Materiais de Isolamento Térmico

2.5.1. Importância do Isolamento Térmico

Foi referido anteriormente, que uma das formas de redução do consumo energético consiste na implementação em obra de material de isolamento térmico nas fachadas exteriores dos edifícios e para que haja um bom isolamento térmico destes e seja possível salvaguardar boas condições térmicas durante o ano.

“O Isolamento é a forma mais rentável para a melhoria da eficiência energética dos edifícios”. [8]

Segundo o RCCTE, o isolante térmico, é um material que apresenta uma condutibilidade térmica inferior a 0,065 W/m ⁰C, ou cuja resistência térmica seja superior a 0,30 m2 ⁰C/W. Entende-se por condutibilidade térmica como sendo uma propriedade térmica típica de um

Capítulo 2 – Materiais de Isolamento Térmico

material homogéneo que é igual à quantidade de calor, por unidade de tempo, que atravessa uma camada de espessura e de área unitária desse material por unidade de diferença de temperatura entre as suas duas faces. A resistência térmica de um material é a propriedade térmica correspondente ao inverso do coeficiente de transmissão térmica, sendo que este é a quantidade de calor por unidade de tempo que atravessa uma superfície de área unitária desse elemento da envolvente por unidade de diferença de temperatura entre os ambientes que ele separa [11].

Neste contexto, a transferência de calor é importante. Face a este facto, também importa perceber que o calor corresponde à energia em trânsito devido a uma diferença de temperaturas [14].

Paralelamente, o fenómeno de difusão de calor que ocorre através de um corpo pode verificar- se por meio de três processos diferentes [15] e que são: condução, convecção e radiação.

O isolamento térmico de um edifício é de extrema importância para que seja possível alcançar uma boa climatização. O isolamento térmico tem como principal função o aumento da resistência térmica da envolvente de um edifício permitindo reduzir a troca de calor que possa ocorrer entre o interior e o exterior do edifício. Consequentemente, as necessidades de aquecimento e/ou arrefecimento poderão ser minoradas. Associado a este tipo de vantagem também é possível diminuir o risco de condensações nos espaços interiores dos edifícios [16].

A aplicação de um material de isolamentos térmico na envolvente de um edifício pode ter as seguintes vantagens, [14]:

 Conservar a energia devida à redução das perdas de calor;

 Controlar a temperatura superficial de equipamentos e estruturas;

 Prevenir as condensações superficiais em superfícies com a temperatura inferior ao ponto de orvalho;

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2.5.2. Classificação e propriedades de materiais de isolamento térmico

Foi efetuada uma breve revisão bibliográfica sobre alguns dos materiais de construção de isolamento térmico mais utilizados e com estudos já realizados, e de modo a facilitar a comparação com os respetivos materiais considerados não convencionais que são alvo de estudo neste trabalho de investigação. Os materiais de construção de isolamento térmico podem ser classificados quanto à natureza (mineral, vegetal ou sintética) e quanto à estrutura (fibrosa, celular ou mista) [14].

Tabela 2.1 - Classificação de alguns materiais de isolamento térmico (adaptado de [14])

Produto Natureza Estrutura

Lã de Rocha Mineral Fibrosa

Lã de Vidro Mineral Fibrosa

Vidro Celular Mineral Celular

Aglomerado de cortiça

Vegetal Celular

Fibra de Coco Vegetal Celular

Poliestireno expandido Sintético Celular Poliestireno extrudido Sintético Celular

Poliretano Sintético Celular

Segundo Silva [17], os materiais de isolamento térmico de origem mineral são aqueles que são concebidos com base em matérias-primas naturais e abundantes, tais como a areia, a rocha vulcânica e o vidro reciclado. Estes materiais possuem um excelente comportamento ao fogo e uma boa resistência, apresentam-se geralmente sob a forma de painéis rígidos ou semirrígidos. Alguns exemplos deste tipo de materiais são a lã de vidro, a lã de rocha, o vidro celular, a vermiculite, a perlite e a argila expandida, Figura 2.1.

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a) Lã de Vidro b) Lã de rocha c) Vidro celular

d) Vermiculite e) Perlite f) Argila expandida

Figura 2.1 - Materiais de isolamento térmico de origem mineral (adaptado de [17])

Por sua vez, os materiais de isolamento térmico de origem sintética são materiais fundamentalmente fabricados a partir de hidrocarbonatos. Estes têm origem em matérias- primas não renováveis, e não recicláveis, sendo materiais que apresentam uma forte impermeabilidade ao vapor de água. É de salientar que em alguns casos, a combustão dos materiais de isolamento térmico sintéticos provoca a emissão de vapores tóxicos. O poliestireno expandido (EPS), o poliestireno extrudido (XPS), e o poliuretano são três exemplos deste tipo de material, Figura 2.2.

a) EPS b) XPS c) Poliuretano

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Paralelamente, os materiais de isolamento térmico de origem vegetal são materiais que contem fibras vegetais. Os materiais de natureza animal são derivados da penugem de animais. Em ambos os casos a matéria-prima existe na natureza com abundância. Devido à sua natureza orgânica, geralmente estes materiais apresentam menor impacto ambiental do que os restantes materiais de isolamento térmico indicados anteriormente. Alguns exemplos deste tipo de material de natureza animal são a lã de ovelha e as penas de pato, Figura 2.3. Alguns exemplos deste tipo de material natureza vegetal são: a cortiça, a lã de cânhamo, a lã de madeira, a lã de coco, a lã de linho, e a palha, Figura 2.4.

a) Lã de ovelha b) Penas de pato

Figura 2.3 - Materiais de isolamento térmico de origem animal (adaptado de [17])

a) Cortiça b) Lã de cânhamo c) Lã de madeira

d) Lã de coco e) Lã de linho f) Palha

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A Tabela 2.2 apresenta a densidade e a condutibilidade térmica dos materiais anteriormente referidos. Apresenta vários tipos de material de isolamento térmico divididos em quatro grupos relativamente à sua natureza, Natureza Mineral, Natureza Sintética, Natureza Vegetal e Natureza Animal. Estes valores de densidade e de condutibilidade térmica resultam de um estudo realizado por Silva [17].

Tabela 2.2 - Especificações técnicas de alguns isolantes térmicos já estudados (adaptado de [17]]

Material Densidade (kg/m3) Condutibilidade térmica – λ (W/m⁰C) Natureza Mineral Lã de Vidro 13 a 100 0,039 Lã de Rocha 20 a 150 0,037 Vidro celular 100 a 165 0,035 a 0,048 Vermiculite 75 a 130 0,06 a 0,08 Perlite 90 0,045 a 0,05 Argila expandida 290 a 700 0,103 a 0,108 Natureza Sintética Poliestireno expandido 10 a 40 0,04 Poliestireno extrudido 10 a 40 0,032 Poliuretano 40 0,023 Natureza vegetal Cortiça (Solto) 70 a 160 0,032 a 0,045 Lã de cânhamo (solto) 20 0,039 Lã de madeira 40 a 55 0,039 Lã de coco (solto) 20 0,047 Lã de linho (solto) 18 a 20 0,047 Palha 70 a 120 0,045 a 0,07

Natureza animal Lã de ovelha 10 a 20 0,03 a 0,045

Penas de pato 26 a 34 0,033 a 0,042