mapeamento de variÁveis do ambiente construÍdo … · térmicas e a rugosidade desse ambiente...

A DIVERSIDADE DA GEOGRAFIA BRASILEIRA: ESCALAS E DIMENSÕES DA ANÁLISE E DA AÇÃO

DE 9 A 12 DE OUTUBRO

7899

MAPEAMENTO DE VARIÁVEIS DO AMBIENTE CONSTRUÍDO ENQUANTO CONTRIBUIÇÃO PARA FORMAÇÃO DE CAMPOS TÉRMICOS DIFERENCIADOS

NA REGIÃO CENTRAL DO MUNICIPIO DE JUIZ DE FORA-MG.

Débora Couto de Assis¹ Franciele de Oliveira Pimentel²

Cássia de Castro Martins Ferreira³

Resumo: Os elementos constituintes do urbano criam um campo térmico específico e formam

microclimas diferenciados que por sua vez, podem reduzir a qualidade de vida dos

citadinos.As formas urbanas redesenham o meio, como pode ser observado na densidade e

geometria das verticalizações que tornam a superfície cada vez mais rugosa, influenciando na

circulação do ar, no transporte de calor e vapor d’água e na existência de áreas sombreadas

devido às barreiras formadas pelas edificações.Deste modo o objetivo deste trabalho consiste

em mapear a massa construída, albedo e emissividade, enquanto contribuição para formação

de campos térmicos na região central de Juiz de Fora.

Palavras-chave: Ambiente construído, Termal,Matérias urbanos.

Abstract The Urban constituent elements create a specific thermal field and form different microclimates that in turn can reduce the quality of life of the urban population. The urban environment redesign forms, as can be observed in the density and geometry of verticalizations that make increasingly rough surface, influencing the air flow in the transport of heat and water vapor and in the presence of shaded areas due to the barriers formed by the buildings. Thus the aim of this study is to map the built mass, albedo and emissivity, as a contribution to formation of thermal fields in the central region of the city of Juiz de Fora. Key-words: Built environment, Thermal, Urban Materials. 1 – Introdução

A partir da segunda metade do século XX, o Brasil vivenciou uma acelerada

transição urbana por meio do processo de industrialização, o que culminou no

aumento da proporção da população em relação ao espaço físico urbano visto que,

para comportar este grande contingente de pessoas, as cidades foram tomando

maiores dimensões, muitas vezes sem qualquer tipo de planejamento prévio. Deste

modo, o crescimento das cidades está relacionado maior adensamento construtivo,

derivado de um maior número de moradias, redes de serviços, sistemas de

circulação que associados a uma desordenada ocupação da terra, resulta na

permuta do ambiente natural por ambientes cada vez mais artificializados. Com o

avanço da urbanização as edificações tomaram conta do ambiente, essa



7900

transformação da paisagem traz consequências para o clima urbano. Neste sentido

com a ampliação das construções temos de imediato o aumento da massa

construída, a qual é responsável pelo atraso da perda de calor para o meio. Isso se

deve as propriedades relacionadas com a inércia térmica, que por sua vez faz com

que as edificações armazenem parte do calor durante o dia e dissipe-o à noite. Mais

especificamente essa retenção do calor está relacionada com as propriedades

térmicas e a rugosidade desse ambiente construído. Tso et al. (1990) afirmavam que

existe uma relação direta da entre o acréscimo da massa construída, a redução nas

perdas térmicas convectivas e o aumento de temperatura nos centros urbanos. Além

da inércia térmica desempenhada pelo material de construção das edificações, estas

atuam como barreiras físicas para a circulação do ar, formando os chamados

canyons urbanos.

Dentro da infinidade de elementos que influenciam o clima urbano, existe o

saldo da radiação que desempenha uma função essencial na troca de calor e de

massas com a troposfera uma vez que é o principal responsável pelo aquecimento

do ar e da superfície, sendo assim é de fundamental importância conhecer as

propriedades dos materiais que constitui o meio. Uma delas é o albedo (refletância),

o qual o é uma propriedade física que os corpos possuem e caracterizam-se pela

capacidade que os corpos apresentam de refletir a radiação solar que incide sobre

eles, e esta pode variar de acordo com a cor e constituição que o corpo apresenta,

sendo que a reflexão máxima ocorrerá nos corpos de cor branca e o mínimo nos de

cor preta, podem variar também de acordo com a inclinação (ou obliquidade) dos

raios solares, ou seja, quanto maior essa inclinação, maior será o albedo.

De acordo com Ferreira & Assis (2014, p.204):

Aplicando a Lei de Stefan-Boltzman, que estabelece que a energia emitida por um corpo seja proporcional a quarta potencial de sua temperatura absoluta, podemos afirmar que a redução da temperatura de um material presente na superfície urbana repercutiria em uma diminuição da radiação infravermelha emitida por ele, ocasionando em uma redução no transporte de calor entre a superfície e a atmosfera.

Outra propriedade que os materiais que constituem com meio urbano tem é a

emissividade, define qual é a resposta térmica definida pela o pela temperatura

superficial. A emissividade é a capacidade de um objeto emitir radiação, sendo que

esta pode assumir o valor de 0 (refletida por um espelho) a 1,0 (corpo negro). Dessa



7901

forma o albedo e a emissividade dos materiais das edificações estão diretamente

relacionados com a realidade térmica do urbano. Ou seja, quanto menor o Albedo e

a Emissividade maior será o potencial daquela superfície em se aquecer e transmitir

calor para o ar, em contrapartida quanto maior o albedo e a emissividade do material

menor de será o desempenho do mesmo para absorver a radiação, assim emitira

mesmo calor para o meio.

Neste sentido o objetivo deste trabalho consiste em mapear a massa

construída, albedo e emissividade, enquanto contribuição para formação de campos

térmicos na região central de Juiz de Fora

2 – Desenvolvimento

2.1. Caracterização da área de estudo

A área de estudo está inserida no município de Juiz de Fora, localizado na

Zona da Mata do estado de Minas Gerais, mais precisamente nas coordenadas

geográficas 21° 45' 50" S e 43° 21' 00" W. O município possui uma área de 1.435,66

km2 e uma população de 517.872 habitantes (IBGE, Censo Demográfico, 2010).

A área de estudo consiste em 12 regiões urbanas na área central de Juiz de

Fora, e estas são Altos dos Passos, Centro, Granbery, Jardim Glória, Manoel

Honório, Mariano Procópio, Morro da Gloria, Nossa Senhora Aparecida, Paineiras,

Poço Rico, Santa Helena e São Mateus. A localização das regiões me estudo pode

ser observada na Figura 1, a seguir.

Figura 1 - Localização da área de estudo.



7902

2.2. Metodologia

A execução do trabalho se deu através de quatro etapas e estas são:

levantamento bibliográfico, Mapeamento das variáveis dos materiais do meio urbano

(Albedo,Emissividade e Massa construída), processamento digital das Imagens

Termais e análise das informações conferidas e mapeadas relacionando-as.

Primeiramente foi realizado um levantamento bibliográfico, buscando um

embasamento teórico e conhecimento a respeito das metodologias utilizadas na

realização deste tipo de estudo.

Em seguida para o mapa de massa construída ultilizou-se a camada de lotes e

tabelas com informações da unidade, para isto o shape e as tabelas foram

adicionadas no ambiente Arcmap, e dentro do mesmo foi realizado joins entre a

camada e as tabelas buscando ligar a informação da unidade a cada lote, permitindo

verificar quantos pavimentos o imóvel possui, além de aferir a área e o perímetro do

lote, destaca-se que o levantamento da prefeitura não considera os pavimentos de

estacionamentos, sendo assim este mapa pode subestimar o número de pavimentos

em algumas unidades. Em seguida aplicou-se o modelo de Tso et al. (1990) no qual

a massa construída consiste de um plano homogêneo, avolumétrico, que pode ser

calculado através da seguinte equação:

MC = Vct x c Af

Onde:

a= densidade de alvenaria (tijolos furados)= 1300Kg/m³ Vct = Volume do concreto (m³) Af = área total da fração urbana (m²) Primeiramente deve-se calcular o volume de alvenaria das construções por unidade de terreno (Vct) através da equação seguinte:

Vct = (Per x h x Ec1) + (Apr x NL x Ec2 )

Onde:

Per = perímetro da edificação (m) h = altura da edificação (m) Ec1 = Espessura média de alvenaria nas construções, adotado como 0,20 m. para as paredes externas. Apr = projeção da edificação (m²) NL = número de lajes +1 Ec2 = Espessura média da laje, adotado como 0,10 m.



7903

Para o cálculo da massa construída, Tso et al. (1990) admiti-se que essa seja

constituída, exclusivamente, de alvenaria, já que as suas características térmicas

são similares às de outros materiais de construção.

Enfim para o mapa de Albedo e Emissividade fez-se o mesmo procedimento,

porém utilizou-se dos dados do campo da tabela relacionado à cobertura unidade,

ou seja, de que material é constituído a cobertura do imóvel, dentro de cada lote,

ressaltando que se considera que o lote seja completamente coberto por aquele

material sendo que na realidade isto nem sempre ocorre, por isto a área visualizada

como cobertura poderá ser superestimada em alguns casos. Os tipos de cobertura

podem ser classificados como: Fibrocimento, Telha Cerâmica, Telha metálica e laje,

“Não se aplica” e “Não cadastrado”, a partir desta classificação foi feita uma

correlação com os valores das materiais de acordo com os dados de albedo de

Ferreira e Prado (2003), chegando a uma espacialização de uma estimativa do

albedo e emissividade de cada lote dentro da Região Central, desta forma foi

possível correlacionar densidade construída, os valores de albedo, emissividade, a

arborização e as superfícies d’água com as temperaturas registradas em cada área.

Para o mapeamento da temperatura de superfície, foram utilizadas as bandas

10 e 11, da mesma imagem Landsat 8 do dia 13 de Fevereiro de 2015, utilizando a

ferramenta raster calculator, presente no software ArcGis, onde foram

implementadas as equações (1) e (2).

Os fundamentos do sensoriamento remoto termal são embasados na

termodinâmica clássica que apresenta equações que permitem estabelecer uma

relação entre a radiância espectral presentes em imagens do satélite Landsat 8 com

valores temperaturas, permitido assim o monitoramento termal de uma determinada

região através da medida indireta de radiação.

A equação 1 mostra a relação entre a radiância espectral e temperatura:

(1)

Em que:



7904

representa a temperatura que não leva em consideração os aspectos da

atmosfera terrestre em Kelvin, ou seja, a temperatura vista do satélite e não a que

realmente esta na superfície da terra;

e representa as constante de calibração das imagens,

, representa a operação de logaritmo neperiano

a radiância espectral em que é dado pela equação 2:

)*( )+ (2)

Em que:

e representa a radiância espectral máxima e mínima, respectivamente

com e ,

e representa o valor máximo(255) e mínimo(1) do pixel na escala de

cinza;

representa o valor quantizado e calibrado do pixel analisado.

3 - Resultados

Como resultado constatou-se diferentes registros de temperaturas da

superfície, como se observa no figura 5, as quais podem estar sendo influenciados

pelo comportamento do albedo, emissividade e massa construída, pois quanto

menor o Albedo e a Emissividade maior será o potencial daquela superfície em se

aquecer e, em contrapartida quanto maior o albedo e a emissividade do material

menor será o desempenho do mesmo para absorver a radiação, assim emitirá

menos calor para o meio.

A temperatura de superfície variou cerca de 10°C dentro da região central de

Juiz de Fora, isto revela nitidamente a diferenciação de campos térmicos,

relacionados evidentemente com os materiais que cobrem a superfície além de

outros fatores determinantes na geração do clima urbana, mas que não foram

analisados nesse trabalho..

A partir da figura 2, observa-se que existe heterogeneidade na distribuição

dos tipos de cobertura das edificações, mas há de se destacar que a região central



7905

constitui-se em sua maioria de materiais de baixíssimos valores de albedo, sendo

que em algumas localidades esta ocorrência é ainda mais acentuada,

caracterizando áreas de maior absorção de calor, e por conseqüência áreas mais

quentes. Este fato pode ser observado dentro da região urbana centro, em que as

coberturas são predominantemente constituídas por laje revestida por cimento

colorido cinza escuro, que possui albedo com valor de 0,26, considerado baixo

albedo, consequentemente são áreas que apresentam grande absorção de calor.

Em relação a emissividade, observa-se na figura 3 a presença de

coberturas metálicas que segundo Gartland (2010) podem chegar a uma

temperatura de até 57,90 C sob o sol e um albedo de 0,57, estas mesmo

apresentando um albedo mais alto, alcança uma temperatura elevada em função da

baixa emissividade.

Com relação a massa construída observa-se na figura 4, que a região

central concentra unidades com altos valores de massa construída, em algumas

regiões, como São Mateus por se tratar de área que conta com uma

legislação que limita o número de pavimentos de cada edificações possui uma

massa construída um pouco menos elevada.

Outra questão relevante é a presença de vegetação em algumas regiões da

área de estudo as quais podem contribuir, em intensidades diferenciadas, para a

melhoria da ambiência urbana sobre diversos aspectos: amenizar a radiação solar

na estação quente e modificar a temperatura e a umidade relativa do ar do recinto,

através do sombreamento que reduz a carga térmica recebida pelos edifícios,

veículos e pedestres; modifica a velocidade e direção dos ventos; interferir, quando

em grande quantidade, na frequência das chuvas; através da fotossíntese e da

respiração reduzindo a poluição do ar (MASCARÓ, 1990). A vegetação atua na

atmosfera intra-urbana, funcionando como termoregulador, modificando o albedo

das superfícies, já que interfere na radiação recebida durante o dia e perdida

durante a noite (MASCARÓ, 1990).



7906

Figura 2 – Mapa de tipo de materiais e albedo da cobertura da superfície.



7907

Figura 3 – Mapa de tipo de materiais e emissividade da cobertura da superfície



7908

Figura 4 – Mapa de Massa Construida



7909

Figura 5 – Mapa de Temperatura da superfície da região central de Juiz de Fora.

5 - Considerações finais

Porém verifica-se a necessidade da aplicação deste estudo em outros

períodos do ano e em diferentes áreas, a fim de se analisar qual será o

comportamento existente. O geoprocessamento se revelou uma execelente

Temp.(°C)



7910

ferramenta sendo muito eficiente na identificação das zonas termais, além de

possibilitar o mapeamento de variáveis salutares na manutenção dos campos

térmicos, facilitando a tabulação, espacialização e análise dos dados da área em

estudo. Porém deve-se considerar a importância da realização das medições em

campo, pois além de demonstrarem a real situação térmica de determinadas área,

permitem a observação da paisagem tornando os resultados encontrados ainda

mais claros, o que contribui nos desdobramentos e desenvolvimento do

trabalho futuramente.

Espera-se que o presente trabalho tenha contribuído para o conhecimento da

realidade térmica verificada na região urbana do centro, servido assim como

subsídios para o planejamento e gestão da cidade, pelos órgãos governamentais e

não governamentais, para que desta forma a população tenha um ambiente mais

confortável para se viver ou ao menos, menos desconfortável, proporcionando mais

saúde e qualidade de vida. Além de proporcionar o compartilhamento do

conhecimento a respeito da utilização de algumas técnicas em estudos de clima

urbano.

Referências Bibliográficas

FERREIRA,C.C.M;ASSIS,D.C.. Capitulo 11 - O mapeamento do albedo e analise de

sua influencia na caracterização de microclimas de áreas urbanas.In SILVA,A.C.;

FIALHO,E.S.; STEINKE,E.T. (Orgs). Experimentos em Climatologia

Geográfica,Dourados,MS:UFGD,2014. p.201-221.

FERREIRA, F. & PRADO, R. Medição do albedo e análise de sua influência na

temperatura superficial dos materiais utilizados em coberturas de edifícios no Brasil.

São Paulo: Boletim Técnico da Escola Politécnica da USP,2003.

IBGE. Censo Demográfico 2010. Disponível em:

<http://www.censo2010.ibge.gov.br>. Acesso: Dezembro/2014.

GARTLAND, L. Ilhas de calor: como mitigar zonas de calor em áreas urbanas. São

Paulo: Oficina de textos, 2010.

MASCARÓ, L.R. Luz, clima e arquitetura. 3 ed. São Paulo: Nobel, 1990.

TSO, C. P. et al. An improvement to energy balance model for urban thermal

environment analysis. Energy and Buildings, no. 14, 1990, p. 143-152.

mapeamento de variÁveis do ambiente construÍdo … · térmicas e a rugosidade desse ambiente...

Documents