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ALLAN ROCHA ARAÚJO IRENE DE AZEVEDO LIMA JOFFILY ESTUDO DA AMPLITUDE TÉRMICA MENSAL NAS MANTAS ASFÁLTICAS NA CIDADE DE BRASÍLIA NO ANO DE 2013 SÃO PAULO 2014

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  • ALLAN ROCHA ARAÚJO

    IRENE DE AZEVEDO LIMA JOFFILY

    ESTUDO DA AMPLITUDE TÉRMICA MENSAL NAS MANTASASFÁLTICAS NA CIDADE DE BRASÍLIA NO ANO DE 2013

    SÃO PAULO2014

  • ALLAN ROCHA ARAÚJO

    IRENE DE AZEVEDO LIMA JOFFILY

    ESTUDO DA AMPLITUDE TÉRMICA MENSAL NAS MANTASASFÁLTICAS NA CIDADE DE BRASÍLIA NO ANO DE 2013

    Trabalho de Conclusão de Curso apresentado aocurso de Pós Graduação em Tecnologia daImpermeabilização, Pós-Graduação lato sensu,do Instituto IDD como requisito parcial para aobtenção do Grau de Especialista em Tecnologiada Impermeabilização.

    Orientador: M.Sc. Luís César Siqueira De Luca

    SÃO PAULO2014

  • AGRADECIMENTOS

    Ao meu bom Deus, por nos dar sabedoria, oportunidade de viver esse

    momento.

    Aos nossos professores que contribuíram e enriqueceram nossos

    conhecimentos em toda a nossa vida acadêmica.

    Ao nosso orientador, César De Luca, por nos ajudar do começo ao fim

    desse trabalho com muita sabedoria, experiência e dedicação e nos mostrar que

    conseguiríamos vencer esta etapa importante em nossas vidas.

    Ao Centro Universitário de Brasília (UniCEUB) pela infraestrutura

    cedida para elaboração dos nossos estudos, especialmente aos técnicos Dida,

    Régis e Vanilson que pacientemente realizaram as medições.

    Agradecer ao Professor José Eduardo Granato, pela ajuda nas

    informações pertinentes para elaboração do trabalho com sua vasta experiência.

    A empresa Viapol pelo material que nos foi cedido para realização

    desta pesquisa.

    Ao aluno e amigo Gustavo Apolinário Aragão que iniciou o trabalho

    durante a sua graduação.

    Ao IDD que nos proporcionou a oportunidade de criação do nosso

    curso com bastante brilhantismo, seriedade e apoio.

    Ao nosso querido coordenador André Figueiró, pelo incentivo e

    dedicação para o surgimento desse curso.

    A turma maravilhosa que se criou ao longo desse curso, onde fizemos

    grandes amigos que levaremos para sempre em nossas vidas e que vai deixar

    enorme saudade.

  • RESUMO

    Este trabalho visou determinar quais das mantas asfálticas apresentamenores amplitudes térmicas quando submetidas a diferentes condições deexposição na cidade de Brasília no ano de 2013. Foram avaliadas as mantasasfálticas autoprotegidas (aluminizadas e ardosiadas) e a manta asfálticatradicional com e sem isolamento térmico abaixo da camada de proteçãomecânica. Para efeito de comparação, também foi estudada a manta asfálticaexposta, apesar de não ser recomendada na prática. Todas as mantas foramcolocadas em área externa exposta às intempéries, no Laboratório de Materiaisdo Centro Universitário de Brasília. A temperatura nas diferentes mantasasfálticas foi monitorada ao longo dos dias, durante doze meses, utilizandosensores termopares. Os resultados obtidos indicaram que a presença da camadade isolamento térmico não diminui significativamente a variação da temperaturana manta asfáltica, entretanto, retarda de forma significativa o fluxo de calorentre o contrapiso e a manta, resultando em um melhor conforto térmico. Entre asmantas autoprotegidas, observou-se que as aluminizadas absorvem menos calorem situações de alta incidência solar quando comparada a manta ardosiada.

    Palavra-Chave: impermeabilização, manta asfáltica, temperatura

    .

  • LISTA DE FIGURAS

    Figura 1: Camadas que compõem o sistema de impermeabilização .............................. 19Figura 2: Mantas asfálticas sem proteção mecânica....................................................... 20Figura 3: Distribuição dos sistemas de impermeabilização em Salvador ...................... 21Figura 4: Componentes da manta asfáltica..................................................................... 25Figura 5: Mantas autoprotegidas .................................................................................... 25Figura 6: Variações de temperatura na impermeabilização............................................ 27Figura 7: Gráfico de desempenho ao longo do tempo.................................................... 31Figura 8: Perfil da temperatura na cobertura em um dia de verão ................................. 36Figura 9: Disposição das mantas e sensores em área externa ........................................ 38Figura 10: Vista das mantas asfálticas expostas ............................................................. 38Figura 11: Curva granulométrica da areia ...................................................................... 41Figura 12: Instalação dos sensores termopares............................................................... 42Figura 13: Colagem das mantas...................................................................................... 43Figura 14: Camada separadora, isolamento térmico e proteção mecânica..................... 43Figura 15: Camadas que compõem os sistemas de impermeabilização ......................... 44Figura 16: Medição da temperatura................................................................................ 45Figura 17: Temperatura em Brasília em 2013 ................................................................ 46Figura 18: Temperaturas máximas mensais – Grupo I................................................... 49Figura 19: Temperaturas máximas mensais – Grupo II ................................................. 49Figura 20: Temperaturas mínimas mensais – Grupo I ................................................... 50Figura 21: Temperaturas mínimas mensais – Grupo II .................................................. 51Figura 22: Temperaturas máximas e mínimas absolutas................................................ 52Figura 23: Temperaturas máximas e mínimas nas mantas do Grupo I .......................... 54Figura 24: Temperaturas máximas e mínimas nas mantas do Grupo II ......................... 55Figura 25: Amplitude térmica mensal – Grupo I............................................................ 55Figura 26: Amplitude térmica mensal – Grupo II .......................................................... 56Figura 27: Eficiência das mantas do Grupo I ................................................................. 57Figura 28: Eficiência das mantas do Grupo II................................................................ 58Figura 29: Temperatura ao longo de um dia quente ....................................................... 59Figura 30: Temperatura ao longo de um dia frio............................................................ 60Figura 31: Freqüência das temperaturas – Grupo I ........................................................ 62Figura 32: Freqüência das temperaturas – Grupo II ....................................................... 62

  • LISTA DE TABELAS

    Tabela 1: Tipos de impermeabilização........................................................................... 18Tabela 2: Parâmetros de ensaio ...................................................................................... 23Tabela 3: Valores de condutibilidade térmica e densidade aparente dos isolantestérmicos .......................................................................................................................... 29Tabela 4: Índices de longevidade ................................................................................... 32Tabela 5: Valores de vida útil mínima de coberturas ..................................................... 33Tabela 6: Exemplos de VUP .......................................................................................... 33Tabela 7: Categoria de impermeabilização para coberturas e resistência à fadiga ........ 34Tabela 8: Mantas asfálticas e condições de exposição ................................................... 37Tabela 9: Classificação das mantas asfálticas conforme NBR 9952.............................. 39Tabela 10: Ensaios de caracterização das mantas asfálticas........................................... 40Tabela 11: Propriedades do isolamento térmico............................................................. 40Tabela 12: Temperatura ambiente mensal...................................................................... 47Tabela 13: Resumo dos dados mensais .......................................................................... 48Tabela 14: Freqüência temperaturas............................................................................... 61Tabela 15: Análise visual das mantas do Grupo II ......................................................... 63Tabela 16: Análise visual das mantas do Grupo I .......................................................... 64

  • SUMÁRIO

    1. INTRODUÇÃO.................................................................................. 101.1. PROBLEMA DE PESQUISA...............................................................11

    1.2. OBJETIVOS..........................................................................................11

    1.2.1. Objetivo Geral ............................................................................11

    1.2.2. Objetivos Específicos .................................................................11

    1.3. HIPÓTESE............................................................................................12

    1.4. JUSTIFICATIVAS ...............................................................................12

    1.4.1. Tecnológicas...............................................................................12

    1.4.2. Econômicas ................................................................................12

    1.4.3. Sociais ........................................................................................13

    1.4.4. Ecológicas ..................................................................................13

    1.5. PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS..........................................13

    1.6. APRESENTAÇÃO DO TRABALHO..................................................14

    2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA.......................................................... 152.1. IMPERMEABILIZAÇÃO ....................................................................15

    2.1.1. Classificação...............................................................................16

    2.1.2. Camadas do sistema de impermeabilização ...............................18

    2.2 MANTAS ASFÁLTICAS.....................................................................21

    2.2.1 Componentes das mantas asfálticas ...........................................22

    2.2.2 Tipos de mantas asfálticas..........................................................23

    2.3 ISOLAMENTO TÉRMICO..................................................................26

    2.3.1 Transmissão de calor ..................................................................27

    2.3.2 Materiais isolantes......................................................................29

    2.4 DESEMPENHO DOS MATERIAIS ....................................................31

    3 PROGRAMA EXPERIMENTAL.................................................... 373.1 MATERIAIS UTILIZADOS ................................................................39

    3.2 MONTAGEM .......................................................................................41

  • 3.3 MEDIÇÕES ..........................................................................................44

    4 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS ................ 464.1 TEMPERATURAS MÁXIMAS MENSAIS ........................................48

    4.2 TEMPERATURAS MÍNIMAS MENSAIS..........................................50

    4.3 AMPLITUDE TÉRMICA.....................................................................53

    4.3.1 Mensal ........................................................................................53

    4.3.2 Diária ..........................................................................................58

    4.1 FREQUÊNCIA DAS TEMPERATURAS............................................60

    4.2 ANÁLISE VISUAL ..............................................................................63

    5 CONSIDERAÇÕES FINAIS E SUGESTÕES PARA

    TRABALHOS FUTUROS....................................................................... 655.1 CONSIDERAÇÕES FINAIS................................................................65

    5.2 RECOMENDAÇÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ...................67

    6 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS............................................. 68

  • 1. INTRODUÇÃO

    O presente trabalho visa determinar a variação de temperatura, ao

    longo de um ano, nas diferentes mantas asfálticas quando expostas às

    intempéries. As mantas asfálticas serão instaladas nas seguintes condições:

    exposta, com isolamento térmico e proteção mecânica e somente proteção

    mecânica. Também serão estudadas as mantas asfálticas autoprotegidas com

    acabamento em alumínio e em grãos de ardósia.

    A temperatura nas diferentes mantas asfálticas será medida ao longo

    do dia (manhã e tarde), durante 12 meses, utilizando sensores termopares. As

    mantas ensaiadas são as descritas anteriormente e submetidas à exposição na

    cidade de Brasília. A temperatura ambiente também será monitorada por

    termômetro digital.

    Os sistemas de impermeabilização utilizados em áreas externas estão

    sujeitos a um envelhecimento natural devido às variações de temperatura a que

    estão submetidos. Em alguns casos recomenda-se a utilização de isolamento

    térmico, sendo que a norma da ABNT, NBR 9575 (2010) define camada de

    proteção térmica como sendo o estrato capaz de reduzir o gradiente de

    temperatura atuante sobre a camada impermeável, protegendo a mesma contra os

    efeitos danosos do calor excessivo.

    Sistemas asfálticos de impermeabilização que apresentam menores

    variações de temperatura quando expostos às intempéries terão maior

    durabilidade além de maior conforto térmico e redução nos gastos com energia.

  • 11

    1.1. PROBLEMA DE PESQUISA

    Dentre os seguintes sistemas de impermeabilização com manta

    asfáltica:

    a) Manta asfáltica expostab) Manta asfáltica com proteção mecânicac) Manta asfáltica com isolamento térmico e proteção mecânicad) Manta asfáltica aluminizadae) Manta asfáltica ardosiada

    Qual deles apresenta a menor amplitude térmica mensal para as

    condições climáticas de Brasília/DF?

    1.2. OBJETIVOS

    Serão apresentados, a seguir, os objetivos gerais e específicos desta

    pesquisa experimental sobre mantas asfálticas.

    1.2.1. Objetivo Geral

    Determinar, dentre os sistemas apresentados anteriormente, qual

    possui a menor amplitude térmica quando expostos às intempéries, ao longo de

    um ano, na cidade de Brasília.

    1.2.2. Objetivos Específicos

    Mensurar a eficiência do isolamento térmico a partir das temperaturas

    nas mantas asfálticas com e sem isolamento;

    Analisar o desgaste superficial das mantas asfálticas quando expostas;

    Verificar o comportamento da temperatura nas mantas ao longo de um

    dia quente e outro frio;

  • 12

    1.3. HIPÓTESE

    A partir da análise das temperaturas nas mantas asfálticas espera-se

    que dentre as mantas autoprotegidas, a aluminizada terá melhor resultado que a

    manta ardosiada, enquanto a manta asfáltica com isolante térmico deverá

    apresentar as menores variações de temperatura.

    1.4. JUSTIFICATIVAS

    Neste item serão apresentadas as justificativas tecnológicas,

    econômicas, sociais e ecológicas para realização deste trabalho.

    1.4.1. Tecnológicas

    A pesquisa visa determinar, dentre os sistemas de impermeabilização

    com manta asfáltica, qual apresentará as menores variações de temperatura ao

    longo do ano e, conseqüentemente, maior durabilidade quando submetidas à

    exposição. Além disso, uma vez montado o experimento, o estudo poderá

    continuar por vários anos, permitindo um maior conhecimento do desempenho e

    durabilidade dos materiais.

    1.4.2. Econômicas

    O estudo permitirirá uma maior economia a partir da determinação do

    sistema de manta asfáltica que resulta em menores temperaturas no último

    pavimento, reduzindo o consumo de energia com equipamentos de ar

    condicionado.

  • 13

    1.4.3. Sociais

    Quanto aos aspectos sociais pretende-se estudar, dentre os sistemas

    propostos, aquele que fornece o melhor conforto térmico e qualidade de vida para

    os moradores dos últimos pavimentos.

    1.4.4. Ecológicas

    Outro resultado importante do estudo é obter a eficiência térmica do

    isolante utilizado, verificando a diminuição de temperatura interna, o que

    resultará em redução do gasto de energia.

    1.5. PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS

    A pesquisa será experimental, desenvolvida em laboratório, por meio

    de protótipos. Serão instalados 9 m² de cada manta (asfáltica, ardosiada e

    aluminizada) em condição de exposição às intempéries em área externa. A manta

    asfáltica será aplicada nas seguintes condições: exposta; com proteção mecânica

    e com isolamento térmico mais proteção mecânica.

    As temperaturas nas mantas serão medidas por meio de sensores

    termopares inseridos na massa asfáltica das mantas e a temperatura ambiente

    com termômetro digital. As duas temperaturas serão lidas ao menos 3 vezes por

    dia (manhã e tarde), de segunda a sexta-feira, além do acompanhamento visual

    do desgaste superficial das mantas quando expostas às intempéries.

  • 14

    1.6. APRESENTAÇÃO DO TRABALHO

    O presente trabalho encontra-se estruturado em cinco capítulos,

    conforme apresentado a seguir.

    O Capítulo 1 apresenta uma breve introdução, o problema de

    pesquisa e seus objetivos, bem como as principais justificativas para a realização

    deste estudo e os procedimentos metodológicos adotados.

    O Capítulo 2 apresenta a revisão bibliográfica e discorre sobre a

    impermeabilização, apresentando a definição, classificação e descrição das

    camadas que constituem os sistemas de impermeabilização. Em seguida, será

    abordado o tema manta asfáltica, os tipos e função do isolamento térmico e, por

    fim, o desempenho dos materiais.

    O Capítulo 3 expõe a metodologia empregada neste trabalho,

    apresentando as variáveis do estudo e os ensaios executados.

    O Capítulo 4 apresenta a análise dos resultados deste estudo com base

    na amplitude térmica medida para cada uma das mantas asfálticas estudadas.

    O Capítulo 5 apresenta as considerações finais acerca da pesquisa e

    as recomendações para trabalhos futuros.

  • 15

    2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

    A seguir serão apresentados alguns conceitos sobre o tema que será

    desenvolvido no projeto de pesquisa.

    2.1. IMPERMEABILIZAÇÃO

    A norma da ABNT de Impermeabilização – Seleção e Projeto, NBR

    9575 (2010) define impermeabilização como um conjunto de operações e

    técnicas construtivas, composto por uma ou mais camadas, que tem função de

    proteger as construções contra a ação deletéria dos fluidos, vapores e umidade.

    Conforme Siqueira (2013), o primeiro e principal conceito que deve

    ser assimilado é o de que impermeabilização é o envelope da edificação. Ou seja,

    é o sistema construtivo que protege o edifício contra as condições do meio em

    que está inserida, visando sempre três aspectos, que podem existir juntos ou

    isoladamente:

    Durabilidade da edificação;

    Conforto e saúde do usuário;

    Proteção ao meio ambiente.

    Picchi (1986) considera a impermeabilização como um serviço

    especializado dentro da construção civil, sendo necessária uma razoável

    experiência, aonde os detalhes assumem um papel importante e qualquer falha,

    mesmo localizada, pode comprometer todo o serviço.

  • 16

    2.1.1. Classificação

    A norma NBR 9574 – Execução de impermeabilização (ABNT, 2008)

    divide os materiais impermeabilizantes com base na flexibilidade e capacidade

    de deformação, classificando-os como flexíveis e rígidos.

    A NBR 9575 (2010) define os sistemas rígidos como aqueles que não

    apresentam características de flexibilidade, compatíveis e aplicáveis às partes

    construtivas não sujeitas à movimentação. Devem ser aplicados a áreas onde não

    existam grandes deformações, ou seja, em locais onde há pouca variação térmica

    e baixa exposição solar. Como exemplos citam-se reservatórios inferiores,

    subsolos e pisos em contato com o solo.

    Já os sistemas classificados como flexíveis apresentam características

    de flexibilidade para acompanhar as movimentações da estrutura. Como

    exemplos de locais para possível aplicação citam-se as lajes de cobertura, calhas

    e terraços.

    Bauer, Vasconcelos e Granato (2007) classificam os sistemas de

    impermeabilização quanto à exposição ao intemperismo em:

    a) Resistentes ao intemperismo – produtos ou sistemas capazes de resistir

    à ação dos raios ultravioleta (UV) do sol, tais como as membranas acrílicas,

    poliuretânicas, mantas de PEAD, membranas de asfalto com alto teor de

    polímero de poliuretano entre outros.

    b) Autoprotegidos – sistemas produzidos com camada protetora,

    permitindo sua exposição aos raios UV. São exemplos deste sistema as mantas

    asfálticas com acabamento em grânulos de ardósia ou filme de alumínio.

    c) Pós-protegidos – sistemas que possibilitam acabamento posterior à sua

    aplicação, como a manta asfáltica mais pintura acrílica e o epóxi mais

    poliuretano.

  • 17

    d) Necessitam de proteção – produtos ou sistemas que requerem a

    execução de uma proteção mecânica, normalmente em argamassa de cimento e

    areia, por não suportarem a exposição ao intemperismo.

    Segundo Yazigi (2009), o mercado oferece diversos sistemas que têm

    aplicações bastante definidas. Sua escolha deverá ser determinada em função da

    dimensão da obra, forma da estrutura, interferências existentes na área, custo,

    vida útil, etc.. Considera-se vida útil de uma impermeabilização como sendo o

    período decorrido desde o término dos serviços de impermeabilização até o

    momento em que os componentes do sistema atinjam o ponto de fadiga,

    necessitando de manutenção ou reparação. Basicamente, existem os seguintes

    sistemas:

    Membranas Flexíveis Moldadas in Loco: emulsões asfálticas; soluções

    asfálticas; emulsões acrílicas; asfaltos oxidados + estrutura; asfaltos

    modificados + estrutura + elastômeros em solução (Neoprene /Hypalon)

    Mantas Flexíveis Pré-Fabricadas: Mantas asfálticas; Mantas

    elastoméricas (Butil / EPDM); Mantas poliméricas (PVC).

    Membranas Rígidas Moldadas in Loco: Cristalização; Argamassa rígida.

    A Tabela 1 apresenta os tipos de impermeabilização mais utilizados

    atualmente e apresentados na norma NBR 9575 – Impermeabilização – Seleção e

    projeto (ABNT, 2010). Os impermeabilizantes encontram-se classificados

    segundo o principal material constituinte, conforme NBR 9575 (ABNT, 2010)

    em cimentícios, asfálticos e poliméricos. Já a última coluna apresenta a

    classificação com relação à flexibilidade, que consta na NBR 9574 – Execução

    de Impermeabilização (ABNT, 2008).

  • 18

    Tabela 1: Tipos de impermeabilização

    CLASSIFICAÇÃO IMPERMEABILIZAÇÃO FLEXIBILIDADE

    CIMENTÍCIOS

    Argamassa com aditivo impermeabilizante RígidoArgamassa modificada com polímero RígidoArgamassa polimérica RígidoCimento modificado com polímero Rígido

    ASFÁLTICOS

    Membrana de asfalto modificado sem adição depolímero

    Flexível

    Membrana de asfalto elastomérico FlexívelMembrana de emulsão asfáltica FlexívelMembrana de asfalto elastomérico em solução FlexívelManta asfáltica Flexível

    POLIMÉRICOS

    Membrana elastomérica de SBS FlexívelMembrana elastomérica de SBR FlexívelMembrana de poliuretano FlexívelMembrana de poliuréia FlexívelMembrana de poliuretano modificado com asfalto FlexívelMembrana de polímero acrílico com ou semcimento

    Flexível

    Membrana acrílica FlexívelMembrana Epoxídica RígidoManta de PVC FlexívelManta de PEAD FlexívelManta de EPDM Flexível

    2.1.2. Camadas do sistema de impermeabilização

    De acordo com a norma NBR 9575 (ABNT, 2010), o sistema de

    impermeabilização é composto por camadas consideradas auxiliares e

    complementares à impermeabilização, são elas: regularização do substrato;

    imprimação; camada berço; camada de amortecimento; camada drenante; camada

    separadora; proteção mecânica e proteção térmica.

    A seguir serão apresentadas as definições e funções, de acordo com a

    norma NBR 9575 (ABNT, 2010), das camadas mais utilizadas e que se

    encontram esquematizadas na Figura 1.

    Regularização: tem a função de homogeneizar o substrato,

    proporcionando uma superfície uniforme e coesa, e de fornecer um certo

    caimento ou declividade

  • 19

    Camada Impermeável: esta camada tem a função de conter a água,

    formando uma barreira

    Camada Separadora: tem a função de evitar a aderência de outros

    materiais sobre a camada impermeável

    Proteção térmica: tem a função de reduzir o gradiente de temperatura

    atuante sobre a camada impermeável, de modo a protegê-la contra os efeitos

    danosos do calor excessivo

    Proteção mecânica: tem a função de absorver e dissipar os esforços

    estáticos ou dinâmicos atuantes sobre a camada impermeável, de modo a

    protegê-la.

    Figura 1: Camadas que compõem o sistema de impermeabilização

    De acordo com Cunha e Neumann (1979) o betume asfáltico sofre

    deterioração acentuada quando exposto ao sol (raios infravermelhos e

    ultravioletas), bem como em contato com o oxigênio, ozônio e às variações de

    temperatura. A Figura 2 apresenta exemplos de mantas com processo de

    degradação destes fatores.

  • 20

    Figura 2: Mantas asfálticas sem proteção mecânica

    Fonte: Autores

    Portanto, deve-se executar proteção mecânica e em algumas situações

    recomenda-se a utilização de camada de isolamento térmico. Essa camada tem a

    função de reduzir o gradiente de temperatura atuante sobre a camada

    impermeável, de modo a protegê-la contra os efeitos danosos do calor excessivo

    (NBR 9575, 2010).

    Conforme Arantes (2007), o isolamento térmico atua como barreira

    térmica, além de diminuir o fluxo de calor para dentro da edificação e atuar como

    elemento de estabilização térmica da estrutura, retardando o envelhecimento da

    camada impermeabilizante. Os materiais geralmente utilizados como isolante são

    isopor (EPS ou XPS), vermiculita e concreto celular.

    A camada de proteção mecânica, conforme Cruz (2003), precisa ser

    dimensionada de acordo com as solicitações, possuindo resistência mecânica

    compatível com os carregamentos previstos e espessura mínima de 3,0 cm. Além

    disso, deve-se prever juntas de trabalho preenchidas com materiais

    plastoméricos, principalmente nos encontros de diferentes planos.

  • 21

    No caso de pisos revestidos com cerâmica, aplica-se a norma NBR

    9817 (1987), em que o contrapiso de proteção mecânica deve possuir juntas de

    movimentação. A distância máxima entre elas deve ser de 4 metros nas áreas

    externas, com camada separadora disposta sobre a impermeabilização. Ainda

    segundo a mesma norma, nestes casos, a largura mínima das juntas deve ser de

    12 mm.

    2.2 MANTAS ASFÁLTICAS

    A manta asfáltica é o principal produto utilizado como

    impermeabilizante no Brasil, nos dias de hoje. O levantamento realizado por

    Lima (2012) na cidade de Salvador confirma a afirmação anterior, uma vez que

    nas dez obras acompanhadas, 56% da impermeabilização foi executada com

    manta asfáltica, sendo seguida do sistema de argamassa polimérica, conforme

    Figura 3.Figura 3: Distribuição dos sistemas de impermeabilização em Salvador

    Fonte: Lima (2012)

    A norma da ABNT, NBR 9952 (2007) define manta asfáltica como o

    produto cuja composição tenha como principal componente o asfalto,

    impermeável, pré-fabricado, obtido por calandragem, extensão ou outros

    processos.

  • 22

    2.2.1 Componentes das mantas asfálticas

    Existem hoje, no mercado, vários tipos de mantas asfálticas. As

    mantas podem sofrer variações em sua composição, ou seja, na massa asfáltica

    empregada, no tipo de estruturante e no tratamento da face superior e inferior.

    A massa asfáltica utilizada na fabricação das mantas asfálticas é

    obtida a partir do cimento asfáltico de petróleo (CAP) e são divididas em duas

    classes básicas que levam em consideração as características desejáveis. As

    classes serão descritas a seguir segundo Bauer, Vasconcelos e Granato (2007):

    Plastoméricos: são asfaltos adicionados de plastômeros. Atribuem

    características relacionadas à flexibilidade do asfalto. No Brasil, o mais

    empregado é o APP (polipropileno-atático). Embora não sejam elásticos,

    incorporam importantes e úteis propriedades ao asfalto para uso em

    impermeabilização.

    Elastoméricos: são aqueles que têm sua característica modificada

    através da adição de polímeros elásticos. Sua característica principal é a

    elasticidade. O polímero mais utilizado no Brasil para essa aplicação é o SBS

    (estireno-butadieno-estireno). Além da elasticidade, apresenta outras

    características como melhoria nas propriedades mecânicas e maior resistência à

    deformação.

    Outro tipo de asfalto que também pode ser utilizado para confecção

    das mantas asfálticas é o asfalto oxidado. Trata-se de asfalto menos suscetível a

    variação de temperatura, o que lhe deixa mais rígido e menos adesivo. É obtido

    através da passagem de ar em altas temperaturas.

    O outro componente das mantas asfálticas são os estruturantes,

    responsáveis pela resistência à tração. Os mais utilizados são o filme de

    polietileno, o véu de fibra de vidro, o não tecido de poliéster e a tela de poliéster.

  • 23

    2.2.2 Tipos de mantas asfálticas

    Em função dos diferentes materiais utilizados, a norma da ABNT,

    NBR 9952 (2007) classifica as mantas asfálticas em Tipo I a IV de acordo com o

    ensaio de tração e alongamento e em A, B ou C em função da flexibilidade à

    baixa temperatura, conforme Tabela 2.Tabela 2: Parâmetros de ensaio

    Ensaio UnidadeTipos Método

    deEnsaioI II III IV

    1. Espessura (mínimo) mm 3 mm 3 mm 3 mm 4 mm 7.1

    2. Resistência àtração ealongamento - Cargamáxima (longitudinale transversal)

    Tração (mínimo) N 80 180 400 550

    7.2Alongamento

    (mínimo) % 2 2 30 35

    3. Absorção d'água - Variação em massa(máximo) (6) % 1,5 1,5 1,5 1,5 7.3

    4. Flexibilidade abaixa temperatura (1)(5)

    Tipos

    A

    ºC

    -10 -10 -10 -10

    7.4B -5 -5 -5 -5

    C 0 0 0 05. Resistência ao impacto (2) a 0ºC(mínimo) J 2,45 2,45 4,90 4,90 7.5

    6. Escorrimento (mínimo) ºC 95 95 95 95 7.6

    7. Estabilidade dimensional (máximo) % 1 1 1 1 7.7

    8. Envelhecimentoacelerado

    Mantas asfálticasexpostas (3) Os corpos-de-prova, após ensaios, não devem

    apresentar bolhas, escorrimentos,grateamentos, separação dos constituintes,deslocamentos ou delaminação

    ASTM G154

    Mantas asfálticasprotegidas ouautoprotegidas (4)

    7.8

    9. Flexibilidade apósenvelhecimentoacelerado (5)

    Tipos

    A

    ºC

    0 0 0 0

    7.4B 5 5 5 5

    C 10 10 10 10

    10. Estanqueidade (mínimo) mca 5 10 15 20 7.911. Resistência ao rasgo (mínimo) N 50 100 120 140 7.10(1) Em mantas asfálticas autoprotegidas, o ensaio de flexibilidade é feito dobrando-se a amostra de forma amanter a face autoprotegida em contato com o mandril e verificando-se a ocorrência de fissuras no lado damassa asfáltica(2) Quando as mantas asfálticas forem aplicadas sobre o substrato rígido (por exemplo, concreto). Utilizar a basede aço; quando forem aplicadas sobre substrato flexível (por exemplo, isolações térmicas deformáveis), utilizar abase de poliestireno ou a base em que efetivamente for aplicada a manta asfáltica(3) Exposição do corpo-de-prova a 400 h de intemperismo, ciclos de 4 h de ultravioleta a 60ºC e 4h decondensação d'água a 50ºC(4) Desconsiderar envelhecimento que possa ocorrer na camada antiaderente

    (5) Os ensaios de flexibilidade devem ser efetuados nas temperaturas estabelecidas na tabela 1(6) Para o ensaio de absorção da água em manta asfáltica autoprotegida com geotêxtil, este deve serdesconsiderado

    Fonte: NBR 9952 (2007)

  • 24

    Com relação ao acabamento inferior, as mantas podem ser em

    polietileno ou areia. Geralmente, o acabamento em polietileno é utilizado para

    aplicação com maçarico, já o acabamento em areia para colagem com asfalto

    quente.

    O acabamento superior, segundo a norma ABNT, NBR 9952 (2007),

    pode ser granular (ou mais conhecido como manta ardosiada), geotêxtil, metálico

    (manta aluminizada) ou antiaderente, que seria o acabamento em polietileno.

    Outros tipos de acabamento podem ser utilizados, desde que atendam os

    requisitos da norma.

    Os acabamentos são escolhidos de acordo com a necessidade

    funcional, estética ou de aplicação. Para mantas que recebem proteção, os

    acabamentos são de filme de polietileno ou de areia. Já para as mantas

    autoprotegidas (que ficam expostas), há opções como alumínio e grãos de ardósia

    (CONSTRUÇÃO MERCADO, 2004).

    A Figura 4 apresenta de forma esquemática os componentes das

    mantas asfáltica até aqui descritos: massa asfáltica; estruturante e acabamento

    superior e inferior.

  • 25

    Figura 4: Componentes da manta asfáltica

    Fonte: Granato, 2013b.

    A Figura 5 apresenta os dois tipos de mantas autoprotegida: ardosiada,

    geralmente disponível nas cores cinza, verde e vermelha, e a manta aluminizada.

    Deve-se lembrar de que essas mantas dispensam a proteção mecânica, porém, são

    recomendadas para locais com tráfego eventual (manutenção).

    Figura 5: Mantas autoprotegidas

    ARDOSIADA ALUMINIZADA

    VERDE

    VERMELHA

    CINZA

    Fonte: Autores

  • 26

    2.3 ISOLAMENTO TÉRMICO

    O isolamento térmico na construção civil tem três finalidades:

    conforto, economia e estabilização das estruturas. O conforto porque mantém

    estável a temperaturas nos ambientes, seja no frio ou no calor. A economia se

    deve à redução nos gastos com energia, seja para resfriar ou aquecer o ambiente e

    a estabilização da temperatura devido à menor dilatação e contração térmica

    (CUNHA; NEUMANN, 1979).

    Pichi (1986) cita que, na década de 70, a impermeabilização nas lajes

    de coberturas era executada sobre a camada de isolamento térmico, ficando a

    impermeabilização exposta à insolação térmica. A vantagem é que a

    impermeabilização protegia a camada de isolamento térmico, que à época era

    composta de materiais que possuíam grande absorção de água, além de serem

    putrescíveis.

    No final da década de 70, conforme Cunha e Neumann (1979), em um

    simpósio nos Estados Unidos demostraram o erro do procedimento tradicional,

    provando as vantagens da execução do “sistema invertido”, ou seja, onde o

    isolamento térmico é colocado por cima da impermeabilização.

    Segundo Pichi (1986), o “sistema invertido” só pôde ser utilizado a

    partir do aparecimento de novos materiais de isolamento térmico, menos

    absorventes. E desde então é esse o sistema mais utilizado no Brasil em lajes de

    cobertura, apresentando as seguintes vantagens:

    Dispensa o uso de barreira de vapor;

    Possibilita o uso da impermeabilização aderente, facilitando a

    localização das falhas na camada impermeável;

    Protege a impermeabilização termicamente, o que contribui para o

    aumento da sua durabilidade.

  • 27

    Cunha e Neumann (1979) citam um exemplo de uma laje durante o

    verão onde a membrana de impermeabilização quando executada sobre o

    isolamento térmico pode atingir 60°C e, no caso inverso, isolamento sobre

    impermeabilização, somente 25 a 30°C. E, a membrana impermeável exposta,

    pode atingir 50°C.

    De acordo com Granato (2013a), as temperaturas na

    impermeabilização, quando colocada sob um isolamento térmico, resultam em

    menores variações, como pode ser visto na Figura 6.

    Figura 6: Variações de temperatura na impermeabilização

    Fonte: Granato (2013a)

    2.3.1 Transmissão de calor

    Corpos que apresentam temperaturas diferentes trocam calor, sendo

    que os que apresentam maiores temperaturas perdem para os outros que estão em

    menores temperaturas. Os mecanismos de troca de calor são: convecção;

    radiação e condução (FROTA; SCHIFFER, 2003).

  • 28

    Costa (2003) define as três maneiras distintas de transmissão de calor

    como sendo:

    a) Convecção: passagem do calor de uma zona para a outra de um

    fluido (líquido ou gás) por efeito do movimento das partículas provocado pela

    diferença de pressão. Tal pressão ocorre, porque a temperatura altera a densidade

    da massa fluida;

    b) Condução: passagem de calor de uma zona para outra de um

    mesmo corpo ou distintos, porém em contato, devido ao movimento molecular

    dos mesmos, sem que existam deslocamentos materiais no corpo ou sistema;

    c) Radiação: transmissão de calor entre dois corpos em temperaturas

    diferentes, imersos em um mesmo meio transparente à radiação.

    Para diminuir a transmissão de calor, é necessário utilizar uma

    material que seja mau condutor de calor, ou seja, que apresente uma baixa

    condutibilidade térmica em relação aos materiais usuais. Para isso, os isolantes

    geralmente são materiais formados por células de gás ou de ar e por isso são

    leves (CUNHA E NEUMANN, 1979).

    A condutibilidade térmica dos materiais, de acordo com Costa (2003),

    representa a quantidade de calor que flui na unidade de tempo, por unidade de

    superfície, quando o gradiente de temperatura no material é de uma unidade de

    temperatura por unidade de comprimento.

    A Tabela 3, apresentada por Picchi (1986), exibe os valores de

    condutibilidade térmica e densidade aparente dos materiais usualmente utilizados

    no Brasil como isolantes térmicos.

  • 29

    Tabela 3: Valores de condutibilidade térmica e densidade aparente dos isolantes térmicos

    Grupo MaterialCondutibilidade

    térmica(kcal/mºC h)

    Densidadeaparente(kg/m³)

    Materiaisorigem vegetal

    Fibra de madeira 0,050 – 0,060 200 – 300Cortiça 0,035 – 0,051 50 – 200

    Material origemmineral

    Lã de rocha 0,038 – 0,039 60 – 190Lã de vidro 0,037 – 0,054 20 – 90

    Materiaisplásticosalveolares

    Poliestireno expandido 0,030 – 0,041 15 – 30Poliestireno extrudado 0,027 – 0,030 32 – 35Espuma rígida depoliuretano 0,023 – 0,030 20 – 35

    Concreto leve

    Concreto celular 0,096 – 0,300 400 – 800Concreto com argilaexpandida 0,102 200

    Concreto comvermiculita exp. 0,111 – 0,244 400 – 800

    Concreto com pérolaspoliest. exp. 0,096 – 0,174 600 - 800

    Fonte: Picchi (1986)

    Bauer, Vasconcelos e Granato (2007) alertam que, como os isolantes

    térmicos são porosos, caso a absorção de água seja elevada, saturam os poros e o

    material diminui significativamente sua capacidade isolante.

    2.3.2 Materiais isolantes

    De acordo com Picchi (1986), os materiais utilizados como isolantes

    térmicos podem ser pré-fabricados ou moldados no local, sendo que a escolha do

    material deve considerar diversos fatores como: durabilidade; resistência à

    compressão; resistência à ruptura transversal; resistência à delaminação;

    estabilidade dimensional, resistência à água e umidade e comportamento ao fogo.

  • 30

    Para Costa (2003), a finalidade dos isolantes é evitar trocas térmicas

    indesejáveis e manter a temperatura das paredes e lajes em níveis adequados,

    tanto no frio como no calor. Para isso, um bom isolante deve apresentar as

    seguintes qualidades:

    Baixa condutibilidade térmica;

    Resistir bem à temperatura em que é aplicado;

    Boa resistência mecânica;

    Ser imputrescível e inatacável por pragas;

    Ser incombustível;

    Não ser higroscópio e apresentar, se possível, baixa porosidade

    à penetração do vapor d’água

    Os principais isolantes térmicos utilizados na construção civil,

    conforme Bauer, Vasconcelos e Granato (2007), são apresentados a seguir:

    a) Poliestireno expandido (EPS) – material celular com grande

    número de poros, que forma células fechadas. Fornecido em placas, também

    pode ser obtido a partir da extrusão do poliestireno (XPS);

    b) Lã de rocha e lã de vidro – têm aplicação termo-acústica, chegando

    a suportar temperaturas de 400° a 500°C;

    c) Poliuretano – as espumas de poliuretano expandido podem ser

    utilizadas na forma de placas em coberturas e telhados;

    d) Vermiculita expandida – é obtida por um processo de aquecimento

    a 1000°C da matéria prima mineral, resultando em uma expansão de até 20

    vezes. O material obtido é poroso, com baixo peso e isolação térmica e acústica;

    e) Concreto celular – material de baixo peso devido à presença de

    células de ar aprisionadas intencionalmente.

  • 31

    2.4 DESEMPENHO DOS MATERIAIS

    Muito se tem falado sobre o desempenho dos materiais na indústria da

    construção civil em virtude da publicação da norma de desempenho, NBR 15.575

    (ABNT, 2013). O texto apresenta níveis de desempenho mínimo ao longo da

    vida útil para os principais constituintes de uma edificação habitacional.

    Branco, Paulo e Garrido (2013) apresentam a definição de vida útil de

    uma construção ou elemento, retirada da norma ASTM E643-81 (1981), como o

    período, depois de posta em serviço, durante o qual todas as suas propriedades

    relevantes estão acima de níveis mínimos aceitáveis, considerando as atividades

    de manutenção necessárias.

    A norma NBR 15.575 (ABNT, 2013) apresenta um conceito muito

    similar, como mostra o gráfico da Figura 7 a seguir. Indicando que a realização

    das manutenções é necessária para garantir a vida útil de projeto (VUP).

    Figura 7: Gráfico de desempenho ao longo do tempo

    Fonte: NBR 15575-1, 2013.

  • 32

    Porém, no caso da impermeabilização com manta asfáltica, Antunes

    (2004) comenta que não existe manutenção preventiva. O que se deve fazer é

    estimar a vida útil do sistema e, após este período, a impermeabilização deve ser

    refeita.

    Yazigi (2009) descreveu a dificuldade de prever a longevidade dos

    sistemas de impermeabilização, por depender da localização e de sua aplicação.

    Com base em sua experiência, o autor elaborou a Tabela 4, que apresenta alguns

    sistemas de impermeabilização normatizados pela ABNT e sua vida útil, em

    anos. Não foram consideradas deficiências executivas, somente a longevidade

    associada a cada sistema de impermeabilização, em função do tipo de obra e da

    existência ou não de proteção mecânica e térmica.

    Tabela 4: Índices de longevidadeÍndices de Longevidade

    Materiais Vida útil (anos)Argamassas rígidas 0 a 25Emulsões hidroasfálticas 4 a 10Mantas butílicas 25 a 50Mantas de PVC + asfalto 3 a 10Elastômeros sintéticos em solução deneoprene + hypalon 4 a 7

    Considerado para coberturas planas, porém variável para cada local de aplicação

    Fonte: Yazigi (2009) adaptado

    De acordo com Picchi (1986), o estabelecimento da vida útil de uma

    edificação, assim como dos seus componentes, é uma questão complexa e, por

    isso, poucas entidades conseguiram estabelecer parâmetros. A Tabela 5 apresenta

    alguns valores de referência para a vida útil mínima para impermeabilização de

    coberturas.

  • 33

    Tabela 5: Valores de vida útil mínima de coberturas

    Entidade

    Vida útilmínimaexigida(anos)

    Elemento Observações

    UEAtc(França) 25 Coberturas Coberturas em geral

    CSTC(Bélgica) 25

    Coberturas inclinadas comtelhas

    Não se aplica a coberturas deconcreto, impermeabilizadas

    NBS (EUA) 20 Coberturas com membranasasfálticas ---

    ABNT(NB-275/75) 5

    Revestimentos impermeáveis(impermeabilizações expostas)

    Deve observar esta durabilidade,sem conservação

    UEAtc 10Impermeabilizaçõesautoprotegidas ou comproteção leve

    Admite-se manutenção normal nesteperíodo (renovação da pintura ourevestimento refletivo, por exemplo)

    Fonte: Picchi (1986)

    No guia CBIC (2013) sobre a nova norma de desempenho para os

    sistemas utilizados na construção civil no Brasil, NBR 15575 (2013), recomenda-

    se a uma vida útil de projeto mínima para as diversas partes do edifício, inclusive

    para impermeabilização, como pode ser observado na Tabela 6.

    Tabela 6: Exemplos de VUP

    Parte da edificação ExemplosVUP (Anos)

    Mínimo Intermediário SuperiorImpermeabilizaçãomanutenível semquebrade revestimentos

    Componentes de juntas erejuntamentos; mata-juntas,sancas, golas, rodapés e demaiscomponentesde arremate

    ≥ 4 ≥ 5 ≥ 6

    Impermeabilização de caixa d’águainternas, jardineiras, áreasexternas com jardins, coberturas nãoutilizáveis,calhas e outros

    ≥ 8 ≥ 10 ≥ 12

    Impermeabilizaçãomanutenívelsomente com aquebra dosrevestimentos

    Impermeabilizações de áreasinternas, de piscina, deáreas externas com pisos, decoberturas utilizáveis,de rampas de garagem etc.

    ≥ 20 ≥ 25 ≥ 30

    Fonte: Guia CBIC com adaptações.

  • 34

    Beech (1991) afirma que as membranas asfálticas devem apresentar

    uma flexibilidade adequada para suportar a movimentação térmica e outras

    condições de serviço em uma laje de cobertura. Portanto, o ensaio de

    flexibilidade é importante para determinação do desempenho do material. Em

    seus estudos obteve os resultados apresentados na Tabela 7 para as

    impermeabilizações novas e submetidas ao envelhecimento em laboratório.

    Tabela 7: Categoria de impermeabilização para coberturas e resistência à fadiga

    Tipo de impermeabilização Número decamadas

    Resistência média a fadigana flexão (ciclos) a 25°C

    Nova Envelhecida*1 Manta asfáltica estruturada com

    fibra de vidro3 150 80

    2 Manta asfáltica estruturada compoliéster

    2 6.200 3.200

    3 Manta asfáltica poliméricaestruturada com poliéster

    2 140.000 21.000

    4 Membrana asfáltica compolímero

    2 150.000 70.000

    5 PVC, Butil e EPDM 1 >106 >500.000

    * Envelhecida em estufa por 28 dias a 80°C

    Fonte: Beech (1991) adaptado

    A partir do estudo, Beech (1991) constatou que no caso das mantas e

    membranas asfálticas a resistência à fadiga na flexão é uma propriedade

    importante, porém no caso das membranas poliméricas, como PVC, Butil e

    EPDM, a flexibilidade não é um fator limitante. Apesar dos resultados obtidos, é

    difícil associar os resultados em laboratório com a durabilidade esperada do

    sistema.

    A partir de estudos estatísticos, Zubelli (n/d) concluiu que, para

    impermeabilizantes flexíveis durarem 10 anos, deve-se submeter o material a 70h

    na temperatura de 70°C e, posteriormente, 7300 flexões sem apresentar

    fendilhamentos.

  • 35

    Yazigi (2009) comenta que as estruturas estão sujeitas a variações de

    temperatura do ambiente, o que resulta em esforços de tração e de compressão. A

    temperatura sofre ciclos de variação do dia para a noite e do verão para o

    inverno. A temperatura alcançada em uma laje de cobertura é função da cor do

    revestimento, do tipo e espessura da camada isolante e de outras condições, tais

    como: intensidade do vento, inclinação da laje etc.

    Estando a impermeabilização solidária à estrutura, conclui-se que

    aquela deve acompanhar a movimentação desta, bem como resistir às tensões de

    tração e de compressão atuantes. Chama-se, então, de resiliência de um material

    a capacidade que ele tem de retornar às suas dimensões iniciais, uma vez cessada

    a causa que provocou a deformação, seja ela de origem térmica ou mecânica, e

    após vários ciclos de repetição do fenômeno em questão (Ibidem).

    De acordo com Araújo (2003), a utilização da camada de isolamento

    térmico sobre a impermeabilização constitui uma etapa importante na construção,

    visto que ela atende a três funções básicas: o conforto, a economia de energia e

    estabilidade da estrutura, com consequente aumento da vida útil dos

    componentes da edificação, ampliando sensivelmente a durabilidade da

    impermeabilização.

    Bauer, Vasconcelos e Granato (2007) afirmam que, ao se utilizar um

    isolamento térmico sobre a impermeabilização da cobertura de um edifício, pode-

    se concluir que as deformações serão menos intensas e o desempenho e a

    durabilidade do sistema de impermeabilização serão majorados.

    Yazigi (2009) também coloca que o isolante térmico, além de

    aumentar a vida útil da impermeabilização pela redução na temperatura da

    estrutura e consequente diminuição das tensões atuantes na camada impermeável,

    ainda melhora o conforto térmico do ambiente, diminuindo o consumo de energia

    nos aparelhos de ar condicionado.

  • 36

    Para Cunha e Neumann (1979), o isolamento térmico sobre as

    membranas impermeáveis deve ser recomendado a todos que desejem a máxima

    vida útil da impermeabilização.

    De acordo com esses autores, sabe-se que a vida útil da

    impermeabilização é função da variação da temperatura a que será submetida.

    Porém, essa temperatura varia em função do tipo de acabamento superficial,

    como no caso das mantas autoprotegidas, além da utilização ou não das camadas

    de proteção mecânica e isolamento térmico.

    Liu (2003) realizou um estudo sobre a temperatura na

    impermeabilização com manta asfáltica em lajes de cobertura com e sem jardim,

    atualmente conhecidas como telhados verdes. A Figura 8 apresenta os gráficos

    com a variação da temperatura na impermeabilização para um dia de verão.

    Enquanto na laje sem o jardim a temperatura na impermeabilização

    chegou a 70°C, naquela com jardim a máxima temperatura obtida foi de 30°C. Já

    a amplitude térmica diária (ΔT) no verão ficou entre 42 a 47°C na manta da laje

    referência e já na laje com telhado verde a variação foi de 5 a 7°C (LIU, 2003).

    Ainda segundo o mesmo autor, essa redução na temperatura da laje de

    cobertura resulta em menores tensões na camada impermeável, podendo estender

    a vida útil da manta asfáltica.

    Figura 8: Perfil da temperatura na cobertura em um dia de verão

    Fonte: Liu (2003)

  • 37

    3 PROGRAMA EXPERIMENTAL

    Buscando atingir o objetivo proposto neste trabalho, seguiram-se os

    passos descritos a seguir, permitindo medir as temperaturas nas mantas asfálticas

    expostas e então obter as variações de temperaturas nas mesmas.

    As mantas asfálticas utilizadas e as condições de exposição de cada

    uma delas, assim como a nomenclatura utilizada, encontram-se apresentadas na

    Tabela 8 a seguir.

    Tabela 8: Mantas asfálticas e condições de exposição

    MANTA ASFÁLTICA CONDIÇÃO SIGLAADOTADA

    Manta asfáltica aluminizada Exposta MAL

    Manta asfáltica ardosiada Exposta MAR

    Manta asfáltica

    Exposta MA

    Com proteçãomecânica MAC

    Com isolamentotérmico e proteçãomecânica

    MACI

    As mantas foram todas instaladas em área externa no Laboratório de

    ensaio de Materiais do Centro Universitário de Brasília (UniCEUB). Como serão

    realizados outros estudos, foram instalados nove metros quadrados de cada uma

    das combinações mostradas na Tabela 8. A Figura 9 apresenta um esquema da

    instalação das mantas asfálticas e dos sensores para medida da temperatura.

  • 38

    Figura 9: Disposição das mantas e sensores em área externa

    A Figura 10 apresenta uma vista geral das mantas asfálticas expostas,

    instaladas em contrapiso existente, sobre terra, em local aberto. Para possibilitar

    uma maior duração do estudo, os sensores foram instalados próximo ao muro.

    Devido a essa decisão, os sensores ficavam na sombra no período da tarde.

    Figura 10: Vista das mantas asfálticas expostas

  • 39

    3.1 MATERIAIS UTILIZADOS

    Os materiais utilizados nesta pesquisa estão descritos e caracterizados

    a seguir. São eles: mantas asfálticas; isolamento térmico e contrapiso de proteção

    mecânica. As mantas asfálticas e o isolamento térmico foram doados pela

    empresa Viapol e os insumos para execução do contrapiso foram os disponíveis

    no UniCEUB.

    Mantas asfálticas

    As mantas asfálticas com acabamento em polietileno, designadas de

    MA, MAC e MACI possuem as mesmas características e pertencem ao mesmo

    lote. Outras mantas utilizadas, conhecidas como autoprotegidas, foram a

    ardosiada na cor cinza e a manta aluminizada. A classificação das mantas,

    conforme a NBR 9952 (2007), encontra-se na Tabela 9.

    Tabela 9: Classificação das mantas asfálticas conforme NBR 9952

    Características MA/MAC/MACI MAL MAR

    Estruturante Não tecido depoliésterNão tecido de

    poliésterNão tecido de

    poliéster

    Tipo III III III

    Classe B B C

    Espessura (mm) 4 4 3

    Tipo asfalto Elastomérico Elastomérico Plastomérico

    As mantas asfálticas foram caracterizadas conforme os ensaios

    previstos na NBR 9952 (2007). Estes ensaios foram realizados no laboratório da

    fábrica da empresa Viapol, situado na cidade de Caçapava/SP. Os resultados

    obtidos encotram-se na Tabela 10.

  • 40

    Tabela 10: Ensaios de caracterização das mantas asfálticas

    ENSAIOS MA/MAC/MACI MAL MAR

    Tração(N/5 cm)

    Longitudinal 625,58 N 643,13 N 559,28 NTransversal 525,93 N 542,90 N 268,60 N

    Alongamento(%)

    Longitudinal 38,32% 38,24% 32,80%Transversal 40,48% 45,75% 41,67%

    Rasgamento(N/5 cm)

    Longitudinal 201,19 N 237,36 N 155,14 NTransversal 212,09 N 277,17 N 149,70 N

    Estabilidade ao calor (°C) 95º C 95º C 95º CFlexibilidade a baixa

    temperatura (°C) -5º C -5º C 0º C

    Absorção de água (%) 0,53% 0,73% 0,73%Estanqueidade (mca) 15 mca 15 mca 15 mca

    Estabilidadedimensional

    (%)

    Longitudinal -0,43% -0,78% -0,59%

    Transversal 0,18% 0,43% 0,28%

    Isolamento térmico

    O isolante térmico utilizado foi o poliestireno extrudado (XPS) em

    placas de 0,50x1,20 m, fornecido pela empresa Viapol. As características e

    propriedades fornecidas no manual do fabricante são mostradas na Tabela 11.

    Tabela 11: Propriedades do isolamento térmicoPropriedade Método Especificação Resultado

    Dimensões(mm)

    Largura -- 500 ± 5 500

    Comprimento -- 1200 ± 6 1200

    Espessura (mm) 25 ± 3 25,31Massa específica aparente(kg/m³)

    NBR11949 38 ± 2 40,0

    Resistência à compressão(kPa)

    NBR8082 300 a 350 320

    Absorção d'água porsubmersão

    NBR7973 ≤1 1

    Permeabilidade ao vapord'água

    NBR8081 ≤2 2

    Coeficiência decondutividade térmica a 23ºC (W/mk)

    NBR11752 Mínimo 0,027 0,028

  • 41

    Contrapiso

    O contrapiso executado sobre as mantas MAC e MAC foi rodado em

    laboratório, utilizando um traço em volume de 1:4 de cimento e areia. O cimento

    utilizado foi o CP II-Z 32 RS, da marca Tocantins, e a areia lavada com

    distribuição granulométrica, conforme NBR NM 248 (2003), mostrada na Figura

    11.

    Figura 11: Curva granulométrica da areia

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    70

    80

    90

    100

    0 1 10

    % R

    etid

    a A

    cum

    ulad

    a

    Peneiras (mm)

    Foram, ainda, realizados ensaios para determinação da massa especifica

    por meio do frasco de Chapman e determinação da massa unitária de acordo com

    as NBR 9776 (ABNT, 1987) e NBR NM 45 (ABNT, 2006). Os resultados

    obtidos foram 1,39 g/cm³ para massa unitária e 2,62 g/cm³ para massa específica.

    3.2 MONTAGEM

    As mantas foram instaladas em uma área externa, em fevereiro de

    2013. No local escolhido para montagem do experimento, já existia um

    contrapiso executado sobre terreno natural.

    PENEIRAS % RETIDAACUMULADA12,5 0,09,5 0,06,3 0,04,8 0,12,4 3,11,2 14,70,6 41,20,3 83,0

    0,15 96,9Fundo 100,0

    Módulo definura 2,39

    Diâmetromáximo 2,4

  • 42

    As mantas foram recortadas em pedaços de 1x1 m, sendo instalados 9

    m² de cada um dos tipos aqui estudados, de forma a facilitar sua retirada para

    realizar os ensaios em laboratório, o que faz parte de um outro estudo e não será

    apresentado no presente trabalho.

    Em um mesmo metro quadrado, foram instalados dois sensores

    termopares para medição da temperatura em cada uma das tipologias analisadas.

    A ponta do sensor que mede a temperatura foi posicionada dentro da massa

    asfáltica, fazendo-se um pequeno sulco e, posteriormente, foi instalado um

    pedaço de manta para fixar o fio do termopar. A Figura 12 ilustra a instalação

    dos sensores e o teste para verificar se estavam medindo a temperatura, neste

    caso 22°C.Figura 12: Instalação dos sensores termopares

    Para instalação das mantas, procedeu-se uma imprimação com primer

    base solvente. Após a secagem - em torno de seis horas - iniciou-se a instalação

    das mantas asfálticas. As mantas não foram totalmente aderidas, para facilitar sua

    retirada. Portanto, apenas as bordas foram coladas com o auxílio de um maçarico

    portátil (Figura 13).

  • 43

    Figura 13: Colagem das mantas

    No caso das mantas que receberiam camadas posteriores, instalou-se,

    primeiramente, a camada separadora. Utilizou-se para isso o filme de polietileno,

    tanto na MAC como na MACI. No caso da MACI, após a colocação da camada

    separadora, foi posicionado o isolamento térmico. Por fim, foi executado o

    contrapiso de proteção mecânica com espessura de 4 cm, em quadros de 1x1 m,

    como mostra a Figura 14.

    Figura 14: Camada separadora, isolamento térmico e proteção mecânica

    Na Figura 15, são apresentadas, de forma esquemática, as camadas de

    cada uma das tipologias de mantas asfálticas estudadas e montadas em

    laboratório: MAL; MAR; MA; MAC e MACI.

    MAC MACI

  • 44

    Figura 15: Camadas que compõem os sistemas de impermeabilização

    MA MAL MAR

    BASE

    PRIMER

    MANTA ASFÁLTICA PP

    MANTA ASFÁLTICA ALUMINIZADA

    MANTA ASFÁLTICA ARDOSIADA

    LEGENDA:

    MAC MACI

    ISOLAMENTO TÉRMICO

    CAMADA SEPARADORA

    PROTEÇÃO MECÂNICA

    3.3 MEDIÇÕES

    Com o objetivo de determinar qual dos sistemas de impermeabilização

    com manta asfáltica apresentados tem a menor amplitude térmica mensal ao

    longo de um ano, foram monitoradas as temperaturas em todas elas, utilizando

    sensores termopares.

    O termopar é um sensor termoelétrico composto de um fio com dois

    metais distintos. Conforme a variação da temperatura, gera-se um sinal

    termoelétrico que pode ser medido na sua junção de medição (junta quente),

    através de um multímetro. Esse efeito gerado entre a junta de medição e a junta

    de referência (junta fria) também é conhecido como Seebeck.

    Os sensores foram numerados de 1 a 10, sendo instalados dois para

    cada sistema de impermeabilização. As temperaturas foram medidas de segunda

    à sexta-feira, durante doze meses, começando em março de 2013 e finalizando

    em fevereiro de 2014.

  • 45

    Além da temperatura na manta asfáltica, mediu-se a temperatura ambiente

    utilizando um termômetro digital. As duas temperaturas, ambiente e na manta

    asfáltica eram realizadas nos mesmos horários: 7:30; 14h e 17h. A Figura 16

    apresenta a medição da temperatura ambiente e da manta, utilizando um

    multímetro com a função temperatura (°C).

    A fim de entender melhor a variação da temperatura ao longo do dia,

    foram realizadas mais medidas das temperaturas ambiente e das mantas asfálticas

    nos meses de abril e maio de 2013.

    Figura 16: Medição da temperatura

    Temperatura ambienteTemperaturana manta

  • 46

    4 APRESENTAÇÃO E ANÁLISE DOS RESULTADOS

    Neste capítulo apresenta-se uma compilação dos resultados obtidos,

    bem como a análise dos dados. Serão apresentadas as temperaturas máximas e

    mínimas mensais, seguida da amplitude térmica mensal e diária. Também serão

    avaliadas a freqüência das medidas realizadas ao longo de um ano de exposição

    das mantas asfálticas e, por fim, a análise visual da degradação superficial das

    mantas.

    Para facilitar a análise comparativa, as mantas foram agrupadas, sendo

    o Grupo I constituído pelas manta asfáltica exposta (MA), manta asfáltica com

    contrapiso (MAC) e a manta com contrapiso e isolamento térmico (MACI). O

    Grupo II são as mantas sem proteção e autoprotegidas: manta asfáltica exposta

    (MA); manta aluminizada (MAL) e manta ardosiada (MAR).

    Apenas para efeito de referência, o gráfico mostrado na Figura 17

    apresenta as temperaturas, na cidade de Brasília, durante o ano de 2013. Verifica-

    se que as máximas temperaturas ocorreram no mês de setembro, em torno de

    26,5ºC e as mínimas no mês de julho, por volta de 17ºC.

    Figura 17: Temperatura em Brasília em 2013

    Fonte: Inmet

  • 47

    Os resultados obtidos para a temperatura ambiente, registrados por

    termômetro digital, no momento da leitura, estão resumidos na Tabela 12. Nesta

    constam as temperaturas máximas e mínimas de cada mês estudado e a amplitude

    térmica resultante.

    Diferentemente dos dados do Inmet apresentados anteriormente,

    obteve-se temperaturas máximas entre 32 e 36°C, superiores as registradas pelo

    Inmet. Entretanto, as mínimas ficaram entre 17 a 20°C, valores esses, próximos

    dos registros do Inmet. Essa diferença pode ser explicada pela variação do

    microclima nos locais monitorados, bem como a acurácia dos termômetros

    utilizados.Tabela 12: Temperatura ambiente mensal

    ΔT (°C)MÍN MÁX Mensal

    mar/13 20,1 36,6 16,5abr/13 17,2 33,6 16,4mai/13 17,6 35,4 17,8jun/13 18,5 35,1 16,6ago/13 19,8 34,2 14,4set/13 19 34,5 15,5out/13 20,9 35 14,1nov/13 19 33,5 14,5dez/13 19,5 35,2 15,7jan/14 20 32,2 12,2fev/14 18,5 33,9 15,4

    TEMPERATURA AMBIENTET (°C)

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    40

    jan/13 fev/13 mar/13 abr/13 mai/13 jun/13 jul/13 ago/13 set/13 out/13 nov/13

    Tem

    pera

    tura

    (°C

    )

    Os resultados obtidos para as mantas asfálticas encontram-se

    resumidos na Tabela 13, onde estão apresentadas as temperaturas máximas e

    mínimas obtidas para cada mês monitorado. A amplitude térmica, ou seja, a

    diferença entre temperatura máxima e mínima para cada mês, também encontra-

    se apresentada.

    Estes resultados serão analisados a seguir em forma de gráficos.

    Observa-se que não foram realizadas medidas no mês de julho, devido o recesso

    da instituição. No mês de setembro o sensor da manta MACI apresentou falha,

    sendo recomposto para retorno das medições em outubro.

  • 48

    Tabela 13: Resumo dos dados mensais

    ΔT (°C) ΔT (°C) ΔT (°C) ΔT (°C) ΔT (°C)MÍN MÁX Mensal MÍN MÁX Mensal MÍN MÁX Mensal MÍN MÁX Mensal MÍN MÁX Mensal

    mar/13 18 51 33 10 35 25 10 31 21 12 36 24 18 51 33abr/13 15 34 19 9 26 17 10 28 18 11 31 20 14 35 21mai/13 12 25 13 11 24 13 14 27 13 12 26 14 11 25 14jun/13 15 23 8 13 22 9 14 25 11 17 23 6 14 24 10ago/13 17 35 18 11 22 11 13 24 11 16 26 10 15 31 16set/13 17 35 18 8 24 16 * * -- 14 29 15 16 29 13out/13 17 43 26 9 31 22 7 28 21 10 35 25 11 38 27nov/13 17 36 19 8 28 20 9 30 21 12 35 23 13 37 24dez/13 16 32 16 11 26 15 14 29 15 13 25 12 14 30 16jan/14 20 36 16 12 23 11 11 26 15 15 32 17 19 36 17fev/14 16 44 28 10 31 21 10 31 21 16 35 19 11 37 26

    * Falha nos sensores

    MART (°C)

    MACT (°C) T (°C)

    MALT (°C)

    MACIMAT (°C)

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    jan/13fev/13mar/13abr/13mai/13jun/13jul/13ago/13set/13out/13nov/13dez/13jan/14fev/14

    Temperatura(\C)

    MA máx MA mín

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    jan/13fev/13mar/13abr/13mai/13jun/13jul/13ago/13set/13out/13nov/13dez/13

    Temperatura(\C)

    MA máx MA mín MAR máxMAR mín MAL máx MAL mín

    4.1 TEMPERATURAS MÁXIMAS MENSAIS

    A seguir serão apresentas as temperaturas máximas verificadas nos

    doze meses de monitoramento das mantas asfálticas. A Figura 18 mostra as

    temperaturas máximas para as mantas asfálticas do Grupo I (MA, MAC e

    MACI).

    Observa-se que a manta asfáltica exposta, como esperado, foi a que

    apresentou as maiores temperaturas máximas ao longo do ano. Porém, nos meses

    de maio e junho de 2013, com temperaturas mais amenas, os resultados ficaram

    próximos àqueles das mantas com proteção mecânica.

    A temperatura máxima mensal para a manta asfáltica exposta variou

    de 23º a 51ºC, enquanto para a manta com contrapiso (MAC), a temperatura

    máxima ficou entre 22º e 35ºC e a com isolamento térmico (MACI) teve suas

    máximas entre 24º e 31ºC.

  • 49

    Figura 18: Temperaturas máximas mensais – Grupo I

    152025303540455055

    mar/13 abr/13 mai/13 jun/13 jul/13 ago/13 set/13 out/13 nov/13 dez/13 jan/14 fev/14

    Tem

    pera

    tura

    (°C)

    MA máx MAC máx MACI máx

    O gráfico da Figura 19 apresenta as temperaturas máximas para as

    mantas do Grupo II: MA; MAL e MAR. Entre março e junho de 2013 as mantas

    MA e MAR tiveram temperaturas máximas similares, enquanto a MAL

    apresentou menores temperaturas. A partir de então, a manta asfáltica exposta

    (MA) foi a que apresentou as maiores temperaturas, seguida da manta ardosiada

    e as menores foram na manta aluminizada.

    Verifica-se um comportamento similar entre as mantas asfálticas

    exposta e ardosiada. A manta asfáltica exposta teve as temperaturas máximas

    variando entre 23° e 51°C e a manta ardosiada foi de 24° a 51°C. Já a manta

    aluminizada teve uma redução significativa nas temperaturas máximas, ficando

    entre 23° e 36°C.

    Figura 19: Temperaturas máximas mensais – Grupo II

    152025303540455055

    mar/13 abr/13 mai/13 jun/13 jul/13 ago/13 set/13 out/13 nov/13 dez/13 jan/14 fev/14

    Tem

    pera

    tura

    (°C)

    MA máx MAR max MAL max

  • 50

    4.2 TEMPERATURAS MÍNIMAS MENSAIS

    A análise das temperaturas mínimas também é importante, pois sabe-

    se que o asfalto se torna duro e quebradiço a baixas temperaturas. O gráfico da

    Figura 20 apresenta as temperaturas mínimas mensais observadas durante o

    estudo.

    Figura 20: Temperaturas mínimas mensais – Grupo I

    579

    111315171921

    mar/13 abr/13 mai/13 jun/13 jul/13 ago/13 set/13 out/13 nov/13 dez/13 jan/14 fev/14

    Tem

    pera

    tura

    (°C)

    MA min MAC min MACI min

    Verifica-se que as menores temperaturas ocorreram na manta asfáltica

    com contrapiso, ficando a manta com isolamento com temperatura ligeiramente

    superior em praticamente todo o ano. Este comportamento pode ser explicado

    pela retenção do calor sob a camada de isolamento térmico.

    As temperaturas mínimas na manta asfáltica exposta ficaram entre 12°

    e 20°C. A manta com isolamento (MACI) ficou entre 7° e 14° e na manta apenas

    com contrapiso (MAC) as temperaturas mínimas variaram de 8° a 12°.

    Os resultados das temperaturas mínimas para as mantas do Grupo II

    (MA, MAR e MAL) estão apresentados na Figura 21. De forma geral, as

    menores temperaturas ocorreram na manta aluminizada, ficando a manta

    ardorsiada um pouco acima.

  • 51

    Figura 21: Temperaturas mínimas mensais – Grupo II

    579

    111315171921

    mar/13 abr/13 mai/13 jun/13 jul/13 ago/13 set/13 out/13 nov/13 dez/13 jan/14 fev/14

    Tem

    pera

    tura

    (°C)

    MA min MAL min MAR min

    As temperaturas mínimas para a manta ardosiada foram de 11° a

    19°C, enquanto para a manta aluminizada foram um pouco menor, ficando entre

    10° e 17°. Já para a manta asfáltica exposta, as temperaturas mínimas obtidas

    variaram de 12° a 20°C.

    O gráfico da Figura 22 apresenta as temperaturas mínimas e máximas

    anuais para cada uma das mantas estudadas. Verifica-se que as mantas asfálticas

    exposta, aluminizada e ardosiada (Grupo II) apresentaram temperaturas mínimas

    similares, entre 10° e 12°C. Já as mantas com proteção mecânica tiveram

    menores temperaturas e bem próximas, 8°C para a MAC e 7°C para a MACI.

    Avaliando as temperaturas máximas anuais, verifica-se que as mantas

    asfálticas exposta e ardosiada apresentaram as maiores temperaturas (51°C). As

    demais mantas apresentaram uma redução significativa na temperatura máxima,

    ficando entre 31° e 36°C, sendo o melhor resultado para a manta com isolamento

    térmico, como esperado.

  • 52

    Figura 22: Temperaturas máximas e mínimas absolutas

    12,0

    51,0

    8,0

    35,0

    7,0

    31,0

    10,0

    36,0

    11,0

    51,0

    05

    10152025303540455055

    MÍN MÁX

    Tem

    pera

    tura

    (°C)

    MA MAC MACI MAL MAR

    Os valores obtidos estão próximos dos citados por Cunha e Neumann

    (1979), de 50°C para uma membrana impermeável exposta, sendo que neste

    trabalho obteve-se 51°C. Os mesmos autores citam que, no caso da manta sob o

    isolamento as temperaturas ficam por volta de 25 a 30°C e, no caso em estudo,

    ficaram entre 7 e 31°C. A manta com contrapiso (MAC) teve valores

    ligeiramente superiores a MACI, ficando entre 8° e 35°C.

    Portanto, a diferença ocorreu nas temperaturas mínimas, o que pode

    ser explicado pelo fato de as mantas estarem aplicadas em contrapiso sobre terra,

    resultando em menores temperaturas, quando aplicadas sobre laje.

    As mantas asfálticas fabricadas no Brasil devem apresentar

    flexibilidade nas temperaturas de -10°, -5° e 0°C, dependendo de sua

    classificação em classe A, B ou C, respectivamente. Pelo observado, as mantas

    fabricadas no Brasil atenderiam à região de Brasília, sem comprometer a

    flexibilidade.

    Contudo, vale ressaltar que a flexibilidade à baixa temperatura das

    mantas asfálticas está relacionada ao teor e ao tipo de polímeros utilizados em

    sua fabricação. Apesar da manta classe C atender as temperaturas verificadas em

    Brasília, as mantas classe A apresentam flexibilidade por maior período de

    tempo, portanto, maior vida útil.

  • 53

    Outro parâmetro de ensaio previsto na norma de manta asfáltica (NBR

    9952, 2007) é que o asfalto não deve escorrer nem se deformar na temperatura de

    95°C. Todas as mantas tiveram temperaturas máximas bem inferiores para a

    cidade de Brasília e nas condições de exposição do laboratório de materiais do

    UniCEUB.

    4.3 AMPLITUDE TÉRMICA

    Neste item serão apresentados os resultados da amplitude térmica em

    cada uma das mantas estudadas. Primeiramente, serão analisadas as variações de

    temperatura mensal, durante os meses de monitoramento. Posteriormente, as

    variações da temperatura ao longo de um mesmo dia, nas diferentes mantas

    asfálticas.

    4.3.1 Mensal

    Os resultados obtidos para as temperaturas máximas e mínimas, em

    graus Celsius, nas mantas asfálticas do Grupo I durante os doze meses de

    monitoramento, encontram-se apresentados na Figura 23. A manta MACI não

    apresentou resultados no mês de setembro de 2013 por falha nos sensores

    termopares que tiveram que ser reparados.

    Para cada manta existem duas linhas da mesma cor, sendo a linha com

    os marcadores em forma de círculo as temperaturas mínimas e as linhas com

    triângulo as temperaturas máximas.

  • 54

    Figura 23: Temperaturas máximas e mínimas nas mantas do Grupo I

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    jan/13 fev/13 mar/13 abr/13 mai/13 jun/13 jul/13 ago/13 set/13 out/13 nov/13 dez/13 jan/14 fev/14

    Tem

    pera

    tura

    (°C

    )

    MA máx MA mín MAC máx MAC mín MACI máx MACI mín

    Como esperado, a manta asfáltica exposta foi a que apresentou

    maiores temperaturas, tanto mínimas como máximas, ao longo dos doze meses.

    Contudo, as mantas com e sem isolamento térmico (MACI e MAC) apresentaram

    comportamentos similares, diferentemente do que se esperava. Pois, de acordo

    com a bibliografia, a camada de isolamento resultaria em menores amplitudes

    térmicas.

    Alguns fatores que podem ter afetado o resultado seriam a instalação

    das mantas no contrapiso sobre terreno natural, o que resulta em condição

    diferente de uma laje de cobertura, principalmente com relação às trocas de calor.

    Outra questão seria a sombra gerada pelo muro nos sensores, influenciando

    também nas temperaturas obtidas.

    A Figura 24 apresenta os resultados das temperaturas máximas e

    mínimas para as mantas do Grupo II entre março de 2013 e fevereiro de 2014.

    Observa-se, de forma geral, que as mantas apresentaram valores próximos, tanto

    para as temperaturas máximas como para as mínimas. Todavia, verifica-se que a

    MA teve temperaturas ligeiramente superiores, seguida da MAR. E a manta

    aluminizada foi a que apresentou menores amplitudes térmicas.

  • 55

    Figura 24: Temperaturas máximas e mínimas nas mantas do Grupo II

    0

    10

    20

    30

    40

    50

    60

    jan/13 fev/13 mar/13 abr/13 mai/13 jun/13 jul/13 ago/13 set/13 out/13 nov/13 dez/13 jan/14 fev/14

    Tem

    pera

    tura

    (°C

    )

    MA máx MA mín MAR máx MAR mín MAL máx MAL mín

    Os resultados apresentados na Figura 24 estão próximos nos primeiros

    meses, de março a setembro de 2013. A partir de outubro de 2013 até fevereiro

    de 2014 os resultados apresentaram uma maior dispersão, o que pode ter ocorrido

    pelo tempo de exposição do sensor termopar.

    Os gráficos das Figura 25 e Figura 26 mostram a amplitude térmica

    (ΔT) para as mantas do Grupo I e Grupo II, respectivamente. Nota-se que a

    manta asfáltica exposta foi a que apresentou as maiores amplitudes,

    principalmente nos meses mais quentes, como fevereiro e março. Já as mantas

    MAC e MACI apresentaram variações muito próximas, diferentemente do

    esperado.

    Enquanto a manta asfáltica exposta teve amplitudes térmicas entre 8°

    e 33°C, a manta asfáltica com contrapiso (MAC) ficou na faixa de 9° a 25°C,

    muito similar ao observado para a manta com isolamento (MACI) que foi de 11°

    a 21°C.

    Nota-se, ainda, que nos meses mais frios, como junho, a manta com

    isolamento apresentou a maior amplitude térmica, devido a temperaturas mais

    altas na manta abaixo do isolamento. Isto vem a confirmar que a camada de

    isolante evitou a troca de calor por condução, mantendo as temperaturas

    ligeiramente superiores na manta.

  • 56

    Figura 25: Amplitude térmica mensal – Grupo I

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    mar/13 abr/13 mai/13 jun/13 ago/13 set/13 out/13 nov/13 dez/13 jan/14 fev/14

    ΔT(°C

    )

    MA MAC MACI

    A amplitude térmica para as mantas do Grupo II encontram-se

    ilustradas na Figura 26. A manta ardosiada teve variações de temperatura

    próximas a manta asfáltica exposta. Como os grãos de ardósia são de cor escura -

    neste caso utilizou-se a cor cinza - favorecem ao aumento da temperatura na

    superfície e, conseqüentemente, do asfalto da manta.

    A amplitude térmica na manta exposta variou de 8° a 33°C,

    comportamento similar ao da manta ardosiada, que ficou entre 10° a 33°C. O

    melhor resultado foi para a manta asfáltica aluminzada, onde a amplitude foi de

    6° a 25°C.

    Figura 26: Amplitude térmica mensal – Grupo II

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    35

    mar/13 abr/13 mai/13 jun/13 ago/13 set/13 out/13 nov/13 dez/13 jan/14 fev/14

    ΔT (°

    C)

    MA MAR MAL

  • 57

    Com o intuito de verificar a eficiência na redução da amplitude

    térmica ao utilizar somente o contrapiso ou o contrapiso e isolamento térmico,

    elaborou-se o gráfico apresentado na Figura 27. Escolheu-se um mês mais quente

    (Mar/13), um mês mais frio (Jun/13) para verificar a eficiência das mantas MAC

    e MACI em relação à manta asfáltica exposta.

    No mês de março, a manta com isolamento térmico (MACI)

    apresentou uma redução na variação da temperatura de 12°C quando comparada

    com à manta asfáltica exposta. Enquanto que a manta asfáltica apenas com

    contrapiso (MAC) teve uma redução de 8°C. Portanto, a introdução do

    isolamento térmico (MACI), resultou em uma redução de 4°C no mês mais

    quente, quando comparada com a manta com contrapiso (MAC)

    Contudo, o comportamento no mês de junho, que foi o mais frio, foi

    mais próximo da manta asfáltica exposta. A manta com contrapiso aumentou a

    variação da temperatura em apenas 1°C e já para a MACI o aumento foi de 3°C.

    Portanto, para os meses mais frios de Brasília, o comportamento das mantas é

    similar.

    Figura 27: Eficiência das mantas do Grupo I

    -8

    1

    -12

    3

    -15

    -12

    -9

    -6

    -3

    0

    3

    Dife

    renç

    a de

    Tem

    pera

    tura

    (°C)

    MAC MACI

    Mar/13 Jun/13

  • 58

    No caso das mantas do Grupo II apresentadas na Figura 28, a

    eficiência da manta aluminizada foi superior, principalmente no mês mais

    quente, ficando 9°C abaixo da amplitude térmica da manta asfáltica exposta.

    Contudo, a manta ardosiada teve o mesmo comportamento da manta exposta no

    mês mais quente (março). No mês mais frio, a amplitude térmica foi similar para

    todas as mantas, diferindo apenas 2°C, para mais ou para menos.

    Figura 28: Eficiência das mantas do Grupo II

    -9

    -2

    02

    -15

    -12

    -9

    -6

    -3

    0

    3

    Dife

    renç

    a de

    Tem

    pera

    tura

    (°C)

    MAL MAR

    Mar/13 Jun/13

    De forma geral, pode-se colocar as mantas asfálticas em ordem

    decrescente de desempenho, ou seja, do melhor para o menor, com relação à

    amplitude térmica da seguinte forma: MACI; MAC = MAL; MAR e, por fim, a

    MA.

    4.3.2 Diária

    A seguir serão apresentados gráficos com o comportamento da

    temperatura nas mantas ao longo de um dia quente de março de 2013, Figura 29

    e, na seqüência, de um dia mais frio, no final do mês de maio, Figura 30.

    Observa-se que, no mês quente, a temperatura da manta asfáltica

    exposta foi próxima da temperatura ambiente (T.A.), exceto ao final do dia, por

    volta das 17h. Já no mês mais frio, a temperatura na manta asfáltica exposta ficou

    mais baixa e distante da temperatura ambiente registrada.

  • 59

    Verifica-se que, no dia mais quente, o comportamento das mantas é

    bem diferente. Já no dia mais frio, as temperaturas das mantas ficam mais

    próximas.

    A manta com contrapiso (MAC) apresentou aumento da temperatura

    ao longo do dia 04/03/2013, saindo de 21,5°C e chegando a 29°C no final do dia,

    diferentemente do dia 29/05/2013, que variou de 16,5°C a 22°C, de forma não

    linear.

    O comportamento da manta asfáltica com isolamento térmico (MACI)

    foi bem diferenciado, começando com temperaturas mais altas (26°C) e caindo

    para 19,5°C no horário das 14h e voltando a subir para 23,5°C no final do dia.

    Este comportamento pode ser explicado pelo retardo no fluxo de calor causado

    pelo isolante térmico.

    Portanto, a redução da temperatura, no horário das 14h, devido à

    presença do isolante térmico é de 5°C quando comparada com a manta com

    contrapiso (MAC) e de 13,7°C em relação a manta exposta.

    As mantas autoprotegidas, quando submetidas a dias quentes,

    apresentam diferentes comportamentos, sendo que a manta aluminizada teve

    menores temperaturas, 22,7°C a 28,5°C, enquanto a ardosiada ficou entre 24,5°C

    a 32,5°C. Já no dia mais frio, o comportamento foi muito próximo.

    Figura 29: Temperatura ao longo de um dia quente

    15

    20

    25

    30

    35

    07:30 14:00 17:00

    Tem

    pera

    tura

    (°C)

    Hora

    Dia: 04/03/13MAMACMACIT.A.

    15

    20

    25

    30

    35

    07:30 14:00 17:00

    Tem

    pera

    tura

    (°C)

    Hora

    Dia: 04/03/13

    MAMALMART.A.

  • 60

    Figura 30: Temperatura ao longo de um dia frio

    15

    20

    25

    30

    35

    7:30h 9:30h 11:30h 14:00h 15:30h 17:00h

    Tem

    pera

    tura

    (°C)

    Hora

    Dia: 29/05/13

    MAMACMACIT.A.

    15

    20

    25

    30

    35

    7:30h 9:30h 11:30h 14:00h 15:30h 17:00h

    Tem

    pera

    tura

    (°C)

    Hora

    Dia: 29/05/13

    MAMALMART.A.

    4.4 FREQUÊNCIA DAS TEMPERATURAS

    Buscando avaliar todas as medidas realizadas ao longo dos doze

    meses de monitoramento, próxima de novecentas para cada manta e quase

    quinhentas da temperatura ambiente, levantou-se a freqüência das temperaturas,

    apresentada na Tabela 14. O intervalo das temperaturas foi de 5ºC, partindo de

    0°C até 60°C.

    Nota-se que, praticamente todas as medidas de temperatura nas

    mantas ficaram entre 10 e 35°C. Já as temperaturas médias foram próximas,

    sendo a menor da manta MAC (19°C) e a maior das mantas MA e MAR (23°C).

    Porém, o desvio padrão (DP) foi menor para as mantas MACI e MAL e a MA foi

    a que apresentou o maior valor (4,85%).

    Ou seja, as temperaturas oscilaram mais para a manta asfáltica

    exposta, enquanto a manta com isolamento térmico e acabamento em alumínio

    foram as que sofreram menor variação de temperatura.

  • 61

    Tabela 14: Freqüência temperaturas

    - 0 0% 0 0% 0 0% 0 0% 0 0% 0 0%0,1 - 5 0 0% 0 0% 0 0% 0 0% 0 0% 0 0%5,1 - 10 0 0% 34 3% 19 2% 1 0% 0 0% 0 0%

    10,1 - 15 7 1% 126 13% 82 9% 37 4% 17 2% 0 0%15,1 - 20 272 27% 409 41% 328 37% 252 26% 278 28% 35 8%20,1 - 25 529 53% 358 36% 389 43% 519 53% 513 52% 157 34%25,1 - 30 98 10% 61 6% 78 9% 132 13% 133 13% 172 37%30,1 - 35 63 6% 4 0% 2 0% 42 4% 40 4% 89 19%35,1 - 40 18 2% 0 0% 0 0% 1 0% 12 1% 7 2%40,1 - 45 7 1% 0 0% 0 0% 0 0% 1 0% 0 0%45,1 - 50 3 0% 0 0% 0 0% 0 0% 0 0% 0 0%50,1 - 55 1 0% 0 0% 0 0% 0 0% 1 0% 0 0%

    998 992 898 984 995 460

    17,236,6

    TA

    264,27

    16,3%

    MA MAC MACI MAL MAR

    234,85

    21,0%12

    194,31

    22,2%8

    204,05

    19,8%7

    223,99

    17,7%10

    234,18

    18,4%115131 3651 35

    T (°C)

    MÉDIA (°C)DP (°C)

    MÍNIMOMAXIMO

    SOMA

    CV (%)

    Outra análise importante é verificar o número de registros no intervalo

    de temperatura que se encontra as máximas e mínimas de cada manta. No caso

    das temperaturas máximas, nota-se que em todas as mantas sua freqüência foi de

    praticamente 0%, destacadas na cor vermelha.

    Já as temperaturas mínimas, o intervalo é um pouco mais recorrente,

    porém chega a no máximo 3% para a MACI (5,1-10°C), marcado em azul.

    Portanto, apesar de as mantas atingirem as temperaturas máximas e mínimas já

    apresentadas, a freqüência das mesmas não é significativa.

    O histograma de freqüência dos dois grupos de mantas, bem como da

    temperatura ambiente, estão apresentados nas Figuras 31 e 32. É possível

    verificar que a MAC foi a que apresentou a maior freqüência das temperaturas

    entre 20 e 24,9°C (41%). Enquanto as mantas, MA e MACI, tiveram maiores

    freqüências para o intervalo de temperatura entre 25 e 29,9°C, que foi de 53% e

    43%, respectivamente.

  • 62

    Figura 31: Freqüência das temperaturas – Grupo I

    10 15 20 25 30 35 40

    5,1 10,1 15,1 20,1 25,1 30,1 35,1

    0% 1%

    27%

    53%

    10%6%

    2%3%

    13%

    41%36%

    6%0% 0%2%

    9%

    37%

    43%

    9%

    0% 0%0% 0%8%

    34%37%

    19%

    2%

    Temperatura (°C)

    MAMACMACITA

    As mantas do Grupo II tiveram freqüências muito similares, como

    pode ser visto na Figura 32. Mais da metade das medições ficaram entre 25 e

    29,9°C para todas as três mantas: MA; MAL e MAR.

    Figura 32: Freqüência das temperaturas – Grupo II

    10 15 20 25 30 35 40

    5,1 10,1 15,1 20,1 25,1 30,1 35,1

    0% 1%

    27%

    53%

    10%6%

    2%0%4%

    26%

    53%

    13%

    4%0%0% 2%

    28%

    52%

    13%

    4%1%0% 0%

    8%

    34%37%