As propriedades isolantes da madeira, melhor exemplificadas pelas casas de madeira

A madeira tem um comportamento interessante quando em contacto com uma fonte de calor. Se colocarmos uma chama aberta debaixo de uma pilha de madeira seca, esta inflamar-se-á e arderá, libertando calor. No entanto, se mexermos com uma colher de pau numa panela a ferver ou a fritar algo em óleo quente, a cauda da colher não aquece, permitindo-nos desfrutar do nosso cozinhado. Estas duas manifestações estão relacionadas com as propriedades térmicas da madeira. Estas propriedades são responsáveis pela capacidade da madeira de ser um bom isolante térmico natural, mas também pela sua utilização como fonte de energia, que se tem tornado cada vez mais popular nos últimos tempos.

As propriedades térmicas da madeira

As propriedades térmicas da madeira são o poder calorífico, a condutividade térmica, o calor específico e a difusividade térmica.

Poder calorífico é a quantidade de calor libertada por um kg de madeira durante a combustão. A madeira é um material que contém água e o seu poder calorífico depende do seu teor de água, sendo tanto maior quanto mais seca for a madeira. Isto deve-se ao facto de parte do calor libertado ser utilizado para evaporar a água no seu interior. A madeira anidra, completamente seca, apresenta o poder calorífico máximo. No entanto, o valor real é muito inferior porque a madeira destinada à combustão tem um teor de humidade por vezes superior a 12-14%. Saiba mais sobre o poder calorífico dos diferentes tipos de madeira aqui.

Condutividade térmica é a propriedade da madeira de conduzir o calor. É expressa em termos do coeficiente de condutividade térmica λ (lambda) e representa a quantidade de calor que passa através de uma parede plana com uma superfície de 1 m² e uma espessura de 1 m durante uma hora, com uma diferença de temperatura entre os dois lados da parede de 1°C. Em suma, o coeficiente λ indica-nos o grau de isolamento da madeira. O seu valor depende da espécie, da densidade, da orientação em relação ao eixo central, da humidade. Como varia em função destes elementos, vemos imediatamente.

Calor específico é a quantidade de calor necessária para aumentar a temperatura de um kg de madeira em 1°C. Aumenta com o aumento da temperatura e da humidade. O calor específico da madeira é muito mais elevado do que o dos metais, ou seja, para a mesma quantidade de calor recebido, a temperatura da madeira aumenta muito menos do que a do metal. É por isso que não temos problemas quando utilizamos uma colher de madeira para mexer os alimentos, ao passo que temos de abandonar rapidamente a colher de metal porque esta aquece.

Difusividade térmica é a capacidade de um material aumentar a sua temperatura a um determinado ritmo sob a ação da temperatura. O coeficiente de difusividade térmica é basicamente a razão entre a sua capacidade de conduzir calor e a sua capacidade de o armazenar. Na madeira, este rácio é muito menor do que no metal, o que explica as suas propriedades isolantes. A difusividade térmica da madeira depende da humidade, da temperatura e da direção em relação ao eixo central. O coeficiente de difusividade térmica é importante no processo de secagem da madeira, na colagem a quente, na vaporização e na prensagem.

Quanto mais poroso e menos denso for o material, melhor isolador térmico é

A madeira é um isolante térmico natural devido à sua estrutura celular. Os espaços vazios no interior são responsáveis por esta propriedade porque não contribuem para a transferência de calor de uma parte para outra. Por conseguinte, quanto mais porosa e menos densa for a madeira, melhor isolante é. As suas propriedades isolantes fazem dela um bom material de construção, com menor consumo de energia onde é utilizada. Por exemplo, o coeficiente de condutividade térmica da madeira de construção é de 0,13 W/mK, enquanto que para o betão armado e a alvenaria é de 2,30 W/mK.

As capacidades de isolamento não dependem apenas de densidade da madeira mas também por espécie, teor de humidade, direção em relação ao eixo central e temperatura. Quanto maior for o teor de água, maior será a condutividade e menos isolante será a madeira. Isto deve-se ao facto de a água preencher os espaços vazios, ajudando assim a transferência de calor. Na direção longitudinal, a condutividade da madeira é 2 a 3 vezes superior à das direcções radial e tangencial. Sendo ao longo da fibra, o calor é conduzido mais facilmente, sendo a madeira menos isolante nesta direção. A condutividade também aumenta com o aumento da temperatura, quando a expansão na direção radial e tangencial é maior. Devido a esta dilatação, a quantidade de calor transferida nestas direcções é maior, o que leva a uma diminuição das propriedades isolantes.

Como já referi, as capacidades de isolamento da madeira dependem também da espécie. As diferentes densidades e estruturas celulares fazem com que algumas espécies sejam mais adequadas do que outras para pavimentos, revestimentos ou mesmo para a construção de casas. Estudando estas propriedades, verificamos que o choupo canadiano (0,090 W/mK) e o abeto (0,110 W/mK) têm muito melhores propriedades isolantes do que o carvalho (0,197 W/mK) ou a ameixoeira (0,179 W/mK). Saiba mais aqui um estudo muito interessante sobre as propriedades de isolamento térmico de mais de 30 espécies de madeira.

Porque é que as casas de madeira são o melhor exemplo das propriedades isolantes da madeira

O melhor exemplo das propriedades isolantes da madeira é casas em bușteni. São construídos inteiramente com troncos resinosos não transformados, sem outras camadas de isolamento. O único elemento isolante utilizado é entre os troncos, e contribui principalmente para uma melhor ligação entre os troncos. Se a casa for bem feita, se a madeira tiver sido previamente seca para não ser demasiado trabalhada e se não houver fendas entre os troncos, a casa mantém-se quente no inverno e fresca no verão, e isso sente-se logo que se entra na casa.

Isolamento da sua casa é fornecida apenas por toros resinosos que, devido à sua baixa densidade, têm um coeficiente de transferência de calor mais baixo. A capacidade de armazenamento de calor é elevada, pelo que a madeira armazena calor no exterior durante o dia e liberta-o no interior durante a noite. Se a madeira tiver sido deixada a secar antes da construção e se a casa tiver sido deixada a assentar depois da construção, a humidade da madeira será baixa e a transferência de calor será lenta.

Embora a madeira seja um bom material de isolamento, não é mais eficaz do que os materiais de isolamento

Com exceção das casas de madeira, em que a espessura do tronco é suficiente para proporcionar o isolamento térmico necessário, a casas com estrutura de madeira é necessário um material de isolamento. As propriedades de isolamento da madeira não são suficientes e é necessária uma camada adicional para obter uma casa energeticamente eficiente. A vantagem destas casas é que grande parte do isolamento é colocado nas paredes, resultando numa casa bem isolada com uma área de chão maior.

As propriedades isolantes da madeira são também utilizadas para fabricar materiais de isolamento altamente eficazes. Colchões e painéis de fibra de madeira não só têm muito boas propriedades de isolamento (0,038 W/mK), como a vantagem de serem naturais traz benefícios adicionais óbvios.

Espero que as informações abaixo sejam interessantes e úteis. Como sempre, as adições são bem-vindas. E se tiver quaisquer perguntas ou dúvidas, deixe-as no espaço dedicado abaixo. Responderei com certeza.