apostila agosto 2003

Upload: rudolphkrupp

Post on 07-Aug-2018

220 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

  • 8/19/2019 Apostila Agosto 2003

    1/84

     

    BIOCLIMATISMONO PROJETO DE ARQUITETURA: DICAS DE PROJETO

     ALGUNS FUNDAMENTOS E INSTRUMENTOS PARACONCEPÇÃOEM CLIMA TROPICAL ÚMIDO

    PARA EDIFICAÇÕES PREVISTAS SEM CLIMATIZAÇÃO OU COMCLIMATIZAÇÃO MISTA

     Autores:

     Arq. Cláudia Barroso-Krause, D.Sc. Arq. Maria Júlia de O. Santos, M.Sc.

     Arq. Maria Lygia Niemeyer, M.Sc. Arq. Maria Maia Porto, D.Sc.

     Anna Manuela Rodriguez Carneiro GomesKamila Cobbe Teixeira

    DTC - ProarqFAU- UFRJ

    Maio de 2002

  • 8/19/2019 Apostila Agosto 2003

    2/84

     

    DTC e PROARQ – FAU - UFRJ Página 2

     

    Algumas palavras...

    Esta apostila propõe, para o aluno de graduação, em linguagem simples, as informações básicaspara o início da abordagem bioclimática do projeto sujeito à climatização mista e à opção pela nãoclimatização; um glossário simples, que explica os principais conceitos (sublinhados no texto)utilizados; anexos com instrumentos úteis para o acompanhar o desenvolvimento da concepçãodo projeto e um guia de utilização destes instrumentos no processo do projeto.

    Ela não pretende resolver os problemas ligados ao bioclimatismo e a conservação de energia emedificações residenciais ou de climatização mista em clima tropical brasileiro, nem apresentar emdetalhes todo o resumo do conhecimento disponível sobre o assunto, mas apresentar noçõesbásicas que possam ser incorporadas ao processo de início de concepção arquitetônicapermitindo a otimização do projeto face a seu entorno climático e às necessidades de seusfuturos ocupantes.

     A pesquisa em qualidade das construções em clima tropical úmido vai muito mais longe e tem

    sido objeto de pesquisa intensa. Nossos centros universitários - de Norte a Sul do país - einstitutos de pesquisas tecnológicas vêm procurando integrar e adequar os princípios físicos datransmissão de calor e as necessidades de caráter ambiental dos diversos tipos de usuários ànossas diversidades climáticas, culturais e às nossas leis de uso do solo. Muitas das informaçõesaqui transmitidas vêm dessa massa multidisciplinar de pesquisadores. Outras, de uma geraçãoanterior, a quem o pioneirismo deve ser reconhecido.

    Especificamente a pesquisa em conforto ambiental nas edificações tem procurado tomar umanova atitude frente a arquitetura. Ela procura definir uma abordagem do projeto da construçãodesde seu início em ligação “íntima” com o lugar, seu entorno, o clima e os hábitos construtivoslocais. Ela procura preservar a liberdade de escolha, mas associando-a à sua responsabilidadeambiental. Viemos nos dar conta que fomos um pouco longe demais, ao ter confiança cega no

    uso de equipamentos para resolver a posteriori aspectos do conforto ambiental no interior dasedificações.

     A arquitetura do século XX se caracterizará talvez (ao menos do ponto de vista histórico) por terdado exagerada importância à tecnologia, a exclusão de qualquer outro valor. De lá estadependência atual em relação ao controle mecânico do ambiente interior, em detrimento daexploração dos fenômenos climáticos naturais para satisfação de nossas exigências de conforto.

    Embora tenha havido um grande acúmulo de conhecimento, o acesso à essa informação jádisponível constitui hoje um dos grandes problemas em todas as áreas, inclusive a da construção. A medida que os fenômenos envolvidos tornam-se mais complexos e que a gama de materiais etécnicas possíveis se aperfeiçoam, nos defrontamos na prática, à dificuldade de acesso a essesaber.

     Assim, em geral, arquitetos, construtores e sobretudo auto-construtores, deixam de lado estasinformações, mesmo disponíveis, por se apresentarem sob forma técnica, complexa e fastidiosa.Donde os erros, ou no mínimo as “prises” de riscos consideráveis na concepção do projetoarquitetônico. Com isso, a qualidade do ambiente resultante acaba sempre diferente- e em geralbem inferior- do esperado.

    Para o profissional já “em campo” permanece uma certa dificuldade na matéria. Quando semtempo para reciclar, com hábitos já enraizados, acaba com dificuldades para incluir, desde osprimórdios do projeto os conceitos necessários à uma boa inserção de sua arquitetura no meio.Este é talvez o momento mais importante da concepção onde há mais liberdade de escolha(implantação, partidos, materiais, etc.), escolha essa que “engessará” para sempre (ou até uma

    reforma) a edificação.

  • 8/19/2019 Apostila Agosto 2003

    3/84

     

    DTC e PROARQ – FAU - UFRJ Página 3

     Assim, hoje, o tema de conforto ambiental faz parte do novo currículo universitário brasileiro docurso de Arquitetura. A partir da constatação de que as construções deixaram de responder àsnecessidades mínimas de conforto dos indivíduos e às novas necessidades de conservação deenergia do país, surgiu esta disciplina, ministrada na UFRJ em um período letivo. É disciplinaintrodutória de outras mais específicas, eletivas mas essenciais e fortemente recomendadas à

    formação   completa do arquiteto atual.Que não se espere obter daqui valores precisos previsionais do comportamento do projeto apóssua construção. Estes dados serão sempre resultados de um trabalho especializado, de um nívelde detalhamento muito superior. Mas espera-se que as informações lhes sejam úteis para orientá-los na iniciação da abordagem bioclimática do projeto.

    Os professores de Conforto Ambiental.

  • 8/19/2019 Apostila Agosto 2003

    4/84

     

    Conforto Ambiental 1° semestre 2002Índice

     

    DTC e PROARQ – FAU - UFRJ Página 4

     Introdução..................................................................................................................... ....................6

    1. O homem e suas necessidades higrotérmicas..............................................................................81.1. O diagnóstico do microclima................................................................................................101.2. A construção, o usuário e o clima........................................................................................12

    1.2.1. Trocas por radiação........................................................................................................131.2.2. Trocas por condução......................................................................................................141.2.3. Trocas por convecção ....................................................................................................161.2.4. Muros e esquadrias........................................................................................................20

    1.3. Insolação e o projeto ...........................................................................................................21

    2. O homem e suas necessidades lumínicas .... .............................................................................252.1. A construção e as fontes de luz...........................................................................................28

    2.1.1. Luz e Cor........................................................................................................................29

    2.1.2. Fontes de luz natural......................................................................................................292.1.3. Fontes de luz artificial.....................................................................................................29

    2.1.3.1 Características operacionais das lâmpadas................................................... ............322.1.4. A reflexão e a transmissão........................................................... ..................................32

    2.2. Iluminação e projeto......................................................................... ...................................332.2.1. Sistemas de iluminação natural: zenitais e laterais............... .........................................34

    3. O homem e suas necessidades acústicas ..................................................................................383.1. Propriedades físicas do som................................................................................................393.2. A construção e o ruído.........................................................................................................40

    3.2.1 Fonte sonora ...................................................................................................................413.2.2. Propagação....................................................................................................................42

    3.2.2.1. Atenuação pela distância.......................................................................................... 423.2.2.2. Reflexão e absorsão..................................................................................................433.2.2.3. Transmissão..............................................................................................................443.2.2.4.Difração......................................................................................................................453.2.2.5. Difusão........................................................................................... ...........................45

    3.3. Qualidade Acústica..............................................................................................................463.3.1 Isolamento acústico/ Materiais isolantes.......... ...............................................................473.3.2. Absorção Acústica / Materiais Absorventes....................................................................473.3.3. Tempo de Reverberação (TR)........................................................................................48

    3.4. O Ruído e Projeto ................................................................................................................483.4.1. Identificação e classificação das fontes de ruído................................... ........................493.4.2. Qualificação Acústica dos Espaços................................................................................493.4.3.Tratamento das Fontes de Ruído de Impacto .................................................................493.4.4. Afastar Espaços Sensíveis das Fontes de Ruído...........................................................493.4.5. Isolamento dos Ruídos Aéreos......................................................................................503.4.6. Condicionamento Acústico .............................................................................................51

  • 8/19/2019 Apostila Agosto 2003

    5/84

     

    Conforto Ambiental 1° semestre 2002Índice

     

    DTC e PROARQ – FAU - UFRJ Página 5

     Glossário.............................................................................. .....................................................52

    .1. Higrotermia.........................................................................................................................522. Iluminação..........................................................................................................................553. Acústica..............................................................................................................................57

     Anexos........................................................................................................................................611. Higrotermia.........................................................................................................................612. Iluminação..........................................................................................................................723. Acústica..............................................................................................................................80

    Bibliografia.................................................................................................................................83

  • 8/19/2019 Apostila Agosto 2003

    6/84

     

    Conforto Ambiental 1° semestre 2002Introdução

     

    DTC e PROARQ – FAU - UFRJ Página 6

     

    Introdução

    O novo cenário de nossos projetos arquitetônicos: as intervenções humanas e o

    microclima.Os grandes centros urbanos assistiram recentemente a uma variação importante no seumicroclima, em função da mudança de ritmo da atividade humana: os milhares de deslocamentosdiários dos automóveis, a refrigeração (ou o aquecimento) e a iluminação intensiva dos edifícios edos locais públicos, e mesmo a presença dos milhares de seres humanos constituem hoje fontede calor e de tipos diversos de poluição (ruídos, poeiras, hidrocarburetos, e vários produtos dascombustões), e determinam o microclima urbano. Se a estes fatores se associam situaçõesgeográficas especiais, assistimos, tanto em São Paulo como em Atenas e na cidade do México -situadas em uma depressão e fora do alcance dos ventos de alta velocidade - a um acúmulodestes digamos subprodutos das atividades humanas, gerando um adensamento dos gases euma situação de poluição muito forte.

    Resumindo, ao concentrar suas atividades em um só lugar - a cidade - o homem modifica seumicroclima: acontecem temperaturas médias mais elevadas, há a modificação do regime dechuvas, o aumento da nebulosidade devido à poluição do ar. As chuvas, sendo rapidamenteevacuadas para o sistema de esgoto, pelo excesso de solo impermeável, não tem tempo derefrescar o solo e o ar, salvo perto dos parques e jardins. Bairros inteiros passam a sofrer com ocalor no verão e na meia-estação. Estes bairros, mais quentes, acabam atraindo as massas de ar,e, como estas estão carregadas de partículas poluentes, tornam-se bairros quentes e poluídos.

     As antigas regras de bem morar dormir de janelas escancaradas, cercar-se de muros baixos,insinuantes de propriedade, se modificam: por medo ou ruído ou chuva, não se permite a livrecirculação de ar no interior das construções; os muros, cada vez mais altos e impenetráveis,afastam os ventos de todo o terreno. Construções em "paredão" como em Copacabana, impedem

    também o acesso dos ventos locais aos quarteirões internos, impedem o acesso do Sol às ruasestreitas e aos andares mais baixos das edificações, prejudicando a qualidade do ar em climasúmidos.

    Mas não é só o meio urbano quem sofre. As zonas rurais padecem das filosofias agrícolas"modernas", e das novas implantações de fábricas, ambas trabalhando com a técnica de terrenoarrasado. Limpa-se e planifica-se o terreno e em seguida começa-se, com mais "conforto" oprojeto de implantação. Com a retirada da camada fértil do solo, e da variedade florestalexistente, o microclima se modifica. Uma parte importante da fauna e da flora desaparecem epermite a ocorrência de erosão e do empobrecimento progressivo do solo. A qualidade da águados mananciais é comprometida e será, segundo alguns o desafio maior do próximo século.Perde-se o amortecimento da vegetação em relação à ação das chuvas, dos ventos, da radiação

    solar. A amplitude de temperatura aumenta.O microclima se degrada e as soluções tradicionais de projeto deixam de responder aos anseiosde seus usuários.

    O homem e suas necessidades ambientais.

    Sentir-se confortável é talvez a primeira sensação procurada pelo ser humano. O bebêconfortável ressona ou brinca tranqüilo e, a medida que esse equilíbrio vai se rompendo, dá sinaisclaros de agitação e descontentamento. Cada um de nós é incapaz de descrever, quandoconfortável, os limites ou as características desta sensação. Entretanto, ao rompimento desteestado, conseguimos descrever se trata-se de um ruído, um excesso - ou falta - de calor, uma

    ausência ou excesso de luz que nos incomoda.

  • 8/19/2019 Apostila Agosto 2003

    7/84

     

    Conforto Ambiental 1° semestre 2002Introdução

     

    DTC e PROARQ – FAU - UFRJ Página 7

    Depreendemos daí que só existe um conforto, global, indefinível, mas várias fontes,independentes (mas capazes de se somarem) de desconforto. Assim, o que nos preocupa narealidade não é o conforto, mas o desconforto. É este que devemos bem conhecer, para melhordeterminarmos suas causas. Desta forma, poderemos, no projeto nosso de cada dia, projetarmecanismos para evitar ou minorar suas conseqüências.

    Por uma questão de hábito, chamaremos este estudo de conforto ambiental. E dividiremos nestecurso a noção de conforto ambiental basicamente em três: conforto térmico, lumínico e acústico,embora como vimos sejam apenas algumas das facetas1  de um único conceito que envolve oHomem e suas necessidades ambientais. Conhecendo as bases conceituais destes "confortos”,capacitamo-nos ao projeto arquitetônico responsável com o usuário e o seu entorno.

    1 Aliás, como arquitetos, outros confortos igualmente importantes nos são cobrados como respiratório ergonômico, táctil, visual, etc..quedevem interagir no momento das decisões projetuais

  • 8/19/2019 Apostila Agosto 2003

    8/84

     

    Conforto Ambiental 2° semestre 2003 Módulo 3: Acústica 

    DTC e PROARQ – FAU - UFRJ Página 8

     

    1. O homem e suas necessidades higrotérmicas

    O homem é o que chamamos um animal homeotérmico, ou seja, sua energia vital é conseguidaatravés de fenômenos térmicos em um processo chamado metabolismo. Sua energia útil,entretanto é apenas 20% da metabolizada. Os restantes 80% são transformados em calor edevem ser eliminados para que o equilíbrio seja mantido.

    Sempre que o organismo, através de seu sistema termo-regulador, necessita trabalhar muito paramanter este equilíbrio, ocorre a fadiga, e a conseqüente queda de rendimento das atividades, emum primeiro estágio, e a longo prazo, algum tipo de dano físico (tontura, desmaio, etc..). É o quepode acontecer, por exemplo, ao se jogar partidas seguidas de vôlei de praia no verão semdescanso, ou durante as corridas feitas em horários de muito calor, etc..

     Assim, o conforto higrotérmico é obtido sempre que consegue manter, através das trocashigrotérmicas (Fig.T1), um equilíbrio entre seu corpo (que está em torno de 36,7°C) e o entorno.  

    M - Metabolismo, ou a produção de calor interno do corpo.  R  - trocas por radiação. Entre o Sol e o corpo, entre ocorpo e a abóbada celeste, entre o corpo e os demaiscorpos ( paredes, etc..)

    C  - trocas por condução, contato. Entre o corpo e todasuperfície em que ele toca.

    Cv  - trocas por convecção. Entre o corpo e o ar que estáem seu contato direto.

    E  - trocas por evaporação. Eliminação do calor pela trocapulmonar, na expiração e através da pele, pelos poros.

    Fig. T1 – Trocas higrotérmicas 

     As trocas ilustradas anteriormente ocorrem todo o tempo e podem mudar de sentido - de perdapara ganho de calor - segundo haja mudança de local, de momento (dia/ noite), de atividade(metabolismo) e de vestuário2. O fundamental, para que estejamos em sensação de confortohigrotérmico é que o somatório dessas trocas seja nulo. Ou seja, todo calor que estejamosproduzindo em excesso possa ser eliminado e que não percamos calor necessário à manutençãodo equilíbrio interno3.

    Ou seja, o rendimento de qualquer atividade, possui um vínculo estreito com as condições

    higrotérmicas do seu entorno. Para conhecer estes valores, várias pesquisas foram feitas cominúmeras pessoas em várias situações. Os resultados foram transformados em gráficos de ajudaao diagnóstico de conforto higrotérmico chamados diagramas bioclimáticos. Eles interpretam osvalores instantâneos de umidade e temperatura do ar em função de parâmetros de conforto. Omais utilizado é o realizado pela equipe do Prof. Givoni (Fig. T2).

    2 na realidade, de forma mais completa, podemos afirmar que o bom aproveitamento da atividade humana - no lazer ou no trabalho - é função

    (com pesos distintos e variáveis) do perfil de cada indivíduo. Chamaremos aqui de perfil sua descrição em termos de compleição física (devidoà idade, tamanho, sexo, saúde, raça, etc. ..), vestimenta, atividade, e, de mais difícil mensuração, de seus fatores econômicos, sociais epsicológicos.3 ou seja, para garantir as condições de saúde do organismo, necessitamos que a equação M ±R ± C ± Cv - E = 0 se mantenha ao longo dotempo.

  • 8/19/2019 Apostila Agosto 2003

    9/84

     

    Conforto Ambiental 2° semestre 2003 Módulo 3: Acústica 

    DTC e PROARQ – FAU - UFRJ Página 9

    H' H

    N N'

    V V'

    D

    M M'

    EC EC'

    40

    30

    20

    10

    10 1 5 20 25 30 35 40 45°C

    AC

     

    N, N' - zona de conforto e zona de conforto ainda

    aceitável;

     AC - resfriamento através de métodos ativos

    (condicionamento de ar)EC, EC' - resfriamento através da evaporação W - necessidade de umidificação suplementarD - desumidificação necessária H,H' - limite do aquecimento por métodos passivosV,V' - resfriamento através de ventilação M,M' - uso de materiais do envoltório construtivo

    Fig. T2 – Diagrama original de Givoni e as situações “vividas” fora do polígono de conforto.

    Fonte: GIVONI, A – L´homme, L´architeture et le Climat

    Estes limites estão associados à situações de desconforto higrotérmicas ainda não vividas. Assim,se plotarmos em um diagrama bioclimático como o anterior os principais valores de temperatura e

    umidade de um local, poderemos obter um primeiro diagnóstico de seu clima e das melhoresestratégias de projeto. Exemplo (Fig. T3):

    Cidade dados climáticos médios  diagnósticoEstação verão inverno   verão inverno

    Valores temperaturamédia (°C)

    umidade rel.média (%)

    temperaturamedia (°C)

    umidade rel.média (%)

    Belém 26,2 83 26,2 82Brasília 21,5 77 18,1 65 (50)Fortaleza 27,3 74 25,9 81R. de Janeiro 25,5 76 20,6 23,3São Paulo 20,4 80 15,6 80

    Porto Alegre 23,3 70 14,2 85

    Fig. T3 -  Tabelas climatológicas do Min. da Aeronáutica - Período 1961/1965 (Fonte: FROTA)

    O que é importante entender é que a escolha das estratégias deve ser feita em função do tipo edo período de ocupação (meses e horas do dia). Em homenagem ao belo trabalho de apoiodesenvolvido pelos Labcon e LabEee (UFSC), ilustremos com as estratégias adequadas paraum projeto de casa de férias usada prioritariamente no inverno ou no verão em Florianópolis.(Fig. T4)

    mucosas

    desidratação

    suora arent

    frio

    condensação

    nas partes frias

  • 8/19/2019 Apostila Agosto 2003

    10/84

     

    Conforto Ambiental 2° semestre 2003 Módulo 3: Acústica 

    DTC e PROARQ – FAU - UFRJ Página 10

     

    Fig. T4 - Diagramas bioclimáticos aplicados a Florianópolis para período de 24h no inverno (15/06a 15/08) e no verão (15/11 a 15/02). Fonte : Programa Analysis 2.0 - LabEEE UFSC  

    1.1. O diagnóstico do microclima.

     Além do tipo de clima, para todo estudo arquitetônico, é necessário o conhecimento do microclimaenvolvido, ou seja, o clima do entorno próximo, Os valores que encontramos nas estaçõesmeteorológicas, são medidos em circunstâncias muito especiais e em geral distintas daquelas donosso dia a dia. É necessário um estudo, sobre planta de relevo, para verificar as mudançasocasionadas por topografia, cobertura vegetal, densidade urbana, etc.. Da mesma forma que asmontanhas, construções vizinhas podem esconder a radiação solar direta, refletir os raios de Sol,obstruir e modificar o sentido ou a velocidade dos ventos dominantes.

    Na realidade, no estudo do microclima existe um limite além do qual, o assunto torna-se estudode urbanismo, escapando às possibilidades de intervenção do arquiteto. Desta forma, é precisoavaliar apenas o impacto do entorno próximo à edificação - entorno natural, construído oulegislado - sobre a performance da construção. O que queremos é conseguir identificar oselementos específicos deste entorno capazes de modificar os dados climáticos padrão dasestações meteorológicas.

    Para uma primeira definição das estratégias bioclimáticas de projeto, não sendo possívelconseguir os dados das estações climatológicas, uma pesquisa no terreno pode ajudar-nos adeterminar qual o tipo de clima em jogo. Medem-se os valores médios (média das médias) datemperatura do ar e da umidade dos meses extremos - que são os piores - e aplica-se na tabela aseguir (Fig. T5):

    TEMPERATURA diagnóstico UMIDADE ABSOLUTA diagnóstico

    < que 10°C Frio > 6 g/Kg Úmido 6 (10°C) e >9 g/Kg (10°C) Úmido< 4 g/kg5   Seco

    20°C a 30°C Quente > 10 (20°C) e >16 g/Kg (30°C) Úmido que 30°C Muito Quente > 186g/Kg Úmido< 14 g/Kg Seco

    Fig. T5 - (Fonte FERNANDEZ)

    5 Segundo a relação de tensão de vapor do diagrama de GIVONI, pg. 32.  

    05

    10

    15

    20

    25

    30

    0

    5

    10

    15

    20

    25

    30

    0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

    TBU[°C]W[

    g/

    Kg

    ]

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    ento

    89

    10

    11

    12

    05

    10

    15

    2 0

    25

    3 0

    0

    5

    1

    1

    2

    2

    3

    0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50

    TBU[°C]

    1

    2

    3

    4

    5

    6

    7

    ento

    89

    10

    11

    12

  • 8/19/2019 Apostila Agosto 2003

    11/84

     

    Conforto Ambiental 2° semestre 2003 Módulo 3: Acústica 

    DTC e PROARQ – FAU - UFRJ Página 11

     

    Combinando os diagnósticos de temperatura e umidade é possível gerarmos definições de climacomo temperado úmido, quente seco,...etc.. Os resultados servirão de base na escolha dasestratégias mais adequadas.Quanto aos ventos, em caso de ausência de dados, uma conversa com um ribeirinho, uma olhada

    no terreno com uma bússola e a tabela de Beaufort (ver figura T6), em horas e dias e estaçõesdiferentes, podem nos dar uma idéia, pela simples observação dos fenômenos ocorrentes, davelocidade e direção dos ventos e do tipo de abertura e esquadria necessária ao plenoaproveitamento deste recurso natural (exemplo de aplicação no  anexo T7 ).

    Fig. T6  – Tabela de BEAUFORT ref.: Gret (ver bibliografia)  

    Os dados geo-climáticos podem ser assim em seguida classificados pelo arquiteto comovantagens, trunfos, ou desvantagens, facilitando sua compreensão na escolha das estratégias deresfriamento passivo ou ativo, umidificação, desumidificação, aquecimento passivo ou ativo,inércia, etc.. e serem incorporados à seu estilo, sua estética e a de seu entorno.

    1.2. A construção, o usuário e o clima  

    Gerar uma arquitetura adequada a determinado clima significa elaborar espaços que propiciem aoseu usuário condições internas microclimáticas compatíveis ao funcionamento de seumetabolismo nas diversas atividades ali exercidas.

    Como dissemos antes, o conforto higrotérmico é obtido sempre que se consegue manter, atravésde trocas com o Meio Ambiente ou via uma mudança metabólica, um equilíbrio entre o corpo e oentorno.

    Já temos um instrumento – o diagrama bioclimático de Givoni – que nos permite verificar quais as

    estratégias mais eficazes para garantir no interior das edificações um nível de temperatura eumidade compatível no período ocupado com a atividade prevista.

    Escalade

    Beaufort

    Velocidade dosventos

    Fenômenos comumente observados

    0 0 a 0,2 m/s a fumaça (churrasqueira, chaminé, cigarro,..) sobe de forma vertical.1 0,3 a 1,5 m/s o vento faz a fumaça se inclinar, mas ainda não consegue girar um cata-vento

    2 1,6 a 3,3 m/so ser humano percebe o vento no rosto, as folhas das árvores e do cata-

    vento começam a se mexer3 3,4 a 5,4 m/s

    as folhas e os pequenos ramos das árvores das árvores se mexem de formacontínua e o vento faz as bandeiras se mexerem

    4 5,5 a 7,9 m/s o vento tira a poeira do chão e levanta folhas de papel

    5 8,0 a 10,7 m/sas pequenas árvores começam a balançar e começa a fazer espumas nasondinhas dos lagos

    6 10,8 a 13,8 m/s fios elétricos começam a se mexer e fica muito difícil usar guarda-chuva

    7 13,9 a 17,1 m/sas árvores ficam completamente agitadas e fica muito difícil de se andar defrente para o vento

    8 17,2 a 20,7 m/sos pequenos ramos das árvores se quebram e não se pode andarnormalmente sem um esforço terrível, de frente para o vento

    9 20,8 a 24,4 m/sas telhas dos telhados começam a ser arrancadas, ocorrem pequenascatástrofes com relação à casa

    10 24,5 a 28,4 m/s normalmente só ocorre no mar. Quando ocorre na terra, pode arrancarárvores com a raiz

  • 8/19/2019 Apostila Agosto 2003

    12/84

     

    Conforto Ambiental 2° semestre 2003 Módulo 3: Acústica 

    DTC e PROARQ – FAU - UFRJ Página 12

    Por exemplo, no diagrama de Givoni aplicado para a cidade do Rio de Janeiro ( Ilha do Fundão) epara um período de ocupação total observamos a seguinte repartição de horas de conforto: 15%frio (mas não tanto quanto em Florianópolis), 20% conforto e 65% calor (Fig. T7).

    Legenda:

    1- Conforto 2- Ventilação 3-Resfriamento evaporativo4-Massa térmica para resfr. 5- Ar-condicionado 6-Umidificação7- Massa térmica/ Aquec. solar 8- Aquec. Solar passivo 9-Aquec.Artificial

    Fig. T7 -  Diagrama de conforto para Rio de Janeiro. Fonte: Efic.Energ.Arq. (CD) Lamberts et all

    Ora, não nos cabe - como arquitetos - interferir em estratégias que impliquem em uma mudançametabólica (mudança de vestuário ou de atividade, por exemplo).

    Desta forma só nos resta assegurar, via criação do envelope construtivo, uma relação favorávelentre as necessidades humanas e o clima. Assim, retomando a figura das trocas higrotérmicas(Fig. T1), podemos inserir os elementos construtivos mais comuns e analisá-los (Fig. T8):

    Principais trocas higrotérmicas entre ohomem e seu entorno:R - trocas por radiação: entre o Sol e aconstrução, entre a abóbada celeste e aconstrução, entre o corpo e as paredes, entreas paredesC - trocas por condução, contato entre o corpo etoda superfície em que ele toca, através dasparedes.Cv - trocas por convecção. Entre o corpo e o arque está em seu contato direto, entre o ar e as

    paredes (externa e internamente).

    Fig. T8

  • 8/19/2019 Apostila Agosto 2003

    13/84

     

    Conforto Ambiental 2° semestre 2003 Módulo 3: Acústica 

    DTC e PROARQ – FAU - UFRJ Página 13

     

    1.2.1 Trocas por radiação

    Vejamos onde acontecem as trocas por radiação na construção:• nas superfícies exteriores da construção, coberturas e fachadas, por absorção da

    radiação solar, e emissão de calor 6 para o céu, ou a abóbada celeste;• nas superfícies internas da construção expostas à radiação solar, por absorção da

    mesma e emissão , se possível7, de calor para a abóbada celeste;• entre as superfícies internas da construção, paredes, teto e piso, por absorção e

    emissão de calor e entre aquelas e o corpo humano , segundo a temperatura que seencontrem;

    Exemplos: Lareiras e tetos radiantes (Fig. T9).

    Fig. T9

    O que acontece? O fogo da lareira irradia tanto para o próprio corpo da lareira quanto para oespaço à frente da 'boca'. Ao entrar em contato com corpos sólidos, as ondas eletromagnéticas

    absorvidas provocam efeitos térmicos (esquentam). Lembramos neste exemplo que a radiaçãonão esquenta o ar como um todo. Este se aquece indiretamente pela convecção provocada peloaumento de temperatura das superfícies atingidas pela radiação, (ver exemplo de convecção noglossário). Se por acaso a lareira for mal feita, a parede da lareira deixará passar, porcondução, o fluxo de calor provocado pelo excesso de temperatura da superfície interna dalareira.

    Outro exemplo de aplicação da radiação em arquitetura ilustrado na figura T9 é o conceito de tetoradiante, usado em locais frios. O forro possui um sistema ativo de aquecimento (uma resistênciaelétrica ou tubulação de água quente embutida no teto). O teto aquecido esquenta por radiação oambiente abaixo, sendo conseguida até uma diferença de 6 a 7°C acima da temperatura do ar.Como idéia de sua eficácia, para uma temperatura do ar de 17°C, é possível obter-se uma

    temperatura resultante de 23° a 24 °C, em uma diferença da sensação que vai do frio ao conforto. A variação da radiação solar recebida  ao longo de um dia, para cada m 2   de uma superfície,pode ser simulada através de programas de computador. Verifica-se maior ou menor ganho decalor de acordo com a orientação ou inclinação destas superfícies, que podem ser fachadas ouáguas do telhado de uma construção.

    Um dos programas simuladores aos quais temos acesso chama-se CASAMO. Veja exemplo desimulação no anexo T3.

    É importante notarmos ainda que a emissão ou a absorção das ondas eletromagnéticas é funçãoda geometria da troca, da temperatura dos corpos e das características do material de

    6 Chamamos aqui de calor às emissões de ondas eletromagnéticas na faixa do infravermelho.7 Alguns elementos de construção, como o vidro, são capazes de deixar a radiação solar atravessá-los, permitindo que alcance piso eparedes, mas impedem, por sua constituição, a emissão de ondas de calor (ou na faixa do infravermelho), no sentido contrário, de volta àcalota, retendo o calor no ambiente. É o princípio do tão famoso efeito-estufa.

    R  R  

    R

    Cv 

    Cv 

  • 8/19/2019 Apostila Agosto 2003

    14/84

     

    Conforto Ambiental 2° semestre 2003 Módulo 3: Acústica 

    DTC e PROARQ – FAU - UFRJ Página 14

    revestimento das superfícies. O que nos dá instrumentos para manipular essas trocas,aumentando-as ou reduzindo-as. O anexo T4  mostra as características de alguns materiaisquanto à capacidade de absorção à radiação solar e de emissão e absorção em relação a outroscorpos, para trocas de calor (na faixa do infravermelho).

     Assim em climas quentes, lajes planas recebem uma carga térmica muito maior que telhadosinclinados e prioriza-se o uso de cores claras nos revestimentos, pois oferecem fatores deabsorção solar baixos, em torno de 0,20 a 0,30, impedindo a absorção de 80 a 70% da radiaçãosolar incidente.

    Telhados em lajes com revestimento asfáltico (betume) aparente (a = 0,90), por exemplo, deixamentrar 70 % mais de radiação solar que a mesma laje revestida com pintura a óleo branca (a =0,20).

    No Rio de Janeiro, no verão, isto significa que estamos trabalhando potencialmente com valoresde:

    - laje plana com asfalto: 7846 Wh/m2 x 0,90 = 7061,4  Wh/m 2

    - mesma laje com pintura clara: 7846 Wh/m2x0,30 =2353,8Wh/m2, ("ganho" evitado de4700Wh/m2)

    - telhado de uma água (25°) à Sul c/ o revestimento anterior: 7007 Wh/m2 x 0,30 = 2102,1  Wh/m 2,

    teremos um "ganho" evitado de 5744 Wh/m2 ao longo de um só dia em relação à laje tradicionale 250  Wh/m 2  em relação à laje plana - um excelente método de resfriamento passivo, não?

    Embora, lembrando sempre que como arquitetos, devemos pensar nos demais fatoresdeterminantes de projeto, tais como a manutenção de um revestimento, antes de escolhermos ummaterial exposto às intempéries. (Por que?)

    1.2.2 Trocas por condução

    Vimos através da figura 9, que as trocas térmicas por condução são as responsáveis pela"chegada" e "partida" do calor nos ambientes. Isto porque é ela quem propicia a propagação docalor através de um corpo homogêneo ou entre camadas distintas de um corpo em temperaturasdiferentes.

    O fluxo de calor variará em função da densidade do material (o ar enclausurado é melhor isolanteque a matéria), de sua   natureza química   (medida através da condutividade) - onde materiaisamorfos são menos sujeitos à condução que os cristalinos, e de sua   taxa de umidade   (já que aágua é melhor condutora de temperatura que o ar). Veja as características térmicas médias de

    alguns materiais de construção no anexo T5.Em projeto, o importante é que a condução constitui o mais poderoso instrumento, junto àradiação para controle das condições higrotérmicas internas das edificações, instrumentosextremamente necessários para obtermos conforto por meios passivos ou o mais baixo consumode energia elétrica nos casos onde necessitemos utilizar resfriamento ativo9 ( ar condicionado).

    Vamos dar um exemplo:

    Uma sala onde necessitemos condicionar artificialmente o ar (uma sala de computadores porexemplo), e mantê-lo a 18°C para que a temperatura resultante fique em torno dos 20-21 °C. Seas temperaturas das paredes desta sala forem muito superiores a 18°C, ocorrerão trocas por

    9 Lembramos que o princípio da climatização ativa é o de obter o conforto ao uso mínimo de energia. Não se trata de sacrif icar as condiçõesde conforto higrotérmico, mas assegurá-las racionalmente.

  • 8/19/2019 Apostila Agosto 2003

    15/84

     

    Conforto Ambiental 2° semestre 2003 Módulo 3: Acústica 

    DTC e PROARQ – FAU - UFRJ Página 15

    convecção e o ar da sala não ficará naquele patamar exigido pelo projeto de 18 °C. Imaginemosque estamos em um instante que o Sol aparece e o exterior está a 37°C (Fig. T10):

    Fig. T10

    No instante seguinte o que acontece:

    - a parede externa, em função do material que escolhemos sofre um incremento de temperatura,e chega, digamos a 40°C. Tendo de um lado 40°C e de outro 18°C, inicia-se um fluxo de calor defora para dentro que só irá parar quando as 2 superfícies limites da parede estiverem em uma

    temperatura de equilíbrio.Imaginando, por absurdo, que os raios solares deixem de chegar (Fig. T11), que não haja maistrocas da parede externa com o exterior e que não haja mais nenhuma outra fonte interna detroca, este valor será: (40° + 18 °) /2, ou 29°C.

    Fig. T11

     A nova temperatura resultante de equilíbrio será: (18°  +29 °)/2 =23,5 °C; obrigando o sistema decondicionamento de ar a ser projetado para uma temperatura de entrada mais fria, o que gerará:

    - um consumo maior de energia;- um desconforto no usuário provocado pelo insuflamento de um ar a uma temperatura muito maisbaixa que a circundante.

    O que fazer? Trabalhar com o projeto e os materiais de forma a:

    - ter o mínimo de absorção solar na superfície externa - via escolha de orientações apropriadas defachadas (anexo T3), sombreamento e/ou fatores de absorção solar baixo (anexo T4);- escolher materiais de pouca condutividade (anexo T5);- trabalhar com a espessura das paredes (vejam na fórmula da condução acima que a espessura(e) aparece no denominador, ou seja, quanto maior for (e), menor será o valor do fluxotransmitido).

    Naturalmente a situação é ainda mais importante quando não estivermos climatizando, pois nãoteremos uma "fonte de frio" para compensar o fluxo de calor que estará chegando.

    1.2.3 Trocas por convecção

     As trocas por convecção constituem o recurso mais próximo ao ser humano, pois intervêmdiretamente na capacidade do ser humano de evacuar o calor pela evaporação nos poros. Ela

    18°C  18°C  40°C  37°C 

    α I 

    q = λ (40−18) / eInterior climatizado

    parede

    18°C  29°C  29°C  37°C 

    α I q = λ (40−18) / eInterior climatizado

     parede 40°C

  • 8/19/2019 Apostila Agosto 2003

    16/84

     

    Conforto Ambiental 2° semestre 2003 Módulo 3: Acústica 

    DTC e PROARQ – FAU - UFRJ Página 16

    serve também, para dissipar o calor acumulado nas superfícies internas da edificação - paredes,pisos e teto.

     Além disto é ela quem garante a manutenção da qualidade do ar que respiramos. Se a taxa derenovação de ar de um ambiente é insuficiente para o tipo de atividade que ali se desenvolve, ousuário será prejudicado, a respiração torna-se menos ativa e há o aparecimento de uma fadigaprematura e o risco de contaminação aumenta10. Embora possa aumentar segundo a atividadeexercida, admite-se como taxa de renovação mínima de ar novo para obtermos a qualidade do arinterno, um valor em torno de 30m³/h por pessoa. No anexo T7, o quadro 4 traz um cálculoestimado de vazão de ar segundo o tipo de esquadria, da posição da abertura e do entornoconstruído e alguns valores de de renovação desejáveis.

    Voltando ao conforto higrotérmico: em climas quente-úmidos, onde o corpo perde pouco calor porradiação e por condução (porque as temperaturas ambientes estão elevadas) e se refresca poucoatravés da transpiração, devido à alta umidade relativa do ar, as correntes de ar controladaspodem agir de forma bastante positiva para obtermos um conforto higrotérmico no verão.

    Como funciona? Através de um meio fluido - o ar - em movimento ela promove "trocas térmicas

    por condução" de diversas zonas gasosas do ambiente e entre o ar que nos circunda e a pele denosso corpo e dos elementos sólidos em contato - paredes, tetos pisos, móveis, etc - criando umprocesso de equilíbrio térmico.

    Essas trocas ocorrem naturalmente sempre que há uma diferença de temperatura entre um sólidoe um gás, ou uma diferença de pressão entre dois pontos gasosos distintos.

    Na Natureza, os principais responsáveis pelas trocas por convecção são os ventos. Embora umestudo mais aprofundado dos ventos e de seu manuseio seja complexo, podemos adiantaralgumas ponderações úteis para o projeto:

    1-  À medida que o ar se aquece, ele fica mais leve (ou menos denso) e sobe, cedendo espaçopara outra massa de ar mais frio ( e mais denso). O ar quente que sobe cria uma área quechamamos de depressão (sucção) e o ar frio que desce gera uma força de pressão sobre aterra (Fig. T12).  

    Fig. T12

    No interior das construções o mesmo fenômeno acontece: o ar aquecido tende a se estratificar,ou seja, a subir rumo ao forro (ou a um eventual andar de cima) e, uma vez sem ter para onde sedeslocar, cria uma camada quente estacionária, que irá aquecer o teto, provocando trocas porradiação complementares (Fig. T13).

    10 Diversos parâmetros agem sobre a qualidade do ar e o homem é extremamente sensível às menores variações de sua composição. Porexemplo a proporção de CO2 no ar fresco é em torno de 0,03% em volume. Logo que esta proporção atinge 0,15%, o ar já é consideradoviciado, a partir de 0,4%, acontecem as dores de cabeça e os problemas de concentração.

    ressão  de ressão

  • 8/19/2019 Apostila Agosto 2003

    17/84

     

    Conforto Ambiental 2° semestre 2003 Módulo 3: Acústica 

    DTC e PROARQ – FAU - UFRJ Página 17

    Fig. T13

    2- O vento possui movimento preponderantemente horizontal (Fig. T14) com duas característicasessenciais: turbulência e velocidade: a turbulência se caracteriza por um movimentodesordenado do vento em várias direções, provocado pela rugosidade em grande escala(prédios), é maior perto do solo e diminui com a altitude; a velocidade do vento aumenta àmedida que a altitude (altura) aumenta até tornar-se estável (z ± 400m).

    Fig. T14 - Em vista e em planta o deslocamento esquemático do ar.

    Para o projeto isto significa algumas interferências diretas:- Em zona muito urbanizada (com muitos obstáculos), nós não contamos em geral com a

    intensidade do vento que nos é oferecida pela estação meteorológica e sim com um valormenor e eventualmente até em direção contrária, como mostra a figura 21 acima e a figura 6;

    - Com as maiores diferenças de velocidade e direção se dando até 100m do solo, a criação deedifícios de grande altura merece um estudo mais aprofundado dos ventos locais, do entorno  construído e a construir (Fig. T15). A turbulência piora com a altura pelo aumento domovimento aleatório provocado pelo encontro com a subida do ar por convecção (peladiferença de temperatura entre a área da empena junto ao térreo e ao teto); uma soluçãoseria a adoção do uso de pilotis, que direcionam o fluxo a nível do solo, afastando a zona deturbulência da fachada posterior do edifício.

    Fig. T15

    Linha de separação

    Zona deturbulência

    Ponto deatração

    -

    -+

    - +

    +

    +

    -

    --

    -

    +

    +

    -

    --

    -

  • 8/19/2019 Apostila Agosto 2003

    18/84

     

    Conforto Ambiental 2° semestre 2003 Módulo 3: Acústica 

    DTC e PROARQ – FAU - UFRJ Página 18

     - Quando da implantação de diversas unidades residenciais independentes, é importante evitar

    o efeito de barreira à ventilação (causado pela obstrução frontal ao vento da fachada maisampla das construções da primeira fila). De uma maneira genérica, quanto mais alta aedificação, mais afastada será a zona de turbulência da fachada oposta à direção dos ventos

    dominantes; esta situação pode ser atenuada pela alternância das posições, o que vaiaumentar as zonas de pressão (que irão "succionar" as turbulências). Um esboço destasolução e algumas proporções podem ser observados na figura T16 a seguir:

    Fig. T16 - (Fonte: Hertz)

    - De uma forma geral o ar externo passa pelas construções seguindo a direção dos ventos oupor uma diferença de temperatura gerando zonas de pressão e de depressão (Fig. T16) epassará por seu interior entrando pelas zonas de pressão (+) e saindo pelas de depressão (-). Assim é fundamental que nos asseguremos de que exista efetivamente uma superfície deentrada e outra de saída para este ar em cada ambiente (permeabilidade da construção), afim de garantir que a renovação de ar ocorra satisfatoriamente.

    3- Horário da ventilação. Considerando que quando promovemos a entrada e saída do vento nonosso projeto, facilitamos o equilíbrio das temperaturas externa e interna, um cuidado ase tomar é quanto ao horário de troca. A ventilação cruzada, estratégia mais comumcausadora das trocas por convecção, faz entrar em equilíbrio a temperatura interna do ar coma externa. Assim, em horas de temperatura externa superior à interna, deixa de serinteressante o uso sem controle da ventilação. Em contrapartida, uma boa opção deesquadria e posição de aberturas pode permitir ao usuário resfriar seu ambiente em caso dequeda de temperatura por chuvas ou noite, sem que sua rotina seja alterada.

    4- De uma maneira geral, em climas quentes, o uso de forros ventilados é sempre uma boaestratégia a qualquer hora. Isto porque, como vemos no glossário, a intensidade do fluxo

    térmico se expressa por: q= hc  ∆T   (W/m

    2

    ) onde hc  (W/mºC ) é um coeficiente de trocastérmicas que varia segundo a posição da troca - horizontal ou vertical - e a sua velocidade depassagem. E

    ∆T é a diferença de temperatura das duas superfícies onde ocorre a troca porradiação, no nosso caso, a superfície interna do telhado e a superior do forro.  

    Fig. T17

    A = altura médiadas edificações da primeira linha

    < 2 A

    A

    Temp.telhado

    T ext

  • 8/19/2019 Apostila Agosto 2003

    19/84

     

    Conforto Ambiental 2° semestre 2003 Módulo 3: Acústica 

    DTC e PROARQ – FAU - UFRJ Página 19

     Agora se observarmos a figura anterior, poderíamos afirmar que, ao menos durante o dia, atemperatura do telhado será sempre mais elevada que a temperatura externa (pois soma-se àtemperatura externa em contato com o telhado a parcela oriunda da absorção solar). Assim,ventilando bastante o ático, promovemos trocas entre a superfície interna do telhado e o arexterior que passa, diminuindo sua temperatura. A temperatura de superfície sendo mais baixa,

    ocorrerá menos troca por radiação entre a parte inferior do telhado e o forro; donde menortemperatura de forro e menos fluxo de calor atingindo o ambiente.

    É, aliás, o que torna tão atraente a telha de barro colonial SEM verniz ou pintura:

    Fig. T18 - Esquema de ventilação natural das telhas

    Essas e várias outras estratégias são utilizadas para climatizar naturalmente ambientes, com esem uso de umidificação. Em climas muito secos, como Brasília, o recurso de piscinas na direçãodo vento e próximas às casas, constitui um desses recursos. O vento ao soprar por sobre asuperfície de água, se umidifica (em valores absolutos), o que faz refrescar o ar (ver anexo T1) eassegura uma umidade relativa menos baixa e mais confortável.

    5- Finalmente, o vento pode trazer sensação de frescor (por quê?), mas também de desconforto,à medida que se torna mais forte do que nossa necessidade de eliminação de suor. Emboravarie em função da vestimenta, da atividade, de condições metabólicas e da temperatura

    circundante, podemos admitir as seguintes velocidades do ar como as máximas confortáveispara evitar a sensação de arrepio, que é uma reação do organismo à perda de calor acima da

    desejada (Fig. T19):

    Velocidade máximatolerada (m/s)

    situação do usuário (atividade)

    5 sentado ou em pé, imóvel10 estado de pouca mobilidade (conversando em pé, dando pequenos passos)15 andando25 andando rápido ou correndo

    >25 desconforto em qualquer atividade

    Fig. T19 -  Fonte FERNANDEZ

    O mais importante nesta fase de interação com os conceitos do bioclimatismo talvez seja queabsorvamos a noção de que o aproveitamento da ventilação natural é uma estratégia muitoimportante   para o   conforto e a economia de energia em edifícios residenciais10. Somente a suaotimização deve ser pensada na fase de projeto e em função do entorno para uma corretaadequação do sistema de aberturas e esquadrias em relação aos ventos disponíveis.

    E que ao invés do pensamento tradicional de concepção do projeto "em planta" para posteriorelevação, em bioclimatismo é necessário e útil que o projeto seja elaborado simultaneamente emelevação...

    10 E públicos, comerciais, industriais..., dependendo das opções de projeto de climatização feitas e do entorno climático.

  • 8/19/2019 Apostila Agosto 2003

    20/84

     

    Conforto Ambiental 2° semestre 2003 Módulo 3: Acústica 

    DTC e PROARQ – FAU - UFRJ Página 20

    1.2.4. Muros e esquadriasOs muros e as esquadrias são os "equipamentos" que administram a ventilação disponível noentorno construído.

    Fig. T20 - (Fonte Hertz) 

     A correta escolha de seu tipo e de sua posição no ambiente projetado é que determinará o melhoraproveitamento dos ventos incidentes e garantirão a permeabilidade da edificação. É muitoimportante que não se confunda aberturas destinadas à renovação de ar e destinadas àiluminação.

    Os desenhos a seguir (Fig. T21) ilustram bem esta diferença. As aberturas para ventilação dosambientes serão sempre no máximo de mesma superfície que aquelas projetadas parailuminação do ambiente.

    Em clima tropical úmido torna-se muito importante que se tenha o pleno aproveitamento dasaberturas para a ventilação – mesmo em situação de chuvas – para garantir o melhoraproveitamento possível, já que a ventilação cruzada não é matéria fácil de se obter emempreendimentos multifamiliares.

    Fig. T21 - Tipos diferentes de esquadrias e muros.

    Nas figuras 7, 8 e 9 encontram-se alguns valores de redução do vento disponível em função do

    entorno, do ângulo de aproximação escolhido para a fachada e o tipo de esquadria. São, comopraticamente tudo o mais que diga respeito ao deslocamento livre do ar, fruto de estatística eobservação, sendo seus valores mais importantes do ponto de vista relativo que absoluto. Énecessário que a escolha das esquadrias obedeça a critérios de eficiência, para garantir asuperfície de ventilação mesmo em caso de chuva, necessidade de obscuridade e proteção solar. Alguns tipos de esquadrias - como as janelas de correr - reduzem o espaço efetivo de ventilação,outras dirigem a distribuição do fluxo de ar no interior do ambiente e a localização e odimensionamento dos vãos devem levar em conta estes fatores. O anexo T8 traz alguns tipos deesquadrias e uma descrição de suas vantagens e desvantagens mais importantes para orientaçãono projeto.

     Altura = h

    Distância à casa = 2 h

  • 8/19/2019 Apostila Agosto 2003

    21/84

     

    Conforto Ambiental 2° semestre 2003 Módulo 3: Acústica 

    DTC e PROARQ – FAU - UFRJ Página 21

    1.3 Insolação e o projeto  

    Falamos da recepção do corpo humano às diversas formas de calor vindas do construção.Falamos também, dos meios de transmissão desse fluxo de calor pelo envoltório construído.Comentamos a maneira pela qual este envoltório interage com o meio ambiente, sobretudo com a

    calota celeste e o Sol.Vimos no anexo T3 que o valor da radiação solar varia de acordo com a orientação. Ela tambémvaria, de acordo com os dias do anos, pela maior ou menor proximidade e inclinação dos raiossolares. Por isso, falaremos um pouco do que é insolação e o que queremos dela, do ponto devista térmico, como arquitetos..

    O Sol possui uma trajetória aparente que varia ao longo do dia, ao longo do ano. Entretanto, paracada latitude, essa trajetória teoricamente se repete a cada ano. Assim, para cada local, segundoa hora do dia, a estação do ano e a orientação escolhida, temos sempre uma única posiçãoespacial e um único valor de radiação11.

    Para efeitos de projeto, o que queremos saber é, a cada hora desejada, aonde está o Sol, para

    conhecermos a direção de seus raios e a potência desta radiação. Desta forma poderemosconhecer as fachadas mais expostas à radiação, para dimensioná-las e calcular a forma de suasproteções (beirais e brises). Para isso, o primeiro passo é a compreensão da posição solar.

    Fig. T22

     A posição espacial do Sol pode ser reproduzida no projeto se soubermos qual a sua altura solar -

    a - e o seu azimute - a . Se, sobre um ponto do globo, marcarmos a direção dos pontos cardeaise fizermos uma projeção sobre o solo do Sol em determinado instante, chamamos de azimute aoângulo plano que esta projeção fará com o Norte12. E sobre este novo eixo, de a, ao ângulorelativo à altura solar .

    Estes pontos estão marcados em cartas solares disponíveis para as principais altitudes. Veja noanexo T2 alguns exemplos. Mas como lê-las? Bastante simples:

    11 Na realidade, as condições de nebulosidade e poluição também influenciam, atenuando seu valor.12 Consideramos que para as latitudes Sul do Equador o Sol está ao Norte. No hemisfério Norte a situação se inverte (literalmente questão deponto de vista), e o Sol passa a se posicionar a Sul. Para os seus habitantes, o azimute é então calculado em relação ao Sul. Comoconsideramos para efeito de projeto a Terra cilíndrica e repartida ao meio no Equador, isto não faz nenhuma diferença.

    N O

    E S 

     Nascer do Sol 

    Por do Sol 

    Meio dia solar  

  • 8/19/2019 Apostila Agosto 2003

    22/84

     

    Conforto Ambiental 2° semestre 2003 Módulo 3: Acústica 

    DTC e PROARQ – FAU - UFRJ Página 22

     

    Fig. T23

    Vemos na figura T23 acima uma grande círculo, representando uma projeção do horizonte vistode cima. Nele, estão marcados os pontos cardeais e as trajetórias solares, sob forma de linhas

    que vão do Leste ao Oeste. linhas que se encontram em posição quase paralela, e que têm à suadireita e esquerda o número do dia ao qual se referem. Cortando-as, existe outro grupo de linhasque identificam os pontos de passagem do Sol em determinadas horas13  do dia. Finalmente,na parte inferior do eixo Norte-Sul, encontram-se marcações com valores da altura solar  , de 0° representado pelo círculo externo do horizonte, até 90°, no zênite (representado nas carta solarespelo ponto de interseção dos 2 eixos).

     Assim, para conhecermos um ponto na trajetória solar, traçamos um segmento de reta até ocírculo externo. O valor do ângulo formado pela reta com o Norte nos dará o valor do azimute solar neste instante. A altura solar   correspondente se consegue com ajuda de um transferidorsolar:

    Fig. T24 – transferidor auxiliar para o desenho em corte da insolação  

    E como aplicá-la para construção das proteções? Em princípio, para conhecer o efeito dos raiossolares em uma determinada hora e dia sobre as plantas baixas, usamos seu valor do azimute, epara conhecer a projeção vertical do ângulo espacial, traçamos o valor da altura solar sobre oscortes.

    13 Horas solares, e não horas legais. Ver glossário. Entre outros cuidado, é necessário descontar os horários de verão, quando estivermostrabalhando com este valores.

    Orientar, em planta,perpendicular à fachadaestudada10º

    40º

    60º

    60º

    80º

    Colocar o transferidor

    sobre o gráfico solar

     N

    LO 

    S

    1613

    810

    176

    718

    22/06  22/06 

    22/09  21/03 

    22/1222/12 

    80°70°

    50°

    30°10°

     

    30°20°

    30°20°

      10°   10°   aa 

  • 8/19/2019 Apostila Agosto 2003

    23/84

     

    Conforto Ambiental 2° semestre 2003 Módulo 3: Acústica 

    DTC e PROARQ – FAU - UFRJ Página 23

     

    Depois é só geometria e desejo para achar a cobertura que melhor se adeqüe ao projeto (Fig.T26):

    Fig. T26  - Projeções diversas de mesma eficiência ( sobre desenho original de Olgyay)

    Esta é talvez a parte mais importante da cartilha e... é preciso confessar talvez a menos atraenteem uma primeira abordagem. No entanto após a segunda inserção dos ângulos transferidossobre cartas solares no projeto, desenvolve-se um automatismo e a tarefa flui sem problemas.

    Para aqueles que sempre projetam em uma mesma cidade, é possível a obtenção de umdiagrama específico para os pontos cardeais e os secundários, de forma a obtermos um traçadode sombra em horas exatas, o que nos permite ganhar algum tempo.

    2. O homem e suas necessidades lumínicas

    Nós vimos anteriormente as necessidades higrotérmicas do homem para a plena execução desuas atividades. Quanto às necessidades lumínicas, elas estão relacionadas, não só àmanutenção da saúde, mas à comunicação. A visão talvez seja o sentido mais solicitado para a

    comunicação. A visão permite avaliar distâncias, distinguir formas, cores e volumes com precisão.Mas, para que suas necessidades lumínicas sejam satisfeitas, alguns requisitos devem ser

    55

    58º

    Fig. T25 - Aplicação para 10h dos dias 21/3 ou 24/9 e projeção sobre desenho de Olgyay.

  • 8/19/2019 Apostila Agosto 2003

    24/84

     

    Conforto Ambiental 2° semestre 2003 Módulo 3: Acústica 

    DTC e PROARQ – FAU - UFRJ Página 24

    atendidos. Em determinadas circunstâncias, como veremos mais tarde, estes requisitos podemser antagônicos às necessidades   higrotérmicas, outras vezes as complementarão.

    Toda iluminação deve permitir a visão nítida dos objetos, de forma que o homem possa ali exercersuas atividades o mais eficazmente possível e com conforto, sem que haja fadiga dos órgãos

    oculares.Se todo nosso corpo permite-nos sentir o calor, o frio e a umidade, as células sensíveis à luzconcentram-se nos olhos. O olho é um instrumento ótico que coleta as ondas luminosas e astransforma em impulsos nervosos que estimulam o cérebro, permitindo a formação edecodificação de imagens. De modo que a visualização do espaço depende, a princípio, daabrangência espacial do campo visual (Fig. L1), das propriedades de acomodação e adaptaçãodo olho e da mobilidade da cabeça. Destaca-se a capacidade de ajuste focal (processo deacomodação do cristalino) na visualização de pontos de diferentes distâncias e a possibilidade deadaptação das células fotossensíveis a diversos níveis de iluminação num curto espaço detempo.

    Fig. L1   – Abrangência do campo visual : A parte central corresponde à área vista pelos dois olhos juntos, as partes laterais correspondem à visão de cada um dos olhos separadamente, e as partes pretas correspondem às partes bloqueadas pelo nariz e pelas sobrancelhas.

    Evidentemente, a capacidade do sistema visual de bem realizar estes processos varia em funçãoda saúde dos órgãos envolvidos – incluídas aí, as doenças congênitas e as de desgaste devido àidade (fig. L2) e ao mau uso – mas também da boa iluminação. Cada tarefa visual, em função donível de detalhes envolvidos, merece ser iluminada adequadamente. O mesmo se diz sobre o

    entorno, já que o sistema visual se concentra tanto em seus planos de trabalho – objeto de seuinteresse, como também se apercebe da área circundante.

  • 8/19/2019 Apostila Agosto 2003

    25/84

     

    Conforto Ambiental 2° semestre 2003 Módulo 3: Acústica 

    DTC e PROARQ – FAU - UFRJ Página 25

    Fig. L2   – Influência da idade na visão (Fonte ABILUX)  

    De toda forma, embora variando de um indivíduo a outro, podemos dizer que a ausência de umasituação mínima de conforto traz fadiga e desgaste dos órgãos visuais, reduz a acuidade visualtrazendo o mau desempenho das tarefas propostas (mesmo aquelas prazerosas, como ler,admirar quadros , etc..).

    Na realidade, o desempenho visual de uma tarefa é determinado pelo tipo de atividade envolvido( tamanho da tarefa visual, sua distância até o olho ,etc) e pelo grau de saúde do indivíduo. Ograu de desempenho visual para a percepção de um certo objeto cresce até um certo nível, emfunção do aumento do contraste, da iluminância, ou do grau de luminância e pode se estabilizarou decrescer diante de um brilho intenso (fig. L3).

    Fig. L3  – Desconforto e performance visual ( Fonte Hopkinson)

       d   i  s  t   â  n  c   i  a   à  t  a  r  e   f  a  v   i  s  u  a   l   (  c  m   )

    10 20 30 40 50 60

      idade (anos)

    20 30 40 50 60 70 80

      idade (anos)

       i   l  u  m   i  n   â  n  c   i  a   (

       l  u  x   )

  • 8/19/2019 Apostila Agosto 2003

    26/84

     

    Conforto Ambiental 2° semestre 2003 Módulo 3: Acústica 

    DTC e PROARQ – FAU - UFRJ Página 26

    O ofuscamento  é sentido sempre que há claridade demais no campo visual. Pode ser causadopor uma fonte de luz de grande luminosidade, como lâmpadas, janelas, ou pela reflexão dessafonte de luz no campo visual do observador (figura L4), como superfícies refletoras "em ação",etc..

    Fig. L4 –  Reflexão da fonte de luz no campo visual do observador .

     Assim podemos resumir dizendo que o desempenho visual fundamentalmente depende de doisparâmetros ambientais:

    do nível de iluminamento e/ ou da luminância na superfície de trabalho;

    do nível de contraste entre o objeto observado e seu suporte (ou seu entorno).

    De uma forma geral, para se obter um ambiente visual não-cansativo, deve-se respeitar, asseguintes relações de luminância entre á área foco de nossas atividades e o entorno (fig. L5):

    Entre o campo visual central (a) e a tarefavisual propriamente dita (b) 

    Entre a tarefa visual (b)  e seu entornoimediato(c)

    Entre a fonte de luz e o fundo sobre o qual se

    destaca

    Entre dois campos quaisquer do campovisual

    3:1

    10:1

    20:1

    40:1

    Fig. L5 –  Relação de luminância recomendadas (ref. ABILUX)

    Para cada tipo e atividade existe uma tabela de necessidades lumínicas - expressa em termos deiluminância dada em lux e de luminâncias (ver anexos L1 e L2, respectivamente). Esta lista estálonge de ser exaustiva, e menciona na realidade valores para campos de trabalho e não

    forçosamente a iluminância necessária a todo o ambiente envolvido. Assim vemos que sãonecessários 540 lux para uma boa atividade de barbear ou maquiagem, enquanto que a boa

  • 8/19/2019 Apostila Agosto 2003

    27/84

     

    Conforto Ambiental 2° semestre 2003 Módulo 3: Acústica 

    DTC e PROARQ – FAU - UFRJ Página 27

    qualidade na leitura de jornais é assegurada com apenas 320 lux em um ambiente que pode estara 110 lux.

    Cabe ao arquiteto conhecendo as atividades previstas para cada ambiente projetado, asseguraruma iluminância mínima adequada, evitar o ofuscamento e a mudança brusca de graus deiluminância entre ambientes vizinhos.

    2.1. A construção e as fontes de luz 

    Uma vez determinadas as necessidades lumínicas dos indivíduos, o passo seguinte seriadeterminar onde e como fornecer a luz que propiciará esta iluminância.

    E a que chamamos luz? Luz é a manifestação visual de energia radiante, ou seja, radiaçãovisível. De uma forma geral, a faixa de radiação que conseguimos enxergar (faixa visível) ébastante estreita em relação a todo o espectro solar (fig. L6).

    Fig. L6  – Distribuição espectral da energia radiada pelo sol.

    Essa luz, vem naturalmente do Sol - em uma faixa estreita do espectro da radiação solar,acompanhada de seu efeito térmico, ou pode ser reproduzida artificialmente. No primeiro caso,varia em qualidade (cor e direcionalidade) e em intensidade segundo o período do dia e ano.Iluminação gratuita, deve ser bem aproveitada pelo projeto. No segundo, o arquiteto determina osparâmetros necessários ao sistema de iluminação, sem restrições de clima ou hora do dia1.

    1 o parâmetro térmico de toda iluminação não pode ser esquecido, já que, como podemos observar, a sensação luminosa é sempreacompanhada de um efeito térmico, dada sua condição eletromagnética.

  • 8/19/2019 Apostila Agosto 2003

    28/84

     

    Conforto Ambiental 2° semestre 2003 Módulo 3: Acústica 

    DTC e PROARQ – FAU - UFRJ Página 28

    2.1.1. Luz e Cor

    Um conceito associado a luz é o de cor. A visão das cores depende de três elementos: da fonteluminosa, das superfícies iluminadas e dos olhos que as vêem.

    Chamamos de luz branca, àquela resultante da combinação de todos os raios luminosos dediferentes comprimentos de ondas provenientes do espectro visível da radiação solar. Já a cor deum material é na realidade função da reflexão seletiva do fluxo luminoso incidente, reflexão estavariável segundo as características físicas de sua superfície. Um material que absorva todo fluxoluminoso nos parece negro   fosco,  uma porta vermelha, na realidade, absorve todos oscomprimentos de onda do espectro luminoso, exceto o de 700nm (nanômetros), correspondenteao vermelho.

    2.1.2. Fontes de luz natural

    O Sol é a fonte de luz natural fundamental. É a luz do sol que, difundida na atmosfera torna-se luzdo céu ou da abóbada celeste sendo fonte primária na iluminação natural de interiores. Em diasclaros e sem nuvens, a luz do céu claro pode ser a principal fonte de luz em um ambiente,podendo ainda haver uma iluminação suplementar considerável através da luz do Sol refletidapelo solo, pelas empenas vizinhas à construção, envidraçadas ou não.

     Assim, devido à sua grande intensidade e dinamismo (muda permanentemente de posição),embora o Sol seja a fonte primária da iluminação natural, pode não ser considerado como tal noprojeto e cálculos. Usamos, na maioria das situações, o seu efeito sobre a abóbada, o que nos dávalores mais constantes, intensos o suficiente para tarefas visuais e menos ofuscantes (a luz docéu sobre um plano não costuma ofuscar, quem ofusca é o trecho de céu visto.).

     Assim padronizamos três tipos de abóbadas, segundo as condições de nebulosidadeapresentadas: céu claro, onde a nuvem é ocasional, parcialmente encoberto (1/3 a 2/3 do total), eo céu encoberto. A intensidade da luz difusa disponível é menor na primeira situação e maior naúltima.

    O entorno, natural e construído, comporta-se como uma outra fonte secundária de luz, em funçãoda cor, tamanho e distância ao ponto de estudo. Em climas tropicais ensolarados, a luz refletidapelas superfícies externas representa, no mínimo 10 a 15% do total de luz diurna recebida pelasaberturas nas edificações. Este entorno pode chegar a contribuir com 30% da iluminaçãorecebida por um edifício em cidades densamente urbanizadas.

     A luz natural, dado a seu espectro, nos fornece toda a gama de cores do espectro visível. Ela éconsiderada psicologicamente mais atraente, quebrando, ao longo do dia a monotonia, devido às

    suas mudanças sutis.

    2.1.3. Fontes de luz artificial

    Quando energizamos determinados elementos estes passam a emitir ondas na faixa do visível,gerando o que chamamos de luz artificial. Os produtos que as geram chamam-se lâmpadas e sãoclassificadas em dois grupos principais: incandescestes (fig. L7) e de descarga (fig. L8).

  • 8/19/2019 Apostila Agosto 2003

    29/84

     

    Conforto Ambiental 2° semestre 2003 Módulo 3: Acústica 

    DTC e PROARQ – FAU - UFRJ Página 29

     

    Fig. L7 –  Exemplos de lâmpadas incandescentes (Fonte Catálogo GE)

    Fig. L8  – Exemplos de lâmpadas de descarga (Fonte Catálogo GE)

     As primeiras fornecem luz pelo aquecimento elétrico de um filamento a uma temperatura queproduza uma radiação na parte visível do espectro (ver fig. L9).   São as conhecidas lâmpadas devidro transparente ou translúcidas, espelhadas, halógenas, etc...

    Já a luz em uma lâmpada de descarga é produzida pela passagem da corrente elétrica em umgás ou vapor ionizado. São as lâmpadas fluorescentes, de vapor de mercúrio, etc...

  • 8/19/2019 Apostila Agosto 2003

    30/84

     

    Conforto Ambiental 2° semestre 2003 Módulo 3: Acústica 

    DTC e PROARQ – FAU - UFRJ Página 30

    Fig. L9

    Se a iluminância natural depende das condições da abóbada celeste, a artificial também tem suasrestrições. Como essa luz é resultado da aplicação de uma tensão elétrica oriunda da redepública,  observamos  sérios efeitos segundo a relação tensão da rede/ tensão da lâmpadaencontrada (fig. L10).

    TENSÃO DA LAMPADA CONSEQUÊNCIAS

    MAIOR que a tensão daconcessionária

    redução da Potência da lâmpada, redução dailuminação e aumento da duração da lâmpada

    IGUAL à tensão daconcessionária

    a lâmpada terá suas características mantidasem 100% dos valores previstos

    MENOR que a tensão daconcessionária

    aumento da potência da lâmpada, aumento dailuminação e redução da vida da lâmpada

    Fig. L10  – Relação entre tensão da rede e tensão da lâmpada.

    Dissemos antes que o parâmetro térmico de toda iluminação não pode ser esquecido, já que asensação luminosa é sempre acompanhada de um efeito térmico No caso da fonte de luz

    artificial, existe um efeito a mais, o do gasto energético.

    Todo efeito térmico não desejável da fonte luminosa é um duplo desperdício, pois foi gerado àsnossas custas e, em caso de climatização artificial , será retirado com outro gasto. Paraadministrar estes fatores, criou-se uma grandeza, chamada Eficiência Luminosa (de uma fonte),que exprime a eficiência luminosa de uma lâmpada, em relação ao seu consumo. E paraconhecer o percentual da energia consumida pela lâmpada que é convertida no ambiente em luze calor, basta dar uma olhada nesta tabela geral da ABILUX (fig. L11).

  • 8/19/2019 Apostila Agosto 2003

    31/84

     

    Conforto Ambiental 2° semestre 2003 Módulo 3: Acústica 

    DTC e PROARQ – FAU - UFRJ Página 31

     

    Tipo de Lâmpadacalor emitidopelo reator

    Calorinfravermelho

    calor emitido por convecção econdução

    LUZ

    incandescente 0 72 18 10fluorescente 9 32 36 23mercúrio 11 48 27 14vapor metálico 13 35 31 21sódio de alta pressão 14 38 22 26

    Fig. L11

    2.1.3.1. Características operacionais das lâmpadas

    Pode-se avaliar todas as lâmpadas - incandescentes, fluorescentes e de descarga de altaintensidade - em termos de quatro características básicas de operação. São elas:

    EFICIÊNCIA LUMINOSA:  É a quantidade de luz emitida por unidade de potência aplicada. MANUTENÇÃO DE LÚMENS:  Diz respeito à diminuição do fluxo luminoso da lâmpada ao

    longo do uso. MORTALIDADE:  Expectativa de vida média de um grupo de lâmpadas. COR:  As qualidades de cor de uma lâmpada são caracterizadas por duas diferentes

    atribuições:  A aparência de cor (que poderá ser descrita pela sua temperatura de cor ).  A sua capacidade de reprodução de cor   (que afeta a aparência da cor de objetos

    iluminados pela lâmpada).

    2.1.4. A reflexão e a transmissão

    Como vimos, não somente da fonte luminosa, o usuário recebe o fluxo luminoso. Ele também orecebe através da reflexão da luz sobre paredes e demais superfícies e via transmissão porelementos translúcidos ou transparentes à sua propagação (fig. L12).

    Fig. L12 – Reflexão e transmissão do espectro luminoso (Fonte Mascaró, in ABILUX).  

  • 8/19/2019 Apostila Agosto 2003

    32/84

     

    Conforto Ambiental 2° semestre 2003 Módulo 3: Acústica 

    DTC e PROARQ – FAU - UFRJ Página 32

    Esta recepção de fluxo luminoso pode ocorrer sem que haja modificação da freqüência doscomponentes cromáticos. Na realidade grande parte da luz que vemos, nos chega através demúltiplas reflexões, transmissões e difusões, desde sua emissão pelas fontes primárias.

    Estas propriedades dos materiais circundantes (ver anexos L3 e L4) constituem excelente

    recurso para incrementar ou reduzir a intensidade luminosa de um determinado ambiente ou zonade atenção. Consideramos de uma forma geral dois tipos de reflexão e de transmissão: aespecular, que permite a reflexão ou a transmissão do raio luminoso sem difusão, como em umespelho, e a difusa, na qual não acontece uma reflexão regular.

    2.2. Iluminação e projeto

    O que se deveria fazer cada vez mais seria trabalhar a iluminação no projeto, desde os primeirosesboços, ou seja, junto com a concepção da forma da construção, virem se instalando asprimeiras noções básicas de iluminação dos ambientes, integradas às demais restrições.

    E como se poderia pensar nisso? Existem etapas que devem ser seguidas na elaboração de umprojeto de iluminação.

    O primeiro passo é analisar o programa. As necessidades visuais são diferentes em cadaambiente. Pode-se privilegiar a iluminação de uma tarefa localizada, a percepção do ambientecomo um todo, e/ ou ressaltar elementos deste com o uso da luz. As pessoas e a Arquitetura, emsua expressão se beneficiam da boa iluminação.

     A segunda ponderação diz respeito ao fato de que luz e calor são indissociáveis (em maior oumenor escala, quer a fonte seja natural ou artificial). Assim pensarmos se queremos ou não, equando, este acréscimo de carga térmica no ambiente, em função do clima e das atividades alidesenvolvidas, já nos dá um rumo a seguir.

    Então devemos confrontar níveis especificamente requeridos nas tarefas com valores deluminosidade disponível no local e procurar orientar e dimensionar os vãos pensando em ganhode luz natural e de calor. Do mesmo modo devemos nos preocupar quanto aos efeitos qualitativosque podem ser explorados.

    O terceiro passo é a complementação da luz natural pela artificial. Esta ponderação deve levarem conta dois parâmetros: eficiência e custo. Ou o nosso velho custo-benefício.

    Em princípio, como a iluminação natural é de melhor qualidade, gratuita, e portanto sem custos oudesperdícios, tudo nos leva a optar por utilizá-la como iluminação básica, complementando-a coma artificial, sempre que as necessidades de conforto lumínico o solicitarem. Destacamos assituações de tarefas pontuais num largo ambiente (fig. L13).

    Fig. L13 – Complementação da luz natural com uma fonte pontual artificial .

  • 8/19/2019 Apostila Agosto 2003

    33/84

     

    Conforto Ambiental 2° semestre 2003 Módulo 3: Acústica 

    DTC e PROARQ – FAU - UFRJ Página 33

     A partir das decisões tomadas nesta fase podemos abordar a questão lumínica do projeto devárias maneiras, como por exemplo:

    - verificando o alcance da iluminação natural nos ambientes, programando a distribuiçãode sua utilização e estudando sua complementação artificial;

    - ou fazendo o caminho inverso ou seja, verificando qual (quais) dos ambientes necessitade um nível de iluminância mais elevado e posicionando próximo às aberturas;

    Como cada projeto e cada arquiteto deve seguir seu próprio caminho, apenas explicaremos aquias técnicas relativas à utilização da luz natural nos ambientes, e da complementação com a luzartificial.

    2.2.1. Sistemas de Iluminação natural : Zenitais e Laterais

    Uma vez que já sabemos o que necessitamos em termos de iluminamento (anexos L1 e L2) e

    quanto dispomos na cidade de nosso projeto (ver anexo L6 – RadLite), o passo - sábio- aseguir é estudar as possibilidades de se atender a estas exigências. Várias maneiras seapresentam, mais ou menos sofisticadas2, para nos atender nas diversas fases do projeto. Aquimencionamos o método apresentado pelo IPT. Após conhecermos o potencial da nossa regiãopodemos ter um pré-dimensionamento das aberturas, cruzando esta informação com a ilustradano ábaco da figura L14.

    Para garantir um iluminamento mínimo de 150 lux às 8 horas e 16 horas entre 80 e 90% dos diasdo ano. Em função das características da abóbada celeste da região, da altura das edificações eda dimensão das aberturas.

    2 e sofisticada aqui não tem nenhuma conotação pejorativa, mas simplesmente refere-se à maior ou menor necessidade de exatidão doscálculos, em função do nível de desenvolvimento do projeto. Na realidade, são os cálculos de Waldram que se tornarão a ferramenta mor doprojeto de iluminação natural, fora do objeto desta cartilha e bem descrita no livro energia na edificação de Lúcia Mascaró, editora Projeto (objeto do II prêmio Light de energia na Edificação)

  • 8/19/2019 Apostila Agosto 2003

    34/84

     

    Conforto Ambiental 2° semestre 2003 Módulo 3: Acústica 

    DTC e PROARQ – FAU - UFRJ Página 34

     

    Legenda:   J = área da janela do ambiente;    A = área do piso do ambiente;   θ  = ângulo deobstrução

    Fig. L14 -  Ábacos para determinação de distâncias mínimas entre: edificações, fachadas internasde prismas de iluminação, etc... (Fonte : IPT)

    O passo seguinte é resolver qual forma de "coleta de luz natural disponível" melhor convém aoprojeto: a lateral ou a zenital.

     A primeira se traduz, no projeto, pelas aberturas feitas nas fachadas, que atingem o ambiente.Naturalmente o maior aproveitamento da luz natural neste caso ocorre perto das janelas, comumgrande declínio a medida que nos afastamos dela (fig. L15).

    Fig. L15  – Curva de amortecimento da iluminação natural no ambiente segundo a profundidadedo ambiente; estimativa para uma relação área de janela/ área de parede entre 35% e 100%(Fonte: JORGENSEN, R. Fan Engeneering, in QUEIROZ, T.)

    .

  • 8/19/2019 Apostila Agosto 2003

    35/84

     

    Conforto Ambiental 2° semestre 2003 Módulo 3: Acústica 

    DTC e PROARQ – FAU - UFRJ Página 35

    Observamos que traçando curvas isolux, formadas por pontos de mesmo nível de iluminamento, épossível verificar distribuição da luz no ambiente, modificando-a segundo seu projeto deaberturas.

    De uma forma geral, o óbvio prevalece, ou seja, quanto maior a área iluminante, maior a

    iluminância do ambiente. Entretanto é preciso ficar atento aos problemas ocasionados por zonasde contraste elevado e de ofuscamento, que ocorrem geralmente quando há incidência solardireta, superfícies excessivamente refletoras ou visão do céu. A questão térmica associada à estapenetração de radiação solar direta também deve ser ponderada.

    Uma última recomendação: a função de uma janela como elemento de integração exterior–interiornão pode ser esquecida, e na verdade é esta mistura de parâmetros que pode tornar fascinante o

    projeto das aberturas. Assim podemos usar nosso conhecimento de orientação, reflexão externa(em pisos do entorno imediato) e interna (tetos) para gerar um sistema de abertura que reunatodos estes requisitos, como mostra esquematicamente o desenho da figura L16.

    Fig. L16 – Exemplo de combinação de elementos arquitetônicos controlando a luz solar direta e aluminância da abóbada celeste (Fonte: Mascaró in ABILUX).

  • 8/19/2019 Apostila Agosto 2003

    36/84

     

    Conforto Ambiental 2° semestre 2003 Módulo 3: Acústica 

    DTC e PROARQ – FAU - UFRJ Página 36

     A iluminação do ambiente via sistema zenital oferece uma melhor distribuição dos níveis deiluminamento sobre os chamados planos de trabalho. Entretanto, uma olhada na figura L17, nosmostra que o plano horizontal, posição dos domos e clarabóias, recebem uma radiação degrande intensidade, e durante muito tempo, que não é para ser negligenciada, e sim reduzida (emregiões quentes) através do dimensionamento correto dos vãos ou do uso de elementos de

    sombreamento.

    Opções existem, como os "sheds', que podem não captar a luz do sol, uma vez que possuemuma única superfície vertical envidraçada. Entretanto eles apresentam em geral apenas 30% dorendimento lumínico de um domo, captor horizontal.

    Finalmente além das aberturas que captam a luz solar e de seus elementos redirecionadores esombreadores da luz, características do ambiente interno tal como pé-direito, forma do teto ecores das superfícies interferem no resultado obtido.

    No projeto de detalhamento do uso de iluminação natural, estes conceitos devem ser melhordetalhados, uma série de instrumentos e programas informáticos sendo disponíveis, nos ajudandoa manipular estes dados para obter uma janela que atenda a todos os requisitos.

    Estação (Estado) Latitude Longitude Altitude(m)

    menor valoranual -EH1

    (lux)

    segundo menor valor anual-EH2(lux)

    Macapá (AP) 0°10'N 51°03'W 9 15.600 16.500Uaupés (AM) 0°08'S 67°05'W 90 26.700 27.700Petrópolis (RJ) 22°31'S 43°11'W 895 18.100 19.700Rio de Janeiro (RJ) 22°54'S 43°10'W 31 17.900 20.000Cabo Frio (RJ) 22°59'S 42°02'W 7 18.400 19.900Porto Alegre (RS) 30°01'S 51°13W 47 9.500 11.600Rio Grande (RS) 32°01'S 52°05'W 2 9.300 10.700

    Fig. L17   - Dados de iluminamento médio em plano horizontal para algumas cidades brasileiras(Fonte: IPT - Recomendações para adequação climática e acústica, 1986). Dados calculados emfunção dos valores de radiação média global no plano horizontal, considerando um fator deeficiência luminosa para radiação igual a 100 lm/ w, distribuição típica de céu encoberto. Valores para 8 e 16horas.* - Os dados de São Paulo estão colocados como referência, pois estes dez últimos anos secaracterizaram na cidade por um forte aumento da poluição do ar, o que deve modificar -atenuando- bastante os valores fixados.

  • 8/19/2019 Apostila Agosto 2003

    37/84

     

    Conforto Ambiental 2° semestre 2003 Módulo 3: Acústica 

    DTC e PROARQ – FAU - UFRJ Página 37

    3. Homem e suas necessidades acústicas

    Nesse módulo discutiremos a relação do som com o homem e o meio que o circunda.

    Para que um projeto tenha condições plenas de conforto é preciso que o tripé formado porconforto térmico, lumínico e acústico esteja bem resolvido na concepção da proposta. Quandonos preocupamos com as condições acústicas externas e internas do edifício projetado é porquesabemos que dependendo do uso que será dado à edificação ela poderá ser fonte de ruído parao entorno ou ficar fragilizada por sua interferência.

    Se propomos, por exemplo, uma escola para uma determinada área, é preciso que saibamos queela será fonte de ruído na vizinhança e que a qualidade acústica das salas de aula poderá sercomprometida se as áreas próximas (internas ou externas) forem ruidosas.

     As fontes podem ser classificadas como ruído aéreo (propagado pelo ar) ou de impacto(propagado pelo corpo sólido – vibração) e para cada uma delas haverá um tratamento acústico

    específico.O estudo cuidadoso da área onde o projeto será inserido, identificando os tipos de fontes e o graude incômodo provocado por seu nível de ruído, é imprescindível para que a implantação doprojeto seja feita adequadamente. Barateamos o custo do tratamento acústico (quando este sefaz necessário) quando adotamos uma implantação correta. Podemos reduzir a entrada de ruídosna edificação utilizando maiores afastamentos, adotando-se um partido que bloqueie o ruído,explorando desníveis que existam no terreno ou criando barreiras.

     A setorização das atividades devem ser propostas a partir da hierarquização dos espaços,entendendo sempre que se é preciso maior privacidade ou pouquíssima interferência de ruídos,então precisamos dos ambientes que atuam como fontes sonoras.

     Adotando como exemplo um projeto de creche, entendemos que os berçários deverão ficarafastados das áreas de recreação e serviço, pois estas áreas são geradoras de ruído.

     Além do isolamento, em um estudo de acústica nos projetos precisamos estudar com maior rigora forma das superfícies, pois estas definirão o direcionamento da onda sonora refletida.Superfícies convexas são excelentes refletoras de som contribuindo para melhor difusão domesmo. Superfícies côncavas são concentradoras de som, devem ser evitadas ou substituídaspor superfícies poli-prismáticas. A adoção de superfícies paralelas também concentra o som, porisso buscamos outras soluções em teatros, auditórios e estúdios de gravação.

    Os itens que se seguem foram dispostos com objetivo de entendermos, nas fases de projeto,como a acústica deve ser pensada.

    Inicialmente ficamos atentos aos ruídos existentes e as soluções para atenuação do mesmo. É afase de esboço do projeto em croqui. Em seguida, já definidos volumetria, partido, setorização eimplantação é hora de definirmos a especificação dos materiais construtivos e de revestimentocombinados com a forma interna das superfícies. Para isso é imprescindível conhecermos odesempenho dos materiais quanto à absorção e reflexão do som.

    O condicionamento acústico da sala, que envolve o estudo de reverberação, é nessa seqüência,a última etapa de estudo e completa a tríade no estudo de acústica: estudo de isolamento, formae reverberação.

  • 8/19/2019 Apostila Agosto 2003

    38/84

     

    Conforto Ambiental 2° semestre 2003 Módulo 3: Acústica 

    DTC e PROARQ – FAU - UFRJ Página 38

    3.1. Propriedades físicas do som

    Vivemos “mergulhados” num campo sonoro. Um som é, muitas vezes, a única informaçãopossível para o qu