Isolamento: otimizaçãoProf. Simões

Objetivo• Levar em conta o aspecto custo x benefício ao dimensionar

a espessura de um isolamento

Conceitos• Em geral, quanto mais espesso o isolamento:

• Menor a transferência de calor• Menor custo energético• Maior custo com matéria prima e mão de obra

• A otimização visa encontrar a espessura ideal• Pode ser determinada:

• Pela temperatura externa do revestimento, para fins de segurançaou evitar condensação, por exemplo.• Nesse caso, os cálculos são os já realizados

• Por razões econômicas

• Caso a escolha dependa do fator econômico, segue um exemplo ilustrativo

Exemplo (ilustrativo)• Uma parede de tijolos será revestida com um isolante térmico nas

condições abaixo. Determinar a espessura ótima do isolamento !"#$ porm2, considerando o aspecto econômico, no período de um ano.

%"&' = 60°,

%-.' = 20°,

ℎ"&' = 25 2345

ℎ-.' = 12 2345

!'"7 = 0,25 3

9'"7 = 0,5 235

: = 4800 ℎ=:>

9"#$ = 0,038 239

92ℎ @ABC> = D$ 0,60

Exemplo (ilustrativo)• O fluxo de calor perdido (W) por m2 pode ser calculado por:

• E o calor perdido anualmente por m2 (W/ano), sendo n o número de horas de funcionamento por ano:

! = # $ Δ&

Onde

# = '()*+'+),-) ./(01/ 2) -31,45+44ã(

# =189=

18: + 8< + 8=

=1

1ℎ:+?9@A#9@A

+ ?@BC#@BC

+ 1ℎ<

D = # $ ∆& $ , =Δ&89$ , =

Δ&1ℎ:+?9@A#9@A

+ ?@BC#@BC+ 1ℎ<

$ ,

Lembrando que:

8FCGH =?

# $ I

8FCGJ =1

ℎ $ I

Exemplo (ilustrativo)• Em seguida, é conveniente elaborar uma planilha que

pondere os custos para as várias opções de isolamento:

2 3 4 5 61

1 Consultar fabricante ou fornecedor 4 !"#$% = ' ∙ )"#$% *%+ ,-

2, = 1

1ℎ1 +

1$23,$23 +

12#%,2#% +

1ℎ2 5 Consultar fabricante ou fornecedor

3 ' = , ∙ ∆6 ∙ 7 ∙ 10−3 [,-ℎ] 6!"#$% $%$=>= )%>"7= 3 + )%>"7= 4

Exemplo (ilustrativo)• Nesse exemplo teremos os seguintes valores:

Exemplo (ilustrativo)• Plotando os custos de isolamento, perda energética e custo

total, é possível identificar a espessura ideal, que é a que representa o menor custo total, neste caso, 30 mm.

Custo total

Custo do isolante

Custo do calor perdido

Exercício• Um forno de tijolos será revestido com um isolante térmico nas

condições abaixo. Determinar a espessura ótima do isolamento !"#$ porm2, considerando o aspecto econômico, no período de um ano.

%"&' = 120°-

%./' = 20°-

ℎ"&' = 252

345

ℎ./' = 152

345

!'"6 = 0,25 3

8'"6 = 0,52

35

9 = 4800ℎ

<9=

8"#$ = 0,0402

38

82ℎ >?@A= = B$ 0,50

Suponha que o custo por m2 desse isolanteseja dado por: D$

EF= ! 3 G 800 − 3,4

Resposta: 85 mm Obs.: Fazer uma planilha Excel