(g/m.h.Pa) Resistência térmica Resistência à difusão do vapor 1/λ 1/π Fluxo de calor Fluxo de vapor de água q g (W/m2) (g/m2.h) Lei de Fourier Lei de Fick q = -λ.gradT g = -π.grad(pw) 1) O documento discute os diferentes tipos de humidade em edifícios e os fenômenos de condens

1. HUMIDADES EM EDIFÍCIOS
Fenómenos de condensação
António Moret Rodrigues
IST

2. ÍNDICE (1)
Introdução:
Tipos de humidade (1 slide)
Humidade de obra (1 slide)
Humidade ascensional (1 slide)
Humidade higroscópica (1 slide)
Humidade de infiltração (1 slide)
Humidade de condensação (2 slides)
Higrometria:
O ar húmido (1 slide)
Grandezas características (7 slides)
Cartas psicrométricas (2 slides)
Condensações superficiais (1 slide)

3. ÍNDICE (2)
Transporte de humidade:
Mecanismos (1 slide)
Higrospicidade:
Conceito (1 slide)
Difusão do vapor:
Lei de Fick (1 slide)
Distribuição da pressão (1 slide)
Analogia difusão do vapor/calor
Difusão do vapor:
Condensações interiores (1 slide)
Risco de condensações
Digrama de Glaser (1 slide)
Diagrama de Glaser
Zona de condensação (1 slide)
Condensações: efeito do isolamento térmico (1 slide)

4. INTRODUÇÃO: tipos de humidade
A manifestação de humidade nos edifícios pode
provocar graves perturbações funcionais,
reduzindo a durabilidade dos materiais e as
condições de habitabilidade (salubridade).
Distinguem-se os seguintes tipos de humidade:
humidade de obra;
humidade ascensional (absorção e capilaridade);
humidade por fenómenos de higrospicidade;
Humidade de infiltração;
humidade de condensação;
humidade devida a causas fortuitas.

5. INTRODUÇÃO: humidade de obra
A água utilizada no fabrico dos
materiais é normalmente
adicionada em excesso, e a
sua eliminação por secagem
processa-se nos primeiros 6
meses a 1 ano após a
conclusão da obra.
A esta água acresce também a
água das chuvas durante a construção da obra.
Desta forma, nos primeiros tempos podem ocorrer
sinais de humidade que decorrem do processo
natural de secagem.

6. INTRODUÇÃO: humidade ascensional
Manifesta-se nas paredes
e pavimentos térreos,
quando não são tomadas
precauções para evitar a
ascensão da água por
absorção e capilaridade.
Eflorescências
Criptoflorescências

7. INTRODUÇÃO: humidade higroscópica
Resulta do facto de muitos
materiais conterem sais com
propriedades higroscópicas,
ou seja, com capacidade de
absorverem humidade do ar.
Estes sais dissolvem-se para
uma humidade do ar acima dos 65-70%, voltando
a cristalizar, com grande aumento de volume,
quando esta baixa daqueles valores.
As anomalias caracterizam-se por manchas de
humidade em zonas de grande concentração de
sais.

8. INTRODUÇÃO: humidade de infiltração
Resulta essencialmente da
penetração da água da chuva,
através de fissuras e juntas de
construção (vãos de janela,
ligações estrutura-parede).
Manifesta-se através de
manchas que desaparecem
no tempo seco, deixando por
vezes auréolas características
que tomam a forma de círculos concêntricos
quando resultam de chuvadas acompanhadas de
vento forte.

9. INTRODUÇÃO: humidade de condensação I
A regulamentação térmica procura prevenir a
humidade de condensação,
por ser uma das causas mais
frequentes de patologias e de
degradação do ambiente
interior dos edifícios.
Este tipo de humidade resulta
da condensação do vapor de
água sobre os paramentos ou
no interior dos elementos de
construção e manifesta-se
sob a forma de fungos ou bolores.

10. INTRODUÇÃO: humidade de condensação II
As condensações estão associadas ambientes
húmidos e mal aquecidos e/ou deficientemente
ventilados.
Nestas condições a humidade do ar pode atingir
o limite máximo permitido para o estado de vapor,
ocorrendo neste caso mudança de fase, com a
passagem ao estado líquido (condensação).
Para compreender as condições em que ocorrem
as condensações é necessário recorrer à
higrometria (psicrometria), que estuda e mede a
humidade do ar atmosférico.

11. HIGROMETRIA: o ar húmido
O ar atmosférico é composto por uma série de
gases, como o oxigénio, o azoto, o hidrogénio, o
dióxido de carbono, etc., que entram na sua
composição em percentagens mais ou menos
fixas, e pelo vapor de água, cuja quantidade no ar
é bastante variável.
Para simplificar o estudo, a higrometria divide o ar
atmosférico em 2 únicos componentes: Ar seco
(a), constituído por todos os gases com excepção
do vapor de água, e Vapor de água (w).
À mistura Ar seco-Vapor de água a higrometria
designa por Ar húmido.

12. HIGROMETRIA: grandezas características I
Temperatura (θ) e pressão (p)
São as grandezas primárias do ar húmido, a partir
das quais podem ser constituídas todas as outras.
Numa mistura, a pressão exercida por cada gás
componente, como se actuasse sózinho, designase por pressão parcial desse gás.
No caso do ar húmido há a considerar a pressão
total da mistura (p), a pressão parcial do ar seco
(pa) e a pressão parcial do vapor de água (pw).
Pela lei de Dalton verifica-se a relação: p=pa+pw .

13. HIGROMETRIA: grandezas características II
A higrometria admite que o ar húmido, e portanto
também os seus dois componentes, obedecem à
lei dos gases perfeitos p=ρ⋅R (θ + 273.15).Assim:
Ar seco
Vapor de água
pa=ρa⋅287 (θ + 273.15) (Pa)
pw=ρw⋅461 (θ + 273.15) (Pa)
Humidade absoluta (ρw)
É a massa de vapor de água contido em cada m3
de ar húmido ou, o que é equivalente, a massa
específica de vapor de água contido no ar
húmido:
Mw
(Kg/m3)
ρw =
V

14. HIGROMETRIA: grandezas características III
Teor de humidade (W)
É a massa de vapor de água por unidade de
massa de ar seco:
M w (Kg H O/Kg ar seco)
W=
2
Ma
Sendo Mw=ρwV e Ma= ρaV, em que V é o volume
considerado da mistura, pode-se escrever:
287 p w
W=
461 p a
pw
ou W = 0.622
p − pw

15. HIGROMETRIA: grandezas características IV
Humidade relativa (ϕ)
É a relação entre a massa de vapor de água
contida num m3 de ar húmido (w) e a massa de
vapor de água que o mesmo conteria se fosse
saturado (s) à mesma temperatura e pressão:
Mw
ϕ=
Ms
ou
θ,p
ρw
ϕ=
ρs
(%)
θ,p
A partir das equações de estado pode-se também
escrever:
pw
ps – pressão de saturação do
ϕ=
p s θ,p
vapor de água

16. HIGROMETRIA: grandezas características V
A pressão de saturação do vapor de água é
uma função exclusiva da temperatura e pode ser
determinada por uma das seguintes correlações
ps=f(θ) (para θ ≥ 0):
Lei exponencial
⎛ 17.269 θ ⎞
p s ≅ 610.5 exp⎜
⎟ (Pa)
⎝ 237.3 + θ ⎠
Lei parabólica
(1 mmHg=133.322 Pa)
p s ≅ 0.018463 θ 2 + 0.27841 θ + 4.58 (mmHg)
Ocorre condensação quando pw=ps ⇒ ϕ=100%.

17. HIGROMETRIA: grandezas características VI
Grau de saturação (μ)
É a relação entre o teor de humidade do ar
húmido e o teor de humidade do ar saturado à
mesma temperatura e pressão:
W
μ=
Ws
ou
θ,p
p − ps
μ=ϕ
p − ϕp s
(%)
Quando o ar está saturado μ=ϕ=1, mas caso
contrário μ≠ϕ, embora sejam muito próximos.

18. HIGROMETRIA: grandezas características VII
Ponto de orvalho (θd)
É a temperatura (θd) para a qual a pressão do
vapor de água (pw) do estado do ar húmido
considerado é igual à pressão de saturação
correspondente a essa temperatura (ps(θd)).
Desta definição resulta que a temperatura de
orvalho se pode obter da relação pw=ps(θd), com
ps(θ) dado por uma das relações apresentadas.
237.3 ln(p w / 610.5)
Da lei exponencial: θd ≅
(ºC)
17.269 − ln(p w / 610.5)

19. HIGROMETRIA: cartas psicrométricas I
As cartas psicrométricas permitem determinar
todas as grandezas características do ar húmido
a partir do conhecimento de duas delas.
Num sistema (θ,pw) a
curva de saturação
(curva de ϕ=100%)
obtém-se de ps=f(θ).
Um estado do ar
húmido fica representado
por um ponto. No caso de A, ϕA=pwA/ps(θ1) e a
curva de ϕ=ϕA obtinha-se de pw=ϕA·ps(θ). Na
figura está também representado θd.

20. HIGROMETRIA: cartas psicrométricas II
A equação da família de curvas de igual valor de
humidade relativa é pw=ϕ·ps(θ), em que ϕ é um
parâmetro. Cada valor de ϕ fixa uma curva dessa
família.
Cada curva representa o lugar geométrico dos
pontos que têm uma
mesma humidade
relativa.
Sobre a curva de
saturação tem-se
ϕ=100%.

21. HIGROMETRIA: condensações superficiais
θp
Estado do ar
húmido interior
caracterizado
pelo ponto A.
A
θi
ϕi
A
pwi
ϕi
Quantidade
de água
condensada
Ocorrem
condensações se:
θp ≤ θ d
ou, o que é
equivalente, se:,
θp
θd
θi
pwi ≥ ps(θp)

22. TRANSPORTE DE HUMIDADE: mecanismos
A transferência de humidade através dos poros e
capilares de um elemento pode processar-se nas
fases de vapor (difusão) e líquida (capilaridade).
Os fenómenos de difusão e capilaridade são
função do teor de humidade do material. Abaixo
dum teor de humidade crítico o transporte por
capilaridade não é possível.
Teor de humidade inferior ao crítico
Não existe nenhum circuito
integralmente fechado por líquido
Teor de humidade superior ao crítico
Existem circuitos integralmente
fechados por líquido

23. HIGROSPICIDADE: conceito
Muitos materiais são higroscópicos, ou seja, têm
a capacidade de reter no interior dos seus poros
uma certa quantidade da humidade do ar até
atingirem um estado de equilíbrio com o ambiente.
Este processo de fixação da humidade designa-se
por “adsorção”:
a) Adsorção mono-molecular
caracterizada pela fixação duma
camada de moléculas de água
na superfície dos poros;
b) Fixação de várias camadas de
moléculas de água sobre a primeira
camada adsorvida;
c) Condensação capilar quando o
diâmetro d do poro é suficientemente
pequeno, da ordem dos 2 a 20 n.m
( 1 n.m = 10−9 m ).

24. DIFUSÃO DO VAPOR: lei de Fick
Se num elemento permeável ao vapor, existir um
desequilíbrio das pressões parciais de vapor (pw)
entre 2 pontos afastados de Δx, ocorre migração
de vapor do ponto a pressão mais elevada (pw1)
para o ponto a pressão mais baixa (pw2).
Este processo de transferência denomina-se por
difusão de vapor e é regido pela lei de Fick:
Forma discreta
unidimensional:
p w1 − p w 2
g=π.
Δx
Forma diferencial:
→
r
g = − π . grad p w
g – Densidade de fluxo de vapor de água (g/m2.h)
π - Permeabilidade ao vapor de água (g/m.h.mmHg ou g/m.h.Pa)

25. DIFUSÃO DO VAPOR: perfil da pressão
Elemento monocamada
pw
Na ausência de retenção de água (devida a higrospicidade,
condensação),a distribuição da pressão de vapor, como a
temperatura (lei de Fick e Fourier similares), é também linear:
g
p − p w0
p w ( x ) = p w 0 + we
⋅ x g = K D (p w 0 − p we )
pwe
e
pw0
g
x
e
π
pwi
- Permeância ao vapor
e
g
1
RD =
- Resistência à difusão
K D do vapor de água
pw0
KD =
Elemento multicamada
pw1
pw3
π2
π1
e2
p wi − p we
βi
Admitindo de novo que o fluxo se conserva,
π1
pw2
g
pwe
e3
e1
βe
p − p w 0 p w 0 − p w1 p w1 − p w 2 p w 2 − p w 3 p w 3 − p we
=
=
=
=
g = wi
=
donde:
3
e1
e2
e3
βe
βi
ek
βi + ∑
+ βe
π1
π2
π3
π
k =1 k
as resistências
g = K D (p wi − p we ) com K D = 1 /⎛ βi + ∑ e k + βe ⎞ Usualmente à difusão do vapor
⎜
⎟ superficiais
⎜
⎟
⎝
k
πk
⎠
podem desprezar-se (βi≈βe≈0)

26. ANALOGIA DIFUSÃO DO VAPOR/CALOR
CALOR
VAPOR DE ÁGUA
Condutibilidade térmica
Permeabilidade ao vapor de água
λ
π
(W/mºC)
(g/m.h.mmHg) ou (kg/s.m.Pa)
Resistência térmica de um
elemento com n camadas:
1 n ej
1
+∑ +
Rt =
(m2.ºC/W)
j λ
hi
he
j
Resistência à difusão do vapor de
um elemento com n camadas:
n e
j
(m2.h.mmHg/g)
R D = βi + ∑ + βe
ou (m2.h.Pa/g)
j π
j
Temperaturas dos ambientes
Pressões de vapor dos ambientes:
pwe (mmHg)
pwi (mmHg)
θi (ºC)
θe (ºC)
Densidade de fluxo de calor
através do elemento:
θ − θe
(W/m2)
q= i
Rt
ou
(Pa)
ou
(Pa)
Densidade de fluxo de vapor
através do elemento:
g=
p wi − p we
RD
(g/m2.h)

27. DIFUSÃO DO VAPOR: condensações interiores
O critério de ocorrência de condensações no
interior dos elementos é o mesmo já referido a
propósito das condensações superficiais: sempre
que em qualquer ponto se tenha pw ≥ ps(θ).
Isto implica conhecer o traçado da pressão parcial
de vapor ao longo do elemento e da pressão de
saturação que se verifica em cada ponto, e que é
função da temperatura do mesmo.
Um método simples de avaliar o risco de ocorrência
de condensações consiste em representar aquelas
curvas num mesmo gráfico (digrama de Glaser) e
avaliar a sua possibilidade de intersecção.

28. RISCO DE CONDENSASÕES: diagrama de Glaser
No diagrama de Glaser podem ocorrer 2 situações:
θi
a curva de pressão de saturação
θsi
não intersecta a distribuição de
θse θ
psi
e
pressão parcial de vapor de
pwi
ps
água - não existe risco de
pse
pw
pwe
ocorrência de condensações.
A curva de pressão de saturação θi
θsi
intersecta a de distribuição de
psi
pressão de vapor. Demarca-se
pwi
uma zona em que pw > ps, o que
não é fisicamente possível – há
lugar a condensações.
pw
ps
θse θ
e
pse
pwe

29. DIAGRAMA DE GLASER: zona de condensação
Determinação da zona de condensação
Zona pw < ps – nesta zona não
existe risco de condensação:
o fluxo mantém-se constante e
a pressão de vapor é linear
θi
θsi
psi
pwi
θse θ
e
pw1
pse
p
Zona pw > ps - nesta zona
pwe
p =p
ocorre condensação com
e
x2
0 x1
deposição de água líquida: o
fluxo de vapor diminui e pw= ps, sendo (x1, pw1) e
(x2, pw2) os pontos de tangência. A quantidade de
água retida tira-se da diferença entre os fluxos de
entrada e de saída: ml = π ⎛ p wi − p w1 − p w 2 − p we ⎞ (g/m .h)
&
⎜
⎟
⎜
⎟
w
⎝
x1
e − x2
s
w2
2
⎠
x

30. CONDENSAÇÕES: efeito do isolamento térmico
ISOLAMENTO PELO
EXTERIOR
Isolamento
térmico
Parede
ISOLAMENTO PELO
INTERIOR
Isolamento
Parede
térmico
Temperatura
Interior
Interior
Temperatura
Pressão de
saturação
Pressão de
vapor
Pressão de
vapor
Condensação
Pressão de
saturação
O fenómeno da condensação ocorre sempre que a pressão de
Vapor atinge a pressão de saturação. O risco de condensações
internas é maior para o caso de isolamento térmico pelo interior.