Clarabóias e eficiência energética

As clarabóias têm um elevado potencial para fornecer a quantidade, o tipo e a distribuição de luz natural necessários para satisfazer as especificações de um edifício. Ao mesmo tempo, permitem reduzir a energia utilizada para a iluminação artificial e o aquecimento.

Entre as suas muitas vantagens, destaca-se o facto de a luz natural representar uma fonte de calor sem custos. De facto, os edifícios que desfrutam de elevados níveis de luz natural distribuída uniformemente são naturalmente quentes durante grande parte do ano. Neste caso, é possível obter reduções significativas nos custos de aquecimento maximizando as aberturas de janelas e clarabóias nos lados mais soalheiros e meridionais dos edifícios e minimizando essas aberturas nos lados mais frios e setentrionais.

Tipo e quantidade de luz

As clarabóias são o método mais eficaz de deixar entrar a luz natural num edifício, uma vez que também permitem regular o tipo e a quantidade de luz. Essencialmente, a luz pode ser de dois tipos:

Luz direta: a luz entra no edifício através da claraboia como um feixe direto, sem obstáculos ou interferências; por conseguinte, a luz concentra-se numa área limitada. Este tipo de luz é obtido com policarbonato e PVC, tanto transparente como na maioria das cores disponíveis;
Luz difusa: a luz passa através da claraboia, iluminando a estrutura por baixo de forma mais uniforme. A obtenção deste tipo de luz pode ser útil nos casos em que é necessário iluminar uma área muito grande com um mínimo de formação de sombras. Esta iluminação é obtida utilizando materiais como a fibra de vidro, o policarbonato e o PVC, de forma estruturada e com cores opalinas.

O projetista de um edifício deve dimensionar as clarabóias de forma a que estas regulem a iluminação interior para os níveis mais adequados à utilização prevista do edifício, deve escolher os materiais adequados e deve determinar a melhor área a ocupar pelas clarabóias. Durante a fase de projeto de um edifício, é igualmente necessário dimensionar a área ocupada pelas clarabóias, tendo em conta a possibilidade de a utilização final do edifício poder mudar. Garante, em qualquer caso, níveis adequados de luz natural. No entanto, considera-se geralmente que a área ocupada pelas clarabóias no telhado de um edifício não deve ser inferior a 10%. Em algumas situações, a quantidade de luz que entra num edifício deve ser controlada, para evitar o sobreaquecimento da área abaixo.

Configurações de clarabóias

Os principais factores a considerar na conceção de uma claraboia são:

A necessidade de uma iluminação que crie um ambiente acolhedor e adequado às actividades que nele se realizam;
Requisitos especiais de iluminação em zonas específicas do edifício;
A relação entre a altura do edifício e a capacidade da claraboia de fornecer uma iluminação adequada ao nível do solo;
A frequência da manutenção da cobertura e a facilidade de acesso à mesma.

São possíveis as seguintes configurações de clarabóias:

Clarabóias em mosaico

Esta configuração permite a instalação de clarabóias individuais separadas e garante a distribuição mais uniforme da luz. A claraboia é fixada ao telhado nos quatro lados e, por conseguinte, está muito bem ancorada ao telhado. Esta configuração prevê o maior número de elementos de latão e, por conseguinte, exige o máximo cuidado durante a aplicação dos vedantes, com um aumento correspondente dos custos de instalação.

Claraboia arredondada na linha do telhado

A claraboia arredondada ao longo da linha do telhado tem um impacto estético favorável na cobertura e assegura uma distribuição relativamente uniforme da luz, desde que a inclinação da cobertura seja baixa. Em comparação com a disposição em tabuleiro de xadrez, o número de juntas a fixar e vedar é menor. Além disso, este tipo de claraboia é uma solução mais segura em caso de acesso frequente ao telhado. Em todo o caso, esta configuração está sujeita a fortes cargas de vento.

Clarabóias desde a linha do telhado até à caleira, planas ou arredondadas

Clarabóias com perfis planos e arredondados; podem ser instaladas a partir da linha do telhado para baixo, chegando, em alguns casos, até à caleira. Reduzem ao mínimo o número de juntas necessárias, melhorando a fiabilidade e o desempenho ao longo da vida útil da claraboia. Em todo o caso, uma configuração de linha de telhado a caleira limita as possibilidades de acesso ao telhado.

Clarabóias de meia água

Esta configuração representa um compromisso entre a configuração em tabuleiro de xadrez e a configuração do telhado até à caleira, tanto em termos de distribuição da luz como de simplicidade de utilização.

Clarabóias planas contínuas

Este tipo de claraboia proporciona bons níveis de iluminação, mas é menos utilizado na arquitetura moderna.

Deve ter-se especial cuidado com as tolerâncias de produção e as tolerâncias de acoplamento das clarabóias com os elementos de cobertura.

Clarabóias planas em dente de serra

Este tipo de claraboia pode ser considerado como uma claraboia de percurso contínuo, embora não esteja sujeito aos mesmos problemas relacionados com as tolerâncias.

Clarabóias arredondadas ou em forma de claraboia com disposição casual em coberturas planas

Utilizadas em telhados horizontais ou de baixa inclinação, as clarabóias são instaladas em suportes especialmente concebidos, em função dos diferentes requisitos e da conceção do telhado.

Clarabóias arredondadas em telhado curvo

Nesta solução, as clarabóias arredondadas, colocadas num suporte que tem a mesma curvatura que o telhado, percorrem toda a secção transversal do telhado, parando no meio do telhado.

Estrutura de vidro colorido

Estas estruturas podem ter praticamente qualquer forma e design e são normalmente construídas com perfis de alumínio ou aço e unidades de policarbonato ou vidro, permitindo uma liberdade infinita durante a fase de conceção e design.

Materiais utilizados

Os materiais utilizados nas clarabóias não só devem permitir a passagem da luz, como também devem satisfazer todos os requisitos de durabilidade, térmicos, de segurança e de resistência ao fogo. Os materiais típicos utilizados são a fibra de vidro, o policarbonato, o vidro e, em muito menor escala, o PVC.

Policarbonato

O policarbonato é um material muito versátil, cujas principais propriedades são basicamente as seguintes:

resistência excecional ao impacto;
elevada transmissão de luz;
boa capacidade de processamento;
classificação de bom desempenho ao fogo;
elevada resistência às condições climatéricas adversas;
leveza.

Todos os painéis de policarbonato estão normalmente disponíveis nas versões transparente e colorida, para fornecer luz direta, ou na forma estruturada e opalina, para produzir luz difusa. A proteção UV coextrudida elimina até 99% da radiação ultravioleta, protegendo tanto os materiais como as pessoas no interior do edifício.

Em termos substanciais, o policarbonato pode ser de três tipos diferentes:

multi-paredes: permite obter o melhor desempenho em termos de isolamento térmico. Tal como o policarbonato compacto, pode ser dobrado a frio (embora em menor grau) e tem uma relação resistência/peso muito elevada, o que o torna particularmente adequado para a construção de estruturas envidraçadas;
perfilado: utilizado se a claraboia a instalar for plana e tiver de reproduzir exatamente o perfil dos elementos de revestimento da cobertura adjacentes;
compacto: possui boas propriedades de transparência. Pode ser dobrado a frio, é adequado para utilização em estruturas de uma certa complexidade e pode ser dobrado em várias formas, como cúpulas ou pirâmides.

Fibra de vidro

A fibra de vidro é o material perfilado mais versátil e mais utilizado. Ideal para a construção de clarabóias arredondadas, demonstra ter um excelente desempenho e proporciona elevados níveis de luz difusa no interior de um edifício.

Atualmente, estão disponíveis no mercado chapas de fibra de vidro de alta qualidade. Incorporam uma proteção da superfície contra os raios ultravioleta, capaz de eliminar praticamente o desbotamento da cor que normalmente ocorre a longo prazo.

Vidro de segurança

O vidro, amplamente utilizado nos sectores dos supermercados e do comércio, tem..:

excelente comportamento ao fogo;
boa resistência ao impacto;
características de transmissão de luz elevadas;
características de transparência excepcionais.

O vidro pode ser dobrado para a construção de clarabóias arredondadas.

Além disso, são fornecidos com vários revestimentos e tratamentos de superfície que permitem a passagem de luz difusa, controlam a quantidade de luz solar transmitida e proporcionam uma proteção total contra os raios UV.

PVC

O PVC tem uma baixa resistência ao impacto e às condições ambientais em comparação com soluções alternativas. O PVC não satisfaz o requisito de não fragilidade sem medidas de segurança adicionais a serem implementadas durante a construção da claraboia.

Clarabóias planas

Detalhes

PanelSandwich.ORG permite aos seus clientes instalar clarabóias planas em telhados inclinados, acoplando uma folha de material plástico com perfil A38 com o painel sandwich Cover A38 P1000 G4.

Dependendo do material utilizado, são possíveis os seguintes sistemas integrados:

claraboia de folha dupla montada no local.

Composto por uma folha de fibra de vidro perfilada, disponível em comprimentos até oito metros, para ser utilizada em conjunto com um rolo ondulado no lado interior;

claraboia de folha única montada no local:

com base na utilização de uma chapa perfilada de policarbonato alveolar com as seguintes características;

comprimento até doze metros e largura de um metro;
excelentes propriedades de isolamento térmico (K = 2,8 kcal/m2 h °C);
resistência às variações de temperatura (-40 a 120 °C);

claraboia de folha única montada no local:

constituído por um painel plano de policarbonato alveolar e quatro paredes, com as seguintes características

comprimento até 12 metros e largura de 0,93 metros;
excelentes propriedades de isolamento térmico (K = 1,39÷1,43 kcal/m2 h °C);
resistência às variações de temperatura (-30 a 120 °C);

claraboia de folha dupla montada no local:

constituído por uma folha perfilada de policarbonato compacto. Está disponível em comprimentos até oito metros, para ser instalado em conjunto com a chapa alveolar plana de policarbonato no lado interior;

Directrizes de instalação

Quando uma chapa de perfil trapezoidal é instalada como claraboia plana, é necessário garantir que as suas projecções laterais se sobrepõem às projecções correspondentes dos elementos metálicos de cobertura adjacentes. Além disso, como mostra a Fig. 8.15, o toldo será instalado de modo a que a sua face superior fique por baixo da chapa metálica do painel de cobertura superior, enquanto a sua face inferior ficará por cima da chapa metálica do painel de cobertura inferior.

A instalação da chapa de policarbonato alveolar de quatro paredes deve ser efectuada com especial cuidado, uma vez que esta só pode ser acoplada ao painel de cobertura através de um sistema de elementos de latão adequado.

Todas as clarabóias descritas devem ser instaladas com uma rede de segurança, de acordo com a legislação em vigor. A rede de segurança deve ser colocada diretamente por baixo da cobertura de plástico.

A montagem é efectuada por meio de fixações que fixam a claraboia aos elementos estruturais sem serem danificadas pelas cargas do vento, garantindo a estanquidade dos orifícios de fixação em condições climatéricas adversas (mesmo em condições extremas) e, ao mesmo tempo, permitindo uma folga considerável para a dilatação térmica. Os fixadores principais devem ser aplicados em correspondência com a parte inferior do perfil e deve ser montada uma anilha de vedação. Os parafusos devem ser suficientemente estreitos para comprimir adequadamente a anilha de vedação. Para evitar a acumulação de água da chuva na área dos fechos, o diâmetro da anilha deve ser, pelo menos, 10 mm inferior à largura da área de fixação.

Devido ao coeficiente de dilatação térmica do PVC e do policarbonato, é necessário prever orifícios de fixação com grandes tolerâncias à volta das fixações principais; isto permitirá possíveis alterações relacionadas com a dilatação térmica sem causar tensões indesejadas. Tendo em conta que estas alterações podem ser consideráveis, o comprimento das placas de PVC e policarbonato utilizadas nas clarabóias não deve exceder seis metros. As clarabóias de fibra de vidro, em geral, não requerem medidas especiais relacionadas com estas alterações térmicas.

É necessário ter muito cuidado na aplicação dos fixadores e do vedante para obter um revestimento resistente às intempéries. Deve ser aplicada pelo menos uma tira de vedante em ambos os lados (superior e inferior) da folha de alumínio, entre a folha de alumínio propriamente dita e o elemento metálico de cobertura, na parte inferior das fixações correspondentes. De preferência, o vedante deve ser aplicado perto dos fixadores para tirar partido da compressão produzida pelos fixadores. Se necessário, devem ser aplicadas tiras adicionais de vedante, consoante a inclinação do telhado e o grau de exposição. Geralmente, quanto menor for a inclinação do telhado, maior será o selante a aplicar.

As tiras de vedante podem ser aplicadas nos lados da chapa, correspondendo à parte mais alta das saliências sobrepostas, como mostra a Fig. 8.21, embora seja frequentemente preferível aplicar duas tiras de vedante, uma de cada lado da saliência.

Na instalação de perfis ondulados para clarabóias planas, as fixações principais devem ser aplicadas no ponto mais alto do perfil. Neste caso, é necessário utilizar fixadores auto-vedantes com haste de borracha sintética e tampa de vedação.

O vedante deve ser sempre de cor clara, de preferência branca, uma vez que um vedante de cor escura pode causar distorções nas clarabóias devido ao aquecimento solar.

Clarabóias fora do plano

Detalhes e orientações para a instalação

PanelSandwich.ORG oferece a possibilidade de instalar dois tipos diferentes de clarabóias fora do plano: clarabóias arredondadas na linha do telhado, fixas ou de abertura, e clarabóias em cúpula, fixas ou de abertura.

A claraboia arredondada na linha do telhado:

é fabricado a partir de uma folha curva autoportante de policarbonato alveolar com uma espessura de 10-16 mm e uma largura de cerca de 650 mm.

A película é adequada para telhados curvos com um raio fixo de aprox. 3.500 mm. Inclui proteção UV e está disponível nas cores transparente, pérola, verde e fumado. A estrutura portante da claraboia é construída através da montagem de suportes transversais curvos autoportantes, em aço galvanizado e plastificado, de secção quadrada e junta aberta, com duas pequenas chapas em U nas extremidades.

Os parênteses rectos são colocados a uma distância de 650 mm. A instalação deve ser efectuada inserindo os bordos perfilados da chapa de policarbonato nos suportes quadrados, como mostra a vista em corte da Fig. 8.28 e a vista ampliada da Fig. 8.29.

As extremidades termosseladas da chapa de policarbonato, juntamente com outros acessórios, proporcionam uma estanquidade excecional ao sistema.

Em qualquer caso, é necessário seguir cuidadosamente as instruções do fabricante relativamente à aplicação dos fixadores e do vedante para garantir que os requisitos de estanquidade às intempéries, resistência ao impacto, durabilidade e isolamento térmico são mantidos.

As clarabóias de cúpula podem ser fixas ou podem ser abertas manual ou eletricamente.

São geralmente constituídos por uma cúpula, que pode ser de policarbonato ou de material acrílico, e por um suporte, cuja função é elevar a cúpula pelo menos 150 mm em relação à superfície da cobertura.

O suporte pode ser feito de metal pré-formado, material plástico ou fibra de vidro. Além disso, pode ter um perfil lateral adequado com saliências para facilitar o seu acoplamento com o painel sanduíche Cover A38 P1000.

O suporte deve ser fixado à estrutura do telhado por meio de fixações adequadas. Quando as cúpulas são vendidas juntamente com os suportes pré-formados correspondentes, são geralmente fornecidas também com os orifícios de fixação necessários.

Se estes furos de fixação tiverem de ser feitos durante a instalação, devem ser maiores para permitir uma possível expansão térmica sem tensões.

Uma solução especial, adequada para a instalação de uma claraboia de cúpula, sem a ajuda de suportes pré-formados, num telhado de painel sanduíche Hipertec Roof, é mostrada na .

Neste caso, uma almofada isolante, utilizada como suporte, deve ser fixada ao painel através de elementos especiais de latão devidamente perfilados. Antes da instalação da cúpula, deve ser aplicada uma tira contínua de vedante na parte superior do suporte.

Regras a respeitar na instalação de uma claraboia

Ao instalar uma claraboia, é boa prática aplicar as seguintes regras, que devem ser respeitadas:

a claraboia deve ser resistente ao impacto de tempestades de granizo violentas. Em geral, as chapas de policarbonato e de fibra de vidro não apresentam sinais significativos de danos quando expostas ao granizo, como demonstraram testes recentes. Estes ensaios são efectuados com um pequeno canhão de ar comprimido capaz de disparar projécteis de poliamida (a poliamida tem uma massa específica semelhante à do granizo) contra as chapas a ensaiar, a uma velocidade de cerca de 21 m/s. As chapas de PVC provaram ser menos resistentes e podem deteriorar-se seriamente após uma exposição prolongada aos danos causados pelo granizo;

Ao instalar uma claraboia, é importante escolher um sistema que proporcione um isolamento térmico semelhante ao do telhado. De facto, nos casos em que o isolamento térmico da claraboia é inferior ao do telhado circundante, é criada uma ponte térmica em correspondência com a claraboia, o que leva à formação de condensação;

os sistemas de clarabóias podem ter valores estáticos muito diferentes, dependendo dos materiais e dos métodos de instalação utilizados. Por conseguinte, para conceber uma claraboia com determinadas características de segurança, é da responsabilidade do projetista verificar com o distribuidor se as soluções escolhidas são adequadas.

Ausência de fragilidade a longo prazo

As clarabóias são concebidas e fabricadas para serem completamente não-frágeis depois de instaladas, desde que sejam instaladas de acordo com as recomendações do fabricante.
A ausência de fragilidade a longo prazo pode ser influenciada por muitos factores externos, por exemplo:
instalação inicial incorrecta;
o número e a posição das fixações;
corrosão das fixações ou dos materiais de suporte;
fixações de dimensões inadequadas;
número insuficiente de fixações em zonas sujeitas a cargas de vento elevadas;
o tamanho das anilhas;
juntas de vedação endurecidas ou deterioradas;
operações de inspeção e manutenção inadequadas.
Duração

Materiais

Todas as clarabóias, especialmente as feitas de PVC, estão sujeitas a uma deterioração gradual que, consequentemente, leva ao desbotamento e enfraquecimento da cor. As clarabóias são, em geral, resistentes às condições habituais de poluição atmosférica, desde que estejam protegidas com inibidores da luz UV e que exista uma proteção adequada da superfície. Os materiais mais utilizados são:

Fibra de vidro

A maioria das clarabóias em fibra de vidro mantém-se estruturalmente sólida durante trinta anos ou mais. A ação combinada dos raios UV e dos agentes atmosféricos pode provocar o desbotamento da cor e a erosão da superfície, mas não enfraquece nem torna o material mais frágil.

As películas não protegidas podem começar a desvanecer-se no prazo de cinco anos. Por outro lado, as películas de boa qualidade, protegidas superficialmente contra os raios UV, eliminam os problemas de descoloração ao longo do seu ciclo de vida, especialmente se forem sujeitas a um programa de manutenção adequado.

Policarbonato

Estes produtos garantem uma vida útil de mais de quinze anos, com uma deterioração lenta das propriedades mecânicas e de transmissão da luz. Deve ser dada especial atenção à compatibilidade deste material com as pessoas que estão em contacto direto com ele. Alguns acabamentos de superfície (como o plastisol), ao longo do tempo, podem influenciar as características mecânicas do produto, pelo que deve ser concebido e aplicado um sistema de isolamento adequado.

PVC

A maioria dos produtos em PVC tende a escurecer e a enfraquecer sob a ação dos raios UV, garantindo uma vida útil de cinco a dez anos. Estão disponíveis no mercado produtos de PVC com formulações e protecções especiais, que podem durar até mais de vinte anos. O PVC, especialmente a baixas temperaturas, deve ser sempre tratado como um material frágil e, por conseguinte, não deve ser utilizado em edifícios industriais e comerciais, a menos que sejam previstos sistemas adicionais durante a fase de projeto para evitar quedas através das clarabóias.

Quando se trata de clarabóias planas, é geralmente preferível escolher materiais de cor clara, uma vez que estes tendem a absorver menos luz solar em comparação com materiais mais escuros e, por conseguinte, tendem a exercer menos tensões nas áreas onde os painéis de revestimento se sobrepõem; estes tendem a deteriorar-se mais rapidamente a temperaturas mais elevadas. Do mesmo modo, devem ser utilizados vedantes e outros componentes de cor clara.

As clarabóias fora do plano não são geralmente influenciadas pelos materiais circundantes e adjacentes, uma vez que estão separadas deles por alçados, suportes e outros sistemas de isolamento. Em todo o caso, devem também estar sujeitos às mesmas regras aplicadas aos vedantes e outros componentes.

Manutenção

A frequência das operações de inspeção e manutenção deve ser programada tendo em conta as condições ambientais locais a que está sujeita: atmosferas mais agressivas exigem inspecções mais frequentes. Em geral, as operações de manutenção podem ser descritas da seguinte forma:

Limpeza

As clarabóias devem ser limpas regularmente para remover a sujidade da superfície. Deste modo, os níveis de transmissão de luz e de absorção de calor mantêm-se sempre elevados e não alteram as propriedades físicas e ópticas a longo prazo. O processo de limpeza consiste geralmente em enxaguar com água morna e um detergente suave (os tratamentos abrasivos, cáusticos e químicos devem ser evitados a todo o custo). A sujidade mais persistente deve ser removida com um pano ou uma escova de cerdas macias. Os salpicos de tinta ou alcatrão devem ser removidos com um pano macio embebido em álcool ou álcool. O processo é concluído com uma lavagem apenas com água.

Não é recomendada a utilização de bombas de alta pressão, uma vez que o jato de água de alta pressão pode penetrar nas juntas;

Inspeção

As clarabóias devem ser inspeccionadas pelo menos uma vez por ano. É preferível associar este procedimento a uma operação de limpeza. A superfície da claraboia deve ser verificada quanto a danos, porque se estes penetrarem na proteção da superfície, afectarão a capacidade da claraboia para resistir ao impacto ao longo do tempo.

Finalmente, todos os fixadores devem ser verificados, tanto para detetar sinais de corrosão como para garantir que estão apertados com o binário correto. Qualquer aparelho que não corresponda aos requisitos de instalação deve ser substituído por outro mais rápido.

É boa prática, a cada duas ou três inspecções, incluir uma verificação do sistema de vedação: as vedações que apresentem sinais de deterioração devem ser substituídas.

É importante lembrar que, embora a degradação da claraboia possa ser minimizada através de cuidados especiais nos pormenores de fabrico, com operações frequentes de limpeza, inspeção e reparação, não ultrapassará facilmente os 20-25 anos de vida útil. Por conseguinte, no programa de manutenção do edifício, é necessário prever a substituição de todas as clarabóias.