A condutibilidade térmica é a principal característica que define o isolamento térmico. Esta representa a quantidade de calor que atravessa uma determinada espessura unitária de um material, quando entre duas faces planas e paralelas se estabelece uma diferença de temperatura unitária (Santos e Matias, 2006).
Em 2.2.2.4, fez-se referência ao posicionamento do isolamento térmico em relação à camada de impermeabilização. Este pormenor é importante para a escolha do tipo de isolamento térmico a utilizar uma vez que terá de ter propriedades diferentes caso este esteja em contacto com a água.
Dos isolamentos térmicos apresentados no Quadro 2.11, serão abordados aqueles que se destacam como os mais utilizados atualmente na construção, que são a lã de rocha, a perlite expan- dida e o poliestireno extrudido / moldado. A nível nacional, a utilização de aglomerado de cortiça ex- pandida também tem alguma aplicação.
Quadro 2.11 - Classificação quanto à natureza do isolamento térmico (adaptado de Lo- pes, 2010; Serôdio, 2007/2008)
Classificação Tipo
Isolantes minerais
Fibras minerais (lã de rocha e vidro) Perlite expandida Vermiculite expandida Betões leves Espuma de vidro Isolantes vegetais
Aglomerado de cortiça expandida Aglomerado de fibras de madeira Aglomerado de partículas de madeira Aglomerado de aparas de madeira Aglomerado de fibras de linho
Isolantes sintéticos
Poliestireno extrudido / moldado Espumas rígidas de poliuretano Espumas de polisocianurato Espumas fenólicas
Isolantes mistos
Perlite expandida + poliuretano Perlite expandida + lã de rocha
Segundo diversas homologações vigentes em países Europeus, em coberturas em terraço do tipo invertida, o isolamento térmico deve ter propriedades específicas como [w1]:
não absorver água de modo a garantir todas as suas características térmicas e mecâni- cas (ao abrigo da norma EN 12087);
ter resistência aos ciclos de gelo-degelo (ao abrigo da norma EN 12091);
ter resistência mecânica ao manuseamento de execução e às cargas a que o material es- tá sujeito durante a sua aplicação;
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Militar 2.23 ter uma resistência à difusão de vapor de água muito elevada e uma absorção de água
por difusão de vapor muito reduzida; ser imputrescível.
2.3.4.1
Fibras mineraisDos isolantes minerais, a lã de rocha e a lã de vidro são os mais usuais para o isolamento térmico em coberturas. A matéria-prima utilizada para a produção de lã de rocha é a rocha vulcânica ao passo que, para a produção de lã de vidro, são utilizadas fibras de areia. Estes produtos são co- mercializados em mantas, como mostra a Figura 2.20, ou em placas, representadas na Figura 2.21, com espessuras na gama de 20 a 120 mm e com dimensões em planta entre 1,0 e 2,4 m de compri- mento e 0,6 e 1,2 m de largura (Lopes, 2010).
Figura 2.20 - Manta lã de rocha [w21] Figura 2.21 - Aplicação de placas de lã de rocha [w32]
As placas de lã de rocha podem constituir-se sem revestimento ou ser revestidas por uma membrana betuminosa protegida por um filme plástico termo-fusível.
Os isolantes minerais apresentam uma boa estabilidade dimensional para temperaturas infe- riores a 750 ºC, são produtos incombustíveis e apresentam uma elevada resistência aos agentes químicos e biológicos. Estes materiais, além de apresentarem uma elevada resistividade térmica, têm também um ótimo isolamento a sons aéreos e de percussão. O facto de este material ser deformável requer especial atenção quando aplicado com sistema de fixação mecânico, uma vez que os elemen- tos de fixação poderão perfurar o sistema de impermeabilização (Lopes, 2010; w9). O Quadro 2.12
apresenta algumas características técnicas sobre um isolante térmico mineral.
Quadro 2.12 - Características técnicas da lã de rocha [adaptado de w9]
Características técnicas
Espessura [mm] 60 80 100
Resistência térmica [m2.K/W] 1,55 2,10 2,60
Massa volúmica [kg/m3] 25 - 300
Condutibilidade térmica [W/m.K] 0,038
2.24 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Militar
2.3.4.2 Perlite expandida
Os isolantes à base de perlite expandida, apresentados nas Figuras 2.22 e 2.23, são com- postos por cerca de 60 a 70% desse material, por fibras celulósicas e de vidro aglomeradas por um ligante betuminoso. Estes produtos podem ser aplicados sob a forma de placas rígidas sobre estrutu- ras resistentes de betão, madeira e chapas metálicas nervuradas. As suas dimensões comerciais são idênticas às dos isolamentos minerais (Lopes, 2010).
Este material apresenta uma satisfatória resistência à compressão. As variações com o calor são, no entanto, maiores do que as das placas e fibras minerais. (Lopes, 2010; w9). O Quadro 2.13
apresenta as características técnicas da perlite expandida.
Quadro 2.13 - Características técnicas da perlite expandida [adaptado de w9, w18]
Características técnicas
Espessura [mm] 60 80 100
Resistência térmica [m2.K/W] 1,20 1,60 2,00
Massa volúmica [kg/m3] 15 - 180
Condutibilidade térmica [W/m.K] 0,041 - 0,050
Reação ao fogo Euroclasse A2
2.3.4.3 Aglomerado de cortiça expandida
O aglomerado de cortiça expandida deriva de uma matéria-prima totalmente natural e reno- vável, a cortiça, cuja extração da árvore se enquadra no seu ciclo de vida. Este produto, além de ter propriedades de isolamento térmico, apresenta-se também como um isolante acústico [w12]. O Qua-
dro 2.14 apresenta algumas características do aglomerado de cortiça expandida.
Quadro 2.14 - Características técnicas do aglomerado de cortiça expandida [adaptado de w12]
Características técnicas
Espessura [mm] 40 60 80
Resistência térmica [m2.K/W] 1,00 1,50 2,00
Massa volúmica [kg/m3] 100 - 120 Condutibilidade térmica [W/m.K] 0,037 – 0,040
Reação ao fogo Euroclasse E
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Militar 2.25 Este isolante apresenta uma elevada permeabilidade ao vapor de água, pelo que é necessária a aplicação de uma barreira ao vapor sob o aglomerado. Em ensaios efetuados para testar o seu com- portamento na presença de água, este material apresenta valores elevados. Os valores médios de ab- sorção por capilaridade registados ao fim de 24 horas são cerca de 3,5 a 7 vezes superiores aos valo- res correspondentes de placas de lã de rocha e de poliestireno expandido e, no caso de ensaios de absorção de água por imersão, são cerca de 4,5 a 17 vezes superiores (Lopes, 2010; LNEC, 1990).
2.3.4.4 Poliestireno expandido extrudido / moldado
O poliestireno expandido extrudido (XPS), ilustrado na Figura 2.24, e o poliestireno expandido moldado (EPS), apresentado na Figura 2.25, são produzidos através de resinas termoplásticas e são comercializados sob a forma de placas. Estes materiais podem ser utilizados em coberturas do tipo invertida uma vez que apresentam uma elevada resistência mecânica e biológica mas também uma elevada estabilidade dimensional, capilaridade nula, resistência à absorção de água e resistência à putrefação. Estas propriedades são importantes para este tipo de cobertura uma vez que o material estará em contacto permanente com a água. Dado que a sua aplicação neste tipo de coberturas é dada pela simples colocação sobre o revestimento de impermeabilização, torna-se necessário dispor posteriormente sobre essas placas de uma proteção pesada de forma não só a garantir o posiciona- mento das placas quando sujeitas a ação do vento mas também para sua proteção contra a ação da radiação solar.
Figura 2.24 - Poliestireno expandido extrudido Figura 2.25 - Poliestireno expandido moldado [w20]
O poliestireno poderá ser aplicado em coberturas do tipo tradicional embora isso implique que o sistema de impermeabilização seja preferencialmente aplicado em sistema independente, ou seja, evitando a aplicação a quente uma vez que o material tem um comportamento pouco satisfatório no que se refere à ação do calor, podendo mesmo fundir (Lopes, 2010; BBA, 2013).
O facto de estes materiais terem uma baixa massa volúmica e serem fáceis de cortar permite uma maior facilidade e rapidez de execução quando comparados com os isolantes minerais.
É recomendável evitar a utilização de placas com massas volúmicas baixas, pois o seu com- portamento face a ações mecânicas é em geral menos satisfatório do que o das placas de maior massa volúmica. As dimensões faciais são na ordem de 1,2 m x 0,6 m, com espessuras na gama de
2.26 Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Militar 30 a 120 mm no caso do XPS e de 30 a 300 mm no caso do EPS. O Quadro 2.15 apresenta algumas características do poliestireno.
Quadro 2.15 - Características técnicas do poliestireno [adaptado de w11]
Características técnicas Poliestireno expandido extrudido Poliestireno expandido moldado
Espessura [mm] 30 40 60 30 140 240
Resistência térmica [m2.K/W] 0,85 1,15 1,70 0,80 3,9 6,7
Massa volúmica [kg/m3] 30 - 55 15 - 25
Condutibilidade térmica [W/m.K] 0,034 – 0,036 0,034 – 0,037
Reação ao fogo Euroclasse E
2.3.4.5 Poliisocianurato
As placas de poliisocianurato (PIR) têm caraterísticas dimensionais e mecânicas semelhantes às das placas de poliuretano e o seu campo de aplicação também é idêntico. A grande característica deste isolamento é a sua grande estabilidade dimensional a temperaturas elevadas e o excelente comportamento ao fogo. Estas propriedades permitem a aplicação tanto de membranas sintéticas como de membranas betuminosas aplicadas com chama de maçarico (Lopes, 2010; w14). O Quadro
2.16 apresenta algumas características do poliisocianurato.
Quadro 2.16 - Características técnicas do poliisocianurato (adaptado de Lopes, 2010; w9; w13)
Características técnicas
Espessura [mm] 30 40 60
Resistência térmica [m2.K/W] 1,30 1,70 2,60
Massa volúmica [kg/m3] 30 - 38
Condutibilidade térmica [W/m.K] 0,023
Dissertação de Mestrado Integrado em Engenharia Militar 3.1