O ensaio de estanqueidade à água de esquadrias

Discute-se uma mudança no método de ensaio e nos critérios de avaliação e classificação das esquadrias de fachadas, portas e janelas no Brasil, com relação ao requisito de estanqueidade a agua, da NBR 10821, adequando-a às reais solicitações de uso, considerando como referências a NBR 15575, NBR 6123 e UNI EN 12208. São indicados valores de pressões de ensaio em média 60 Pa superiores às prescritas na NBR 10821, porem com maior detalhamento, considerando principalmente a região onde se insere a edificação, a vida útil de projeto (VUP) e a altura de utilização do produto. Da mesma forma, são apresentados valores de pressão de ensaio que ultrapassam em mais de duas vezes o valor apresentado na norma atual e outros que ficam abaixo. Propõe-se também mudança no critério de avaliação do produto e de classificação de desempenho em mínimo, intermediário e superior, correlacionando-a à VUP do produto. Isso pode contribuir para uma identificação mais clara entre os diversos produtos com desempenhos diferentes que são oferecidos no mercado, pois, pelo critério da norma vigente, o resultado de ensaio de uma esquadria de boa qualidade é igual ao de uma esquadria de excelente qualidade, colocando um teto de desempenho que não estimula a realização de produtos melhores e diferenciados.

esquadria2Thiago Salaberga Barreiros e Maria Akutsu

No Brasil, as esquadrias de fachadas, portas e janelas são submetidas a avaliação de desempenho de acordo com a NBR 10821. Porém, um dos requisitos da avaliação – estanqueidade a agua – deve ser avaliado também com base nas normas brasileiras NBR 15575 e NBR 6123, que abordam respectivamente, o desempenho da edificação residencial, importante referência sobre Vida Útil de Projeto (VUP), e a forca que o vento exerce em edificações, considerando a região do pais, a altura de incidência, a rugosidade do terreno, a frequência de ocorrência do vento, entre outros fatores.

Caso essas normas fossem adotadas adequadamente para estabelecer os parâmetros do ensaio de estanqueidade à agua relacionando a VUP e à pressão do vento, as pressões de ensaio utilizadas seriam diferentes das adotadas atualmente, mais próximas ao uso a que são submetidas. Outras fontes de referência para a avaliação desse requisito em esquadrias externas podem ser as normas europeias, como a UNI EN 1027 e a UNI EN 12208, as quais prescrevem respectivamente, o método de ensaio e o critério de avaliação de portas e janelas para o ensaio de estanqueidade à agua. Dentro deste contexto, este texto apresenta sugestões para o dimensionamento das cargas de vento, correlacionando-o a VUP no método de ensaio, e os critérios de avaliação e classificação de estanqueidade a agua de esquadrias, considerando um cenário mais adequado a realidade brasileira. De acordo com a NBR 10821, a estanqueidade à água de uma esquadria deve ser avaliada, em resumo, da seguinte forma: realizar cinco ciclos de abertura, fechamento e travamento; aplicar três rajadas de acomodação com metade da pressão de ensaio, para que o perfil metálico se ajuste a gaxeta; aspergir água por 15 min sem pressão na câmara; e iniciar a pressão incremental de 20 Pa em 20 Pa até 120 Pa e depois, de 30 Pa em 30 Pa até a pressão de 20% da pressão de projeto, com cada patamar de pressão sendo mantido por 5 min (tolerância de 0 a 1 min).

Esta norma adota como critério de classificação o local por onde a agua infiltra. Caso a agua infiltre para o lado interno da esquadria em qualquer parte, o desempenho da esquadria e classificado como mínimo; se a infiltração de água ocorrer apenas no perfil inferior, é classificado como intermediário; se não houver infiltração de agua em nenhum ponto, é classificado como superior. Em nenhum caso pode haver presença de agua no peitoril ou na face interna da parede.

A norma europeia UNI EN 1027, por sua vez, estabelece o seguinte procedimento de ensaio: abrir e fechar ao menos uma vez cada parte móvel; aplicar três rajadas de acomodação com 500 Pa ou pressão de projeto majorada em 10%, o que for maior; aspergir água por 15 min sem pressão na câmara; e realizar incrementos de pressão de 50 Pa em 50 Pa até 300 Pa e depois de 150 Pa em 150 Pa até a pressão determinada pelo fabricante, com cada patamar de pressão sendo mantido por 5 min.

O critério de classificação estabelecido na norma UNI EN 12208 e o patamar da pressão máxima alcançado pelo período de 5 min que antecede a infiltração. A infiltração e caracterizada como a entrada de água através da esquadria para o lado interno, sem a presença de um dreno que possa conduzir esta água para o lado externo. Com a presença de tal dreno, e caracterizada como infiltração se ocorre de forma repetitiva ou contínua.

Os dois métodos de ensaio são muito parecidos, com diferenças principais em três pontos. Na norma brasileira, as rajadas de acomodação adotadas apresentam valores proporcionais à pressão de projeto mais baixos, visto que consideram ventos de velocidades mais baixas e, consequentemente, mais frequentes, mais condizentes a realidade, pois nem sempre antes da chuva, o vento que incidirá sobre a esquadria será maior do que o vento da pressão de projeto.

Aliás, em raríssimas exceções, pois a pressão de projeto já condiz com ventos que acontecem a cada 50 anos e, com isso, a norma brasileira é mais rigorosa, pois essa pressão mais baixa pode não acomodar o perfil metálico na gaxeta, deixando vazios que permitam a infiltração de água. Os incrementos de pressão são menores na norma brasileira, assim, permite ter maior precisão da máxima pressão alcançada antes da infiltração de água. O ponto mais crítico e objeto de discussão deste artigo refere-se a pressão adotada no ensaio na norma brasileira, e considerada como igual a 20% da pressão de projeto. Na norma europeia, o ensaio classifica o produto pelas pressões de ensaio limítrofe, pré-estabelecidas, antes da infiltração de água, independentemente do lugar no qual será inserido o produto.

Além disso, quem deve fazer a avaliação de se aquele produto e adequado ou não para ser utilizado em determinada edificação é o especificador (projetista). Essa pressão do ensaio de estanqueidade de água de 20% da pressão de projeto considera que o decaimento é proporcionalmente linear em relação à carga de segurança estrutural, que é a média de uma rajada de 3 s que pode ser excedida, em média, uma vez a cada 50 anos.

Porém, o regime de vento, que é utilizado para se determinar o desempenho da esquadria em relação à estanqueidade à agua, não é linearmente proporcional como estabelecido na NBR 10821. Por esta razão, foi elaborada a proposta a seguir. Tendo em vista que a esquadria externa, de acordo com a NBR 15575-1, deve ter uma VUP mínima de 20 anos e assumindo para as faixas intermediaria e superior os valores de 25 anos e 30 anos, respectivamente, é razoável considerar que uma janela nova ao ser ensaiada, deva ser estanque à água para chuvas com vento que acontecem com regime de 20 anos em 20 anos para produtos com desempenho mínimo, a cada 25 anos para produtos com desempenho intermediário e a cada 30 anos para produtos com desempenho superior.

Para determinar a pressão do vento incidente que ocorre na edificação durante a VUP, na NBR 6123 são considerados alguns fatores como: V0 = velocidade básica do vento; S1 = fator topográfico; S2 = combinação dos efeitos de rugosidade do terreno, da variação de velocidade do vento com a altura acima do terreno e das dimensões da edificação; S3 = fator estatístico. Para a elaboração de uma proposta para alteração da NBR 10821, alguns fatores foram considerados constantes e outros variáveis.

Entre os fatores constantes, retirados da NBR 6123, estão o fator topográfico para regiões planas (S1 = 1,0), que não estão em taludes, morros ou em vales; e o fator combinado para regiões de subúrbios densamente construídos de grandes cidades e áreas industriais plenas ou parcialmente desenvolvidas (S2 = terreno de categoria IV). Os fatores variáveis foram considerados conforme as ponderações apresentadas a seguir.

O tempo de rajada influencia diretamente o valor de S2, uma vez que o seu valor é uma combinação entre a velocidade média do vento em um determinado tempo de rajada (quanto maior o tempo, menor a velocidade média) e a altura. Assim, para esta proposta, foram utilizados os tempos de rajada de 5 min (300 s), tempo considerado em cada patamar de pressão tanto na norma brasileira como na norma europeia. Com relação às alturas, foram adotados os valores estabelecidos na norma brasileira em vigor: 5 m, 15 m, 30 m, 60 m e 90 m.

O VUP é o período estimado de tempo para o qual um sistema e projetado, a fim de atender aos respectivos requisitos de desempenho, neste caso, período pelo qual a esquadria deve ser estanque à agua. Dessa forma, foram utilizados os valores de VUP estabelecidos na NBR 15575-1 para compor o valor de S3: 20 anos, 25 anos e 30 anos. A probabilidade de ocorrência é o fator S3 e é composto também pela probabilidade Pm de que o evento seja excedido, no local em consideração, pelo menos uma vez em um período de m anos (neste estudo, m é igual ao período da VUP).

Para o cálculo de carga de vento que incide nas estruturas, é considerado o fator Pm de 0,63, ou seja, 63% de probabilidade de ocorrência. Como para se avaliar a estanqueidade à agua deve-se considerar a ocorrência de chuva e de vento simultaneamente, o estudo utilizou Pm de 0,75 e 0,85, ventos que ocorrem com maior frequência do que o utilizado para o cálculo da estrutura do edifício e normalmente utilizados em estudos de conforto.

A NBR 6123:1988 estabelece como valor mínimo S3= 0,88 para cálculo visando a segurança nas edificações ou projeto estrutural. Porém, como este cálculo não está sendo utilizado para este fim, e sim para estabelecer a pressão de ensaio para o requisito de estanqueidade à água, foram adotados valores abaixo desse limite, ou seja, 0,78 para VUP de 20 anos e Pm de 0,85.

A infiltração de água pela esquadria só ocorrerá quando a esquadria sofrer sobrepressão, portanto, o coeficiente de forma externo adotado para o cálculo da pressão estática de ensaio é de 0,7 para edificações de altura igual ou inferior a 15 m e de 0,8 para edificações mais altas, utilizando como referência os valores apresentados na NBR 6123 para edificações de planta retangular. Dessa forma, as pressões para o ensaio de estanqueidade à água foram determinadas considerando as premissas citadas acima. Na Tabela 1, os valores obtidos de acordo com esta proposta são apresentados juntamente com os valores de pressões de ensaio (Pa) de estanqueidade a agua constantes na NBR 10821 para esquadrias externas.

esquadria3

É notado que para valores menores de VUP, bem como para probabilidade de 85%, têm-se valores mais baixos de pressão de ensaio. Observa-se também que a média geral da diferença de pressão entre as propostas e os valores adotados na norma em vigor é de 97 Pa, ou seja, apresenta valores próximos aos praticados na norma em vigor. A maior diferença entre os valores propostos e os utilizados atualmente está nas regiões com V0 de 40 m/s e 50 m/s, regiões IV e V, e para posições mais altas, como as de 30 m, 60 m e 90 m, tendo casos em que a pressão de ensaio é maior que o dobro da norma atual. Estes casos, com a pressão de ensaio de 625 Pa ou 655 Pa, por exemplo, podem, inclusive, ser comparados com as classificações especiais da UNI EN 12208, classe de maior desempenho da norma europeia.

Outro fato interessante é que na região I, em edificações baixas, há resultados encontrados de acordo com a NBR 6123 abaixo das pressões utilizadas na norma em vigor. Desta forma, percebe-se que, comparando os valores propostos com os valores em vigor, há uma expansão da gama de pressões para ensaio, aumentando os valores das máximas e reduzindo os valores das mínimas.

Deve-se observar que o ensaio de estanqueidade à água e realizado para avaliar se o produto permite a passagem de água para dentro do ambiente de forma a danificar algo ou criar um ambiente insalubre para o usuário. Assim, o critério de avaliação deve considerar se os lugares projetados permitem a drenagem da agua com vazão adequada para o lado externo, caso ocorra a passagem de água para dentro do ambiente.

Para o critério de classificação em mínimo, intermediário ou superior, é importante que o ensaio seja contínuo até a infiltração prejudicial ocorrer compatibilizando com o critério de classificação da VUP proposto na NBR 15575, pois quanto maior a VUP, maior a probabilidade de ocorrer um vento com velocidade maior, elevando o valor da pressão a que a esquadria será solicitada durante o uso. É importante ressaltar que o ensaio é realizado com incrementos de pressão, portanto, o ensaio poderá continuar até atingir a classe desejada, não é necessário pré-estabelecer nenhum valor.

Enfim, os fatos apresentados evidenciam a importância de se rever os valores das pressões de ensaio avaliando o regime de vento nas regiões do território brasileiro, a VUP e a altura de uso do produto, pois a avaliação de desempenho estará mais condizente com as incidências do vento em uso. As modificações propostas na metodologia de ensaio poderão colaborar para as identificações mais claras entre os desempenhos dos diversos produtos, pois atualmente, pelo método vigente, o resultado obtido para uma esquadria com qualidade adequada é igual ao de uma esquadria com qualidade excelente, colocando um teto de desempenho nivelando os produtos para baixo.

Essa falta de diferenciação não é adequada para o mercado e nem para o setor, pois não estimula a realização de produtos com melhor desempenho. Outro fato importante para discussão são os critérios de avaliação e classificação. Assim como na norma europeia EN 1220, é importante avaliar se o produto permite a passagem de água para dentro do ambiente de forma a danificar algo ou criar um ambiente insalubre.

Assim, é pertinente adotar o critério da norma europeia de não permitir a entrada de água através da esquadria para o lado interno, caso não se tenha um dreno que possa conduzir esta água para o lado externo e que a infiltração ocorra de forma não repetitiva e nem contínua. Para o critério de classificação em mínimo, intermediário e superior, a norma poderia adotar critérios que considerem, por exemplo, o tempo da VUP, que quando aumentada, aumenta o período em que o produto vai estar sujeito a ventos de maior intensidade e, consequentemente, a esquadria deve resistir a uma pressão de vento maior no ensaio.

Referências

Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 6123: Forças devidas ao vento em edificações. Rio de Janeiro, 1988. 80 p.

Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 10821: Esquadrias para edificações – Parte 2: Esquadrias externas – Requisitos e classificação. Rio de Janeiro: ABNT, 2017a. 27 p.

Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 10821: Esquadrias para edificações – Parte 3: Esquadrias externas – Requisitos e classificação. Rio de Janeiro: ABNT, 2017b. 27 p.

Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 15575: Edificações habitacionais – Desempenho, Parte 1: Requisitos gerais. Rio de Janeiro: ABNT, 2013a. 71 p.

Associação Brasileira de Normas Técnicas. NBR 15575: Edificações habitacionais – Desempenho, Parte 4: Requisitos para os sistemas de vedações verticais internas e externas. Rio de Janeiro: ABNT, 2013b. 63 p.

European Committee for Standardization. UNI EN 1027: Windows and doors – Watertightness: Test method. Milano: ECS, 2001. 14 p.

European Committee for Standardization. UNI EN 12208: Windows and doors – Watertightness: Classification. Milano: ECS, 2000. 10 p.

Thiago Salaberga Barreiros é servidor do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT), do Laboratório de Componentes e Sistemas Construtivos; e Maria Akutsu é servidora do IPT, do Laboratório de Conforto Ambiental e Sustentabilidade dos Edifícios – thiagob@ipt.br

Fonte: Revista IPT



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