segunda-feira, junho 03, 2013

ESPUMA PU DE ÓLEO VEGETAL NA ARQUITETURA: ALTERNATIVA ECOLÓGICA PARA ISOLAMENTO TÉRMICO DE SISTEMAS DE COBERTURA - Infohabitar 442


Infohabitar, Ano IX, n.º 442

Editamos, em seguida, com grande satisfação, mais um artigo apresentado no LNEC em Lisboa, em março de 2013, no 2.º Congresso Internacional da Habitação no Espaço Lusófono (2.º CIHEL) e 1.º Congresso da Construção e da Reabilitação Sustentável de Edifícios no Espaço Lusófono (1.º CCRSEEL); e deseja-se que outros colegas e designadamente outros congressistas do 2.º CIHEL e 1.º CCRSEEL, possam disponibilizar os seus trabalhos para edição, aqui, na Infohabitar.
Salienta-se, ainda, que os artigos do Congresso foram devidamente submetidos à análise da respetiva Comissão Científica, havendo todo o interesse na sua máxima divulgação.
A diversidade das temáticas que têm sido editadas nas últimas semanas evidencia o riquíssimo quadro de estudos e experiências práticas que caraterizou o Congresso.

António Baptista Coelho
Editor da Infohabitar

ESPUMA PU DE ÓLEO VEGETAL NA ARQUITETURA: ALTERNATIVA ECOLÓGICA PARA ISOLAMENTO TÉRMICO DE SISTEMAS DE COBERTURA

PU foam from vegetable oil applied to architecture: ecological alternative to thermal insulation in roof systems

Grace Tibério Cardoso (1), Francisco Vecchia (2) e Salvador Claro Neto (3)

(1) Universidade de São Paulo (Aluna de Doutorado da Pós-Graduação em Ciências da Engenharia Ambiental – USP), Av. Trabalhador Sãocarlense, 400, Pq Arnold Schimidt, CEP 13566-590, São Carlos - SP/Brasil, E-mail: grace.cardoso@usp.br)

(2) Universidade de São Paulo (Prof. Associado do Departamento de Hidráulica e Saneamento, EESC – USP, Av. Trabalhador Sãocarlense, 400, Pq Arnold Schimidt, CEP 13566-590, São Carlos - SP/Brasil, E-mail: fvcchia@sc.usp.br)

(3) Universidade de São Paulo (Pesquisador do Grupo de Química Analítica e Tecnologia de Polímeros, IQSC – USP, Av. Trabalhador Sãocarlense, 400, Pq Arnold Schimidt, CEP 13566-590, São Carlos - SP/Brasil, E-mail: salvador@iqsc.usp.br)

Palavras-chave: espuma PU, óleo vegetal, arquitetura bioclimática, climatologia dinâmica, isolamento térmico, sistemas de cobertura.

Resumo
Este artigo discute o potencial da utilização da espuma poliuretana (PU) de óleo vegetal (Ricinus communis) para isolamento térmico simples de sistemas de cobertura, como alternativa aos materiais convencionais. A espuma PU de óleo vegetal possui a vantagem de ser biodegradável e de fonte abundante no Brasil. Este estudo baseou-se nos conceitos de Arquitetura Bioclimática e Climatologia Dinâmica no processo de análise da resposta do isolamento térmico da espuma PU. A Arquitetura Bioclimática permite projetar edificações com melhores condições de conforto térmico, pois leva em consideração a influência climática sobre os elementos arquitetônicos. Para entender como ocorre essa influência climática sobre a edificação, adota-se a abordagem dinâmica do clima, no qual é possível identificar o ritmo de tipos de tempo sobre determinada localidade. A análise do comportamento térmico da espuma foi realizada através da coleta de dados experimentais de temperatura da superfície interna (TSI) medida por termopares em quatro diferentes sistemas de cobertura. Os resultados levam à conclusão de que a espuma PU de óleo vegetal pode ser utilizada no isolamento térmico de sistemas de cobertura.

1. INTRODUÇÃO
A arquitetura bioclimática permite que o interior de uma edificação tenha condições de conforto conhecendo-se a influência dos fenômenos climáticos sobre os elementos arquitetônicos [1]. Construtores do passado muitas vezes adotaram soluções bioclimáticas sem saber. Enquanto a estabilidade estrutural dependia de grandes massas de material, níveis elevados de isolamento e de inércia térmica foram obtidos por mero acaso [2].

A presente investigação discute o comportamento térmico da espuma rígida poliuretana (PU) derivada de óleo de mamona (Ricinus communis), quando aplicada como revestimento isolante térmico em duas células-teste, em estudo comparativo entre quatro sistemas de cobertura diferentes, utilizando a análise de dados climáticos baseada nos conceitos de climatologia dinâmica. Revestimento que auxiliam o isolamento térmico de sistemas de cobertura tem sido amplamente utilizados, visto que a cobertura de edifícios é responsável pela maior absorção de calor por radiação solar [3], mas o uso de espuma PU derivado de Ricinus communis não tem precedentes e tem a vantagem de ser biodegradável e renovável.

A idéia de utilizar materiais que auxiliam no isolamento térmico teve seu início em 1940, em uma tentativa de reduzir os gastos com aquecimento em países com invernos mais rigorosos. No entanto, foi na sociedade pós-guerra, entre 1970 e 1980, com os alta nos preços do petróleo, que a consciência da necessidade de redução do consumo de energia foi mais difundido. No Brasil, o mercado de produtos de isolamento térmico que integra dois ou mais elementos construtivos surgiu na década de 1980. Nos últimos anos, o país recebeu uma grande variedade de produtos para o isolamento térmico, utilizados em sistemas de cobertura, paredes e pavimentos [4].

Existem muitos materiais utilizados no isolamento térmico, tais como poliestireno, poliuretano derivado de petróleo, lã-de-vidro, lã-de-rocha, entre outros. O poliestireno expandido e o poliuretano são indicados para o isolamento a temperaturas mais baixas, não atingindo 80 ºC ou 90 °C, por sofrerem grande degradação por ação do calor. No caso de altas temperaturas, materiais à base de lã apresentam melhor desempenho. Lã-de-vidro podem ser utilizadas em temperaturas próximas a 250 °C; lã-de-rocha suporta temperaturas mais elevadas e a lã de cerâmica pode suportar temperaturas superiores a 1000 °C [5].

Este trabalho é importante e inovador, pois apresenta o uso potencial da espuma PU derivada de óleo de mamona (Ricinus communis) como revestimento isolante simples de sistemas de cobertura em edificações, como uma alternativa aos materiais atualmente comercializados. Esta espuma PU pode ser considerada um novo tipo de material para "arquitetura sustentável" [6], já que se origina a partir de uma planta facilmente cultivada e utilizada na agricultura para a nitrificação do solo, no processo de rotação de culturas. O cultivo da mamona criou empregos nas áreas rurais, com apoio do governo federal brasileiro, uma vez que o óleo de mamona é usado para produzir biocombustíveis (óleo verde) [7]. Quando usado como espuma apresenta duas propriedades fundamentais: em caso de incêndio não são liberados gases mortais e é completamente biodegradável [8].

Esta espuma PU foi desenvolvida pelo Grupo de Química Analítica e Tecnologia de Polímeros (GQATP) no Instituto de Química de São Carlos, Universidade de São Paulo, e é comercializada pela Cequil - Central Ind. Des. Polímeros Ltda., empresa localizada na cidade de Araraquara, São Paulo, Brasil.

1.1 Arquitetura bioclimática
A evolução da arquitetura reflete as exigências da sociedade na relação entre homem e ambiente construído. O estilo de vida e a maneira de pensar gradualmente transformar a arquitetura vernacular e oficial de qualquer país [9]. A arquitetura tem um papel fundamental na elaboração de espaços internos e externos, determinados pelas necessidades individuais, particularmente no que diz respeito ao conforto humano, com base em princípios naturais de condicionamento.

A dispersão da população e do desenvolvimento das sociedades modernas tem acelerado o processo de troca de idéias e tecnologia. No entanto, deve ser entendido que a implantação generalizada de tipos ocidentais de edifícios deve ser feita com cautela. O uso de materiais locais e processos de construção podem ser perdidos quando há eliminação de tradições regionais. O processo lógico de construção moderna é trabalhar com as forças da natureza e não contra elas, a fim de aproveitar as suas capacidades para criar ambientes mais adequados [10]. Condições climáticas equilibradas são muito raras, no entanto, é possível projetar espaços confortáveis com custos de manutenção baixos, reduzindo o condicionamento térmico artificial. De acordo com Olgyay [10] o processo de criação de espaços adequados para a vida humana pode ser dividida em quatro etapas: 1) análise das condições climáticas locais, 2) avaliação da influência do clima baseada na percepção sensorial humana, 3) busca de soluções tecnológicas apropriadas para a construção de edifícios adequados ao clima local, 4) aplicação de soluções arquitetônicas a partir das três etapas anteriores (Figura 1).

Figura 1 – Sequência da relação entre as quatro etapas

O ambiente é composto por vários elementos, que se inter-relacionam e afetam diretamente o corpo humano, que tenta se adaptar sem grandes perdas de energia. A condição em que o homem pode alcançar um nível confortável por parte da percepção sensorial é chamada de "zona de conforto". A zona de conforto é determinada a partir da necessidade do corpo humano de manter o equilíbrio higrotérmico e depende da condição física humana, o tempo de duração de trabalho, de permanência das atividades, entre outros fatores [11]. O processo de dissipação de calor no ambiente pode causar "desconforto", quando é insuficiente ou exagerada. Portanto, pode-se definir que o condicionamento térmico natural depende principalmente da temperatura do ar exterior e da radiação solar [12]. Para Docherty e Szokolay [12] a sensação de conforto pode ser avaliada por meio da pele, pois a temperatura de sua superfície é aproximadamente 33 ou 34 ° C, ou seja, se a temperatura ambiente estiver muito acima ou abaixo deste valor, aumenta o grau de desconforto térmico.

O papel da edificação é proteger os indivíduos das adversidades do clima. O interior desse ambiente apresenta condições de ocupação diferentes do ambiente externo e, dessa maneira, teoricamente mais adequado às atividades humanas. Quando a edificação não atende aos aspectos de conforto, os indivíduos são expostos às condições de desconforto físico ou mental [13].

Assim, a aplicação da abordagem dinâmica do clima é mais apropriada, porque reconhece os climas zonais e regionais, correlacionando-os com a circulação geral da atmosfera com base em dados meteorológicos coletados em superfície e obtidos automaticamente e em tempo real. A utilização da climatologia dinâmica oferece em menor período de tempo, informações e conceitos necessários à compreensão das condições climáticas e possíveis influências sobre o ambiente construído, no que diz respeito à conservação de energia e comportamento e desempenho térmico dos edifícios.

1.2 Abordagem dinâmica do clima: episódio representativo da realidade climática
Para Monteiro [14] só é possível entender o ritmo do clima por meio da análise conjunta dos dados climatológicos obtidos por unidades de tempo cronológico, pelo menos diariamente, o que corresponde à representação em escala regional da circulação atmosférica, com a sucessão de fenômenos atmosféricos.Os dados climáticos obtidos em superfície e associados aos estados atmosféricos devem ser avaliados de acordo com o vigor de cada frente fria que penetra na área estudada. Dessa maneira, é possível caracterizar os episódios mais representativos para cada situação climática. Esses episódios podem ser denominados de “episódios representativos do fato climático”. Sua maior contribuição é aliar os mecanismos da circulação atmosférica e suas consequências no espaço geográfico, aos valores obtidos por meio do monitoramento climático de dados meteorológicos coletados em superfície, e traduzidos analiticamente por registros de temperartura e umidade do ar, direção e velocidade dos ventos, pressão atmosférica, pluviosidade, valores de radiação solar, entre outros que sejam considerados necessários [15].

De acordo com Vecchia [16], na abordagem dinâmica o que diferencia os episódios é a intensidade e a duração de cada massa de ar que dominante em cada localidade. No caso da região de São Paulo, Brasil, as ações de massas Polares Atlanticas (mPA) ou massas Tropicais Atlânticas (mTA) podem ser mais ou menos vigorosas, levando sempre em consideração também o processo de ganho de calor por radiação solar.

A partir da análise do episódio representativo do clima, pode-se escolher um dia como representante dos eventos climáticos sobre determinada localidade, para a visibilidade do objeto de estudo [17]. Portanto, a utilização da abordagem dinâmica do clima depende do ritmo de Tipos de Tempo, a partir da coleta de dados locais de acordo com as variações diárias e horárias dos elementos do clima e de imagens fornecidos pelos satélites meteorológicos [18]. A análise dos dados climáticos geralmente envolve os padrões anuais dos principais elementos do clima que afetam o conforto humano e a performance térmica dos edifícios [19]. No entanto, o mero acesso a este banco de dados não é suficiente. É necessário a correta interpretação dos valores para a real compreensão dos processos atmosféricos [16].

2. PROCEDIMENTOS METODOLÓGICOS

2.1 Confecção das placas de espuma PU para isolamento térmico
Neste trabalho, optou-se por utilizar a espuma PU em forma de placas para isolamento térmico simples, ou seja, foram aplicadas como forro isolante. A espuma PU composta de poliol formulado à base de óleo de mamona e um pré-polímero à base de MDI (Difenilmetano Diisocianato) foi obtida por mistura desses componentes na proporção em massa de 0,7 de poliol para 1,0 de pré-polímero, vertida para o molde adequado após agitação mecânica durante 20 segundos. Essa proporção garante, após a polimerização, uma espuma PU de 40 kg/ m³ de densidade. Para cada placa foram utilizados 210 g de poliol e 300 g de pré-polímero, totalizando 510 g de material em cada placa. O molde de ferro fundido com dimensões interiores de 50 x,50 x 3 cm foi usado na confecção das placas de espuma PU. Cada placa ficou com peso final de aproximadamente 400 g, 3 cm de espessura e uma área de 0,25 m². A espessura final das placas foi definida com base nos materiais vendidos como isoladores térmicos, que têm espessuras entre 25 mm e 50 mm [20].

2.2 Análise do comportamento térmico da espuma PU

2.2.1 Células-teste: localização e características
A cidade de São Carlos está localizada na região central do Estado de São Paulo, Brasil. O clima é predominantemente tropical [21], marcado pela alternância de duas estações: estação seca, com inverno seco e quente (abril a setembro) e estação chuvosa, com verões quentes e úmidos (outubro a março).

A análise do comportamento térmico da espuma PU foi realizada de maneira experimental e comparativa entre quatro sistemas de cobertura, como se segue:

• Célula-teste 01: cobertura de telhas de fibrocimento, sem laje cerâmica concretada e sem forro de espuma PU;

• Célula-teste 02: cobertura de telhas de fibrocimento e forro de espuma PU;

• Célula-teste 03: cobertura de telhas de fibrocimento e laje de cerâmica concretada.

• Célula-teste 04: cobertura de telhas de fibrocimento, laje de cerâmica concretada e forro de espuma PU.

As células-teste são edificações com dimensões padronizadas, construídas em alvenaria de tijolo maciço sobre radier de concreto armado, diferentes apenas no sistema de cobertura. Esses espaços foram construídos de modo a manter a linearidade dos dados de temperatura coletados semelhantes à situação real. Essa linearidade nas medidas não seria atingida se fossem usadas maquetes no lugar de células-teste [22].

Estas células-teste foram dispostas no terreno de modo a não fazerem sombra umas às outras em relação à trajetória aparente do sol, garantidas as mesmas condições de igualdade frente a qualquer fenômeno atmosférico.

As quatro células-teste deste trabalho tem dimensão interna de 2,20 m x 2,70 m (Figura 2). O telhado possui uma inclinação de 5%, com altura de 2,23 m no ponto mais alto. (Figura 3). Cada célula possui duas aberturas padrão: porta de 2,10 m x 0,60 m na fachada leste e janela de 1,0 m x 0,70 m na fachada norte. Portas e janelas são feitas de embalagem Tetra Pak ®.

Figura 2: Planta baixa de uma célula-teste (desenho esquemático)


Figura 3: Corte A-A’ de uma célula-teste (desenho esquemático)

Os sistemas de cobertura são semelhantes, exceto pela ausência ou não de componentes construtivos (Quadro 1). A célula-teste 01 tem apenas o telhado de fibrocimento. No caso da célula-teste 02, existe a cobertura de fibrocimento e o forro de espuma PU derivada de óleo de mamona apoiado em estrutura de madeira em forma de grade (Figura 4b). Existe um ático entre a cobertura de fibrocimento e o forro de espuma PU (Figura 3). A célula 03 possui o telhado fibrocimento e uma laje cerâmica concretada in loco. Este sistema de cobertura também possui um ático entre a cobertura de fibrocimento e a laje (Figura 3). Já a célula-teste 04 possui o sistema de cobertura mais completo, pois é composto pelo telhado de fibrocimento, pela laje cerâmica concretada e forro de espuma PU. Na célula 04, a laje foi feita seguindo a inclinação do telhado, ou seja, distante 30 cm dele, formando um “colchão” de ar. O forro de espuma PU foi instalado na superfície interior da laje por meio de parafusos (Figura 4a).





                      (a)                                   (b)
Figura 4: (a) Colocação das placas de espuma PU na célula 04; (b) forro de espuma PU na célula 02

As células-teste adotadas neste trabalho estão localizadas no canteiro experimental do Laboratório de Construção Civil (LCC) do Instituto de Arquitetura e Urbanismo (IAU), Universidade de São Paulo (USP), localizada em São Carlos, São Paulo, Brasil.

2.2.2 Equipamento para coleta de dados experimentais
No canteiro experimental estão localizadas a estação meteorológica automática e as células-teste, com os devidos equipamentos instalados para a aquisição dos dados necessários. Os equipamentos para a coleta e armazenamento de dados meteorológicos, tais como a radiação solar, temperatura e umidade relativa, velocidade e direção do vento, pressão atmosférica e precipitação, são da empresa Campbell Scientific Inc. Outros equipamentos fazem parte da estação para mantê-la em funcionamento, como bateria recarregável de 12 V, painel solar e o datalogger CR10X.

Os dados de temperaturas superfícais internas (TSI) das células-teste foram coletados por meio termopares tipo T (cobre-constantin), 2x24 AWG, com medições em intervalos de 30 minutos, tomadas na superfície interna dos últimos componentes construtivos, que compõem o sistema de cobertura de cada célula-teste. Os termopares foram conectados ao multiplexador e os dados armazenados no datalogger CR10X. Após esse armazenamento, os dados foram transferidos online por meio de modem para o computador do LCC com a utilização do software específico PC208W.

2.2.3 Instalação de termopares nas células-teste
Os termopares foram colocados em cada célula-teste de acordo com os componentes construtivos presentes em cada sistema de cobertura, ou seja, o termopar foi instalado de forma a registrar a TSI do último componente do sistema de cobertura, sendo:

• Célula-teste 01: nesta célula o sistema de cobertura é composto apenas pelas telhas de fibrocimento, sem laje e forro. O termopar neste caso foi colocado na superfície interna de uma das telhas;

• Célula-teste 02: o sistema de cobertura é formado pelas telhas de fibrocimento e pelo forro de placas de espuma PU. Nesta célula, o termopar foi instalado na superfície interna de uma placa;

• Célula-teste 03: neste caso o sistema de cobertura possui as telhas de fibrocimento e a laje cerâmica concretada in loco. A laje sendo o último componente construtivo presente neste sistema de cobertura recebeu o termopar em sua superfície interna;

• Célula-teste 04: esta célula possui o sistema de cobertura mais completo, composto pelas telhas de fibrocimento, laje cerâmica concretada in loco e o forro espuma PU. Também nesta célula o termopar foi colocado na superfície interna de uma placa do forro.

2.2.4 Bases da análise climática
O presente trabalho baseou-se nas considerações de Vecchia [16] a respeito da abordagem dinâmica do clima.

De acordo com Monteiro [14], o clima da região de São Carlos é controlado por massas equatoriais e tropicais, configurando a situação de transição entre uma estação seca de inverno quente e seco, que localmente vai de abril a setembro, e uma estação chuvosa com verão úmido e quente, que abrange o período de outubro a março. A estação seca é caracterizada por baixa precipitação, pouca nebulosidade, baixa humidade relativa e temperaturas médias mais baixas quando comparadas ao período chuvoso, com predomínio das massas Tropical Atlântica e Polar Atlântica sobre a região. A estação chuvosa apresenta temperaturas médias elevadas com precipitações abundantes e alta umidade relativa do ar, pois predomina a massa Equatorial Continental.

Os dados coletados são referentes ao ritmo climático de janeiro a abril de 2010. A escolha dos episódios climáticos foi feita a partir da análise rítmica desse período. Foi possível escolher um dia representativo que possuísse as condições típicas de calor, com radiação solar global máxima, ou seja, o céu nesse dia se manteve claro, com reduzida presença de nuvens, tomando como referência os valores das Normais Climatológicas de 1960 – 1991 [23]. Em sua tese Vecchia [16] enfatiza a qualidade da abordagem dinâmica do clima, pois possibilita a compreensão dos fenômenos climáticos e amplia o conhecimento para além da generalidade da visão clássica das Normais Climatológicas, já que caracteriza mais claramente as variações climáticas que ocorrem em um dado local.

3. RESULTADOS

3.1 O comportamento térmico do forro de espuma PU
Dentro do período de estudo (janeiro a abril de 2010), o episódio representativo do clima escolhido compreende de 06 a 12 de março de 2010. As Figuras 5 e 6 mostram dados de radiação solar global e de temperatura externa do ar x umidade relativa, respectivamente.


Figura 5: Gráfico de Radiação Solar Global para o para o episódio de 06 a 12 de março de 2010


Figura 6: Gráfico de Temperatura externa do ar X Umidade relativa para o episódio de 06 a 12 de março de 2010

A influência do mesmo episódio nas temperaturas superfíciais internas das células-teste é mostrada na Figura 7.


Figura 7: Gráfico de Temperaturas superficiais internas para o episódio de 06 a 12 de março de 2010

Os gráficos anteriores, refrentes ao episódio escolhido, evidenciam a passagem de uma frente fria, que começa a perder força ou a se tropicalizar a partir do dia 07 de março, visto que a temperatura do ar exterior aumenta em relação ao dia anterior e continua a se elevar, devido à influência da radiação solar, uma vez que existe pouca cobertura de nuvens e não ocorre precipitação (Figura 6). Como o objeto de estudo não é a análise completa do episódio, a passagem da frente fria pela região de São Carlos não foi analisada.

Como a análise comparativa do comportamento térmico da espuma PU é em resposta a condições de calor, foi escolhido o dia 9 de Março de 2010 como dia representativo (Figura 8 e Quadro 2). Para este dia o valor máximo da radiação solar global foi 994 W/m2 (às 13h30min) e o valor máximo da temperatura externa do ar foi 30,86 °C (às 15h00).


Figura 8: Gráfico de TSI para o dia 9 de março de 2010



Na célula-teste 01 a radiação sobre as telhas de fibrocimento é rapidamente transmitida ao interior do ambeinte em forma de calor devido à baixa inércia térmica das telhas e por esse tipo de componente construtivo não possuir propriedades de isolamento térmico.

O sistema de cobertura da célula-teste 02 possui um ático entre o telhado e o forro horizontal de espuma PU. Nesta situação, o ático auxilia o forro na isolação térmica, pois o calor será transmitido ao interior por meio da convecção do ar confinado no ático. A Figura 8 e o Quadro 2 mostram que há uma diferença de 6,83 °C entre a temperatura máxima atingida na célula 01 (35,61 °C às 14h00) e na célula 02 (28,78 °C às 16h30min). No período sem radiação solar o forro consegue conter um pouco do calor existente internamente pelo fato da espuma ser muito isolante, mas devido a sua pouca espessura, a inércia térmica é baixa.

A célula-teste 03 representa a tipologia de sistema de cobertura utilizada em grande escala na construção civil na região do Estado de São Paulo, Brasil. O telhado inclinado e a laje construída horizontalmente também criaram um ático. Essa situação assemelha-se ao que acontece na célula 02; a importante diferença é que a laje não é bom isolante térmico, mas no caso apresenta maior espessura que o forro de espuma, portanto, maior inércia térmica. Durante o dia, o comportamento térmico da laje frente ao calor é melhor que o do forro de espuma rígida de poliuretano, devido principalmente à inércia térmica da laje ser maior. No período sem a influência da radiação solar esse comportamento é similar.

No caso da célula-teste 04, a laje foi construída acompanhando a inclinação do telhado, distante dele 0,30 m, conformando um colchão de ar. O forro de espuma PU foi montado sobre a superfície inferior da laje, ou seja, face voltada ao interior da célula, por meio de parafusos. Apesar desse sistema de cobertura ser o mais completo, ele não apresentou maior grau de isolamento térmico, pois a distância entre a laje e o telhado é menor do que nas células que possuem o ático. Assim, a temperatura da superfície interna da espuma PU na célula 04 (28,94 °C às 18h00) foi maior do que a da laje na célula-teste 03 (26,02 °C às 18h30min).

Comparando os valores de TSI dos forros de espuma PU das células 02 e 04, observa-se que a diferença importante está no tempo em que cada superfície levou para atingir a temperatura máxima. Durante o período sem radiação solar o comportamento térmico do sistema de cobertura da célula 04 consegue reter mais o calor dentro do ambiente, comparada à célula 02, pois na célula 04 existem mais componentes construtivos.

Analisando os resultados verificou-se que a característica isolante da espuma PU reduz a entrada de calor durante o dia e a perda à noite. Comparando os resultados das células-teste 01 e 02 constatou-se que houve uma redução no valor da TSI máxima do forro de espuma PU da célula 02 de aproximadamente 6 °C em relação à TSI máxima da telha de fibrocimento da célula 01.

Outro fator que contribuiu para o isolamento térmico foi a presença do ático O ar confinado no interior do ático precisa ser aquecido para poder transmitir o calor através da convecção. Esse processo de transmissão de calor requer mais tempo que o processo de condução de calor. Uma comparação pode ser feita entre as células-teste 02 e 03, pois são as únicas células com esta configuração de sistema de cobertura. A célula 03 obteve melhor comportamento térmico tanto durante o dia, isolando o calor transmitido do exterior para o interior da célula, quanto no período noturno, minimizando as perdas térmicas no sentido interior-exterior. Esse fato deve-se a maior inércia térmica presente na laje, já que o forro de espuma PU possui espessura de 30 cm, o que confere menor inércia térmica ao forro.

4. CONCLUSÃO
Com relação ao estudo comparativo do comportamento térmico da espuma aplicada em forma de placas, que conformaram o forro isolante térmico em dois sistemas de cobertura (células-teste 02 e 04), concluiu-se que a espuma consegue reduzir as trocas térmicas entre exterior e interior do ambiente, diminuindo em aproximadamente 6 oC a TSI máxima do último componente construtivo do sistema de cobertura. Essa característica aliada a outros dispositivos auxiliares na isolação térmica, como no caso do estudo a laje (inércia térmica maior devido à espessura desse elemento construtivo) e o ático (ar confinado), poderá garantir maior eficiência na diminuição das trocas térmicas exterior-interior do ambiente.

5. AGRADECIMENTOS
Agradecimentos ao CNPq, à FAPESP, ao GQATP/IQSC, à empresa Cequil e à equipe de técnicos do Laboratório de Construção Civil (LCC/USP).

6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] Dornelles, K. A; Roriz, M. Efeitos da inércia térmica sobre as temperaturas internas de edificações na cidade de São Carlos, SP. In: ENCONTRO NACIONAL SOBRE CON-FORTO NO AMBIENTE CONSTRUÍDO, 8; ENCONTRO LATINO-AMERICANO SO-BRE CONFORTO AMBIENTE CONSTRUÍDO,4,2005, Maceió. Anais.. . Maceio: COTEDI, 2005.p. 586- 594.

[2] Dornelles, K. A; Roriz, M. Inércia térmica, conforto e consumo de energia em edifi-cações na cidade de São Carlos, SP. In: ENCONTRO NACIONAL SOBRE CONFORTO NO AMBIENTE CONSTRUÍDO,7; CONFERÊNCIA LATINO-AMERICANA SOBRE CON-FORTO E DESEMPENHO ENERGÉTICO DE EDIFICAÇÕES,2,2003, Curitiba. Anais... Curitiba: COTEDI,2003. v.1, p. 369-376.

[3] Teemusk A., Mander Ü. Greenroof potential to reduce temperature fluctuations of a roof membrane: A case study from Estonia. Building and Environment 44 (2009) 643–650.

[4] Moura, E. Conforto ambiental. Revista Téchne. [Consultado a 10 agosto 2010]. Disponível em http://www.revistatechne.com.br/engenharia-civil/127/imprime64533.asp.

[5] FAO. 2010. Corporate Document Repository. [Consultado a 25 maio 2010]. Disponível em http://www.fao.org/docrep/006/y5013e/y5013e08.htm#TopOfPage.

[6] Preigaukas, E. Climate responsive building design principles in the South Australia. [Consultado a 07 abril 2011]. Disponível em http://www.emilis.sa.on.net/.

[7] Cangemi, J. M.; Santos, A. M.; Claro Neto, S.. A Revolução Verde da Mamona. Química Nova na Escola 32 (2010) 3-8.

[8] Cangemi, J.M. et al. 2008. Biodegradation of polyurethane derived from castor oil. Polímeros: Ciência e Tecnologia, 18 (2008) 201-206.

[9] Labaki, L.C. ; Kowaltowski, D.C.C.K. Bioclimatic and vernacular design in urban settlements of Brazil. Building and Environment 33 (1998) 63-77.

[10] OLGYAY, V. Arquitectura y clima: manual de diseño bioclimático para arquitectos y urbanistas. Barcelona: Gustavo Gili S. A.,1998. 203 p.

[11] FREITAS, R. O que é conforto. In: ENCONTRO NACIONAL SOBRE CONFORTO NO AMBIENTE CONSTRUÍDO, 8; ENCONTRO LATINO-AMERICANO SOBRE CONFORTO AMBIENTE CONSTRUÍDO,4,2005, Maceió. Anais... Maceio: COTEDI, 2005.p. 726-735.

[12] Docherty, M. & Szokolay, S. V. Climate analysis. Brisbane, PLEA: Passive and Low Energy Architecture International, University of Queensland Printery, 1999.

[13] Silva, A. C; Vecchia, F. Clima e desempenho térmico de habitações em San Antonio de Los Baños, Cuba. In: ENCONTRO NACIONAL SOBRE CONFORTO NO AMBIENTE CONSTRUÍDO,7; CONFERÊNCIA LATINO-AMERICANA SOBRE CONFORTO E DESEMPENHO ENERGÉTICO DE EDIFICAÇÕES,2,2003,Curitiba. Anais... Curitiba: COTEDI,2003.v.1, p. 401-408.

[14] Monteiro, C. A. F. 1973. A dinâmica climática e as chuvas no Estado de São Paulo: estudo geográfico sobre a forma de atlas. São Paulo: Instituto de Geografia- USP.

[15] VECCHIA, F. Clima y Confort Humano. Criterios para caracterización del régimen climático. In: COTEDI - 1er Simposio Venezolano de Confort Térmico y Comportamiento Térmico de Edificaciones, 1998, Caracas, 1998.

[16] Vecchia, F. Clima e ambiente construído: a abordagem dinâmica aplicada ao conforto humano. Faculdade de Filosofia Letras e Ciências Humanas, Universidade de São Paulo, São Paulo, 1997, 489 p.

[17] Givoni, B. et al.. Predicting thermal performance of occupied houses. 18th Conference on Passive and Low Energy Architecture, PLEA 2001, 2001, Florianopolis, Brazil.

[18] Vecchia, F.. Climate and Built Environment. Applied dynamic approach to the characteriztion of representive episodes of climate. Environmentally Friendly Cities, Proceedings PLEA’99, 1998, Lisbon, Portugal, p. 575-578.

[19] Givoni, B.. Comfort, climate analysis and building design guidelines. Energy and Buildings 18 (1992), 11-23.

[20] ISAR. Isolamentos térmicos. [Consultado a 15 julho 2010]. Disponível em http://www.isar.co m.br.

[21] EMBRAPA. Dados meteorológicos. [Consultado a 08 junho 2008]. Disponível em http://www.cppse.embrapa.br/080servicos/dados-meteorologicos.

[22] Vecchia, F.. Comportamento térmico de sistema de cobertura. São Paulo: Eternit S.A. v.01, 2003, 74 p.

[23] BRASIL. Ministério da Agricultura e Reforma Agrária. Normais climatológicas (1961-1990). Brasilia: Departamento Nacional de Meteorologia, 1992.

Notas editoriais:
(i) Embora a edição dos artigos editados na Infohabitar seja ponderada, caso a caso, pelo corpo editorial, no sentido de se tentar assegurar uma linha de edição marcada por um significativo nível técnico, as opiniões expressas nos artigos apenas traduzem o pensamento e as posições individuais dos respectivos autores, salientando-se, ainda, que os conteúdos das intervenções e dos artigos editados na Infohabitar são da responsabilidade dos respetivos autores.
(ii) Para proporcionar a edição de imagens na Infohabitar, elas são obrigatoriamente depositadas num programa de imagens, sendo usado o Photobucket; onde devido ao grande número de imagens se torna muito difícil registar as respectivas autorias. Desta forma refere-se que, caso haja interesse no uso dessas imagens se consultem os artigos da Infohabitar onde, sistematicamente, as autorias das imagens são devidamente registadas e salientadas. Sublinha-se, portanto, que os vários albuns do Photobucket que são geridos pelo editor do Infohabitar constituem bancos de dados do Infohabitar, sendo essas imagens de diversas autorias, apontadas nos artigos da Infohabitar, pelo que deve haver todo o cuidado no seu uso; havendo dúvidas um contacto com o editor será sempre esclarecedor.

INFOHABITAR Ano IX, nº442
ESPUMA PU DE ÓLEO VEGETAL NA ARQUITETURA: ALTERNATIVA ECOLÓGICA PARA ISOLAMENTO TÉRMICO DE SISTEMAS DE COBERTURA

Lisboa, LNEC, Grupo Habitar (GH) e Núcleo de Estudos Urbanos e Territoriais (NUT)
Edição www de José Baptista Coelho: Encarnação - Olivais Norte

Sem comentários :