o retrofit e a modelagem de informaÇÕes como...
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O RETROFIT E A MODELAGEM DE INFORMAÇÕES
COMO FERRAMENTA NA ANÁLISE DE PROJETOS
Luciana Fernandes Guimarães
Projeto de Graduação apresentado ao Curso de
Engenharia Civil da Escola Politécnica,
Universidade Federal do Rio de Janeiro, como
parte dos requisitos necessários à obtenção do
título de Engenheiro.
Orientadores: Eduardo Linhares Qualharini
José Luis Menegotto
Rio de Janeiro
Fevereiro, 2014
ii
O RETROFIT E A MODELAGEM DE INFORMAÇÕES
COMO FERRAMENTA NA ANÁLISE DE PROJETOS
Luciana Fernandes Guimarães
PROJETO DE GRADUAÇÃO SUBMETIDA AO CORPO DOCENTE DO CURSO
DE ENGENHARIA CIVIL DA ESCOLA POLITÉCNICA DA UNIVERSIDADE
FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS REQUISITOS
NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE ENGENHEIRO CIVIL.
Examinada por:
_________________________________________
Eduardo Linhares Qualharini
Profo. Adjunto, D. Sc., POLI/UFRJ (orientador)
_________________________________________
José Luis Menegotto
Profo. Adjunto, D. Sc., POLI/UFRJ (orientador)
_________________________________________
Liane Flemming
RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL
FEVEREIRO de 2014
iii
Guimarães, Luciana Fernandes
O retrofit e a modelagem de informações como ferramenta na
análise de projetos/ Luciana Fernandes Guimarães - Rio de Janeiro:
UFRJ/ Escola Politécnica, 2014.
vii, 63 f. : il.; 29,7 cm
Orientadores: Eduardo Linhares Qualharini e José Luis
Menegotto
Projeto de Graduação - UFRJ/ Escola Politécnica/ Curso de
Engenharia Civil, 2014.
Referências Bibliográficas: p. 59-62
1. Análise de projetos de retrofit 2. BIM I. Qualharini,
Eduardo Linhares, et al. II. Universidade Federal do Rio de
Janeiro, Escola Politécnica, Curso de Engenharia Civil. III. O
retrofit e a modelagem de informações como ferramenta na análise
de projetos.
iv
Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica/ UFRJ como parte
dos requisitos necessários para a obtenção do grau de Engenharia Civil.
O retrofit e a modelagem de informações
como ferramenta na análise de projetos
Luciana Fernandes Guimarães
Fevereiro 2014
Orientadores: Eduardo Linhares Qualharini e José Luis Menegotto
Curso: Engenharia Civil
Este trabalho tem o objetivo de apresentar as principais características dos processos de
Retrofit e do conceito de BIM e, através de um estudo de campo, pretende-se explorar a
possibilidade de utilizar a modelagem de informações como ferramenta para análise de
projetos de Retrofit, considerando o desempenho lumínico e térmico.
Neste enfoque, a evolução do BIM apresenta um grande potencial na análise dos
projetos em função das simulações que poderão ser realizadas em uma modelagem
consistente, sendo possível obter resultados muito próximos da realidade e avaliar a
necessidade de modificações para atender aos requisitos de desempenho. Assim, as
intervenções no ambiente construído poderão alcançar uma posição de destaque em
função do conceito de Sustentabilidade, na busca por metodologias que permitam a
avaliação do desempenho dos materiais empregados.
Palavras-chave: Retrofit, Sustentabilidade, Modelagem de informações
v
Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment os
the requirements for the degree of Engineer.
Retrofit and building information modeling as a tool in project analysis
Luciana Fernandes Guimarães
February 2014
Advisors: Eduardo Linhares Qualharini e José Luis Menegotto
Course: Civil Engineering
This work aims to present the main features of the retrofitting processes and the concept
of BIM and, through a field study, intend to explore the possibility of using information
modeling as a tool for analysis of retrofit projects, considering the luminal and thermal
performance.
In this approach, the evolution of BIM has a great potential in the analysis of projects
based on simulations that can be performed in a consistent modeling, being possible to
get results very close to the reality and assess the need for changes to reach the
performance requirements. Therefore, interventions in the built environment achieved a
prominent position in the construction industry due to the concept of Sustainability, in
the search for methodologies that allow the evaluation of materials performance.
Keywords: Retrofit, Sustainability, Building Information Modeling
vi
Sumário
1. Introdução ............................................................................................................................. 1
1.1. Contextualização ................................................................................................................ 1
1.2. Justificativa ......................................................................................................................... 3
1.3. Objetivos ............................................................................................................................ 3
1.4. Metodologia ....................................................................................................................... 3
1.5. Estrutura da monografia .................................................................................................... 4
1.5.1. Capítulo 1 - Introdução................................................................................................ 4
1.5.2. Capítulo 2 - A reabilitação urbana e os processos de retrofit ..................................... 4
1.5.3. Capítulo 3 - O BIM como ferramenta de análise de projeto ....................................... 4
1.5.4. Capítulo 4 - Estudo de campo: EMOP ......................................................................... 4
1.5.5. Capítulo 5 - Considerações finais ................................................................................ 4
2. A reabilitação urbana e os processos de retrofit .................................................................. 5
2.1. Tipos de intervenções prediais ........................................................................................... 5
2.2. Condicionantes e diagnóstico para a reabilitação ............................................................. 6
2.2.1. Condicionantes para a reabilitação ............................................................................. 6
2.2.2. Diagnóstico de patologias em edifícios ....................................................................... 7
2.3. Características do processo de retrofit ............................................................................ 12
2.3.1. Graus de intervenção ................................................................................................ 14
2.3.2. Proposta de diretrizes para projetos de retrofit ....................................................... 14
2.3.3. Sustentabilidade aplicada à reabilitação ................................................................... 20
2.4. Processos de requalificação ............................................................................................. 23
2.4.1. Retrofit de climatização ............................................................................................ 24
2.4.2. Retrofit lumínico........................................................................................................ 27
2.4.3. Retrofit acústico ........................................................................................................ 29
3. Building Information Modeling ........................................................................................... 32
3.1. O BIM como ferramenta de análise de projetos .............................................................. 32
3.2. Empresas e projetos que utilizam BIM............................................................................. 37
3.2.1. General Services Administration ............................................................................... 37
3.2.2. Athié |Wohnrath ....................................................................................................... 38
3.2.3. Projeto da Freedom Tower ....................................................................................... 39
3.2.4. Projeto da nova biblioteca da PUC-RJ ....................................................................... 40
4. Estudo de campo: Retrofit EMOP ........................................................................................ 41
vii
4.1. Considerações iniciais sobre o projeto............................................................................. 41
4.2. Recursos construtivos ...................................................................................................... 42
4.3. Análise do projeto com o BIM .......................................................................................... 46
4.3.1. Análise lumínica ........................................................................................................ 50
4.3.2. Análise térmica e energética ..................................................................................... 52
5. Considerações finais ............................................................................................................ 56
5.1. Comentários ..................................................................................................................... 56
5.2. Críticas e sugestões .......................................................................................................... 56
Referências bibliográficas ........................................................................................................... 58
Referências eletrônicas ............................................................................................................... 62
Anexo .......................................................................................................................................... 63
1. Introdução
1.1. Contextualização
Desde os primórdios da civilização, utilizando materiais e técnicas rudimentares, o
homem tenta se abrigar de fenômenos naturais e garantir a segurança de seu grupo
social. Com o passar dos anos, foram desenvolvidas técnicas aprimoradas de
construção, permitindo a evolução dos núcleos urbanos, com o conforto e apoio mútuo.
Pode-se dizer que um dos objetivos do desenvolvimento da tecnologia de construção
civil seja atender as necessidades básicas e imediatas do ser humano.
Um importante período na história para a construção foi o Renascimento, quando a arte,
associada a concepção da ciência moderna, permitiram o desenvolvimento de novas
concepções estruturais e geométricas das cidades, harmonizando os espaços da malha
urbana.
No século XX, ainda como reflexo da Revolução Industrial, foi possível a produção em
larga escala de acessórios, produtos e equipamentos beneficiados como, por exemplo, o
uso do aço inoxidável e do alumínio, da porcelana e pastilha de vidro entre outros mais.
Soma-se ainda os produtos derivados de petróleo, como os policarbonatos em telhas e
esquadrias; o polipropileno (ACM) em revestimentos; o pvc/vinil em pisos flutuantes e
hidrossanitários; a aplicação dos laminados melamínicos em pisos e paredes e do
metilmetacrilato em bancadas, lavatórios e banheiras e o gesso acartonado em divisórias
tornando-se soluções construtivas em desenvolvimento no âmbito da construção civil
(QUALHARINI, 2013).
O final do século passado foi marcado pela globalização e pelo avanço do processo de
urbanização, fazendo com que as cidades perdessem características que, historicamente,
lhes deram origem. Como exemplo os espaços urbanos tradicionais, compostos de um
mosaico territorial tradicional, no qual o desenvolvimento econômico de uma cidade
conduzia a logística de um eixo comercial e financeiro na área central, foram migrando
e distribuindo-se em novas regiões periféricas das cidades.
A modificação do parque habitacional da maioria dos países europeus conduziu ao
desenvolvimento de metodologias e procedimentos técnicos na promoção de
2
reabilitação das construções que perderam sua funcionalidade, indicando propostas de
intervenção, adequando-as as novas necessidades.
Em comparação com a Europa, o Brasil é um país jovem, no entanto não significa que
as edificações sejam modernas ou dispensem a reabilitação. No caso do Rio de Janeiro,
grande parte dos edifícios datam da primeira metade do século passado e com diretrizes
de construção que nem sempre são as mais aceitáveis para a sociedade atual, pois,
durante anos, a conservação e a reabilitação predial basearam-se em experiências
anteriores e eventuais emergências, geralmente sem uma sistemática de continuidade e
atualização das novas técnicas e demandas.
Pode-se observar que a depreciação da infraestrutura, dos equipamentos e das
edificações são evidentes em certos casos, colocando em discussão a questão da
reabilitação urbana. Quando os edifícios são reabilitados corretamente, a região do
entorno, geralmente, é revigorada e valorizada.
O estado Rio de Janeiro vem buscando resgatar a importância da região central e de
outras regiões através de procedimentos de reforma e modernização das edificações,
conhecidos como retrofit urbano, contribuindo para que tenhamos uma possível
despoluição visual e revigoração do belo artístico.
Dentro deste contexto, diagnosticar as patologias existentes nas edificações e avaliar as
alterações a serem implementadas torna-se necessário para que o retrofit atinja os
objetivos desejados. Ferramentas e metodologias vem se desenvolvendo, permitindo
uma análise mais precisa das características da edificação ainda durante a fase de
concepção e projeto.
O conceito Building Information Modeling (BIM) ou modelagem de informação faz
parte de uma geração de ferramentas digitais que possibilitam ao usuário gerenciar em
um ambiente virtual informações de projeto relativas à diversas etapas da construção.
A ferramenta BIM pode ser utilizada para compatibilização dos diversos sistemas
prediais, obtenção de emissões de CO2, simulação da eficiência energética, lumínica e
acústica da edificação, quantificação de materiais, elaboração de planilhas para
orçamentos, dentre outras. Através destas análises, é possível verificar que o BIM
apresenta um grande potencial no setor de retrofit no qual a sustentabilidade deve estar
vinculada aos projetos.
3
1.2. Justificativa
No Brasil, o retrofit vem ganhando espaço no mercado da Construção Civil em função
da necessidade de modernização de edifícios existentes. Aliado a isto, a crescente
preocupação com a sustentabilidade torna relevante o desenvolvimento de metodologias
que permitam a avaliação da eficiência dos materiais empregados nos processos de
retrofit.
No entanto, certas metodologias, tais como o BIM, não são comumente empregadas nos
projetos, tornando-se necessário ampliar os estudos e a divulgação deste conceito.
Assim, será possível avaliar os projetos garantindo maior eficiência dos sistemas.
1.3. Objetivos
O presente trabalho é uma pesquisa descritiva com o objetivo de apresentar os
condicionantes e as características do processo de retrofit, assim como a importância da
utilização de modelagens de informação nos projetos, permitindo avaliar a relevância
das alterações propostas nos quesitos térmico, lumínico e acústico.
1.4. Metodologia
Para o cumprimento do objetivo do trabalho, será realizada pesquisa bibliográfica
relacionada aos processos de reabilitação urbana com ênfase nas características do
retrofit de edificações. Ainda pertinente ao tema, será realizada pesquisa a respeito dos
retrofits térmico, lumínico e acústico, relacionando a sustentabilidade a estes processos.
A seguir será realizada pesquisa bibliográfica acerca da utilização de modelagens de
informação nos projetos que permitem a simulação das alterações propostas e a
verificação, ainda na fase de concepção, dos seus efeitos no produto final.
Por fim, será realizado um estudo de campo sobre o retrofit do 5° pavimento do prédio
sede da Empresa de Obras Públicas do Estado do Rio de Janeiro (EMOP), com a
descrição das informações referentes ao projeto obtidas através de uma visita ao local e
entrevista com a arquiteta responsável. Para avaliar a eficiência das alterações, o
pavimento citado será modelado no REVIT e, utilizando as propriedades dos materiais
obtidas com os fornecedores, serão feitas as simulações lumínica e térmica após o
retrofit.
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1.5. Estrutura da monografia
1.5.1. Capítulo 1 - Introdução
Neste capítulo há uma abordagem geral do tema proposto com uma contextualização
seguida pela justificativa e objetivo da monografia, descrevendo a metodologia utilizada
e a estrutura do projeto em capítulos.
1.5.2. Capítulo 2 - A reabilitação urbana e os processos de retrofit
Este capítulo apresentará os tipos de reabilitação urbana, os condicionantes e os
diagnósticos para a reabilitação. Na sequência serão apresentadas as principais
características do retrofit e a sua associação com a sustentabilidade, destacando assim
os retrofits térmico, lumínico e acústico.
1.5.3. Capítulo 3 - O BIM como ferramenta de análise de projeto
Este capítulo tem como objetivo apresentar o conceito BIM e relacionar a sua utilização
aos processos de retrofit, considerando a necessidade do desenvolvimento de projetos
eficientes.
1.5.4. Capítulo 4 - Estudo de campo: EMOP
Neste capítulo serão apresentadas as características do retrofit do 5° pavimento do
edifício da EMOP, assim como o modelo 3D do pavimento e as simulações da
iluminância e da climatização após o retrofit.
1.5.5. Capítulo 5 - Considerações finais
No último capítulo serão expostas as considerações finais, com críticas e sugestões a
respeito dos temas apresentados ao longo da monografia.
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2. A reabilitação urbana e os processos de retrofit
2.1. Tipos de intervenções prediais
O nível de degradação do edifício e os objetivos associados à intervenção permitem
enquadrá-la em diferentes processos: restauração, reforma, manutenção e retrofit.
a) Restauração
Segundo Vale (2006), a restauração de um edifício corresponde a um conjunto de ações
desenvolvidas de modo a recuperar a imagem, a concepção original ou o momento
áureo da história da edificação em questão. Este tipo de intervenção é muito utilizado
em bens tombados e preservados pelo patrimônio histórico e que não admitem alteração
em sua arquitetura.
Independente de qualquer técnica que venha a ser utilizada nas intervenções ao
patrimônio cultural edificado, a autenticidade é a base da doutrina moderna da
restauração (TAVARES, 2011).
b) Reforma
A reforma é uma intervenção que busca o retorno a forma original. Segundo Costa e
Douckin (apud CARVALHO, 2013), reforma é o ato ou efeito de colocar em bom
estado de conservação uma construção, por meio de reparos necessários ou lhe
transformando a estrutura.
c) Manutenção
Segundo a ABNT, manutenção é um procedimento técnico-administrativo (em
benefício do proprietário e/ou usuários), que tem por finalidade levar a efeito as
medidas necessárias à conservação de um imóvel e à permanência das suas instalações e
equipamentos, de modo a mantê-lo em condições funcionais normais, tal como as que
resultaram da sua construção, em observância ao que foi projetado, e durante sua vida
útil.
d) Retrofit
Por fim, o retrofit refere-se as intervenções realizadas no edifício com o objetivo de
adequá-lo tecnologicamente. Segundo Vale (2006), a técnica do retrofit difere
6
substancialmente da restauração, que consiste na restituição do imóvel à sua condição
original ou da reforma, que visa a introdução de melhorias, sem compromisso com suas
características anteriores. Sendo assim, espera-se que o retrofit concilie certas
características marcantes da edificação e a adequação tecnológica. Por se tratar do
principal objeto de estudo deste trabalho, o item 2.3 abordará mais detalhadamente este
assunto.
2.2. Condicionantes e diagnóstico para a reabilitação
2.2.1. Condicionantes para a reabilitação
De acordo com a NBR 5674, vida útil é o período de tempo, após a instalação, no qual
uma construção ou suas partes satisfazem ou excedem as exigências de desempenho.
A vida útil de uma edificação está relacionada a fatores físicos, funcionais e
econômicos. Estes fatores estão associados a durabilidade, adaptabilidade e
rentabilidade dos materiais utilizados (BARRIENTOS, 2004).
Os problemas de durabilidade são causados, frequentemente, por um conjunto de
fatores, dentre os quais se destacam a falta de conhecimento do meio ambiente ao qual
ficarão expostas as estruturas, especificações inadequadas e construção executada em
desacordo com normas técnicas e procedimentos construtivos tradicionais.
Para evitar problemas de durabilidade, é importante avaliar a qualidade e eficiência de
um material ou serviço de modo que as falhas sejam evitadas. Um material é
considerado adequado quando todas as suas características permanecem funcionais
dentro de níveis aceitáveis.
O uso inadequado e a falta de manutenção das edificações podem resultar na
degradação precoce e perda do desempenho esperado dos materiais. Assim, torna-se
necessária a intervenção para evitar o esgotamento da edificação devido às patologias.
Além da deteriorização das edificações, a mudança no perfil do usuário também é uma
das grandes responsáveis pela necessidade de reabilitação. A satisfação das
necessidades humanas, como o conforto e a praticidade resultantes da evolução
tecnológica, vem se tornando um ponto forte para as intervenções.
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As tecnologias e os novos equipamentos condicionaram mudanças no ambiente das
edificações, exigindo maior flexibilidade dos sistemas, permitindo a adaptação do
ambiente às necessidades humanas.
Edifícios dotados de infraestrutura como sistema de controle de demanda de ar
condicionado (HVAC), redes de fibras óticas internas e externas, pisos elevados,
elevadores inteligentes e sistemas de controle de acesso tornam-se garantia de sucesso
dos empreendimentos comerciais. Para isso, os edifícios antigos podem sofrer um
retrofit, dispensando a necessidade de uma nova construção (BARRIENTOS, 2004).
Outro aspecto de destaque nas intervenções prediais é a eficiência energética, ou seja, o
edifício deve proporcionar as condições ambientais desejadas pelos usuários, porém
com menor consumo de energia. Um bom desempenho energético deve equilibrar
fatores como acústica, ventilação e iluminação.
A melhoria da qualidade de vida do usuário é o objetivo mais significativo de
intervenções tecnológicas e a disponibilização ao próprio usuário do controle permite a
adaptação dos sistemas às suas necessidades pessoais.
2.2.2. Diagnóstico de patologias em edifícios
A origem de um estado qualquer de degradação é frequentemente consequência de
projetos mal concebidos ou mal executados, nos quais certos aspectos foram
negligenciados, tais como ações atuantes, qualidade dos materiais empregados, meio de
exposição da obra e a própria utilização.
Para que os efeitos de um estado de degradação não venham a acarretar em um prejuízo
elevado, torna-se necessário controlar o avanço da degradação e definir tipos e
momentos de intervenções.
O diagnóstico correto é uma condição essencial para escolher o melhor tratamento
destinado a assegurar as condições de edifícios. O conceito de diagnóstico foi associado,
inicialmente, a exames de danos estruturais e avaliação do grau de segurança dos
edifícios existentes. Atualmente, considera-se também o atendimento de outros
requisitos e o grau de desempenho oferecido pelo edifício na sua globalidade, tendo em
vista a sua eficiência. No Brasil, a Norma de Desempenho (NBR 15575:2013) é
responsável por estabelecer o nível de desempenho mínimo ao longo da vida útil para os
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elementos principais de edificações habitacionais, como estrutura, vedações, instalações
elétricas e hidrossanitárias, pisos, fachada e cobertura.
As definições dos conteúdos e pontos do edifício a serem analisados, o detalhamento do
estudo e a precisão de informações a recolher são os objetivos do diagnóstico, que pode
consistir em uma simples visita para analisar a umidade de uma fachada ou até uma
vistoria exaustiva de toda a estrutura do edifício.
Para garantir um trabalho de qualidade, é necessário que os diagnósticos de edifícios
sejam realizados por técnicos especializados, com capacidade de analisar as patologias a
partir da observação de indícios externos e com conhecimento das diversas técnicas
tradicionais de construção. No caso de estruturas de concreto armado, a inspeção deve
ser conduzida conforme metodologia consagrada no Brasil e internacionalmente,
apresentada na figura 1.
Figura 1. Metodologia geral de inspeção, diagnóstico e prognóstico de manifestações
patológicas em obras de construção civil. Fonte: MEDEIROS, et al, 2012.
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As etapas de trabalho, os ensaios realizados, os dados levantados e os critérios
empregados procuram seguir também os cuidados e procedimentos de normas e
publicações nacionais e internacionais, empregando-se as recomendações mais
relevantes de cada uma. As etapas básicas do diagnóstico estão apresentadas na figura 1,
na qual se observa que a vistoria ao local é fundamental para diagnosticar problemas
patológicos. Dependendo da situação será necessário analisar os antecedentes da
edificação e executar exames complementares para definir as alternativas de
intervenção.
Para auxiliar o processo de diagnóstico, foram realizadas pesquisas para desenvolver
ferramentas e metodologias que permitissem uma análise adequada do estado da
edificação. Tais instrumentos de inspeção e diagnóstico tem a finalidade de reduzir os
preços de reabilitação, assim como reduzir o consumo de energia e promover a melhoria
das condições de conforto do ambiente. Dentre eles, os mais conhecidos são:
a) EPIQR
O método EPIQR (Energy Performance, Indoor Environmental Quality and Retrofit)
foi desenvolvido pelo programa europeu JOULE, com o objetivo de apoiar a
planificação técnico-financeira da renovação de edifícios e permitir a tomada de
decisões com base em diferentes cenários possíveis de intervenção. Este método fornece
aos usuários as seguintes informações: dossiê completo descrevendo o estado geral do
imóvel a renovar; diagnóstico relativo ao estado físico e funcional do edifício;
informação detalhada da natureza dos trabalhos a realizar e a estimativa provável dos
custos de reabilitação (LANZINHA; FREITAS; CASTRO GOMES, 2001).
O diagnóstico do EPIQR prevê uma inspeção visual de todos os elementos, sem recurso
a especialista, um inquérito complementar feito com base nos elementos recolhidos e no
questionário destinado ao proprietário ou locatários e uma análise dos diversos cenários
e possibilidades de renovação, descrevendo os trabalhos previstos e respectivos custos
associados.
O programa EPIQR também comporta um módulo que permite efetuar o balanço
térmico do edifício e simular as diversas possibilidades de intervenção, substituindo as
janelas, por exemplo, ou modificando a taxa de renovação de ar. Por fim, são indicados
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os ganhos obtidos por cada uma das intervenções previstas, permitindo determinar a
intervenção mais adequada para melhorar o balanço térmico do edifício.
b) MER HABITAT
O princípio geral dos métodos MER (Méthodes d'Évaluation Rapide) é fornecer o custo
de reposição do edifício após a execução de um diagnóstico da sua degradação. A
utilização do MER HABITAT pretende determinar um nível mínimo de renovação a
atender.
Este método possui o Manual de Diagnóstico que descreve a natureza e a forma de
exame de cada uma das partes da obra. O edifício é decomposto em 290 elementos e o
responsável pela perícia visita o local e escolhe o código de degradação mais adequado
para cada elemento, sendo que o código varia de acordo com a tabela 1.
Tabela 1. Código de degradação previstos no programa MER HABITAT.
Estado Grau
Bom estado 4
Degradação ligeira e reparação fácil 3
Degradação importante ou faltas parciais de mais difícil reparação 2
Mau estado, falta total, substituir ou acrescentar 1
Fonte: Lanzinha; Freitas; Castro Gomes, 2001.
O diagnóstico do estado de degradação, a natureza dos trabalhos necessários a reposição
das boas condições dos elementos do edifício e os custos parciais e totais são
referenciados a "Edifícios-Modelo". Aplica-se a cada custo unitário dos trabalhos de
reposição uma convenção de medida expressa em pontos, que permitem obter uma
estimativa dos custos de reposição por parte da obra.
c) TEST HABITATGE
O método TEST HABITATGE foi inspirado em outros métodos similares e pretende
adaptar os métodos criados para avaliar economicamente intervenções sobre um número
importante de edifícios, permitindo a avaliação de elementos menores, podendo ser
utilizado, inclusive, em habitações unifamiliares.
Esta técnica consiste no preenchimento de fichas de análise que se estruturaram a partir
da decomposição do edifício em 55 elementos principais. As fichas de análise dispõem
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de uma primeira parte onde os aspectos construtivos são descritos e na qual todos os
parâmetros do elemento correspondente são definidos.
Na primeira fase, são recolhidas as características gerais do edifício, sua localização e
envolvente e é feita uma previsão da possível complexidade das obras a serem
realizadas. Na segunda fase, atribui-se a cada elemento um dos 4 códigos de degradação
possíveis, enquadrando da melhor forma a patologia observada de acordo com a tabela
2.
Tabela 2. Código de degradação previstos no programa TEST HABITAGE.
Estado Grau
Bom estado 4
Necessita de pequenas reparações 3
Necessita de reparação generalizada 2
Mau estado 1
Fonte: Lanzinha; Freitas; Castro Gomes, 2001.
Assim, é possível quantificar a degradação e aconselhar, na sua fase de "Conclusões e
Recomendações", a realização de diagnósticos mais aprofundados nos aspectos em que
a inspeção visual tenha detectado indícios que permitem supor a existência de
problemas importantes.
Segundo Lanzinha, Freitas e Gomes (2003) os métodos apresentados acima tornam o
processo de diagnóstico deficiente, pois as conclusões são baseadas em opiniões e não
em ensaios ou medições. Por isso, tais autores propõem uma nova metodologia que
permite comparar os desempenhos dos diversos elementos do edifício, com as
exigências técnicas do seu funcionamento, estabelecidas em documentos
regulamentares ou exigenciais.
Esta metodologia, denominada avaliação exigencial, propõe a realização de análises
técnicas, cálculos e ensaios "in situ" para determinar as características dos elementos
construtivos. Portanto, observa-se que a avaliação exigencial permite uma abordagem
integrada, caracterizando os elementos e avaliando a sua conformidade com as
exigências regulamentares ou de qualidade.
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O quadro 1 apresenta a estruturação do método de avaliação exigencial, no qual
observa-se o sequenciamento das ações a serem executadas, os objetivos relacionados a
cada ação e as tarefas a serem desenvolvidas na etapa.
Quadro 1. Estruturação do método de diagnóstico.
Fonte: Lanzinha; Freitas; Castro Gomes, 2003.
Esta metodologia de diagnóstico e intervenção pretende criar uma ferramenta de
trabalho que permita estruturar o processo de decisão, de forma a torná-lo mais fácil,
racional e consistente.
2.3. Características do processo de retrofit
O conceito de retrofit surgiu no final da década de 90 nos Estados Unidos e na Europa.
A princípio era utilizado na indústria aeronáutica para referir-se à atualização de
aeronaves aos novos e modernos equipamentos disponíveis no mercado. Com o passar
do tempo, este conceito passou a ser empregado também na Construção Civil tendo
como foco os processos de modernização e atualização de edificações, com o objetivo
de torná-las contemporâneas (BARRIENTOS, 2004).
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Segundo Cianciardi e Bruna (2004), esse conceito arquitetônico vem a ser a busca pela
sincronicidade do edifício com o tempo presente, de modo a vitalizá-lo com novos
materiais e tecnologias, evitando que se torne obsoleto e permitindo que acompanhe o
desenvolvimento tecnológico dos grandes centros urbanos.
O processo de retrofit já é bastante rotineiro na Europa, correspondendo a 50% das
obras e em países como Itália e França, este índice aumenta para 60%
(Arquitetura.com.br apud MORAES; QUELHAS, 2012). Estes países têm intensificado
tais práticas de reabilitação, de modo a valorizar edificações obsoletas e aumentar a sua
vida útil através da incorporação de avanços tecnológicos e da utilização de materiais e
processos de última geração.
De acordo com Croitor (2009), a reabilitação de edifícios não se limita a edifícios
antigos, podendo também ser aplicada quando há interesse do empreendedor pela
substituição de sistemas prediais ineficientes e/ou inadequados, pela mudança de uso do
imóvel ou, inclusive, quando as edificações se encontram inacabadas e abandonadas.
Portanto, o retrofit se refere a uma reforma generalizada dos materiais e sistemas da
edificação, levando em consideração suas principais características. Pisos, iluminação,
elevadores, fachadas, ar condicionado central, sistemas hidráulicos, segurança,
automação predial, pavimentação e outros se transformam em alvo deste processo.
Vários fatores justificam o uso do processo do retrofit, destacando-se o aproveitamento
da infraestrutura existente no entorno e da sua localização, impacto na paisagem urbana,
preservação do patrimônio histórico e cultural, déficit habitacional e sustentabilidade
ambiental, além de se tratar de uma alternativa mais econômica e eficiente do que a
demolição seguida de uma reconstrução.
A incorporação dos avanços tecnológicos através do processo de retrofit permite que a
edificação apresente certas vantagens, tais como:
a) integração dos sistemas, simplificando e economizando em manutenção;
b) mecanização dos serviços, reduzindo os gastos com pessoal e tornando o
controle e gestão da edificação mais eficiente;
c) redução do consumo de energia;
d) redução dos gastos;
e) satisfação do usuário.
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Dentre as características acima listadas, a melhoria da qualidade de vida do usuário é,
com certeza, a vantagem mais significativa da automação.
2.3.1. Graus de intervenção
As intervenções a serem realizadas em uma edificação dependem das suas
características e do seu estado. O informe Nora-Minc, manifesto francês publicado em
1978 com base no tema da informatização da sociedade, apresenta uma classificação de
acordo com o grau de intervenção a ser desenvolvido, e que é adotada pela maioria dos
pesquisadores do assunto (BARRIENTOS, 2004).
a) Retrofit rápido: são caracterizados pela execução de pequenos reparos e benfeitorias
em edifícios com um estado de conservação satisfatório ou razoável. Engloba serviços
de recuperação de instalações e revestimentos internos.
b) Retrofit médio: além dos serviços de intervenção rápida, são incluídas intervenções
em fachada, mudanças nos sistemas de instalações da edificação, reparos e eventual
reforço de alguns elementos estruturais e melhoria das condições funcionais e
ambientais dos espaços em geral. Pode envolver mudança de layout interno sem
alteração do uso original do imóvel.
c) Retrofit profundo: engloba alterações significativas com demolições e reconstruções,
podendo ocorrer uma substituição parcial ou total, desde pavimentos e paredes
divisórias até a resolução de problemas estruturais e reestruturação das partes comuns,
incluindo redes horizontais e verticais, substituição generalizada de carpintarias e ainda
execução de novos revestimentos. Isto significa que além das atividades descritas nos
outros tipos de retrofit, estão inclusas as intervenções com mudança de layout
envolvendo desde a compartimentação até a própria estrutura do telhado.
d) Retrofit excepcional: corresponde a um amplo grau de desenvolvimento, sendo muito
dispendiosa, podendo aproximar-se ou mesmo ultrapassar o custo de uma nova
edificação com áreas e características semelhantes. Ocorre, principalmente, em
edificações históricas ou localizadas em áreas protegidas.
2.3.2. Proposta de diretrizes para projetos de retrofit
A revista eletrônica Sistemas & Gestão (2012) apresentou os resultados de uma
pesquisa de opinião realizado por Moraes (2011) acerca dos projetos de retrofit. Através
de um questionário, abordando um conjunto de temáticas relativas ao processo de um
15
retrofit, foi possível avaliar o grau de satisfação e motivação de profissionais envolvidos
nesse processo. Assim, buscou-se identificar as melhores práticas e tecnologias
aplicadas na implantação de um retrofit articulando questões de pesquisa, hipóteses e
objetivos conforme apresentado no quadro 2.
Quadro 2. Questões articuladas na elaboração do questionário
Fonte: Moraes apud Moraes; Quelhas, 2012.
Os profissionais que responderam ao questionário deveriam avaliar os itens
apresentados e classificá-los em irrelevante, pouco relevante, relevante, muito relevante
ou imprescindível. Para cada grupo de itens relacionados, foi elaborado um gráfico com
a frequência relativa das respostas de acordo com o grau de relevância dos itens.
16
a) Concepção do empreendimento
Gráfico 1. Frequências relativas (%) das respostas de acordo com o grau de relevâncias dos itens
em “Concepção do empreendimento”.
Fonte: Moraes apud Moraes; Quelhas, 2012.
De acordo com o gráfico 1, os profissionais que responderam ao questionário
consideram a análise do custo global como um item imprescindível na concepção do
empreendimento. Este resultado tem grande importância, pois a implantação de um
retrofit envolve gastos. Assim, é importante verificar a viabilidade econômica da
proposta.
Além disso, denota-se também uma preocupação com o levantamento do conjunto de
informações jurídicas, principalmente porque se a implantação não for feita dentro de
17
trâmites legais adequados, podem ocorrer problemas com proprietários, clientes e
órgãos públicos, aumentando custos e expirando prazos.
b) Processo de retrofit
Gráfico 2. Frequências relativas (%) das respostas de acordo com o grau de relevâncias dos itens
em “Processo de retrofit”.
Fonte: Moraes apud Moraes; Quelhas, 2012.
Dos itens de processo de retrofit, verificou-se que o mais relevante foi a estrutura do
prédio. No entanto, pode-se observar que também são considerados de extrema
importância a idade do prédio e a evolução de eventuais problemas. Estes resultados
comprovam a importância de um estudo detalhado das condições do empreendimento
antes do início das atividades de retrofit.
18
c) Soluções técnicas para execução do serviço
Gráfico 3. Frequências relativas (%) das respostas de acordo com o grau de relevâncias dos itens
em “Soluções técnicas para execução do serviço”.
Fonte: Moraes apud Moraes; Quelhas, 2012.
Na temática de soluções técnicas para execução do serviço, os profissionais destacaram
que a escolha da seleção de empresas prestadoras de serviços, não apenas pelo menos
preço, mas pela sua qualificação é imprescindível para o sucesso do retrofit.
19
Entretanto, denota-se que outros itens também são considerados de extrema importância
como, por exemplo, a discussão com o cliente sobre as vantagens e desvantagens
envolvidas no processo e a presença em tempo integral de um representante técnico na
obra.
d) Desenvolvimento do produto para execução do serviço
Gráfico 4. Frequências relativas (%) das respostas de acordo com o grau de relevâncias dos itens
em “Desenvolvimento do produto para execução do serviço”.
Fonte: Moraes apud Moraes; Quelhas, 2012.
20
Os resultados do gráfico 4 mostram uma grande preocupação com a verificação do tipo
de fundação e a solidez da estrutura, uma vez que a realização de um retrofit pode
envolver novos carregamentos oriundos de novos lay-outs, novos sistemas, novas
funções e novos subsistemas.
Realizar um diagnóstico e, a partir dele, elaborar um plano de intervenção das
anomalias detectadas, assim como o aprofundar os conhecimentos sobre o desempenho
da edificação original também são informações consideradas relevantes pelos
profissionais entrevistados.
2.3.3. Sustentabilidade aplicada à reabilitação
Desde a crise do petróleo, no início da década de 70, a temática em torno dos recursos
naturais, energia e ambiente tem sido constantemente discutida. Em contraposição as
inúmeras riquezas e abundância a todos os níveis, com índices de poder de compra
elevados, sempre existiu a miséria, associada a uma grande deterioração do ambiente e
índices máximos de poluição. Diante deste problema, surgiu o conceito de
desenvolvimento sustentável, que concilia três dimensões: econômica, ambiental e
social.
Os edifícios apresentam uma particular importância no setor da construção e da
reabilitação devido a sua elevada influência em termos de conforto e de
sustentabilidade, pois a sua construção, manutenção e demolição estão associadas a
grandes quantidades de recursos, tanto financeiros, como naturais.
Segundo Patrick Mac Leamy1, chefe do comitê executivo e conselheiro de uma empresa
global de design, arquitetura, engenharia e planejamento denominada HOK, para cada
$1 gasto em projetos de edificações, são desembolsados, aproximadamente, $20 na
construção e $60 na operação da edificação ao longo da sua vida útil. Portanto, existe
um grande potencial de redução de custos de construção e operação quando são feitas
análises de sustentabilidade durante a fase de projeto.
Aquecimento, refrigeração, ventilação e iluminação consomem aproximadamente 40%
da energia primária de uma nação (CARVALHO, 2011). Esta parcela de consumo
1 Entrevista disponível no site <http://www.archdaily.com/262008/the-future-of-the-building-industry-
bim-bam-boom/>
21
torna-se ainda maior quando se considera a energia incorporada utilizada na construção
da edificação, o que inclui o conteúdo energético dos materiais e componentes
construtivos, além da energia usada desde a extração até o processo de manufatura,
transporte e construção. Por isso, o setor da construção representa um grande potencial
de economia de recursos e energia.
O desenvolvimento da reabilitação sustentável é uma das prioridades de atuação no
futuro das cidades e da construção. Os edifícios antigos caracterizam-se por uma
construção que se baseia no uso de tecnologias tradicionais, no entanto nem todos são
detentores de características com elevado valor patrimonial. É preciso ressaltar que o
edificado existente é o produto de um elevado investimento econômico realizado por
diversas gerações. Por outro lado, a sua destruição implicaria a produção de grandes
quantidades de resíduos com consequentes impactos ambientais.
A construção sustentável baseia-se no conceito de desenvolvimento sustentável, pois
está relacionada com a diminuição dos impactos ambientais, reaproveitando, por
exemplo, os recursos naturais, racionalizando o uso da energia e utilizando tecnologias
que permitam economizar.
Atualmente, o conceito de sustentabilidade surge interligado com o de retrofit, ao
destacar a preservação dos valores culturais e a reutilização do que está construído,
poupando recursos e energia. Segundo Delgado (apud LIMA; BRAGANÇA; MATEUS,
2012), a reabilitação tem que ser entendida como a oportunidade de promover a
sustentabilidade ambiental, já que pode unir a preservação do patrimônio, a atualização
das condições de funcionamento e conforto, e a melhoria do desempenho ambiental.
Além disso, os trabalhos de reabilitação sustentável exigem uma reflexão sobre as
diferenças e as características dos materiais que podem ser empregados, a fim de que a
escolha seja a mais adequada possível.
Ao avaliar os produtos de construção, não se pode pensar somente nos recursos
utilizados durante a produção e utilização, devendo considerar também o consumo de
energia de fontes não renováveis durante o seu transporte, armazenamento, montagem e
construção. Torna-se então necessária a procura por produtos que sejam desenvolvidos
considerando sua energia incorporada, que, segundo Costa (2010), devem apresentar as
seguintes características:
22
a) Menores emissões de CO2 na sua fabricação;
b) A não utilização de materiais tóxicos;
c) Minimizar a utilização de combustíveis fósseis;
d) Com base de materiais reciclados e que garantam reciclagem futura;
e) Redução do material na sua produção;
f) Aumento do ciclo de vida;
g) Escolha por materiais biodegradáveis.
Assim caracterizam-se como produtos sustentáveis aqueles que são verdes na forma
como são fabricados, utilizados e recuperados após o seu uso. Comparações econômicas
demonstram que os produtos verdes são muitas vezes competitivos para a aquisição e
instalação, principalmente aqueles que são derivados de materiais reciclados (COSTA,
2010).
Portanto, a escolha dos produtos a serem utilizados em cada fase da reabilitação é
fundamental para garantir a sustentabilidade do processo. Na figura 2, é apresentado um
ciclo com as principais etapas nas operações de edifícios antigos, iniciando com o
diagnóstico, viabilidade e planejamento, seguido por estudos e projetos, consultas e
contratações, execução das operações, recepção da operação e por fim, utilização e
manutenção.
Figura 2. Principais etapas nas operações de reabilitação dos edifícios antigos.
Fonte: Madureira da Silva apud Lima; Bragança; Mateus, 2012.
A avaliação da sustentabilidade nos edifícios abrange uma verificação do seu
desempenho considerando um conjunto de critérios, que surgiu com a necessidade de
determinar o índice de sustentabilidade dos edifícios. Para reconhecer o esforço dos
23
projetistas foi necessário classificar o nível de desempenho dos edifícios através de
sistemas de certificação da sustentabilidade ou outras ferramentas desenvolvidas pelas
agências governamentais.
Com o desenvolvimento destes sistemas de certificação, pretende-se que a avaliação
garanta a sustentabilidade dos edifícios durante todo o seu ciclo de vida, envolvendo os
diferentes elementos que a constituem. Para isto é necessário definir parâmetros
representativos que permitam avaliar o comportamento de uma solução face a um ou
mais objetivos do desenvolvimento sustentável. A tabela 3 lista alguns indicadores a
serem utilizados na avaliação de sustentabilidade dos edifícios.
Tabela 3. Lista de alguns indicadores de sustentabilidade
Fonte: Silva apud Lima; Bragança; Mateus, 2012.
Um edifício que apresente bom desempenho ambiental e, no entanto, não cumpra as
exigências funcionais, não pode ser considerado um edifício sustentável. Outro caso é o
edifício que possua bom desempenho ambiental e que cumpra as exigências funcionais,
mas que seu custo de reabilitação seja demasiado elevado, sendo assim, este edifício
também não pode ser considerado sustentável.
Assim um retrofit deve cumprir as exigências funcionais, proporcionar um impacto
ambiental positivo e ao mesmo tempo o seu custo não deve ser inviável, para que o
investidor obtenha retorno durante o ciclo de vida da edificação.
2.4. Processos de requalificação
A flexibilidade da arquitetura é o ponto chave de um projeto bem concebido quando se
analisa a velocidade das inovações tecnológicas. Em função disso, certas soluções
construtivas vêm sendo adotadas em novas construções e, principalmente, em
edificações reabilitadas.
24
Na concepção da envolvente de um edifício, é necessária a compatibilização da
ventilação e iluminação interior com a eficiência térmica para garantir o correto
funcionamento de uma habitação, conforme apresentado na figura 3.
Figura 3. Exigência funcionais da envolvente do edifício.
Fonte: Costa, 2010.
As características da envolvente irão influenciar quantitativamente o consumo de
energia de um edifício durante a sua fase de utilização no que se refere à manutenção do
conforto, temperatura e iluminação no seu interior.
Outra visão de conforto é o grau de controle que os usuários têm sobre o seu meio
envolvente, particularmente o fluxo de ar e temperatura.
2.4.1. Retrofit de climatização
Considerar o fator clima ainda na fase de projeto, além de permitir uma real adequação
das atividades humanas às necessidades do meio ambiente, é, acima de tudo, utilizar
uma ferramenta estratégica para a competitividade. O desenvolvimento de métodos e
técnicas de produção mais limpas, assim como o cuidado ambiental, são preocupações
que crescem e se solidificam como o caminho mais seguro para se obter um melhor
padrão de desenvolvimento (CARVALHO, 2011).
25
Ao ser desenvolvido um projeto arquitetônico, pode-se definir quase todos os fatores
que terão influência, direta ou indireta, no seu desempenho em termos de conforto
ambiental e consumo energético, tais como: orientação das fachadas; número, tamanho
e disposição das janelas; espessura das paredes; materiais a serem empregados, etc.
Na escolha do sistema de condicionamento de ar, deve-se considerar, além da eficiência
dos equipamentos, o sombreamento das unidades condensadoras. O resfriamento de ar
de cada zona térmica deverá ser individualmente controlado por termostatos
respondendo à temperatura do ar da respectiva zona. A automação deve ser considerada
para acionar ou desativar o sistema.
Os edifícios comerciais de escritórios não são tão influenciados pelo microclima como
os residenciais, pois, em geral, eles funcionam a maior parte do tempo com sistemas
artificiais de condicionamento e iluminação. A utilização apenas da ventilação natural
não tem sido suficiente para manter a temperatura ideal para conforto dos usuários. Tal
fato pode ser resultado de altas cargas internas resultantes do uso dos equipamentos,
utilização fora dos horários em que a luz do sol está disponível, dificuldade para
controlar a velocidade do vento, entre outras.
A influência da envoltória no desempenho energético de edificações comerciais é
significativa, resultado de um balanço entre a iluminação natural e a transferência de
calor. Segundo Kearney (apud CARVALHO, 2011), as edificações podem obter uma
redução no consumo de energia de pelo menos 20% fazendo pequenas mudanças.
Cabe à envoltória da edificação a função de servir como reguladora das condições
ambientais, como admissão de luz e sol, ganho e perda de calor, renovação de ar, etc.
Portanto, ela tem uma função térmica que não pode ser desprezada, pois está
diretamente relacionada à adequação do projeto às necessidades de conforto do usuário.
Esta envolvente construtiva compõe-se basicamente de fechamentos opacos e
transparentes.
Nos fechamentos opacos, a preocupação está principalmente na redução da
transmitância térmica. Já os fechamentos transparentes tornam-se mais complexos,
devido a sua influência nos ganhos e perdas de calor, na iluminação natural e na
ventilação dos ambientes internos. Em função disso, muitas vezes é necessário recorrer
26
a sistemas artificiais de iluminação e condicionamento térmico para manter o interior
em condições desejáveis de conforto térmico e lumínico.
Torna-se necessário substituir os materiais da edificação antiga por outros que atendam
a requisitos mínimos quanto aos valores dos coeficientes de transmissão térmica, como
a utilização de cor clara nos telhados e paredes externas, visando diminuir ganhos de
calor por insolação. Outra consideração importante é a área a as proteções dos vãos
envidraçados que determinam a proporção de energia que entra através de uma janela e
a energia total incidente.
Deve-se analisar as possibilidades de instalar vidros reflexivos ou películas plásticas nos
vidros das janelas, para diminuir os ganhos de calor por radiação solar e instalar vidros
duplos em lugar dos vidros simples. Além disso, o vidro escolhido deve ter transmissão
luminosa elevada, baixa transmissão de calor infravermelho e extremamente baixa
transmissão ultravioleta. Desta forma, pode-se alcançar um ponto de equilíbrio entre o
consumo de energia para climatização e iluminação.
O uso de brises é uma outra solução que reduz consideravelmente a radiação solar direta
sobre os recintos condicionados, atenuando consequentemente o impacto sobre os
sistemas de ar condicionados. As venezianas externas de cores claras são recomendadas
como elemento de proteção externa na arquitetura do prédio e seu uso pode provocar
uma redução superior a seis vezes na carga térmica do recinto se comparado a um
projeto sem veneziana (CARVALHO, 2011).
Além disso, deve ser considerado o isolamento térmico em coberturas, pois a carga
térmica em telhados é significativa. Deve-se utilizar materiais com alta resistência
térmica e adicionar placas de isopor incombustível e vermiculita à argamassa da laje
para reduzir a transferência de calor. Sempre que possível deve haver um entreforro
com aplicação de mantas de fibra de vidro ou jato de espuma a base de poliuretano ou
da própria fibra de vidro, sobre a laje.
Em suma, ao utilizar sistemas de condicionamento de ar, é importante reduzir o máximo
possível a carga térmica através do sombreamento, elaborar um projeto adequado ao
envelope construtivo e utilizar de cores claras no exterior. Também é necessário
verificar se o tipo de sistema a ser instalado é capaz de atender as exigências do usuário.
27
Condicionadores de ar do tipo de janela ou unidades condensadoras de condicionadores
do tipo Split devem estar sombreados permanentemente e com ventilação adequada para
não interferir em sua eficiência. É importante que tais sistemas tenham controle de
temperatura e umidade por ambiente.
Já em edificações com condicionamento de ar central, o sistema, segundo Carvalho
(2011), deve ser automatizado e equipado com pelo menos um dos seguintes controles:
a) controles que podem acionar e desativar o sistema sob diferentes condições de
rotina de operação para sete tipos de dias diferentes por semana;
b) capazes de reter a programação e ajustes durante a falta de energia por pelo
menos 10 horas, incluindo um controle manual que permita a operação
temporária do sistema por até duas horas;
c) um sensor de ocupação que seja capaz de desligar o sistema quando nenhum
ocupante é detectado por um período de até 30 minutos;
d) um temporizador de acionamento manual capaz de ser ajustado para operar o
sistema por até duas horas;
e) integração com o sistema de segurança e alarmes da edificação que desligue o
sistema de condicionamento de ar quando o sistema de segurança é ativado.
Por fim, é possível concluir que o consumo de energia final de uma edificação está
relacionado ao fluxo de energia entre o meio ambiente, o prédio e os seus serviços;
controles diretos com os termostatos, válvulas e sensores que indicam quanto de energia
é necessário para promover o conforto ambiental que satisfaça as necessidades dos
usuários e os controles indiretos como as aberturas de janelas e cortinas que controlam
uma parte do ganho de energia no edifício.
2.4.2. Retrofit lumínico
A componente de iluminação é responsável por parte considerável do consumo de
energia, sendo necessária a moderação do seu uso para uma redução de custos. Para que
uma iluminação seja sustentável, deverá:
a) assegurar um elevado grau de conforto visual;
b) maximizar a utilização de iluminação natural;
c) reduzir o consumo energético;
d) utilizar lâmpadas compatíveis com o uso do espaço;
28
e) dotar cada espaço de vários circuitos de iluminação;
f) utilizar interruptores inteligentes.
O sistema de iluminação, assim como os aparelhos incorporados aos edifícios devem ser
avaliados considerando o seu ciclo de vida, pois são geralmente mais caros na sua
aquisição e/ou na sua compra, porém são menos onerosos na sua operação e utilização.
A classificação do sistema de iluminação deve considerar, além da potência instalada,
os seguintes aspectos: divisão dos circuitos, contribuição da luz natural e o
desligamento automático do sistema de iluminação. A forma da edificação, as áreas dos
ambientes e o sistema de iluminação caracterizado pelo conjunto luminária, lâmpada e
reator também devem ser ponderados. O sistema de iluminação deve ser avaliado
através da eficiência luminosa, que corresponde a taxa de conversão da energia elétrica
consumida em luz. Portanto, são estes requisitos que devem ser avaliados no projeto
luminotécnico para determinar a sua eficiência.
Os principais problemas encontrados nos sistemas de iluminação de edificações são:
iluminação fora dos níveis normalizados, falta de aproveitamento da iluminação natural,
uso de equipamentos com baixa eficiência luminosa, falta de comandos (interruptores)
das luminárias, ausência de manutenção depreciando o sistema e hábitos de uso
inadequados (BARROSO-KRAUSE apud CARVALHO, 2011)
Medidas simples podem ser facilmente implementadas como a instalação de sensores de
presença que evitam luzes acesas e aparelhos funcionando desnecessariamente.
Além disso, a iluminação deve ser projetada em função do tipo de ambiente e atendendo
aos padrões de conforto estabelecidos por norma, respeitando os níveis mínimos e
máximos de aclaramento ou iluminância média.
Um projeto de iluminação deve prever níveis de aclaramento não uniformes em todo o
ambiente, considerando espaços de circulação, proximidade da iluminação natural e
espaços de trabalho, de modo a evitar o fenômeno do ofuscamento, causado por um
contraste muito forte de luz em um mesmo ambiente. Portanto, para reduzir o consumo
de energia elétrica, uma combinação de lâmpadas, reatores e refletores eficientes
associados a hábitos saudáveis na sua utilização tornam-se essenciais.
29
Existem várias opções de lâmpadas com diferentes eficiências e para diferentes
situações. As lâmpadas fluorescentes compactas iluminam mais que as incandescentes
consumindo menos energia, sendo indicadas para locais cujo uso ocorre de forma
constante por longos períodos sem interrupção, como, por exemplo, escritórios.
Também é importante verificar a contribuição das luminárias no consumo de energia
elétrica, pois além da função estética, elas devem sustentar a lâmpada, garantir a
alimentação elétrica, direcionar o fluxo luminoso para o local de interesse e demandar
pouca manutenção. Tanto as lâmpadas quanto as luminárias devem assegurar conforto
visual e evitar o ofuscamento com o máximo de eficiência.
A utilização da luz natural nas edificações comerciais diante da realidade brasileira em
função de suas características climáticas, de abóbada celeste clara e reduzida
nebulosidade, faz-se necessária quando se pensa em obter um sistema de iluminação
energeticamente eficiente, compondo um sistema misto de iluminação com grande
potencial de racionalização energética (CARVALHO, 2011).
No entanto, para o correto aproveitamento da luz natural não se deve considerar a luz
solar como fonte primária de iluminação, em função da elevada carga térmica. Além
disso, deve-se avaliar a variação da iluminância da abóboda celeste durante o dia,
projetando um sistema de iluminação com mecanismos que permitam solucionar o
problema da variação da intensidade de luz e atender aos níveis de conforto dos usuários
na realização das tarefas.
2.4.3. Retrofit acústico
O conforto acústico sugere a sensação de bem estar, de tranquilidade emocional, de
amenidade nos momentos de trabalho ou de repouso. Pesquisas realizadas demonstram
que as maiores distrações são provocadas pelos barulhos (DEEKE, 2009) conforme
mostrado no gráfico 5. Sendo assim o tratamento acústico torna-se fundamental
principalmente em ambientes escolares e de trabalho, onde é necessário alto grau de
concentração para o desenvolvimento produtivo das atividades.
30
Gráfico 5 - Influência do ambiente no ser humano.
Fonte: Bonda apud Deeke, 2009.
Segundo Batista (apud ZWIRTES, 2006) existe uma relação direta entre o nível sonoro
no recinto e a produtividade, pois em escritórios onde foram feitos tratamentos acústicos
verificou-se aumento de 48% no rendimento de trabalho datilográfico, redução de 25%
nos erros cometidos por operadores de máquinas de calcular, diminuição de 47% na
circulação ociosa das pessoas do escritório, além de uma redução considerável de atritos
entre colegas.
Além disso, países tropicais como o Brasil necessitam de estudos em acústica, pois suas
construções geralmente apresentam dois aspectos desfavoráveis para um bom
isolamento sonoro: grande número de aberturas e paredes externas com espessuras
menores (DUARTE; VIVEIROS, 2007).
O limite da intensidade de ruídos suportáveis durante o dia é regulamentado e não deve
ultrapassar 70dB (BARRIENTOS, 2003). Existem três maneiras de controlar o ruído
proveniente tanto do meio externo quanto interno:
a) Substituir a fonte responsável pelos ruídos por uma mais silenciosa;
b) Bloquear o som utilizando materiais sólidos e densos que resistam à transmissão
das ondas sonoras;
c) Tratar acusticamente o ambiente através da utilização de materiais leves e
porosos que absorvam as ondas sonoras.
31
O retrofit acústico pode atuar nos três itens, no entanto as soluções mais utilizadas são
as duas últimas, pois geralmente a fonte sonora é externa, não sendo possível substituí-
la.
A propagação do som depende das propriedades e dimensões das paredes divisórias
entre ambientes. Na maioria dos casos, parte do som produzido em um compartimento é
transmitido indiretamente para salas adjacentes por elementos como paredes laterais,
tetos e pisos. Portanto, a tabela 4 apresenta o comportamento acústico de alguns
materiais que podem ser utilizados no retrofit de edificações, dependendo do objetivo
desejado.
Tabela 4 - Comportamento acústico de alguns materiais
Tipos Ação Exemplos
Isolantes
Impedem a passagem de
ruído de um ambiente
para outro.
Tijolo maciço, pedra lisa, gesso, madeira e vidro com espessura
mínima de 6mm. Um colchão de ar é uma solução isolante, com
paredes duplas e um espaço vazio entre elas (quanto mais espaço,
maior será a capacidade isolante).
Refletores
Podem ser isolantes, e
aumentam a reverberação
interna do som.
Azulejos, cerâmica, massa corrida, madeira, papel de parede (em
geral, materiais lisos).
Absorventes
Não deixam o som passar
de um ambiente para o
outro e evitam eco.
Materiais porosos como lã ou fibra de vidro revestidos, manta de
poliuretano (dispensa revestimentos), forrações com cortiça,
carpetes grossos e cortinas pesadas.
Difusores Refletem o som de forma
difusa, sem ressonâncias.
Em geral, são materiais refletores sobre superfícies irrregulares
(pedras ou lambris de madeira).
Obs.: é possível combinar recursos diferentes, dependendo das necessidades de isolamento acústico. Em
salas contíguas, por exemplo, com diferentes fontes de ruído, é possível revestir a face interna da parede
com material absorvente e a externa, com material isolante.
Fonte: Revista Arquitetura & Construção apud Barrientos, 2011.
Conforme indicado no gráfico 5, a análise dos projetos em termos de acústica é
importante para definir um melhor desempenho da edificação. No entanto, o estudo de
campo que será apresentado no capítulo 4 não irá contemplar este tipo de análise em
função da impossibilidade de realizar simulações acústicas no programa utilizado para a
modelagem.
32
3. Building Information Modeling
3.1. O BIM como ferramenta de análise de projetos
O processo Building Information Modeling (BIM) existe desde fins da década de 80,
quando a International Alliance for Interoperability, atual BuildingSMART foi criada
para realização de pesquisas na área de tecnologia da informação e interoperabilidade
(ADDOR, et al, 2010). No entanto, somente na última década, esta metodologia vem
sendo introduzida nas empresas dedicadas à indústria da construção, abrangendo desde
a concepção do projeto de edificações até a construção, gerenciamento e manutenção.
No Brasil, as primeiras pesquisas que ao menos mencionam a terminologia BIM datam
de 2007 (OLIVEIRA, 2011).
Atualmente o controle das informações no âmbito dos projetos e das obras é bastante
complicado, pois uma grande quantidade de dados é gerada simultaneamente com
vários usuários acessando a base de dados diversas vezes. Como os dados estão
espalhados em diversos documentos, existe uma probabilidade maior de ocorrerem
erros. Em contrapartida, no modelo gerado na plataforma BIM, todas as informações
estão concentradas e integradas, portanto, quando o BIM se tornar uma realidade ao
longo de toda a cadeia, espera-se que os atuais índices de erros caiam vertiginosamente.
O BIM representa um novo caminho para os Edifícios Virtuais, onde objetos digitais
são codificados para descrever e reproduzir componentes do real ciclo de vida da
construção. A ferramenta BIM ArchiCAD da Graphisoft foi uma das primeiras
comercialmente disponível no mercado de softwares. Atualmente é crescente o número
de softwares CAD-BIM disponíveis no mercado (IBRAHIM; KRAWCZYK;
SCHIPPOREIT apud CRESPO; RUSCHEL, 2007). Dentre eles destacam-se: Active3D
(Archimen), Revit (Autodesk), Allplan (Nemetschek), Archicad (Graphisoft), DDS-
CAD (Data Design System), MicroStation (Bentley), Solibri, Tekla Structures e
VectorWorks (FARIA, 2007).
Com o advento dos projetos digitais e a atuação em projetos colaborativos, surgiu o
conceito da interoperabilidade. Segundo Brunnermeier e Martin (apud JACOSKI;
LAMBERTS, 2002), interoperabilidade é a habilidade para comunicar através de
diferentes atividades produtivas, sendo essencial para a produtividade e competitividade
de muitas indústrias devido a eficiência requerida pelos projetos e a produção.
33
Para permitir a interoperabilidade, foi desenvolvido o Industry Foudation Classes (IFC)
um formato de arquitetura aberta, utilizado para a troca entre modelos de diversos
fabricantes. O IFC é um formato de arquivo de dados voltado para o objeto, baseado na
definição de classes que representam elementos, processos, aparências, etc. utilizados
pelos softwares aplicativos durante o processo de construção do modelo. A figura 4
apresenta um esquema do fluxo de trabalho assegurado pelos arquivos IFC na
plataforma BIM.
Figura 4 - Esquema do fluxo de informações em um processo de trabalho considerando-se o IFC
como viabilizador da interoperabilidade. Fonte: Addor, et al, 2010.
Os sistemas baseados na tecnologia BIM podem ser considerados uma evolução dos
sistemas CAD, pois gerenciam a informação no ciclo de vida completo de um
empreendimento de construção através de um banco de informações integrado à
modelagem.
Com os programas BIM, os projetos são elaborados em três dimensões e adotam
modelos paramétricos dos elementos construtivos, no entanto os modelos 2D continuam
existindo por serem necessários para as equipes que executam os projetos. A diferença é
que todos os documentos estão permanentemente ligados ao banco de dados e, portanto,
34
qualquer alteração realizada no modelo tridimensional é automaticamente atualizada em
todos os arquivos bidimensionais e vice-versa, facilitando os processos de revisão.
Portanto, o projetista deve atribuir propriedades aos elementos, criando um banco de
dados do projeto. Em outras fases da construção também é possível extrair informações
em outros formatos, como tabelas de quantitativos de material para a equipe de
orçamentos conforme apresentado na figura 5 (FARIA, 2007). Vale destacar que o
potencial de utilização do modelo depende da riqueza de informações com que ele é
alimentado.
Figura 5 - Fluxo de informações em softwares BIM.
Fonte: Revista Téchne, n° 127.
Segundo Dennis Shelden (apud ADDOR, et al, 2010), diretor da Gehry Technologies,
BIM é uma base comum e integrável de informações e dados organizados em três ou
mais dimensões. O 3D está relacionado apenas à visualização e aproveitamento de toda
a compatibilização, permitindo análises, medições, simulação de métodos construtivos e
planejamento do canteiro. No entanto, se o modelo também considerar o cronograma e a
sequência da obra, convencionou-se chamar 4D. Pode-se ainda acrescentar as
estimativas de custos e a integração de empreiteiros e contratantes, passando a nomear o
modelo de 5D.
35
Portanto, a questão da integração da informação não envolve somente a área de
projetos. O BIM pode relacionar-se com toda a cadeia produtiva da construção civil,
pois a relação de interdependência entre os setores é enorme e direta, começando no
projeto, passando por planejamento, subcontratados de obra, pós-ocupação e
manutenção, conforme figura 6.
Figura 6 - Esquema da utilização da plataforma BIM na cadeia produtiva da construção civil.
Fonte: Adaptado de Addor, et al, 2010.
Outro aspecto importante na utilização do BIM é otimizar o processo de simulação, ou
seja, a realização de ensaios com o auxílio do modelo digital, permitindo a visão
sistêmica da cadeia produtiva. As ferramentas de análise dos sistemas permitem
avaliações ainda nas fases iniciais de projeto, possibilitando modificações capazes de
aprimorar a performance da edificação, gerando maiores economias e menores impactos
ao meio ambiente.
Estas análises abrangem aspectos funcionais de desempenho do edifício, tais como a
integridade estrutural, controle de temperatura, ventilação, iluminação, circulação,
acústica, distribuição e consumo de energia, abastecimento de água e coleta de lixo.
Dentro do contexto do retrofit, existe um potencial no uso do BIM para exploração e
aprimoramento de análises do tipo lumínica, térmica e acústica nos projetos.
Um projeto lumínico, por exemplo, deve leva em consideração uma série de fatores
conforme apresentado no item 2.4.2. Compreender o efeito da luz solar sobre o edifício
36
é primordial para elaboração de projetos arquitetônicos sustentáveis, sendo importante
realizar análises lumínicas dos ambientes, assegurando a iluminação adequada para as
atividades que serão ali exercidas sem prejudicar o conforto térmico.
O projeto resultante de um consórcio entre a Armadilha Solar e a Universidade do
Minho desenvolveu, em 2008, um protótipo denominado "Janela Eco-Eficiente" que
possuía vidros especiais e incorporava soluções passivas de aquecimento. Com este
protótipo foram feitas simulações e observou-se que os valores médios para as
iluminâncias e fator luz do dia obtidos no programa Ecotect foram próximos dos valores
medidos "in loco" variando neste caso entre 4% e 7%, mostrando a confiabilidade de
modelos consistentes. (CARDOSO apud SACHT, et al, 2012).
Em suma, a base do sistema BIM é o banco de dados, que, além de ser responsável pela
geometria dos elementos construtivos, também armazena seus atributos. Como no
modelo BIM os elementos são paramétricos, é possível alterá-los e obter atualização de
todo o projeto, o que estimula as simulações, diminui conflitos entre elementos
construtivos, facilita revisões e aumenta a produtividade.
Apesar das vantagens apresentadas ao longo do capítulo, ainda existem desafios para a
utilização do BIM no ambiente coorporativo, tais como:
a) Necessidade de revisar o processo de projeto e sua gestão na construção civil,
pois as informações utilizadas para elaboração de um modelo consistente serão
obtidas através do envolvimento de profissionais de orçamento, concepção de
projetos, planejamento e construção. Para que um modelo seja considerado
consistente, seus componentes devem apresentar dados que descrevem como
eles se comportam, no entanto estes dados não podem ser redundantes.
b) Necessidade de contar com uma eficiente infraestrutura de rede e equipamentos
com grande capacidade de processamento devido ao volume de informações
utilizadas no projeto. Atualmente, algumas simulações já podem ser
processadas em nuvem, o que significa que são executadas em servidores
remotos, dispensando a necessidade de máquinas potentes. O avanço do
processamento em nuvens pode ser a solução para este desafio de utilização do
BIM.
37
c) Processo de aprendizado lento e demorado devido a complexidade da
ferramenta, resultando na perda de produtividade durante esta etapa.
Em suma, o modelo BIM permite quantificar, planejar, coordenar e recuperar
informações a qualquer momento da vida do empreendimento, além de possibilitar a
análise de interferências, teste de alternativas de projeto e ensaios sobre o
comportamento do modelo.
3.2. Empresas e projetos que utilizam BIM
Conforme apresentado anteriormente, na última década, a metodologia BIM vem sendo
introduzida nas empresas dedicadas à indústria da construção. De acordo com Anne
Catherine Waelkens (apud FARIA; SOUZA, 2014), mestre em Tecnologia da
Habitação pelo IPT, de forma geral, as empresas americanas tem interesse no BIM, pois
compreendem o potencial da otimização de processos, reduzindo do tempo dedicado a
atividades com baixo valor agregado. Como exemplo, Waelkens destaca que ao criar
um projeto 2D gasta-se muito tempo na produção de desenhos e suas revisões, enquanto
softwares mais complexos permitem a automação de parte representativa deste trabalho.
Além das empresas americanas, também já existem empresas brasileiras trabalhando
com a modelagem de informações. A seguir, serão apresentadas algumas empresas,
tanto americanas como brasileiras, que utilizam o BIM no desenvolvimento de projetos.
3.2.1. General Services Administration
A General Services Administration (GSA) dos Estados Unidos foi criada em 1949 pelo
presidente Harry Truman para agilizar o trabalho administrativo do governo federal. No
século 21, a GSA passou a aderir as novas tecnologias para alcançar sua missão de
liderar com inovação, criar um governo mais sustentável, auxiliar a expansão de
pequenas empresas, dentre outras.
A GSA utiliza os sistemas BIM, sendo todos os projetos modelados em 4D (3D +
tempo) que incluem informação de análise do projeto na sequência do tempo, segundo o
cronograma de construção (CRESPO; RUSCHEL, 2007). Segundo a GSA, os principais
benefícios são:
a) Visualizações 3D permitem aos clientes verem a preservação histórica e o
contexto local com respeito para novos projetos;
38
b) Permitem através da coordenação 3D reduzir erros e omissões;
c) Modelos 4D permitem aos clientes visualizar e otimizar fases do projeto e
sequência da construção;
d) Permitem a GSA calcular automaticamente dados de espaço relevantes (como
área de rede e raio de eficiência).
e) Durante a fase de estudo preliminar e concepção final do projeto, a GSA pode
avaliar os requisitos do programa espacial mais exatamente e rapidamente que o
método tradicional em 2D;
f) Permitem equipes de projeto conduzir com mais eficiência, exatidão e segurança
as simulações de energia para predizer o desempenho da construção durante as
facilidades de operação (CRESPO; RUSCHEL, 2007).
3.2.2. Athié |Wohnrath
A Athié|Wohnrath (A|W) foi fundada em 1990 e oferece serviços integrados para todas
as fases de projetos de arquitetura corporativa e design de interiores, incluindo reformas.
A empresa conta com profissionais em São Paulo e no Rio de Janeiro e, dentre seus
clientes, estão empresas como Nike, Nextel, Microsoft, Intel e Warner Bros.
Desde 2008, a A|W definiu o REVIT como software padrão para a modelagem, sendo
desenvolvidos mais de 200 projetos de arquitetura, interiores e reformas em todo o
Brasil, dentre os quais se destaca o projeto da nova sede corporativa da empresa Dow
Chemical no Brasil, conforme figura 7.
Figura 7 - Lobby do prédio da Dow Chemical em BIM.
Fonte: <http://www.autodesk.com.br/adsk/servlet/item?siteID=1003425&id=16295227>.
39
Este projeto de interiores destaca algumas vantagens que a A|W obteve utilizando o
BIM para converter os desenho 2D da construção em um modelo 3D repleto de
informações e personalizar o interior do prédio a fim de obter maior sustentabilidade,
visando a certificação LEED Gold for Commercial Interiors (LEED-CI).
3.2.3. Projeto da Freedom Tower
O escritório SOM (Skidmore, Owings and Merril) foi responsável pelos projetos de
arquitetura, estrutura e instalações prediais da do edifício conhecido como Freedom
Tower localizado no terreno onde existiram as torres gêmeas do World Trade Center,
em Nova York. Os projetos foram desenvolvidos de forma integrada sob a plataforma
BIM, permitindo não apenas a compatibilização, como também a utilização do banco de
dados para importar os quantitativos para compor as planilhas de custos. No entanto, as
informações geradas do BIM foram utilizadas apenas para a checagem dos dados, pois o
orçamento foi desenvolvido, paralelamente, pelos métodos tradicionais (FARIA, 2007).
Figura 8 - Projeto da Freedom Tower modelado no Revit.
Fonte: <http://www.designbuild-network.com/projects/freedom-tower/>.
40
3.2.4. Projeto da nova biblioteca da PUC-RJ
No Brasil, o escritório SPBR Arquitetura foi responsável pelo desenvolvimento do
projeto da Biblioteca da PUC-RJ utilizando o REVIT. Este projeto foi premiado no
concurso Holcim em 2008 e, segundo o arquiteto João Paulo Meirelles de Farias (apud
OLIVEIRA, 2011), sócio da SPBR, o BIM trouxe vantagens para a compatibilização do
projeto e extração de informações do modelo.
Figura 9 - Biblioteca da PUC-RJ projetada no REVIT.
Fonte: Medeiros apud Oliveira, 2011.
41
4. Estudo de campo: Retrofit EMOP
4.1. Considerações iniciais sobre o projeto
O edifício-sede da Empresa de Obras Públicas do Estado do Rio de Janeiro (EMOP),
localizado no Campo de São Cristóvão, não apresentava uma sistemática de manutenção
e atualização, assim como muitas outras edificações no Rio de Janeiro. No entanto, em
2008 este panorama se alterou com elaboração de um projeto de retrofit para o 5°
pavimento desta edificação. A figura 10 apresenta uma das salas de trabalho antes do
retrofit, destacando o piso, o forro, os vidros e as luminárias que foram substituídos
durante o processo,
Figura 10 - Sala de trabalho antes do retrofit.
Fonte: a autora
Esta reabilitação pode ser classificada como um retrofit, pois, além do objetivo de
adequá-lo tecnologicamente, houve preocupação em conciliar as modificações
necessárias e certas características que remetem ao projeto original, como as portas que
são o principal marco da edificação em função do seu material e da sua imponência.
O projeto contempla não apenas a substituição de sistemas, mas também a alteração de
layout para adaptar o prédio as necessidades atuais. Além disso, o sucesso do projeto
tornou-se um incentivo para a realização de retrofit nos demais pavimentos.
42
Para a execução do projeto de retrofit do 5° pavimento do prédio, foi realizada licitação
e a empresa contratada iniciou os serviços em setembro de 2008 e entregou a obra em
abril de 2009.
A diretriz do projeto era criar grandes espaços, divididos apenas por departamentos,
utilizando divisórias com transparência, permitindo a visualização de todas as estações
de trabalho do mesmo setor.
Outra preocupação era a criação de um bloqueio para a circulação de visitantes pelas
áreas de trabalho. Para evitar este problema, o projeto criou um hall a partir da saída dos
elevadores que permite acesso direto a duas salas de reunião e aos banheiros, sendo
assim o visitante não precisa circular pelas outras áreas do pavimento.
Dentro do contexto da Sustentabilidade, o projeto ainda propôs a retirada das telhas em
fibrocimento das alas laterais do 5° pavimento e execução de uma cobertura verde sobre
a laje proporcionando maior conforto térmico para as salas do 4° pavimento.
Segundo a arquiteta responsável pelo projeto, o aproveitamento de água de chuvas seria
um outro aspecto de grande relevância para a sustentabilidade, no entanto o orçamento
de obras públicas é reduzido, limitando a sua implantação.
4.2. Recursos construtivos
Para obter os resultados esperados em termos de transparência no departamento, foram
utilizadas divisórias painel-vidro revestidas com laminado melamínico e com miolo em
lã de vidro (Figura 11). Essas divisórias são painéis modulares com ou sem vidros
bastante utilizadas em escritórios e salas, por conta da facilidade de instalação bem
como as suas vantagens práticas e econômicas. Além disso, o miolo de lã de vidro
proporciona conforto acústico, devido ao seu coeficiente de absorção sonora
comprovado por ensaios de acordo com a Norma ASTM C384-04. Os ensaios foram
realizados pelo laboratório da Waytech Engenharia e Comércio LTDA acreditado pelo
Inmetro e os resultados são apresentados na tabela 5, sendo os valores α
correspondentes aos coeficientes de absorção sonora para as frequências especificadas.
Os valores de α podem varia de 0 a 1.
43
Figura 11 - Colocação das divisórias nos locais previstos em projeto.
Fonte: a autora
Tabela 5 - Resultados do ensaio de medição do coeficiente de absorção sonora para as divisórias
Fonte: Certificado obtido com o Laboratório de Ensaios Acústicos, vide anexo.
Com relação à fachada, optou-se por vidro temperado fumê com espessura de 8 mm e
película de controle solar, com o objetivo de melhorar o desempenho térmico e lumínico
da edificação. Estas películas são aplicadas diretamente no vidro e permitem que a luz
entre no ambiente, mantendo do lado de fora o calor e os raios ultravioletas
responsáveis pelo desbotamento de móveis, cortinas e tapetes. Além de reduzir os
custos com ar condicionado em função do desempenho térmico, as películas também
reduzem o ofuscamento e o desconforto visual.
44
A película prateada de alta performance Silver2 é um poliéster que contém um adesivo
acrílico sensível a pressão de um lado do filme e um revestimento acrílico resistente a
abrasão do outro lado. Esta película apresenta uma baixa condutividade térmica, sendo
responsável por reduzir a entrada de calor na edificação. Na tabela 6 são apresentadas
algumas propriedades do vidro com a película Silver 20 que foram utilizadas como
parâmetros para as simulações realizadas com o modelo da edificação.
Tabela 6 - Propriedades do vidro com a película Silver 20
Silver 20
Bloqueio ultravioleta 99%
Total de energia solar rejeitada 65%
Retenção de infravermelho 79%
Luz visível refletida 63%
Luz visível transmitida 18%
Emissividade 0,78
Valor 'U' 0,99
Coeficiente de sombra 0,22
Fonte: Informações obtidas com a Safety Film via e-mail.
Dentre as propriedades da tabela 6, o total de energia solar rejeitada e a luz visível
transmitida são as principais a serem consideradas para as simulações lumínica e
térmica. No REVIT, o total de energia solar rejeitada está relacionado ao parâmetro
global de análise energética SHGC (Solar Heat Gain Coefficient), que corresponde ao
ganho de calor por radiação direta do sol. Como o total de energia solar rejeitada é 65%,
o valor de SHGC a ser utilizado será 35%. Já a luz visível transmitida corresponde ao
parâmetro VLT (Visual Light Transmitance), que está associado a quantidade de luz que
passa pelo vidro. O ideal é balancear os dois fatores, de modo a reduzir a entrada de
calor e maximizar a passagem de luz.
Outro material de destaque no retrofit foi o forro termoacústico em fibra mineral
utilizado nos escritórios (Figura 12). Conforme as especificações disponibilizadas pelo
fornecedor3, seu coeficiente de absorção acústica é de, pelo menos, 0,50 de acordo com
2 Informações obtidas pelo site <http://www.safetyfilm.com.br>.
3 Informações obtidas pelo site <http://www.armstrong-brasil.com.br/commclgam/ latam1/pt/br/Encore.
html>.
45
a norma ASTM C423-00 e seu coeficiente de isolamento acústico é de 35% de acordo
com a norma ASTM E 1414-06. Além disso, este tipo de forro é prático para a
manutenção, já que a retirada da placa, sem a necessidade de quebrar o forro, facilita o
acesso as instalações. Outra vantagem foi a utilização de luminárias com o mesmo
tamanho da placa do forro, evitando cortes e a geração de entulho.
Figura 12 - Colocação do forro termoacústico e das luminárias.
Fonte: a autora
Já no corredor, o forro colmeia (Figura 13) foi utilizado para dar leveza ao ambiente,
além de ser constituído por placas que também podem ser removidas para manutenção
dos sistemas embutidos.
Figura 13 - Colocação do forro colmeia nos corredores.
Fonte: a autora
46
Com relação ao sistema de condicionamento de ar, foi utilizada uma condensadora de ar
única instalada na laje superior que fornece ar frio para os fancoletes. Os fancoletes são
regulados autonomamente em cada sala através de um controle, possibilitando sua
graduação térmica e seu desligamento quando o expediente de algum setor já foi
finalizado, reduzindo os custos. No entanto, os usuários verificaram que este tipo de
sistema não estava funcionando adequadamente por conta dos diversos problemas com
a bomba de água dos fancoletes. Então, para o retrofit do 4° pavimento, a solução de
refrigeração passou a ser ar condicionado central com duto. Desta forma, foram
necessárias quatro máquinas, denominadas chiller, sendo cada uma delas dimensionada
de acordo com a insolação de uma fachada, tornando o sistema mais eficiente. Apesar
das vantagens desse sistema, foi necessário colocar as máquinas chiller no térreo para
minimizar o impacto térmico e acústico nos pavimentos de escritórios.
Por fim, a ideia inicial da reconversão da varanda era retirar o telhado das alas laterais e
colocar grama para melhorar o visual e as condições térmicas das salas localizadas no
andar inferior. No entanto, optou-se por fazer um terraço na ala lateral da direita e, para
isto, foi necessário realizar testes de esforço da estrutura. Com o início da obra, ao
quebrar o local onde seria colocada a porta de acesso ao terraço, verificou-se a
existência de uma viga invertida com um metro. Para cortar esta viga, foi necessário
fazer um reforço estrutural no 4° pavimento e limitar o uso do terraço, não permitindo o
uso de toda a área.
4.3. Análise do projeto com o BIM
O projeto de retrofit do 5° pavimento da EMOP foi desenvolvido em programas 2D, o
que impossibilitava análises de desempenho lumínico, térmico e acústico na fase de
concepção. No entanto, os projetos em 2D e as informações referentes aos materiais
utilizados na obra permitiram a elaboração do modelo 3D em REVIT que será
apresentado neste capítulo da monografia.
Em primeiro lugar, foi necessário importar o arquivo em .dwg com a planta baixa do 5°
pavimento para o REVIT, permitindo a modelagem das paredes nos locais indicados
pelo projeto. Para isto, foi utilizada a família de parede existente no programa, sendo
alterados alguns parâmetros quando necessário. Utiliza-se a denominação família de
parede porque ela é capaz de gerar muitas instâncias de seu tipo em diferentes
localizações e com parâmetros variados.
47
Na sequência, foi necessário criar famílias de alguns componentes da edificação, como
portas e janelas, pois estas ainda não estavam disponíveis na biblioteca do REVIT. A
figura 14 corresponde a uma das famílias de janela que foi criada para compor a fachada
da edificação.
Figura 14 - Família de janela desenvolvida no REVIT.
Fonte: a autora.
Além disso, também foi necessário modificar algumas famílias existentes no REVIT,
como, por exemplo, a da luminária (Figura 15) que não apresentava as dimensões e as
propriedades lumínicas adequadas ao projeto da EMOP. Para a alteração desta família,
foram criados novos parâmetros, pois os existentes eram insuficientes para os ajustes
necessários. Os dados utilizados para calcular a distribuição da intensidade de
iluminação foram obtidos a partir do arquivo .IES associado a luminária existente,
oferecendo mais efeitos de iluminação nas imagens renderizadas.
Figura 15 - Família de luminária modificada.
Fonte: a autora.
48
Para que as informações contidas no modelo fossem próximas das reais, foi necessário
entrar em contato com os fornecedores de alguns materiais como vidros, películas,
forros e divisórias. No entanto, muitas empresas ainda não disponibilizam alguns dados
importantes para os modelos das edificações, o que dificulta a obtenção de resultados
mais confiáveis, o que compromete um dos conceitos fundamentais do uso do BIM: a
condição de consistência dos dados.
Como foi descrito nos capítulos anteriores, é necessário considerar a localização e o
entorno da edificação nas análises de desempenho. Portanto, o REVIT apresenta uma
ferramenta que permite ao usuário posicionar o modelo de acordo com as suas
coordenadas de latitude e longitude (Figura 16), permitindo que as simulações sejam
feitas considerando o clima da região.
Figura 16 - Localização do prédio EMOP através do REVIT.
Fonte: <https://maps.google.com/>
Além de incluir a localização do modelo, foi importante desenvolver a volumetria das
edificações do entorno e da Linha Vermelha (Figura 17), devido a influência que estas
construções apresentam sobre a EMOP. O termo volumetria refere-se a modelagem do
contorno da edificação sem detalhamentos, representando apenas a sua forma.
49
Figura 17 - Volumetria do entorno.
Fonte: a autora.
Apenas o 5° pavimento e o telhado foram modelados detalhadamente, utilizando as
famílias citadas anteriormente. A figura 18 apresenta a renderização de uma das salas
de trabalho que será utilizada na análise lumínica e térmica.
Figura 18 - Renderização de uma das salas de trabalho.
Fonte: a autora.
50
Por fim, é importante destacar que o modelo apresentado nesta monografia serve para
demonstrar o potencial das ferramentas BIM e, portanto, algumas simplificações foram
feitas para que fosse possível seu desenvolvimento.
4.3.1. Análise lumínica
No Brasil, a média de iluminância em espaços abertos chegam a ultrapassar 70.000 lux
ao meio dia no inverno e 100.000 lux no mesmo horário no verão, evidenciando a alta
potencialidade do Sol como fonte de luz e também como uma fonte de energia
inesgotável do planeta (GONÇALVES; VIANNA; MOURA, 2011). As figuras 19 e 20
foram obtidas através do REVIT e apresentam simulações da iluminância na área
externa da EMOP, incluindo as edificações do entorno e a Linha Vermelha.
Figura 19 - Simulação da iluminância do entorno da EMOP em um dia de verão, ao meio dia.
Fonte: a autora.
Para a simulação da iluminância, foi necessário obter os valores de DNI (Direct Normal
Irradiance ou Radiação Solar), que corresponde a parcela da radiação normal a posição
do sol por unidade de área, e DHI (Diffuse Horizontal Irradiance), que corresponde a
parcela da radiação solar espalhada ou difundida pela atmosfera que é recebida por uma
superfície horizontal.
51
As informações de DNI e DHI foram obtidas pelo Green Building Studio, ferramenta da
Autodesk que pode funcionar em conjunto com o REVIT nas simulações lumínica e
térmica, permitindo acessar os dados da estação meteorológica mais próxima da
edificação em estudo.
Para a simulação da figura 19, foram utilizados os dados referentes ao dia 01/01 ao meio
dia que especificava os valores de DNI e DHI como sendo 877 e 98, respectivamente.
Figura 20 - Simulação da iluminância do entorno da EMOP em um dia de inverno, ao meio dia.
Fonte: a autora.
Já para a simulação da figura 20, foram utilizados os dados referentes ao dia 01/07 ao
meio dia que especificava os valores de DNI e DHI como sendo 672 e 61,
respectivamente. Observa-se que tais valores variam significativamente entre o verão e
o inverno.
Além da iluminação natural, os ambientes internos e fechados precisam de iluminação
artificial para atingir os níveis de iluminância necessários ao conforto dos usuários. O
sistema de iluminação da EMOP proporciona iluminação geral, pois a distribuição das
luminárias pelo teto é aproximadamente regular e a iluminação horizontal de um certo
nível médio é uniforme. Este tipo de distribuição das luminárias, comumente
empregado em grandes escritórios, salas de aula, fábricas e outros, permite uma maior
52
flexibilidade na disposição interna do ambiente, pois a iluminação é independente da
situação dos locais de trabalho. Em contrapartida, o consumo de energia acaba sendo
maior, pois todos os pontos do espaço tem a mesma iluminância, mesmo aqueles que
admitem valores menores.
A figura 21 apresenta a simulação da iluminância de uma das áreas de trabalho
considerando a luz natural e artificial em um dia de verão. Pode-se observar que a
iluminância no campo de trabalho está no intervalo de 872 a 1305 lux. De acordo com a
NBR 8995-1/2013, deve ser mantida a iluminância de 500 lux para escritórios com
estações de projeto assistidas por computador. Além disso, a norma também afirma que
iluminância no entorno imediato deve estar relacionada com a iluminância da área,
evitando mudanças drásticas que podem levar ao desconforto do usuário. Na figura 22,
verifica-se que a transição de iluminância é gradual, portanto o projeto atende aos
requisitos de iluminação, garantindo o conforto dos usuários.
Figura 21 - Níveis de iluminância com luz natural e artificial.
Fonte: a autora.
4.3.2. Análise térmica e energética
As principais trocas por radiação nas edificações variam em função do entorno, da
implantação, da volumetria e da localização das fontes de calor no interior de cada
projeto (BARROSO-KRAUSE, 2011).
53
Para a análise térmica no REVIT, é necessário criar spaces, comando que permite
delimitar os espaços de cada ambiente, vinculando sua utilização às cargas de
iluminação e energia especificadas para a atividade a ser desenvolvida no
compartimento. Os parâmetros utilizados para determinar as cargas na sala foram
obtidos da NBR 16401-1/2008, tais como as taxas típicas de calor liberados por pessoa
e de dissipação de calor pela iluminação. Além disso, de acordo com a NR-17, a
temperatura em locais de trabalho onde são executadas atividades que exijam
solicitação intelectual e atenção, tais como escritórios e salas de desenvolvimento ou
análise de projetos, deve ser entre 20ºC e 23ºC. Com base nessas informações, o
programa gera um relatório calculando a carga e o fluxo de ar no pico de refrigeração
para cada ambiente e para a edificação como um todo. A tabela 7 apresenta os
resultados para a mesma sala de trabalho utilizada na análise lumínica.
Tabela 7 - Carga e fluxo de ar no pico de refrigeração
Fonte: a autora.
A quantidade de BTU/h pode ser estimada levando em consideração a área do ambiente,
o número de total de pessoas e de equipamentos eletroeletrônicos no ambiente. No caso
desta sala, o projeto considera que, nos seu 70 m², serão distribuídas 9 estações de
trabalho com o uso individual de computador em cada uma delas. De acordo com o site
Web Ar Condicionado4, o cálculo deve considerar 600 BTU por metro quadrado, 600
BTU para cada pessoa adicional (a primeira pessoa não é contabilizada) e 600 BTU para
cada equipamento eletrônico. Utilizando este método, estima-se que a sala necessite de
um sistema de refrigeração de 52.220 BTU/h, o que corresponde a 15.289 W. Observa-
se que o resultado desta estimativa não considera a localização da edificação,
4 Site <http://www.webarcondicionado.com.br/calculo-de-btu>. Portal criado em outubro de 2009 e
desenvolvido pela WebGlobal com a missão de reunir informações sobre ar-condicionado e climatização.
54
diferentemente dos resultados da tabela 7. No entanto, tais valores são próximos em
função das cargas de utilização e do dimensionamento voltado para o Brasil.
Além deste relatório, também é possível executar a simulação de energia de toda a
edificação. Como não foram modelados todos os pavimentos, os resultados obtidos
nesta simulação são bastante simplificados em comparação com a realidade energética
da edificação. No entanto, tais resultados serão apresentados como forma de
exemplificar o total de informações que podem ser obtidas com este tipo de simulação.
De acordo com a Avaliação do Mercado de Eficiência Energética no Brasil da Procel
desenvolvida pela Eletrobrás em 2007, os usos finais no setor público estão divididos da
seguinte forma: 23% da energia consumida corresponde a iluminação, 48% aos sistemas
de condicionamento de ar, 15% aos equipamentos de escritório e 14% a outras cargas. O
gráfico 6 representa a simulação da distribuição dos usos de energia elétrica no prédio
da EMOP. Em comparação com os resultados da Eletrobrás, os valores obtidos na
simulação são bastante similares, se for considerado que o item Misc Equipment
engloba os equipamentos de escritório e outras cargas. Com relação ao condicionamento
de ar, o retrofit permitiu uma redução do consumo de energia neste item em função da
eficiência do equipamento e da adequação do sistema ao projeto arquitetônico.
Gráfico 6 - Distribuição dos usos de energia elétrica no prédio da EMOP de acordo com a
simulação no REVIT.
Fonte: a autora
Outra informação importante do ponto de vista da Sustentabilidade que pode ser obtida
com a simulação é o potencial de energia renovável. Neste caso, a tabela 8 resume a
55
quantidade de energia que a edificação pode produzir através da instalação de painéis
solares. Essa análise baseia-se nos dados da estação meteorológica especificada de
acordo com a localização.
Para determinar o potencial energético utilizando painéis fotovoltaicos, o REVIT analisa
todas as superfícies do telhado e apresenta três resultados considerando níveis diferentes
de eficiência, o que reflete a capacidade do sistema fotovoltaico converter a luz solar em
eletricidade.
Tabela 8 - Potencial de energia renovável
Fonte: a autora
De acordo com os resultados apresentados na tabela 8, considerando painéis
fotovoltaicos de média eficiência, é possível produzir uma média de 656,53 kWh/dia.
No 5º pavimento do edifício existem 97 luminárias com 4 lâmpadas nas salas de
trabalho e, aproximadamente, 90 computadores sendo utilizados. Sabendo que as
lâmpadas são de 32 W e que para os computadores5 deve-se considerar,
aproximadamente, 300 W, são necessários 39.416 W. Com a produção de 656,53
kWh/dia, seria possível manter esses equipamentos em funcionamento em dois
pavimentos durante todo o período de trabalho, o que significaria uma redução
significativa nos custos de energia elétrica.
No entanto, é importante destacar que os resultados da tabela 8 são estimativas da
produção de energia pelos painéis fotovoltaicos, sendo necessário verificar com os
fabricantes a sua real eficiência e, posteriormente, realizar uma análise de viabilidade
econômica.
5 Consumo de computadores obtido pelo site <http://www.copel.com/hpcopel/simulador/>
56
5. Considerações finais
5.1. Comentários
Com base no que foi exposto, o Retrofit de edifícios tem sido um tema recorrente no
setor da construção civil e, aliado ao conceito de Sustentabilidade, tornou-se uma das
prioridades de atuação. Portanto, o processo de diagnóstico e as análises dos quesitos
térmico, lumínico e acústico são importantes para garantir um bom desempenho da
edificação, levando a uma busca crescente por metodologias que permitam desenvolver
simulações.
Dentro desse contexto, a evolução do BIM apresenta um grande potencial, permitindo a
análise dos projetos ao longo da vida útil das edificações, conforme indicado no estudo
de campo referente ao edifício-sede da EMOP e com uma modelagem consistente, é
possível obter resultados próximos da realidade e avaliar modificações que possam
aprimorar a performance da edificação.
5.2. Críticas e sugestões
O projeto de Retrofit do edifício-sede da EMOP, por ter sido desenvolvido em 2D, não
foi avaliado, através de simulações de desempenho, durante a sua concepção. Mas com
a elaboração de um modelo com informações, seria possível obter resultados como os
apresentados no capítulo 4, que poderiam indicar a possibilidade de substituir materiais
por outros similares com uma melhor relação custo x benefício. Além disso, também
poderá ser feita uma análise de viabilidade da colocação de placas fotovoltaicas em
função dos resultados obtidos para o potencial de energia renovável. É importante
destacar que a viabilidade econômica destas modificações no projeto não foram
abordadas neste trabalho, sendo necessário maior estudo a respeito do assunto.
Em função da grande quantidade de informações a respeito das etapas e técnicas
construtivas do Retrofit, este trabalho restringiu-se as questões relacionadas ao
desempenho da edificação sem detalhar o comportamento dos materiais ou as técnicas
utilizadas. Assim, pode-se sugerir trabalhos futuros que abordem detalhadamente este
tema.
Apesar da evolução do BIM e da sua crescente utilização por empresas de projetos, a
partir dos contatos tidos com fornecedores, constatou-se a dificuldade de encontrar
57
dados que sejam completos e homogêneos de um mesmo material. Parece que o
mercado precisa evoluir no sentido de disponibilizar especificações suficientes para
elaboração de modelos de edificações cada vez mais ricos em informações. Tal
deficiência pode ter como consequência o aumento dos esforços de adaptação
paramétrica, ou pior ainda, comprometer a consistência dos dados tornando as análises
pouco confiáveis.
Outra questão a ser destacada é a manipulação do modelo em vários níveis de
detalhamento. Existem programas específicos dedicados a análise de desempenho de
edificações, como o Ecotect, que funciona com um grau de detalhamento geométrico
menor do que o necessário para definir o projeto de modo global. Neste trabalho, foi
utilizado o REVIT, um programa de projeto que possui ferramentas de análise
embutidas, exigindo a modelagem com um grau de detalhamento maior. Assim, será
possível obter outras informações a respeito do projeto, compatibilizando os sistemas e
desenvolvendo planilhas de quantitativos.
Deste modo, uma importante medida seria realizar trabalhos que abordem o total de
informações necessárias para a elaboração de modelos BIM, facilitando a expansão
deste conceito.
Também, pode-se estudar no futuro o desenvolvimento de trabalhos que relacionem as
certificações ambientais aos projetos BIM, pois será possível simular o desempenho da
edificação utilizando diferentes materiais até atingir os valores exigidos para a
certificação desejada.
Por fim, ainda existem poucos trabalhos relacionando a utilização do BIM na
elaboração de orçamentos e, portanto, uma outra sugestão seria a comparação de
diversos materiais na execução de um Retrofit, para um mesmo projeto, considerando a
sua relação custo e benefício.
58
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Anexo
Certificado emitido pelo Laboratório de Ensaios acústicos para a Medição do
Coeficiente de Absorção Sonora.