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Comparativo entre eficiência de:
sistemas isolantes térmicos convencionais e sistemas refletivos

por: Attilio Nelson Pacini


1. Introdução

Ultimamente, temos sido consultados por inúmeros engenheiros, consultores e clientes sobre um novo tipo de material disponível no mercado, denominado isolamento refletivo.

Consiste basicamente de uma película polida (geralmente aluminizada) com baixa emissividade e que, aplicada sob telhados, proporciona alguma redução na transmissão de calor.

Não desejamos questionar o conceito de isolamento refletivo, pois este é por demais conhecido em algumas aplicações especiais.

No entanto, por se tratar de assunto técnico muito específico, julgamo-nos na obrigação de fornecer ao mercado algumas informações para que os interessados possam analisar e comparar convenientemente os diversos sistemas isolantes.

Alguns fornecedores dessas películas refletivas, talvez por desconhecimento técnico, apresentam argumentos de venda e prometem resultados totalmente falsos, sem nenhum embasamento técnico. .Alguns chegam a fazer demonstrações com lâmpadas apontadas para o material refletivo , induzindo o cliente a acreditar que não há passagem de calor , pois a superfície não exposta se mantém fria . Qualquer equipamento montado com um sistema de isolamento convencional teria o mesmo efeito . Porém , por uma questão de ética ,devemos dizer que a superfície não exposta somente permaneceria fria enquanto o sistema não entrar em "regime permanente ". Isto significa que essas demonstrações só funcionam porque se trata de uma demonstração em "regime transitório".

Para efeito de comparação entre dois sistemas isolantes , quer estejam eles submetidos a regimes permanentes ou transitórios , só existe uma maneira : comparar a "resistência térmica" ( R ) desses sistemas isolantes . No item 2 dêste trabalho , entraremos em detalhes de cálculo . No momento , queremos deixar claro que o cálculo do R dos isolantes convencionais é muito simples e seguro , pois é feito a partir de uma característica de cada isolante conhecida como coeficiente de condutividade térmica , valor medido em laboratório com grande precisão .

O primeiro conceito que desejamos transmitir neste relatório é o seguinte:

Os isolantes convencionais, como por exemplo as fibras minerais, constituem sistemas isolantes por si só, pois a sua resistência térmica não varia em função do método construtivo e se mantem indefinidamente mesmo sem manutenção. Os "refletivos" somente são parcialmente isolantes, se associados a um sistema, com câmara de ar parado, adequadamente projetados e aplicados, além de uma permanente manutenção.(ver item 4)

Torna-se, pois, muito importante, entender o conceito de resistência térmica (R), pois em qualquer sistema isolante, o mais eficiente é sempre aquele que possui o maior valor de R.

Como se verá a seguir, os refletivos jamais conseguem alcançar os mesmos valores de R dos isolantes convencionais, particularmente os compostos por fibras minerais.


2. Resistência térmica:

O conceito de isolamento térmico pode ser melhor compreendido fazendo-se uma analogia com os conceitos de eletricidade: quanto maior a resistência elétrica, menor será a intensidade da corrente. Na isolação térmica, quanto maior a resistência fornecida pelo sistema isolante (resistência térmica), menor será a transmissão de calor

A resistência térmica global de um sistema é a soma das resistências térmicas parciais dos elementos que compõem o sistema.

2.1. A resistência térmica dos elementos é obtida através da formula:

(1) Re = e / k

onde: Re = resistência térmica - (m².°C) / W

e = espessura do elemento - m

k = coeficiente de condutividade térmica do elemento - W/m°C

 

2.2. Resistência térmica da câmara de ar é obtida da seguinte tabela:

Superfície da câmara de ar

Espessura da câmara de ar
e (mm)

Resistência térmica
(m².°C)/W
Fluxo de calor descendente

Superfície refletora
E < 0,2
(isolante refletivo)

10£ e£ 20
20< e £ 50
e > 50

0,29
0,43
0,61

Superfície não-refletora
E> 0,8
(isolante não-refletivo)

10£ e £ 20
20< e £ 50
e > 50

0,15
0,18
0,21

 

2.3. Resistências térmicas superficiais: variam de acordo com vários fatores, tais como: emissividade das superficies, velocidade do ar sobre a superfície e temperaturas da superfície do ar e superfícies próximas.A tabela abaixo apresenta valores médios recomendados. Observar que existem dois tipos de resistências superficiais: externa e interna.

Orientação do fluxo de calor

Resist.superficial interna
Rsi - (m².°C)/W

Resist.superficial externa
Rse - (m².°C)/W

Ý ascendente

Þ horizontal

ß descendente

0,10

0,13

0,17

0,04

0,04

0,04

 

Para a construção civil, adota-se a seguinte fórmula para utilização em coberturas:

(2)

Rt = Rse + Rtelha + Rar + Risol + Rsi

 


3. Exemplo de cálculo de resistência térmica

Dados: espessura da telha = 0,008 m ( 8 mm )

Ktelha = 0,65 W/m°C

K lã mineral = 0,033 W/m° C

Utilizando-se a fórmula 2 e as tabelas do item 2, temos:

 

3.1.Telhado com telhas de fibro-cimento sem isolamento, fluxo de calor descendente.

Rt = Rse + Rtelha + Rar + Risol + Rsi => Rt = 0,04 + ( 0,008 / 0,65 ) + 0 + 0 + 0,17 =>

Rt = 0,222 (m².°C)/W

 

3.2.Telhado com telhas de fibro-cimento e forro isolante de fibra mineral (espessura 25 mm), formando uma câmara de ar maior que 50 mm, fluxo de calor descendente .

Rt = Rse + Rtelha + Rar + Risol + Rsi => Rt = 0,04 + ( 0,008 / 0,65 ) + 0,21 + ( 0,025 /0,033 ) + 0,17

Rt = 1,19 (m².°C)/W

 

3.3.Telhado com telha de fibrocimento utilizando isolamento refletivo aplicado sob a telha, deixando uma câmara de ar 30 mm , fluxo de calor descendente .

Rt = Rse + Rtelha + Rar + Risol. + Rsi => Rt = 0,04 +( 0,008 / 0,65 ) + 0,43 + 0 + 0,17

Rt = 0,652 (m².°C)/W

 

Ou seja, o isolamento convencional com fibras minerais (item 3.2.), é 82,5% mais eficiente que o isolamento refletivo (item 3.3.).


4. Considerações Gerais

 

É necessário salientar ainda, que o cálculo do item 3.3. só é válido em condições ideais:

Para que um sistema de isolamento refletivo seja eficiente, deverão ser obedecidas as seguintes condições:

a.) a emissividade da superfície deve der controlada (o que é evidentemente impossível na prática).

b.) a superfície deverá sempre permanecer limpa, sem pó, gordura ou água de condensação, ou seja, qualquer alteração na superficie original causará um aumento significativo da emissividade, diminuindo o poder de isolação.

c.) a performance de um sistema de isolamento refletivo depende da existência de uma câmara com ar totalmente parado.

d.) quaisquer danos , tais como rasgos e furos, resultarão na perda de performance do isolamento refletivo.

e.) o isolamento refletivo não é recomendado para ambientes corrosivos.


5. Conclusão

Como vimos, raramente todas as condições ideais de reflexão serão obtidas na prática. Isto significa que nos refletivos, o valor real de Rt sempre será menor que 0,652 (m².°C)/W (ver item 3.3).

No caso de isolamento convencional, o valor de Rt permanecerá ao longo do tempo, 1,19 (m².°C)/W.

Comparativamente, podemos afirmar que o sistema convencional é, no mínimo, 82,5% mais eficiente que o refletivo. (1,19/0,652), mesmo sem levar em conta a redução da eficiência deste ultimo com o tempo.


6. Bibliografia

- Norma ASTM C 727 - 90 - Standard Practice for use and Installations of Reflective Insulation in Building Construction.

Projeto de Norma Brasileira para o Conforto Ambiental - COBRACON (em elaboração pela UFSC - Universidade Federal de Santa Catarina).


7 - Nota:

Após a elaboração deste trabalho, tivemos acesso ao documento da NAIMA-North American Insulation Manufacturers Association, intitulado "Insulation vs. Radiant Barrier: A Performance Comparison".
As conclusões desse documento são semelhantes às apresentadas acima no presente artigo técnico.
Os interessados poderão solicitar cópia do trabalho, gratuitamente.


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