O calor � transmitido de um corpo para outro by hGF50a

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									UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA CATARINA – UFSC
Curso:      Arquitetura e Urbanismo
Disciplina: Tecnologia I – ARQ 5661
Professor:  Anderson Claro
Acadêmicos: Ana Carolina Melo da Silva
            Aline Lusa
            Pierina S. Pomarico
            Rafael Monteiro da Silva




                         Isolamento Térmico




                      Florianópolis, 13 de setembro de 2002.
                                        INTRODUÇÃO

A arquitetura define os espaços através dos materiais, que sofrem a influência dos fenômenos
físicos, como som, calor, luz, umidade.
Ao definirem-se espaços arquitetônicos, geram-se ambientes que podem apresentar diferenças na
temperatura estabelecendo transmissão de calor, entre outros.
O conceito de conforto ambiental, da perspectiva térmica, implica em condicionar este fenômeno
de tal forma que proporcione aos usuários a sensação de bem estar quando submetidos a
determinadas condições de temperatura, ventilação e umidade.


Classificação dos Índices de Conforto:

Os índices de conforto térmico foram desenvolvidos com base em diferentes aspectos do conforto
e podem ser classificados como a seguir:
índices biofísicos- que se baseiam nas trocas de calor entre o corpo e o ambiente, correlacionando
os elementos do conforto com as trocas de calor que dão origem a esses elementos;
índices fisiológicos- que se baseiam nas reações fisiológicas originadas por condições conhecidas
de temperaturas secas do ar, temperatura radiante média, umidade do ar e velocidade do ar;
índices subjetivos- que se baseiam nas sensações subjetivas de conforto experimentadas em
condições em que os elementos de conforto térmico variam.

Fatores:

O conforto térmico depende :
   a) da geometria dos espaços e aberturas (insolação);
   b) das condições de sombreamento e ventilação;
   c) das características locais de clima (latitude, altitude) e da implantação (orientação das
       paredes);
   d) das características da envoltória física dos espaços. O isolamento térmico se aplica ao
       condicionamento das envoltórias em sua relação com os outros fatores. Por exemplo, uma
       mesma parede de um projeto com mesma orientação pode ou não necessitar de
       isolamento térmico em função da latitude, que determinará a trajetória do Sol.
                                  ISOLAMENTO TÉRMICO

Definição da Transmissão de Calor

Quando existe uma diferença de temperatura entre duas regiões do espaço, esta tende a
desaparecer, espontaneamente pela passagem de calor de uma região para outra.
Ao conjunto de fenômenos que caracterizam essa passagem de calor damos o nome de
transmissão de calor. A transmissão de calor pode efetuar-se de três maneiras distintas,
designadas de condução, convecção e irradiação, obedecendo cada uma dessas formas a leis
próprias, embora admitindo em comum as seguintes características:
_ necessidade de uma diferença de temperatura entre as duas regiões;
_ o fluxo térmico sempre se verifica no sentido das temperaturas decrescentes.


Formas de Transmissão de Calor

a)Correntes de Convecção : gases e líquidos
As correntes de convecção decorrem do fato de que num líquido ou num gás as partes mais
aquecidas se tornam mais leves sobem, e as partes mais frias descem. Dessa forma, os líquidos e
gases estão em constante movimento, na busca do equilíbrio, aquecendo-se nas zonas de maior
temperatura e transferindo o calor para as zonas de temperaturas mais baixas.
A convecção nos líquidos e gases também se processa de movimentos induzidos por ventilação ou
por agitação forçada.

b) Condução : essencialmente no sólidos mas também nos líquidos.
O calor é conduzido nos corpos sólidos, e também nos líquidos e gases, pelo contato direto entre
as moléculas, que transferem energia de uma para outra.
Todos os materiais conduzem calor, porém a capacidade de condução varia, assim como a
capacidade de conduzir energia elétrica. De fato os bons condutores de eletricidade são também
bons condutores de calor e vice-versa.
O ar e muitos outros gases secos, quando estagnados - descontada a convecção – são bons
isolantes térmicos, ou seja, conduzem pouco calor.
O calor é transmitido de um corpo para outro pelo simples contato. A quantidade de calor
conduzido é proporcional à diferença das temperaturas entre os extremos do corpo e é também
proporcional à sua secção transversal.

c) Irradiação : por ondas que atravessam o espaço, similares às ondas da luz.
A irradiação é um fenômeno igual ao da irradiação da luz, ou seja, uma transmissão de energia por
ondas que se propagam, inclusive no vácuo. É a forma pela qual nos chega o calor do sol. O calor
irradiado é refletido por superfícies brilhantes e espelhadas e absorvido por superfícies pretas e
foscas.
Todos os materiais perdem ou absorvem calor pelo fenômeno da irradiação, quando existe uma
diferença de temperatura entre eles, até que o equilíbrio seja atingido.


Fluxo Térmico

O objetivo principal de um arquiteto na especificação de um tipo de fechamento é evitar as perdas
de calor excessivas no inverno e também ganhos elevados no verão. Enquanto no inverno a
temperatura interior é maior que a exterior, no verão temos o inverso sendo que a incidência do sol
nos fechamentos opacos pode incrementar o fluxo de calor para dentro do ambiente.


Inércia Térmica:
Uma características importante dos fechamentos é sua Inércia Térmica. Em princípio os
fechamentos absorvem calor tanto do exterior quanto do interior, dependendo de onde o ar tem
maior temperatura. Ao conduzir o calor para o outro extremo, o material retém uma parte no seu
interior, conseqüência de sua massa térmica. Quanto maior a massa térmica, maior o calor retido,
e este pode ser devolvido ao interior quando a temperatura do ar for menor que a da superfície.
Supondo uma localidade onde as temperaturas oscilam entre valores altos durante o dia e baixos
durante à noite, pode-se utilizar a massa térmica para acumular calor durante o dia (do ar e do
Sol), retê-lo, e mais tarde (à noite) devolvê-lo ao interior. Haverá uma diminuição da amplitude da
temperatura interna, que oscilará de forma amortecida. O pico da temperatura acontecerá algumas
horas após o fechamento estar submetido ao pico da temperatura externa, que constituiu o tempo
de retardo térmico.


Termo-Regulação:

A manutenção da temperatura interna do organismo relativamente constante, em ambientes cujas
condições termo-higrométricas são as mais variadas e variáveis, se faz por intermédio de seu
aparelho termo-regulador, que comanda a redução ou o aumento das perdas de calor pelo
organismo através de alguns mecanismo de controle.
O organismo humano experimenta a sensação de conforto térmico quando, sem recorrer a
nenhum mecanismo de termo-regulação, perde para o ambiente calor produzido pelo metabolismo
compatível com sua atividade.
A termo-regulação apesar de ser o meio natural de controle de perdas de calor pelo organismo,
representa um esforço extra e, por conseguinte, uma queda de potencialidade de trabalho.


Reação ao Frio:

Quando as condições ambientais proporcionam perda de calor do corpo além das necessárias
para a manutenção de sua temperatura interna constante, o organismo reage por meio de seus
mecanismos automáticos- sistema nervoso simpático -, buscando reduzir as perdas e aumentar as
combustões internas.
A redução de trocas térmicas entre o indivíduo e o ambiente se faz através do aumento da
resistência térmica da pele por meio de vaso constrição, do arrepio, do tiritar.
O aumento das combustões internas- termogênese – se faz através do sistema glandular
endócrino.


Reação ao Calor:

Quando as perdas de calor são inferiores às necessárias para a manutenção de sua temperatura
interna constante, o organismo reage por meio de seus mecanismos automáticos- sistema nervoso
simpático -, proporcionando condições de troca de calor mais intensa entre o organismo e o
ambiente, e reduzindo as combustões internas.
O incremento das perdas de calor para o ambiente por meio da vasodilatação e da exsudação.
A redução das combustões internas- termólise – se faz através do sistema glandular endócrino.


Influências do clima – quente e frio (problemas e soluções)

No caso de Florianópolis há conforto térmico em 20,9% das horas do ano. As estratégias mais
adequadas para os períodos de desconforto (79,1% das horas do ano ) são:
    a) ventilação (35,5%)
    b) massa térmica para aquecimento e aquecimento solar (35,4%)
Afiguram-se nesta cidade duas estratégias distintas: a necessidade de ventilação nos períodos
quentes e de massa térmica e de aquecimento solar nos períodos frios. Assim como em Porto
Alegre, a dificuldade em solucionar essas duas indicações contrárias sublinha a importância de
conceber o envelope construtivo a partir dos dois conceitos, de forma simultânea. Deve-se explorar
o máximo possível da ventilação nos períodos de calor , proporcionando aberturas amplas e
sombreadas incluindo soluções de projeto como a possibilidade de ventilação cruzada. O uso da
massa térmica para aquecimento traz a necessidade de instalar as aberturas de forma a usufruir o
Sol nos períodos frios, com a incorporação de isolamento térmico para evitar perdas de calor à
noite.


Isolamento térmico:

O isolamento térmico se dá através de um sistema que visa minimizar as trocas de calor entre os
ambientes por meio do uso de materiais adequados , facilitando também atingir o conforto térmico
no caso de uma eventual necessidade de climatização do espaço construído.


O porque do isolamento

O isolamento térmico na construção tem três finalidades básicas: conforto, economia e
estabilização das estruturas.

a) Conforto :
O isolamento térmico proporciona conforto porque mantém estável a temperatura nos ambientes,
reduz o aquecimento no verão e o esfriamento no inverno.

b) Economia :
O isolamento térmico proporciona economia porque permite a redução de ar condicionado e,
consequentemente, diminui o consumo da energia elétrica. Nas regiões frias, economiza
combustível para o aquecimento.

c) Estabilidade das estruturas :

1. Variação da estrutura e coeficiente de dilatação térmica dos materiais:
Todas as estruturas sofrem o efeito das dilatações e das contrações térmicas.
A variação dimensional das estruturas depende da natureza do material e é proporcional à
temperatura ambiente. Para se poder avaliar as variações dimensionais é necessário conhecer o
coeficiente de dilatação térmica do material que se expressa em unidade dimensional por grau de
temperatura.
A tabela abaixo relaciona os coeficientes de dilatação térmica para diversos materiais, para cada
1ºC de diferença de temperatura.

MATERIAL                                       COEFICIENTE
Alumínio                                       0,000024
Revestimento betuminoso                               0,000030
Chumbo                                                0,000030
Concreto armado                                       0,000014
Parede de tijolos                                     0,000005

A variação de temperatura provoca tensões de compressão e tração, por exemplo, a dilatação
térmica causa tensões de compressão por aumento de volume.
Estas tensões resultam em forças extraordinárias, que se desenvolvem com o resultado da
dilatação, destróem qualquer obstáculo que se opõe a ela, como materiais, engastamentos entre
confinamentos rígidos,etc.
Em caso de diminuição da temperatura em relação à media, obtém-se forças de contração –
tração.
2. Conclusões :
A temperatura de uma laje ou parede não é necessariamente igual na face exterior e na face
interior.
As diferenças de temperatura podem introduzir adicionais forças que tendem a trabalhar as
mesmas.
Para minimizar os efeitos das dilatações, deve-se recorrer aos seguintes recursos:
_ isolar termicamente as lajes de cobertura e paredes para minimizar as variações de temperatura;
_ optar por elementos construtivos com o menor comprimento possível entre a junta de dilatação;
_ não confinar elementos de construção entre perímetros rígidos, sem juntas de dilatação.


Funcionamento dos Isolantes Térmicos :

Como vimos, o calor é transmitido de um corpo para outro corpo pelo simples contato. Para
diminuir essa transmissão, precisamos intercalar entre eles uma camada de material que seja mau
condutor de calor.
Entretanto, não há isolante perfeito que possa impedir totalmente a transferência do calor.
Um bom isolante é um material cuja condutividade térmica é baixa em ralação à dos materiais
usuais.
Como os sólidos conduzem bem o calor e os gases estagnados são maus condutores, os isolantes
são sempre produtos celulares ou laminares, formados por células de gás ou simplesmente de ar.
Por esta razão, os isolantes são muito leves, não influenciando de maneira significante no peso
total da construção.
Encontramos bons isolantes entre os produtos naturais e entre os produtos fabricados pela
tecnologia moderna. Entre os primeiros temos cortiça, penas de aves, lã de carneiro, certas argilas
que podem ser expandidos (Kieselgur)e fibras de madeira. Entre os segundos, temos espumas
plásticas, lã mineral, lã de vidro, espuma de vidro, espuma de cimento, carbonato de magnésio e
silicato de cálcio.
A escolha do isolante é feita em função do seu custo, resistência e temperaturas elevadas ou
baixas, impermeabilidade, porosidade, facilidade de incendiar-se, peso, resistência à putrefação,
facilidade de manuseio, resistência mecânica, resistência química e estabilidade dimensional.
Obs: Todos os materiais isolantes devem ser cobertos com uma camada de argamassa ou uma
placa de concreto, para que o peso sobre eles fique distribuído, pois cargas concentradas
ultrapassam a resistência à compressão.
Com relação à inflamabilidade, somente os materiais inorgânicos são realmente resistentes ao
fogo e não alimentam a chama. Exemplo: espuma de cimento (concreto celular); argilas
expandidas; silicato de cálcio; silicato de diatomáceo com amianto; lã de vidro ou lã de rocha que
se fundem a temperaturas elevadas e certos tipos são empregados aglomerantes que podem
alimentar a chama.
As espumas plásticas são inflamáveis e alimentam a chama. Nelas empregam-se agentes
químicos que servem para abafar o processo de combustão impedindo que o fogo se alastre.
Não obstante, estes materiais devem ser protegidos por revestimentos, de forma a mantê-los
resguardados. Para isso, o material deve ser colocado entre duas paredes pintando com tinta
“ignífuga” ou protegido com revestimento de alumínio.
Relacionado resistência química, merece destaque o fato de que as espumas de poliestireno são
destruídas por ação de óleos e solvente, como nafta, aguarrás, benzeno, tolueno e outros.
É necessário escolher adesivos que não contenha estes solventes e evitar contato com óleos
minerais. Antes da aplicação de produtos desconhecidos, devem ser feitos testes nesse sentido.
A espuma rígida de poliuretano, entretanto, resiste bem à maioria dos produtos químicos e
solventes, necessitando de maiores cuidados somente em casos especiais.
Os isolantes inorgânicos resistem bem aos solventes, porém, em casos específicos de agressão
ácida ou alcalina, é necessário submeter os produtos a testes.

Escolha e aplicação de materiais isolantes na construção :

Os materiais isolantes são mais aplicados nos seguintes campos:
a) cobertura das construções
b) fachadas e paredes
c) câmaras frigoríficas ou recintos climatizados (estufas, saunas, salas de computadores,etc)

Materiais isolantes mais apropriados para cada caso:
a) Isolante de menor custo para lajes planas
Espuma de cimento : além de seu efeito isolante, a espuma de cimento serve pra fazer os
caimentos e enchimentos de rebaixos, reduzindo ainda mais os custos, pois substitui a argamassa
normalmente utilizada para isso.

b) Isolante de menor custo para sótãos
Mantas de lã de vidro : (com densidade de 40kg/m3) Estas mantas não podem ser pisadas e
encharcam se houver vazamento de água pelo telhado.

c) Isolante de menor espessura/peso para lajes planas
Placas de espuma rígida de poliuretano : (com densidade de 30kg/m3) As placas são colocadas
por cima da impermeabilização e precisam ser cobertas com argamassa, imediatamente após a
colocação.
Placas de espuma de poliestireno : (com densidade de 25kg/m3) As placas de espuma de
poliestireno são mais baratas, porém em certas circunstâncias, não suportam as temperaturas
altas que a cobertura pode atingir e o serviço fica perdido. Já aconteceram casos em que as placas
se derreteram.
Quando estas placas forem especificadas, sua densidade mínima deverá ser de 25kg/m3.
Tanto as placas de espuma rígida de poliuretano quanto as de poliestireno expandido suportam
perfeitamente o peso das cargas normais de um piso, desde que se execute uma argamassa ou
uma sobrelaje de concreto armado, capaz de distribuir o peso. Para trânsito apenas de pessoas e
cargas leves, é suficiente uma argamassa com 3cm de espessura.

d) Isolante de menor espessura/peso para telhados e lajes
Espuma rígida de poliuretano aplicada por spray (pulverização) diretamente sobre a superfície :
tem viabilidade econômica para áreas acima de 300m2, oferece a vantagem de ser auto-aderente
e pode ser aplicada sobre superfícies

e) Paredes construídas com material isolante
Blocos de concreto celular: Essas paredes oferecem a melhor opção . Caso deseje-se um bom
isolamento para paredes externas, com incidência de sol, a espessura deve ser de 10 cm.

f) Paredes revestidas com material isolante
 Placas semi-rígidas de lã de vidro: Por não suportarem revestimentos de argamassa, estes devem
ser substituídos por placas de aglomerado de madeira ou “lambris” que são fixadas em barronetes
de madeira. Estas placas tem espessura de 2,5 cm e ocupam o espaço vazio entre os barronetes,
oferecendo bom isolamento para ambientes com ar condicionado. É a solução mais econômica.
Placas de espuma rígida de poliuretano ou poliestireno expandido: Suportam revestimentos de
argamassa e podem ser colocadas em paredes emboçadas. As placas são colocadas com o
auxílio de um adesivo (P*) ou de cola cimento porém, é necessário que a superfície seja
absolutamente plana. Caso isto não ocorra faz-se necessário o uso de dispositivos mecânicos
(parafusos com buchas, amarras de arame galvanizado, pinos de aço) para prender as placas.

g) Isolamento contra fogo
                                                                                     o
Estes isolamentos requerem materiais resistentes a temperaturas elevadas até 1000 C. Pode-se
usar concreto celular, espuma cimento, mantas de lã de rocha e placas de sílica diatomácea com
amianto. A escolha do material depende muito das especificações de cada caso e dos detalhes
construtivos. Um destaque para a espuma de cimento, usada como proteção das lajes de
coberturas nos prédios comerciais, é um importante isolamento que, em caso de incêndio, pode
salvar a vida de pessoas que aguardam o resgate nos fúgios e heliportos. Mas, para que execute
esta função, a espuma deve ficar na face inferior da laje, protegendo esta do super aquecimento.
                                        CONCLUSÃO


Os exemplos apresentados são de grande durabilidade não existindo qualquer manutenção.
É importante que se tenha cuidados na instalação do sistema especialmente nos que usam
material que não resistam à umidade para que possíveis infiltrações não a comprometer sua
integridade.
O custo da obra se eleva, porém os benefícios que um bom isolamento traz ao evitar o fluxo de
calor são facilmente percebidos (seja no inverno ao evitar que o ar interior esfrie, ou no verão,
quando se evita a entrada de calor. Porém, deve-se ter cuidado de neste último caso criar sistema
de ventilação ou ar condicionado para otimizar os benefícios do isolamento térmico e garantir o
conforto).
Para finalizar um outro aspecto do isolamento térmico é a economia de energia na qual ele se
traduz, o que é ponto fundamental para quem busca uma arquitetura "ecologicamente correta".
                             ANEXOS

Links (para pesquisar):

   -   www.isolmant.it
   -   www.moriello.com.br
   -   www.isomac.com.br
   -   www.rockfibrs.com
   -   www.stimamiglio.it
   -   www.isar.com.br
   -   www.acital.com.br
   -   www.revarte.pt
                                  BIBLIOGRAFIA


COSTA, Enio Cruz da - Arquitetura Ecológica – Condicionamento Térmico Natural

CUNHA, Aimar G. da; NEWMANN, Walter - Manual de Impermeabilização e Conforto Térmico

TROTA, Anísia Barros; SCHIFFER, Sueli Ramos - Manual de Conforto Térmico

								
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