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[ ]Isolantes Térmicos e Acústicos para Construção Civil
Fernando Simon Westphal, Eng. Civil, M. Eng.Deivis Luis Marinoski, Eng. Civil, mestrandoProf. Roberto Lamberts, Eng. Civil, PhD.
Laboratório de Eficiência Energética em Edificações
www.labeee.ufsc.br/conforto
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2/51 Desempenho de Materiais
uResistência e deformação
uEstabilidade dimensional e juntas
uExclusão de água e vapor
uResistência ao fogo
uDurabilidade
uPropriedades Térmicas
uPropriedades Acústicas
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3/51 Propriedades Térmicas de Materiais
uAbsortividade
uRefletividade
uTransmissividade
uEmissividade
uCondutividade Térmica
uCalor Específico
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4/51 Transferência de Calor
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5/51
u Absortividade em ondas curtas: Razão entre a taxa de radiação solar absorvida por uma superfície e a taxa de radiação solar incidente sobre esta mesma superfície.
� Símbolo: α
� Função da cor:Ø branco= 0,2
Ø preto= 0,9
u Refletividade em ondas curtas: Razão entre a taxa de radiação solar refletida por uma superfície e a taxa de radiação solar incidente sobre esta mesma superfície.
� Símbolo: ρ
Definições
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6/51
u Transmissividade em ondas curtas: Razão entre a taxa de radiação solar que atravessa uma superfície e a taxa de radiação solar incidente sobre esta mesma superfície.
� símbolo: τ� vidro comun 3mm = 0,85
u Emissividade: Razão entre a taxa de radiação emitida por uma superfície e a taxa de radiação emitida por um corpo negro, à mesma temperatura.
� símbolo: ε� maioria dos materiais de construção= 0,90
� alumínio polido = 0,05 a 0,10
Definições
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7/51 Definições
u Condutividade Térmica: Propriedade do material que caracteriza o fluxo de calor transferido por unidade de espessura e por unidade de gradiente de temperatura.� Símbolo: λ� Unidade: W/m.oC� Alguns exemplos:
Condutividade (W/m.°C)Material
0,030Poliuretano extrudado
1,750Concreto normal
0,060Água
0,027Ar
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8/51 Condutividade x Densidade
00.20.40.60.8
11.21.41.61.8
2
0 500 1000 1500 2000 2500 3000
densidade (kg/m³)
cond
utiv
idad
e (W
/m-K
)
isolantesmadeiras
concretosgesso
materiais cerâmicos
vidro
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9/51 Condutividade x Umidade
0
0.5
1
1.5
2
2.5
3
0 20 40 60 80 100
saturação (%)
Con
dutiv
idad
e T
érm
ica
(W/m
-K)
argamassa
concretocelular aerado
tijolo maciço
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10/51
u Calor Específico: Quantidade de calor necessária para elevar em um grau a temperatura de um componente, por unidade de massa� Símbolo: c� Unidade: kJ/kg.K� Alguns exemplos:
Definições
Calor específico (kJ/kg.K)Material
1,67Poliuretano extrudado
1,00Concreto normal
4,19Água
1,00Ar
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11/51 Calor Específico x Densidade
0
0.5
1
1.5
2
2.5
0 1000 2000 3000 4000
densidade (kg/m³)
calo
r es
pecí
fico
(kJ/
kg.K
)
pedrascerâmicavidro
concretos
madeiras
isolantes térmicos
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12/51 Isolantes Térmicos Convencionais
u Isolantes fibrosos (λ = 0,045 W/m oC)
� Lã de rocha ou lã mineral� Lã de vidro
u Poliestireno (λ = 0,035 a 0,040 W/m oC)
� Expandido (granulado aglutinado por fusão)� Extrudado (células fechadas)
u Espuma de Poliuretano (λ = 0,030 W/m oC)
u Concreto celular com 400 kg/m3 (λ = 0,17 W/m oC)
u Agregado leve� Vermiculita
� Argila expandida - concreto com 500 kg/m3 (λ = 0.20 W/m oC)
� Cinza sinterizada
� Escória sinterizada - concreto com 1000 kg/m3 (λ = 0.35 W/m oC)
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13/51 Isolantes Térmicos Convencionais
u Lã de vidro (λ = 0,045 W/m oC)
Placa de forro revestida na face aparente
Aplicações: Lojas e Escritórios
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14/51 Isolantes Térmicos Convencionais
u Lã de vidro (λ = 0,045 W/m oC)
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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15/51 Isolantes Térmicos Convencionais
u Lã de vidro (λ = 0,045 W/m oC)
Feltros flexíveis ensacados Aplicações:
-Isolação térmica, sendo simplesmente depositado sobre forro falso
Isolamento para sistemas de distribuição de ar
Revestimento para dutos metálicos
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16/51 Isolantes Térmicos Convencionais
u Lã de vidro (λ = 0,045 W/m oC)
Painéis termo-acústicos 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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17/51 Painéis rígidos e semi-rígidos de lã de vidro
Aplicações em paredes:
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18/51 Aplicação de lã de vidro em coberturas
Aplicações em coberturas:
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19/51 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.
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20/51 Isolantes Térmicos Convencionais
u Lã de rocha (λ = 0,045 W/m oC)
� Principais características:Ø IncombustívelØ Resistência ao fogoØ SegurançaØ Absorção Acústica
� Propriedades:Ø Boa resiliênciaØ Resistência a vibraçõesØ Não-higroscópicoØ ImputrescívelØ 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
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21/51 Lã de rocha
Painéis rígidos de alta densidade
Indicados para proteção ao fogo em estruturas metálicas
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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22/51 Isolantes Térmicos Convencionais
u Poliestireno (λ = 0,035 a 0,040 W/m oC)
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23/51 Isolantes Térmicos Convencionais
u Espuma de Poliuretano (λ = 0,030 W/m oC)
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24/51 Espuma de poliuretano
Telhas e painéis isotérmicos compostos por chapas metálicas com núcleo em espuma de poliuretano expandido
Aplicações: coberturas, paredes internas e externas, divisórias, forros
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25/51 Isolantes Térmicos Convencionais
u Vermiculita
Vermiculita em grãos
Utilizada na isolação térmica e acústica de equipamentos industriais, como componente de argamassas e de concretos leves para a construção
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
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26/51 Isolantes Térmicos Convencionais
u Concreto celular� Menor peso� Não-inflamável� Isolante térmico� Isolante acústico
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27/51 Isolantes Térmicos Convencionais
u Argila expandida� leveza� resistência� inércia química� estabilidade dimensional� resistência ao fogo� isolante térmico� isolante acústico
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28/51 Resistência Térmica
RL
=λ
[ . / ]m C Wo2
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29/51 Resistência Térmica
uExemplos de componentes com resistência térmica igual a 0,22 m2 oC/W (1 cm de lã de vidro)
20,0Tijolo
Espessura (cm)Material
39,0Concreto normal
5,1Madeira
3,8Concreto celular
1,0Painel de lã de vidro
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30/51 Resistência Térmica de Câmaras de Ar
Resistência térmica Rar (m2.K/W)
Natureza da Espessura “e” da Direção do fluxo de calorsuperfície da câmara de ar Horizontal Ascendente Descendentecâmara de ar mm
ð ñ ò
Superfície nãorefletora
(caso geral )ε > 0.8
10 ≤ e ≤ 2020 < e ≤ 50
e > 50
0.140.160.17
0.130.140.14
0.150.180.21
Superfície refletoraε < 0.2
10 ≤ e ≤ 2020 < e ≤ 50
e > 50
0.290.370.34
0.230.250.27
0.290.430.61
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31/51 Isolantes Reflexivos
u Alumínio polido. Quando usado sob a telha em telhados com forro horizontal, a resistência da câmara de ar equivale a 2,75 cm de lã de vidro
uEmissividade = 0,05 a 0,10uImpermeável
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32/51 Propriedades Térmicas de Componentes
uAbsortividade das superfícies externas
uTransmitância térmica
uCapacidade térmica
uFator Solar de janelas
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33/51 Transmitância Térmica
u Transmitância Térmica
Fluxo de calor que é
transmitido através de
um componente por
unidade de área e por
unidade de diferença de
temperatura
� Símbolo: U
� Unidade: W/ m2 . oC
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34/51 Transmitância Térmica
Parede Descrição U
[W/m2.oC]
CT
[kJ/m 2.C]
Parede de tijolos de6 furos circularesrebocada em ambasas faces (15 cm)
2,28 168
Parede de tijolosmaciços rebocadaem ambas as faces(15 cm) 3,13 255
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35/51 Capacidade Térmica
u Capacidade Térmica - Quantidade de calor necessária para elevar em uma unidade a temperatura de um componente, por unidade de área� Símbolo: CT - Unidade: kJ / m².°C
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36/51 Conforto Acústico – noções básicas
u Som é a energia transmitida por ondas de pressão no ar ou outro meio,
sendo a causa da sensação auditiva
u Ruído é um fenômeno acústico que produz uma sensação audível
desagradável, sendo a causa de doenças nervosas e psicoses
u Propriedades importantes:
� Intensidade (I): pressão provocada em uma determinada superfície
� Freqüência (f) : é o número de vibrações por segundo (Hertz)
� Comprimento de onda (λ): parâmetro de grandeza (λ = c/f)
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37/51 Nível de pressão sonora (NPS)
u O ouvido humano responde a uma larga faixa de intensidade acústica (20 a 20000 Hz)
u Mas não é sensível a valores absolutos de pressão sonora (não escutamos em dobro quando se tem duas fontes sonoras)
u Porém, o ouvido é sensível ao logaritmo da pressão sonora
u Limiar de audibilidade – pressão abaixo da qual o ouvido não acusa a recepção de um som (0,00002 N/m² = 2mgf/cm²)
u Decibel (dB) – é o logaritmo da relação entre a pressão do som de interesse e o limiar de audibilidade
u 1 dB é a menor variação que o ouvido humano pode perceber
PoP
NPS log20=
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38/51 Nível de pressão sonora (NPS)
u Alguns exemplos:
u Níveis de conforto recomendados pela NBR 10152
60 dB – conversação normal0 dB – limiar de audibilidade
140 dB – máximo suportado pelo ouvido humano50 dB – rua tranqüila
100 dB – Sensação de dor20 dB – tic-tac do relógio
80 dB – início da faixa insalubre15 dB – susurro
25 a 30 dBQuarto de dormir
85 dBÁreas industriais
40 dBEnfermaria
42 dBSala de aula
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39/51 Isolamento e absorção acústica
u Isolamento acústico� Capacidade de certos materiais de impedir que a onda sonora
passe de um recinto para outro� Normalmente são utilizados materiais pesados. Ex: concreto,
chumbo, vidrou Absorção acústica� Trata do fenômeno que minimiza a reflexão das ondas sonoras
num mesmo ambiente� Além de diminuir os níveis de pressão sonora no ambiente,
melhora-se a inteligibilidade� Normalmente são utilizados materiais leves, fibrosos ou de poros
abertos. Ex: espumas de poliéster de células abertas, fibras cerâmicas e de vidro, tecidos, carpetes
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40/51 Tratamento acústico
u Isolamento de ruídos aéreos:� Paredes: lei de massa – dobrando-se a massa (kg/m²), a perda por
transmissão é de 5 dB. Ø Parede de alvenaria isola 45 dBØ Parede dupla com câmara de ar isola 55 dB
� Janelas: Ø Usar vidros duplos de espessuras diferentes + câmara de ar 8 a 13 cmØ Vedar frestas
� Portas:Ø Rechear com material acústico absorvente ou isolanteØ Usar dobradiças especiais, embutidasØ Nos batentes: feltro ou borracha de neopreneØ Uma porta comum isola 18 dB. A porta tratada isola cerca de 40 dB.
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41/51 Tratamento acústico
u Isolamento de ruídos de impacto:� Piso: de borracha� Tapete e forro� Lajes flutuantes
u Absorção� Mecanismo resitivoØMateriais absorventes (lã de vidro, lã de rocha, espumas)
� Mecanismo reativoØRessonador de HelmoltzØPlaca vibrante
� Mecanismo ativoØ Cancelamento de ruído por outro campo gerador
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42/51 Isolantes acústicos
u Produto: CALIBEL – ISOVERu Revestimento termo-acústico para
paredeu Composto por um painel rígido de
lã de vidro de alta densidade(25mm) colado a uma placa de gesso acartonado (10mm)
u Aplicação: Residencial, industrial e comercial
uDimensões:1,20 x 2,60 m
uResistência térmica: 0,78 m².°C/W
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43/51 Isolantes acústicos
u Produto: CALIBEL – ISOVER (instalação)
11 22
33
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44/51 Isolantes acústicos
u Produto: ISOSOUND - ISOVER u É um painel rígido, constituído por lã de vidro (2,40 x 1,20 m)u Aplicação: Tratamento acústico de todo tipo de recintos industriais, teatros,
auditórios, hometheaters, salas de videoconferência, estúdios, hotéis, motéis, salas de cinema e outros
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45/51 Isolantes acústicos
u ARTCUSTIC (espuma de poli-éter-uretano) – ART SPUMA
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46/51 Isolantes acústicos
u Produto: Wallfelt – ISOVER u Isolação térmica e acústica para paredes de gessou Feltro flexível constituido por lã de vidro (rolos de 1,2 m de largura)u Material extremamente leveu Incombustível
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47/51 Isolamentos acústicos
uWallfelt – instalação:
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48/51 Isolamentos acústicos
u Produto: Ethafoam – DOW (Espuma de Polietileno)u Isolamento acústico para pisos
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49/51 Isolamentos acústicos
RebocoRodapéParede
AssoalhoContrapisoIsolante
Argamassa de regularizaçãoLaje estrutural
uVendido em rolos de 1,50 x 75,0 m
Piso flutuante
Detalhe construtivo:
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50/51 Isolamentos acústicos
u Produto: Sonex – ILLBRUCK (placas de 1,00 x 1,00 m)u Placas acústicas – Espuma flexível de poliuretano e poliésteru Absorvedor acústico de alto desempenhou Aplicação: Estúdios, escritórios, áreas industriais, salas de
computadores, auditóriosu Instalação: Colado diretamente em alvenaria, gesso, madeira,
metal e vidro
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51/51 Isolamentos acústicos
uEsquadrias de PVC com vidro duplo
u Isolamento Térmico e acústico
uNão requer pinturauDisponível em 3 cores:
branco, preto, mogno