inércia higroscópica em museus instalados em edifícios antigos

321 Pages·2015·29.1 MB·Portuguese

D
2015
INÉRCIA HIGROSCÓPICA EM MUSEUS
INSTALADOS EM EDIFÍCIOS ANTIGOS
UTILIZAÇÃO DE TÉCNICAS PASSIVAS NO
CONTROLO DA HUMIDADE RELATIVA INTERIOR
CLÁUDIA SOFIA FAIA MIRANDA FERREIRA
TESE DE DOUTORAMENTO APRESENTADA
À FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE DO PORTO EM
PRODEC – PROGRAMA DOUTORAL EM ENGENHARIA CIVIL
FACULDADE DE ENGENHARIA DA UNIVERSIDADE DO PORTO
INÉRCIA HIGROSCÓPICA EM MUSEUS
INSTALADOS EM EDIFÍCIOS ANTIGOS
Utilização de Técnicas Passivas no Controlo
da Humidade Relativa Interior
Cláudia Sofia Faia Miranda Ferreira
Mestre em Reabilitação do Património Edificado pela
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto
Tese submetida para obtenção do grau de Doutor
em Engenharia Civil pela
Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto
_________________________________________________________
Orientador: Prof. Doutor Vasco Manuel Araújo Peixoto de Freitas
_________________________________________________________
Coorientador: Prof. Doutor Nuno Manuel Monteiro Ramos
JULHO 2015

Dedicatória
Ao Renato, aos meus Pais e aos meus Sogros.

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Agradecimentos
Ao concluir a presente Tese de Doutoramento em Engenharia Civil, quero agradecer a to-
das as pessoas que, de algum modo, contribuíram para que a sua concretização fosse possí-
vel. Assim sendo:
Ao Professor Vasco Peixoto de Freitas expresso o meu profundo agradecimento pela ami-
zade, disponibilidade e interesse sempre demonstrados na orientação e no apoio científico
à realização deste trabalho;
Ao Professor e colega Nuno Ramos, quero agradecer a disponibilidade e o interesse sem-
pre demonstrados, bem como o tempo despendido no auxílio das minhas dúvidas e na ori-
entação dada;
Ao Eng.º Luís Casanovas, que Deus o tenha no seu eterno descanso, agradeço toda a sim-
patia, acolhimento, disponibilidade e rapidez no esclarecimento de dúvidas relacionadas
com a conservação e a preservação em museus;
À Fundação para a Ciência e Tecnologia – FCT, agradeço o imprescindível apoio prestado
através da Bolsa de Doutoramento SFRH/BD/68275/2010 e do Projeto de Investigação
PTDC/ECM-COM/3080/2012 - FCOMP-01-0124-FEDER-028825 – “Desenvolvimento e
Otimização de um Sistema Higro-Regulável para Secagem de Edifícios na Sequência de
Inundações”;
À Ana Sofia Guimarães, amiga de longa data e de todas as horas, à Alcina, à D. Lurdes e à
Anabela, agradeço a amizade e o carinho, o apoio e o estímulo, o incentivo e a motivação,
pois sem elas a elaboração deste trabalho não seria possível; A todos os outros colegas do
Laboratório de Física das Construções e da secção que me apoiaram e motivaram de uma
forma ou de outra, o meu muito obrigado;
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Ao Renato, aos meus Pais, aos meus Sogros e restante família, expresso os meus mais sin-
ceros agradecimentos, por estarem sempre ao meu lado e por me apoiarem incondicional-
mente em todos os momentos vividos durante a elaboração deste trabalho.

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Resumo
A humidade constitui uma das principais causas de deterioração dos edifícios e dos materi-
ais de construção, em particular, a variação da humidade relativa do ambiente interior. Em
museus, a preservação/conservação dos acervos museológicos é profundamente influenci-
ada pela flutuação da temperatura e, sobretudo, pela flutuação da humidade relativa. Hoje,
existe a convicção de que, mais importante do que o conforto do visitante é a estabilidade
da humidade relativa dos museus que condiciona a conservação dos objetos expostos.
O Laboratório de Física das Construções da Faculdade de Engenharia da Universidade do
Porto tem desenvolvido importante investigação experimental no domínio da inércia hi-
groscópica com o objetivo de avaliar e quantificar numérica e experimentalmente a impor-
tância da inércia higroscópica no controlo natural da flutuação da humidade relativa inte-
rior de um compartimento. A reabilitação de museus instalados em edifícios antigos, com
elevada inércia térmica e caudais de ventilação reduzidos face ao volume das salas, impõe
que se estude a possibilidade de utilizar técnicas passivas no controlo da humidade relativa
interior.
Os principais objetivos deste trabalho são os seguintes: caracterizar, do ponto de vista hi-
groscópico, alguns materiais de revestimento, avaliar as condições higrotérmicas de mu-
seus em serviço, selecionar e validar um modelo de simulação higrotérmica, realizar estu-
dos de sensibilidade em museus e avaliar experimental e numericamente o comportamento
higrotérmico de uma vitrina. Propõe-se ainda uma metodologia de avaliação da influência
da inércia higroscópica na flutuação da humidade relativa interior.
A metodologia seguida consistiu num estudo aprofundado das principais matérias relacio-
nadas com a humidade, com os museus, com a inércia higroscópica e com vitrinas, bem
como na realização de ensaios laboratoriais, na medição “in situ” das condições higrotér-
micas de um museu, na realização de estudos de sensibilidade com recurso a um modelo
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avançado de simulação numérica e na transposição da investigação efetuada para a prática,
através da proposta de uma metodologia de avaliação da influência da inércia higroscópica
na flutuação da humidade relativa interior.
A presente tese permitiu quantificar a importância da inércia higroscópica em museus ins-
talados em edifícios antigos, demonstrar que é possível reduzir as flutuações de humidade
relativa no interior de museus e de vitrinas, recorrendo apenas a técnicas passivas como a
utilização de materiais higroscópicos de revestimento e controlo da ventilação e propor
uma metodologia de pré-dimensionamento dos materiais higroscópicos de revestimento e
avaliação da classe do clima interior de um espaço.
PALAVRAS-CHAVE: Humidade Relativa, Museus, Vitrinas, Inércia Higroscópica.

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Abstract
Moisture is one of the main causes of deterioration of buildings and building materials: in
particular, variation of relative humidity in the indoor environment. In museums, preserva-
tion/conservation of museum collections is deeply influenced by fluctuations in tempera-
ture and, above all, in relative humidity. Today many are convinced that the stability of rel-
ative humidity in museums is more important than visitor comfort, since the conservation
of exhibits depends on it.
The Building Physics Laboratory of the School of Engineering at Porto University has
been carrying out important experimental research in the field of hygroscopic inertia in or-
der to assess and numerically and experimentally quantify the importance of hygroscopic
inertia in the natural control of fluctuations in relative humidity inside an enclosure. The
restoration of museums housed in older buildings, with high thermal inertia and limited air
flow rates compared to the size of their rooms, makes it necessary to study the possibility
of using passive techniques to control indoor relative humidity.
The main objectives of this project are: to characterize certain coating materials in hygro-
scopic terms, evaluate the hygrothermal conditions in operating museums, select and vali-
date a hygrothermal simulation model, perform sensitivity studies in museums and conduct
an experimental and numerical assessment to evaluate the behavior of a hygrothermal dis-
play case. This research further proposes a methodology for quantifying the influence of
hygroscopic inertia in the fluctuation of relative humidity in indoor environments.
The methodology consisted of a detailed study of the main topics related to humidity, mu-
seums, hygroscopic inertia and display cases, as well as conducting laboratory tests, "in
situ" measurement of hygrothermal conditions in a museum, performing sensitivity studies
using an advanced numerical simulation model, and suggesting ways to put the research
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