A condutividade térmica da celulose usada como isolante situa-se tipicamente entre 0,035 e 0,040 W/(m·K), com valores declarados em ETA e EPD normalmente à volta de 0,037–0,039 W/(m·K). O número exato depende da densidade, da humidade e do método de aplicação. A referência normativa para o produto antes da instalação é a EN 15101-1, articulada com a avaliação técnica europeia.
Em resumo:
- Para dimensionar uma obra, use o valor declarado no ETA ou na declaração de desempenho do produto, e não uma média da literatura.
- Registe a densidade de aplicação e o método de instalação, porque vazios ou preenchimento irregular reduzem o desempenho obtido face ao ensaio.
- Se a humidade em serviço diferir da condição de ensaio, aplique os factores de conversão indicados no ETA antes de calcular a espessura.
- Calcule a resistência térmica com R = e / λ, usando a espessura em metros; λ caracteriza o material, não a parede ou cobertura completa.
Índice
- O que significa condutividade térmica e como se relaciona com a resistência térmica
- Valores típicos de λ para isolamento de celulose e densidades de referência
- Factores que alteram a condutividade: densidade, humidade, temperatura e porosidade
- Normas e documentos técnicos: EN 15101-1, ETA e EPD
- Como se mede e se reporta λ: métodos, provetes e um exemplo de cálculo
- Recomendações para investigação e projeto ao usar valores de λ
- Resumo técnico: números a reter e passos para aplicar
- O que a nossa prática de obra ensina sobre valores normativos
- Do valor normativo ao desempenho real: o que fazemos por si
- Perguntas frequentes
- Fontes
O que significa condutividade térmica e como se relaciona com a resistência térmica
A condutividade térmica, representada por λ, descreve a quantidade de calor que atravessa um material por unidade de tempo, por unidade de área e por unidade de gradiente de temperatura. Quanto menor for λ, melhor isola o material. Na celulose, esse valor baixo resulta da estrutura fibrosa, que aprisiona ar e trava a convecção no interior da camada.
Para quem trabalha com dados de ensaio ou com cálculo de projeto, convém fixar os seguintes pontos:
- Unidade: λ exprime-se em W·m⁻¹·K⁻¹, ou seja, watts por metro e por kelvin.
- Resistência térmica: R = e / λ, com a espessura e em metros e R em m²·K/W. Para a mesma espessura, um λ menor dá um R maior.
- Propriedade do material: λ caracteriza o material em determinadas condições de densidade, humidade e temperatura. Não é uma propriedade do elemento construtivo completo.
- Difusividade térmica: mede a rapidez com que um material equilibra a temperatura, não a facilidade com que transporta calor. A dissertação da Universidade do Minho distingue as duas grandezas: a difusividade descreve o equilíbrio térmico, a condutividade descreve a capacidade de transportar calor.
Confundir as duas é um erro frequente em teses e relatórios. A difusividade combina a condutividade com a densidade e o calor específico, e interessa sobretudo em regime transitório, por exemplo quando se estuda o desfasamento térmico de uma cobertura. Para o dimensionamento da espessura em regime estacionário, é λ que entra na conta.
Valores típicos de λ para isolamento de celulose e densidades de referência
A literatura de engenharia térmica indica um intervalo de 0,035 a 0,040 W/(m·K) para a celulose. Os documentos de produto, mais precisos, acrescentam a densidade a que cada valor se refere, e é essa informação que torna o número utilizável.
Valor fractil λ10,dry,90/90 de 0,0388 W/(m·K), para densidades entre 26 e 47 kg/m³, com valor declarado λD(23,50) de 0,039 W/(m·K) obtido por conversão. Estes são os números de um produto concreto, não uma média do mercado.
Para situar a gama de valores declarados, vale a pena reter:
- Uma EPD de fabricante declara λD = 0,037 W/(m·K), com unidade declarada de 1 kg e densidade de referência de 45 kg/m³.
- Outra EPD verificada cita valores nominais de cerca de 0,037–0,038 W/(m·K) para aplicação insuflada, com densidades de aplicação entre 28 e 60 kg/m³.
- Os valores fractis de ETA aparecem ligeiramente acima dos valores nominais de EPD, porque incorporam margem estatística, tema que desenvolvemos mais adiante.
Na prática, um estudante que precise de um único número para um cálculo preliminar pode usar 0,037–0,039 W/(m·K), desde que indique a densidade e a fonte, consultando técnicas detalhadas no guia de instalação de isolamento para aplicação correta. Para um projeto concreto, o valor correto é o do produto específico, na densidade em que vai ser instalado.
Factores que alteram a condutividade: densidade, humidade, temperatura e porosidade
A condutividade da celulose não é uma constante. Quatro variáveis explicam a maior parte da dispersão entre ensaios.
- Densidade: a densidade determina o equilíbrio entre ar imóvel e fibra sólida. Com densidade muito baixa, a rede fica solta e o ar pode circular. Com densidade muito alta, aumentam os contactos entre fibras e a condução pelo sólido. Por isso os documentos técnicos declaram λ para faixas de densidade e não para um valor único.
- Humidade: a água conduz o calor muito melhor do que o ar, pelo que a humidade absorvida eleva λ. As avaliações técnicas europeias definem factores de conversão de humidade (fu1, fu2, Fm) para passar do valor em estado seco ao valor em condições de utilização.
- Temperatura: a dependência é fraca, mas mensurável em redes de fibras, e é por isso que os ensaios fixam a temperatura média, normalmente 10 °C.
- Porosidade e contacto entre partículas: uma colocação irregular, com vazios ou camadas mal preenchidas, degrada o desempenho real face ao valor de laboratório. A aplicação insuflada ou projetada, ao formar uma camada contínua, limita as pontes térmicas.
λ de rede de cerca de 0,60 W·m⁻¹·K⁻¹ em redes densas e não porosas. Um estudo da ACS mediu este valor em redes de nanocristais de celulose a 295 K, e estima cerca de 1,9 W·m⁻¹·K⁻¹ ao longo de fibrilas individuais.
A comparação é instrutiva. A fibra sólida conduz bem, e a rede densa já conduz bem menos. O isolamento de celulose só atinge valores de 0,037 W/(m·K) porque o volume é sobretudo ar parado entre fibras. É a porosidade, e não a celulose enquanto polímero, que produz o desempenho isolante. Para o leitor interessado na parte construtiva, o nosso artigo sobre a fibra de celulose projetada descreve como o método de aplicação condiciona a densidade final.
Normas e documentos técnicos: EN 15101-1, ETA e EPD
Três tipos de documento sustentam os valores declarados, e cada um responde a uma pergunta diferente.
- EN 15101-1: especifica os requisitos do produto de celulose a granel antes da instalação, incluindo ensaios de desempenho térmico, assentamento e reação ao fogo. Os anexos normativos detalham a determinação da resistência térmica e os métodos de ensaio de assentamento e de reação ao fogo. A versão consolidada com a alteração A1 estabelece que produtos com λ a 10 °C superior a 0,060 W/(m·K) ficam fora do âmbito, e que os valores declarados seguem a EN 10456 e os anexos da EAD.
- EAD e ETA: o documento de avaliação europeu e a avaliação técnica de cada produto apresentam o valor fractil λ10,dry,90/90 e o valor declarado λD(23,50). A designação 90/90 significa que o valor corresponde ao fractil de 90 % com nível de confiança de 90 %, ou seja, é deliberadamente conservador face à média dos ensaios.
- EPD: a declaração ambiental de produto indica a unidade declarada (1 kg), a densidade de referência e um λD nominal para cálculos de ciclo de vida. Serve para análise ambiental e para verificar a coerência com o ETA, não substitui este último na declaração de desempenho térmico.
Como se mede e se reporta λ: métodos, provetes e um exemplo de cálculo
O ensaio térmico é feito em laboratório sobre provetes preparados segundo os anexos da norma de produto, com a densidade e a humidade controladas. O anexo A das normas de referência reúne os procedimentos para determinar a resistência térmica e a condutividade declaradas e para preparar os provetes. Os resultados passam depois por conversões estatísticas e de humidade até chegarem ao valor declarado.
Em termos de fluxo de trabalho, a leitura de um relatório de ensaio segue estes passos:
- Identificar a densidade do provete e confirmar que corresponde à densidade de aplicação prevista na obra.
- Verificar o estado de humidade do ensaio (seco, ou condicionado a 23 °C e 50% de humidade relativa).
- Distinguir o valor medido do valor fractil e do valor declarado.
- Aplicar os factores de conversão de humidade do ETA se as condições de utilização diferirem das do ensaio.
- Calcular R com o λ escolhido e comparar com o objetivo do projeto.
Para ilustrar o passo 5, suponha-se, a título de exemplo, um objetivo de R = 7,5 m²·K/W numa cobertura:
A espessura resulta de e = R × λ. Passar de 0,037 para 0,040 W/(m·K) acrescenta cerca de 2 cm de camada, o que mostra por que razão a escolha do valor de λ não é um pormenor. Para dimensionar por elemento construtivo, o nosso guia sobre a espessura da celulose aprofunda os valores a pedir em cada caso.
Recomendações para investigação e projeto ao usar valores de λ
Quem escreve uma tese, um artigo ou uma memória de cálculo deve tratar λ como um dado com proveniência, não como um número solto.
- Preferir valores declarados: use o λD do ETA ou da declaração de desempenho do produto, e não médias de literatura, sempre que o produto esteja identificado.
- Documentar as condições: registe a densidade, a humidade e o método de aplicação (insuflado ou projetado) a que o valor se refere.
- Indicar a referência de densidade: se recorrer a um valor de literatura, escreva a densidade correspondente e aplique o factor de humidade quando as condições de serviço o exijam.
- Citar as normas: refira a EN 15101-1 e o ETA aplicável, com a versão em vigor, e descreva o método de ensaio quando for um resultado próprio.
- Separar propriedade de desempenho: λ é do material, o desempenho do elemento depende também da execução, das juntas e da estanquidade ao ar. Para avaliar a obra real, o nosso artigo sobre o teste blower door explica o que se mede em obra.
Para leitores que comparem celulose com outros isolantes, o ponto de partida honesto é comparar valores declarados, na mesma densidade de aplicação e nas mesmas condições de humidade, e não valores de fichas comerciais de origem diversa. Quando o tema é a implementação em edifícios, o artigo sobre a celulose aplicada em edifícios faz a ponte entre as propriedades e os usos.
Resumo técnico: números a reter e passos para aplicar
Os números essenciais cabem em poucas linhas, e convém reportá-los sempre com a respetiva fonte.
- Intervalo de referência: 0,035–0,040 W/(m·K) para a celulose isolante.
- Valor declarado habitual: λD tipicamente entre 0,037 e 0,039 W/(m·K), conforme o produto.
- Normas a citar: EN 15101-1 e a EAD/ETA do produto, consultando a EPD para a informação ambiental.
- Passos práticos: escolher λ em função da densidade e da humidade, converter com os factores do ETA, calcular R = e / λ e documentar o ensaio e as conversões.
O que a nossa prática de obra ensina sobre valores normativos
Este artigo aborda a leitura de relatórios de ensaio e a sua relação com a realidade do telhado. Na nossa prática, o valor declarado é o ponto de partida: o que determina o resultado final é a densidade que se consegue efetivamente na camada e a continuidade do preenchimento. Por isso associamos a aplicação a diagnóstico, a verificação da densidade e a testes de estanquidade quando a obra o justifica. Se precisar de um relatório técnico detalhado, fale connosco.
— Mathieu
Do valor normativo ao desempenho real: o que fazemos por si
Um λ correto no papel só conta se chegar à obra. Fazemos essa passagem com o nosso Diagnóstico Técnico Global, a aplicação de fibra de celulose, a consultoria para obra e a fiscalização e acompanhamento dos trabalhos. O objetivo é dimensionar o isolamento a partir de valores declarados. Descubra todos os serviços que prestamos e peça-nos um orçamento.
Perguntas frequentes
Qual é a condutividade térmica típica da celulose?
A condutividade térmica da celulose isolante situa-se normalmente entre 0,035 e 0,040 W/(m·K). Os valores declarados dos produtos ficam habitualmente em torno de 0,037–0,039 W/(m·K), conforme a densidade e o método de aplicação. Para um cálculo de projeto, use o valor do produto concreto.
A humidade altera a condutividade da celulose?
Sim. A água conduz o calor melhor do que o ar, pelo que a humidade absorvida aumenta λ. As avaliações técnicas europeias fornecem factores de conversão de humidade para passar do valor em estado seco ao valor em condições de utilização.
O que significa λ10,dry,90/90 num ETA?
É um valor conservador, pois fica acima da média dos ensaios. O valor declarado λD(23,50) obtém-se por conversão, e é o que se usa no projeto.
Qual é a diferença entre condutividade e difusividade térmica?
A condutividade mede a capacidade do material para transportar calor, e entra no cálculo da resistência térmica. A difusividade mede a rapidez com que o material equilibra a temperatura, e interessa em regime transitório. São grandezas distintas e não devem ser trocadas num relatório.
Fontes
- [Thermal Conductivity of Porous and Dense Networks
of Cellulose Nanocrystals | Macromolecules | ACS Publications](https://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.macromol.2c00153) - En-standard