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Saiba tudo sobre a condução térmica e como ela influencia no seu conforto em um ambiente.

O primeiro vilão do conforto térmico que conheceremos melhor é a condução. Os conceitos aqui serão fáceis de entender como influenciam nos mais diversos tipos de construções. Vale lembrar que a condução é responsável por apenas 10% da totalidade da carga térmica relacionada ao conforto térmico. A condução ocorre no nível molecular – a partir de um corpo para outro – quando a energia é absorvida por uma superfície e faz com que as moléculas se movam mais rapidamente. Neste processo, elas se chocam com outras moléculas próximas e assim transferem a energia para eles, um processo que continua enquanto o calor ainda está sendo adicionado ao sistema por uma fonte externa. A transferência de energia por condução pode ser simplificada pela ação das bolas de sinuca, que quando se chocam, transferem a energia umas para as outras:

O processo de condução de calor depende de quatro fatores fundamentais: a diferença de temperatura, as propriedades do material, a seção transversal dos materiais envolvidos, e o comprimento de percurso. A diferença de temperatura é importante pois para haver condução é necessário haver diferença de temperatura no sistema. Nos conceitos da termodinâmica, não existe “frio”e a “calor”, apenas diferença de calor, sem a quantificação do que é ou não frio e calor. Esta transferência entre os organismos continua até que não haja diferença de temperatura de um local para outro de um sistema, ou seja, alcançar o equilíbrio térmico. Quando se alcança equilíbrio térmico, a transferência de calor em nível macroscópico acaba. Sendo assim para haver transferência de calor é necessário haver uma diferença de temperatura (ou energia) inicial entre pontos do sistema.

A composição do material é essencial para analisar a facilidade ou dificuldade que a transferência ocorrerá. Basicamente, quando se trata de condução de calor, nem todas as substâncias são consideradas iguais. Metais e pedras são considerados bons condutores, uma vez que podem rapidamente transferir o calor, enquanto materiais como madeira, papel, ar e pano são maus condutores de calor devido às suas propriedades. Por isso que um container de metal e uma casa de madeira, ambos sem isolamento térmico, terão uma diferença de temperatura interna, com o container de metal ganhando e perdendo calor mais rápido (dependendo da hora do dia) que a casa de madeira.

Já a seção transversal e comprimento do caminho também são fatores importantes. Quanto maior o tamanho do material envolvido na transferência, mais calor é mais necessário para aquecê-lo. Além disso, a área de superfície que está mais exposta ao ar livre, maior a probabilidade de perda de calor. Assim objetos mais curtos com uma seção transversal menor são os melhores meios de minimizar a perda de energia térmica.

As propriedades condutoras descritas proporcionam características aos materiais para que sejam classificados com base em um “coeficiente”, que é medido em relação à prata. A prata tem um coeficiente base de condução de calor de 100, já o cobre 92, o ferro 11, a água 0,12 e a madeira (0,03). O vácuo perfeito é o único classificado como 0 pois é incapaz de conduzir calor, uma vez que não existe matéria para haver condução. O material com coeficiente mais próximo do vácuo é o ar, que também possui pouquíssimas moléculas, tendo a convecção e radiação como as formas de transferência de calor predominantes.

A garrafa térmica é responsável por deixar a água gelada ou o café quente o dia todo. Você sabe como ou porque ela funciona? Fizemos este post para responder algumas perguntas sobre essa maravilha da tecnologia moderna. Aliás, ela teve muitas mudanças ao longo do tempo. Contudo, o princípio é simples e poucas melhorias foram feitas no desenho da mesma desde seu surgimento. Vamos lá?

Origem da garrafa térmica

Primeiramente, vamos falar um pouco da história da garrafa térmica. Ela foi inventada no século XIX por um cientista escocês chamado James Dewar. Como toda boa inovação, ela foi criada por causa de uma necessidade própria. Dewar precisava armazenar adequadamente soluções das mais diversas da ação do calor e do frio. O seu nome inicial faz alusão a ele, sabe porque? Garrafa térmica é o nome mais popular para o vaso de Dewar. Ela é um recipiente utilizado para gerar um isolamento térmico quase perfeito, conservando a temperatura do conteúdo em seu interior por bastante tempo. O objetivo dela é evitar trocas de calor do seu interior com o meio externo, parece familiar?

Como mencionado, a tecnologia foi desenvolvida pelo cientista escocês para conservar a temperatura de soluções químicas. Ele acabou não patenteado a tecnologia, o que foi feito posteriormente pela empresa Thermos para começar a comercializar as garrafas térmicas. Depois de patentada, muitos modelos e formatos diferentes foram desenvolvidos. A primeira garrafa térmica era dois recipientes de vidro, um dentro do outro, que criava uma barreira de ar isolante. Com o tempo esse modelo foi sendo modificado adaptando-se a novos materiais, como o alumínio, o plástico, a borracha. Ao incorporar novas tecnologias, a garrafa térmica ganhou em custo, popularidade e claro, eficiência.

Mecanismo de isolamento térmico

O conceito simples e eficaz da garrafa térmica visa diminuir a influência das três formas de transferência de calor. caso você não conheça as 3 formas de transferência de calor, fizemos um outro post explicando cada uma. São elas a convecção, condução e a radiação. Ademais, a garrafa térmica é construída de tal forma que diminui consideravelmente a ocorrência de todos esses processos de trocas de calor. Existem muitas variações dos materiais utilizados para se fazer garrafas térmicas, mas o conceito é o mesmo, demonstrados pelo desenho abaixo:

Na figura acima vemos que a parte de armazenamento é protegida por duas superfícies espelhadas/refletivas com uma camada de vácuo/ar no meio, o que evita as três formas de transferência de calor, mantendo a temperatura interna independente da externa. Funciona assim: o vácuo tem o objetivo de evitar que ocorra a condução, pois esse processo de troca de calor necessita de um meio material para acontecer, e o vácuo, por definição, é ausência de matéria.

Importância da camada de ar ou do vácuo

Em alguns casos, utiliza-se de uma camada de ar, pois este é o que temos de mais próximo do vácuo. As superfícies espelhadas das camadas internas evitam que aconteça troca de calor por radiação térmica, pois elas refletem as ondas de calor, bloqueando a maioria delas de entrar e influenciar no recipiente interno. A tampa normalmente é feita por material vedante, impedindo que haja contato e troca de calor entre o ar e o líquido no interior da garrafa, assim, não ocorre a convecção. Caso houvesse contato do ar com o líquido quente ou frio de dentro da garrafa, o movimento do ar faria com que ocorresse a troca de calor por meio da convecção. Dessa forma, a garrafa térmica conserva a temperatura de qualquer conteúdo colocado em seu interior, estando ele quente ou frio, controlando as três formas de transferência de calor.

O 3TC foi desenvolvido com mesmos conceitos da garrafa térmica, aprimorando as superfícies metálicas para um polímero ainda mais refletivo, e adaptando o vácuo para o EPS, que é composto por 98% de ar, tornando a tecnologia acessível e extremamente eficiente para a construção civil. Uma ideia simples, uma inovação tecnológica: conforto térmico e economia para o seu bolso.