05_umidade_corrigido

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TÉRMICA 
 
Umidade: evaporação e condensação - 1 - 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
◦ Umidade: evaporação e condensação ◦ 
TÉRMICA 
 
Umidade: evaporação e condensação - 2 - 
 midade - Evaporação e 
Condensação 
 
U
 
GENERALIDADES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
COMPOSIÇÃO DO AR 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
COMPORTAMENTO DOS GASES 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
A evaporação e a condensação assumem grande importância no 
estudo do comportamento térmico dos espaços por se tratarem de 
formas pelas quais o calor é transportado de um corpo ao 
outro. No interior dos edifícios existem numerosas fontes de 
umidade. Cada indivíduo, em condições de atividade normal, 
sedentária, elimina por volta de 50g de água por hora através da 
respiração e da transpiração que se incorporam ao ambiente sob 
forma de vapor. A cozinha, o banheiro e os aparelhos que 
funcionam com combustíveis líquidos, sem chaminé, são também 
geradores de importantes quantidades de vapor de água que se 
agregam à umidade própria do ar. 
Todos estes fenômenos provocam uma série de inconvenientes 
higiênicos e econômicos e térmicos: 
 
• Higiênicos, pelos microorganismos que se desenvolvem 
ao amparo da umidade superficial e interna dos fechamentos; 
• Econômicos, pela deterioração que causam em todos os 
elementos que nos rodeiam; 
• Térmicos, porque a resistência térmica dos materiais de 
construção, especialmente os isolantes, diminui 
consideravelmente quando aumenta seu conteúdo de água. 
 
O estudo da umidade (e dos fenômenos relacionados a ela), se 
mostra imprescindível para os profissionais de engenharia e 
arquitetura, já que, boa parte das patologias ocorrentes nas 
edificações estão diretamente associados a ação da umidade. 
 
 
O ar encontrado na atmosferra de nosso planeta é uma mistura de 
gases. Segundo Costa (1974), os principais gases que compõe o 
ar são: 
• Nitrogênio - N2 - 78,03% 
• Oxigênio - O2 - 20,99% 
• Dióxido de Carbono - Co2 - 0,03% 
• Gases Inertes - 0,48% 
• Vapor de Água - H2o - 0,47% 
• Além de Odores, Poeiras e Bactérias. 
 
 
Chamamos umidade ao vapor de água contido no ar, 
constituído por pequeníssimas gotinhas de água que não são 
visíveis; o conjunto se comporta como qualquer gás. O vapor de 
água se forma pela evaporação da água, processo que supõe a 
mudança do estado líquido ao gasoso, sem modificação da sua 
temperatura. Essa transformação requer uma grande quantidade 
de calor; a evaporação de 1g de água requer por volta de 2450 J. 
Se lembrarmos a definição de caloria vemos que, pelo menos 
teoricamente, necessitaríamos somente 100 calorias para elevar a 
temperatura de 1g de água de 0ºC a 100ºC. Isso nos dá uma 
idéia da enorme quantidade de calor que necessita o processo de 
evaporação. 
Mas então, o que acontece com a energia utilizada? 
A energia térmica transformou-se e serve agora para 
manter o estado de vapor. 
TÉRMICA 
 
Umidade: evaporação e condensação - 3 - 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Para dar precisão aos termos diremos que se chama calor latente 
à energia térmica associada com uma mudança de estado de 
corpo, sem que se verifiquem variações de sua temperatura; e 
calor sensível à energia térmica da qual depende a temperatura 
do corpo que é transmitida a outros por condução, convecção e 
radiação. 
Vejamos o caso de nossa pele umedecida, no verão, pela 
transpiração. O calor sensível do corpo é transmitido por condução 
à fina camada de água que cobre a pele. Produz-se, então, a 
evaporação da transpiração, ou seja, a mudança do estado líquido 
ao gasoso, com a simultânea transformação do calor sensível da 
água em calor latente. Dessa maneira, nossa pele perdeu uma 
importante quantidade de calor. 
O ar, a uma temperatura determinada, somente pode conter uma 
certa quantidade de vapor de água. Quando chegamos a esse 
valor máximo dizemos que o ar está saturado. Se aumentarmos 
a massa de vapor, começará de imediato o processo inverso, isto 
é, o de condensação, no qual o vapor excedente passa ao estado 
líquido. Nesse mesmo momento o calor latente se converte 
novamente em calor sensível provocando o aumento da 
temperatura da superfície onde ocorre a condensação. 
Como se vê, estes processos dão lugar a uma forma particular de 
transferência de calor: um corpo perde calor por evaporação que 
será ganho por aquele no qual se produz a condensação. 
 
Imaginemos a situação das moléculas que se movem 
aleatoriamente dentro de um recipiente fechado. 
• Ocorrem colisões elásticas, molécula com molécula e com o 
vasilhame. 
• Quantidade de movimento das colisões exerce força nas 
paredes do vasilhame. 
• Aumentando o nº de moléculas, a pressão aumenta em 
função do aumento do número de colisões. 
• Aumentando a temperatura, as moléculas absorvem 
energia e se movem mais rapidamente. 
 
Contato gás / superfície líquida: 
Na figura 01, o comportamento dos gases é apresentado de forma 
esquemática e pode ser descrito de acordo com a seguinte 
seqüência: 
• Moléculas de gás colidem com a superfície líquida 
transferindo energia. 
• As moléculas da superfície líquida absorvem esta energia e 
deixam a superfície líquida. 
• Após, colidem com outras moléculas, e algumas perdem 
muita energia e voltam ao líquido. 
 
Figura 01: comportamento das moléculas em um recipiente 
TÉRMICA 
 
Umidade: evaporação e condensação - 4 - 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CONCEITOS BÁSICOS 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Evaporação: 
• Moléculas do líquido (superfície) absorvem energia e 
juntam-se às moléculas do gás. 
 
Condensação: 
• Moléculas de vapor perdem energia e voltam a superfície 
do líquido. 
• O equilíbrio ocorre quando o nº de moléculas que 
evaporam é igual ao nº de moléculas que condensam. 
• Quando a temperatura é alta, mais moléculas de vapor 
d´água estarão no ar. Quanto maior a energia, mais moléculas se 
desprenderão da superfície líquida. 
• Quando a temperatura é baixa, menos moléculas de vapor 
d´água estarão no ar. Quanto menor a energia menos moléculas 
se desprenderão da superfície líquida. 
 
 
Antes de iniciar o estudo da umidade, é necessário definir alguns 
conceitos básicos da nomenclatura comumente utilizada. 
 
Pressão de Vapor (N/m2): 
É a pressão de equilíbrio do vapor d´água saturado. 
A pressão de vapor, para uma dada temperatura onde o nº de 
moléculas que evapora é igual ao nº de moléculas que condensa. 
 
Umidade Absoluta (g/Kg): 
Chama-se umidade absoluta (UA) à quantidade de água que 
contém uma massa de ar, geralmente medida em gramas de água 
por quilogramas de ar seco (g/Kg). Para poder referir este dado 
ao volume de ar de um espaço diremos que, à temperatura 
corrente do meio interior, a densidade absoluta do ar é 
1,20Kg/m3. 
Simplificadamente, é a quantidade de água que está contida 
em uma determinada massa de ar. É a quantidade real, não 
necessariamente a de ar saturado. 
 
Umidade Absoluta do Ar Saturado (g/Kg): 
A umidade absoluta do ar saturado (UAS) será a quantidade 
máxima de água que, em estado de vapor, é capaz de conter 1Kg 
de ar seco a uma dada temperatura. 
Também é importante considerar que a umidade absoluta de 
saturação aumenta rapidamente com atemperatura do ar. Quanto 
maior é a temperatura, maior também é a massa de vapor de 
água que pode estar contida em um determinado volume de ar. 
Por exemplo, a quantidade máxima de vapor d´água que pode 
existir em 1Kg de ar seco: 
 
• A 0ºC Ö é igual a 3,8g 
• A 5ºC Ö é igual a 5,4g 
• A 10ºC Ö é igual a 7,5g 
• A 15ºC Ö é igual a 10,8g 
• A 20ºC Ö é igual a 14,7g 
• A 25ºC Ö é igual a 20,0g 
 
Umidade relativa (%): 
A umidade relativa (UR) é a relação, dada geralmente sob forma 
de percentual, entre a umidade absoluta do ar e a umidade 
absoluta do ar saturado para a mesma temperatura: 
UR = 100 x UA/UAS (%) 
TÉRMICA 
 
Umidade: evaporação e condensação - 5 - 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CONDENSAÇÃO 
 
Condensação superficial 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Ou, relação entre a pressão de vapor (Pv) e a Pressão de vapor 
saturado a uma dada temperatura (Ps). 
 
UR = Pv/Ps 
 
Suponhamos que a temperatura seja de 25ºC e a umidade 
absoluta 10,8 g/Kg. Assim, se para a temperatura de 25ºC a UAS 
é igual a 20,0g/Kg; a umidade relativa será então: 
 
UR = 100 x 10,8 ÷ 20,0 Ö 54% 
 
A umidade relativa é um índice do estado de secura ou de 
umidade do ar; no exemplo anterior o dado encontrado nos 
permite concluir que o ar é capaz de conter quase o dobro de 
vapor de água. Se por uma razão qualquer a temperatura do ar 
desce a 20ºC, mas se mantém a mesma quantidade de vapor, 
teremos uma umidade relativa maior. Com efeito: 
 
UR= 100 x 10,8 ÷ 14,7 = 73% 
 
Caso a temperatura diminua até os 15ºC teremos: 
 
 UR= 100 x 10,8 ÷ 10,8 = 100% ou seja, o ar estará 
saturado. 
 
Temperatura ou Ponto de Orvalho (ºC): 
É a temperatura a partir da qual o ar não saturado, quando 
resfriado, atinge a condição de saturação. Ou seja, a partir 
desta temperatura, ocorre a condensação do vapor. 
No exemplo estudado anteriormente, o ponto de orvalho é a 
temperatura de 15ºC; desta forma, qualquer diminuição da 
temperatura em relação a esse valor provocará o início da 
condensação. 
 
Temperatura de bulbo seco (ºC): 
É a temperatura do ar. 
 
Temperatura de bulbo úmido (ºC): 
É a temperatura de saturação do ar. Se a temperatura de bulbo 
úmido for igual à de bulbo seco, é por que o ar está saturado. 
 
 
 
 
É a condensação de água sobre uma superfície, quando a 
temperatura desta superfície está abaixo da temperatura de 
orvalho. 
Por exemplo: 
Em uma residência temos as seguintes condições (figura 02): 
 Umidade absoluta interna 6,8g/Kg 
 Temperatura interna 20ºC 
 Temperatura externa 0ºC 
TÉRMICA 
 
Umidade: evaporação e condensação - 6 - 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CONDENSAÇÃO INTERSTICIAL 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 02: situação proposta no problema 
 
Nessas condições haverá ou não condensação superficial nos 
vidros das janelas? 
 
Solução: 
Na carta psicrométrica, com 6,8g/Kg, temos a temperatura de 
orvalho igual a 8,5ºC. 
 
Resistência térmica do vidro: 
 Rsi = 0,12m2K/W 
 Rsi = 0,06m2K/W 
 
Temos então, 
 Tint – T sup int = __Rsi___
 T int – T ext Rsi + Rse 
 
20 – Tsup. int. = 0,12___ 20 – Tsup. int. = 0,12___ 
 20 – 0 0,12 + 0,06 20 0,18 
 
 20 – Tsup. int. = 0,66666 x 20 
 –Tsup. int. = 13,3333 – 20 
 Tsup. int. = 6,6666 
 
Logo, a temperatura superficial interna será de 6,7ºC, ou seja, 
estará abaixo da temperatura de orvalho e, portanto, haverá 
condensação na face interna do vidro. 
 
 
É a condensação de água nos poros dos materiais de 
construção. Ela depende da capacidade de difusão do vapor do 
material e das diferenças de pressão de vapor entre os meios. 
A quantidade de vapor que passa através de um material é 
diretamente proporcional a diferença de pressão de vapor entre as 
superfícies deste material. 
 
O vapor sempre irá passar da zona de maior pressão de vapor 
para a de menor pressão como é apresentado na figura 03. 
TÉRMICA 
 
Umidade: evaporação e condensação - 7 - 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 03: transmissão de vapor 
 
• G= taxa de difusão de vapor por unidade de área 
• Dv= difusividade de vapor (depende do material) Ö 
indica a habilidade do vapor d´água em se difundir através 
dos poros do material. 
• L= espessura do material 
• ∆p= diferença de pressão de vapor entre os meios 
• rv = 1 ÷ dv Ö resistividade ao vapor 
• Rv = L ÷ dv Ö resistência ao vapor (função também 
da espessura L). 
 
A resistência a difusão do vapor será dada pela soma da 
resistência de todas as camadas (ΣRv) 
Para estimar o risco de condensação intersticial devemos 
considerar: 
 
1) Resistências térmicas; 
2) As quedas de temperatura em cada uma das camadas; 
3) Diferenças de umidade entre o interior e exterior; 
4) A resistência ao vapor em cada camada; 
5) A queda de pressão de vapor em cada uma das camadas; 
6) A temperatura de orvalho em cada camada; 
7) Realizar um gráfico conclusivo. 
 
Exemplo: 
 
Abaixo, na figura 04, podemos observar o seguinte caso, que 
pode ser uma situação de projeto. 
 
Figura 04: situação de projeto 
TÉRMICA 
 
Umidade: evaporação e condensação - 8 - 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1) - Resistências térmicas (m2K/W): 
Rsi = 0,12 Reboco = 0,08 Bloco = 0,526 
Ar = 0,18 Tijolo = 0,125 Rse = 0,06 
 
2) - Queda de temperatura em cada camada: 
ti = 10ºC te= 0ºC ΣR=1,09 m2 K/W [por regra de 3] 
[(ti - te) ÷ΣR] x R de cada elem., ou seja: [(10 - 0) ÷ 1,09] x R 
De acordo com os dados do item um, teremos então: 
Rsi = 8,9ºC Reboco = 8,17ºC Bloco = 3,35ºC 
Ar interno = 1,7ºC Tijolo = 0,55ºC Rse = 0ºC 
 
Na figura 05 os resultados podem ser visualizados graficamente. 
 
 
Figura 05: diferença de temperatura em cada camada 
 
3) - Diferenças de umidade: 
Exterior Ö UR = 90% Ö 0ºC Ö530N/m2 (pressão de vapor) 
Interior Ö 6,8g/Kg Ö 1070N/m2 Ö (pressão de vapor) 
∆ pressão = 1070 - 530 = 540N/m2 
 
4) - Resistência ao vapor de cada camada: 
Rv = rv x L 
Rsi = desprezível Reboco = 0,78 Bloco = 4,0 
Ar = desprezível Tijolo = 2,625 Ser = desprezível 
 
5) - Queda de pressão de vapor em cada layer: 
[(Pi - Pe) ÷ (ΣRv)] multiplicado pela resistência de cada elemento 
[regra de 3] 
(540 ÷ 7,45) x resistência de cada elemento 
Reboco = 1013 N/m2 Bloco = 721 N/m2 Tijolo = 530 N/m2 
 
6) - Temperaturas de orvalho em cada camada: 
Ver carta psicrométrica: 
Levar a ordenada da pressão de vapor até a curva de saturação 
(UR=100%) e ler a temperatura correspondente. 
Assim, encontramos os seguintes valores. 
Rsi = 8,5ºC Reboco = 7,5ºC Bloco = 2,5ºC 
Ar = 2,5ºC Tijolo = -1ºC Rse = -1ºC 
 
7) - Realizar gráfico conclusivo, sobrepondo a temperatura de 
orvalho com a temperatura de cada camada. Dessa forma será 
possível verificar a ocorrência (ou não) de condensação intersticial 
como pode ser observado no exemplo da figura 06 e/ou no gráfico 
da figura 07. 
TÉRMICA 
 
Umidade: evaporação e condensação- 9 - 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ESTRATÉGIAS PARA EVITAR OS 
PROBLEMAS GERADOS PELA 
UMIDADE 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 06: condensação no interior da parede 
 
 
Figura 07: gráfico conclusivo 
 
 
Como já foi dito anteriormente, a produção de umidade dentro 
das habitações, causa o mofo/bolor, deterioração dos materiais, 
danos estruturais, redução da resistência térmica entre outros. O 
controle dessa umidade pode ser feito através das seguintes 
estratégias: isolamento térmico, suprimento de calor, ventilação e 
resistência ao vapor. 
 
Isolamento Térmico: 
Elimina pontes térmicas, diminui as trocas térmicas e mantém o 
ar interno aquecido (aumentando a capacidade de conter vapor 
d´água. 
 
Suprimento de Calor: 
Aumenta a temperatura interna (o ar interno terá maior 
capacidade para conter o vapor d´água). 
Ventilação: É uma das soluções mais aconselhada para controlar a 
umidade porque além de retirar o ar saturado, ainda renova o ar 
interno. 
 
TÉRMICA 
 
Umidade: evaporação e condensação - 10 - 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
BIBLIOGRAFIA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Resistência ao Vapor: 
Evita a deposição de vapor d´água nos elementos estruturais. O 
vapor sempre irá se difundir do meio que tiver maior concentração 
de vapor para o que tiver menor concentração de vapor. A essa 
difusão se opõe os materiais em virtude das propriedades 
particulares que apresentam diante deste fenômeno. A resistência 
de um elemento de construção à difusão do vapor de água 
depende de seu coeficiente de resistência a essa difusão e de sua 
espessura. Os materiais como o tijolo, o concreto e alguns 
isolantes térmicos, têm uma baixa resistência. No entanto, as 
lâminas metálicas, os cartões betumados e os filmes plásticos 
apresentam resistência elevada a passagem de vapor. 
Normalmente esses são materiais impermeáveis que previnem a 
difusão da umidade. Devem ser incorporados ao elemento 
estrutural junto às superfícies mais quentes. Como exemplos de 
barreiras de vapor podemos citar: 
 - Chapa de alumínio; 
 - Mantas asfálticas; 
 - Poliestireno expandido; 
 - Pinturas betuminosas. 
Como observações importantes temos que, o vapor jamais poderá 
ficar preso no elemento estrutural. A umidade deve ser difundida 
para o ar através da evaporação superficial, do contrário, o vapor 
irá se acumular na parede e causará a deterioração do reboco e, a 
longo prazo, da parede (ver figura 08). Também, em regiões 
muito frias onde a temperatura pode chegar a valores negativos, 
o vapor pode se transformar em cristais de gelo, aumentando seu 
volume e provocar trincas. 
 
Figura 08: anti-exemplo de barreira de vapor. 
 
 
COSTA, E. C. da. Física Aplicada a Construção - Conforto Térmico. 
3 ed. São Paulo:Blücher, 1974. 259p. 
CROISET, M. Humedad y Temperatura en los Edificios. ed. 
Barcelona:Editores técnicos asociados S.A., 1970. 246p. 
MARKUS, T. A.; MORRIS, E.N. Buildings, Climate and Energi. 
London: Pitman, 1980. 285p - 303p. 
SZOKOLAY, S.; ZOLD, A. Thermal Insulation. Brisbane: University 
of Queensland, 1997. 66p. 
 
 
 
TÉRMICA 
 
Umidade: evaporação e condensação - 11 - 
 
Questionário sobre Umidade 
 
1,Qual a natureza dos danos que podem ser causados pela 
umidade em edificações? 
2. Comente sobre as trocas de energia ocorrentes nos processos 
de evaporação e de condensação. 
3. De que forma você poderia resolver um problema de 
condensação superficial em componentes da edificação. 
4. De que forma você poderia resolver um problema de 
condensação interna em componentes da edificação. 
 
OBSERVAÇÃO: SOBRE ESTE TEXTO HAVERÁ UM EXERCÍCIO (COM 
CONSULTA) DE VERIFICAÇÃO DE POSSIBILIDADE DE 
OCORRÊNCIA DE CONDENSAÇÃO EM COMPONENTES DA 
EDIFICAÇÃO.