Gizela Peralta

DESEMPENHO TRMICO DE TELHAS: ANLISE DE MONITORAMENTO E NORMALIZAO ESPECFICA

Dissertao apresentada Escola de Engenharia de So Carlos, da Universidade de So Paulo, como parte dos requisitos para a obteno do Ttulo de Mestre em Arquitetura e Urbanismo.

Orientador: Prof. Assoc. Eduvaldo Paulo Sichieri

So Carlos

2006

AUTORIZO A REPRODUO E DIVULGAO TOTAL OU PARCIAL DESTE TRABALHO, POR QUALQUER MEIO CONVENCIONAL OU ELETRNICO, PARA FINS DE ESTUDO E PESQUISA, DESDE QUE CITADA A FONTE.

Ficha catalogrfica preparada pela Seo de Tratamento da Informao do Servio de Biblioteca EESC/USP

Peralta, Gizela

P426d Desempenho trmico de telhas : anlise de monitoramento e normalizao especfica / Gizela Peralta ; orientador Eduvaldo Paulo Sichieri. - So Carlos, 2006.

Dissertao (Mestrado-Programa de Ps-Graduao em Arquitetura e Urbanismo. rea de Concentrao: Arquitetura, Urbanismo e Tecnologia) - Escola de Engenharia de So Carlos da Universidade de So Paulo, 2006.

1. Monitoramento. 2. Desempenho trmico. 3. Normas. 4. Refletncia. 5. Absortncia. I. Ttulo.

Dedico esta dissertao memria de minha

querida av Augustinha

Agradecimentos

Deus por toda a f, esperana, confiana e sade mim concedidas;

Ao Prof. Assoc. Eduvaldo Paulo Sichieri, pela oportunidade, orientao, bom humor

e carisma;

Aos Professores Rosana Caram de Assis e Lucila Chebel Labaki por terem aceitado o

convite para participar da banca examinadora e pelo inquestionvel carisma;

Ao Professor Maurcio Roriz pela participao na banca de qualificao e pela

constante disponibilidade em esclarecer minhas dvidas;

Aos professores Osny Pelegrino Ferreira e Francisco Arthur Silva Vecchia pela

ateno e disponibilidade em fornecer informaes;

Sylvana Cardoso Miguel Agustinho, tcnica do laboratrio de Anlises Qumicas

Instrumentais do Instituto de Qumica de So Carlos/USP, pelo importante auxlio

nas anlises espectrofotomtricas;

Capes, pelo apoio financeiro;

Fapesp, pela concesso dos equipamentos de monitoramento e clulas teste;

Aos funcionrios do departamento de Arquitetura, sempre atenciosos e prestativos:

Serginho, Cenevia, Oswaldo, Ftima, Marcelinho, Paulo e Lucinda.

A meus pais por todo apoio incondicional, pacincia e confiana;

minha filha Camila;

Aos meus irmos Daniela e Gustavo;

Ao meu afilhado Rafael e minha sobrinha Mariana;

s minhas amigas especiais, Ana Carolina, Maria Ceclia, Alessandra, Adriana,

Priscila, Juliet, Flvia, Daniela, Carol e Rosana;

Aos amigos queridos que fiz em So Carlos e dos quais tenho sempre saudades.

RESUMO

PERALTA, G. (2006), Desempenho trmico de telhas: Anlise de

monitoramento e normalizao especfica, So Carlos, Dissertao (Mestrado)

Escola de Engenharia da So Carlos, Universidade de So Paulo.

O objetivo dessa pesquisa foi avaliar o desempenho trmico de telhas atravs do

monitoramento de clulas-teste existentes na cidade de So Carlos, comparar os

resultados com anlises espectrofotomtricas das amostras (das telhas das clulas

teste) para correlacionar os resultados com normas que fazem alguma referncia

ao desempenho trmico de telhas. Foram realizadas anlises comparativas das

temperaturas internas e da superfcie das telhas em quatro clulas teste: com telha

de ao, fibrocimento, cermica e material reciclado (de embalagem longa vida). Em

uma segunda etapa as telhas de ao e fibrocimento foram selecionadas para

receberem a aplicao de tinta ltex acrlico branco. Foi verificada, aps anlise

comparativa, a importncia do tratamento superficial externo em coberturas e a

necessidade de normas especficas para o desempenho trmico de telhas.

Palavras chaves: Monitoramento, desempenho trmico, normas, refletncia,

absortncia.

ABSTRACT

PERALTA, G. (2006), Thermal performance of tiles: Analises monitoring

and specific standard, So Carlos, Dissertation (Master) So Carlos Engineering

School, University of So Paulo.

The purpose of this research was to evaluate the thermal performance of roofs by

monitoring existing test cells in the city of Sao Carlos, and comparing the results

with the spectrophotometric analyses of the samples (the roofs of the test cells) for

correlating the results with the standards associated with the thermal performance

of tiles. Comparative analyses were carried out of the internal temperature and the

temperature of the surface of the roofs in four test cells: roofs made of steel,

asbestos cement ceramic and recycled material (long-life packaging). At the second stage a white latex acrylic paint was applied to the steel and asbestos

cement roofs. This confirmed, following a comparative analysis, the importance of

the treatment of the external surface of the roofs, and the necessity for specific

standards for the thermal performance of roofs.

Key words: Monitoring, thermal performance, standards, reflection, absorption.

Sumrio Resumo Abstract 1. Introduo 8 2. Reviso da Literatura Primeira Parte 14 2.1 Caracterizao climtica da regio de So Carlos 14 2.2 So Carlos segundo o zoneamento bioclimtico 2.3 Clima e ambiente construdo 16 2.4 Espectro eletromagntico e espectro solar 19 2.4.1 Espectro eletromagntico 19 2.4.2 Espectro solar 20 2.5 Conceitos fsicos de transmisso de calor 22 2.5.1 Conduo 26 2.5.2 Conveco 27 2.5.3 Radiao 28 2.5 Propriedades termofsicas e caractersticas dos materiais 28 2.6 Coberturas 32 2.7 Desempenho trmico de telhas 34 2.7.1 Influncia da refletncia na temperatura superficial dos materiais 38 Segunda Parte 2.8 Normalizao 40 2.8.1 A ABNT e o processo de normalizao 40 2.8.2 Normas e projetos de normas brasileiras 42 2.8.2.1 NBR 15220 44 2.8.2.2 Projeto de norma de desempenho de edifcios habitacionais 46 at cinco pavimentos 2.8.3 Normas para produtos ecolgicos 49 3. Materiais e mtodos 50 Primeira Parte 3.1.1 Estao meteorolgica 50 3.1.2 Clulas teste monitoradas 53 3.1.3 Instalao dos sensores 55 Segunda Parte 3.2.1 Amostras ensaiadas 57

3.2.2 O espectrofotmetro 58 4. Resultados 60 Primeira Parte Desempenho trmico de vero 60 4.1 Dados climticos 61 4.2 Dados da clula-teste com telha cermica. 64 4.2.1 Temperatura do ar externo e temperaturas internas 64 4.3 Dados da clula-teste com telha de material reciclado 66 4.3.1 Temperatura do ar externo e temperaturas internas 66 4.4 Dados da clula-teste com telha de ao 68 4.4.1 Temperatura do ar externo e temperaturas internas 68 4.5 Dados da clula-teste com telha de fibrocimento 73 4.5.1 Temperatura do ar externo e temperaturas internas 73 4. 6. Comparao entre todos os resultados 78 4.7 Comparao entre fibrocimento e ao 80 4. 7.1 Temperaturas internas 80 4. 7.2 Temperaturas superficiais internas 83 4. 7.3 Resultados 85 Segunda Parte 4.8 Anlises espectrofotomtricas. 88 5. Discusso 97 5.1 Anlises comparativas dos resultados de monitoramentos de temperaturas 99 e de medio de refletncia no espectrofotmetro 5.1.1 Temperaturas superficiais 101 5.1.2 Temperaturas internas 101 5.2 Comparao dos critrios delimitados na NBR 15220 e no PNBR 102 02:136.01.007 e os resultados de monitoramento. 6. Concluses 109 6.1 Sugestes para pesquisas futuras 112 7. Referncias Anexo A 118 Anexo B 120 Anexo C 127 Anexo D 128

1 Introduo

A temperatura interna das edificaes sofre considervel influncia de fontes

internas (cargas trmicas oriundas de equipamentos, iluminao artificial, etc.) e

externas (variveis climatolgicas, especialmente a temperatura do ar e a radiao

solar). O telhado, em virtude de sua intensa exposio radiao solar, durante

todo o dia, tem uma importncia significativa no desempenho trmico de

edificaes trreas. A carga trmica recebida pela cobertura em uma edificao

trrea pode chegar a 72,3% (MASCARO, 1992).

A radiao solar a principal varivel a interferir diretamente na superfcie

exterior dos materiais. O tratamento superficial e a seleo dos materiais de

revestimento influem no comportamento trmico do edifcio e podem ajudar a

reduzir a carga trmica. Em superfcies exteriores polidas ou pintadas em cores

claras, ocorre reflexo de grande parte da radiao solar incidente, e,

consequentemente, a reduo da quantidade de energia absorvida.

A cobertura, ao mesmo tempo em que recebe grande quantidade de calor,

tambm irradia este calor acumulado, noite. Essa propriedade varia conforme as

caractersticas trmicas dos materiais e devem ser utilizadas conforme as

estratgias climticas mais adequadas em cada local. No entanto, o bom

desempenho trmico das telhas depende da correta especificao, a qual por sua

vez est atrelada s exigncias prescritas em normas.

Segundo Givoni (1998), os materiais da qual uma edificao (e

especialmente o envelope) construda determinam a relao entre a temperatura

externa e as condies de radiao com a temperatura interna em edificaes no

climatizadas. As propriedades fsicas, espessura e localizao de cada elemento na

edificao, so determinantes no desempenho trmico desta. Alm disso, a

Introduo

9

composio de diferentes camadas de um elemento na edificao tambm tem

grande influncia sobre este desempenho.

Atualmente, um crescente nmero de trabalhos cientficos tem sido

desenvolvido visando aprimorar o desempenho trmico de componentes e da

edificao como um todo. As pesquisas envolvem monitoramento em clulas teste,

simulaes computacionais, anlise de propriedades trmicas relevantes, entre

outros. Assim, podem ser estabelecidos os critrios para a definio de coberturas,

ressaltando-se o problema do ganho de calor (SILVEIRA et al., 2004).

Os benefcios da adoo de cores com alta refletncia, em telhas (a qual,

pode influenciar at mesmo na queda do consumo de energia), tm sido

demonstrados em diversas pesquisas. Em pases de climas quentes, uma elevada

refletncia e emissividade no espectro da radiao infravermelho reduzem as

cargas necessrias para o condicionamento de ar e o consumo de energia (MILLER

et al., 2005).

O desempenho trmico de telhas tambm sofre considervel influncia da cor

externa, a qual determina as parcelas de refletncia e a absortncia nos espectros

de luz visvel e infravermelho (CASTRO et al., 2003). O desempenho trmico de

coberturas est associado, sobretudo, aplicao de tcnicas de resfriamento

radiante1 e evaporativo (LABAKI et al., 2005).

O isolamento trmico das telhas pode ser aprimorado atravs da utilizao de

isolantes trmicos disponveis no mercado, da camada de ar entre o telhado e o

forro, das aberturas que auxiliam na sada do ar quente atravs do processo de

conveco, entre outros. Para isto necessria, por parte do projetista, a correta

especificao dos materiais a partir do conhecimento da influncia das propriedades

trmicas e propriedades radiantes dos materiais, principalmente das telhas.

Um projeto racional e com bom desempenho trmico depende, sobretudo da

correta especificao dos materiais. Nesse sentido, a qualidade da construo civil

conseqncia das solues tcnicas, produtos de pesquisas, da anlise dos

materiais em conformidade com as normas em vigncia e as futuras normas a

serem implementadas.

1 Pintura branca - superfcie de alto albedo, e filme adesivo de alumnio, RCF superfcie de baixa emissividade

Introduo

10

A evoluo do setor da construo civil depende, fundamentalmente, de uma

resoluo coerente, em conformidade com os princpios geradores de qualidade.

Sabe-se que para alcanar este objetivo fundamental que haja um dilogo efetivo

entre as exigncias normativas para cada material, realadas em seus aspectos

mais frgeis. No caso das telhas, diversos estudos comprovaram a importncia das

anlises de desempenho trmico, assim como da insuficincia das exigncias

prescritas em normas (e da ausncia de normas para produtos ecolgicos).

1.1 Justificativa

Segundo o jornal Folha de So Paulo2 ,o consumo de energia eltrica no Brasil

fechou o ano 2005 com crescimento de 4,6% em relao a 2004, quando a

expanso havia sido de 4,5%. Para 2006, a estimativa de aumento de 5,1% na

demanda por energia eltrica. Segundo o Ministrio das Minas e Energia, em

levantamento realizado em 2005, os edifcios so responsveis por cerca de 45%

do consumo total de energia eltrica no Brasil. Em 2005, 1,7 milho de lares foram

ligados rede eltrica. Este resultado expressivo influenciado, em parte, pelo

programa federal Luz para Todos. Em 2005, o nmero de lares com eletricidade

chegou a 48,5 milhes.

Alm da questo energtica, ressalta-se a importncia do conforto trmico em

edificaes, o qual est condicionado ao desempenho dos materiais construtivos.

Edificaes que apresentam boas solues de conforto trmico passivo possibilitam

a reduo do consumo energtico, alm de conferirem aos usurios das edificaes

condies satisfatrias para realizao de atividades especficas que exigem

condies mnimas de conforto trmico.

Solues que visem melhorar o desempenho energtico das edificaes,

principalmente as edificaes familiares, cujo crescimento tem sido mais

expressivo, podero contribuir para que o Pas no sofra com possveis apages no

futuro.

Recentes pesquisas, como a desenvolvida por Granja (2002), tm verificado

que influncia da absortncia mais significativa em fechamentos opacos com

baixa inrcia trmica. Como as telhas so freqentemente componentes

2 Caderno Dinheiro, 04/02/2006

Introduo

11

construtivos com baixa inrcia trmica, devido, principalmente pequena

espessura, fundamental otimizar a absortncia destes elementos a fim de garantir

o desempenho trmico, no caso de climas com elevada mdia de radiao solar

direta ao longo do ano.

As normas de telhas atualmente existentes no contemplam o desempenho

trmico, cuja importncia tem se constatado freqentemente atravs de diversas

pesquisas no Brasil. Contudo esforos tm sido verificados na elaborao de

normas recentes, ainda que no sejam especficas para telhas (ABNT, 2005). As

normas de desempenho trmico so fundamentais como elemento balizador da

qualidade da construo civil, cujos princpios devem ser estendidos a todos os

materiais.

Alm disso, necessrio que arquitetos e engenheiros tenham o acesso s

corretas informaes dos materiais da construo civil (as quais deveriam ser

informadas pelos fabricantes). necessrio que as normas facilitem ao projetista a

correta especificao, de acordo com as questes mais relevantes do material em

relao s suas conseqncias no projeto. Alm disso, a ABNT deveria exigir dos

fabricantes o atendimento aos requisitos delimitados em normas e que estes

informem corretamente as caractersticas do material.

1.2 Objetivos

Esta pesquisa tem como objetivo geral avaliar o desempenho trmico de

telhas atravs do monitoramento de clulas-teste existentes na cidade de So

Carlos, comparar os resultados com anlises espectrofotomtricas das amostras

(das telhas das clulas teste) e correlacionar os resultados com normas que fazem

alguma referncia ao desempenho trmico de telhas.

Como objetivos especficos so elencados:

Obter dados de monitoramento de temperatura em quatro pontos para

quatro clulas teste;

Obter experimentalmente dados de refletncia das amostras de telhas

segundo as trs regies do espectro (infravermelho, luz visvel e ultravioleta);

Introduo

12

Evidenciar a influncia da refletncia e da absortncia no desempenho

trmico de telhas;

Citar a norma NBR15220 (partes 2 e 3) e o PNBR 02:136.01, relacionando

seus aspectos significativos com os resultados obtidos.

1.3 Estrutura

O presente trabalho est estruturado em seis captulos. No primeiro captulo

feita uma breve introduo, so apresentados os objetivos e a justificativa da

pesquisa.

No segundo captulo, Reviso da literatura, so apresentados os conceitos que

tm relevncia na anlise, como a caracterizao climtica da regio de

monitoramento, transferncia de calor em coberturas, desempenho trmico de

telhas, propriedades trmicas na transmisso de calor, alm de relacionar os

objetivos da normalizao com as normas de telhas atualmente existentes e projeto

de norma.

No terceiro captulo so apresentados os equipamentos utilizados durante a

pesquisa, assim como a metodologia utilizada.

No quarto captulo so exibidos os dados e anlises comparativas em situao

de vero para as quatro clulas teste analisadas (com nfase em duas) e para as

seis amostras de telhas.

No quinto captulo so analisados os resultados obtidos e comparados com as

caractersticas trmicas relevantes e com a norma e projeto analisados.

Finalmente, no sexto captulo so expostas as anlises conclusivas,

relacionando-as com a necessidade de normas desempenho trmico para telhas,

alm de sugestes para futuras pesquisas.

2 Reviso Bibliogrfica

Este captulo est estruturado em duas partes. A primeira parte apresenta a

caracterizao climtica da regio estudada, as relaes entre clima e as

edificaes, os princpios que determinam o fluxo de calor em coberturas, os

resultados de algumas publicaes cientficas sobre desempenho trmico e a

apresentao de propriedades que interferem no desempenho trmico de telhas,

segundo bibliografia pesquisada.

Primeira Parte

Clima segundo definio de Rivero (1985) o conjunto de fenmenos

meteorolgicos que definem a atmosfera de um lugar determinado. Os fatores

climticos que devem ser considerados ao se tratar de clima so: temperatura do

ar, a umidade e as precipitaes, a presso atmosfrica, o vento, a insolao e a

nebulosidade. Na climatologia tradicional cada um destes elementos considerado

de forma separada, tomando-se como base suas respectivas mdias. Contudo as

mdias no representam a realidade quando trata-se de elementos climticos, pois

Reviso Bibliogrfica 14

duas cidades podem apresentar mdias semelhantes e dinmicas climticas

diferentes.

Conforme definio de Vesentini (1996), Tempo atmosfrico algo

momentneo, que varia constantemente". Assim condies temporais so

suscetveis a constantes oscilaes (que so conseqncias das particularidades de

cada local, como a altitude, por exemplo). No entanto, para caracterizar o clima das

vrias regies da Terra, esta dividida em zonas que apresentam climas

semelhantes (conhecidas como regies climticas). O Brasil, em funo de sua

expressiva extenso territorial, apresenta vrios tipos de clima (LAMBERTS, 1997).

A norma NBR 15220-3 (ABNT, 2005) determina o zoneamento bioclimtico

brasileiro1, com o objetivo de fundamentar as sugestes e estratgias construtivas

destinadas s habitaes unifamiliares de interesse social.

2.1 Caracterizao climtica da regio de So Carlos

So Carlos situa-se na regio central do Estado de So Paulo (figura 2.1), a

225 km da capital, apresentando 220123 de latitude sul e 475360 de longitude

oeste, estando a 855 metros acima do nvel do mar. caracterizado por um clima

com condies particulares em funo de sua implantao (entre o incio do

planalto central e uma depresso perifrica). Segundo a classificao de Koppen

(1900 apud VECCHIA, 1997), esta regio possui um clima temperado, com inverno

seco e um vero mido, com grande presena de chuvas. No vero o ndice

pluviomtrico pode ser elevado e a umidade relativa alcana uma mdia de 75%

(enquanto que no inverno esse valor de apenas 56,2%). A temperatura mdia

mais elevada ocorre no vero, especialmente entre os meses de janeiro a maro

(com temperatura mxima em torno de 32C e a mnima 14 C). A temperatura

mdia das mximas mais elevadas ocorre nos meses de fevereiro, maro e

outubro. Em junho e julho observam-se as menores temperaturas do ano

(temperatura mdia mxima de 29 C e mdia mnima de 7C).

1 Este zoneamento ser enfocado no item 2.2 e tambm na 2 parte da reviso bibliogrfica - item 2.8.2.1

Reviso Bibliogrfica 15

Conforme a caracterizao clssica, a regio possui um clima Cwa2, clima

quente e seco (onde C - grupo mesotrmico, w - seco no inverno, com a

temperatura do ms mais quente superior a 22C). Para a caracterizao dinmica,

segundo MONTEIRO (1973) a regio controlada por massas equatoriais e

tropicais, com clima alternadamente seco e mido, onde na poca seca, a chuva

reduzida no sentido dos paralelos. Os ventos dominantes so NE (30%) e SE

(20%).

A regio sudeste do Brasil pode ser caracterizada pela influncia das massas

de ar equatorial (E), tropical (T), polar (P) e, com menos frequncia, a massa

antrtica (A). Estas massas de ar so responsveis por alteraes considerveis nas

variveis climticas de So Carlos em curtos perodos de tempo (enquanto durar

sua atuao), o que refletido nas grandes amplitudes trmicas verificadas com

frequncia para a regio.

2.2 So Carlos segundo o zoneamento bioclimtico brasileiro

Figura 2.1 Mapa do estado de So Paulo com indicao da localizao de So Carlos

FONTE: www.fmvz.unesp.br

Reviso Bibliogrfica 16

O zoneamento bioclimtico brasileiro (figura 2.2) definido na NBR 15220-3

surgiu a partir da proposta de dividir o pas em zonas climticas com caractersticas

relativamente homogneas. Inicialmente o territrio nacional foi dividido em 6500

clulas, as quais foram caracterizadas a partir de sua posio geogrfica e pelas

seguintes variveis climticas: Mdias mensais das temperaturas mximas, Mdias

mensais das temperaturas mnimas e Mdias mensais das umidades relativas do ar

(ABNT, 2005). No caso de 330 clulas identificaram-se 2 grupos:

206 cidades dados das normais climatolgicas (1961 a 1990);

124 cidades dados das normais climatolgicas e outras fontes (1931 a

1960)

No caso das outras clulas o clima foi estimado por interpolao segundo os

mtodos descritos na norma (ABNT, 2005 pg.14).

Segundo o zoneamento bioclimtico brasileiro (NBR 15220-3) So Carlos se

encontra na zona 4 (figura 2.3), zona que corresponde a apenas 2% do territrio

Brasileiro.

2 De acordo com a classificao de KPPEN (1900)

Figura 2.2 Zoneamento bioclimtico brasileiro

FONTE: ABNT 2005.

Reviso Bibliogrfica 17

Figura 2.4 Carta Bioclimtica apresentando as normais climatolgicas de cidades desta zona, destacando a

cidade de Braslia, DF FONTE: ABNT 2005.

Como mtodo de classificao bioclimtica foi adotada a carta bioclimtica

adaptada de Givoni para a realidade brasileira (figura 2.4). A partir desta foram

determinadas estratgias para cada regio climtica. A cidade de So Carlos

segundo esta definio apresenta as estratgias definidas na tabela 2.1, para

inverno e vero.

Figura 2.3 Zoneamento bioclimtico brasileiro com indicao da zona de So Carlos

FONTE: ABNT 2005.

Reviso Bibliogrfica 18

FONTE: ABNT 2005.

Em relao s diretrizes construtivas3 para esta zona so definidas nas

tabelas que se encontram no anexo A.

2.3 Clima e ambiente construdo

Sabe-se que o microclima ao redor das edificaes conseqncia da

influncia das variveis climticas, especialmente da radiao solar incidente no

envelope construtivo. A radiao de onda longa (oriunda da prpria edificao e do

entorno), assim como a radiao trmica so alguns dentre os elementos que

particularizam o clima em cada local.

O projeto de edificaes deve adequar-se de modo racional s caractersticas

climticas especficas na regio em que esteja inserido. Assim, desde sua

concepo, at a fase de especificaes, as solues projetuais envolvendo as

variveis climticas e as caractersticas arquitetnicas e construtivas devem estar

em concordncia, respeitando os limites do clima e aproveitando seus benefcios.

Um projeto de edificao ou em escala urbana deve evitar, sobretudo, os impactos

negativos do clima sobre estes.

Segundo Rivero (1985), as estratgias de projeto devem considerar as

possibilidades de conservao de energia no projeto; a correta orientao dos

edifcios, ruas e parques; a avaliao dos elementos climticos do local; a utilizao

de material construtivo com propriedades termofsicas adequadas ao clima;

3 Estas sero abordadas com maiores detalhes no item 2.8.2.1

TABELA 2.1 Estratgias de condicionamento trmico passivo para a Zona Bioclimtica 4

Reviso Bibliogrfica 19

localizao e dimenses de superfcies transparentes; localizao de

sombreamentos, entre outros.

necessrio, assim, identificar, a influncia das variveis climticas na regio

em que se deseja projetar. O clima, o tempo, as propriedades e nmero das

massas de ar dominantes so representados por elementos climticos

(geodinmicos como: temperatura e umidade do ar, direo e velocidade dos

ventos, presso atmosfrica; aquosos: nebulosidade e precipitaes). As anlises

de tempo e clima envolvem, assim, o entendimento desses elementos (no caso do

clima so adotadas snteses de observaes peridicas, no decorrer de vrios anos,

sendo posteriormente submetidas a anlises estatsticas).

Para melhor compreenso da influncia do clima sobre as edificaes

fundamental conhecer, sobretudo, o processo de trocas trmicas, as quais so

responsveis pelo desempenho trmico de edificaes, e conseqentemente da

transferncia de calor em coberturas. Considerando-se os elementos de uma

edificao, a cobertura, est constantemente sujeita ao ganho de calor em climas

quentes, sendo responsvel por grande parcela do fluxo de calor que penetra na

edificao e transferido para o entorno.

2.4 Espectro eletromagntico e espectro solar

2.4.1 Espectro eletromagntico

As caractersticas da energia radiante so explicadas pela teoria

eletromagntica. O espectro eletromagntico (Figura 2.5) a distribuio da

intensidade da radiao eletromagntica com relao ao seu comprimento de onda

ou frequncia. O espectro eletromagntico (ou energia radiante) abrange de 10-5

nanmetros (nm) para os raios csmicos, at 4,98 x 1015 nm para corrente eltrica

de 60 Hertz (Hz). As radiaes mais energticas so aquelas que tm menor

comprimento de onda, como os raios x e os raios gama.

Reviso Bibliogrfica 20

Considerando-se todo o espectro eletromagntico, a luz a parcela que o

sistema visual pode detectar. A radiao eletromagntica de carter ondulatrio,

ou seja, constituda por ondas eletromagnticas (e se propaga no vcuo com

velocidade constante c=3.0x108 m/s). A energia radiante depende do comprimento

de onda e freqncia ao longo de todo o espectro (=c/f).

2.4.2 Espectro solar

A radiao que atinge a superfcie da Terra aps atravessar a atmosfera

dividida em trs regies, segundo propores aproximadas: ultravioleta (1 a 5%),

visvel (41 a 45%) e infravermelho (52 a 60%) (ROBINSON, 1966). Estas

propores so alteradas conforme as condies atmosfricas, nebulosidade e

presena de vapor de gua.

O espectro solar, parte da radiao eletromagntica, possui uma faixa de

variaes de comprimento de onda que vo de 280 a 3000 nm, abrangendo trs

regies: ultravioleta, visvel e infravermelho. As radiaes que chegam superfcie

terrestre encontram-se nos intervalos cujo comprimento de onda esteja entre 290 e

1500 nm. No caso de comprimentos inferiores a 290 nm, a camada de oznio

Figura 2.5: Espectro eletromagntico

Fonte: www.vision.ime.usp.br/.../espectro_03.jpg

Reviso Bibliogrfica 21

responsvel pela sua absoro, enquanto que para valores superiores a 1500 nm,

estes so absorvidos pelo vapor de gua e dixido de carbono da atmosfera.

A regio ultravioleta (u.v) encontra-se num limite entre 100 e 400 nm, sendo

ainda subdividida em trs partes (u.v A de 315 a 380 nm; u.v B de 280 a 315

nm; u.v C de 100 a 280 nm). Em funo da camada de oznio, a luz solar alcana

a Terra com somente uma parcela de luz ultravioleta. Ainda que a parcela que

alcance a Terra seja pequena, o efeito do ultravioleta em edificaes no

desprezvel. A baixa refletncia a radiao ultravioleta est diretamente relacionada

degradao dos materiais. "A absortncia das radiaes u.v pode causar

alteraes na estrutura atmica de alguns materiais, causando efeitos como

descoloraes ou degradaes, que podem se dar de ordem permanente"

(FERREIRA et al, 2003). Segundo Sichieri et al (1995) a faixa do espectro u.v que

ocasiona o desbotamento est entre 300 e 400 nm. Comprimentos at 600 nm

podem causar desbotamento na regio do visvel, mas com reduzida intensidade

(assim como ocorre para valores menores do que 300 nm).

A regio visvel situa-se entre 380 nm e 780 nm, causando a sensao de

viso e definio de cores. A luz branca possui todos os comprimentos de onda do

limite visvel do espectro eletromagntico.

J o infravermelho, possui um espectro invisvel ao olho humano, sendo que o

infravermelho prximo fonte de calor (ocasiona o aquecimento de ambientes

internos em edificaes). Este espectro (i.v) encontra-se entre 780 nm e 1 mm,

sendo divididos em trs partes:

- i.v de ondas curtas (prximo) - de 780 a 1400 nm;

- i.v de ondas mdias - de 1400 a 3000 nm;

- i.v de ondas longas - de 3000 nm a 1 mm.

A radiao de onda longa (ou radiao trmica) emitida, temperatura

ambiente, pelos corpos (por exemplo: a Terra perde calor para o exterior,

equilibrando o calor ganho pela radiao solar incidente).

Segundo Kreith (1977) radiao um termo aplicado todas as formas de

fenmenos de ondas eletromagnticas, mas para a transmisso do calor, s

Reviso Bibliogrfica 22

interessa as formas que resultam da diferena de temperatura e podem transportar

energia atravs de um meio transparente ou atravs do espao.

2.5 Conceitos fsicos de transmisso de calor

As molculas de um corpo ou de diferentes corpos esto em contnuo

processo de troca de energia entre si. Esta energia pode ser cedida ou recebida

atravs das ondas eletromagnticas. A temperatura constante em um corpo

determinada pela distribuio da energia entre suas partculas, pois as molculas

variam sempre sua energia devido s trocas com as molculas vizinhas.

A elevao da temperatura de uma regio de um corpo, pelo contato com

outro corpo com temperatura superior, faz com que as molculas desta regio

adquiram maior energia (e, portanto, maior velocidade). No entanto, devido ao

processo de trocas com as molculas vizinhas, parte desta energia cedida para

outras molculas e a temperatura no corpo uniformizada, devido ao princpio de

conservao de energia. A primeira lei da termodinmica expressa este princpio, o

qual determina que o calor um processo de troca de energia (a energia interna

a soma de todos os tipos de energia, como cintica, potencial, trmica, etc).

Sempre que h um gradiente de temperatura no interior de um sistema ou

quando h contato de dois sistemas com temperaturas diferentes h um processo

de transferncia de energia. O processo atravs do qual a energia transferida

conhecido como transferncia de calor (KREITH,1977). O calor uma grandeza que

pode ser caracterizada por um valor quantitativo, direo e sentido vetorial.

Conforme a segunda lei da termodinmica, o fluxo de calor ocorre sempre da maior

para a menor temperatura.

As trocas trmicas entre a edificao e o meio podem ocorrer por diferena

de temperatura ou por influncia da radiao solar. Quando h incidncia da

radiao solar h sempre um ganho de calor. Ocorrem perdas ou ganhos quando se

trata de radiao de onda longa.

A radiao solar (ondas curtas) ao incidir sobre uma superfcie opaca, tem

uma parcela da energia absorvida e outra refletida. A parcela absorvida emitida

Reviso Bibliogrfica 23

ou novamente irradiada sob a forma de radiao de onda longa. Contudo, a

emissividade e a absortncia, so os mesmos, para um mesmo material (GIVONI,

1981).

O fluxo de calor que atravessa um fechamento opaco e penetra no interior

da edificao (em funo da radiao solar incidente e da diferena de

temperatura) definido atravs da equao:

q = .U.I + U. t (W/m) (1)

he

Atravs da frmula 1 nota-se que o ganho de calor solar diretamente

proporcional absortncia .

onde:

q ganho de calor solar (w/m)

Absortncia da radiao solar (adimensional)

U Coeficiente global de transmisso trmica (w/mK)

I Intensidade da radiao solar global (w/m)

he Coeficiente de condutncia trmica superficial externa (w/mK)

t Diferena entre as temperaturas interna e externa

.U.I - ganho de calor solar; he

.U = Fs - fator ganho de calor solar de material opaco (ou fator solar); he

Reviso Bibliogrfica 24

U. t trocas de calor por diferena de temperatura (te ti)

Assim, a equao 1 pode ser reescrita da seguinte forma:

q = Fs.I + U. t (W/m) (2)

O coeficiente global de transmitncia trmica (U) o inverso da resistncia

trmica (U= 1/R). Givoni (1998) define a transmitncia trmica como a

transmisso trmica atravs da unidade de rea de um elemento, em unidade de

tempo, por unidade de temperatura (diferenas entre temperaturas externa e

interna).

No processo de transferncia de calor, ocorrem a conveco na superfcie

interna da parede, a conduo atravs da parede e a conveco na superfcie

externa da parede. Considerando-se estes processos, o fluxo de calor por unidade

de tempo fica definido pelo coeficiente global de transferncia de calor (ou

transmitncia trmica, U). Se a superfcie de um componente fica diretamente

exposta radiao solar, ocorre sempre ganho de calor para o ambiente interno.

A transferncia e converso de energia esto envolvidas nos trs modos de

transmisso de calor: conduo, conveco e radiao (figura 2.6). Nestes

processos, os fluxos sempre ocorrem devido diferena de temperatura (do maior

para o menor valor), o que define o calor sensvel. Quando ocorre mudana de

estado, observa-se o que denominado calor latente (nos processos de evaporao

e condensao)4. Dentre estes, a conduo e a radiao devem ser classificadas

como processos de transmisso de calor, pois somente estes dois mecanismos

dependem para sua operao da mera existncia de uma diferena de temperatura.

4 Neste captulo sero enfocadas apenas as trocas trmicas secas.

Reviso Bibliogrfica 25

Os processos de transmisso de calor, na prtica nunca ocorrem separados,

pois sempre h simultaneidade entre dois ou trs destes fenmenos. A intensidade

de qualquer processo de transferncia de calor pode ser mensurada tanto como

fluxo de calor, quanto como densidade do fluxo de calor5.

O fluxo trmico definido como sendo a quantidade de calor trocada na

unidade de tempo em qualquer um dos trs processos. Pode ser permanente (ou

estacionrio) quando ele constante, ou seja, a temperatura em cada ponto no

alterada e as condies de regime permanente predominam. Nesta situao, no

h mudanas na energia interna e a entrada de calor deve ser igual sada em

qualquer ponto. O regime do fluxo de calor dito transitrio, no caso em que a

temperatura em diversos pontos, varia com o tempo. As questes que envolvem

fluxo de calor transitrio so mais complexas do que os permanentes, sendo

determinados por mtodos aproximados (RIVERO, 1985).

Considerando-se a variao de temperatura de um edifcio ao longo de um

dia, tem-se uma situao particular de fluxo de calor em regime transitrio, pois a

temperatura do sistema exposta s variaes cclicas. Neste caso, o

5 Segundo Szokolay (2004), como fluxo de calor (Q), o total de transferncia de calor em uma

unidade de tempo atravs de uma rea definida de um corpo no espao, ou sem um sistema definido em unidades de J/s ou Watt. como densidade do fluxo de calor, por exemplo: a taxa de transferncia de calor atravs de uma unidade de rea de um corpo no espao, em W/m2.

Figura 2.6: Representao das trocas de calor em um telhado

(Fonte: AKUTSU, 2003)

Reviso Bibliogrfica 26

armazenamento de energia e o fluxo de calor tambm executam variaes

peridicas.

2.5.1 Conduo

Segundo Givoni (1998) a condutividade trmica nas edificaes um

processo de transferncia de calor atravs de materiais slidos (parede ou telhado)

do lado mais quente para o lado mais frio do elemento da edificao. A taxa do

fluxo depende da condutividade do material e da espessura do elemento da

envoltria em questo.

Costa (2000) define a conduo como sendo "a passagem de calor de uma

zona para outra de um mesmo corpo ou de corpos diversos em ntimo contato,

devido ao movimento molecular dos mesmos, sem que se verifiquem

deslocamentos materiais no corpo ou sistema considerado. As vibraes de um

corpo slido dependem de sua temperatura, de modo que se a amplitude das

vibraes sofrer uma elevao devido ao aquecimento, o calor passa a ser

transmitido para todo o corpo atravs de ressonncia (sempre da maior para a

menor temperatura). Para que ocorra, as temperaturas internas e externas devem

ser distintas, pois corpos com a mesma temperatura no trocam calor (energia).

A conduo ocorre em um material slido atravs da transferncia do calor

das molculas mais quentes para as mais frias. Rivero (1985) define a conduo

como a transferncia de calor entre dois corpos em contato e com diferentes

temperaturas, de modo que o fluxo de calor direcionado para as reas de menor

temperatura. O volume de calor transferido em cada local depende da diferena

entre a maior e a menor temperatura. O regime do fluxo de calor pode ser

estacionrio, no caso das temperaturas se manterem uniformes, e varivel, caso

uma das temperaturas varie com freqncia.

Considerando-se o regime varivel, importante entender a forma como os

fenmenos trmicos ocorrem dentro e fora das edificaes, como no caso do

regime peridico, em que as temperaturas variam segundo um padro senoidal ao

longo de um dia. Neste caso, a diferena entre as variaes das temperaturas

internas e externas depende das caractersticas da envoltria da edificao.

Reviso Bibliogrfica 27

O gradiente de temperatura ao longo de um material homogneo gera um

fluxo de energia por conduo no interior deste. No caso de uma cobertura plana,

por exemplo, o fluxo de transferncia de calor por conduo depende da espessura

do corpo (e), da condutividade (), da diferena de temperatura entre dois pontos

(t) e do perfil da rea por onde o calor ir fluir (A).

Durante a transmisso de calor por conduo atravs de um corpo

homogneo, o coeficiente de condutividade trmica propriedade de extrema

importncia, o qual depende de diversos fatores, como: de seu estado fsico,

composio, temperatura, densidade aparente, entre outros. A condutividade

trmica eleva-se com a presena de umidade. Em materiais porosos, como telhas

de barro, observa-se uma elevao considervel devido diferena entre a

condutividade da gua e do ar.

2.5.2 Conveco

A conveco um processo de transporte de energia em virtude da ao

combinada da conduo de calor, armazenamento de energia e movimento de

massa. Segundo Givoni (1998) a conveco pode ser de dois tipos: natural

(causada pela diferena de temperatura) ou forada. Considerando-se a conveco

natural, esta ocorre quando o ar, aps entrar em contato com uma superfcie

aquecida, se expande e sobe. Aps entrar em contato com uma superfcie mais fria,

perde calor e ocorre o processo inverso (o ar resfriado, fica mais denso e desce).

O fluxo da transferncia de calor depende da diferena de temperatura assim como

da posio da superfcie aquecida. O fluxo maior quando a superfcie mais

aquecida o piso, e menor quando o teto a superfcie mais quente.

Em superfcies horizontais, considera-se que o sentido do fluxo de ar pode ser

ascendente ou descendente conforme a temperatura interna seja maior ou menor

do que a externa. A quantidade de calor transmitido nas duas situaes depende

das facilidades do deslocamento do ar que sofre conveco.

Reviso Bibliogrfica 28

2.5.3 Radiao

A energia trmica (calor) est presente em todos os corpos (os quais a

transformam em energia radiante atravs da emisso de ondas eletromagnticas).

"Os corpos no s emitem radiaes infravermelhas, como absorvem tais radiaes

de suas vizinhanas. Estas radiaes so chamadas Radiaes Trmicas"6. Existem

propriedades trmicas7 relacionadas radiao, que dependem do comportamento

da superfcie (como emissor ou receptor da radiao solar) e que so fundamentais

no desempenho trmico do elemento construtivo.

A radiao considerada um fenmeno superficial, pois a emisso do calor

atravs da radiao ocorre nas molculas que se situam a uma distncia menor do

que 1 m em relao superfcie (considerando-se o enfoque na anlise de

edificaes). Radiao assim definida, como sendo a troca de calor entre dois

corpos a partir da capacidade de emitir e de absorver energia trmica - situados a

certa distncia. Pode ocorrer at mesmo no vcuo, pois no preciso que haja um

meio para propagao. Quanto radiao solar, o comportamento dos materiais

seletivo segundo a radiao incidente, de modo que a quantidade de energia

absorvida, refletida e transmitida varia conforme o comprimento de onda

(considerando-se os espectros ultra violeta, visvel e infravermelho).

2.6 Propriedades termofsicas e caractersticas dos materiais

A melhoria do desempenho trmico das telhas (e de qualquer outro elemento)

consiste de estudos detalhados que englobem todos os aspectos que relacionem os

materiais construtivos em relao ao clima. A cobertura, ao mesmo tempo em que

recebe grande quantidade de calor, tambm irradia este calor acumulado, noite.

Essa propriedade varia conforme as caractersticas trmicas dos materiais e deve

ser utilizada conforme as estratgias climticas mais adequadas em cada local.

6 Extrado de: www.pcarv.pro.br/luz/radiacao_termica/radiacao_termica_2.htm 7 Como emissores Emissividade; como receptores: absortncia () e refletncia ()

Reviso Bibliogrfica 29

As propriedades termofsicas dos materiais construtivos que interferem nas

formas de transmisso de calor so: Absortncia, refletncia e emissividade

(caractersticas superficiais radiao de onda longa); condutividade trmica (dos

materiais); calor especfico (dos materiais); transparncia radiao; resistncia e

condutncia (dos componentes); capacidade trmica (dos componentes);

coeficiente de conveco superficial; caractersticas dos materiais (transparentes e

opacos) em relao radiao solar e coeficiente global de transmisso trmica (de

componentes).

O desempenho trmico dos materiais depende da parcela de radiao solar

incidente, assim como das propriedades das superfcies atingidas. Aps a radiao

solar incidir, as parcelas so absorvidas, refletidas e transmitidas (conforme

superfcie opaca ou transparente), mas independentemente de qual desses

processos seja predominantes, h sempre um ganho de calor. As caractersticas

das superfcies em relao radiao trmica so: a absortncia, a refletncia e a

emissividade. A tabela 2.2 contm algumas definies.

Emissividade Quociente da taxa de radiao emitida por uma superfcie pela taxa de radiao emitida por um corpo negro, mesma temperatura

Emitncia Taxa de emisso de radiao por unidade de rea

Absortncia radiao solar Quociente da taxa de radiao solar absorvida por uma superfcie pela taxa de radiao solar incidente sobre esta mesma superfcie

Absortncia em ondas longas

Quociente da taxa de radiao de ondas longas que absorvida por uma superfcie pela taxa de radiao de ondas longas incidente sobre esta superfcie.

Refletncia radiao solar Quociente da taxa de radiao solar refletida por uma superfcie pela taxa de radiao solar incidente sobre esta mesma superfcie

Refletncia em ondas longas

Quociente da taxa de radiao de ondas longas que refletida por uma superfcie pela taxa de radiao de ondas longas incidente sobre esta superfcie

TABELA 2.2: Caractersticas trmicas de materiais, elementos e componentes construtivos

Fonte: ABNT 2005, parte 1

Reviso Bibliogrfica 30

As superfcies opacas8 absorvem uma parte da radiao incidente e refletem a

outra parcela em relao ao total da radiao incidente sobre estas. A equao que

define esta relao dada por:

+ = 1, (onde a absortncia e a refletncia) (3)

Como referncia, considera-se que um corpo negro ideal absorve (e emite)

toda a radiao incidente na mesma proporo, ou seja, = = 1, = 0. Para Szokolay (2004), "a absortncia radiao solar, determina a frao da energia

solar radiante absorvida e convertida em calor". Corresponde a uma reao

radiao solar, sendo funo da cor da superfcie (superfcies escuras apresentam

valores elevados enquanto que claras ou metlicas brilhantes apresentam valores

baixos). J a refletncia () responsvel pela parcela da energia solar incidente

em um corpo, e que refletida por este sem que ocorra modificao de sua

temperatura superficial.

Ao considerar um comprimento de onda determinado, a emissividade , em

termos quantitativos, igual absortncia (contudo ocorre uma variao para

diferentes comprimentos de onda), de modo que a radiao trmica de um corpo

absorvida na mesma proporo em que emitida.

Segundo Guyot et al (1983) em relao radiao solar e radiao de onda

longa os materiais so classificados em quatro grupos: seletivos quentes, seletivos

frios, refletores e corpos negros. Os materiais seletivos quentes so caracterizados

por possurem pequena reflexo da radiao de ondas curtas e da emissividade.

Tm dificuldade em perder calor para o meio externo devido baixa emissividade e

absorvem muito a radiao solar (exemplos: ao galvanizado novo, cobre tratado,

etc). J no caso de materiais seletivos frios, estes possuem elevada emissividade e

alta reflexo radiao solar (e consequentemente reduzida absoro). Em funo

da alta emissividade perdem calor para o meio rapidamente (pintura branca,

mrmore branco, cal, etc.). Os materiais refletores, como as superfcies polidas,

apresentam baixa emissividade e elevada reflexo. Os corpos negros (como asfalto,

concreto) apresentam elevada emissividade e baixa reflexo para radiao de

ondas curtas, alm de ganhar e perder calor com facilidade.

8 Normalmente, quanto mais escura for a superfcie, maior ser sua absortncia.

Reviso Bibliogrfica 31

Em relao influncia das cores sobre a absortncia e refletncia, Castro

(2002) realizou anlises espectrofotomtricas para a refletncia radiao solar de

tintas em diferentes cores, com o objetivo de demonstrar as respectivas parcelas

nas regies de luz visvel e infra-vermelho. Foi verificado que, dentre as amostras

ensaiadas, as cores que tiveram menor influncia no ganho de calor solar foram

branco, marfim e vanilla (com refletncias superiores a 70%), enquanto que as

amostras de cores preto, azul profundo, alecrim e telha, por apresentarem baixas

refletncias (inferiores a 40%) foram as que mais tiveram influncia no ganho de

calor.

Em pesquisa realizada por Krger et al (2005) foi realizada a anlise do

desempenho trmico atravs de monitoramento em clulas teste com coberturas

de cimento-amianto (com e sem a utilizao de embalagens Tetra Pak) e

comparao com o isolamento proporcionado por manta tipo "foil" (considerado um

isolante por reflexo, refletindo 95% do calor irradiado e com emissividade =5%).

As propriedades ou caractersticas que determinam o comportamento trmico

de um fechamento opaco, segundo Rivero (1985) so: a absortncia, a

emissividade, a condutividade trmica, o calor especfico e a espessura dos

materiais. Segundo o autor, o coeficiente de absoro (ou absortncia) de grande

importncia para a superfcie exterior, sendo maior no vero (sua importncia)

quando os fechamentos (principalmente o horizontal) recebem grandes quantidades

de radiao solar. A influncia deste coeficiente tambm elevada na medida em

que o fechamento tem menor resistncia e amortecimento. A reduo da

absortncia da superfcie a partir de uma cor adequada um dos recursos para

reduo do efeito trmico da radiao solar nos perodos de calor. Granja (2002)

constatou a importncia da absortncia na superfcie externa de fechamentos

opacos, a qual tem relao direta com a baixa inrcia trmica (isto , quanto

menores os valores de inrcia, maior a importncia de valores elevados para a

absortncia). Em fechamentos opacos de pequena espessura a absortncia passar a

assumir maior importncia do que a inrcia.

Rivero (1985) afirma ainda que a reduo do ganho de calor interno depende

do correto tratamento da parte externa e interna das telhas. As chapas de metal,

conforme concepo do autor, tm grande problema do ponto de vista trmico.

Essas placas, em alguns momentos de vero, convertem-se em enormes painis

radiantes, cujas temperaturas superficiais alcanam e elevam-se alm dos 60C.

Em relao a esta situao, a emissividade tambm influencia a transmisso de

Reviso Bibliogrfica 32

calor por radiao. As lminas metlicas (com temperaturas consideradas normais

no espao exterior) tm uma emissividade baixa para as ondas que emite. Esta

emissividade diminui conforme aumentado o polimento da lmina (e se eleva com

a oxidao mas sempre se mantm abaixo da emissividade dos outros materiais).

Alm disso, a posio da lmina metlica importante, pois perde a efetividade

pela acumulao de p. A tabela D.2 (anexo D) apresenta alguns valores de

emissividade segundo o tipo de superfcie.

Segundo Givoni (1981):

O fluxo de calor para o interior do edifcio diminui conforme a

capacidade trmica de sua estrutura aumenta. Quando a espessura da

parece aumentada, a fim de se elevar a capacidade trmica, a resistncia

trmica total aumenta proporcionalmente; assim, o efeito trmico muito

maior. A amplitude de temperatura interna varia como uma funo

exponencial da espessura da parede, e, consequentemente, a temperatura

mxima deveria diminuir, e a mnima aumentar exponencialmente com o

aumento da espessura. Na prtica, o efeito quantitativo da espessura na

temperatura superficial interna e na temperatura do ar tambm depende da

ventilao e da cor externa.

Em relao resistncia trmica total, segundo definio da ABNT (2003),

resistncia trmica total (Rt; unidade: m.K/W) o somatrio do conjunto de

resistncias trmicas correspondentes s camadas de um elemento ou componente,

incluindo as resistncias superficiais interna e externa. Conforme o processo de

transmisso de calor analisado so encontradas resistncias trmicas diferentes: a

resistncia transferncia de calor por conduo (que depende do coeficiente de

condutividade) e por conveco (que depende do coeficiente de transferncia de

calor por conveco, h, interno e externo).

2.6 Coberturas 9

9 Seguindo o enfoque do presente trabalho (telhas), a primeira abordagem refere-se s coberturas, para

posteriormente ser concentrado no elemento telha. No entanto, ao longo da reviso bibliogrfica so

considerados todos os aspectos que apresentam estreita ligao com as telhas.

Reviso Bibliogrfica 33

A envoltria de uma edificao constituda por todos os componentes

(paredes, telhados, portas e janelas) que separam do meio externo, exercendo

simultaneamente, o contato e a proteo contra a influncia as variveis climticas

(temperatura, radiao solar, umidade, etc.). O conhecimento dos processos fsicos

que ocorrem na envoltria, alm das propriedades dos materiais utilizados em cada

componente da edificao, fornece informaes acerca da energia trmica e

consequentemente, do desempenho trmico de cada componente, assim como de

toda a edificao.

As coberturas constituem parte fundamental em edificaes, protegendo tanto

a prpria edificao quanto os usurios dos efeitos nocivos do clima. Esta proteo,

no entanto, depende das propriedades trmicas dos elementos da cobertura que

podero gerar condies internas mais adversas do que a do meio externo. As

coberturas devem responder com eficincia a diversos fatores, como desempenho

estrutural, trmico e acstico, estanqueidade, proteo contra incndio, entre

outros.

Em edificaes trreas, considerando-se o envelope composto pelas

vedaes e cobertura, esta ltima responsvel pelo acrscimo de considervel

parcela da carga trmica em funo de sua exposio permanente radiao solar.

Dentre os componentes da cobertura, a telha o elemento construtivo mais

importante em relao a este ganho de calor (especialmente no caso de coberturas

sem forro), pois interfere no conforto trmico e at mesmo no consumo de energia.

Em coberturas simples, a propriedade do material de importncia fundamental,

pois como no existem outras camadas, a proteo contra o excesso de passagem

de calor s pode ser realizada pela prpria telha.

Segundo Domnguez et al (1992), no projeto de uma cobertura devem ser

considerados simultaneamente trs fatores:

- Controle solar (quantidade de sombra produzida e adequao da forma

da superfcie ocupada);

- Parcela de radiao que atravessa a cobertura em relao ao total que

incide sobre ela (o que depende do tipo de cobertura e dos materiais utilizados);

- A quantidade de calor absorvido e dissipado pela cobertura (o que depende

do tipo de cobertura, da forma e da cor da superfcie).

Reviso Bibliogrfica 34

Uma correta especificao de cobertura depende, sobretudo, dos

conhecimentos do profissional da construo civil acerca das exigncias

fundamentais, responsveis por um bom desempenho (como impermeabilidade,

resistncia ao impacto, isolamento trmico, leveza e durabilidade). Alm disso, o

profissional deve conhecer as variveis climticas de cada regio e de sua relao

com as propriedades trmicas dos materiais.

O mercado oferece cada vez mais, maior variedade de telhas, compostas por

diversos tipos de materiais. Atualmente existem tambm os materiais que se

enquadram na categoria ecolgicos, por serem compostos de resduos e no

desprenderem substncias nocivas.

No presente trabalho optou-se pelos quatro tipos de telhas (cermica,

fibrocimento, ao e material reciclado de embalagem longa vida) devido a sua

grande utilizao em edificaes trreas (cermica e fibrocimento,

predominantemente em residncias e ao em galpes industriais). No caso da telha

de material reciclado, sua escolha ocorreu em funo de se comparar seu

desempenho em relao aos materiais convencionais, uma vez que esta ainda no

amplamente utilizada no mercado.

2.7 Desempenho trmico de telhas

A intensidade da radiao solar depende do comprimento da trajetria que os

raios solares tm que atravessar ao longo da atmosfera, o que est condicionado,

inclusive altura solar (a qual funo da hora). A atuao da radiao solar sobre

as edificaes determinada pelas condies atmosfricas, localizao geogrfica,

pelo ngulo de incidncia dos raios solares sobre o solo e as superfcies (lei do

cosseno), pela distncia de sua trajetria ao atravessar a atmosfera (lei das

massas) e pela prpria composio da atmosfera.

A radiao solar ao incidir sobre uma superfcie opaca, tem uma parcela da

energia absorvida e outra refletida. A parcela absorvida (onda curta) emitida ou

novamente irradiada sob a forma de radiao de onda longa. Contudo, a

emissividade e a absortncia, so os mesmos, para um mesmo material, em

regies de mesmo comprimento de onda (GIVONI, 1981).

Reviso Bibliogrfica 35

Quanto s formas de transmisso de calor por radiao, estas so:

1. Radiao direta do sol (onda curta);

2. Radiao difusa, proveniente do cu (onda curta);

3. Radiao refletida (albedo onda curta);

4. radiao reemitida, de onda longa (produzida no processo de absoro das

superfcies, aquecendo o solo ou as superfcies, materiais, objetos, etc. - aps

algum tempo, depende das propriedades termofsicas de cada material ou

superfcie, a energia incidente absorvida e reemitida na forma de onda longa -

calor).

Os estudos de desempenho de trmico de telhas devem considerar a

intensidade da radiao solar incidente, a qual varia conforme a latitude. Em

latitudes prximas ao equador (figuras 2.7 e 2.8) observa-se que os raios solares

incidem ortogonalmente superfcie terrestre (B) e com um ngulo de incidncia

bastante inferior 90 em latitude elevadas (A). Alm disso, observa-se que nestas

latitudes (A), os raios solares tm que atravessar camada mais espessa da

atmosfera, o que faz com que esta radiao chegue at a superfcie com menor

intensidade. Variaes na orientao e inclinao podem maximizar ou minimizar os

valores da radiao solar incidente nestas superfcies. Alm disso, a intensidade e

ngulo desta radiao variam conforme a poca do ano (nos solstcios e

equincios).

Figura 2.7: Variao da intensidade da radiao solar conforme a latitude

(Fonte: GONZALEZ, 1986)

Figura 2.8: Representao da radiao solar incidente em A e B

(Fonte: GONZALEZ, 1986)

A B

Reviso Bibliogrfica 36

Os padres de desempenho trmico dos telhados esto necessariamente

condicionados realidade climtica do local em que ser inserida a edificao.

Silveira et al (2004) verificaram que as coberturas esto mais expostas insolao

do que as paredes (recebem em mdia 12 horas de insolao, conforme a poca do

ano, enquanto que as paredes recebem uma radiao trmica direta de 5,5 a 6

horas, para latitudes maiores). A figura 2.9 ilustra a diferena quando se

comparam as parcelas de carga trmica recebida pelas paredes e coberturas em

habitaes trreas.

Em relao intensidade da radiao solar que atinge as telhas, o vero a

poca mais preocupante, especialmente em edificaes de baixo custo. Ao incidir

na edificao e, inclusive em seu entorno, a radiao solar transforma-se em

energia radiante na faixa do espectro correspondente ao infravermelho,

contribuindo para a elevao da temperatura do ambiente interno da edificao.

Durante o inverno, os ganhos solares e internos tendem a manter a

temperatura interna do ar mais elevada do que a externa, mas o telhado o

responsvel pelas maiores perdas. Isto ocorre principalmente durantes noites de

cu limpo, quando o resfriamento radiativo10 faz com que a temperatura da

superfcie externa do telhado cai abaixo da temperatura externa do ar.

Givoni (1981) afirma que o controle da influncia da radiao solar pode ser

realizado a partir da cor da superfcie externa, o que, consequentemente altera o

desempenho trmico de uma edificao (uma parcela da radiao solar absorvida

convertida em calor transmitida para o interior da edificao).

10 O resfriamento radiativo consiste na perda de calor da Terra por emisso de radiao infravermelha, principalmente noite, sob cu limpo Fonte: http://fisica.ufpr.br/grimm/aposmeteo/cap5/cap5-7-3.html

Figura 2.9: Carga Trmica recebida por habitaes trreas e isoladas

Fonte: MASCAR (1992)

Reviso Bibliogrfica 37

Com o objetivo de verificar os ganhos e/ou perdas que comprometem o

desempenho trmico de telhas (e em outros materiais), diversas pesquisas so

realizadas em universidades. O monitoramento em clulas teste e prottipos, por

exemplo, tem sido amplamente utilizado, uma vez que foi verificado seu carter de

anlise prtica e confivel (desde que os aparelhos estejam devidamente

calibrados).

Krger et al (2004) realizaram a verificao do desempenho trmico de

materiais de vedao por meio do monitoramento de prottipos. Prottipos em

escala reduzida possibilitam a anlise comparativa para diferentes materiais,

inclusive, segundo o prprio autor, podendo-se estend-la para coberturas,

estratgias de ventilao, acabamento de superfcies, entre outros.

Assim como a presente pesquisa, cujo monitoramento foi realizado na cidade

de So Carlos, Souza et al (1995) analisaram, a partir de monitoramento de

clulas-teste, o desempenho trmico para trs tipos de coberturas, para o clima de

So Carlos. Verificou-se que as variaes da temperatura interna das clulas-teste

foram prximas da temperatura exterior (o que no favorvel, pois a temperatura

interna fica sujeita s constantes variaes da temperatura externa).

Silveira et al (2004) em sua anlise dos critrios para a definio de

coberturas em habitao social enfocam o desempenho trmico como fator

fundamental para a garantia do conforto trmico em habitaes trreas. Verificou-

se que os requisitos mnimos de conforto no so atendidos. Atravs do enfoque

bioclimtico os autores citam as possibilidades de melhoria de desempenho trmico

para toda a edificao.

Teixeira et al (2005) monitoraram em prottipos (para a cidade de

Campinas), o desempenho trmico de trs tipos de coberturas (fibrovegetal,

metlica e membrana tensionada de PVC), atravs da aplicao de tcnicas de

resfriamento radiante e evaporativo.

Simioni et al (2003) analisaram o desempenho trmico de coberturas atravs

de simulaes computacionais, com o objetivo de orientar os profissionais da

construo civil na correta escolha do tipo de cobertura. Em uma das simulaes foi

analisada a influncia da cor em telhas de fibrocimento com absortncias distintas

(e com laje de concreto 10 cm e reboco 2 cm). Observou-se que a mxima

Reviso Bibliogrfica 38

diferena de temperatura superficial interna entre as telhas foi de

aproximadamente 6C (para =0,2 e =0,8).

2.7.1 Influncia da refletncia na temperatura superficial dos materiais

A refletncia dos materiais corresponde parcela refletida da radiao solar

incidente sobre as superfcies. uma varivel que pode evitar (quando elevada) o

ganho de calor para o interior das edificaes. "Superfcies com elevado albedo11 e

emissividade permanecem mais frias quando expostas radiao solar, pois

absorvem menos radiao e emitem mais radiao trmica para o espao.

Consequentemente transmitem menos calor para o entorno" (FERREIRA et al,

2003).

As temperaturas superficiais das telhas (resultantes da intensidade da

incidncia de radiao solar) exercem influncia sobre o ganho de calor interno. A

equao para determinao da temperatura de uma superfcie exposta ao sol

apresentada no trabalho de Bretz et al (1998) em que so consideradas:

= albedo ou refletncia solar;

I = radiao solar incidente na superfcie (W/m2)

= emissividade da superfcie

= constante de Stefan Boltzmann (5,67 * 10-8 W/m2K4)

Ts = temperatura de equilbrio da superfcie (K ou C)

Tcu = temperatura radiante do cu (K ou C)

11 "Por albedo entende-se a refletncia especular e difusa integrada no intervalo com comprimento de onda entre 290 e 2500nm, que engloba aproximadamente 96% da Radiao Solar que atinge a superfcie terrestre". (FERREIRA et al, 2002)

Reviso Bibliogrfica 39

hc = coeficiente de conveco (W/m2 K ou W/m2 C)

Ta = temperatura do ar (K ou C)

Com esta metodologia so avaliadas as caractersticas da superfcie dos

materiais, em funo da refletncia e emissividade de cada um. Pode-se assim,

estimar a temperatura superficial de qualquer material, em situaes com elevado

valor de radiao solar (especialmente em baixas latitudes) em funo de sua

refletncia e emissividade. Segundo Ferreira et al (2003), quanto mais prxima

temperatura superficial do material em relao temperatura do ar, menor ser a

transmisso de calor para o ar por conveco e para o entorno por radiao.

Segundo Bretz (1998) a influncia da cor externa na temperatura do ar

interno est relacionada a outros parmetros, alm da refletncia, como por

exemplo, a capacidade e a resistncia trmica das edificaes. Em edificaes com

valores pequenos de transmitncia trmica (U) e capacidade trmica elevada, o

efeito da cor externa to importante quanto para uma edificao que apresente

alta transmitncia e baixa capacidade trmica.

Em relao refletncia das superfcies, Berdahl & Bretz (1997), atravs de

uma pesquisa sobre a refletncia de materiais para telhados, verificaram a reduo

desta (refletncia) na medida em que era aumentada a rugosidade. Neste trabalho

foram realizados ensaios com revestimento branco para telhas (em uma amostra a

pintura foi aplicada sobre um substrato de vidro e na outra em um sarrafo de

asfalto). Constatou-se que a superfcie lisa apresentou uma refletncia 25% maior

do que a superfcie rugosa.

Bansal et al (1992) consideram que o efeito da cor da superfcie externa na

temperatura interna de um ambiente possa estar condicionado a outros parmetros

em relao ao ponto de vista passivo que envolvam a taxa de ventilao e o ganho

de radiao solar direta para o interior do edifcio.

Todas as pesquisas realizadas em relao refletncia apontam para a sua

importncia em relao reduo de temperatura superficial, e por consequncia,

de menor transmisso de calor para o ambiente interior.

Reviso Bibliogrfica 40

Segunda Parte

2.8 Normalizao

A segunda parte exibe inicialmente, um panorama da estruturao da ABNT,

em seguida, uma apresentao da norma NBR 15220 e do projeto de norma

Desempenho de edifcios habitacionais at cinco pavimentos (que apresentam

algum aspecto relacionado ao componente telha) e uma breve anlise da

necessidade de normas para produtos ecolgicos. Pretende-se com esta abordagem

identificar nestas normas, a amplitude dos aspectos referentes a este componente,

para, no decorrer do trabalho demonstrar as lacunas existentes na questo de

desempenho trmico.

2.8.1 A ABNT e o processo de normalizao

Segundo definio da ABNT, "norma um documento, estabelecido por

consenso e aprovado por organismo reconhecido, que fornece, para uso comum e

repetitivo, regras, diretrizes ou caractersticas para atividades ou seus resultados,

Reviso Bibliogrfica 41

visando obteno de um grau timo de ordenao em um dado contexto"12. Os

princpios gerais das normas (como objetividade, aplicabilidade, homogeneidade e

planejamento) buscam relacionar a coerncia entre a proposta e sua adequada

aplicao, atravs de um estilo simples e conciso de escrita.

A normalizao fundamental, pois configura como tema estratgico, tendo

impacto direto no desenvolvimento de novos produtos, podendo reduzir ou criar

barreiras tcnicas ao comrcio. A importncia da normalizao se verifica na

necessidade de adequao dos produtos dentro de um patamar de qualidade.

A eficincia de uma norma depende de diversos fatores, os quais devem ser

igualmente atendidos (resposta a uma necessidade real, obteno de soluo

satisfatria, gerao de benefcios e atualizao contnua). Alm disso, as fases

devem ser elaboradas com total planejamento, considerando-se os fatores

primordiais para o sucesso da criao e implementao de uma norma (delimitao

do problema, frequncia de reclamaes, segurana, volume e repetitividade).

Uma norma s mencionada aps ocorrncia do problema que a gerou e

sempre decorre de um trabalho voluntrio, devendo ser elaborada por entidades

representativas do setor (cuja aprovao est subordinada a um consenso). Para

ser criada, precisa inicialmente ter uma demanda, para entrar em um programa de

normalizao e s ento ser iniciada a elaborao de um projeto de norma. Atravs

de consulta nacional (os projetos de normas atualmente ficam disponveis no site

da ABNT), os projetos so votados por pessoa, empresa ou entidade scia da ABNT.

Caso seja aprovado o projeto torna-se norma, caso contrrio retorna fase de

elaborao de projeto de norma.

A elaborao de projeto de norma realizada por uma comisso de estudos

composta pelo fabricante, representante do consumidor e representantes neutros

(oriundos de universidades, centros de pesquisa, etc.). O papel da comisso de

estudos segundo o INMETRO abrange as seguintes funes:

- Elaborar e revisar as normas Brasileiras de acordo

com as demandas apresentadas;

12 Nota da norma: Convm que as normas sejam baseadas em resultados consolidados da cincia, tecnologia e da experincia acumulada, visando obteno de benefcios para a comunidade.

Reviso Bibliogrfica 42

- Assegurar o cumprimento das diretrizes da ABNT para

o processo de elaborao de normas brasileiras;

- Deliberar sobre o envio de projetos de norma para

consulta nacional e para homologao como norma

brasileira;

- Analisar as sugestes ou objees recebidas durante

o perodo de consulta nacional.

Alm da elaborao das normas tcnicas, fundamental a atuao de centros

tecnolgicos (credenciados pelo INMETRO), devidamente capacitados, para

produzirem resultados prticos e quantificarem as determinaes das normas,

explicitando os limites de cada produto (permitindo no seu uso posterior, a

classificao do produto, seleo de atributos para comparao a partir de

parmetros tcnicos qualitativa e quantitativamente significativos).

2.8.2 Normas e projetos de normas brasileiras

Ao abordar o desempenho trmico dos materiais fundamental conhecer as

normas e projetos de normas que tm relao com este. Amorim et al (2004)

realizaram uma reviso sobre normas e projetos de normas tcnicas existentes no

Brasil, relacionadas ao conforto e eficincia energtica (neste caso com o enfoque

em janelas). Foi verificado que o Brasil possui alguns projetos de norma, cujo

objetivo primordial garantir o desempenho trmico das edificaes.

No Brasil verificam-se a existncia de diversas pesquisas buscando discutir e

analisar as implicaes das recomendaes dos projetos de norma existentes. Com

este enfoque podem ser citados, por exemplo, Pereira et al (2005) que discutiram

as recomendaes para projeto arquitetnico do Projeto de Norma de Desempenho

trmico de edificaes de interesse social, a partir de estudos de caso e de

simulaes para a cidade de Belo Horizonte (MG).

As pesquisas no Brasil com o objetivo de elaborao de critrios para a

avaliao do desempenho trmico de habitaes populares so realizadas pelo

Grupo de Conforto Ambiental e Eficincia Energtica da Associao Nacional de

Reviso Bibliogrfica 43

Tecnologia do Ambiente Construdo (ANTAC) e pelo Instituto de Pesquisas

Tecnolgicas (IPT) (Gonalves, 2003).

Na cronologia do avano dos estudos envolvendo a elaborao de normas de

desempenho, observaram-se trs momentos chave:

- Em 1981, com o trabalho Elaborao dos Critrios Mnimos para Avaliao

de habitaes de Interesse Social;

- No incio dos anos 90 com a criao da Comisso de Estudos sobre

Desempenho Trmico e Eficincia Energtica de Edificaes;

- Em abril de 2005 foi publicada a NBR 15220: Desempenho trmico de

Edificaes (ABNT, 2005).

Em relao s normas de telhas, as normas atualmente vigentes enfocam

questes necessrias, mas tambm deixam uma lacuna, porque no especificam

requisitos fundamentais, como as propriedades que interferem no desempenho

trmico.

As normas da ABNT tratam apenas de condies gerais (fabricao,

identificao, unidade de compra, aspecto visual, caracterstica sonora,

caractersticas geomtricas forma, dimenses nominais e empenamento) e

condies especficas (massa, absoro de gua, impermeabilidade, carga de

ruptura flexo)13. Assim, estas normas no apresentam nenhuma informao que

seria necessria para uma especificao adequada em relao ao desempenho

trmico.

As normas devem estar em conformidade com o uso do produto, ou seja,

devem-se priorizar os aspectos mais relevantes no desempenho global quando da

aplicao do material. Alm disso, esto sujeitas a reviso conforme so verificadas

as necessidades do mercado. Assim, ao se tratar de telhas fundamental atentar

para todas as questes que interferem no desempenho trmico.

13 Os detalhes de cada norma encontram-se no Anexo B

Reviso Bibliogrfica 44

2.8.2.1 NBR 15220

A norma NBR 15220: Desempenho trmico de Edificaes, foi resultado de

um amplo processo de discusso14, tendo sida elaborada pelo Comit Brasileiro da

Construo Civil, sob liderana da UFSC (Universidade Federal de Santa Catarina).

A Comisso de Estudo de Desempenho Trmico de Edificaes foi responsvel por

sua aprovao em 2003. Dois anos aps a aprovao, a norma foi publicada e

entrou em vigor.

Esta norma est estruturada em cinco partes, conforme o formato ABNT, com

o objetivo de otimizar o desempenho trmico das edificaes, atravs de sua

melhor adequao climtica (ABNT,2005). So estas:

- Parte 1: Definies, smbolos e unidades;

- Parte 2: Mtodos de clculo da transmitncia trmica, da capacidade trmica, do

atraso trmico e do fator de calor solar de elementos e componentes de

edificaes;

- Parte 3: Zoneamento bioclimtico brasileiro e diretrizes construtivas para

habitaes unifamiliares de interesse social;

- Parte 4: Medio da resistncia trmica e da condutividade trmica pelo princpio

da placa quente protegida;

- Parte 5: Medio da resistncia trmica e da condutividade trmica em regime

estacionrio pelo mtodo fluximtrico.

A parte 3 desta norma determina recomendaes de projetos (em relao aos

materiais utilizados e conforme estratgias passivas) especficas para habitaes

unifamiliares de interesse social a partir do Zoneamento bioclimtico15. O Brasil

dividido em oito zonas relativamente homogneas quanto ao clima, com

recomendaes tcnico-construtivas16 com o objetivo de otimizar o desempenho

14 como pde ser visto na breve cronologia dos estudos citado na pgina anterior.

15 zoneamento estabelecido com base nos dados das Normais Climatolgicas disponveis para 330

cidades.

16 Consultar o Anexo A para informaes

Reviso Bibliogrfica 45

trmico das edificaes. Os parmetros desta norma delimitam, por exemplo, as

dimenses das aberturas de ventilao, proteo das aberturas, a tipologia de

coberturas e paredes, alm de estratgias de condicionamento trmico passivo

conforme as especificidades do clima de cada regio. Estas informaes servem

apenas como orientao.

Na parte 3 desta norma as diretrizes construtivas so assim definidas ao se

identificar a zona bioclimtica a qual pertence a regio da edificao analisada. A

cidade de So Carlos est situada na zona bioclimtica 4. Para cada zona

bioclimtica a norma determina valores aceitveis para as caractersticas

termofsicas17 dos elementos construtivos, como: atraso trmico (), transmitncia

trmica (U) e fator solar (Fs).

Em relao s estratgias de condicionamento ambiental sugeridas pela NBR

15220-3 foi necessria uma adaptao dos limites da zona de conforto, das

referncias de Givoni (1992) e Mahoney (KOENIGSBERGER et al, 1973), realidade

climtica brasileira (RORIZ et al, 1999).

A norma NBR 15220-2 determina os modos de clculo das propriedades

trmicas18 de elementos e componentes da edificao (resistncia, transmitncia e

capacidade trmica, atraso trmico e fator de calor solar) nas condies de um

regime estacionrio de calor.

Considerando-se elementos opacos, o fator de ganho de calor solar (ou fator

solar) definido pela equao:

FSo=100.U..Rse (3)

Onde:

FSo fator solar de elementos opacos (%);

U Transmitncia (w/m.k);

absortncia radiao solar (%);

17 Os limites destas caractersticas termofsicas so apresentados na tabela A.5 Anexo A

18 Dentre estas propriedades citadas, ser enfatizado apenas o fator de ganho de calor solar para superfcies opacas, por ter relao direta com a absortncia (e esta ter relao com a refletncia).

Reviso Bibliogrfica 46

Contudo, como adota-se o valor de 0,04 para a resistncia superficial externa,

a frmula passa a ser:

FSo=4.U. (4)

Esta norma define um limite mximo para o fator solar, de modo que

determinado um valor mximo da absortncia () a partir dos valores da transmitncia trmica e do fator solar, como visto na equao:

FSo/(4.U) (5)

2.8.2.2 Projeto de norma de desempenho de edifcios habitacionais at

cinco pavimentos

O significado da palavra desempenho corresponde ao comportamento em

uso do produto, caracterizando-se o fato de que este deve apresentar certas

propriedades para cumprir a funo proposta quando sujeito determinadas

influncias ou aes durante a sua vida til. Essas aes que atuam sobre o edifcio

so chamadas condies de exposio (Gonalvez et al, 2003). A avaliao do

desempenho de um produto gera a necessidade de definio das condies que

devem ser satisfeitas em situaes de uso corrente.

A proposta da norma (02:136.01.007) estabelece parmetros para posterior

verificao das condies de uso das edificaes e define as informaes que

devem constar num projeto. So delimitados valores para que se possa constatar

se a edificao, sob processo de avaliao, atende um desempenho global mnimo,

para qualquer sistema construtivo empregado.

A elaborao do projeto de norma de desempenho de edifcios habitacionais

at 5 pavimentos ocorreu em conformidade com a realidade social, econmica e

industrial do pas, segundo critrios de segurana, habitabilidade, higiene e sade,

durabilidade e adequao ambiental. Todos os critrios de desempenho (trmico,

lumnico e acstico) foram elaborados tendo como referncia os projetos de

Reviso Bibliogrfica 47

normalizao em conforto ambiental, conforme o zoneamento bioclimtico definido

neste (NBR 15220-3).

Neste projeto de norma, a edificao dividida nos seguintes elementos

construtivos para anlise: fundaes, estrutura, paredes internas, fachadas,

cobertura, divisrias internas, pisos internos, sistemas hidrulico-sanitrios, de

telecomunicaes, de gs e eltricos, de transporte e de segurana e proteo.

Diversas condies de desempenho consideram estes elementos construtivos de

forma geral. O projeto estabelece ainda, para qualquer sistema construtivo,

condies pr-determinadas. Ao no restringir o sistema construtivo, h espao

para a incluso de novas tecnologias construtivas.

Na parte 5 do projeto de norma (Coberturas), item 11, so citados os trs

procedimentos alternativos (simplificado, simulao e medio) para a avaliao da

adequao de habitaes segundo o zoneamento bioclimtico brasileiro (2005).

Esta norma (Projeto 02:136.01.001 Parte 1: Requisitos Gerais) adota o

procedimento 1 (Simplificado), o qual refere-se s propriedades trmicas,

transmitncia e absortncia dos materiais utilizados nas coberturas. No processo de

medio so considerados dias tpicos de inverno e vero para as cidades

brasileiras (tabelas 2.3 e 2.4).

Considerando-se o mtodo simplificado, dentro do requisito de isolao

trmica da cobertura, determina-se que estas propriedades trmicas alcancem

valores adequados a cada zona bioclimtica para atingir um desempenho trmico

satisfatrio. Em relao transmitncia trmica (U) das coberturas, os nveis de

Tabela 2.3 - Critrio de avaliao de desempenho trmico para condies de vero

Fonte: ABNT, PNBR 02:136.01, 2004

Reviso Bibliogrfica 48

desempenho so apresentados na tabela C1 do anexo C (para o fluxo trmico

descendente), para condies de vero.

Aps a adoo de quaisquer dos trs mtodos, o nvel de desempenho pode

ser classificado como Mnimo (M), Intermedirio (I) ou Superior (S). Conforme o

nvel, a edificao ter uma vida til e um prazo de garantia especficos.

Em relao ao mtodo de avaliao do desempenho trmico de edificaes

ainda na fase de projeto, atravs de simulao computacional, devem ser

considerados dias tpicos de projetos (para vero e inverno), os quais so definidos

a partir dos dados climticos da cidade onde a edificao considerada est inserida.

Quanto aos mtodos de avaliao, em relao transmitncia trmica, sua

determinao segue os clculos especificados na norma NBR 15220-2 (ABNT,

2005). Em relao aos critrios e nveis de desempenho para a absortncia trmica,

a tabela C2 (anexo C) apresenta os valores mximos em relao radiao solar

para superfcies novas. Para isolao trmica, as condies verificadas neste

Projeto de Norma (Parte 5: Coberturas)19, so definidas na tabela C1 (anexo C).

19 A parte 5 desta norma, especfica sobre as exigncias para coberturas19, ser comentada no presente trabalho apenas em relao ao item desempenho trmico.

Tabela 2.4 - Critrio de avaliao de desempenho trmico para condies de inverno

Fonte: ABNT, PNBR 02:136.01, 2004

Reviso Bibliogrfica 49

2.8.2.3 Normas para produtos ecolgicos

Produto ecolgico todo artigo que, artesanal, manufaturado ou

industrializado de uso pessoal, alimentar, residencial, comercial, agrcola e

industrial, seja no-poluente, no txico, notadamente benfico ao meio

ambiente e sade, contribuindo para o desenvolvimento de um modelo

econmico e social sustentvel (ARAJO).

Em relao rea da construo civil (atravs do aproveitamento de resduos,

escrias, etc), o Brasil possui um considervel potencial para a fabricao e

consumo destes produtos, como tijolos de solo cimento, placas de plstico

reciclado, tintas base de silicatos de potssio, telhas recicladas, entre outros. No

entanto, o que se verifica um mercado ainda incipiente. As razes para este

mercado emergente so diversas. Uma delas a de que no existem para este

segmento, nem mesmo, normas tcnicas (como existem para os materiais

convencionais disponveis no mercado).

Apesar da ausncia de normalizao especfica nesta rea, diversas pesquisas

tm sido realizadas no Brasil, com o objetivo de avaliar o desempenho trmico dos

chamados eco-produtos. Oliveira et al (2003) efetuaram experimentos utilizando

uma placa quente protegida para verificar o coeficiente de condutividade trmica de

um isolante trmico alternativo (fabricado a partir da casca de fibra de coco). Para

este material, por exemplo, foi verificado um baixo coeficiente de condutividade

trmica (0,041 W/m.K), similar ao dos isolantes trmicos sintticos existentes no

mercado).

Estudos que incluem o aproveitamento de resduos para melhoria do

desempenho trmico de telhas foram realizados por Labaki et al (2003), os quais

verificaram as possibilidades de utilizao de embalagens tipo longa vida como

isolante trmico para telhas de fibrocimento. Nesta pesquisa constatou-se que o

melhor resultado foi obtido para a embalagem armada com presena de cmara de

ar. Krger et al (2005) realizaram o monitoramento de clulas teste para avaliar o

desempenho trmico de telhas de cimento amianto com e sem aplicao de

embalagens Tetra Pak como isolante trmico (e manta isolante tipo foil). Os

resultados encontrados nas pesquisas realizadas tm demonstrado em alguns

casos, o potencial dos produtos ecolgicos (assim como a necessidade de melhoria

de desempenho trmico em casos outros).

Reviso Bibliogrfica 50

Na pesquisa realizada por Vecchia (2005) foram comparados sistemas

tradicionais de coberturas com uma cobertura verde leve (CVL) a partir da

obteno de dados experimentais (monitoramento da temperatura interna de

clulas teste). Foi verificado para a CVL desempenho trmico satisfatrio, por

apresentar sempre amplitudes trmicas menores em relao aos outros sistemas

monitorados.

Considerando-se as telhas recicladas, como uma forma de garantir sua segura

insero no mercado, necessrio conhecer suas caractersticas, para verificar seu

desempenho em relao aos materiais convencionais, a fim de serem estabelecidos

critrios e classificaes adequadas, e posteriormente, elaboradas normas de

desempenho trmico. No caso das telhas,