O que a emissividade realmente descreve
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A emissividade aparece em qualquer ficha técnica de um revestimento isolante, geralmente como um número pequeno entre 0 e 1. O que descreve está definido com precisão. O que daí resulta para um elemento construtivo depende da geometria — e é precisamente aí que, na prática, as coisas se tornam pouco rigorosas.
A definição está numa potência
Qualquer superfície acima do zero absoluto emite calor sob a forma de radiação eletromagnética. A lei de Stefan-Boltzmann descreve quanto:
M = ε · σ · T4 [W/m²]
σ é a constante de Stefan-Boltzmann, com o valor 5,67 · 10−8 W/(m²·K4), e T é a temperatura absoluta em kelvin. A emissividade ε é adimensional e indica que fração da radiação de um corpo negro ideal a superfície emite realmente.
Daqui resultam de imediato duas consequências:
- A quarta potência é o termo decisivo. Entre 20 °C (293 K) e 5 °C (278 K) há apenas 15 kelvin de diferença, mas o fluxo radiativo varia cerca de 20 por cento. Em superfícies industriais com 200 °C ou mais, a diferença torna-se drástica — aí, a radiação é a via de perda dominante.
- ε e o coeficiente de absorção são idênticos ao mesmo comprimento de onda. É essa a lei de radiação de Kirchhoff. Uma superfície que emite mal também absorve mal, ao mesmo comprimento de onda.
Valores típicos, e porque surpreendem
| Superfície | ε (onda longa) |
|---|---|
| Corpo negro (modelo teórico) | 1,00 |
| Reboco mineral, alvenaria, madeira | 0,90 a 0,95 |
| Tinta plástica (dispersão), seja qual for a tonalidade | cerca de 0,90 |
| Vidro de janela, sem revestimento | cerca de 0,84 |
| Revestimento Low-E sobre vidro | 0,03 a 0,17 |
| Folha de alumínio polida | 0,03 a 0,05 |
O valor mais importante desta tabela é o segundo. Praticamente todos os materiais de construção situam-se perto de 0,9. Um tijolo, um reboco de cal e cimento e uma tinta de parede branca praticamente não diferem na emissividade de onda longa.
E há um ponto que gera confusão com frequência: a tonalidade visível nada diz sobre a emissividade de onda longa. Uma tinta de dispersão preta e uma branca situam-se ambas perto de 0,9. A tonalidade influencia o coeficiente de absorção de onda curta, ou seja, a absorção da radiação solar — uma grandeza completamente diferente, para um comprimento de onda completamente diferente.
Onde uma emissividade baixa tem um efeito comprovado
Existem três aplicações bem documentadas, e todas têm algo em comum: a superfície com ε baixo está voltada para um espaço de ar ou para um grande gradiente de temperatura.
Vidro duplo (envidraçado isolante)
No espaço entre os dois vidros de um envidraçado duplo, uma parte considerável do fluxo térmico ocorre sob a forma de radiação entre as duas superfícies de vidro. Uma camada Low-E no vidro voltado para o interior reduz drasticamente essa parcela. O efeito é grande, mensurável e regulado na norma de produto — a evolução do vidro sem revestimento para o vidro térmico revestido é um dos maiores avanços que a física da construção conheceu nas últimas décadas.
Barreiras radiativas diante de uma camada de ar
Um revestimento laminado de alumínio só funciona como barreira radiativa se houver diante dele uma camada de ar parada. Se a mesma folha for laminada diretamente ou embutida no reboco, o efeito desaparece por completo: sem espaço de ar, não há troca radiativa que se possa reduzir, e o fluxo térmico continua a passar por condução.
Este é o erro de aplicação mais frequente nesta área — e a razão pela qual a situação de montagem tem de constar de qualquer comprovação.
Superfícies quentes em instalações técnicas
Em tubagens, reservatórios e caldeiras com temperaturas superficiais claramente acima da temperatura ambiente, a parcela radiativa domina devido à quarta potência. É aqui que um revestimento redutor de emissividade tem o seu campo de aplicação clássico.
Onde a questão se complica no elemento construtivo
Numa superfície de parede voltada para o interior, a situação é diferente da do espaço entre vidros, e a razão é simples: radiação e convecção ocorrem ali em paralelo, e a norma reúne ambas num único número.
A resistência térmica superficial Rsi, com o valor normativo de 0,13 m²K/W, não é uma grandeza puramente radiativa. Inclui a parcela convectiva — o movimento do ar junto à parede — tanto quanto a troca radiativa com as restantes superfícies do compartimento. Quem reduz a parcela radiativa altera Rsi, mas não na proporção que um cálculo puramente radiativo sugeriria.
Acresce ainda: a troca radiativa ocorre entre a parede e as restantes superfícies do mesmo compartimento, não contra o espaço exterior frio. A diferença de temperatura é, por isso, pequena — poucos kelvin, em vez dos 25 kelvin com que a comprovação segundo a DIN 4108-2 calcula. E é precisamente essa pequena diferença que entra na quarta potência.
O que daqui resulta para a temperatura superficial de um determinado sistema de parede não pode ser dito de forma genérica. Depende da relação entre as resistências ao longo de todo o elemento construtivo, da geometria do compartimento e da utilização. Uma percentagem indicada sem o respetivo sistema de parede não constitui, por isso, uma afirmação válida.
O que isto significa para uma ficha técnica
Três perguntas que devem ser feitas a qualquer indicação de emissividade:
- Para que faixa de comprimento de onda é válido o valor? Onda longa (radiação térmica à temperatura ambiente) ou solar (onda curta)? Ambos são valores de ε, mas descrevem fenómenos diferentes e têm ordens de grandeza diferentes.
- Segundo que método foi medido? Para a emissividade de onda longa, é habitual a medição segundo a EN 15976 ou com emissómetro segundo a ASTM C1371. Um valor sem indicação do método não é verificável.
- Face a que superfície e a que distância? Sem a situação de montagem, não é possível calcular a troca radiativa — e sem espaço de ar, é possível que nem sequer exista.
E o valor U?
Para as exigências decorrentes da lei alemã da eficiência energética dos edifícios e para os programas de apoio, o que conta não é a emissividade, mas sim o valor de cálculo da condutibilidade térmica segundo a DIN 4108-4, uma homologação técnica geral, uma Avaliação Técnica Europeia ou uma norma de produto harmonizada. Um valor de ε baixo não substitui esta comprovação, por mais plausível que seja a física subjacente.
Quem, numa conversa com o cliente, argumenta com a emissividade está, portanto, a invocar um efeito físico real — mas não uma grandeza com a qual se possa fundamentar uma candidatura a um apoio financeiro.
Fontes
- Lei de Stefan-Boltzmann e lei de radiação de Kirchhoff — fundamentos da transferência de calor
- DIN EN ISO 6946 — Resistência térmica e coeficiente de transmissão térmica, resistências térmicas superficiais
- DIN 4108-2 — Requisitos mínimos de proteção térmica, condições de referência da comprovação
- DIN 4108-4 — Valores de cálculo para proteção térmica e higrotérmica
- DIN EN 15976 — Determinação da emissividade; ASTM C1371 — método do emissómetro
- Gebäudeenergiegesetz (GEG) — Lei alemã da eficiência energética dos edifícios, bem como as perguntas frequentes (FAQ) do BEG EM sobre o reconhecimento de comprovações do valor U
Este artigo descreve relações físicas gerais. Não contém nenhuma afirmação sobre o efeito de um produto concreto. O que foi medido em obras específicas, com as respetivas condições de referência, encontra-se na página Referências e medições.