Resenha do artigo TECHNO-ECONOMICAL EVALUATION OF A RICE HUSK ASH (RHA) BASED SAND-CEMENT BLOCK FOR REDUCING SOLAR CONDUCTION HEAT GAIN TO A BUILDING

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O artigo que será apresentado neste resumo foi desenvolvido por C. Lertsatitthanakorn, S. Atthajariyakul e S. Soponronnarit. Os dois primeiros pesquisadores são da Faculdade de Engenharia da Universidade Mahasarakham e o terceiro pesquisador é da Escola de Energia, Meio Ambiente e Materiais da Universidade de Tecnologia de King Mongkut, ambas na Tailândia. Este artigo foi publicado pela editora Elsevier na revista Construction and Building Materials, volume 23 publicado no ano de 2009. 
A Tailândia está localizada em uma zona tropical quente e, para controlar a temperatura e umidade dos ambientes, utiliza-se condicionadores de ar. O ganho de calor é deve-se a radiação solar através de paredes, teto e janelas. O consumo de energia elétrica relacionado ao uso de ar condicionado é alto, representando quase 60% do consumo total nas edificações. Por isso, diversas pesquisas vem sendo desenvolvidas, visando obter um material de construção de baixa condutividade térmica, a fim de reduzir a carga de resfriamento em edifícios.
O cultivo do arroz é o maior no setor agrícola e o resíduo dessa produção gira em torno de 4,6 milhões de tonelada/ano. A cinza de casca de arroz (CCA) é o resultado do processo da queima dos materiais, a chamada decomposição térmica. A CCA é moída até obter um tamanho fino e misturada com cal, para obtenção de um material pozolânico altamente reativo, que quando combinado com cimento e concreto, favorece as propriedades de resistência e durabilidade.  
O presente artigo relata o desempenho de um bloco de cimento-areia com adição de CCA, no qual seu desempenho é comparado com um tijolo cerâmico de padrão comercial. O objetivo foi avaliar a transferência de calor de condução solar e diminuir o consumo de energia do ar condicionado. Para a avaliação do desempenho dos materiais, os autores realizaram análises utilizando pequenas salas com área útil de 5,75 m², durante um período de um mês de verão na Tailândia.
O bloco de cimento-areia com dimensões de 300x600x75 mm foi desenvolvido na Universidade de Mahasarankahm e foi produzido utilizando os seguintes materiais: cimento Portland tipo I; areia de rio passante na peneira 2,38 mm, sem quaisquer substâncias orgânicas; água; e CCA passante na peneira número 16. O bloco possuía uma relação de CCA-cimento-areia de 554:320:40 kg/m³ e uma relação água-cimento de 0,50. 
Os corpos de prova foram submetidos a teste de resistência a compressão conforme a ASTM C 165-4, densidade aparente de acordo com a ASTM C 134-94, condutividade térmica seguindo a JIS R 2618 e absorção de água de acordo com a ASTM C 67-02c. A resistência a compressão do bloco com CCA é semelhante ao tijolo cerâmico. A absorção do bloco com CCA é 1,30% maior que o tijolo comercial, ao passo que a condutividade térmica e densidade do bloco com CCA são 54% e 45% menor que o tijolo cerâmico.    
Para investigação do desempenho dos blocos com adição de CCA, foram construídos dois cômodos sem janelas, sendo um deles construído com tijolo cerâmico convencional e o outro com o bloco de cimento-areia com adição de CCA. Suas dimensões são iguais, 2,3 m de largura, 2,5 m de comprimento, 2,5 m de altura e 9 cm de espessura. O telhado foi posicionado em um ângulo de 30º com proteção térmica de placa de gesso e fibra de vidro, evitando trocas de calor pelo teto e mantendo as trocas de calor pelas paredes. As portas foram colocadas na face leste dos cômodos e as paredes foram pintadas de branco.
Para medir a temperatura, foram colocados três termopares centrados em diferentes alturas do centro do cômodo e no centro das faces internas e externas das paredes. As medidas de calor foram registradas a cada 15 minutos durante 24 horas. Os testes foram realizados durantes 30 dias de verão.
As paredes foram expostas a radiação solar e os autores verificaram as variações de temperatura nas superfícies externa e interna, ao longo do dia e noite. Para a mesma condição, verificaram que as temperaturas da superfície externa de todas as paredes eram semelhantes. Contudo, a temperatura interna era mais elevada para o cômodo composto por tijolo cerâmico, devido ao bloco com adição de CCA possuir menor condutividade térmica. 
A transferência de calor das superfícies externas para internas das paredes compostas por bloco com CCA é menor que do tijolo cerâmico. Através da aplicação da equação da transferência de calor, considerando o pico de calor, o tijolo cerâmico apresentou 46 W a mais que o bloco de cimento-areia com CCA. 
A temperatura interior do bloco de cimento-areia foi de 1º a 2º C menor que a do tijolo cerâmico, conforme a Figura 1, que correlaciona a condução de calor no decorrer do dia para os cômodos de tijolo cerâmico e bloco de cimento-areia com adição de CCA. A Figura 2 demonstra a temperatura nos ambientes nas mesmas condições. 
Figura 1 – Comparação entre a condução de calor dos materiais empregados
Fonte: Lertsatitthanakorn et al. (2009)
Figura 2 – Comparação entre a temperatura dos materiais empregados
Fonte: Lertsatitthanakorn et al. (2009)
Para a avaliação econômica, os autores utilizaram uma sala de teste constituída de bloco cimento-areia e equipada com um condicionador de ar tipo split, onde registraram a temperatura ambiente e a energia consumida durante 8 horas. As condições deste cômodo teste eram semelhantes ao cômodo construído com tijolo cerâmico convencional. A temperatura nesse ambiente variou de 26,6 a 33,5ºC, enquanto a temperatura de ajuste variava entre 22 e 28ºC. O consumo diário de energia do climatizador foi de 9,04 kWh na temperatura de 22ºC e para a temperatura de 28ºC, o consumo de energia foi 5,71 kWh. A cada 1º C de aumento na temperatura de ajuste (22 a 28ºC), diminui-se 6,14% no consumo médio de energia. 
Para estimar a economia de energia, uma sala de 16 m², com 3 m de altura e área de parede de 46,76 m² que utiliza condicionamento de ar foi arbitrada como um exemplo para cálculo. Os custos do bloco de cimento-areia com adição de CCA foram comparados com os custos do tijolo cerâmico convencional. O tempo de retorno foi determinado a partir do tempo necessário para que a economia em energia elétrica compense o uso do bloco com adição de CCA. Os custos de material e mão-de-obra para o tijolo convencional e o bloco com adição de CCA são, respectivamente, 425 Baht/m² e 450 Baht/m².
Por possuir três estações bem definidas e distintas, para utilizar a avaliação econômica, os autores assumiram que o ar condicionado é operado por 8 horas ao dia durante 270 dias por ano. Pela temperatura do cômodo construído de bloco de cimento-areia com adição de CCA ser de 1 a 2ºC menor que o outro, os autores assumiram que a diferença média de temperatura é de 1º C. Assim, possuem uma economia de eletricidade é de 6,14% utilizando o bloco. Considerando que o custo médio da eletricidade foi de 3 Baht/kWh e o juro do banco tailandês era de 7% ao ano, a avaliação econômica da parede composta por blocos cimento-areia-CCA foi realizada para as temperaturas do ponto de ajuste. Com isso, concluíram que quanto mais baixa a temperatura, maior o consumo de energia elétrica e menor o período de retorno. 
Yamtraipat et al. (2006) levaram a condição climática em consideração e concluíram que para obter uma economia de energia e redução de poluentes, a temperatura ideal no interior deveria ser 26º C. Diante disso, o consumo de energia elétrica por dia é de 6,82 kWh/dia, gastando 339,20 Baht/ano e tendo um tempo de retorno de 4,08 anos (aproximadamente 49 meses). 
Diante disso, os autores evidenciam que a utilização de blocos compostos por cimento-areia e adição de CCA deve ser incentivado como um método alternativo para construção, visando reduzir o ganho de calor através das paredes, diminuindo a temperatura do ambiente. Assim, reduz-se também o tempo de operação de climatizadores de ar, resultando na economia de energia, evitando a emissão de gases de efeito estufa.