| Pesquisa Documental | https://doi.org/10.21041/ra.v10i3.390 |
Análise crítica e proposições de inovação ao método de ensaio de ação de calor e choque térmico à luz da ABNT NBR 15575 (2013)
Critical analysis and innovation proposals to the heat and thermal shock test method of the Brazilian Standard NBR 15575 (2013)
Análisis crítico y propuestas de innovación al método de ensayo de acción de calor y choque térmico a luz de la ABNT NBR 15575 (2013)
L. S.
Lorenzi1
*
,
K. J.
Stein1
,
L. C. P.
Silva1
1 Civil Engineering Department, School of Civil Engineering, Federal University of Rio Grande do Sul (UFRGS), Porto Alegre, Brazil..
*Autor de Contato: luciani.lorenzi@ufrgs.br
Recepção: 24 de janeiro de 2019.
Aceitação: 12 de dezembro de 2019.
Publicação: 31 de Agosto de 2020
| Citar como: Lorenzi, L. S., Stein, K. J., Silva Filho, L. C. P. (2020), "Análise crítica e proposições de inovação ao método de ensaio de ação de calor e choque térmico à luz da ABNT NBR 15575 (2013)", Revista ALCONPAT, 10 (3), pp. 364 – 376, DOI: https://doi.org/10.21041/ra.v10i3.390 |
Resumo
Os ensaios da ABNT NBR 15575:2013 fazem parte do conhecimento do setor da construção civil, mas o ensaio de ação de calor e choque térmico é inovador e não possui um histórico consolidado. O objetivo da pesquisa é analisar o ensaio criticamente e apresentar proposições. O método de pesquisa é a meta-análise de dados. Os resultados demonstraram que o ensaio é bastante impreciso na descrição do procedimento e do equipamento. Foram propostos ajustes e inovações no ensaio para proporcionar resultados mais fidedignos, porém não foram realizadas proposições quanto à inspeção visual e aos números de ciclos. Conclui-se que a falta de informação do ensaio tem responsabilidade direta nos resultados e que as proposições sugeridas têm potencial para serem incorporadas.
Palavras-chave:
ação de calor e choque térmico,
durabilidade,
avaliação de desempenho de edificação.
Abstract
The tests of Brazilian Standard NBR 15575: 2013 are part of the knowledge of the civil construction industry, but the heat and thermal shock test is innovative and does not have a consolidated history. The research objective is to analyze the testing critically and present proposals based on data meta-analysis. Results showed that the test is very inaccurate in describing the procedure and equipment. This study proposed adjustments and innovations in the test to provide more reliable results, but it does not make propositions regarding visual inspection and the number of cycles. The study concluded that the lack of information on the testing has direct responsibility for the results and that the suggested proposals have the potential to be incorporated.
Keywords:
heat action and thermal shock,
durability,
evaluation of building performance.
Resumen
Los ensayos de la ABNT NBR 15575:2013 hacen parte del conocimiento del sector de la construcción civil, pero el ensayo de acción de calor y choque térmico es innovador, y no posee un histórico consolidado. El objetivo de la investigación es analizar el ensayo críticamente y presentar propuestas. El método de investigación es meta-análisis de datos. Los resultados demostraron que el ensayo es bastante impreciso en la descripción del procedimiento y equipos. Fueron propuestos ajustes e innovaciones al ensayo para proporcionar resultados más fidedignos, sin embargo, no fueron realizadas propuestas en cuanto a la inspección visual y a los números de ciclos. Se concluye que la falta de información del ensayo tiene responsabilidad directa en los resultados y que las propuestas sugeridas tienen potencial para ser incorporadas.
Palabras clave:
acción de calor y choque térmico,
durabilidad,
evaluación de desempeño de edificación
1. Introdução
A construção civil brasileira encontra-se em um período de grandes transformações na área tecnológica. O aumento da incorporação de novos materiais, em especial às edificações habitacionais, e a ABNT NBR 15575 (2013), doravante NBR 15575, está promovendo mudanças positivas e significativas no setor. Há um aumento do interesse do mercado da construção civil em conhecer o comportamento em uso dos sistemas construtivos das edificações. Isso proporciona uma demanda por ensaios e análise dos resultados, refletindo em um aumento na demanda de serviços para os laboratórios e instituições de avaliações técnicas, bem como na análise das normas envolvidas.
As normas não são absolutas, tampouco perfeitas, por isso precisam de atualizações para acompanhar a velocidade das mudanças tecnológicas (Borges, 2012). Os métodos de avaliação e parâmetros estabelecidos em normas, principalmente na NBR 15575, devem ser ajustados com passar do tempo (Thomaz, 2012 e 2013). Em função da pouca experiência nacional em ensaios experimentais de desempenho para caracterizar o comportamento de sistemas construtivos, foram utilizados métodos importados de países com maior volume de pesquisas realizadas no tema. Ressalta-se que, embora o método seja adequado, as condições desses países são distintas da realidade brasileira, na qual se observa a falta de infraestrutura para a realização de ensaios. Esse fato já era alertado por Mitidieri Filho (1998) ao expor que metodologias para avaliação de desempenho foram trazidas de experiências dos países desenvolvidos, onde as condições são bem diferentes, originando critérios muito rigorosos para a realidade existente. Outro fator que o autor chama atenção diz respeito aos ensaios e parâmetros estabelecidos no Brasil, na década de 1980, direcionados a sistemas construtivos com tecnologia convencional, excluindo, de certa forma, os sistemas construtivos inovadores.
A utilização de sistemas convencionais como referência e por comparação para julgar sistemas inovadores é uma prática normal, todavia não é uma prática correta (Mitidieri Filho, 2007). A NBR 15575 tem alguns parâmetros que podem estar dissociados da realidade brasileira e que tornam necessária a realização de ajustes na norma. Contudo, é fundamental começar a implantar a norma, mesmo que sejam utilizados parâmetros limitantes aquém dos mínimos internacionais (Thomaz, 2013).
A falta de um volume expressivo de ensaios e de estudos sobre a representabilidade de parâmetros quanto aos resultados obtidos, correlações entre procedimentos de ensaio e faixas esperadas de resultados são fatores que colocam em dúvida os ensaios e parâmetros estabelecidos na NBR 15575. O Brasil não tem ensaios suficientes para caracterização de sistemas construtivos, sejam eles inovadores ou não. Diante desse contexto, várias instituições desenvolveram ou adaptaram procedimentos de ensaio para avaliação de desempenho, especificamente o Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT) e alguns laboratórios de universidades. Essa atitude é incentivada por Thomaz (2013) e Villas Boas (2013) quando expressam que há muito a ser melhorado nos requisitos, critérios, métodos de avaliação e parâmetros estabelecidos na NBR 15575, visto que muitos sistemas construtivos ainda não estão contemplados.
Uma análise crítica dos ensaios para avaliação do desempenho de edificações, tendo como base a NBR 15575, concluiu que ensaios da área de segurança quanto ao desempenho estrutural possuem um histórico consistente, mas precisam de aprimoramento. Os demais ensaios de desempenho quanto à segurança, desempenho contra incêndio e de uso e operação se encontram em uma fase de maturação, na qual começam a ter o destaque merecido. Os ensaios relativos a área de habitabilidade, os ensaios de desempenho acústico e de estanqueidade à água são realizados em maior número e possuem um histórico importante para avaliação de desempenho de edificações. Quanto aos demais ensaios de desempenho de edificações preconizados na NBR 15575, não existe um histórico significativo que se destaque, principalmente, quando utilizados para avaliar os elementos que compõem os sistemas construtivos. Entre esses ensaios, o ensaio de ação de calor e choque térmico é considerado novo e, portanto, não possui histórico consistente (Lorenzi, 2013).
Com a intenção de aproveitar a experiência, relativa aos ensaios de desempenho de edificações, acumulada ao longo dos anos pelo LEME/UFRGS (Laboratório de Ensaios e Modelos Estruturais da Universidade Federal do Rio Grande do Sul), este trabalho realizou uma avaliação do procedimento e dos parâmetros do ensaio de ação de calor e choque térmico para SVVE (sistemas de vedações verticais externos).
A ideia era identificar possíveis ajustes e inovações que poderiam ser aplicadas ao mesmo, incorporando avanços nos procedimentos e permitindo resultados mais precisos referentes ao comportamento em uso das edificações. O ajuste de alguns parâmetros de aceitabilidade também propiciou uma avaliação mais coerente e justa dos sistemas.
Tendo por base o exposto foi estabelecido como objetivo principal deste trabalho realizar uma análise crítica do ensaio de ação de calor e choque térmico, estabelecido e recomendo na NBR 15575 para SVVE para avaliar o comportamento quanto a durabilidade durante a vida útil e apresentar proposições de avanço ao procedimento e parâmetros de aceitabilidade.
2. Avaliação de desempenho de edificações
A proposta de avaliação de desempenho da NBR 15575 está baseada em um conjunto de diferentes instrumentos: análises teóricas, simulações, ensaios experimentais e inspeções técnicas. Cada um deles contribui de alguma forma para avaliar se os requisitos estabelecidos para cada critério de desempenho estão sendo atendidos.
A mudança de cultura da cadeia da construção civil em utilizar métodos de avaliação, mais precisamente ensaios para caracterizar o comportamento dos sistemas construtivos, pode ocorrer em dois momentos distintos: o primeiro diz respeito à utilização de ensaios em edificações prontas para solucionar situações de conflito entre incorporador/construtor e usuário. Já o segundo se refere aos ensaios realizados para caracterizar o comportamento em uso dos sistemas construtivos que são e/ou serão aplicados nas edificações (Borges, 2008). A experiência europeia na área indica que a cultura do conceito de desempenho de edificações provoca a prática da realização de ensaios e que esse cenário é projetado para o Brasil nos próximos anos, tendo como consequência o aumento da demanda por este tipo de ensaio. Entretanto, pode ocorrer atrasos significativos nesse cenário em decorrência da limitação da capacidade laboratorial instalada no país (Lorenzi, 2013).
A avaliação de desempenho de um sistema construtivo visa identificar se o sistema pode ser usado para produzir edifícios e se é capaz de atender às exigências de desempenho. Isso só é possível quando se trabalha com uma equipe multidisciplinar e de experiência na área e se há disponível uma infraestrutura para a realização desta avaliação. Esse conjunto viabiliza, quando necessário, ajustar ou criar novos padrões de desempenho para os sistemas construtivos (Becker, 2001).
Outro aspecto a ter destaque diz respeito aos métodos e procedimentos padronizados que permitem a reprodutividade e a verificação quanto ao atendimento dos requisitos de desempenho de edificações. Isso é extremamente relevante quando se trata da análise da viabilidade da utilização de um sistema construtivo (Mitidieri Filho, 2007).
O Brasil está na fase de expectativa quanto à evolução e aperfeiçoamento dos ensaios recomendados na NBR 15575 e, para auxiliar nessa tarefa, é necessário efetuar análises críticas sobre a prática dos mesmos, identificando lacunas e promovendo ajustes que permitam avanços nos métodos e procedimentos de ensaios. O momento é de consolidação de práticas e discussões de métodos e procedimentos de avaliação de desempenho de edificações, com especial atenção aos ensaios e aos parâmetros de aceitabilidade.
2.1 Ensaio de ação de calor e choque térmico
O ensaio de ação de calor e choque térmico para avaliar o requisito de durabilidade é apresentado NBR 15575-4, sistemas de vedações verticais internas e externas (SVVIE) de edificações habitacionais. O objetivo desse ensaio é analisar o comportamento do SVVE quanto aos danos quando submetido a ciclos sucessivos de aquecimento por fonte de calor e resfriamento por jatos de água. A ideia é simular o estresse que as edificações sofrem durante sua vida útil por meio da variação de temperatura e umidade associada à ação das chuvas sobre o elemento (parede) aquecido. O ensaio de ação de calor e choque térmico é um dos ensaios acelerados de envelhecimentos utilizados para avaliar o potencial comportamento do SVVE em uso. O ensaio promove o aumento da frequência da ocorrência de agentes que induzem a deterioração. Nesse caso o agente deteriorante é a variação brusca de temperatura na superfície do elemento, quando há o choque térmico. Essa situação acontece quando, por exemplo, a fachada da edificação é atingida por uma chuva repentina, após um dia de bastante incidência solar (Fontenelle, 2012).
Um dos aspectos importantes para o estudo da durabilidade de fachadas é seu comportamento frente a ciclos de aquecimento e resfriamentos bruscos. A diferença de temperatura entre a superfície e seu interior pode provocar tensões de elevada magnitude, deteriorando sistemas de fachadas, em particular os sistemas leves (com pequena inércia térmica) e aqueles compostos de várias camadas, com elementos não homogêneos (Oliveira et al., 2014). Quando a variação de temperatura é repentina, a taxa de carregamento no elemento é alta, porém a propagação das deformações de origem térmica no elemento depende da velocidade de resposta do mesmo, até atingir o equilíbrio (Esquivel, 2009).
O ensaio de ação de calor e choque térmico estabelecido na NBR 15575-4 consiste em aplicar dez ciclos sucessivos de aquecimento e resfriamento para cada corpo de prova representativo do SVVE. A superfície exposta à ação do calor deve ficar com temperaturas entre 80°C ± 3°C, durante uma hora. Após esse período, é realizada a aspersão de água na superfície aquecida até se atingir temperaturas na faixa de 20 ± 5°C. O procedimento de ensaio requer um corpo de prova com extensão variável (largura) entre 1 metro a 1,40 metros e altura de uma parede. O corpo de prova é colocado em um dispositivo de fixação que deixa o elemento simplesmente apoiado no bordo inferior e superior.
As recomendações da NBR 15575 quanto à avaliação do desempenho do SVVE levam em consideração a degradação causada pelo choque térmico, como: fissuras, falhas, descolamento, empolamento, deterioração, entre outros, decorrentes da dilatação térmica, retração e expansão. Também é considerado nessa avaliação o parâmetro de deslocamento horizontal máximo (h/300), onde h é a altura do elemento. Para medir o deslocamento horizontal do elemento é posicionado no centro do elemento, na face oposta a aquecida e resfriada, um deflectômetro.
Entre a norma nacional e internacionais, referente ao choque térmico em SVVE, constatou-se que há divergências quanto a categorias e parâmetros. Por exemplo, a temperatura de aquecimento para a superfície exposta do SVVE recomendada pela NBR 15575-4 difere da diretriz ETAG 0004 (2008) que estabelece uma temperatura de 70 ± 5°C e das normas ISO 8336 (2009) e ASTM C1185-8 (2012) que estabelecem a temperatura de 60 ± 5°C. Outro ponto divergente é quanto à medição das temperaturas na superfície. Na norma nacional (NBR 15575), a medição é realizada por termopares acoplados diretamente na superfície do corpo de prova, já na norma americana (ASTM C1185-8) os termopares são fixados em pequenas placas metálicas pintadas de preto, onde as placas é que são fixadas na superfície do corpo de prova (Oliveira et al., 2014).
A Tabela 1 resume as diferenças de parâmetros adotados nos métodos de ensaios de normas estrangeiras e brasileiras com relação a alguns desses aspectos anteriormente explicitados.
| Tabela 1. Diferenças de parâmetros adotados entre os métodos de ensaios de normas estrangeiras e brasileira. | ||||||||||||
| Categoria | Parâmetros | Detalhamento dos parâmetros | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| NBR 15575-4 (ABNT, 2013b) | C1185-8 (ASTM, 2012) e ISO 8336 (ISO, 2009) | ETAG 004 (ETAG, 2008) | ||||||||||
| Aquecimento | Método de medição da temperatura do ensaio | Medição direta, feita por meio de termopares posicionados sobre a superfície aquecida do corpo de prova | Medição indireta, medida em corpo de prova de referência/placa metálica preta | Medição direta, feita por meio de termopares posicionados sobre a superfície aquecida do corpo de prova | ||||||||
| Tempo para atingir a temperatura de aquecimento máxima | Não estabelecido | Não estabelecido | 1 h | |||||||||
| Temperatura máxima do ensaio | 80 ± 3°C | 60 ± 5°C | 70 ± 5°C | |||||||||
| Tempo de permanência na fase aquecida | 1 h | 2 h 55 min | 2 h | |||||||||
| Variação admitida da temperatura entre centro e bordas do corpo de prova | ± 3°C | Não estabelecido | Não estabelecido | |||||||||
| Resfriamento com água | Temperatura da água | Indefinida, porém até atingir a temperatura superficial do corpo de prova de 20 ± 5°C | ≤ 30 °C | 15 ± 5°C | ||||||||
| Quantidade de água | Indefinida | 3,79 l/min | ≥ 1,0 l/m² min, o que equivale a aproximadamente 6 l/min | |||||||||
| Tempo de aspersão | Indefinido, mas até atingir a temperatura superficial de 20 ± 5°C | 2 h 55 min | 1 h | |||||||||
| Distribuição sobre a superfície | Uniforme | Uniforme | Uniforme | |||||||||
| Temperatura após resfriamento do corpo de prova | 20 ± 5°C | Não estabelecido | Não estabelecido | |||||||||
| Ciclos | Tempo de cada ciclo | Aproximadamente 6 h, porém depende da composição da parede | 6 h | 6 h | ||||||||
| Quantidade de ciclos | 10 | 25 | 80 | |||||||||
| Intervalo entre ciclos | Não estabelecido | 5 min. | 2 h | |||||||||
| Corpos de prova | Dimensão | ≥ 3,0 m² (1,2 m x 2,5 m) | ≥ 3,5 m² | ≥ 6,0 m² | ||||||||
| Restrição de movimentação das bordas | Sem restrição | Com restrição | Sem restrição | |||||||||
| Cor da superfície | Não estabelecido | Não estabelecido | Não estabelecido | |||||||||
| Fonte: Oliveira et al. (2014) | ||||||||||||
A análise interpretativa dos ensaios de desempenho de edificações estabelecidos na NBR 15575 realizado por Lorenzi (2013) originou um mapeamento com “ensaios x edificações x critérios de análise interpretativa” servindo de base para identificar os ensaios a serem analisados criticamente tanto em relação à interpretação, quanto aos procedimentos, equipamentos e parâmetros. O resultado do mapeamento identificou que um dos ensaios que precisa ser aprimorado é o ensaio de ação de calor e choque térmico.
Em estudo realizado por Oliveira et al (2014) também foram propostas melhorias para o ensaio de ação de calor e choque térmico quando aplicado a SVVE constituído de elementos leves (≤ 60kg/m²), considerando novos parâmetros, procedimentos ou condições para a realização do referido ensaio. A Tabela 2 apresenta um resumo das proposições de avanço ao ensaio de ação de calor e choque térmicos.
| Tabela 2. Proposições de avanço para o ensaio de ação de calor e choque térmico. | ||||||||||||
| Categoria | Lorenzi (2013) | (Oliveira et al., 2014) | ||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Aquecimento | - | 80 ± 3ºC SVVE condições usuais 60 ± 3ºC SVVE condições especiais | ||||||||||
| Tempo variável de acordo com a composição do SVVE | Tempo mínimo de 1h para o SVVE atingir a temperatura máxima | |||||||||||
| - | Aumento de exposição de 1h para 2h de aquecimento | |||||||||||
| Toda a área do corpo de prova deve ser exposta ao calor | Identificar distorções entre o centro e as bordas do corpo de prova | |||||||||||
| Temperatura homogênea no corpo de prova | Controle de W/m² | |||||||||||
| Resfriamento com água | Manter a água resfriada na temperatura de 20 ± 5ºC | Controlar a temperatura da água de resfriamento | ||||||||||
| Tempo de resfriamento, aspersão e velocidade com que ocorre a variação de temperatura. | Tempo de aspersão, resfriamento e velocidade em que a variação de temperatura ocorre | |||||||||||
| Água de resfriamento em temperatura constante | Forma de medição | |||||||||||
| Aspersão de jatos de água constante e uniforme para atingir o corpo de prova, controlando a pressão da água | Distribuição superficial | |||||||||||
| Reuso da água do ensaio | - | |||||||||||
| Ciclos | Ciclos sucessivos sem intervalo | Tempo entre ciclos para estabilização da temperatura | ||||||||||
| Corpo de Prova | Largura mínima 1,0 m a 1,40m | Largura mínima 2,40m | ||||||||||
| Altura 2,50 m | Altura 2,50m | |||||||||||
| Com todos os detalhes do SVVE | Com todos os detalhes do SVVE | |||||||||||
| Restrição lateral | Vinculação lateral | |||||||||||
| Apoiado no inferior e restringido no superior | Apoiado no inferior e articulado no topo | |||||||||||
| - | Cor da face externa: absortância ≥ 0,5 para atingir 80ºC em menor tempo | |||||||||||
| Equipamento do painel radiante e aspersão de água | Radiação por resistências elétricas | Radiação lâmpadas ou resistências elétricas | ||||||||||
| Área do painel radiante = área do corpo de prova | - | |||||||||||
| Possibilidade de inspeção a cada ciclo | ||||||||||||
| Parâmetro de deslocamento horizontal | Diminuir em 50% o limite para o deslocamento horizontal | - | ||||||||||
| Acrescentar o deslocamento horizontal residual (dhr) | - | |||||||||||
| Ensaio de Estanqueidade à água da chuva | Antes e depois do ensaio de ação de calor e choque térmico | Antes e depois do ensaio de ação de calor e choque térmico | ||||||||||
Um dos pontos importantes a ser incorporado ao ensaio é referente à fixação do corpo de prova para a realização do ensaio em ambiente de laboratório. A contenção do corpo de prova deve restringir a expansão ou a contração do corpo de prova no sentido do comprimento, permitindo a livre movimentação vertical e o deslocamento transversal, ou seja, não oferecer nenhuma restrição à formação da flecha decorrente do gradiente de temperatura na seção da parede. Essas considerações estão direcionadas para os sistemas que podem apresentar deslocamentos significativos em razão de variações dimensionais por efeito de temperatura e umidade, em casos como estes é indicado fazer as contenções (Fontenelle and Meditidieri Filho, 2016).
O ensaio não apresenta um resultado único para todos os sistemas construtivos. A resposta do elemento ao choque térmico é condicionada às suas condições de contorno. Se houver restrições externas à livre deformação do sólido, o estado de tensões é agravado; e caso a exposição ao fluxo de calor é simétrica em toda a superfície do sólido, a transferência de calor ocorrerá até se atingir o equilíbrio térmico, isto é, a temperatura será a mesma em todo o sólido (Esquivel, 2009).
3. Metodologia
A estratégia experimental foi realizada com base nas proposições de avanço recomendadas por Lorenzi (2013). Foram ensaiados 12 corpos de prova (sistema construtivos convencionais e inovadores, leves e pesados, rígidos e flexíveis) totalizando 280 ciclos, dos quais 220 ciclos são correspondente a 10 corpos de prova e 60 ciclos a 2 corpos de prova. A estratégia experimental buscou atender a demanda básica do trabalho: analisar criticamente as proposições de avanço para melhoria dos resultados dos ensaios.
As proposições de avanço incorporados foram:
- Tempo de aquecimento de acordo com o sistema construtivo;
- Manter a água em reservatório a 20 ± 5ºC;
- Tempo de resfriamento de acordo com o sistema construtivo;
- Água para resfriamento sempre com a temperatura no intervalo de 20 ± 5ºC;
- Aspersão de água uniforme (3 l/m²/min.), constante e com pressão sem interferência no sistema construtivo;
- Reuso da água do ensaio;
- Ciclos sucessivos, sem intervalo;
- Inspeção visual a cada ciclo;
- Largura do corpo de prova 1,20 m;
- Altura do corpo de prova 2,50 m;
- Radiação por resistências elétricas;
- Aplicação do ensaio de estanqueidade à água da chuva antes e depois do ensaio de choque térmico.
As proposições foram analisadas de acordo com os seguintes critérios para o procedimento:
- Aplicabilidade: este critério diz respeito à aplicabilidade do ensaio quanto as dimensões mínimas e posição do corpo de prova, como também quanto a posição exata da instrumentação no corpo de prova ou protótipo;
- Exequibilidade: este critério diz respeito à execução do ensaio e a possibilidade de reprodução das proposições;
- Fidedignidade e representabilidade dos resultados: este critério tem como preceito reconhecer que as proposições reproduzem da melhor forma a situação real ao qual estão sujeitos os sistemas;
- Adequabilidade: este critério está associado à adequação do método do ensaio aos distintos sistemas construtivos.
4. Resultados
Os resultados estão compilados na Tabela 3, que apresenta como cada proposição de avanço ao ensaio de ação de calor e choque térmico foi incorporada ao ensaio realizado, atingindo assim as expectativas.
| Tabela 3. Resultado da incorporação das proposições para melhoria do ensaio de ação de calor e choque térmico. | ||||||||||||
| Categoria | Proposições | Aplicabilidade | Exequibilidade | Fidedignidade e representabilidade dos resultados | Adequabilidade | |||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Aquecimento | Tempo de aquecimento de acordo com o sistema construtivo | OK | OK | 1* | 1* | |||||||
| Resfriamento | Manter a água em reservatório a 20 ± 5ºC. | OK | OK | OK | OK | |||||||
| Tempo de resfriamento de acordo com o sistema construtivo | OK | OK | 2* | 2* | ||||||||
| Água para resfriamento sempre com a temperatura no intervalo de 15 ± 5ºC | OK | OK | OK | OK | ||||||||
| Aspersão de água uniforme (3l/m²/min.) constante e com pressão sem interferência no sistema construtivo | OK | OK | OK | OK | ||||||||
| Reuso da água do ensaio | OK | OK | OK | OK | ||||||||
| Ciclos | Ciclos sucessivos, sem intervalo | OK | OK | OK | OK | |||||||
| Inspeção visual a cada ciclo | 3* | 3* | 3* | 3* | ||||||||
| Corpo de prova | Largura do corpo de prova 1,20 m | OK | OK | OK | OK | |||||||
| Altura do corpo de prova 2,50 m | OK | OK | OK | OK | ||||||||
| Equipamento | Radiação por resistências elétricas | OK | OK | OK | OK | |||||||
| Estanqueidade | Aplicação do ensaio de estanqueidade à água da chuva antes e depois do ensaio de choque térmico | OK | OK | OK | OK | |||||||
| 1*, 2* e 3* - Novas proposições de avanço ao ensaio | ||||||||||||
Com a experiência acumulada na aplicação do ensaio de ação de calor e choque térmico realizado com equipamento de painel radiante, observou-se que a convecção do ar quente imprimiu temperaturas muito elevadas na parte superior do sistema de vedação.
Com a radiação apenas na parte inferior, a convecção do ar ajudou a homogeneizar às temperaturas no corpo de prova, como mostra a Figura 1.
| Figura 1. Exemplos de radiação e convecção para ação de calor e choque térmico em SVVE. | ||||
Observa-se que, em função das distintas composições dos SVVE e espessuras do corpo de prova, o aquecimento e o resfriamento apresentam comportamentos diferentes para atingir tanto a temperatura de superfície (80 ± 3°C), quanto a temperatura do choque térmico (25 ± 5°C), sendo necessário o ajuste da fonte de calor. Os jatos d’água foram padronizados para proporcionar uma simulação de chuva intensa, constante e uniforme, e tiveram uma pressão que não exerceu a influência no deslocamento horizontal (dh) no corpo de prova.
A água utilizada foi mantida em temperatura controlada (15°± 5°C). A temperatura controlada da água permitiu que os jatos d'água tivessem sempre a mesma temperatura ao atingir a superfície aquecida, fazendo com que a temperatura da superfície aquecida diminuísse mais rapidamente para 20°C ± 5°C.
O reuso da água utilizada para o resfriamento do corpo de prova foi importante para a economia do ensaio. Cada ensaio foi composto por 10 ciclos de aquecimento e resfriamento, tendo como estimativa um consumo de 300 litros de água/ciclo/corpo de prova, o sistema vertical tinha 1,20 ± 0,20m de largura por 2,50 m de altura, totalizando consumo de 3.000 litros d’água por ensaio. A Figura 2 apresenta o esquema do fluxo da água para o resfriamento do corpo de prova, utilizando uma bomba de recalque e filtro, utilizado para evitar o entupimento dos bicos de aspersão d’água.
A inspeção visual nem sempre é suficiente para uma avaliação precisa quanto à degradação sofrida pelo corpo de prova. Os ensaios de ação de calor e choque térmico foram precedidos do ensaio de estanqueidade à água da chuva. Após a finalização dos 10 ciclos foi realizado novamente o ensaio de estanqueidade. O ensaio de estanqueidade à água a chuva seguiu o estabelecido na NBR 15575-4 (2013).
Identificou-se ainda a necessidade de ajustes e inovações no procedimento que promovam a reprodutividade das condições de exposição, a fim de permitir e proporcionar resultados mais fidedignos com o real comportamento em uso dos sistemas. A Tabela 4 apresenta novas proposições para o ensaio de ação de calor e choque térmico.
| Tabela 4. Novas proposições de avanço ao ensaio de ação de calor e choque térmico | ||||||||||||
| Ensaio | Novas Proposições | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Corpo de Prova | Restringir a parte superior - representar fielmente o sistema construtivo em uso | |||||||||||
| Aquecimento | Tempo de aquecimento 15 – 20 min SVVE leve e flexível Tempo de aquecimento 35 – 40 min SVVE pesado e rígido | |||||||||||
| Resfriamento a água | Manter a água resfriada na temperatura de 15 ± 5ºC | |||||||||||
| Tempo de resfriamento 3min SVVE leve e flexível Tempo de resfriamento 6 min SVVE pesado e rígido | ||||||||||||
| Ciclos | Manter ciclos sucessivos | |||||||||||
| Equipamento do painel radiante e aspersão de água | Radiação com resistências elétricas e lâmpadas ultravioleta UVA | |||||||||||
5. Conclusões
A consolidação do conceito de desempenho, o estabelecimento de requisitos claros, objetivos e bem definidos e a incorporação de ensaios para o conhecimento do potencial desempenho de sistemas são exemplos de uma verdadeira revolução no setor da construção civil, que impacta diretamente na concepção de edificações. Os ensaios de desempenho de edificações se constituem em um meio rápido, preciso e confiável de prever o comportamento potencial em uso de SVVE e é relevante para a avaliação de desempenho de edificações.
A realização e os resultados obtidos possibilitaram compreender melhor o que esperar como resultado em relação ao comportamento em uso de sistemas construtivos, inovadores ou não, submetidos a temperaturas ambientais extremas e resfriamentos bruscos de temperatura. Constatou-se, como esperado, que em virtude do ensaio não possuir um histórico consistente de utilização e de disseminação de resultados, é bastante impreciso na descrição do procedimento de ensaio e no detalhamento do equipamento.
Embora não se tenha feito proposições quanto à inspeção visual e aos números de ciclos estabelecidos a que um corpo de prova é submetido, observou-se a necessidade de ter critérios, parâmetros e limites, para uma avaliação mais objetiva, evitando a subjetividade da inspeção visual.
Em relação às proposições de avanço no método do ensaio de ação de calor e choque térmico foi possível comprovar que são pertinentes e contribuem significativamente para uma melhor estimativa de comportamento em uso do SVVE, inovador ou não.
Desta forma, conclui-se que as proposições estudadas têm potencial para serem incorporadas ao procedimento do ensaio de ação de calor e choque térmico, promovendo um resultado mais próximo da situação real.
6. Agradecimentos
Agradecimentos ao Laboratório de Ensaios e Modelos Estruturais (LEME) da UFRGS pela excelente estrutura disponibilizada durante a realização dos ensaios e pela disposição dos técnicos antes, durante e depois dos experimentos.
7. REFERÊNCIAS
ASTM International. (2012). ASTM C 1185-8 Standard test methods for sampling and testing non-asbestos fiber-cement flat sheet, roofing and siding shingles, and clapboards. https://doi.org/10.1520/C1185-99
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Associação Brasileira De Normas Técnicas. (2013). NBR 15575: edifícios habitacionais - desempenho - parte 2: requisitos para os sistemas de estruturais. Rio de Janeiro.
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