Análise das características dos isoladores térmicos

A escolha do material isolante ou do meio isolante, admitindo os demais componentes como de importância secundária, deverá ser coerente com a transmissão de calor.

São muitos os materiais isolantes que podem ser utilizados com êxito no isolamento térmico, não sendo considerada básica esta circunstância para a seleção do mesmo.

Devem ser conhecidas todas as propriedades mecânicas e térmicas do material, para projetar de forma adequada o sistema de montagem, a espessura de isolamento necessária, a película hidrófuga com a qual deve ser protegido, etc.

Entre outros podem ser citados como elementos de boa qualidade e comercialmente usados no mundo todo:

– Fibra cerâmica.

– Carbonato de magnésio.

– Cimentos isolantes.

– Concreto celular.

– Cortiça expandida.

– Ebonite expandida.

– Espuma de borracha.

– Espuma de vidro (`foam-glass').

– Espumas de poliuretano.

– Espuma de uréia-formaldeído.

– Fibras de madeira prensada.

– Lã de escória.

– Lã de rocha.

– Lã de vidro.

– Lãs isolantes refratárias.

– Massas isolantes.

– Multifolhados metálicos.

– Papelão ondulado.

– Perlita expandida.

– PVC expandido.

– Sílica diatomácea.

– Sílica expandida.

– Silicato de cálcio.

– Vermiculita expandida

Na realidade, o produto isolante ideal não existe. Analisando as características básicas de cada um, e promovendo um estudo comparativo entre todos eles, é justo reconhecer que a decisão sempre estará motivada pelo gosto particular do usuário.

As principais perguntas normalmente formuladas pelos próprios projetistas e engenheiros ligados à indústria são: qual o isolante a ser utilizado; que espessura deve ser usada e quais as precauções necessárias quando da montagem do material selecionado.

Esta resposta não pode ser dada de forma genérica, sendo indispensável o estudo, em particular, de cada tipo de instalação a ser executada.

4.2 Análise das Características dos Isolantes Térmicos

O projeto correto de sistemas de aquecimento, ar condicionado e refrigeração, como de outras aplicações industriais, necessita de um conhecimento amplo sobre isolamento térmico e do comportamento térmico das estruturas em questão.

Este item tratará dos fundamentos e propriedades dos materiais de isolação térmica.

As propriedades ideais que um material deve possuir para ser considerado um bom isolante térmico são as seguintes:

– Baixo coeficiente de condutividade térmica (k até 0,030 kcal/m ºC h).

– Boa resistência mecânica.

– Baixa massa específica.

– Incombustibilidade ou auto-extinguibilidade.

– Estabilidade química e física.

– Inércia química.

– Resistência específica ao ambiente da utilização.

– Facilidade de aplicação.

– Resistência ao ataque de roedores, insetos e fungos.

– Baixa higroscopicidade.

– Ausência de odor.

– Economicidade.

É óbvio que não se consegue um material que possua todas estas qualidades; procura-se sempre um que satisfaça ao máximo a cada uma delas. Nisto reside a escolha de um bom isolante térmico.

4.3 Propriedades térmicas

A capacidade de um material para retardar o fluxo de calor está expressa por sua condutividade térmica ou valor de condutância. Uma baixa condutividade térmica ou valor de condutância (ou alta resistividade térmica ou valor de resistência) por conseguinte, caracteriza um isolante térmico, exceção feita aos isolantes refletivos.

Os isolantes refletivos, como o alumínio, dependem da subdivisão correspondente dos espaços de ar e da baixa emissividade térmica das suas superfícies para uma baixa condutância térmica.

Para ser realmente efetiva em retardar o fluxo de calor por radiação, a superfície refletiva deverá apresentar sua face ao ar ou espaço vazio.

Outras propriedades térmicas que podem ser importantes: calor específico, difusividade térmica, coeficiente de dilatação térmica e resistência à temperatura. A difusividade térmica torna-se importante naquelas aplicações onde a temperatura varia com o tempo, devido a que a taxa de variação de temperatura no interior de uma isolação é inversamente proporcional à difusividade térmica para uma dada espessura.

4.4 Fatores que afetam a condutividade térmica

A condutividade térmica é uma propriedade dos materiais homogêneos e materiais de construção tais como madeira, tijolo e pedra.

A maior parte dos materiais isolantes, exceção feita aos refletivos, são de natureza porosa consistindo de combinações de matéria sólida com pequenos vazios.

A condutividade térmica do isolante varia com a forma e estrutura física da isolação, com o ambiente e as condições de aplicação.

A forma e estrutura física variam com material de base e com os processos de fabricação.

As variações incluem: densidade, medida do espaço celular, diâmetro e disposição das fibras ou partículas, transparência à radiação térmica, quantidade e extensão dos materiais