Calculadora de Resistência Térmica (R, RSI e U)

Aqui o isolamento serve para manter o calor do lado de fora

Quase tudo que se publica sobre resistência térmica foi escrito para um problema de inverno: segurar dentro de casa o calor que o aquecedor produziu. No Brasil, em sete das oito zonas bioclimáticas, a pergunta é a oposta — como impedir que o calor de fora entre, e como não pagar por isso no compressor do ar-condicionado.

A física é a mesma e a conta é a mesma: resistência em série, transmitância como inverso do total. O que muda é onde vale a pena gastar. Num clima frio o vilão é a parede, porque ela tem a maior área. Num clima quente e ensolarado o vilão é a cobertura, porque é ela que recebe sol a pino nas horas em que você mais quer o ambiente fresco. Um projeto que copia a receita americana e capricha na parede enquanto deixa a laje nua está resolvendo o problema de outra pessoa.

A norma brasileira fala em transmitância, não em R

A NBR 15220-3 recomenda limites de transmitância térmica — o U, em W/m²·K — e não valores de R. A INI-C, a instrução normativa do Inmetro para edificações residenciais que sucedeu o RTQ-R, segue a mesma linguagem. Então antes de qualquer coisa é preciso saber traduzir:

• R é resistência. Soma em série, camada por camada, e quanto maior, melhor.
• RSI é o mesmo R em unidade métrica, m²·K/W. R imperial × 0,1761 = RSI.
• U é transmitância, W/m²·K. É U = 1 ÷ RSI, e quanto menor, melhor.
• λ é condutividade do material, W/m·K. É propriedade do material, não do fechamento; a espessura ainda não entrou.

Os catálogos importados vêm em R imperial: R-13, R-19, R-30. Um R-30 americano é RSI 5,28 — e não RSI 30. O fator entre os dois é 5,678, quase seis vezes, então trocar um pelo outro não é imprecisão, é erro de ordem de grandeza. É por isso que esta ferramenta mostra R, RSI e U na tela ao mesmo tempo: com os três à vista, a confusão não sobrevive.

Vale lembrar ainda que a NBR 15220-2 adota resistências superficiais próprias — Rsi de 0,13 e Rse de 0,04 m²·K/W para parede — ligeiramente diferentes dos filmes de ar da tradição ASHRAE. Em fechamento bem isolado a diferença é irrelevante; em parede nua ela aparece na segunda casa decimal.

As oito zonas e o que cada uma exige

O zoneamento bioclimático da NBR 15220-3 divide o país em oito zonas e recomenda, para cada uma, um limite de transmitância para parede e para cobertura, além de atraso térmico e fator solar:

Repare que o limite de cobertura é praticamente o mesmo no país inteiro, enquanto o de parede oscila. Nas zonas quentes e úmidas a norma aceita parede leve refletiva com U alto, porque ali a estratégia é ventilar e sombrear, não vedar. Nas zonas 4, 6 e 7 — quente e seca, com grande amplitude entre dia e noite — ela pede parede pesada, U ≤ 2,20 e atraso térmico alto, para que o calor do meio-dia só chegue lá dentro de madrugada, quando já não incomoda.

Em R imperial, U ≤ 2,00 W/m²·K equivale a algo em torno de R-2,84, e U ≤ 3,60 a R-1,58. São números modestos perto dos R-49 e R-60 do código americano — e é exatamente esse contraste que explica por que copiar recomendação de sótão americano não faz sentido aqui.

Telhado e laje: onde está o ganho de verdade

Rode os fechamentos prontos da ferramenta e o padrão salta:

As duas primeiras linhas são a construção residencial brasileira comum, e as duas reprovam no limite de 2,00 W/m²·K por uma margem larga. A partir da terceira linha o problema está resolvido — e o salto entre a segunda e a terceira é uma manta que custa uma fração do telhado.

A laje sozinha não resolve porque concreto não isola: 10 cm de concreto de densidade normal valem RSI 0,057, ou R-0,32. O que a laje faz é atrasar. Massa alta segura o pico do meio-dia e o devolve à noite, e em cidade que esfria à noite isso é uma vantagem. Onde a mínima não cai, o atraso apenas transfere o desconforto para a hora de dormir.

Manta aluminizada, telha sanduíche e o que escolher

A manta térmica aluminizada sob a telha não isola por espessura — os 3 ou 5 mm dela não fariam diferença nenhuma por condução. Ela funciona por radiação: a face de alumínio tem emissividade baixa e se recusa a irradiar calor para a câmara de ar abaixo. Por isso o item da tabela é câmara de ar com uma face refletiva, e não "manta": sem a folga de ar, não há o que refletir e o ganho vira quase zero. Poeira acumulada sobre o alumínio tem o mesmo efeito, o que faz da instalação com a face refletiva voltada para baixo, protegida, a mais durável.

A telha sanduíche resolve por condução: duas chapas metálicas com EPS ou poliuretano no meio. Trinta milímetros de EPS já levam a cobertura para perto de U 1,0 W/m²·K, e o poliuretano, com condutividade menor, chega ao mesmo com menos espessura. A chapa metálica em si não contribui com nada mensurável — aço tem condutividade em torno de 55 W/m·K, o que é resistência praticamente nula. Quem compra telha metálica simples achando que "metal reflete" está confundindo reflexão de radiação solar na superfície com resistência à condução, que são coisas diferentes.

EPS ou lã sobre a laje é a opção mais eficaz por real gasto em obra existente com laje plana, e a que a ferramenta mostra chegando a U 0,6. Exige proteção mecânica por cima e atenção à impermeabilização.

A parede brasileira e a ponte térmica que ninguém desenha

Uma parede de bloco cerâmico furado de 9 cm com reboco dos dois lados fica em torno de U 2,5 W/m²·K, coerente com as tabelas da NBR 15220-2. Passa no limite das zonas 1, 2, 3, 5 e 8; reprova nas zonas 4, 6 e 7, que pedem parede pesada. O bloco de 14 cm melhora um pouco; 30 mm de EPS no miolo ou por fora resolvem de vez.

A ponte térmica existe aqui também, só que com outro culpado. Na construção com montantes de madeira, o vilão é o montante. Na alvenaria brasileira, são o pilar, a viga e a cinta de amarração: concreto armado atravessando a parede inteira, com condutividade de 1,75 W/m·K contra os 0,04 do EPS. Uma parede isolada por dentro que passa reto pelo pilar tem, naquela faixa, o desempenho do concreto puro — e é ali que aparece mofo, porque é ali que a superfície interna fica mais fria no inverno e mais quente no verão. O campo de fração de estrutura da ferramenta serve para estimar esse efeito: entre com a fração de área que pilar e viga ocupam e com o R por polegada do concreto, 0,08.

O que isso faz na conta do ar-condicionado

A carga de condução que atravessa um fechamento sai de Q = A × U × graus-dia × 24, e o compressor entrega essa carga dividida pelo COP do aparelho. Num telhado de 80 m² numa cidade de zona 8, sair de U 3,3 para U 1,4 com manta aluminizada corta cerca de 57% do calor que entra por ali. Com tarifa perto de R$ 0,95/kWh e um split de COP 3,2, a diferença fica na casa de quatro dígitos por ano — e o investimento na manta costuma se pagar antes do fim do segundo verão.

Duas ressalvas honestas. A primeira: esse número é um teto, porque supõe o ar-condicionado ligado durante todos os graus-dia; casa que só usa o aparelho à noite economiza menos. A segunda, mais importante: a conta acima é só condução. O ganho solar direto num telhado brasileiro costuma ser maior que ela, e é atacado por coisas que o R não mede — cor clara da telha, ventilação do ático, beiral e sombreamento. Um telhado branco e um ático bem ventilado podem render mais que a manta, e o ideal é ter os dois.

Dobrar o R não dobra a economia

A perda é proporcional a U, e U é o inverso de R. Cada incremento de R elimina uma fatia menor do que sobrou:

• De RSI 0,3 para 0,6 você elimina metade da perda.
• De 0,6 para 1,2, mais um quarto do original.
• De 1,2 para 2,4, mais um oitavo.
• De 2,4 para 4,8, mais um dezesseis avos — muito material para quase nada.

Cada passo é uma duplicação, cada um custa pelo menos o mesmo que o anterior e cada um rende metade. A ferramenta mostra, ao lado da economia do salto que você pediu, quanto renderia repetir exatamente o mesmo salto — é a curva aparecendo na tela em vez de ficar subentendida. Em algum ponto dela o dinheiro rende mais em sombreamento de janela, em ventilação cruzada ou num aparelho com COP melhor. No clima brasileiro esse ponto chega bem antes do que o folheto do fabricante sugere.

O que uma soma de R em série não enxerga

• Ganho solar. Sol batendo na telha é radiação, não condução por diferença de temperatura do ar. Cor, emissividade e sombreamento resolvem isso, e nenhum deles aparece num valor de R.
• Ventilação e infiltração. Ar quente entrando por fresta e por ático mal ventilado é carga real e invisível para o R.
• Umidade e condensação. Onde o ponto de orvalho cai dentro da parede decide se o fechamento seca ou mofa. É outro cálculo.
• Qualidade de instalação. Manta comprimida, emenda aberta ou faixa sem cobertura derrubam boa parte do desempenho nominal.
• Inércia térmica. Atraso térmico e fator solar são grandezas separadas na própria NBR 15220-3, e um regime permanente não as descreve.

Nada sai do seu navegador

Todo cálculo roda localmente como aritmética. Nada é enviado, nada é armazenado e não existe cadastro. A matemática mora num módulo separado, conferido fora do navegador contra exemplos resolvidos à mão — inclusive a conversão R ↔ RSI ida e volta e a média ponderada por área da ponte térmica — para que os números sejam verificáveis, e não apenas confiantes.