Valor “R” e Coeficiência Global de transferência de calor.

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A principal função de um isolante térmico é evitar trocas de calor entre o ambiente externo e o ambiente interno das construções. Esse controle de temperatura proporciona conforto e bem-estar. Claro, a cobertura também funciona como uma barreira que reduz a troca de calor pelos diferentes tipos de forro, evitando sobrecarregar os climatizadores e aparelhos de ar condicionado.

O isolante térmico funciona, portanto, como uma garrafa térmica que reduzi a troca de calor do ambiente interno e externo, fazendo com que a bebida se mantenha fria ou quente por mais tempo. Na ausência dessa proteção, a bebida ganharia ou perderia calor para o ambiente externo e mudaria a sua temperatura bem mais rápido.

Como ninguém gosta de viver em ambientes superaquecidos ou muito frios e, que consumam muita energia é fundamental escolher um bom isolante térmico na hora de construir ou reformar casas e galpões de armazenamento.

A seguir explicaremos esse assunto melhor. Vamos lá? Acompanhe!

Por que usar um isolante térmico?

Isolantes térmicos, são utilizados por vários motivos. Entre eles, vale destacar:

Conforto térmico

Esse material de construção garante o bem-estar termoacústico dos moradores de uma edificação. No caso de estruturas utilizadas para a criação de aves, e outros animais, essa característica é fundamental para que os animais desenvolvam seu potencial de forma saudável em todo ciclo de vida.

Quando falamos em estruturas utilizadas para armazenagem e beneficiamento de sementes, a temperatura adequada garante a manutenção do vigor, germinação, e o desenvolvimento adequado dos seres vivos.

O tratamento térmico é ainda mais importante quando há uma grande diferença de temperatura entre o exterior e o interior da construção, o que é muito comum na maioria das cidades brasileiras que são irradiadas pelo sol durante grande parte do dia.

Já no período noturno, a ausência da irradiação solar nas construções resulta em queda de temperatura e resfria o ambiente mais facilmente quando o tempo está seco.

Reduzir o consumo de energia

Quando o isolante térmico é utilizado em casas ou condomínios, há um maior controle de temperatura diminuindo a necessidade do uso do ar-condicionado e, consequente, isso se reflete na redução das contas de energia. Já em galpões, a economia é gerada com diminuição do uso de aparelhos de climatização.

Controlar a temperatura de uma superfície

Em países de clima muito frio, o isolamento térmico é essencial para o aumento da temperatura interna dos ambientes. No caso de galpões utilizados para a criação de animais, o isolante térmico reduz o impacto da condensação gerada pela diferença de temperatura interna e externa, pois, em geral, o ambiente interno é mais quente e úmido que o externo.

O que é resistência térmica?

O isolante térmico evita que uma construção perca calor para o meio externo. A resistência térmica mede a eficácia de um material de construção quando o assunto é troca de calor por condução. A regra é simples: quanto maior a resistência térmica, melhor é o isolante térmico.

Como fazer esse cálculo? Considere duas regiões que se encontram a temperaturas constantes, sendo uma fria (TF) e outra quente (TQ).

Ao se colocar um objeto entre essas duas regiões por algum tempo dá para verificar o fluxo de calor (Q). Assim, a resistência térmica (RT) pode ser definida pela seguinte fórmula:

RT=(TQ-TF)/Q

Podemos concluir, portanto, que quanto maior o fluxo de calor (Q), menor a resistência térmica do material. Os bons isolantes térmicos devem fazer com o fluxo de calor seja o menor possível – isso significa que a resistência térmica desses materiais é elevada.

Já a condutividade térmica é definida pela Lei de Fourier, que estabelece que quando se coloca um objeto entre dois ambientes com temperaturas fixas, o fluxo de calor é proporcional ao gradiente de temperatura. A fórmula é a seguinte:

Q=k (TQ-TF)/d

Onde d é a espessura do objeto e k é a condutividade térmica do material. Ao analisar as duas fórmulas, pode-se concluir que para calcular a resistência térmica, basta dividir a condutividade do material pela sua espessura:

RT = d/k

O que é valor R?

E o valor R, onde entra nessa equação? Esse índice é usado para comparar a resistência térmica de diferentes materiais.

Para que essa comparação funcione, no entanto, é preciso medir a resistência térmica dos isolantes sob a mesma temperatura.

Vale lembrar que a radiação do material contribui para a medição. Ao fazermos o cálculo de transferência de calor a radiação deve ser elevada a quarta potência sendo assim a principal forma de transferência de calor. Portanto, quanto menor a temperatura, maior é a resistência térmica. 

Ao manter um material a uma temperatura de 10ºC e outro a 38ºC a resistência térmica medida entre as duas temperaturas é chamada valor R.

Para comparar diferentes isolantes, os ensaios devem ser realizados sob as mesmas condições, conforme o estudo de coeficientes globais dos isolamentos térmicos em telhas termoacústicas, que veremos a seguir:

tabela mostrando os comparativos dos coeficientes
Comparativo de coeficientes

 

Segundo o estudo, o desempenho do 3TC é muito superior aos materiais mais comuns usados na construção civil como o EPS, a Lã de Vidro e o PU, pois apresenta menor temperatura e grande resistência térmica. O grande diferencial do 3TC em relação a outros materiais está no controle da transferência de calor via radiação, que, como vimos, corresponde a transferência de maior impacto em trocas de calor.

Já segundo a norma americana, o material é medido nas seguintes temperaturas: 10°C e 38°C. Nesse caso, o valor R é obtido pela resistência térmica do material isolante medida entre estas duas temperaturas. Para comparar diferentes materiais, basta submetê-los as mesmas temperaturas.

O que é 3TC?

Inspirada na tecnologia dos trajes dos astronautas, o 3TC consegue evitar perda de calor e de frio para o meio externo. O material controla as três formas de transferência de calor, condução, convecção e radiação.

Condução térmica é a transferência de calor entre átomos ou moléculas vizinhas. A convecção é o processo de transmissão de calor que ocorre pela movimentação interna de um fluido, ou seja, pelo ar ou pela água.

Já a radiação é a transferência de calor por ondas eletromagnéticas, logo, esse processo ocorre em meios sólidos e gasosos.

Já a Lã de Vidro, o PU e o EPC lidam apenas com a condução, o que corresponde a 10% das transferências de calor das construções. 

Além do telhado, o 3TC pode ser instalada em pisos, paredes, contêineres, veículos de transporte e dutos de ar-condicionado. Ou seja, o material se adapta a todas as necessidades do usuário.

Agora que você já sabe o que é valor r e como calcular esse índice, que tal descobrir como escolher a melhor manta térmica para telhado?

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