As propriedades básicas dos materiais são as seguintes: massa volúmica [ρbulk, kg/m3]; porosidade [ψ,
m3/m3]; calor específico do material no estado seco [c, J/kg.K]; condutibilidade térmica do material no
estado seco [λ0, W/m.K]; e factor de resistência à difusão de vapor do material no estado seco [μ, -].
4.1.1.1. Massa volúmica
A massa volúmica de um material é o quociente entre a massa da amostra e o volume total da amostra, sendo os valores apresentados em kg/m3. Esta característica é utilizada pelo programa para transformar
o calor específico mássico [J/kg.K] em calor específico volúmico [J/m3.K] [41]. Esta transformação é
efectuada através do produto do calor específico mássico pela massa volúmica do material e é tida em conta na equação de transporte de calor, mais concretamente nas equações de cálculo da entalpia (vd. Subcapítulo 3.1.1). Em seguida é apresentada a equação da massa volúmica de um material:
total bulk
V
m
4.1 Onde,ρbulk Massa volúmica do material [kg/m3];
m Massa da amostra [kg];
VTotal Volume da amostra [m3].
Na eventualidade de se pretender introduzir um novo material na biblioteca do WUFI® a massa volúmica
é uma propriedade facilmente caracterizada que se encontra disponível para um grande número de materiais em várias referências bibliográficas (e.g. norma EN 12524:2000 [13]). No caso de não existir bibliografia que caracterize o material em questão, a massa volúmica pode ser calculada experimentalmente.
A massa volúmica aparente de um material é o quociente entre a massa do material seco e o seu volume aparente (i.e. volume apenas da estrutura sólida do material), sendo os valores apresentados em kg/m3.
Em seguida é apresentada a equação da massa volúmica aparente de um material:
Total poros
trueV
V
m
4.2 Onde,ρtrue Massa volúmica aparente [kg/m3];
m Massa da amostra [kg];
VTotal Volume da amostra [m3];
Vporos Volume ocupado pelos poros [m3].
4.1.1.2. Porosidade
A porosidade de um material expressa a proporção do volume de vazios dos poros em relação ao volume total da amostra, os valores são apresentados em m3/m3 ou em percentagem. Esta característica permite
estimar o valor de teor de água máximo ao ser multiplicada pela massa volúmica da água45 [41]. Uma vez que na maioria das simulações o teor de água não atinge valores superiores ao teor de água de
saturação (i.e. limite inferior ao teor de água máximo), torna-se plausível apenas estimar o valor do teor
de água máximo. Em seguida é apresentada a equação de porosidade de um material:
true bulk
1
4.3 Onde, ψ Porosidade [m3/ m3];ρtrue Massa volúmica aparente [kg/m3];
ρbulk Massa volúmica [kg/m3].
Relativamente à sua porosidade os materiais classificam-se em: porosidade aberta, existe comunicação entre os vazios, o que possibilita a circulação de fluídos (e.g. ar, humidade) no interior do material; e
porosidade fechada, não existe ligação entre os vazios, portanto não existe circulação de fluidos no interior de materiais (i.e. materiais impermeáveis). A maioria dos materiais utilizados na construção possuem porosidade aberta [17].
4.1.1.3. Calor específico
O calor específico mássico consiste na quantidade de energia que é necessário fornecer a um quilograma do material para que a sua temperatura aumente em um Kelvin, sendo os valores apresentados em J/kg.K. Este valor é referente ao material no estado seco.
A partir dos conceitos de calor específico mássico e de massa volúmica é possível obter o calor
específico volúmico (vd. Subcapítulo 4.1.1.1) que consiste na quantidade de energia que é necessário fornecer a um metro cúbico para aumentar a temperatura em um Kelvin, sendo os valores apresentados em J/m3.K.
A vantagem em utilizar calor específico mássico deve-se ao facto de este conceito depender da composição química do material e não da sua porosidade [41]. Como o valor de calor específico mássico é referente ao material no estado seco, o programa permite contabilizar as alterações de entalpia causadas pela existência de humidade nos seus vários estados físicos (vd. Subcapítulo 3.1).
4.1.1.4. Condutibilidade térmica
Define-se condutibilidade térmica como a quantidade de energia, sob a forma de calor, que atravessa uma espessura unitária para um diferencial de temperatura unitário, sendo os valores apresentados em W/m.K.
No programa de cálculo WUFI®, o valor de condutibilidade térmica dos materiais é referente ao material
no seu estado seco, ou seja, a condutibilidade térmica do material seco. O programa contabiliza ainda a influência do teor de água sobre a condutibilidade térmica, uma vez que este valor é directamente dependente da quantidade de humidade no interior de um material (vd. Subcapítulo 4.1.2.3).
Na eventualidade de se pretender introduzir um novo material na biblioteca do WUFI® a condutibilidade
térmica pode ser consultada na abundante bibliografia existente sobre o tema (e.g. ITE 50 [38]) ou calculada experimentalmente seguindo as respectivas normas.
Quando se opta por introduzir um novo material na biblioteca deve-se ter em atenção certos aspectos dependendo da origem do valor de condutibilidade térmica. Quando este valor é obtido experimentalmente deve-se ter em atenção que a contribuição do calor latente de evaporação deve ser subtraída da quantidade de energia total, uma vez que esta já é contabilizada noutro termo da equação de transporte de calor (vd. Subcapítulo 3.1.1). No caso de o valor ser consultado deve-se ter a certeza que este é referente à condutibilidade térmica do material seco, uma vez que a dependência do teor de água necessita que o valor inicial seja o referente ao material seco (vd. Subcapítulo 4.1.2.3).
4.1.1.5. Factor de resistência à difusão de vapor
A difusão de vapor de água num meio poroso depara-se com uma resistência distinta daquela que se depara no meio ambiente. Esta distinção resulta das características do material (vd. Subcapítulo 2.2.2.1) e o parâmetro que a contabiliza é o factor de resistência à difusão de vapor. Este factor demonstra o quanto a resistência à difusão no meio poroso é superior à do meio ambiente, sendo os valores adimensionais e referentes ao material no seu estado seco.