critical surface humidity and interstitial condensation -- Calculation methods”, ISO - International Organization for Standardization, 2012.
[8] Pires, J. R. (2014) Relatório técnico de desempenho térmico. Avaliação do desempenho térmico de habitação unifamiliar de paredes de perfis de PVC preenchidos de concreto.
[9] Ferrari, T.S. (2011) Royal do Brasil Technologies S.A.
[10] ABNT, “NBR 15220:2005 – Desempenho térmico de edificações”, Rio de Janeiro, 2015.
