avaliaÇÃo do conforto ambiental: um estudo de...
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AVALIAÇÃO DO CONFORTO
AMBIENTAL: UM ESTUDO DE CASO
EM UM LABORÁTÓRIO DE UMA
FACULDADE NA CIDADE DE JOÃO
PESSOA - PB
Ruan Eduardo Carneiro Lucas (UFPB )
Diversos estudos comprovam a relação entre o conforto ambiental no
local de estudos e a produtividade dos alunos, ou seja, quando estão
submetidos a níveis considerados de conforto, essa produtividade tende
a elevar¬-se consideravelmente. PPara que se avalie esta situação, é
necessário realizar medições das variáveis termofísicas no ambiente de
estudo e analisá¬-las para identificar o nível de desconforto ou de
insalubridade. Nesse sentido, o presente artigo se propõe a realizar um
estudo em um laboratório de uma faculdade na cidade de João Pessoa
- PB. A análise foi realizada juntamente com os alunos que exercem
atividades no local, no dia 3 de novembro de 2015. Verificou-se que o
ambiente estudado possui condições luminosas adequadas para
funcionamento, todavia, necessita de alternativas para a melhoria das
condições térmicas e acústicas para alcançar os níveis de conforto
estabelecidos pelas normas regulamentadoras.
Palavras-chave: Conforto ambiental, variáveis termofísicas, ambiente
de estudo, níveis de conforto
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João Pessoa/PB, Brasil, de 03 a 06 de outubro de 2016.
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1. Introdução
O mundo atual requer das pessoas uma rotina cada vez mais corrida e dinâmica, fazendo com
que ambientes internos fechados sejam cada vez mais frequentados. Tais locais isolam as
pessoas das condições ambientais naturais e os submetem a sistemas mecânicos de ventilação
e luminosidade. Quando esses sistemas são falhos ou não estão congruentes com as
necessidades dos ocupantes, podem ocorrer danos ao estado de conforto e consequentemente
no desempenho. Nesse aspecto, Conceição e Lúcio (2011) explicam que a qualidade de
ambientes térmicos interiores podem influenciar significativamente na saúde e conforto
humano.
A forma de avaliar a qualidade desses ambientes é a partir de condições termofísicas, como
conforto térmico, iluminância e ruído. Com relação ao conforto térmico, o mesmo é definido
pela ASHARE Standard 55 (2010) como sendo uma condição da mente que expressa
satisfação com as condições térmicas do ambiente. Ou seja, é um estado psicológico que
reflete o contentamento com variáveis como temperatura do ar, umidade do ar, velocidade do
ar, entre outras. Segundo a ISO 7730, a forma de representar essa variável é a partir do voto
médio estimado (PMV).
Outra variável importante é a iluminância. A NBR 5461/91 indica que tal variável expressa
em lux, indica o fluxo luminoso de uma fonte de luz que incide sobre uma superfície situada a
uma certa distância da fonte. A incidência do fluxo luminoso pode interferir tanto
positivamente como negativamente na vida dos estudantes. Ou seja, um gerenciamento
correto da iluminação e das cores contribui para aumentar a satisfação no trabalho e melhorar
a produtividade, assim como reduzir a fadiga (LIDA, 2005).
O ruído pode ser definido fisicamente como um som de grande complexidade, resultante da
superposição desarmônica de sons provenientes de várias fontes. Também é considerado
como uma mistura complexa de diversas vibrações ou ainda um estímulo auditivo que não
contém informações úteis para o homem. Se os ruídos forem significativos, interferem nas
tarefas mentais complexas, mas podem atenuar os efeitos da monotonia em tarefas simples. A
presença de ruídos no ambiente de trabalho pode provocar danos ao aparelho auditivo e até
mesmo a surdez. Os parâmetros utilizados para avaliação do nível de ruído estão descritos na
Norma Regulamentadora 15 – Atividades e Operações Insalubres, NR15, que estabelece os
limites de exposição em função da jornada de trabalho.
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Diante do que foi exposto fica evidente a importância dessas variáveis físicas no aspecto
educacional. Somado a isso, Almeida e Freitas (2014) explicam que a excelência em educação
é um objetivo claro de qualquer sociedade moderna. Logo, é de fundamental importância
oferecer condições ambientais de qualidade, proporcionando assim um melhor desempenho
dos estudantes. É nesse sentido, que o objetivo desse trabalho é avaliar as condições
termofísicas (Conforto térmico, conforto luminoso e conforto acústico) as quais estão
submetidos os estudantes de um laboratório, em uma faculdade na cidade de João Pessoa -
PB.
2. Ambientes termicamente moderados
Ambientes termicamente moderados são ambientes onde existe o conforto térmico, como
exemplo, destaca-se as instituições de ensino, sala de aula, bibliotecas, entre outras. Segundo
Coutinho(2009), o conforto térmico necessita de três condições para ocorrer: Neutralidade
térmica; taxa de suor liberada pela pele e a temperatura da mesma têm que ser compatíveis
com a atividade realizada; e por último, o indivíduo não pode estar sendo submetido a
nenhum desconforto localizado.
Segundo a ISO 7730, a avaliação de ambientes termicamente moderados é calculada a partir
de dois índices: O voto médio estimado, conhecido como PMV e a percentagem de pessoas
insatisfeitas, PPD.Ter Mors et. al.(2011) explica que o cálculo do PMV leva em consideração
as propriedades termo fisiológicas dos seres humanos e seu equilíbrio térmico com o meio
ambiente. A equação (1) indica o cálculo do voto médio estimado.
)].(.})273()274.{.1096.3
)34.(.0014.0)5867.(.107.1}15.58){(42.0
})(99.65733.{1005.3)'[()028.0303.0(
448
5'
'3036.0
aclcrclcl
a
M
TThfTTfx
TMPamXWM
PaWMXWMxePMV
cl
(1)
O cálculo leva em consideração parâmetros como: taxa metabólica gerada pela atividade
desempenhada; Isolamento térmico das roupas utilizadas; Temperatura do ar; Temperatura
radiante média; velocidade do ar; e umidade absoluta do ar. A partir desse índice, pode-se
calcular o PPD,como mostra a equação (3).
)*2179,0*03353,0exp(*95100 24 PMVPMVPPD (2)
Relacionando os dois índices, Coutinho(2009) indica que para um voto médio estimado entre:
-0,5 < PMV < 0,5, atingirá um PPD inferior a 10%. Ou seja, diante da inexistência de um
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ambiente em que todos os indivíduos estejam satisfeitos com as condições térmicas propostas,
o percentual de PPD de 10% é tido como o ideal.
3. Metodologia
O estudo foi realizado em um laboratório na cidade de João Pessoa - PB, localizada na região
nordeste do Brasil. A data da coleta de dados foi realizada no dia 3 de novembro 2015, o
período de avaliação foi entre as 08:00 e 10:00 horas da manhã. As condições climáticas do
dia eram boas, sol excessivo e céu com poucas nuvens. Estavam presentes 7 ocupantes,
realizando as atividades relacionadas a leitura e escrita. Essa amostra tinha uma idade média
de 41 anos, e eram todos do sexo masculino. O layout do ambiente e as posições dos
ocupantes estão expressos na Figura 1.
Figura 1 - Disposição do layout e posição dos ocupantes
Fonte: Elaborado pelos autores (2015)
Em um primeiro momento foi realizada uma avaliação subjetiva, que consistiu em identificar
informações pessoais e a percepção térmica dos ocupantes. Com relação a percepção, ela foi
subdividida em sensação térmica, desejo térmico e conforto térmico. Foi realizado também
uma avaliação objetiva, que consistiu na medição dos parâmetros físicos. Esses
procedimentos estão descritos nos tópicos posteriores.
3.1 Método aplicado na medição e análise das variáveis termofísicas
Para análise do conforto ambiental, a ISO 7730 indica o índice PMV que consiste no método
de avalição de ambientes termicamente moderados. Ele leva em consideração variáveis físicas
do ambiente e variáveis pessoais, como roupa utilizada e taxa metabólica.
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Logo, foram realizadas medições da temperatura de bulbo seco, temperatura de bulbo úmido,
temperatura de globo e umidade do ar. O equipamento utilizado para esse procedimento foi
um Termômetro de globo/medidor de estresse térmico, de especificação TGD-400. O mesmo
foi plantado no centro da sala e mediu os parâmetros citados anteriormente. Diante dessas
informações e padronizando a taxa metabólica em 70 W/m², foi calculado o PMV.
Conhecido o PMV dos ocupantes, ele foi confrontado com a sensação térmica do grupo, e
com o que estava previsto normativamente.
Com relação as condições de iluminação, a Norma NBR 5382/85 especifica os procedimentos
para verificação de luminosidade em todos os ambientes. Para esse experimento foram
utilizados 2 luxímetros, do modelo LD-300, que identificaram a incidência luminosa em 18
pontos, conforme especifica a norma. Conhecidos os valores, foi calculado a incidência média
luminosa e comparada com o estabelecido pela NBR 5413/92 para esse tipo de ambiente.
Vale ressaltar que as normas de iluminação NBR 5382/85 e NBR 5413/92 estão sendo
validadas mediante uma Nota técnica nº 224/2014 do Ministério do Trabalho. Essa situação
ocorre em virtude de os fabricantes de lâmpadas estarem se adaptando a nova Norma NBR
IOS/CIE 8995-1.
Por fim, a norma NBR 10151 indica os procedimentos que devem ser utilizados na medição
do ruído. Baseado nessa norma, foram realizadas 5 medições com um decibelímetro do
modelo Homis-408A durante o período de atividade dos ocupantes. Conhecidos os valores,
eles foram comparados com a norma NBR 10152 que especifica os níveis de ruído aceitáveis.
4. Resultados e discussão
4.1 Dados individuais dos ocupantes
Os primeiros resultados encontrados foram a respeito de informações pessoais dos indivíduos.
A tabela 1 mostra essas informações, e como exemplo, estão dispostos o sexo dos ocupantes,
a idade, o peso, e altura. Podemos observar por exemplo, uma idade média amostral de 24,57
anos.
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Tabela 1 - Variáveis Pessoais
OCUPANTES SEXO IDADE PESO(Kg) ALTURA(m)
(1) M 23 98 1,60
(2) M 27 76 1,69
(3) M 18 78 1,78
(4) M 28 70 1,77
(5) M 21 84 1,62
(6) M 20 68 1,68
(7) M 35 77 1,67
Fonte: Elaborado pelos autores (2015)
Com relação a vestimenta utilizada encontrou-se uma padronização nessa variável. Os
ocupantes apresentavam um padrão de roupa similar, composto por camisa polo, calça jeans e
sapato. A diferenciação encontrada estava presente nas cores e no tipo do material. A tabela 2
mostra os valores calculados para essa variável.
Por fim, para a atividade desempenhada, de estudos e pesquisas, foi definida a taxa
metabólica, que também está expressa na tabela 2.
Tabela 2 - Vestimenta dos ocupantes e taxa metabólica da atividade
Taxa metabólica (W/m²) Vestimenta (Clo) Ocupantes
70
0,45
0,42
0,53
0,24
0,28
0,37
0,39
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
4.2 Análise do conforto térmico
Com o equipamento localizado no centro do laboratório foram realizadas 5 medições dos
parâmetros físicos. Assim, a Tabela 3 apresenta algumas das variáveis medidas e os valores
encontrados.
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Tabela 3 - Variáveis medidas e os valores encontrados
Umidade do
ar
Temperatura de
globo
Temperatura de bulbo
seco
Temperatura de bulbo
úmido
54,052
54,122
52,638
53,852
54,317
23,961
23,962
23,920
23,952
23,960
23,280
23,290
23,250
23,263
23,318
17,348
17,368
17,117
17,305
17,419
Fonte: Elaborado pelos autores (2015)
Posteriormente, foi calculado o índice PMV para os 7 ocupantes do laboratório e seus valores
estão descritos na Tabela 4. Podemos observar que ouve uma variação entre esses valores.
Assumindo que a taxa metabólica para realização da atividade é a mesma e que os parâmetros
físicos afetam todos no ambiente, podemos inferir que um dos fatores que influenciaram nessa
variação foi a vestimenta utilizada.
Tabela 4 - PMV calculado para os 7 ocupantes
Ocupantes Valores calculados do
PMV
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
(6)
(7)
0,823879041
0,536447109
1,626506612
-1,06674514
-0,72154336
0,072381275
0,532494427
O estudo de Fanger(1970) faz uma relação entre PMV e sensação térmica. Ele constatou
alguns pontos: Para um PMV=0 existe a condição de neutralidade; para um PMV=1 existe a
sensação de levemente quente; PMV=2 sensação de quente; PMV=3 sensação de ambiente
muito quente. Quando o PMV for negativo, também foram expressos alguns resultados:
PMV= -1, sensação do ambiente levemente frio; PMV= -2, frio; e PMV=-3, sensação de
muito frio.
Comparando os resultados calculados com esse estudo, podemos concluir que os ocupantes
(2), (6) e (7) o indicam Neutralidade; para os ocupantes (4) e (5) existe o indicativo de
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levemente frio; para o ocupante (1) existe a sensação de levemente quente; e por fim, para o
ocupante (3) existe a sensação de quente. A Figura 2 abaixo mostra a sensação dos ocupantes
de acordo com a escala de Fanger(1970).
Figura 2 - Sensação térmica dos ocupantes de acordo com a escala de Fanger (1970)
Fonte: Elaborado pelos autores (2015)
Com relação a ISO 7730, ela indica que existirá a zona de conforto para -0,5< PMV<0,5.
Comparando essa designação com os valores calculados, concluímos que os ocupantes (2), (6)
e (7) estão confortáveis termicamente; já os ocupantes (1), (3), (4) e (5) não apresentaram
valores dentro das especificações do conforto.
4.2.1 Análise da percepção térmica
Analisando a percepção térmica dos ocupantes que foi subdividida em: sensação térmica,
desejo térmico e conforto térmico, podemos identificar uma certa similaridade. Com relação a
sensação térmica observamos que 86% acharam o ambiente Neutro; e os outros 14% acharam
o ambiente Levemente Quente (Figura 3).
Ressalta-se que os ocupantes: (1), (2), (3), (4), (5) e (6) acharam o ambiente neutro; e o
ocupante (7) identificou o ambiente como levemente quente.
Figura 3 - Sensação térmica dos ocupantes em termos percentuais
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Fonte: Elaborado pelos autores (2015)
Com relação a percepção de conforto térmico, observa-se uma maior diferença de percepções,
como mostra a Figura 4. Os ocupantes (2), (3) e (4) acharam o ambiente Confortável; os
ocupantes (5) e (6) acharam o ambiente muito confortável; já o ocupante (1) achou o ambiente
pouco confortável; e o ocupante (7) identificou o ambiente como levemente desconfortável.
Figura 4 - Percepção do conforto térmico em termos percentuais
Fonte: Elaborado pelos autores (2015)
Por fim, com relação ao desejo térmico observou-se novamente uma similaridade de
percepções, como mostra a Figura 5. Os ocupantes (2), (3), (4), (5), (6) queriam o ambiente
do jeito que estava; já os ocupantes (1) e (7) queriam o ambiente mais refrescado.
Figura 5 - Desejo térmico dos ocupantes em termos percentuais
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Fonte: Elaborado pelos autores (2015)
4.2.2 Índice de bulbo úmido e temperatura de globo
Conhecidos os valores de temperatura de bulbo seco; temperatura de bulbo úmido; e
temperatura de globo, foram calculados os índices: IBUTG interno e o IBUTG externo. Os
valores encontrados para os dois índices estão expressos na Tabela 5.
Tabela 5 - Valores do IBUTG interno e o IBUTG externo
IBUTG interno IBUTG externo
23,282
23,289
23,215
23,272
23,305
23,214
23,222
23,149
23,203
23,240
Fonte: Elaborado pelos autores (2015)
A norma regulamentadora NR-15 indica para um trabalho leve e contínuo, o IBUTG máximo
de 30. Comparando os valores encontrados com o que está expresso nessa norma, observamos
que todos os índices calculados estão dentro do que está previsto normativamente.
4.3 Análise do conforto luminoso
Por se tratar de um laboratório, identificou-se a inexistência de janelas e qualquer outro meio
propiciasse a entrada da luz natural. Logo, foi constatado que a iluminação do local sempre é
feita por meio de lâmpadas.
A análise geral baseada na NBR 5382/85 indicou a necessidade de conhecer o número de
lâmpadas e em quantas filas elas estavam espalhadas no ambiente. Somado a isso, era
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necessário a medição de 18 pontos de iluminação. Logo, observou-se a existência de 12
lâmpadas subdividas em 4 filas, como mostra a Figura 6.
Figura 6 - Disposição das lâmpadas e pontos de medição da iluminação
Diante dessas informações, chegou-se a iluminância média de 347,05 lux. Esse valor quando
comparado aos níveis expressos na NBR 5413/92, está acima do nível aceitável, que é de 200
lux. Assim, pode-se inferir que no aspecto geral as condições de iluminação estavam
satisfatórias. E que no tempo de exposição, 4 horas, não existe desconforto visual, ou
problemas gerados por condições luminosas inadequadas.
Com relação ao posto de trabalho, observou-se que a fonte luminosa está a uma distância
vertical de 5,5 metros. Essa fonte gerou um fluxo luminoso que incidiu com 100% de
eficiência no posto de trabalho. Por não ser uma incidência excessiva, não existe o
desconforto por excesso de luminosidade, logo, podemos afirmar que não existe o
ofuscamento.
A Figura 7 representa o sentido e o campo de incidência desse fluxo. Tal situação faz com que
o ofuscamento seja inexistente.
Figura 7 - Campo de incidência e sentido do fluxo luminoso
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4.4 Análise do conforto acústico
Aparentemente o local não apresentava níveis elevados e fora do especificado pela norma.
Essa percepção se deu em função do ruído presente no local, do tipo contínuo, ser apenas
gerado pelo ar-condicionado e pelas conversas existentes entre os ocupantes. Tais ocupantes,
ficam expostos ás condições acústicas por cerca de 4 horas diárias.
Para identificar se essa percepção estava de acordo com a avaliação técnica, foram medidos
cinco pontos, subdivididos em ponto central e pontos inferiores. A Figura 8 indica esses
pontos.
Figura 8 - Pontos de Medição
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Fonte: Elaborado pelos autores (2015)
Os valores encontrados nesses pontos foram similares, apresentando uma média de 54,65
dB(A) e estão expressos na Tabela 6.
Tabela 6: Níveis de ruído
A norma regulamentadora NBR-10152 prevê para laboratórios os níveis de ruído entre 40-50
dB(A). Comparando a média das medições com esse valor, podemos inferir que o nível de
ruído médio estava acima do especificado. Por mais que essa diferença seja pouca, é
necessário que se avalie o local e busque melhorias para que o ambiente acústico esteja dentro
do intervalo citado pela norma. Com relação a percepção dos ocupantes, eles indicaram que
esse nível médio não é capaz de atrapalhar o desempenho das atividades.
5. Conclusões
Sabendo da importância das condições termofísicas para o desempenho educacional dos
alunos, esse trabalho avaliou as variáveis físicas as quais estão submetidos os estudantes de
um laboratório em uma faculdade.
Níveis de
ruído-dB(A)
55,08
55,08
55,01
54,06
54,04
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Com isso, avaliando a percepção térmica dos ocupantes do laboratório e realizando as
medições adequadas, identificamos que apenas três alunos da amostra estão confortáveis
termicamente, segundo os cálculos do PMV e baseado na ISSO 7730. Os outros alunos não
apresentaram índices dentro das especificações do conforto.
Em seguida, foram realizadas as medições para análise do conforto luminoso do ambiente.
Assim, segundo os dados obtidos, o laboratório apresenta condições satisfatórias de
iluminação, já que, possui nível de iluminância acima do aceitável, de acordo com a NBR
5413/92. Vale destacar que, não existe desconforto visual para o período de exposição de cada
aluno. Além de não existir ofuscamento, devido a incidência da fonte luminosa não ser
excessiva.
Por fim, verificando as medições realizadas para analisar o conforto acústico, observamos que
o nível de ruído médio estava acima do especificado pela NBR 10152.
Tendo em vista os resultados obtidos e suas respectivas analises, conclui-se que os
responsáveis pelo laboratório e pela faculdade devem buscar alternativas para a melhoria das
condições térmicas e acústicas do ambiente, conforme as normas
estabelecidas pela legislação em vigor, para que a saúde e o conforto dos alunos sejam
preservados, e com isso, seja alcançado o rendimento desejável de aprendizagem.
Referências
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European climate. Energy and Buildings, v. 81, p. 127-140, 2014.
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ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5382: Verificação de iluminância de
interiores. Rio de Janeiro, 1985
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 5413: Iluminância de interiores. Rio de
Janeiro, 1992
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 10152: Níveis de ruído para conforto
acústico. Rio de Janeiro, 1992
CONCEIÇÃO, E. Z. E; LÚCIO, M. M. J.R. Evaluation of thermal comfort conditions in a classroom
equipped with radiantcooling systems and subjected to uniform convective environment. Applied
Mathematical Modelling, v.35, p. 1292-1305, 2011.
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COUTINHO, A. S.. Conforto térmico e insalubridade térmica em ambientes de trabalho. João Pessoa:
Editora Universitária, 2005.
FANGER, P. O. Thermal Comfort. Copenhagen: Danish Technical Press, 1970
INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION. ISO 7730/2005: Ambientes térmicos
moderados – Determinação dos índices PMV e PPD e especificações das condições para conforto térmico.
LIDA, I. Ergonomia: Projeto e produção. São Paulo: Editora Edgard Blucher, 2005.
NORMA REGULAMENTADORA. NR 15: Atividades e operações insalubres. MTE, 1990.