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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
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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
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
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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.
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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
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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
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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
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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
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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
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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.
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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;
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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).
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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
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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.
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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.
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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.
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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.
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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)
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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
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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.
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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%