O USO DAS EMBALAGENS DE LEITE A FIM DE MELHORAR O CONFORTO TÉRMICO DAS RESIDÊNCIAS

INTRODUÇÃO

O Brasil por ser um país tropical possui estações de clima bem quente em boa parte do ano e o frio pode ser bem rigoroso em algumas regiões, sendo assim ao se construir moradias  é importante priorizar  materiais que ofereçam um bom conforto térmico, porém segundo Harris (2004) o assunto é deixado de lado nas construções de residências principalmente nas de baixa renda.

O conforto térmico é um assunto presente desde o início da existência humana, por exemplo, em busca de esquivar-se do frio descobrimos o fogo, dessa maneira entende-se como conforto térmico a sensação de bem-estar, onde não se sente nem frio nem calor. Dependente de três fatores predominantes, sendo eles: a temperatura, a umidade relativa e o movimento do ar, onde a temperatura é dada com mais importância dentre eles (ÇENGEL e GHAJAR, 2012).

Existem diversas pesquisas que buscam analisar a temperatura confortável para o ser humano, que até então encontra-se no valor médio entre 23ºC e 27ºC com pessoas vestidas e realizando tarefas sem muito esforço. Com isso fundamenta a incessante busca e lançamento de tecnologias para fornecer temperaturas nas residências melhores que a do ambiente (ÇENGEL e GHAJAR, 2012).

No entanto, elementos de tecnologia comercial que visam melhorar o conforto ambiental podem demonstrar valores acima das condições de milhões de residências familiares de baixa renda do Brasil, que segundo Martini e Trindade (2009), possuem coberturas de telhas de fibrocimento, tal material tem por característica aquecer rápido sob a incidência da luz solar, o que resulta na irradiação de calor para o interior da habitação. No inverno as telhas têm a função de manter o interior da residência quente, porém tal fenômeno não ocorre com a telha de cimento-amianto, que segundo Harris (2004) elas não retém o calor tornando o interior das residências frias, gera-se desconforto térmico de maneira a influenciar a qualidade da saúde dos residentes.

A temperatura interna de ambiente com cobertura de telha cerâmica e com telha de amianto foi analisada por Furtado et al. (2003), que verificaram que as diferenças entre os dois materiais são pequenas, por exemplo às 12 horas o ambiente com telha de cerâmica possuía uma temperatura de 30,40ºC enquanto a de amianto marcava 30,87ºC. Outra característica comparada por Furtado et al (2003) foi a carga térmica de radiação onde os dois materiais também apresentaram valores próximos.

As telhas recebem a luz solar diretamente, entendendo que há necessidade do uso de isolantes térmicos, todavia, famílias de baixa renda não tem acesso fácil a esse material (MICHELS et al, 2006). Sendo assim, viabilizar a melhoria térmica e ambiental, minimizar o consumo de energia elétrica das habitações das famílias de baixa renda e ainda oferecer o menor custo, denota a importância do estudo para descobrir outras possibilidades para tal desafio.

Nesse cenário surge então a sugestão da aplicação de caixas de papelão fabricadas pela empresa Tetra Pak®, utilizada comercialmente como embalagens de leite, sucos, alimentos prontos para o consumo em geral, como isolantes térmicos (MICHELS, et al 2006).

Um ponto de relevância é a disponibilidade gigantesca do material no Brasil, uma vez que segundo Neves e Castro (2012), as caixas Tetra-Pak representam um terço dos resíduos sólidos urbanos. As embalagens conhecidas como longa vida são compostas por quatro camadas de polietileno, uma camada de alumínio de 0,035 mm de espessura e uma camada de papelão. Tendo o total de 5% de alumínio, 20% de plástico e 75% de papelão (HARRIS, 2004).

Diante disso, sabe-se que a produção anual das embalagens é de cerca de 6 bilhões de unidades, se possível a separação completa dos materiais que formam as caixas Tetra Pak®, teremos disponível um recurso reciclável dos produtos: alumínio cerca de 8.400 toneladas por ano, plástico 33.600 toneladas por ano e papelão 168.00 toneladas por ano (HARRIS, 2004).

Conhecendo esses três materiais provenientes apenas de uma fonte, acredita-se que a reciclagem seja de fácil acesso e que se tenha êxito em reciclar 100% das embalagens, porém o que demonstra a CEMPRE (Compromisso Empresarial de Reciclagem) é que no ano de 2015 (último ano analisado pela empresa) apenas 21% das embalagens foram de fato recicladas no Brasil.

Esse dado nos remete a busca de justificativas e conforme Harris (2004), para se reutilizar as embalagens Tetra Pak® são necessários alguns cuidados, principalmente no momento da higienização, após o uso, as caixas devem ser bem lavadas, secas e armazenadas em local limpo e protegido de umidade, caso contrário pode prejudicar seu reuso, sendo assim, tal cuidado além é claro da falta de conhecimento de seus benefícios,  podem validar a baixa reciclagem das embalagens.

Superado o desafio de  recolher o material de forma viável para reutilização, pode-se atentar as técnicas necessárias para fabricação de placas e telhas com o uso da mistura de plástico e alumínio, embora há possibilidade de separar os componentes das embalagens Longa Vida, para reutilizar como coberturas ou telhas não há necessidade de separa-los, o que facilita e viabiliza a empregabilidade do uso como cobertura de residências, Martini e Trindade (2009) sugerem também que possa ser feita de forma artesanal, pelo próprio residente, diminuindo ainda o custo da obra.

Materiais e Métodos

O estudo desenvolvido foi dividido em quatro etapas, sendo elas: pesquisa bibliográfica, pesquisa experimental, medição de variáveis e análise de dados. A pesquisa bibliográfica consiste na compilação de livros, artigos, periódicos e obras, correlatos ao tema de conforto térmico proporcionado pelas embalagens Tetra Pak®, englobando a resistência do material com relação à variação de temperatura. Os documentos examinados foram adquiridos por meio de pesquisas online em bancos de dados como periódicos da Capes e Scielo, através das palavras-chaves Tetra Pak, embalagens de leite, transferência de calor e conforto térmico.

O desenvolvimento da pesquisa experimental foi realizado em duas residências, situadas no bairro Santa Terezinha, na cidade de Cuiabá, do estado de Mato Grosso. As duas residências escolhidas possuem dimensões iguais, sendo de alvenaria, com laje e telha de cerâmica romana e possuem área construída de 37m², com cinco janelas, distribuídas entre os dois quartos, banheiro, sala e cozinha, além disso duas portas que separam a parte externa da casa.

A telha de cerâmica romana apesar de apresentar um bom desempenho térmico como defende Peralta (2006), denota de muitas manutenções e precisa do uso da manta térmica para evitar infiltrações e goteiras, sendo considerada uma boa opção de telhado para a análise do comportamento da manta produzida pelos autores.

A coleta e segregação das embalagens Tetra Pak® foram realizadas de maneira manual no Restaurante Universitário, da Universidade Federal de Mato Grosso Campus Cuiabá, e destinada até a residência que recebeu a manta de caixas de leite, trataremos como residência um.

O material passou pelo procedimento de limpeza, lavagem e corte na residência um, para que todas as caixas ficassem padronizadas, seguindo para a secagem, onde foram posicionadas em uma área aberta com incidência solar.

Quanto aos equipamentos para realizar a montagem da estrutura, foram empregadas ferramentas de construção, como a trena utilizada para medir o telhado e a manta durante a montagem, martelo e pregos para fixar a manta nas tesouras da residência um, para unir as caixas de leite utilizamos grampeador e fita adesiva evitando assim vãos entre uma caixa e outra.

As embalagens foram talhadas e moldadas de maneira que ficassem semelhantes à geometria do telhado da residência um, as dimensões das caixas abertas podem ser vistas com mais clareza. A realização da alocação do protótipo foi embasada com os procedimentos recomendado por Selegatto (2013), onde a manta foi posicionada com a região laminada para cima. O aparato experimental tem escala real, com dimensões de uma cobertura duas águas, de aproximadamente 3,84 metros de comprimento e 6,4 metros de largura e altura do ático do madeiramento de 1,91 metros.

Para obter os dados de temperaturas interna das residências, foi empregado o uso do termômetro digital por infravermelho da marca Lasergrip, modelo GM400, vide figura 5 mais conhecido como “Pirômetro”, capaz de medir temperaturas de superfícies através da análise por meio das radiações emitidas pelo corpo, sem que exista o contato direto com o objeto alvo, o equipamento tem acurácia de 1,5ºC e pode detectar temperaturas entre -50°C até 400°C (Manual de Instruções do Equipamento).

O aferimento dessas medidas foi realizado entre os dias dezoito e vinte e oito, do mês de setembro de dois mil e dezoito, totalizando assim, dez dias, nos horários de 7 horas da manhã e 19 horas da noite. Quanto a escolha dos turnos, foram feitas devido às limitações de horários disponíveis do morador das residências.

Para a análise de dados foi desenvolvido um estudo de comparação entre os valores coletados, possibilitando verificar o conforto térmico de um lar mediante a adoção das embalagens Tetra Pak® como mecanismo de isolante térmico.

Resultados e Discussões

Como exposto, foi construído uma manta de caixas de leite, com as dimensões do telhado e disposta abaixo da laje que já existia na residência. Durante dez dias corridos houve a medição em alguns pontos da casa e realizado uma média dos valores obtidos, tanto na residência um, quanto na residência sem a manta. Os dados adquiridos foram traduzidos em forma de gráfico, para melhor visualização dos resultados.               

Segundo Santos (2013), o clima da cidade de Cuiabá é classificado como tropical semiúmido, identificando-se duas estações devidamente definidas em outono-inverno e primavera-verão, respectivamente estabelecidas como período seco e chuvoso, onde os meses de maio até setembro são considerados meses secos, com temperaturas máximas diárias que variam de 30°C a 36°C. De acordo com Oliveira (2011) esse fato ocorre devido a falta de influência marítima, à interferência do uso do solo urbano que intensifica a geração de ilhas de calor e, por conta das baixas trocas térmicas por convecção, pois a cidade apresenta ventos com velocidade média e de baixa frequência.

Nos dias analisados a temperatura média da cidade de Cuiabá, Mato Grosso, foi de 35ºC enquanto na residência em que estavam a manta a média chegou em 31,78ºC e na residência sem as caixas foi de 32,08ºC.

Conclusão

O presente estudo teve como objetivo analisar a ação das caixas de leite como refletor de radiação solar, e buscou comprovar sua eficiência quanto ao conforto térmico proveniente do material.  Porém, após a realização das medidas de temperatura, verificou-se que a variação foi menor do que o esperado.

Os possíveis motivos para tal resultado, temos: a existência da laje na residência analisada; a distância entre a cobertura da caixa e o telhado; e o comportamento físico da caixa.  A laje por si só possui propriedade física que estimula o conforto térmico e, portanto, a pequena diferença que houve entre as temperaturas pode ter sido provocada pela ação da laje.  A distância entre a cobertura montada e o telhado não foi suficiente para que houvesse a criação de uma camada de ar que essa pudesse prender o calor.

Nesse sentido, o presente trabalho deixa então a sugestão para os que os próximos estudos sobre o assunto sejam realizados em ambiente sem laje, ou ainda, que a manta de caixas de leite seja disposta em cima da cobertura, e em períodos onde haja maiores temperaturas externas.

Agradecimentos

Agradecemos primeiramente a Deus por dar oportunidade e sabedoria suficiente para que esse trabalho fosse realizado, dando forças e saúde para trabalhamos de forma íntegra. Agradecemos também aos colegas, ao professor João Márcio e os demais professores da Faculdade de Engenharia campus de Várzea Grande, da Universidade Federal de Mato Grosso, que ajudaram e fortaleceram na execução do artigo.

Agradecemos a empresa Novo Sabor Refeições, que ajudou na aquisição de materiais para realização do trabalho. Enfim, agradeço a todos que de alguma forma contribuíram com carinho e compreensão, deixando aqui nosso obrigado.

Referências

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HARRIS, Ana Lúcia Nogueira de Camargo. Do Lixo ao Elemento Construtivo: Embalagens de leite do tipo “longa vida” (tetrapak). Congresso Brasileiro de Ciência e Tecnologia em Resíduos e Desenvolvimento Sustentável, ICTR, p. 3943-3952. 2004.

LASERGRIP, Infrared Thermometer Operation Instruction – Model GM400.

MARTINI, D.; TRINDADE, T. Q. da. Modelagem Matemática da Reflexão da Radiação Solar Utilizando Embalagens Tetra Pak® como Isolante Térmico. XXXII Congresso Nacional de Matemática Aplicada e Computacional. 2009.

MICHELS, C.; LAMBERTS, R.; GUTHS, S. Avaliação da Redução no Fluxo de Calor Proporcionada Pelo Uso de Barreiras Radiantes em Cobertura. XI Encontro Nacional de Tecnologia no Ambiente Construído, ENTAC. 2006. ­­­

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ÇENGEL, Y.A.; GHAJAR, A. J. Transferência de Calor e Massa: Uma Abordagem Prática; adaptado por Mehmet Kanoglu; tradução Fátima A. M. Lino; revisão técnica: Kamal A.R.Ismail. – 4. Ed.  2012.

Autores: Isabelle Barbosa Evangelista Lucena, Gabrielly Pereira Fortes de Oliveira, Lameck Messias Alves Costa,João Marcio Pereira dos Santos