2.1 Detalhes do edifício modelo.

Determina-se um edifício modelo de 20 metros de altura com sistema de revestimento cerâmico de absortância 63,5% (^{Dornelles, 2007}) correspondente a cor vermelha escura, escolhida para ressaltar os efeitos da temperatura, devido a cores escuras apresentarem maior temperatura superficial quando exposta a radiação (^{Uchôa et al, 2016}). Aplica-se este modelo a cidades localizadas nas oito zonas bioclimáticas brasileiras estabelecidas na ^{ABNT NBR 15220-3 (2005)}. A Tabela 1 mostra as cidades escolhidas e a zona bioclimática correspondente.

2.2 Simulação

A simulação higrotérmica no programa WUFI Pro 6.5 é usada para avaliar a ação dos agentes climáticos nas fachadas em cada cidade. O programa permite a entrada de dados, como: período de simulação, configuração, orientação e inclinação do sistema construtivo, coeficientes de chuvas incidentes e de transferência à superfície e condições iniciais de temperatura e umidade relativa e condições climáticas interiores e exteriores (^{Freitas, 2011}). A partir disso, são obtidos como dados horários de saída os valores de radiação total incidentes nas fachadas, de temperatura superficial e de precipitação.

O período de simulação compreende ano de 01/01/2019 a 01/01/2020. Já para a definição das condições climáticas exteriores são utilizados os dados arquivos Typical Meteorological Year (TMY) da base EPW/ANTAC (^{Roriz, 2012}) referente a cada cidade. A tabela 2 contêm os valores adotados dos coeficientes de transferência à superfície.

No estudo, opta-se por analisar apenas a orientação Norte de cada edifício, uma vez que esta se apresenta como crítica para incidência de radiação solar nas cidades estudadas, situadas abaixo da linha do equador. O sistema construtivo simulado é composto por: revestimento cerâmico, argamassa de emboço de composição cimentícia, bloco cerâmico e argamassa interna e o ponto de monitoramento principal na superfície do revestimento. A Figura 1 mostra o sistema lançado no programa.

Figura 1 Sistema construtivo avaliado: (a) placa cerâmica; (b) argamassa externa/emboço; (c) bloco cerâmico; (d) argamassa externa. 

As propriedades dos materiais componentes das camadas do sistema estudado são previamentes de ensaios, realiados por outros pesquisadores. Tais ensaios são: massa específica aparente, porosidade, permeabilidade ao vapor de água para o cálculo do Fator de resistência à difusão de vapor de água; coeficiente de absorção de água ou coeficiente de capilaridade; curva higroscópica. Esse ensaios e seus resultados são descritos no Relatório Interno do LEM-UnB (^{Bauer et al., 2015}), os quais estão resumidos na Tabela 3.

2.3 Ação dos agentes asociados à temperatura.

3.1 Radiação total, temperatura superficial máxima e amplitude térmica máxima.

Os resultados de radiação total incidente e das amplitudes térmicas superficiais máximas absolutas, calculadas como mostrado em (1), das fachadas Norte das oito zonas são mostrados na Figura 2. Nota-se que os maiores valores de amplitude térmica ocorrem para a zona Z6 (38,15°C) seguido da zona Z2 (37,5°C) e Z1 (37,15°C), já o menor valor é verificado na Z8 (22,64°C) e as demais zonas apresentam valores intermediários. Quanto à incidência de radiação solar, a Z4 apresenta maior valor (1.014.409 W/m²) seguida da Z6 (995.347 W/m²), enquanto isso Z8 apresenta o menor valor de incidência de radiação (743.527 W/m²). Ademais, observa-se que a incidência de radiação solar está associada ao ganho de temperatura em cada fachada principalmente no que se nota nas zonas Z8 e Z6, com exceção a zona Z4 a qual apresentou maior incidência de radiação e a terceira menor amplitude térmica.

Em relação à radiação total, as zonas Z4 e Z6 são críticas e a Z8 apresenta condições de exposição mais amenas, apesar de ser representada pela cidade de Belém-Pa localizada próximo á linha do equador. Esse resultado é encontrado devido à radiação solar incidente na fachada ser apenas uma parcela da radiação solar global horizontal (constituída pelas componentes direta, difusa e refletida) (^{Silva, 2011}) dependente, portanto, da orientação e inclinação da fachada.

A temperatura superficial e a amplitude térmica na superfície, por serem resultados da interação entre a radiação solar e a elevação da temperatura do ar ao longo do dia, são melhores indicadores das variações higrotérmicas do que o total da irradiação solar incidente (^{Zanoni, 2015}). Nesse caso, Z6 e Z7 são zonas críticas, por apresentarem maior amplitude térmica (Figura 2) e maior temperatura superficial (Figura 3) ao longo do ano, respectivamente.

Figura 2 Radiação total acumulada e Amplitude térmica máxima em um ano de simulação. 

Os resultados de temperatura máxima e mínima absoluta anual para cada uma das fachadas são mostradas na Figura 3. Nota-se que as temperaturas mínimas, as quais ocorrem quando não há incidência de radiação sobre a fachada, apresentam grandes distinções entre si. Z2, Z1 e Z3 apresentam os menores valores de temperatura 2,99°C, 5,48°C e 6,98°C, respectivamente. Enquanto isso, Z8 apesar de ter menor incidencia de radiação total na fachada apresenta temperatura mínima mais elevada (22,07°C) e menor valor de temperatura máxima (46,16 °C) o que condiz com amplitudes térmicas reduzidas, como mostrado na Figura 2. Nesse caso, enfatiza-se que a temperatura superficial está ligada não apenas a incidência de radiação na fachada, mas também á temperatura do ar (^{ASHRAE, 2009}; ^{Lamberts et al.,2011}).

Figura 3 Temperatura superficial máxima e mínima absolutas em um ano de simulação para cada zona bioclimática. 

3.2 Choque térmico.

Com relação aos resultados de choque térmicos, são apresentadas na Figura 4 as frequências de ocorrência de choques plenos para todas as fachadas. Ressalta-se a maior frequência na zona Z6, na qual 1,59% das medidas se caracterizam como choques térmicos plenos, seguido de Z1 (0,92%) e Z4 (0,79%). As zonas Z5 e Z7 apresentaram as menores frequências 0,16% e 0,19%, respectivamente.

Figura 4 Frequência de ocorrência de choque térmico pleno para um ano de simulação. 

Os picos de choques plenos estão concentrados nos meses de maio a julho segundo a Tabela 6, que expõe a distribuição mensal do número de choques. Ao longo de um ano, é possível verificar em qual mês ocorre o maior número de choques térmicos para cada zona isolada. Dessa forma, Z1 e Z5 têm seus respectivos picos de choques térmicos plenos em julho, Z3, Z4, Z6 e Z7 em junho e Z2 e Z8 em maio. Nas zonas de 1 a 7 os choques térmicos diminuem nos meses de outubro a março chegando à zero em um ou mais meses desse período. No entanto, isso não ocorre na Z8 que apresenta os eventos de choques térmicos melhor distribuídos ao longo do ano.

A frequência de ocorrência de choques atenuados é mostrada na Figura 5. A Z6 apresenta maior ocorrência com 13,65%, seguida da Z4 com 10,88%. Z8, Z5 e Z2 apresentam as menores frequências sendo estas 2,84%, 3,35% e 4,95%, respectivamente. Nota-se que na Z6 ocorrem aproximadamente 5 vezes mais choques atenuados em comparação a Z8. Z4 e Z1 também apresentam valores elevados de frequência (10,88% e 10,31%, respectivamente) seguidos de Z3 e Z7 (8,75% e 8,60%).

Figura 5 Frequência de ocorrência de choque térmico atenuado para um ano de simulação. 

Quando a distribuição desses eventos no ano nota-se que eles ocorrem nos meses de maio a agosto, como mostra a Tabela 6. Apenas Z5 apresenta meses sem a ocorrência de choques térmicos (novembro e dezembro). Z2 e Z8 tiveram seu pico de ocorrência no mês de maio, Z4 e Z6 em junho, Z1, Z5 e Z7 em julho e Z3 em agosto. Evidencia-se uma melhor distribuição de ocorrências ao longo do ano em Z8, onde esta varia de 12 em setembro a 32 em maio, já em outras zonas há uma variação mais elevada entre os meses de menor e maior ocorrência como na Z6 que apresenta menor ocorrência em novembro com 14 eventos e maior em junho com 211.

As zonas com maior frequência de choque térmico apresentam condições de exposição críticas e aquelas que apresentam menores frequências condições mais amenas. Destaca-se a Zona Z6 que apresentou maior frequência tanto para choques térmicos plenos quanto para atenuados. Por fim, a zona Z5 apresentou frequências reduzidas nos dois tipos de choques considerados e a Z8 menor frequência para choques atenuados.

3.3 Amplitude Térmica Ponderada.

A Figura 6 mostra os resultados de IIT para todas as fachadas correspondentes a cada zona bioclimática. Os resultados levam em consideração valores de variação de temperatura para um ano de simulação. Assim como notado nos resultados de amplitude térmica máxima e choque térmico, a zona Z6 apresentou valores críticos (22,55) quanto à ação de agentes de temperatura. Da mesma forma, a zona Z8 e Z5 apresentaram os menores valores de IIT (16,53 e 16,55). Z2, Z4 e Z7 apresentaram valores também elevados se comparados aos demais e Z3 e Z1 apresentaram valores intermediários.

Figura 6 Valores de Iit para todas as zonas bioclimáticas. 

As variações térmicas nas fachadas são causas de deformações no sistema de revestimento e induzem esforços por fadiga em consequência de sua característica cíclica. Desse modo, as variações térmicas estão relacionadas com as anomalias nos revestimentos de fachadas, principalmente no que se refere ao descolamento cerâmico e fissuração (^{Silva, 2014}; ^{Souza, 2016}). O IIT é mostrado como um valor referência em nível de comparação entre as cidades, e que demonstra a gravidade de exposição ao agente térmico de degradação. Logo, valores mais elevados representam maior exposição e maior potencial para a degradação e diminuição da vida útil.

Os valores de IIT foram considerados adequados quando relacionados à degradação de fachadas (^{Nascimento, 2016}) e, a partir deles, foi estabelecido um Ranking relativo à exposição das fachadas á temperatura, classificadas de acordo com a sua gravidade. Logo, em ordem decrescente, as zonas de maior gravidade foram: Z6-Z2-Z4-Z7-Z1-Z3-Z5-Z8.

3.4 Chuva dirigida.

A chuva dirigida foi analisada em termos de incidência precipitação total anual (l/m²), Figura 7, para as mesmas fachadas de orientação Norte, de forma completar a análise dos agentes de degradação realizada. Nota-se que a zona Z8 é crítica para esse caso (113,15 l/m²) apresentando valor cerca de 6 vezes mais elevado que a zona Z5 de menor incidência (18,2l /m²), contrastando com os resultados anteriores. As zonas Z4 (100,12 l/m²) e Z3 (71,72 l/m²) também apresentam valores elevados em comparação às demais. Por fim, Z1 (52,19 l/m²) e Z6 (59,67 l/m²) apresentam valores intermediários enquanto Z2 (35,57 l/m²) e Z7 (30,57 l/m²) valores mais amenos de incidência de chuva.

Figura 7 Valores de chuva dirigida acumulada para um não de simulação em todas as zonas bioclimática 

Ressalta-se que a chuva dirigida é resulando da ação dos vendos sob a precipitação (^{Freitas, 2011}; ^{Zanoni, 2015}), logo, está condicionada a velocidade e direção dos ventos. Para a cidade Brasila e Goiania a orientação de maior incidência de chuva é a Norte (^{Zanoni et al., 2014}; ^{Zanoni et al., 2018}; ^{Andrade et al., 2021}; ^{Melo e Carasek, 2011}) enquanto para Curitiba é a orientação Leste (^{Batista et al., 2017}) e para Florianópolis é a orientação Sul (^{Giango et al., 2010}; ^{Giongo, 2007}). Nesse caso, os resultados apresentados não representam necessáriamente a orientação de exposição crítica a umidade proveniente da chuva, mas a orientação adotada como referência, a Norte.