Aula_7_-_Desempenho_termico_paredes_e_coberturas

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Desempenho Térmico de edificações 
Aula 9: Desempenho térmico de paredes e coberturas 
PROFESSOR 
Roberto 
Lamberts 
 
ALEJANDRO NARANJO 
 
ECV 5161 
UFSC 
FLORIANÓPOLIS Unidade deportiva Atanasio Girardot - Medellín 
isolantes 
e
stru
tu
ra 
cálculos 
exemplos 
e testes introdução 
2 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 9: Desempenho térmico de paredes e coberturas 
in
tr
o
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çã
o
 
+ 
3 3 
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Transferência de calor 
equilíbrio térmico 
Transmissão de Calor: ocorre quando dois corpos apresentam 
temperaturas diferentes 
T1 T2 
4 
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. Condução . Convecção . Radiação . Condensação 
 
 
Formas de transmissão de calor 
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 cálcu
lo
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Absortância em ondas curtas – α : função da cor 
RS absorvida/ RS incidente 
 
Refletividade em ondas curtas – ρ: 
RS refletida/ RS incidente 
 
Transmissividade em ondas curtas – τ: 
RS atravessa a superfície/ RS incidente 
 
Emissividade – ε: 
R emitida/ R emitida pelo corpo negro (mesma temperatura) 
Propriedades térmicas dos materiais 
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Emissividade (ondas longas) 
Fonte: NBR 15220 (2003) 
Absortância (ondas curtas) 
Tipo de superfície ε α Tipo de superfície 
Propriedades térmicas dos materiais 
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Condutividade térmica – λ: fluxo de calor transferido por unidade de espessura e por 
unidade de gradiente de temperatura (W/m.K) 
 
Calor específico – c: quantidade de calor necessária para elevar em 1 grau a 
temperatura de um componente, por unidade de massa (kJ/kg.K) 
Propriedades térmicas dos materiais 
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Termografía - Foto externa 
Fachada Leste Fachada Sul Fachada Leste Fachada Sul 
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Foto interna 
Foto externa 
Branco por fora Verde escuro por fora Branco por fora Verde escuro por fora 
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Foto interna 
Verde escuro por fora Branco por fora Verde escuro por fora Branco por fora 
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Foto externa 
Telhado branco Telhado fibrocimento Telhado branco Telhado fibrocimento 
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Temperatura x acabamento superficial da telha 
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Temperatura x acabamento superficial da telha 
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+ 
15 15 
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Isolantes fibrosos (λ = 0.045 W/m.K) 
 Lã de rocha ou lã mineral 
 Lã de vidro 
Poliestireno (λ = 0.035 a 0.040 W/m.K) 
 Expandido (granulado aglutinado por fusão) 
 Extrudado (células fechadas) 
Espuma de poliuretano 
(λ = 0.030 W/m.K) 
 
Concreto celular com 400 kg/m³ 
(λ = 0.17 W/m.K) 
 
Agregados leves 
Expandido (granulado ou aglutinado por fusão) 
 Vermiculita 
 Argila expandida – concreto com 500 kg/m³ 
 (λ = 0.20 W/m.K) 
 Cinza sinterizada 
 Escória sinterizada - concreto com 1000 kg/m³ 
 (λ = 0.35 W/m.K) 
 
Isolantes térmicos convencionais 
16 
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Placa de forro revestida na face aparente 
Feltros flexíveis 
Aplicações: 
-Isolação térmica de forros e coberturas 
-Fabricação de telhas duplas isolantes 
-Isolamento de ruídos de impacto 
em pisos 
-Isolação acústica de equipamentos 
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Isolantes fibrosos (λ = 0.045 W/mK) Lã de vidro 
17 
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s 
Isolantes fibrosos (λ = 0.045 W/mK) Lã de vidro 
Painéis termo-acústicos 
Feltros flexíveis 
ensacados 
Isolamento para sistemas 
de distribuição de ar 
Revest. Dutos metálicos 
Aplicações: 
-Na construção civil: Paredes 
duplas, coberturas, pisos flutuantes, 
miolos de divisórias e isolação 
térmica em geral. 
-Na Indústria: Isolação térmica de 
caldeiras, fornos, estufas, tanques 
de armazenagem. 
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s 
Isolantes fibrosos (λ = 0.045 W/m.K) Lã de vidro 
Painéis rígidos e semi-rígidos de lã 
de vidro 
Aplicações em paredes Isolamento termo-acústico 
entre pavimentos 
Isolamento termo-acústico 
Em laje de cobertura 
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Isolantes fibrosos (λ = 0.045 W/m.K) Lã de vidro 
Aplicações em coberturas 
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Isolantes fibrosos (λ = 0.045 W/m.K) Lã de vidro 
Aplicação de lã de vidro em tubulações 
Isolante térmico cilíndrico, bi-partido de lã de vidro 
Aplicações: Tubulações que operam em baixas e altas temperaturas 
21 
Paredes DryWall 
21 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts 
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Isolantes fibrosos (λ = 0.045 W/m.K)Lã de vidro 
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Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 9: Desempenho térmico de paredes e coberturas 
Isolantes fibrosos (λ = 0.045 W/m.K) Lã de rocha ou lã mineral 
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Principais características: 
• Incombustível 
• Resistência ao fogo 
• Segurança 
• Absorção Acústica 
 
 
Propriedades: 
• Boa resiliência 
• Resistência a vibrações 
• Não-higroscópico 
• Imputrescível 
• Quimicamente neutro 
 
Painéis flexíveis, rígidos 
e semi-rígidos 
Mantas flexíveis Tubos de lã de rocha com alta 
densidade 
Painéis rígidos revestidos com 
um filme de PVC 
23 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 9: Desempenho térmico de paredes e coberturas 
Isolantes fibrosos (λ = 0.045 W/m.K) Lã de rocha ou lã mineral 
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Flocos amorfos: Aplicação em 
sistemas ou equipamentos com difícil 
acesso 
Segmentos rígidos em lã de 
rocha, suportados por um 
laminado de papel kraft. Utilizado 
para isolamento de superfícies 
cilíndricas 
Feltros leves e flexíveis: Indicado 
para isolamentos termo-acústicos 
em superfícies irregulares, planas ou 
cilíndricas. 
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• Expandido (granulado aglutinado por fusão) 
• Extrudado (células fechadas) 
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Poliestireno (λ = 0.035 a 0.040 W/m.K) 
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Telhas e painéis isotérmicos compostos por chapas metálicas 
com núcleo em espuma de poliuretano expandido 
Aplicações: coberturas, paredes internas e externas, 
divisórias, forros 
in
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 cálcu
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lo
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Espuma de poliuretano (λ = 0.030 W/m.K) 
26 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 9: Desempenho térmico de paredes e coberturas 
in
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 cálcu
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s 
Espuma de poliuretano (λ = 0.030 W/m.K) 
27 
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Menor peso 
Não-inflamável 
Isolante térmico 
Isolante acústico 
in
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Concreto celular com 400 kg/m³ (λ = 0.045 W/m.K) 
28 
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Agregado leve: vermiculita 
Placas isolantes extremamente 
leves, prensadas, quimicamente 
ligadas, à base de vermiculita 
expandida. Utilizada para miolos 
de portas, divisórias, 
revestimento de estufas, 
caldeiras, fornos, etc 
Argamassa plástica com baixa 
viscosidade para assentamento de 
tijolos e placas termo isolantes, 
constituida de vermiculita 
expandida, argila refratária e 
aglomerados minerais 
in
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 cálcu
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p
lo
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s 
Vermiculita em grãos 
Utilizada na isolação térmica e 
acústica de equipamentos 
industriais, como componente de 
argamassas e de concretos leves 
para a construção. 
29 
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leveza 
resistência 
inércia química 
estabilidade dimensional 
resistência ao fogo 
isolante térmico 
isolante acústico 
in
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s –
 cálcu
lo
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p
lo
s e te
ste
s 
Agregado leve: argila expandida 
cá
lc
u
lo
s 
+ 
30 30 
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Resistência térmica: 
 
Camadas homogêneas: 
R = e / λ (W/m².K) 
 
De superfície a superficie (Rt) 
Fórmulas básicas 
e 
λ 
Rt = Aa + Ab + … + An 
Aa + Ab + … + An 
Ra + Rb + … + Rn 
De ambiente a ambiente (RT) 
RT = Rse + Rt + Rsi 
Onde: 
e: espessura da camada 
λ: condutividade térmica do material da camada 
 
Aa, Ab .. An: Área de cada seção 
Ra, Rb .. Rn: Resistência térmica de superfície a 
 superfície para cada seção 
 
Rse: Resistência superficial externa 
Rsi: Resistência superficial interna 
 
Rse + Ra +Rb + Rc + Rsi 
cá
lc
u
lo
s 
+ 
31 31 
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Resistência Térmica superficial interna e externa: 
cá
lc
u
lo
s 
+ 
32 32 
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Condições de ventilação para as câmaras de ar: 
São considerados dois tipos de ventilação para as câmaras de ar: 
Pouco ou Muito Ventiladas, 
 
cá
lc
u
lo
s 
+ 
33 33 
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Resistência térmica de câmaras de ar não ventiladas 
 com largura muito maior que a espessura 
cá
lc
u
lo
s 
+ 
34 34 
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Transmitância térmica: 
Fluxo de calor transmitido por unidade de 
área e por unidade de diferença de 
temperatura 
 
U = 1/ RT (W/m².K) 
 
Capacidade térmica: 
CT = (λi . Ri) . Ci . ρi = (ei) . Ci . ρi 
 
Capacidade térmica de um componente: 
Fórmulas básicas 
CT = Aa + Ab + … + An 
Aa + Ab + … + An 
CTa + CTb + … + CTn 
Onde: 
e: espessura da camada 
c: calor específico do material da camada 
ρ: densidade de massa aparente do material 
 da camada 
 
Aa, Ab .. An: Área de cada seção 
CTa, CTb .. CTn: Capacidade térmica do compontente 
 para cada seção 
35 
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Atraso térmico 
elemento homogêneo 
φ = 1,382 . e . ρ . c 
3,6 . λ 
ou 
φ = 0,7284 . Rt . CT 
Fórmulas básicas 
in
tro
d
u
ção – iso
lan
te
s – cálcu
lo
s
 – exem
p
lo
s e te
ste
s 
Atraso térmico 
elemento heterogêneo 
φ = 1,382 . Rt . B1 + B2 
B0 = CT - CText 
Se B2 = 0 < 0 (negativo) B2 = 0 
B1 = 0,226 . B0 
Rt 
B2 = 0,205 . (λ . ρ . C) ext . Rext - Rt - Rext 
Rt 10 
Fator de Calor Solar: FS = 100 . U . α . Rse 
36 
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Fluxo de calor que atravessa a parede: 
q = U . (Text – Tint) = U . ΔT 
U = Transmitância térmica (W/m².K) 
ΔT = Text - Tint (K) 
q = densidade do fluxo de calor (W/m²) 
Fluxo de calor que incide no ambiente: 
Φ = q.A = U . ΔT . A 
A = área da superfície (W/m²) 
Transferência de calor 
T. Ext > T. Int 
in
tro
d
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ção – iso
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s – cálcu
lo
s
 – exem
p
lo
s e te
ste
s 
37 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 9: Desempenho térmico de paredes e coberturas 
Fluxo de calor é função de: 
• ΔT = Text – Tint 
• Radiação Solar (RS) 
 
Temperatura Sol - ar: 
Efeito combinado radiação solar incidente + intercâmbios de energia (radiação e convecção) 
Balanço térmico: 
α . RS + ρ . RS = RS 
α + ρ = 1 
RS 
ε 
Comportamento diante da radiação solar 
in
tro
d
u
ção – iso
lan
te
s – cálcu
lo
s
 –exem
p
lo
s e te
ste
s 
38 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 9: Desempenho térmico de paredes e coberturas 
Tsol -ar = Text + α . RS . Rse 
Φ = U . A . (Text + α . RS . Rse – Tint) 
ΔRL = 0, perdas compensadas pela radiação de onda longa recebida do solo e das superfícies do meio 
Fluxo de calor em planos verticais: 
RS: Radiação total incidente na superfície 
Rse: Resistência superficial externa = trocas de calor por convecção e radiação entre a superfície e o meio 
ΔRL: Diferença entre a radiação de onda longa emitida e recebida pela superfície 
Tsol - ar = Text + α . RS . Rse - ε . ΔRL . Rse 
Radiação solar será inclusa no cálculo do fluxo de calor através de um valor de temperatura equivalente, 
Temperatura Sol - ar: 
Superfícies verticais (paredes): 
Comportamento diante da radiação solar 
in
tro
d
u
ção – iso
lan
te
s – cálcu
lo
s
 – exem
p
lo
s e te
ste
s 
39 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 9: Desempenho térmico de paredes e coberturas 
Tsol -ar = Text + α . RS . R se - 4 
Φ = U . A . (Text + α . RS . R se – 4 - Tint) 
Planos horizontais (coberturas): 
Fluxo de calor em planos horizontais: 
ε . ΔRL . R se = 4°C (Dados Experimentais) 
Comportamento diante da radiação solar 
in
tro
d
u
ção – iso
lan
te
s – cálcu
lo
s
 – exem
p
lo
s e te
ste
s 
ex
e
m
p
lo
s 
e
 t
e
st
e
s 
+ 
40 40 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 9: Desempenho térmico de paredes e coberturas 
cor branca 
tijolo maciço 
rebôco 
INT 
EXT 
Dados: 
 
U = 2 W/m².K 
Text = 30°C 
Tint = 25°C 
Orientação = oeste (latitude 30° sul) 
A = 5 m x 3 m 
Pior situação de verão: RS ? 
Rse = 0,04 W/m².K (TABELA) 
Exemplo numérico 
41 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 9: Desempenho térmico de paredes e coberturas 
α = 0,2 (parede branca) 
Φ = U . A . (Text + α . RS . Rse – Tint) 
Φ = 2,00 . 5,00 . 3,00. (30 + 0,2 . 715 . 0,04 – 25) 
Φ = 321,6 W fluxo de calor que penetra no 
ambiente por m² de fechamento 
Exemplo numérico 
in
tro
d
u
ção – iso
lan
te
s – cálcu
lo
s – exe
m
p
lo
s e
 te
ste
s 
IRC – Ottawa 
 
42 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 9: Desempenho térmico de paredes e coberturas 
in
tro
d
u
ção – iso
lan
te
s – cálcu
lo
s – exe
m
p
lo
s e
 te
ste
s 
Caixa Quente Protegida: Execução de ensaios para medir a transmitância térmica de elementos construtivos 
Em escala real. 
43 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 9: Desempenho térmico de paredes e coberturas 
IRC - Ottawa 
in
tro
d
u
ção – iso
lan
te
s – cálcu
lo
s – exe
m
p
lo
s e
 te
ste
s 
Placa Quente Protegida: Método de medição da condutividade e resistência térmica de materiais 
Parte 4 da NBR 15220 (2003) 
44 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 9: Desempenho térmico de paredes e coberturas 
IRC – Ottawa 
in
tro
d
u
ção – iso
lan
te
s – cálcu
lo
s – exe
m
p
´s e
 te
ste
s 
in
tro
d
u
ção –
 iso
lan
te
s – cálcu
lo
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m
p
lo
s e
 te
ste
s 
45 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 9: Desempenho térmico de paredes e coberturas 
IRC – Ottawa – Casas de testes 
in
tro
d
u
ção – iso
lan
te
s – cálcu
lo
s – exe
m
p
lo
s e
 te
ste
s 
46 
Desempenho térmico em edificações| Roberto Lamberts Aula 9: Desempenho térmico de paredes e coberturas 
Isolamento janelas 
in
tro
d
u
ção – iso
lan
te
s – cálcu
lo
s – exe
m
p
´s e
 te
sts 
in
tro
d
u
ção –
 iso
lan
te
s – cálcu
lo
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m
p
lo
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