Desempenho térmico de edificações, Manuais, Projetos, Pesquisas de Engenharia Civil

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IMED

ENGENHARIAS

BRENDA DOS SANTOS

CAMILA BEDIN MARAN

DESEMPENHO TÉRMICO DE EDIFICAÇÕES-

Materiais isolantes Passo Fundo 2020

SUMÁRIO

1. TRANSFERÊNCIA DE CALOR

1.1 Estado Estacionário e Transiente 1.2 Condução 1.3 Radiação 1.4 Condutividade térmica 2 APLICAÇÕES TÉRMICAS 2.1 isolantes térmicos 2.2 Desempenho nas edificações 2.3 Sustentabilidade

1 TRANSFERÊNCIA DE CALOR

A termodinâmica estuda a energia térmica presente nas moléculas, através delas ocorre a transferência de calor de um corpo para o outro, impulsionada pela diferença de temperatura entre eles, sendo sempre transferida do meio de maior temperatura para o meio de menor temperatura, é através desse processo de transferência que se torna possível o equilíbrio térmico dos meios, e é também por meio do calor absorvido por um material que seu estado pode ser alterado, passando do estado sólido para o líquido por exemplo. Segundo Halliday “ A energia térmica é uma energia interna que consiste na energia cinética e na energia potencial associadas aos movimentos aleatórios dos átomos, moléculas e outros corpos microscópicos que existem no interior de um objeto”. Considera-se que a transferência de calor ocorre de três formas distintas, são elas, a condução, convecção e radiação de calor, podem ser caracterizadas respectivamente através dos modelos baseados nas leis de Fourier, resfriamento de Newton, e de Stefan Boltzmann. Em sistemas físicos reais, as três formas de transferência de calor são aplicadas, dessa forma, o calor transferido é a soma da aplicação de cada mecanismo, em algumas ocasiões, pode-se ocorrer a primazia de um dos mecanismos, assim desconsiderando os demais, essa avaliação depende de uma atenção cautelosa para não se opor aos processos teóricos. 1.1 Estado Estacionário e Transiente A transferência de calor pode ser dividida em dois estados, no estado estacionário, a temperatura de um sistema não sofre alterações com o passar do tempo, ela permanece estável em todas as partes e não apresenta variação de energia interna. No estado transiente, existe mudança de temperatura ao decorrer do tempo o que pode ser ocasionada por uma energia externa, promovendo variação de energia interna do sistema, podendo aumentar ou diminuir de acordo com seu estado inicial. 1.2 Condução A condução é o processo de transferência de calor onde a interação entre as partículas agitadas por uma fonte de calor e as partículas que não estão em contato com o calor, essa interação ocorre até que todo um sistema seja aquecido, podendo ocorrer em sólidos, líquidos ou gases, sendo mais eficiente em matérias considerados bons condutores, como os metais. Em líquidos e gases, a condução se deve à colisão ou difusão do movimento das moléculas, já no sólido, através da sincronia das vibrações e no transporte de energia dos elétrons livres. (Fonte: wikifisica) 1.4 CONVECÇÃO A convecção é o processo de transferência ocasionado pela circulação do calor no ambiente e pela densidade dos fluídos. O fluído mais próximo a fonte de calor sofre expansão, tornando-se menos denso do que o fluído superficial, assim, desloca-se para a parte mais fria, trocando de lugar com o fluído mais denso, permitindo que este por sua vez seja aquecido, e por fim todo o sistema receba calor.

Pode ser considerada como convecção forçada quando os fluídos fluem na superfície de forma forçada através do vento, bombas ou ventiladores, ou convecção natural, quando o movimento do fluído acontece pela densidade e pela variação de sua temperatura. (Fonte: Brasil Escola) 1.5 RADIAÇÃO É o processo de transferência onde não se faz necessário o contato do sistema com a fonte de calor, o calor é transferido e absorvido através de ondas eletromagnéticas chamadas também de radiação térmica, o que demostra a mudança da ordem eletrônica das moléculas. Pode ser emitido, absorvido ou transmitido por sólidos, líquidos ou gases, a radiação térmica é proporcional a temperatura do elemento que está transferindo calor. Além da radiação térmica, que o assunto de interesse abordado, existem outras formas de radiação que não estão relacionadas à temperatura como raio X, eletromagnetismo, raios gama, ondas de rádio e televisão. (Fonte Cola da web) 1.6 CONDUTIVIDADE TÉRMICA A condutividade térmica é uma propriedade específica de cada material, ela quantifica a capacidade dos materiais de transportar calor, também pode ser interpretada como a taxa de transferência de calor através da espessura do material pela unidade de área e a variação de temperatura. A condutividade está relacionada a estrutura física da matéria, atômica e molecular. Um material que apresenta alto valor de condutividade térmica é considerado um bom condutor de calor, como é o caso dos metais, enquanto, um material que apresenta baixos valores de condutividade é um mau condutor ou isolante térmico. De forma geral, os materiais apresentam maior valor de condutividade diante de altas temperaturas.

2.APLICAÇÕES TÉRMICAS

Diante das alterações climáticas que ocorrem no mundo, o homem foi se adaptando,evoluindo e assim foi surgindo ferramentas,como na construção de casas para amenizar tamanhas oscilações no clima. As aplicações térmicas, possuem a função de aquecer ambientes por meio de transferências de calor, seja por condução, convecção ou radiação, amplamente utilizada no aquecimento de construções, processos industriais(um exemplo são as locomotivas a vapor), para cozinhar e descongelar alimentos. E também é usada para diminuir a temperatura, como resfriar construções, em alimentos, matérias industriais e no calor gerado por reações químicas. 2.1 Isolantes térmicos Isolantes térmicos são utilizados contra a disseminação de calor em construções pela sua alta capacidade térmica, possibilitam grande oposição a passagem de cargas elétricas, nos matérias isolantes térmicos sua estrutura conta com um núcleo atômico fortemente ligado a elétrons, e assim a locomoção se torna difícil. Materiais isolantes térmicos são produtos refratários com baixa condutividade térmica e baixo calor armazenado e uma porosidade total maior que 45% em volume. Estas duas propriedades térmicas são baseadas na alta porosidade e associadas com a baixa densidade destes materiais. Isto é também associado com propriedades adversas tais como relativa baixa resistência mecânica e susceptibilidade à corrosão devido a fácil infiltração por gases, vapor e fundidos.( GOLDBACH,2013). É mais usado em produções de panelas,grelhas e espetos de churrascos, ferro de passar roupa e prancha alisadora de cabelos. Os materiais isolantes térmicos apresentam maior resistência durante a passagem de corrente elétrica, portanto seu principal uso é de vetar essa passagem, os matérias mais utilizados são:

• cortiça;
• isopor;
• madeira;
• ar;
• cerâmica;
• vidro e a lã de vidro. Amplamente usados em construções afim de manter temperatura estável. 2.2 Desempenho nas edificações O bem estar do ser humano é de suma importância, é necessário que o clima seja agradável para que o homem seja produtivo, o conforto térmico foi produzido a partir de sistemas de construção, com o intuito de proporcionar um ambiente local agradável. Esse sistema deve ser apropriado ao ambiente do qual está localizado, sendo assim é importante que o projetista leve em consideração quatro variáveis para a eficiência do projeto; Temperatura do ar, a umidade relativa do ar, velocidade do ar e a temperatura de radiação solar,como por exemplo parte do Brasil tem clima tropical, o engenheiro responsável pelo projeto deve levar em consideração, o fato de verões de intenso calor, boa parte do dia cobertas pelo sol, tendo isso em mente o projetista deve criar proteções solares afim de não permitir que a radiação solar invada o ambiente. O clima afeta a execução, a segurança, o conforto e desempenho energético de edificações. Portanto o estudo da climatologia aplicada à construção é imprescindível em todas as fases do projeto arquitetônico e, além disso, envolve um processo interativo, onde deve ser levadas em conta a influência do clima na edificação e a influência da edificação sobre o clima do entorno.(PESSOTO, SIQUEIRA, AKUTSU, LOPES E SOUZA,2005).

O desempenho térmico contem fatores essenciais, como normas,atuando desde 2013, que exigem a uso em edificações residenciais,conforme a norma NBR 15575,segundo a ABNT o seu objetivo é “Levar ao entendimento dos conceitos e à forma de atender aos requisitos da norma.”,Sendo o publico alvo “Profissionais da cadeia produtiva da construção civil, incorporadores, construtores, projetistas, fabricantes de materiais, laboratórios de ensaios e prestadores de serviços. Engenheiros, arquitetos, técnicos e profissionais envolvidos na cadeia da construção civil.” Em decorrência disso o não cumprido a norma, irá resultar penalidades e sanções judiciais. E a norma dispõe de seis partes:

• requisitos gerais;
• Requisitos para os sistemas estruturais;
• Requisitos para os sistemas de pisos internos;
• Requisitos para os sistemas de vedação verticais, internas e externas;
• Requisito para os sistemas de coberturas;
• Requisito para os sistemas hidrossanitários. Para uma boa aplicação destes sistemas térmicos, é necessário que a edificação cumpra todas as condições impostas, acatando as exigências de cada requisito. 2.3 Sustentabilidade Muito se debate na atualidade a importância de preservar o planeta terra,a sustentabilidade surgiu para conscientizar sobre a exploração dos recursos naturais, pois é de conhecimento geral que o ser humano ao longo dos anos vem usufruindo dos recursos naturais em abundancia, já sendo visíveis as causas destes atos na fauna e flora. O desenvolvimento sustentável, social está diretamente ligado e evolução socioeconômico, politico, e cultural unidas a preservar o meio ambiente,com isso as atividades das quais usufruem de recursos naturais,sejam em empresas,industrias ou casualmente devem ser extraídos com cautela, sem causar dano a natureza. O termo sustentabilidade surge da necessidade de discussão a respeito da forma como a sociedade vem explorando e usando os recursos naturais, pensando em alternativas de preservá-lo evitando, assim, que esses recursos esgotem-se na natureza. A definição de sustentabilidade está atrelada ao conceito de desenvolvimento sustentável.(SOUSA). Nas construções não seria diferente, e ao longo dos anos analisa formas de encontrar o equilíbrio com a natureza,dessa forma já se encontram materiais sustentáveis, como os telhados verdes. O telhado verde é uma das opções ecológicas na utilização de isolantes térmicos, o ecotelhado é constituído inicialmente pelo telhado, depois é adicionado uma membrana a prova de água e outra, a prova de raízes, ai vem um sistema de drenagem,tecido impermeável e então a terra e a vegetação a gosto do proprietário. Além de ser ótimo em barrar o calor, o telhado verde também diminui os barulhos externos, retem as águas das chuvas,evitando enchentes, além de ser menos poluente,pois possui arvores para filtrar o ar e também traz beleza ao telhado convencional. Conforme Poletto “O telhado verde permite uma queda de temperatura de até 18º graus dentro do imóvel em época de calor. No frio, a manta térmica inverte, fazendo com que o calor fique dentro da casa, barrando a temperatura baixa.” A lã de poliéster igualmente é uma solução ecológica, produzida através de garrafas pets, sem resinas e adição de água, além de servir como isolante térmico, também funciona como isolante acústico. A lã de poliéster é multifuncional pode ser aplicada tanto em fabricação, produtos da construção civil este isolante termoacústico pode ir em telhados e paredes. Além de sua sustentabilidade é um material leve,hipoalergênico e possui um custo baixo.

CONCLUSÃO

Concluindo, percebe-se que o desempenho térmico é fundamental a sobrevivência do ser humano, pois grande parte do calor e frio deprecia quando entra em contato com materiais isolantes sua descoberta foi devido a estudos que tinham o intuito de aumentar a eficiência das maquinas,surgiu a termodinâmica que estuda a troca de calor, o trabalho realizado por tal, analisa a variação de temperatura, pressão e volume. Através destas descobertas foi possível a criação de varias ferramentas, maquinas, entre outros aparatos. É nítido a tamanha evolução na termologia de edificações, existem diversas opções em materiais isolantes, inclusive sustentáveis, ecologicamente correto afim de proteger o meio ambiente de poluentes, porém é inevitável que essa diversidade de matérias ocorra em razão do fato da tecnologia se renovar a cada dia, e novas formas de isolantes surgiram, principalmente os que não poluem o planeta.

REFERÊNCIAS

Siqueira,^ Tulio Cesar Pessotto Alves. AKUTSU,Maria. LOPEZ Jarbas Ibraim Esperidião.SOUZA Henor Artur de. Dados climáticos para avaliação de desempenho térmico de edificações; Revista escola de minas. Disponivel em < https://www.scielo.br/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0370- 44672005000200007 >.Acesso em Maio de 2020. NUDEL,Marcelo. Afinal o que é conforto térmico?; Blog da liga.Disponivel em < https://blogdaliga.com.br/o-que-e-conforto-termico/ >.Acesso em maio de 2020. CATÁLOGO, Abnt. 15575 - Desempenho de edificações habitacionais; Abnt catalago. Disponivel em < https://www.abntcatalogo.com.br/curs.aspx?ID=157.> Acesso em maio de 2020. SOUSA, Rafaela. "Sustentabilidade "; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/educacao/sustentabilidade.htm. Acesso em maio de 2020. POLETTO, Alexandre.Telhado verde: conheça 60 projetos e veja como funciona esta cobertura;Tua casa. Disponivel em < https://www.tuacasa.com.br/telhado-verde/ >.Acesso em maio de 2020. TÉRMICOS, Tecnotermo isolantes. Lã de poliéster é ecologicamente sustentável: saiba mais; Tcnotermo isolantes térmicos. Disponivel em < https://www.tecnotermo.com.br/la-de-poliester-e- ecologicamente-sustentavel-saiba-mais>. Acesso em maio de 2020. GEDORE.10 materias de construção inovadores e sustentaveis; Gedore. Disponivel em <http://www.gedore.com.br/blog/10-materiais-de-construcao-inovadores-e-sustentaveis/ >. Acesso em maio de 2020. SERRANO, Pablo. Acustica sustentavel, mito ou realidade?; Portal acustica. Disponivel em < http://portalacustica.info/acustica-sustentavel-mito-ou-realidade/>, Acesso em maio de 2020. REDAÇÃO,pensando verde. Conheça a tinta térmica e como ela pode ajudar o meio ambiente; Pensando verde. Disponivel em < https://www.pensamentoverde.com.br/meio-ambiente/conheca- tinta-termica-e-como-ela-pode-ajudar-o-meio-ambiente/>..Acesso em maio de 2020. TAMANINI, Maria Luciana Rincon, Super material,feito a base de fungos pode substituir o plástico; Mega curioso.Disponivel em <https://www.megacurioso.com.br/novos-materiais/36829- supermaterial-feito-a-base-de-fungos-pode-substituir-o-plastico.htm>. Acesso em maio de 2020. GOLDBACH, Claudio Henrique. https://www.perfiltermico.com.br/pdc/todos/materiais-isolantes- termicos HELERBROCK, Rafael. "Condução térmica"; Brasil Escola. Disponível em: https://brasilescola.uol.com.br/fisica/conducao-termica.htm. Acesso em 07 de maio de 2020. HALLIDAY, Resnick. Fundamentos de Física. Rio de janeiro, LTC- Livros técnicos e Científicos editora S. A..2009.