INOVAÇÃO PARA O CONFORTO TÉRMICO: ANÁLISE DAS POTENCIALIDADES DA
TINTA REFLETIVA
Guilherme Ribeiro de Moura, (G, Engenharia Civil, PROBIC – Programa de Bolsas de Iniciação
Científica da UniCesumar), UniCesumar, [email protected]
Julio Ricardo de Faria Fiess, [email protected]
RESUMO: : Este projeto visou verificar se o uso de determinada tinta refletiva seria capaz de
diminuir a temperatura dos ambientes internos de uma edificação. Por meio de uma pesquisa
exploratória de campo na qual se utilizou um termo higrômetro, foram feitas medições no intuito de
comparar temperaturas internas de ambientes, de modo que as amostras foram salas de aula de uma
instituição de ensino superior de Maringá, Paraná, Brasil. O ambiente que possuía sua cobertura
cromatizada com tinta branca refletiva demonstrou temperaturas menores, resultando num conforto
térmico maior em comparação aos ambientes cujo tratamento refletivo fazia-se ausente.
Palavras-chave: Conforto térmico. Sustentabilidade. White Roof..
INTRODUÇÃO
Este projeto visou verificar se o uso de determinada tinta reflexiva/sensível ao calor seria
capaz de fazer com que acontecesse uma diminuição da temperatura dos ambientes internos de certa
edificação. Devido à crescente temperatura que o mundo vem sofrendo (detectada pela ciência, e
também comum em pautas jornalísticas da grande mídia), há de se analisar o cenário atual para avaliar
suas inferências no ramo da construção civil.
Isto é, trata-se de pesquisar e buscar uma maneira de diminuir a temperatura interna dos
cômodos de residências sem a utilização de condicionadores de ar mecânicos, que só agravariam ainda
mais o problema do calor (pela emissão de poluentes causadores de males ambientais globais).
Problematizou-se a seguinte questão: a pintura de diferentes tipos de telhas com uma tinta
especial é capaz de garantir menor transferência de calor externo para o ambiente interno?
Segundo Vitorrino et al, o saber das diferentes alternativas para isolação térmica dos
elementos da construção servem de base para acharmos soluções construtivas que proporcionem
condições satisfatórias de conforto térmico aos usuários sem utilizar equipamentos de controle
mecânico do ambiente.
DESENVOLVIMENTO
Bioclimatologia
Uma área de concentração focada neste propósito é a arquitetura bioclimática (preocupação
em integrar a edificação ao clima local, visando a habitação centrada no conforto ambiental do ser
humano e sua repercussão no planeta). Corbella (2003, p.17) introduz o conceito da arquitetura
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sustentável: explicando que se trata de considerar “a integração do edifício à totalidade do meio
ambiente, de forma a torná-lo parte de um conjunto maior”. O autor ensina que o melhor modo de
planejar pelo viés ambientalmente responsável, neste sentido, é “integrado com as características da
vida e do clima locais, consumindo a menor quantidade de energia compatível com o conforto
ambiental, para legar um mundo menos poluído para as futuras gerações” (p.17).
Corbella (2003) apresenta, ainda, o conceito de conforto ambiental: “uma pessoa está em um
ambiente físico confortável quando se sente em neutralidade com relação a ele”. Esse índice de
conforto ambiental engloba principalmente o conforto térmico, ou seja, uma espécie de neutralidade
de temperatura em relação ao indivíduo que se encontra numa determinada habitação. E, seguindo a
mesma linha de pensamento, Hertz, 2003, p. 16, afirma que “na verdade, os projetos que utilizam as
ecotécnicas em sua elaboração devem levar em conta, sobretudo, os aspectos gerais, ou seja, as
tendências do clima”. Para obter o conforto ambiental descrito, portanto, sem gastar energia em
excesso e desperdiçar recursos, existem diversas formas ecológicas de aplicabilidade da
sustentabilidade na engenharia.
Isto é, ao se considerar a edificação de modo sistêmico, analisando não apenas opções de
energia renovável e limpa (de extrema importância), mas também a própria arquitetura e o
revestimento de modo geral (o que inclui, neste caso, tintas sensíveis ao calor que são capazes de
influenciar no conforto térmico de modo simples), é um modo de pensar conforme propõem os autores
supracitados.
Microclima e cenário urbano
Outro elemento, tal como o índice de conforto térmico propriamente dito deve ser
considerado. “à arquitetura cabe amenizar as sensações de desconforto impostos por climas muito
rígidos, tais como os de excessivo calor, frio ou ventos” (FROTA, 2001, p. 53). O Brasil apresenta
dois climas típicos extremos: quente seco e quente úmido. “Nas regiões predominantemente quentes
no Brasil, a arquitetura deve contribuir para minimizar a diferença entre as temperaturas externas e
internas do ar” (p. 66), a quantidade de radiação solar recebida pelas diversas edificações inseridas
numa cidade vai variar com relação às posições das edificações vizinhas, as quais podem constituir
barreiras umas às outras ao sol e ao vento. Isto é, o que o autor aponta é que além de considerar a
estrutura construída como um todo é preciso analisar o cenário urbano que circunda o edifício.
Neste sentido, “é preciso levar em conta o fato de que, em geral, é impossível mudar as
características básicas de um clima. No entanto, o microclima de um lugar pode ser alterado e
influenciado pelo projeto, e manipulado pelas ecotécnicas de arquitetura e paisagismo’’, analisa Hertz
(2003, p. 29). Ou seja, é preciso saber lidar com o clima do local em que se projeta a edificação e
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utilizá-la pensando a favor de um futuro conforto térmico e ambiental para os moradores. Esse
contexto destaca uma prática comum que é amplamente estudada atualmente: o beneficio da utilização
do white roof (telhado branco).
Analisando e solucionando problemas: white roof e coberturas
Segundo Costa & Machado Cereda (2009), o uso do white roof está relacionado com a
temperatura de grandes centros urbanos, nos quais acontece um fenômeno microclimático conhecido
como “ilha de calor”, as quais surgiram, principalmente, devido a falta de planejamento
e
preocupação com impactos ambientais durante a construção das cidades. “O que se verifica nas
cidades é que, devido à opção geométrica dos edifícios e a escolha dos materiais e revestimentos
adotados na construção dos mesmos, a circulação do ar fica prejudicada e a taxa de absorção da
radiação térmica elevada” (COSTA & MACHADO CEREDA, 2009, p. 2).
Tratando desse assunto, Corbella (2003, p. 17) comenta que “olhando o panorama atual no
Brasil, poucos edifícios contemporâneos no Rio de Janeiro (Latitude 22,9º S; Longitude 44ºE) são
capazes de prover conforto térmico e visual para seus usuários, sem uma forte dependência dos
sistemas convencionais de energia”. O desenvolvimento de uma arquitetura voltada ao meio ambiente
capaz de nos livrar dessa dependência, segundo ele, é um dos desafios que enfrenta a presente geração
de arquitetos e engenheiros brasileiros.
Costa (1982, p. 222), analisa o problema não só pelo viés do desafio de amenizar temperaturas
muito elevadas de forma eco sustentável evitando o uso excessivo de energia convencional para buscar
uma qualidade de vida, mais elevada ao individuo ocupante da habitação (assim como FROTA (2001)
e CORBELLA (2003)), apresentando inclusive soluções para a insolação: “a melhor proteção contra a
insolação sobre as superfícies é o sombreamento dessas por meio de vegetação ou uso de pára-sóis
verticais no leste e no oeste, e horizontais no norte”, lembrando sempre que o uso de outros materiais
para evitar a insolação tal como persianas, cortinas e até mesmo vidros reflexivos são de pouca
eficácia. Desse modo, ao buscarem-se novas alternativas, que vão ao encontro dos objetivos deste
estudo, Sevegnani et al. (1994) propõem que a “pintura reflectiva” pode ter um grande efeito na
construção, principalmente em edificações sem forro.
Segundo os autores, o uso de tal revestimento proporcionaria benefícios. Provavelmente
ocorreria um decréscimo substancial na temperatura do ar e há também a possibilidade de acontecer
aproximadamente um decréscimo de 400% na carga térmica radiante (CZARICK, 1989 apud
SEVEGNANI et al, 1994).
Ou seja, deve-se prestar atenção aos elementos originais mais simples, não somente aos
tecnologicamente desenvolvidos para fins que poderiam ser substituídos por características inerentes
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locais quando se trata do desconforto térmico nas habitações, e, neste cenário, a tinta reflexiva
apresenta uma inovação capaz de trazer resultados eficientes e eficazes.
Além de buscar evitar gastos de energia com ares-condicionados e ventiladores/circuladores
de ar, deve-se considerar de uma forma mais ampla o impacto dos materiais da edificação no meio
ambiente. “A escolha dos materiais de construção afeta o impacto ambiental de uma casa”, explica
Roaf (2006, p. 50):
Todos os materiais são processados de alguma maneira antes que sejam
incorporados à edificação. O processo pode ser mínimo, como no caso da cabana
tradicional construída com materiais encontrados na região, ou pode ser extensivo,
como no caso da construção pré-fabricada. Esse processamento de materiais requer,
inevitavelmente, o uso de energia e resulta na geração de resíduos.
Isto é, podemos calcular o impacto ambiental geral de uma casa se soubermos o impacto
resultante do uso diário e da fabricação e entrega desses materiais e componentes de construção,
percebendo como a escolha dos materiais influi no impacto ambiental, explica a autora. E o material
de revestimento e acabamento, como a tinta reflexiva, é parte componente deste planejamento em
busca de uma construção menos poluente e mais responsável ambiental e socialmente.
Para medir impactos ambientais, citados por Roaf (2006), não há ainda maneiras viáveis de se
chegar a números exatos, no entanto, podemos considerar alguns fatores como a qualidade dos
materiais, energia que se dedicou a produção do material, emissão de gases tóxicos durante a
fabricação, impacto ambiental na extração da matéria-prima, toxidade do material, vida útil e
reutilização deste etc.
São inúmeros os componentes os quais podem contribuir na decisão por um material
sustentável, ou seja, que represente o mínimo de impacto ambiental e poluição possível em
determinado projeto civil, mas há que se pensar, ainda, em conforto térmico, pois a edificação além de
respeitar o ambiente em que se insere deve atender as necessidades de seu morador.
Segundo Campos (1986 apud SEVEGNANI et al. 1994), os materiais que apresentam melhor
desempenho para melhorar o conforto térmico são as telhas de barro (do tipo francesa, com e sem
forro). Ainda, para confirmar este dado, um estudo feito sobre a comparação de vários materiais de
cobertura através de índices de conforto térmico Sevegnani; Ghelfi Filho; Da Silva (1994, p.1), aponta
que “a telha de barro continuou sendo a mais eficiente e a telha de fibra transparente a de menor
eficiência térmica e as demais apresentaram um comportamento intermediário”. Para denotar esse
julgamento, estes autores (SEVEGNANI et al., 1994), utilizaram-se do estudo do comportamento
térmico de diferentes materiais de cobertura analisando efeitos do Índice de Temperatura de Globo e
Umidade (ITGU) e da Carga Térmica Radiante (CTR) no interior de abrigos. E, a fim de avaliar dos
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índices de conforto foram registrados: temperatura máxima e mínima, velocidade do vento, umidade
relativa e temperatura de globo negro (medidor de temperatura - esfera feita de cobre, com raio de 7,5
cm, aproximadamente, que é pintada exteriormente de preto fosco, na qual se insere um termômetro).
Ghelfi filho (1991 apud SEVEGNANI et al, 1994) também estudou diferentes materiais de
cobertura ao longo das várias estações do ano: telhas de barro, cimento amianto e térmicas, chegando à
mesma conclusão: de que as telhas de barro apresentam os melhores índices de conforto, seguidas das
telhas térmicas, dado também confirmado por Moura et al. (1991 apud SEVEGNANI et al, 1994).
Neste tema, tudo gira em torno do conforto térmico destinado ao individuo que habitará a
edificação. E, conforme analisou Corbella (2003, p. 37), “o objetivo do projeto de arquitetura
bioclimática é prover um ambiente construído com conforto físico, sadio e agradável, adaptado ao
clima local, que minimize o consumo de energia convencional e precise da instalação da menor
potência elétrica possível, o que também leva a mínima produção de poluição”.
Vários
autores, dessa forma, analisam o assunto de modo similar: “é conveniente ressaltar, mais uma vez, que
todos os esforços do projetista devem estar concentrados em produzir o melhor nível de conforto nos
interiores. Todos os espaços precisam de ventilação e sombra” (HERTZ, 2003, p. 46).
Pode-se perceber, desse modo, que os fatores ecossustentáveis aplicados a engenharia civil
englobam, ao mesmo tempo, âmbitos cada vez maiores e mais detalhados, e exigem análises cada vez
mais minuciosas de clima, material, sociedade, cenário urbano, arquitetura, produção e conservação de
energia e conforto, além de inúmeros outros elementos congêneres de suma importância em se
tratando do tema, o que coloca em pauta a proposta deste projeto que é analisar os efeitos da tinta
reflexiva e seus possíveis benefícios de inovação e conforto.
De acordo com Eternit (1981 apud SEVEGNANI et al. 1994 p. 2), a radiação solar, incidindo
sobre a cobertura, gera um fluxo térmico que se transmite para o interior da instalação. Hassab &
Timmons (1989 apud SEVEGNANI et al, 1994 p. 1) apontam que “enquanto os novos materiais de
cobertura (alumínio ou aço) são bons reflectores, metais ferrosos podem absorver mais a entrada de
radiação solar”. E, a proteção da radiação solar pode ser conseguida utilizando-se um telhado com alto
valor de isolamento térmico e com alto valor de reflexão da radiação (SEVEGNANI et al, 1994),ou
seja, cabe aí a sugestão de que esse resultado pode ser conseguido com o uso da tinta refletora.
Costa & Machado Cereda (2009, p. 1) citam uma campanha denominada “One Degree Less”
(www.onedegreeless.org), que aponta que
O simples fato de se revestir o topo de uma edificação com uma tinta que
reflete de 70 a 80% da energia solar, uma solução fácil de ser implementada,
pode representar reduções significativas na temperatura interna do prédio e,
dessa forma, corroborar à redução do consumo de energia elétrica, de 20% a
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70% dependendo do caso, em virtude da menor utilização de aparelhos de ar
condicionado e de ventiladores.
O uso de barreiras radiantes em coberturas nas construções do Brasil, para reduzir o fluxo de
calor emitido pelos telhados durante horários mais quentes do verão são muito usuais, embora nem
sempre efeitvas, segundo Vittorino et al. (2003). E, os autores listam o modo como são constituídos os
principais produtos oferecidos no mercado nacional como barreiras radiantes:
Folha de alumínio aderida a uma ou ambas as faces de um substrato que pode ser de
diversos materiais como por exemplo, malha polimérica, papel kraft, etc; Folha de
alumínio em uma ou em ambas as faces de “plástico bolha”, com espessura de 3 a
5mm; Camada metálica entre filmes de polietileno aderidos a espuma plástica
também de polietileno, com espessura de 2 a 5 mm; Filme plástico com camada
metálica aderida por deposição a vácuo (VITTORINO; SATO; AKUTSU, 2003 p.
1280).
E, assim como as barreiras radiantes, é muito usual o white roof, aqui citado anteriormente. O
uso de pintura branca nas telhas de cimento-amianto promove significativamente a reflexão da
radiação solar e, com isto, acarreta uma redução na quantidade de calor de radiação gerado na
cobertura. Se a quantidade de calor é menor, menor será o fluxo térmico e melhores serão as condições
de conforto térmico (ETERNIT, 1981 apud SEVEGNANI et al. 1994).
Segundo o autor, executando-se in loco a pintura dos telhados de fibrocimento, usando tinta
acrílica (Metalatex), há como constatar-se que as casas de telhas de cimento-amianto pintadas com a
cor branca, de modo geral, apresentam temperaturas efetivas internas essencialmente menores se
comparadas às temperaturas registradas em casas que possuem telhas de barro na cor natural.
A solução através da pintura em cor branca na telha se revelou ótima em termos de melhoria
do conforto, mas esta solução por si só não resolve o problema, devido ao caráter temporário da
propriedade reflectiva à radiação solar (ETERNIT, 1981 apud SEVEGNANI et al. 1994), o que se
propõe, deste modo, é buscar uma solução a longo prazo, mais eficaz para estes fins aos quais o estudo
em questão se propõe.
Propôs-se deste modo, a hipótese de que a pintura reflexiva pode apresentar-se, a partir de
comprovações de testes térmicos, como alternativa válida e legítima de busca sustentável pelo
conforto térmico a nível de ambiente interno, o que pode estender-se para âmbitos maiores,
representando possivelmente auxílio na diminuição de ilhas de calor e condições térmicas de modo
geral.
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MATERIAIS E MÉTODOS
Foi realizada uma pesquisa exploratória de campo, de acordo com o conceito de Martins
Junior (2009, p. 88), ao passo que se buscou avaliar o efeito que uma variável pode causar sobre outra.
A técnica amostral foi não probabilística, já que foram selecionados cômodos de determinada
construção a qual se sabia haver tratamento térmico (com a tinta branca refletiva) em partes da
edificação. Desta maneira, compuseram o corpus do estudo duas salas de aula da instituição de ensino
superior UniCesumar, Centro Universitário Cesumar, de Maringá-PR. Esta escolha partiu de uma
triagem preliminar composta por salas com diferentes tipos de forro, que podem ser observadas
abaixo.
Imagem 1: Salas de aula testadas.
Fonte: Arquivo pessoal.
Para que as medições seguissem um padrão correspondente em se tratando do espaço em que
se realizou a medição, utilizou-se como parâmetro a sala 7 do bloco 6, já que este bloco é o único da
instituição que possui a pintura com a tinta refletiva (Imagem 2). Para comparar os dados coletados,
deste modo, utilizou-se a sala 16 do bloco 5, que se encontra em posição geográfica similar que
possibilita certa equidade em se tratando da incidência de raios solares e, ainda, possui o mesmo tipo
de forro interno.
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Imagem 2: Localização das medições.
Fonte: Arquivo pessoal.
O equipamento utilizado foi um termo higrômetro (Imagem 3). A análise destes dados teve
uma abordagem de cunho quantitativo.
Imagem 3: Termo higrômetro.
Fonte: Arquivo pessoal.
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RESULTADOS E DISCUSSÃO
Tabela 1. Temperaturas obtidas em ºC.
Bloco 06 - Sala 07
Bloco 05 – Sala 16
Inicial
Final
Média
Inicial
Final
Média
Medição 1
25,6
24,6
25,1
26,1
26,4
26,25
Medição 2
21,1
24,4
22,75
24,7
26,5
25,6
Medição 3
26,2
25,3
25,75
26
26,7
26,35
Medição 4
26,5
25,4
25,95
25,9
26,7
26,3
Medição 5
22,9
25
23,95
26,2
27,8
27
Medição 6
28,1
26,4
27,25
27,6
28,4
28
TOTAL
25,12
26,58
Fonte: Autores (2014).
A temperatura no município de Maringá - PR nos dias das medições, para fins de uma análise
macroambiental, foram as seguintes: Medição 1 - 28ºC; Medições 2 , 3 e 4 - 26ºC e Medições 5 e 6 29ºC (CLIMATEMPO, 2014). É importante ressaltar que o equipamento foi transportado para as salas
(entre as medições) dentro de uma maleta própria para evitar interferências externas e este era deixado
na parte central das salas durante 1 minuto para estabilizar-se com a temperatura do ambiente, sendo
que, as janelas estavam fechadas, com as cortinas abertas, ventiladores desligados e porta fechada.
Depois de estabilizado, o termo higrômetro permanecia por 30 minutos no local, sendo feita a leitura
da temperatura inicial e a final, retirando-se a média, dados estes expostos acima na Tabela 1.
CONSIDERAÇÕES FINAIS
Em um panorama geral, notou-se leve alteração positiva no ambiente com tratamento refletivo
em sua cobertura, de modo que houve um decréscimo de 1,46ºC na temperatura deste. A literatura e
casos empíricos aqui citados, entre outros existentes, demonstram a eficácia do white roof como
auxiliar no conforto térmico, caso este que, em menor escala, pôde ser percebido também por este
estudo. No entanto, não é possível afirmar categoricamente a eficiência deste material sem considerar
demais fatores externos e internos com maior atenção para situações que exigem análises mais
complexas. Vê-se, contudo, um caminho para novas investigações e para o uso do material
pesquisado.
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REFERÊNCIAS
CLIMA TEMPO. Disponível em: <http://www.climatempo.com.br/previsao-dotempo/cidade/278/maringa-pr> Acesso em 08 ago. 2014.
CORBELLA, Oscar. Em busca de uma arquitetura sustentável para os trópicos – conforto
ambiental. Rio de Janeiro: Revan, 2003.
COSTA, Ennio Cruz da. Arquitetura ecológica: condicionamento térmico natural. São Paulo: Edgard
Blucher, 1982.
FROTA, Anésio Barros. Manual de conforto térmico. 5 ed. São Paulo: Studio Nobel, 2001.
HERTZ, John B. Ecotécnicas em arquitetura: como projetar nos trópicos úmidos do Brasil. São
Paulo: Pioneira Thomson Learning, 2003.
MACHADO CEREDA, Francisco Eduardo Portella; COSTA, Thiago Bulhões da Silva. Benefícios da
utilização da cobertura refletiva nos prédios da Unicamp. Revista Ciências do Ambiente On-Line,
vol. 5, n. 2, dez., 2009.
MARTINS JUNIOR, Joaquim. Como escrever trabalhos de conclusão de cursos. Petrópolis: Vozes,
2009.
SEVEGNANI, K.B.; GHELFI FILHO, H.; DA SILVA, I.J.O. Comparação de vários materiais de
cobertura através de índices de conforto térmico. Sci. Agric, 51, vol. 1, Piracicaba: ESALQ/USP,
jan./abr., 1994.
ROAF, Sue. Ecohouse: a casa ambientalmente sustentável. 2. ed. Porto Alegre: Bookman, 2006.
VITTORINO, F.; SATO, N. M. N.; AKUTSU, M. Desempenho térmico de isolantes refletivos e
barreiras radiantes aplicados em coberturas. Curitiba: ENCAC – COTEDI. nov. 2003.