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Saiba tudo sobre a condução 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.

Saiba como as boas garrafas térmicas deixam o café quentinho o dia todo, ou o chá gelado

Inventada no século XIX, a garrafa térmica ainda é o dispositivo mais avançado em isolamento térmico por sua simplicidade e eficiência, tanto que nosso café quentinho é servido nos mais variados modelos, mas com a mesma tecnologia. Garrafa térmica é o nome mais popular para o vaso de Dewar, um recipiente utilizado para gerar um isolamento térmico quase perfeito, conservando a temperatura do conteúdo em seu interior por bastante tempo, evitando trocas de calor com o meio externo. A tecnologia foi desenvolvida pelo cientista escocês James Dewar que pretendia inicialmente conservar a temperatura de soluções químicas. Ele acabou não patenteado a tecnologia, o que foi mais tarde feito pela empresa Thermos para começar a comercializar as garrafas térmicas.

Mecanismo de isolamento térmico

O conceito simples e eficaz da garrafa térmica visa diminuir a influência das três formas de transferência de calor, a convecção, condução e a radiação no interior do recipiente. 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. No caso, 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.