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CONFORTO AMBIENTAL 2 ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD NOTA EXPLICATIVA À época em que a iniciativa deste trabalho estava sendo tomada (anos 80), sua temática previa uma abordagem voltada para a incipiente construção de plataformas marítimas, denominando-se então “CONFORTO AMBIENTAL EM PLATAFORMAS”, visando a criação de ambientes funcionais, onde os empregados pudessem desempenhar com eficiência e conforto suas atividades profissionais, buscando-se harmonizar os aspectos eminentemente técnicos que definem os ambientes como a luz, a temperatura, a umidade, os odores, a poeira, as cores, as vibrações sonoras, etc. e seus reflexos no produtividade e no relacionamento pessoal. Todo este conjunto traria como recompensa ambientações agradáveis aos sentidos e, ao mesmo tempo, tecnicamente adequadas ao bom desempenho das atividades com reflexos positivos na rentabilidade e no padrão de qualidade dos serviços. Em verdade, o estudo dos temas aqui abordados seriam igualmente aplicáveis a quaisquer outros ambientes habitáveis, independente de suas localizações e finalidades. Assim, foi dado um sentido mais amplo ao presente trabalho e sua abordagem de uso, estendendo-o além da ótica das plataformas, também para o CONFORTO AMBIENTAL de modo irrestrito. 3 ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD Í N D I C E NOTA EXPLICATIVA....................................................................... 02 ÌNDICE............................................................................................. 03 INTRODUÇÃO................................................................................. 04 VISÃO PANORÂMICA..................................................................... 05 CAP I - ILUMINAÇÃO................................................................... 15 CAP II - CLIMATIZAÇÃO............................................................... 43 CAP III - CROMÁTICA..................................................................... 58 CAP IV - ACÚSTICA GENERALIDADES................................................ 72 CAP IV - ACÚSTICA PRÁTICA............................................................ 88 CAP V - GERENCIAMENTO DE CONFLITOS/CONCLUSÃO........... 103 BIBLIOGRAFIA................................................................................... 109 APÊNDICE I - RADIESTESIA ................................................................ 110 APÊNDICE II - FENG SHUI .................................................................. 112 4 ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD INTRODUÇÃO Sob este título foram reunidas todas as técnicas que permitem criar ambientes funcionais onde usuários possam habitar (caso residencial) e/ou desempenhar atividades diversas com eficiência e conforto criando-se meios-ambientes tecnicamente controlados. Elementos como luz, temperatura, umidade, odores, poeiras, cores e sons são os principais condicionantes desses ambientes, dos quais nós vamos nos ocupar neste trabalho. O controle da umidade do ar tem grande importância, por exemplo, em uma indústria de fiação, pois evitará a ruptura dos fios em processamento nos teares. Da mesma forma, a total ausência de poeira e de luz em algumas seções de uma indústria de papéis fotográficos; o controle da temperatura de uma indústria mecânica de alta precisão ou a pureza do ar em indústrias farmacêuticas e alimentícias são alguns fatores exclusivamente técnicos que se sobrepõem ao conforto que deve ser oferecido pelo ambiente aos operadores que ali trabalham. A análise desses fatores que atuam sobre o ambiente pode ser metodizada nos quatro temas clássicos principais: - iluminação - clima - acústica - cromática A correta observância das imposições técnicas inteligentemente conjugadas com as exigências de conforto físico dos usuários trará como recompensa um ambiente agradável aos sentidos e ao mesmo tempo tecnicamente adequado ao bom desempenho dos usuários ou habitantes mantendo-se elevados padrões da qualidade ambiental. Este trabalho, direcionado para divulgação em meio acadêmico, especialmente para as áreas de arquitetura e urbanismo, considera ao longo dos seus temas, a necessidade de um mínimo de cálculos, seguindo metodologias e preceitos das Normas Técnicas da ABNT, gerando Memórias de Cálculos pertinentes e inevitáveis para a resolução de questões visando fundamentar técnica e legalmente a validação dos resultados. Modernamente, pode-se admitir que ergonomia, radiestesia e acessibilidade tenham um lugar neste segmento, porém estes temas não fazem parte do presente trabalho. Não obstante, foi dedicada em “visão panorâmica” uma pequena alusão a cada um deles. Ademais, cada um dos temas aqui abordados seria objeto de cursos inteiros, inclusive entrando em áreas de especialização, onde existem inúmeros profissionais atuando. 5 ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD VISÃO PANORÂMICA UMA BREVE NOÇÃO DE CADA UM DOS TEMAS Para garantir que uma casa seja confortável é preciso estudar, no mínimo, os quatro aspectos antes mencionados, dos quais são aqui apresentadas apenas algumas pinceladas: Qualquer que seja a intervenção a ser feita em uma edificação, um de seus principais objetivos é trazer maior conforto aos seus ocupantes. Adotamos de início nesta panorâmica o exemplo de uma simples casa para ilustrar, genericamente, as temáticas que envolvem o chamado CONFORTO AMBIENTAL. Conforto térmico Uma moradia não deve ser fria no inverno, tampouco quente no verão. A ventilação deve ser cuidadosamente analisada, pois é um fator que influencia no conforto térmico. Ele renova e resfria o ar do ambiente e como consequência, previne o aparecimento de mofo e garante a saúde dos moradores. Recuos laterais e nos fundos, associados às esquadrias adequadamente posicionadas garantem uma circulação eficaz de ar no interior de uma casa. “Dicas” iniciais: - Dimensões mínimas dos cômodos, pois eles determinam o volume de ar e influenciam sua circulação. - Pé direito (altura do piso ao teto) adequado para facilitar a ventilação. Em climas quentes deve-se utilizar altura livre superior a 2,50m para construções térreas. Caso haja mais pavimentos com banheiros, as instalações hidráulicas requererão pé-direito maior. - Pavimentar todo o terreno prejudica a permeabilidade e a drenagem da água da chuva, além de tornar a casa mais quente. Cultivar o verde ao redor da casa ajuda a baixar a temperatura do ar e propicia sombras. Dependendo das espécies plantadas, auxilia na privacidade. - A máxima fundamental é: “o ar (vento) só entra se tiver por onde sair”. 6 ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD Conforto a odores Ligado á área de higiene da habitação/salubridade, os odores particularmente merecem atenção especial. O grau de salubridade está diretamenterelacionado a renovação do ar do interior de um ambiente. Podem-se exemplificar alguns casos clássicos dessas situações, como: - a presença de materiais voláteis do tipo tintas, vernizes, adesivos, colas, todos de odores ativos e perigosamente nocivos à saúde. Após suas aplicações existe um tempo de espera para que os materiais (solventes) evaporem ou “sequem” e deixem de emanar os solventes nos ambientes. Estes deverão ser ventilados e ter todas as suas aberturas desimpedidas. Para cada um desses materiais existem recomendações dos fabricantes quanto a estas condições. - outro impacto muito comum é a falta de tubulação de ventilação (respiro) para os esgotos, bem como a colocação de ralos simples (secos) ao invés de sifonados. Como é sabido, os sifões mantêm uma barreira líquida (fecho hídrico), que impede do retorno dos odores pela tubulação e pelos ralos contaminando o ambiente. Cabe aqui um alerta quanto às tampas dos ralos, especialmente em sanitários públicos. Devem ser cegas e independentes dos ralos simples. Alerta, pois, quanto aos projetos de instalações hidráulico-sanitárias. - infiltrações de água e umidade oriunda do piso, em especial junto a paredes, especialmente em casas térreas. A questão começa ainda na construção, onde providências quanto a uma impermeabilização geralmente relegada e feita por curiosos, vai provocar o aparecimento de tais infiltrações, geralmente provocando manchas úmidas e mofo. No mínimo, as janelas devem ser abertas e, dependendo da orientação adotada para a casa, permitir que entre o sol a fim de combater bafios resultantes de mofo, bolor, ranço visando dispersar os vapores também em banheiros e cozinhas. - Isso, no entanto, são medidas paliativas, visto que aplicar um sistema adequado de impermeabilização sob uma casa já construída seria muito complexa tecnicamente e inviável economicamente. Não obstante, ao orientar-se uma casa, seu projeto deve possibilitar que penetre o sol nos ambientes molhados, visto que naqueles locais proliferam, fungos, insetos, bactérias, mofo, que sob o efeito do sol são combatidos. mofo fungos bactérias insetos 7 ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD Iluminação Quando a iluminação da casa é pensada durante o projeto, ela ajuda a reduzir a temperatura dos ambientes e pode representar uma grande economia de energia elétrica. Para isso, alguns aspectos devem ser considerados. “Dicas” iniciais: - Todos os cômodos, com exceção de depósitos e despensas, devem possuir pelo menos uma abertura para iluminação natural. - Priorizar as aberturas em paredes. Em último caso, adotar aberturas no alto (iluminação zenital). 1 - Priorizar a iluminação em ambientes de longa permanência como cozinha ou espaços para estudo. De um modo geral, os ambientes devem receber o máximo de luz natural, de forma que a necessidade de iluminação artificial seja a menor possível, visando a redução dos custos, No entanto, em regiões muito quentes é recomendável estudar soluções que envolvam a cobertura, a fim de auxiliar na ventilação e proteger os ambientes da luz excessiva do sol. Exemplos de aberturas de acordo com a direção dos ventos 1 Zênite - Interseção da vertical superior do lugar com a esfera celeste. Iluminação zenital: proveniente da abertura ou cobertura de um edifício executada com material translúcido para iluminação do interior, podendo ser coadjuvante na ventilação.. Sentido dos ventos Sentido dos ventos Abertura tipo Shed 8 ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD Um aspecto importante a ser avaliado é o percurso do sol em relação ao terreno. Observar sua posição pela manhã ao nascer (leste) e à tarde, ao se por (oeste). Isto para o hemisfério sul. Bom analisar se construções vizinhas sombreiam o terreno, procurando considerar tal situação no projeto. Evitar ao máximo encostar a construção nas divisas do terreno. Em princípio, com reservas, tornou-se usual “direcionar as fachadas para melhor insolação as norte (N), nordeste (NE) e leste (L), devendo-se evitar as aberturas para oeste (O) e sul (S)”, esta nem sempre. E por que “com reservas”? Necessário levar em conta que, por exemplo, em Fortaleza e região, há uma diferença do por do sol de cerca de 80o entre os solstícios de dezembro e junho. Há que se considerar, então, que um posicionamento ou orientação para implantar uma edificação para a região nordeste, por exemplo, não se aplicará para a região sul, onde fatores climáticos são bem distintos. Para entender melhor esta questão, mais adiante, no capítulo específico apresentam-se gráficos de insolação abrangendo todo o território brasileiro, onde se determinam, para cada latitude e longitude os horários do nascente, do caminho do sol e do poente, podendo-se também determinar com exatidão os ângulos de incidência dos raios solares em fachadas a cada hora do dia. Conforto acústico Som x barulho. Som é tão somente uma vibração mecânica que ao se propagar no ar atinge o nosso ouvido e apresenta condições de produzir a sensação auditiva. Quando indesejável, o som passa a ser chamado de barulho. Qualquer projeto de tratamento acústico deve considerar três fenômenos físicos, quais sejam o “isolamento”, a “reverberação” e o “estudo geométrico acústico”, que serão abordados e praticados oportunamente, ao longo do curso. 9 ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD Em termos de ambientação, para garantir o conforto acústico, basicamente deve-se impedir que o ruído de fora penetre na edificação e o barulho de dentro saia. Para isso deve ser levado em consideração no projeto, o posicionamento dos cômodos no terreno e a localização das aberturas de portas e janelas. Por exemplo, recomenda-se, em princípio, orientar dormitórios longe de fontes externas de ruídos, como a própria rua ou estabelecimentos comerciais e industriais geradores de barulho na vizinhança (oficinas, fábricas, bares, etc.). Outra opção é proteger esses cômodos com soluções que auxiliem a barrar o som (ruído) como o uso de portas maciças, revestimentos de paredes de ambos os lados ou paredes divisórias do piso ao teto. Neste caso, para não prejudicar a ventilação, cada cômodo deverá ter janelas. Mas isso tudo requer cálculos e escolha conveniente de materiais construtivos e de revestimento. Existem normas da ABNT que fixam os níveis de ruído compatíveis com o conforto acústico em ambientes diversos, sugere níveis toleráveis de ruído para vários ambientes. Para estas e outras medições de pressão sonora utiliza-se um aparelho denominado “Medidor de Pressão Sonora” ou “Sonômetro”, popularmente conhecido como “decibelímetro”. decibelímetro fachada com proteção de ruído e insolação 10 ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD Cromática Considerando o extremo desenvolvimento da área de decoração de interiores, foi dada maior atenção neste capítulo aos ambientes um tanto desconsiderados por projetistas, quaissejam ambientes de trabalho, embora conceitos apliquem-se para quaisquer ambientes, levando-se em conta as funcionalidades. A seleção racional das cores que compõem os ambientes em geral vem sendo utilizada cada vez com maior frequência, na criação de locais mais confortáveis e mais seguros. Em oposição aos ambientes do passado, onde a predominância dos tons cinzentos do concreto e do preto de muitos móveis e equipamentos só era quebrada pelos tons avermelhados dos tijolos e das telhas, pode-se ter atualmente, graças a diversidade dos materiais de construção e as modernas técnicas de pintura, ambientes claros conjugando-se tonalidades “frias” e “quentes” de acordo com as finalidades dos locais. A aplicação das cores tanto na arquitetura interior quanto na exterior, tem exigido um aprofundamento no estudo de suas influências sob o ponto de vista científico, bem como de outros conhecimentos objetivos e subjetivos. Modernamente, a cor é um elemento precioso que se aplica na Psicologia e na Fisiologia. A psicodinâmica das cores é uma realidade. Entretanto, não bastam as informações relativas às ciências; há que procurar saber os conceitos e preconceitos estéticos da cor, seus efeitos visuais, suas propriedades decorativas e sua aplicação conveniente tecnicamente dosada. Estendem-se aí inúmeras outras aplicações para trabalhos como sistemas de comunicação visual, sinalizações, pintura de tubulações, segurança, acessibilidade, vestuário, cosmética, etc. Por outro lado, há pessoas que acreditam no Feng Shui , que é uma técnica chinesa que procura analisar o fluxo de energia dos ambientes de um imóvel para deixar esse lugar com uma energia saudável e benéfica para seus moradores. Para isso pode-se aplicar o Feng Shui na decoração de uma casa. Entre muitas formas de trazer harmonia para os ambientes, o uso de cores em uma casa - seja na pintura ou mesmo em objetos - é uma ferramenta aplicada na técnica de Feng Shui com muito sucesso, mas com certas ressalvas e cuidados. São assuntos mais voltados para a arquitetura que se desenvolvem neste capítulo. 11 ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD Mencionados na Introdução deste trabalho, embora não façam parte do mesmo, segue-se uma pequena alusão sobre cada um deles. - Ergonomia - os seres humanos, particularmente, adaptam-se com facilidade às condições do meio-ambiente natural. Em se tratando de ambiente profissional, no entanto, não se deve transportar esse pressuposto, pois neste caso eles comumente apresentam uma série de resistências em função de suas variáveis físicas e psicológicas. A mudança de enfoque, visando agora o homem como peça fundamental do sistema de produção, gradualmente alteram conceitos, surgindo o cuidado de adequar o trabalho, o equipamento e o meio ao homem. Ergonomia é, pois o estudo científico das relações entre o homem e seu ambiente de trabalho ou qualquer outro onde habite. Neste sentido o termo “ambiente” não se restringe apenas aquele no qual ele trabalha; se refere também aos instrumentos e materiais que o cercam, métodos de trabalho individual (operações) e no seu habitat em geral. Através de dados e informações obtidos em testes de laboratórios ou em observações diretas, a ERGONOMIA busca estabelecer parâmetros e zonas de conforto para o homem exercer de forma adequada uma função. - Radiestesia 2 - atualmente está muito difícil ter imóveis saudáveis, pois a tecnologia avança a cada dia e aí entram as antenas de celular, os postes de alta tensão, somando-se ainda, as energias telúricas, que são os veios de água subterrâneos, emissão de gases como Radônio, Urânio e outros, fraturas tectônicas, formas geométricas dos imóveis e dos seus vizinhos, estruturas metálicas, inclusive armações internas ao concreto, enfim, há muitos fatores a serem analisados 2. A RADIESTESIA é um valioso instrumento para diagnóstico e tratamento tanto de pessoas, como animais, plantas, casas doentes, além de poder ser usada para controle de pragas, localização de pessoas e objetos desparecidos, enfim, existe uma vasta gama de possibilidades com a mesma. O Radiestesista é “uma antena de captação de todos os tipos de energia”. VEJA MAIS SOBRE RADIESTESIA NO “APÊNDICE I” AO FINAL. 2 A palavra Radiestesia é dividida em dois termos: RADIUS, que vem do latim e significa radiação, raio e AISTHESIS, que vem do grego e significa sensibilidade a captação. Então a palavra mesmo indica o significado, que nada mais é do que SER SENSÍVEL (a pessoa) a CAPTAÇÃO DE VARIADAS FREQUENCIAS DE ENERGIA. 12 ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD Acessibilidade - Soluções de toda sorte que visam garantir as possibilidades e condições de alcance, percepção e entendimento para a utilização com segurança e autonomia de edificações, espaços, mobiliários, equipamentos urbanos e elementos afetos, enfim, todos os elementos que possam ser alcançados, acionados, utilizados e vivenciados por qualquer pessoa, inclusive aquelas com mobilidade reduzida. O termo acessível implica tanto acessibilidade física como de comunicação, bem como todos os elementos cujas características possam ser alteradas para que se tornem acessíveis, como: - Levar-se em conta que existam áreas de aproximação, isto é, espaços sem obstáculos para que a pessoa que utiliza cadeira de rodas possa manobrar, deslocar-se, aproximar-se e utilizar o mobiliário ou o elemento com autonomia e segurança. - Também área de resgate, qual seja, uma área com acesso direto para uma saída, destinada a manter em segurança pessoas portadoras de deficiência ou com mobilidade reduzida, enquanto aguardam socorro em situação de sinistro. - Outro elemento é uma área de transferência, necessária para que uma pessoa utilizando cadeira de rodas, possa se posicionar próximo ao mobiliário para o qual necessita transferir-se. Enfim, resolução das barreiras arquitetônicas, urbanísticas ou ambientais representadas por qualquer elemento natural, instalado ou edificado que impeça a aproximação, transferência ou circulação no espaço, mobiliário ou equipamento urbano. 13 ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD Encerrando esta “visão panorâmica”, vejamos “o que vem a ser” Projeto Bioclimático Em termos práticos uma edificação que é projetada de acordo com os princípios bioclimáticos, utiliza conhecimentos de técnicas construtivas e elementos arquitetônicos para tirar proveito do clima com o propósito de fornecer ao ambiente edificado um alto grau de conforto térmico, e também economia de energia. Um projeto ou edificação baseada nestes princípios compartilha princípios de sustentabilidade. Em outras palavras, o objetivo de um projeto bioclimático é economizar energia e aumentar o bem estar dentro da edificação. Construção e Arquitetura Baseada em Diretrizes Bioclimáticas Entendemos por Projeto Bioclimático o projeto de edificações que relaciona clima e soluções e estratégias bioclimáticas adequadas para proporcionar conforto higrotérmico, 3 com baixo consumo de energia. Deve-se entender também que, "projeto bioclimático" pode ser entendido como termo para qualificar o projeto de arquitetura de uma casa ou edificação que leva em conta os fatores bioclimáticos. Não é exatamente e nem necessariamenteum projeto separado ou projeto complementar à um projeto de arquitetura, ou seja, não é necessariamente nem exatamente uma categoria separada de projeto como se entende os projetos complementares e multidisciplinares como projeto de instalações hidráulicas e sanitárias, projeto de instalações elétricas, projeto de instalações de gás, etc. De fato, pode existir profissionais mais focados e especializados em climatização natural (aproveitando os recursos naturais associados à estratégias bioclimáticas) e consultoria à respeito destes assuntos. Em caso de reforma e melhoria de uma obra já existente e edificada, certamente pode existir um "projeto bioclimático" com fins de melhorar a eficiência energética e conforto térmico natural desta edificação já existente através do uso algumas estratégias e implantação de elementos arquitetônicos e equipamentos. Mas quando se trata de projeto de uma edificação nova, para que existam soluções integradas, é necessário que o projeto de arquitetura de uma casa ou edificação relacione desde o início clima, estratégias e soluções bioclimáticas, e para tal o projetista principal deve ter conhecimento destas soluções e estratégias. Neste caso, pode existir alguém em uma equipe ou grupo de trabalho que seja mais enfocado e mais especializado em estratégias e implementação de detalhes construtivos que possa desenvolver e especificar as melhores soluções técnicas. Mas não se trata de um projeto separado, pois o uso de elementos arquitetônicos e técnicas construtivas não são dissociados do projeto de arquitetura de uma casa ou edificação. 3 Entende-se como conforto higrotérmico a sensação térmica agradável e também sensação agradável com relação à umidade do ar. 14 ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD Primeiras Referências de Bibliografia, Normas e Sites. Abaixo alguns importantes livros e publicações, que versam sobre projeto, construção e arquitetura bioclimática. Alguns deles são de autoria de pesquisadores e estudiosos pioneiros no assunto. -Design with Climate: Bioclimatic Approach to Architectural Regionalism Tradução do Título Original: Projeto com o Clima: Abordagem Bioclimática para Arquitetura Regionalista Autor: V.Olgyay e Olgyay A. - Man, Climate and Architecture Tradução do Título Original: O Homem, Clima e Arquitetura - Autor B.Givoni (1969). - Projeto Bioclimático - http://www.jrrio.com.br/construcao-sustentavel/proj-bioclimatico.html - Bioclimatologia, Climatologia em Projetos de Edificações - http://www.jrrio.com.br/construcao-sustentavel/pb-bioclimatologia.html - Clima e Construção- http://www.jrrio.com.br/construcao-sustentavel/pb-clima-e-construcao.html - Conforto Térmico - http://www.jrrio.com.br/construcao-sustentavel/pb-conforto-termico.html - Edificação, construção e arquitetura Bioclimática - http://www.jrrio.com.br/construcao-sustentavel/pb-edificacao-bioclimatica.html - Zoneamento Bioclimático e Diretrizes Construtivas - http://www.jrrio.com.br/construcao-sustentavel/pb-zonas-bioclamaticas.html - Estratégias Bioclimáticas - http://www.jrrio.com.br/construcao-sustentavel/pb-estrategias-bioclimaticas.html - Sobre Cobogós http://sustentarqui.com.br/dicas/o-uso-do-cobogo-na-arquitetura-bioclimatica/ - Sobre ventilação - http://sustentarqui.com.br/dicas/importancia-da-ventilacao-natural-para-arquitetura- sustentavel/ - Sobre construção em bambú http://sustentarqui.com.br/construcao/casa-passiva-em-bambu-na-franca/ - Espaçõs verdes http://sustentarqui.com.br/urbanismo-paisagismo/espacos-verdes-trazem-relaxamento-e- eficiencia-energetica/ Normas técnicas: As normas técnicas que estabelecem os critérios para o conforto ambiental na construção de edificações brasileiras entraram em vigor somente em 2005, quando foram publicadas as primeiras legislações sobre o conforto térmico e iluminação natural. A NBR 15.220-3/2005 dispõe sobre Taxas de renovação do ar nas construções. Em 2010 foi lançada pela ABNT a Norma de Desempenho das Edificações, NBR 15.575, estabelecendo critérios de qualidade e durabilidade das construções habitacionais, como conforto ambiental e impacto ambiental. 15 ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD 16 ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD CAP. I - ILUMINAÇÃO LUZ – CLARIDADE - BRILHO Se quiséssemos começar com as primeiras causas da percepção visual, um exame da luz devia ser o predecessor de todos os outros porque sem luz os olhos não podem observar nem forma, nem cor, nem espaço ou movimento. Mas a luz é mais do que apenas a causa física do que vemos. Mesmo psicologicamente ela continua sendo uma das experiências humanas fundamentais e poderosas, “uma aparição compreensivelmente venerada, celebrada e solicitada nas cerimônias religiosas” 4. Para o homem, assim como para todos os animais chamados “diurnos” a luz é o pré-requisito para a maioria das atividades. Tratamos visualmente com seres humanos, edifícios ou árvores, não com o meio gerador de suas imagens. Os físicos nos dizem que vivemos de luz “tomada de empréstimo”. A luz que ilumina o céu é enviada pelo sol de uma distância pouco maior que cento e setenta e dois milhões e duzentos mil quilômetros através de um universo escuro para uma terra escura. Muito pouco da definição dos físicos está de acordo com nossa percepção. Para o olho, o céu é luminoso por sua própria virtude e o sol nada mais é que o atributo mais resplandecente do céu, preso a ele e talvez por ele criado. Segundo o primeiro Livro do Pentateuco – Gênese, a criação da luz produziu o primeiro dia, enquanto que o sol, a lua e as estrelas foram acrescentados somente no terceiro. A claridade que vemos depende de uma conjuntura complexa onde participam a distribuição da luz na situação total, os processos óticos e fisiológicos nos olhos e sistemas nervosos do observador e da capacidade física de um objeto em absorver e refletir a luz que recebe. Esta capacidade física é chamada luminância (ou qualidade refletiva). É uma propriedade constante de qualquer superfície. Dependendo da força da iluminação, um objeto refletirá mais ou menos luz, mas sua luminância, isto é, a percentagem de luz que ele reflete permanece a mesma. É uma característica só sua. Um pedaço de veludo preto, por exemplo, que absorve muito da luz que recebe pode, sob intensa iluminação, emitir tanta luz quanto um pedaço de seda branca pouco iluminado, que reflete a maior parte da energia. Por outro lado, o fato de um lenço branco parecer ou não como tal é determinado não pela quantidade absoluta de luz que ele envia ao olho, mas por seu lugar na escala de valores de claridade proporcionada pelo conjunto como um todo. O fenômeno do brilho ilustra a relatividade dos valores de claridade. O brilho encontra-se num certo ponto entre as claras fontes de luz como o sol, o fogo, as lâmpadas e a fraca luminosidade dos objetos do cotidiano. Um objeto brilhante é visto como uma fonte que propaga energia luminosa que lhe é própria. Entretanto, este ponto de vista não pode equiparar- se com a condição física. A mera luz refletida pode produzir a percepção do brilho. Para assim fazer, o objeto precisa apresentar uma claridade bem acima daquela que corresponde ao seu lugar esperado na escala estabelecida pelo resto do campo. Sua claridade absoluta pode ser bastante baixa, como os conhecidos tons dourados brilhantesde Rembrandt, que brilham através da poeira de três séculos. Numa rua escura um pedaço de jornal brilha como uma luz. Se o brilho não fosse um efeito relativo, a pintura realística nunca teria sido capaz de representar o céu, a luz de vela, o fogo e mesmo o relâmpago, o sol e a lua satisfatoriamente. 4 - Rudolf Arnheim – “Arte & Percepção Visual” – 12a ed. - Livraria Pioneira Editora 17 ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD ÓTICA - NOÇÕES BÁSICAS Dada a diversificação dos estágios de conhecimento dos leitores para os quais esta obra é destinada, cabe uma breve recordação – mesmo que resumida - de algumas definições e conceituações relativas a esta matéria, rogando a benevolência daqueles que já tenham tais conhecimentos e os votos de aproveitamento para aqueles que não os tenham. Assim, Ótica é a parte da Física que estuda a energia radiante luminosa, também conhecida por “luz”. Esta vem a ser o agente físico responsável pela visibilidade dos corpos. Didaticamente, a Ótica é desmembrada em duas partes: “Ótica geométrica” – que dá uma interpretação geométrica aos fenômenos luminosos, admitindo a propagação retilínea da luz; nela se estudam basicamente a reflexão e a refração da luz. “Ótica física” 5 – estuda os fenômenos luminosos como fenômenos ondulatórios. Os corpos capazes de emitir luz, chamados de fontes luminosas, podem ser classificados como: - corpos luminosos – são os que dão origem à emissão da luz (o sol, as estrelas, as lâmpadas, etc.); - corpos iluminados – são os que recebem a luz de qualquer fonte e tornam a enviá-la em todas as direções (a lua, os planetas). A observação comum mostra que existem meios que facilmente são atravessados pela luz e através dos quais é possível a visão: são meios transparentes (hialinos). Outros podem ser atravessados pela luz, mas não permitem a visão: são os meios translúcidos (diáfanos). Há ainda, aqueles que não são atravessados por ela: são os meios opacos. A opacidade, todavia, depende da espessura do corpo; todos os corpos podem ser mais ou menos transparentes ou translúcidos quando reduzidos a lâminas suficientemente delgadas. A ótica geométrica admite, entre outros, 6 dois princípios que se destacam como fundamentais. São eles: - Princípio da propagação retilínea da luz; - Princípio da independência dos raios luminosos, que serão explicados abaixo. 5 - De maior facilidade de visualização dos fenômenos em pauta, atem-se estas breves “noções” aos aspectos mais ligados à ótica geométrica. O leitor poderá aprofundar-se na ótica física, “navegando” nos estudos das vibrações e ondas (movimentos periódicos, movimentos oscilatórios ou vibratórios, movimentos harmônicos, propagação, superposição, interferência de ondas, etc.), temática que extrapolaria as finalidades básicas deste trabalho. 6 – Dispensáveis nesta oportunidade outros princípios como do “retorno inverso da luz” ou o de “Fermat”, que formulou o princípio segundo o qual a trajetória da luz, ao passar de um ponto para outro é tal que o tempo de percurso é um mínimo (enunciado no séc. XVII) e que a luz “viaja” 1,3 vezes mais rápida no ar que na água, embora não seja o percurso mais curto. 18 ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD Princípio da propagação retilínea da luz : “Em um meio homogêneo, a luz se propaga em linha reta”, entendendo-se por meio homogêneo aquele que apresenta as mesmas propriedades físicas e químicas em todas as direções. Observar que: Raio luminoso é uma reta traçada a partir de um ponto luminoso, representando um dos infinitos trajetos que segue a luz emitida por aquele ponto. Feixe luminoso é um conjunto de raios luminosos que podem se apresentar paralelos, convergentes ou divergentes. Pincel luminoso vem a ser um feixe luminoso de pequena abertura. Em função deste Princípio, pode-se observar: 1o – Formação de sombras e penumbras: quando no trajeto de um feixe luminoso emitido por uma fonte puntiforme, se interpõe um corpo opaco, este impede a passagem de alguns raios luminosos, deixando uma determinada região sem receber luz. A região que apresenta falta absoluta de luz é denominada . sombra Quando a fonte luminosa não é puntiforme, a presença de corpo opaco dá origem a duas regiões distintas, sendo a mais escura a sombra propriamente dita, circundada por uma outra região, de transição suave entre a sombra e a luz, denominada penumbra. Exemplo destes fenômenos: as fases da lua e os eclipses. SOMBRA PRÓPRIA SOMBRA PROJETADA SOMBRA PENUMBRA PENUMBRA 19 ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD 2o – Inversão de imagens: utilizando-se a chamada “câmara escura”, que vem a ser uma caixa fechada dotada somente de um orifício por onde a luz penetra. Um objeto colocado diante deste orifício envia raios luminosos que o atravessam e vão projetar, sobre a parede oposta, a imagem deste objeto invertido. As máquinas fotográficas possuem câmaras escuras. As antigas apresentavam no visor a imagem invertida, enquanto que as mais modernas já possuem dispositivos compensatórios (prismas, espelhos), proporcionando imagens “normais”. O fenômeno da difração da luz constitui exceção ao princípio da propagação retilínea. A proximidade de um campo de gravitação intenso provoca também desvio de direção dos raios luminosos, fenômeno este previsto na teoria da relatividade, podendo ser observado, por exemplo, quando dos eclipses solares. Princípio da independência dos raios luminosos: “Os diferentes raios de um feixe luminoso são independentes uns dos outros”. Este princípio nos ensina que a supressão de alguns raios luminosos de um feixe não afeta a marcha dos demais. Este princípio não se aplica ao fenômeno da interferência da luz. Acidentes possíveis na propagação da luz: São fenômenos luminosos que se passam nas superfícies de separação de dois meios. Consideremos um feixe luminoso paralelo incidindo sobre a superfície de separação de dois meios óticos. Chamemo-los de I e II. Os seguintes fenômenos podem ser verificados: 1o – Uma parte da energia luminosa incidente (W1) retorna ao meio I sob a forma de um feixe luminoso seguindo uma determinada direção. É o fenômeno chamado reflexão da luz. Parte da energia luminosa retorna também ao meio I, sob a forma de raios luminosos espalhados em todas as direções. É o fenômeno da difusão da luz. Designemos por Wr a soma das energias refletida e difundida. MEIO I I MEIO I W1 Wr 20 ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD 2o – Parte da energia luminosa é absorvida pela superfície de separação entre os dois meios e transformada em outra forma de energia, geralmente em calor. É o fenômeno da absorção da luz. Designemos por Wa a energia absorvida. 3o – Se o meio II for transparente, parte da energia incidente sobre a superfície de separação se propagará para aquele meio. É o fenômeno da transmissão da luz. Caso nesta passagem haja mudança de direção, passa-se a denominar esta transmissão por refração. Designemos por Wt a energia transmitida ao meio II. Pode-se, então depreender que W1 = Wr + Wa + Wt . Colocando-sea mesma relação de outra forma tem-se 1 = a razão chama-se poder refletor; a razão , poder absorvente ou absorvidade; a razão exprime a transmissão ou transparência. 7 7 - Para não fugir muito da linha deste trabalho, não se entrará aqui nos caminhos da física e da matemática que dizem respeito à particularização destes fenômenos bem assim de outras áreas como espelhos, lentes, elementos e instrumentos de ótica nas suas várias formas. Wr W1 Wa W1 Wt W1 Wr W1 + Wa W1 + Wt W1 Wa Wt Wt 21 ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD ORIENTAÇÃO x INSOLAÇÃO A orientação a ser adotada para uma edificação (isto é, a posição em que deverá ser construída) será determinada por um conjunto de fatores geográficos, climáticos, ambientais destacando-se a direção dos ventos predominantes, movimento relativo do sol anotado anualmente (cíclico), aferições de suas radiações térmicas e luminosas, seus efeitos, além de outros fatores particulares como visão que se obterá para o exterior, necessidades de privacidade, indevassabilidade, condições acústicas ambientais (externas e internas). Do ponto de vista da iluminação solar, a orientação de um prédio reside nos trabalhos que se desenvolvem com a finalidade de determinar: 1o - O modo pelo qual o sol "castiga" cada uma de suas fachadas e o interior dos seus compartimentos, no espaço de tempo de um ano. 2o - A quantidade de calor disto resultante. Trata-se de uma questão puramente de Higiene da Habitação. Um prédio poderá possuir todos os requisitos higiênicos e, no entanto, será anti-higiênico se for mal orientado. Todos os erros de instalações consertam-se; e mais, elas podem até ser totalmente substituídas. Porém um prédio mal orientado compromete-se definitivamente, a não ser que seja demolido... A propósito, pode-se aqui lembrar um antigo ditado popular que diz: "casa onde entra o sol não entra o médico"... Daí decorre a possibilidade de se proteger ou expor determinada parte ou compartimento de um prédio à luz direta do sol, de acordo com a sua utilização. A produtividade em qualquer ambiente de trabalho, por exemplo, tem uma relação direta com a qualidade da iluminação, seja esta iluminação natural ou artificial, interna ou externa. As atividades que exigem maior precisão e minúcias irão requerer um nível maior de iluminação. No nosso clima, predominantemente tropical, o sol aglutina os fenômenos de luminosidade e temperatura, podendo representar significativos problemas, especialmente quando a temperatura se eleva. Neste caso se intensifica seu brilho, causando ofuscamento e transmitindo um calor excessivo para o interior dos ambientes. Ao final deste capítulo são mostrados gráficos da insolação (carta solar), abrangendo todo o país, de norte a sul e uma demonstração de caso. Em se tratando da manipulação da luz natural existem dois fatores que requerem técnicas distintas: - a luz dos raios do sol, chamada de direta; - a luz do céu durante dias nublados, conhecida como difusa. A luz direta é muito poderosa, com um brilho que chega a ser superior ao da luz artificial interior; no entanto tem a desvantagem de ser bastante oscilante em função de várias causas como o movimento relativo do sol em relação à Terra, as sombras formadas pela paisagem e por elementos como outras edificações, não descartando as próprias nuvens, que, de certa forma, tornam-se imprevisíveis. 22 ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD Vitrúvio 8, que foi o maior teórico que a Arquitetura possuiu, já no seu tempo, refere-se ao posicionamento dos templos em relação aos raios do sol. Em seu "DE ARCHITECTURA" - Livro 5, Capítulo 10 - diz ser necessário "começar por escolher a exposição mais quente", isto é, "aquela que não olha para o Setentrião" Cabe dizer que as construções setentrionais para Roma equivalem, em insolação, às nossas, orientadas para o Sul. Ainda Vitrúvio, estabelece outras premissas e conceitos: - "as janelas das estufas quentes e os tepidarium deverão estar voltadas ao Poente de Inverno"; - "para bem dispor uma casa é preciso olhar o lugar, o clima e o aspecto celeste", preconizando a existência de forças magnéticas; 5 - "nos lugares quentes devem-se fazer grandes aberturas"; - "as construções setentrionais deverão ser abobadadas, ter poucas aberturas e serem voltadas para as partes do mundo onde reina o calor"; e arremata: "é assim que a arte e a indústria podem remediar o que a natureza do lugar incomoda". Caso não sejam devidamente controlados os raios diretos do sol podem acarretar outros problemas, principalmente o ofuscamento. Por outro lado, os raios solares contribuem para o desgaste de vários tipos de tecidos, como também provocam a descoloração de muitos outros (cortinas, tapetes, estofos, etc.). Por tudo até aqui mencionado, é comum projetistas aproveitarem a luz difusa ou então, mesmo que de forma direta, fazendo penetrar no ambiente de forma difusa, tirando-se partido, então, da reflexão ora pelo teto, ora pelas paredes. O objetivo, pois, de um projeto que resulte num desempenho satisfatório é evitar a absorção tanto pela entrada direta como por reflexão, dos graus máximos de luz e de calor, de modo a proporcionar melhores níveis de conforto no interior dos ambientes de um prédio. Curiosidade, a respeito da ORIENTAÇÃO MAGNÉTICA: Existem experiências e constatações com respeito a relação entre a orientação dos edifícios e as influências do campo eletromagnético terrestre sobre o organismo humano. As linhas de força equipotenciais do campo magnético da terra são aproximadamente paralelas à direção NORTE/SUL. Podemos então considerar praticamente coincidentes o Norte Verdadeiro (ou astronômico) e o Norte Magnético. Consta que, ao dormir, a melhor posição para um sono reparador e calmante seria Norte/Sul, com a cabeça estando a norte e os pés ao sul. Segundo os temperamentos, esta direção pode variar até a direção oeste em 25º. Na direção Leste/Oeste, ao contrário, o sono é mais agitado, sendo desaconselhado. Pode-se admitir então, uma interface com a Radiestesia, vista anteriormente. 8 Marcus Vitruvius Pollio ou Marcos Vitrúvio Polião, foi um engenheiro e arquiteto romano que viveu um século a.C. e deixou como legado a obra em 10 volumes: De Architectura (aprox. 40 a.C.) que se trata do único tratado europeu do período greco-romano que chegou aos nossos dias e serviu de fonte de inspiração a diversos textos sobre construções e Arquitetura desde a época do Renascimento. 23 ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD ILUMINAÇÃO NATURAL As condições do céu, geralmente se enquadram em quatro tipos clássicos, variando desde o “céu nublado” com luz difusa, até “céu limpo” com luz direta. Essas variações produzem diferentes níveis de iluminação nos planos horizontais e verticais. Para as condições de céu totalmente nublado – situação típica nas regiões tropicais úmidas – a fonte de luz é o céu com uma iluminação três vezes maior no plano horizontal que no vertical. Quando não se pode contar com dados climáticos locais de forma exata para se avaliar os níveis de iluminação internos em função da luz natural (de fora) usa-se, por aproximaçãoestatística, adotar para o sol um ângulo em torno de 70o de altura, circunstância habitual na maior parte do ano nas regiões tropicais ao meio-dia. As contribuições da luz natural para iluminar, por exemplo, o interior de um edifício, dependem de três condicionantes principais: a quantidade de luz exterior, a proporção de luz permitida pelas janelas e o poder refletor interno. Esta última condicionante apresenta uma importância maior em função da distância da janela ao fundo do cômodo. Além das três mencionadas, existe ainda a influência das cores, mais das paredes que as dos pisos. É sabido que, do ponto de vista da física, as cores mais claras têm maior capacidade de refletir a luz, ao contrário das mais escuras, que diminuem tal reflexão. A escolha de cores, além de interferir na intensidade de iluminação no interior dos ambientes, assume outras proporções e outros enfoques onde se entrelaçam com aspectos da psicodinâmica, assunto que será aprofundado adiante, no capítulo específico que trata da cor. Faz-se necessário alertar que tanto avaliar a contribuição da luz direta como controla-la é muito difícil. Em vista disso, a maior parte das técnicas para efetuar os cálculos da contribuição da luz natural se vale da luz difusa, sem atentar para a possibilidade do aproveitamento da luz direta. A característica mais representativa da luz (direta ou difusa) é a sua variabilidade. Apesar da única fonte de luz natural ser o sol, o nível de iluminação em um determinado local dependerá de alguns outros fatores, além da radiação solar, como: - a latitude do local (implicitamente a altura e o azimute do sol); - as condições do clima, nuvens, níveis de poluição; - condições locais (obstáculos geográficos, paisagem, construções no entorno). Se fossem considerados exclusivamente os fatores climáticos associados aos econômicos, verificar-se-ia que a luz natural apresenta um grande número de vantagens em relação à luz artificial, particularmente em prédios cujas dependências necessitem altos níveis de iluminação (escritórios, unidades fabris, escolas, por exemplo). Isto por que: 1o – A luz natural proporciona condições de iluminação mais adequadas em termos de conforto para os olhos visto que muitos tipos de lâmpadas não têm as amplitudes ideais de “ondas de luz”, decorrendo daí a possibilidade de ocasionar visões distorcidas das cores e um excesso de esforço da vista. 24 ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD 2o – A luz natural (ainda) é gratuita, não se cogitando de custos de reposição e de manutenção. 3o – A ineficácia da luz artificial é evidente, a partir de sua maior produção de calor do que o grau de luminosidade que oferece. Dados comprovam que a lâmpada incandescente, por exemplo, produz somente 10% de luz comparada com seu próprio consumo de energia. Mesmo a lâmpada fluorescente, apresenta-se um pouco melhor, produzindo cerca de 30% de luz. Todos os excessos de energia “desperdiçados” – e pagos pelo consumidor - são diluídos sob a forma de calor. Em contraposição, a energia proporcionada pelo sol gera em torno de 65% de luz. Este dado cresce de importância nas regiões tropicais, em vista da alta temperatura daquelas latitudes. ILUMINAÇÃO DE INTERIORES A iluminação de um local de trabalho, se corretamente estudada, deverá atender as condições seguintes: 1a - Nível adequado de iluminamento O iluminamento de uma área - medido em lux - não deverá ser inferior a certos valores mínimos ditados pela experiência. Níveis muito altos de iluminamento artificial conduzem, entretanto, a gastos desnecessários de energia e provocam, em certos casos, o ofuscamento. Não obstante, a NBR-5413 da ABNT, que versa sobre Iluminância de Interiores, prevê os níveis de iluminamentos (mínimos) recomendados para cada tipo de local. Por exemplo: - Escritórios administrativos . . . . . . . . . . . . . . . .250 a 600 lx - Refeitórios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 a 200 lx - Salas de aulas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200 a 300 lx - Laboratório industrial . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 200 a 500 lx 2a - Contrastes tecnicamente dosados Existe uma forte relação entre a iluminação e as cores. Uma linha de montagem, por exemplo, cujos componentes têm cores neutras ou tonalidades muito semelhantes, exige melhor iluminação do que um local de trabalho onde a coloração dos componentes seja variada e onde predominem as cores vivas, que favorecem o condicionamento visual do operador. Como regra geral, quanto menor o contraste, mais intensa deve ser a iluminação do local. O jogo de cores adequadamente escolhidas, seja na pintura das instalações, seja nos acabamentos dos componentes do produto final, facilitará a obtenção de contrastes mais adequados. 25 ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD 3ª - Luminosidade controlada evitando o ofuscamento Quando se está em presença de superfícies refletoras, como são em geral as superfícies metálicas, ou quando são grandes os contrastes entre os níveis de iluminamento de locais muito próximos, podem-se criar condições de ofuscamento prejudiciais ao bom desempenho do trabalho. Algumas das causas desse ofuscamento podem ser atribuídas a lâmpadas de grande potência, quando instaladas em pequeno número, ou ainda à coloração escura de tetos e paredes em contraste com a luminosidade proporcionada pelas janelas ou áreas de iluminação natural. A fim de reduzir esses inconvenientes em ambientes cobertos, em princípio, o número e a disposição das lâmpadas deve ser tal que o afastamento entre duas lâmpadas consecutivas nunca seja maior que uma vez e meia a distância dessas lâmpadas ao piso. Especialmente em grandes galpões, com iluminação natural deficiente, o ofuscamento pode ser uma causa de desconforto pessoal, causa adicional de acidentes. As cores adotadas para pintar paredes e tetos devem ser criteriosamente escolhidas com base nos princípios da psicodinâmica das cores, temática adiante abordada. 4a - Combate aos efeitos estroboscópicos e a flutuação do nível de iluminação Certos tipos de lâmpadas, como as fluorescentes, produzem um fluxo luminoso variável. Essa oscilação do nível de iluminamento aparentemente imperceptível, pode assumir aspectos bastante perigosos no caso de máquinas em funcionamento, cujas peças podem parecer girar em sentido inverso, ou podem mesmo parecer paradas. Como solução para o problema criado pelo chamado efeito estroboscópico, entende-se ligar essas lâmpadas sempre aos pares ou, no caso de suprimento em corrente trifásica, em fases distintas. Outra técnica seria a de se acrescentar ao sistema de iluminação fluorescente, lâmpadas incandescentes que irão atenuar as oscilações do nível total de iluminamento. Para que o nível de iluminamento no ambiente seja o mais uniforme possível, eliminando-se assim os contrastes excessivos, o ofuscamento e as áreas indesejáveis de sombras projetadas, é importante que a escolha dos pontos de iluminação se faça criteriosamente. No caso da iluminação natural este cuidado está diretamente relacionado com a escolha dos tipos de cobertura, dos fechamentos laterais e das cores adotadas na pintura de paredes e tetos. Como já foi dito, a orientação, isto é, o posicionamento da edificação em função dos movimentos relativos do sol, exerce significativa interferência nas condições internas de iluminação natural. Assim é que nas regiões doBrasil próximas ao equador (N e NE), buscar-se-á aberturas nas fachadas norte (entre março e setembro, com pico em 21 de junho) e sul (entre outubro e fevereiro, com pico em 21 de dezembro), enquanto que mais para o sul do país os lados das edificações voltados para norte são os que recebem maior luminosidade ao longo dos dias. Nos esquemas gráficos a seguir, observa-se comparativamente, a influência exercida sobre a iluminação natural por alguns tipos de soluções estruturais, com suas respectivas coberturas e fechamentos. Nesses exemplos (práticos), tem-se em vista assegurar um mínimo de 5% da iluminação natural nos locais mais desfavoráveis das respectivas edificações. 26 ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD Nível de iluminamento natural no exterior (100%) 9 Luz do dia - de 1.000 a 10.000 lux (a sombra) 50.000 a 100.000 lux (direto do sol) Dia inteiramente nublado - 6.000 a 8.000 lux 9 Fonte: "Implantação de Indústrias" - Cyro Eyer do Valle – Livros Técnicos e Científicos Editora – 1975 - "Ventilação Natural de Galpões Industriais" - adaptado pelo autor para este trabalho 5% Telhado em 2 águas c/faixas translúcidas contínuas equiv. a 1/10 da área do piso 20% Telhado em 2 águas c/faixas translúcidas contínuas equiv. a 1/3 da área do piso 12% 5% Teto plano c/faixas laterais translúcidas contínuas equiv. a 1/2 da área do piso 6% 6% 5% Telhado em 2 águas com lanternins. Área translúcida equiv. a 1/3 da área do piso Cobertura em "shed" com área translúcida equivalente a 1/5 da área do piso 12% Cobertura em "shed" com área translúcida equivalente a 1/3 da área do piso 10% Teto plano com faixas translúcidas contínuas equiv. a 1/5 da área do piso 15% 5% Teto plano com faixas translúcidas contínuas equiv. a 1/6 da área do piso 7% 5% 27 ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD Algumas interfaces a serem consideradas: Para uma iluminação natural eficiente, nos casos que ela seja recomendada, deve- se ter em conta os seguintes cuidados no projeto arquitetônico das edificações: 1o - Evitar ou prever adequadamente as obstruções à iluminação natural tais como edificações vizinhas de grande altura, passagens de dutos, bandejas de cabos e tubulações diante das áreas envidraçadas. 2o - Adotar cores claras na pintura do interior, em especial, nos tetos. 3o - Prever facilidades para limpeza periódica das áreas envidraçadas evitando, na fase de projeto, reentrâncias ou obstáculos que propiciem a acumulação de poeira e de outros detritos naquelas superfícies. 4o - Compatibilizar a orientação das aberturas e sua transparência às condições de insolação ditadas pela latitude do local. No caso da adoção de iluminação artificial, deve-se atentar para uma ou várias das seguintes condições: 1a - Suprir o local com iluminação satisfatória em horas noturnas ou em dias de grande nebulosidade. 2a - Complementar a iluminação natural, principalmente em grandes edificações com poucas áreas de insolação. 3a - Substituir inteiramente a iluminação natural em razão da exigência do processo, da atividade ou da solução arquitetônica adotada. O nível de iluminamento de um ambiente deverá ser sempre referido ao plano em que se efetua o trabalho, por isso mesmo denominado "plano de trabalho" ou "plano útil". Sobre esse plano, normalmente considerado a 75 ou 80 cm acima do nível do piso, deverá incidir o fluxo luminoso emanado das luminárias. ESCOLHA DO TIPO DE ILUMINAÇÃO A escolha do tipo de iluminação artificial dependerá de fatores técnicos e fatores econômicos. Além do rendimento luminoso pelas características das lâmpadas e características dos ambientes, dever-se-á ter em conta que: 1o - As lâmpadas incandescentes têm o mais baixo custo inicial, porém possuem vida curta se comparadas com os demais tipos de lâmpadas. Seu custo operacional é, por isso, o mais elevado. 2o - As lâmpadas incandescentes são mais vulneráveis às oscilações de tensão, tendo sua vida bastante reduzida no caso de eventuais sobre tensões. 3o - A liberação de energia térmica é bem maior no caso de lâmpadas incandescentes, tornando-se desaconselhável usá-las em ambientes refrigerados, a fim de contribuir na redução da carga térmica. 28 ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD 4o - As lâmpadas fluorescentes e as lâmpadas a vapor tanto de sódio como de mercúrio, requerem a instalação de reatores, que oneram o custo total do sistema. 5o - As lâmpadas fluorescentes proporcionam boa reprodução de cores e são fabricadas em diversos tons, como branco-frio, natural, branco morno, luz-do-dia, branco suave, etc., sendo recomendadas para pés- direitos baixos e para locais que exijam altos níveis de iluminamento. 6o - As lâmpadas a vapor de mercúrio oferecem longa vida útil; pelo seu rendimento luminoso são recomendadas para instalação em alturas superiores a 6 metros. 7o - As lâmpadas a vapor de mercúrio não são recomendadas, entretanto, para locais que exijam boa reprodução de cores, pois as distorcem. 8o - As lâmpadas de vapor de sódio são recomendadas especialmente para iluminação externa (pátios, canteiros de trabalho, etc.), principalmente em locais sujeitos a formação de neblina; sua distorção das cores é ainda mais grave que a provocada por lâmpadas a vapor de mercúrio. 9o - Sempre que tecnicamente aceitável, é preferível a instalação de lâmpadas de potência elevada em menor número; isto reduz os investimentos iniciais em circuitos elétricos de distribuição e diminui os custos de manutenção. 10o - A substituição de lâmpadas queimadas em uma grande área industrial deve obedecer a critérios ditados pela economia nos custos de manutenção. A técnica da reposição coletiva de todas as lâmpadas, queimadas ou não, ao se avizinhar o limite de sua vida útil, é especialmente válida em locais com pés-direitos elevados, de difícil acesso ou em instalações à prova de poeira, de explosão, etc., onde se utilizam luminárias fechadas ou se requer o desligamento da instalação para substituição das lâmpadas. A seguir, CARTAS SOLARES Coleções de cartas solares cobrindo todo o território brasileiro de norte a sul onde poderão ser identificadas as posições do sol, seu caminhamento relativo, dias, horas e ângulos de incidência. Após a última carta, seguem-se algumas instruções para boa compreensão do mecanismo de reconhecimento das mesmas e um pequeno exemplo prático. 29 ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD 30 ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD 31 ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD 32 ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD 33 ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD 34ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD 35 ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD 36 ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD 37 ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD 38 ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD Trabalhando com carta solar Análises de insolação atualmente são feitas, em sua grande maioria, com o auxílio de computadores. Mas nem sempre foi assim, antes os profissionais da área usavam as cartas solares para saber a posição do sol em determinada data do ano. Ainda hoje, apesar de toda tecnologia, é interessante conhecer esta técnica, pois em alguns casos ela é mais prática que a utilização de computadores, pelo menos no fazer preliminar de esboço do projeto. Há vários tipos de carta solar; em nosso caso usaremos a projeção estereográfica. O funcionamento de uma carta solar é relativamente simples. Basicamente ela lhe fornecerá dois ângulos que serão usados para encontrar a orientação do raio solar em determinado momento do dia. O primeiro ângulo (azimute solar – a) é em relação ao norte, e mostra a direção do raio solar, já o segundo (altura solar – h) é em relação a superfície e mostrará a inclinação desse mesmo raio. Quando olhamos a carta solar, vemos três fontes de informação: um anel externo com ângulos em relação ao norte (a); a malha, para localizar determinada data e hora; e um seguimento na parte inferior para nos fornecer a inclinação dos raios (h). Cada carta solar é feita para uma determinada latitude ou uma faixa em torno da latitude; reparar que o conjunto das cartas solares vistas anteriormente marca cada uma, a sua latitude de abrangência (mostrada no canto direito superior, junto ao pequeno mapa). 39 ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD Exemplo: Determinar a inclinação do sol no dia 16/04, em uma localidade situada a 20° latitude sul. Primeira coisa a fazer: para esta cidade teremos operar com a carta correspondente a 200 latitude sul. Ao lado reproduzida. As linhas horizontais ( ) são as datas do ano, já as verticais ( ), os horários do dia. Trace uma linha do centro da carta passando pelo ponto do cruzamento de data e hora ( ), até o anel externo. Feito isso nos já temos a direção do sol em relação ao norte (vermelho), que em nosso caso é algo entorno de 60° (lido na escala de contorno do desenho). Determinar a inclinação: para isso rebata a distância do ponto entre o cruzamento de data e horas e o centro da carta, para a escala situada na parte de baixo da mesma. Este ângulo encontrado revela a inclinação em relação à superfície (h), que neste caso é algo próximo de 40° (medido com transferidor). EXEMPLO DE USO DA TABELA PARA DETERMINAR ÁREAS DE ILUMINAÇÃO E VENTILAÇÃO EM AMBIENTES 600 400 40 ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD ORIENTAÇÃO SOLAR - ESTUDO DE CASO Trata-se de um projeto para um prédio destinado a um hotel, situado em terreno de fronte à “beira mar” em Fortaleza. As divisórias entre as varandas, ao tempo em que contribuem para a privacidade das unidades habitacionais, impedem a penetração direta e incômoda dos raios solares no interior daquelas unidades nos horários iniciais da manhã e finais da tarde. Durante o dia as varandas em balanço protegem os quartos da insolação. ESTUDO DE MASSA - DES. S/ ESCALA RUA HISTORIADOR RAIMUNDO GIRÃO FACHADA NORTE - AV. PRES. kENNEDY R U A B A R Ã O D E S T U D A R T 41 ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD INCIDÊNCIA SOLAR MÁXIMA NA FACHADA NORTE EM 21 DE JUNHO (PICO) ÀS 12 H ≃ 62O INCIDÊNCIA SOLAR MÁXIMA NA FACHADA SUL EM 21 DE DEZEMBRO (PICO) ÀS 12 H = 70O Em função do posicionamento do prédio, a incidência dos raios solares na fachada convencionada como Norte ficará mais evidenciada entre os meses de março e setembro, atingindo o máximo (pico) no dia 21 de junho; nos demais períodos do ano (outubro a fevereiro) a incidência solar se faz sentir na fachada oposta (sul), com o pico em 21 de dezembro, sendo esta protegida pelas galerias de circulação dos pavimentos. 42 ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD No pico de 21 de junho, dia mais desfavorável, o ângulo de incidência solar na fachada norte do prédio no nascer do sol (06,15h) será ≃ 660; do mesmo dia, às 18,15h, o ângulo de incidência no por do sol será 230. BEIRA MAR Nascente 21/jun às 06,15h, fazendo 66o com a fachada 43 ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD 44 ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD CAP. II - CLIMATIZAÇÃO A qualidade do ar que circula no interior das instalações e edificações é fator de grande importância para a obtenção de um ambiente adequado à presença dos usuários e ao desenvolvimento satisfatório de qualquer processo produtivo. Geralmente, três são as técnicas envolvidas no tratamento do ar de recintos: 1a - A ventilação, que visa a renovação do ar ambiente, seja através do insuflamento de ar exterior, seja mediante a exaustão do ar interior. 2a - A purificação, que tem por objetivo extrair do ar as impurezas em suspensão, gases e odores. 3a - A climatização, que permite alterar e manter sob controle as condições de temperatura e de umidade relativa do ar ambiente. A utilização destas três técnicas poderá ocorrer isolada ou simultaneamente, sendo que a aplicação simultânea conduz ao que se denomina usualmente de "condicionamento do ar" do ambiente. VENTILAÇÃO A ventilação é usada principalmente como processo de renovação ou de diluição do ar contaminado em instalações que originam emanações nocivas ao homem ou algum processo, tais como salas de fumo, cinemas, teatros, banhos eletrolíticos, tratamentos químicos, salas de carregamento de baterias, depósitos de produtos voláteis, ou então em locais cuja temperatura possa ser mantida em níveis aceitáveis mediante a troca frequente do ar ambiente, como é o caso das fundições e das instalações para tratamentos térmicos. A ventilação pode ser feita por renovação natural do ar (ventilação natural) ou utilizando-se ventiladores(ventilação forçada). Ventilação natural No caso da ventilação natural, também chamada aeração, procura-se dotar as edificações de aberturas convenientemente dispostas, a fim de que permitam a entrada do ar novo (externo) e a saída do ar contaminado. A eficiência da ventilação natural de um local depende fundamentalmente: a) da forma da edificação; b) das soluções arquitetônicas adotadas; c) da orientação dos eixos principais da edificação, em relação aos ventos dominantes; d) da forma e das dimensões das aberturas para entrada e saída do ar. 45 ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD As seguintes regras práticas devem ser observadas para obter-se uma ventilação natural satisfatória: 1a - Para que o ar aquecido ou contaminado saia do ambiente é necessário que a entrada de ar externo seja facilitada ao máximo. As simulações abaixo mostram alguns exemplos nos quais, conforme a solução adotada, a ventilação natural fica prejudicada pela falta de aberturas adequadas à entrada de ar ou, em outros casos, assegurada satisfatoriamente. No caso, estão esquematizadas edificações do tipo galpões industriais 10. 10 Fonte: "Implantação de Indústrias" - Cyro Eyer do Valle – Livros Técnicos e Científicos Editora – 1975 - "Ventilação Natural de Galpões Industriais" - adaptado pelo autor para este trabalho SOLUÇÕES CORRETAS SOLUÇÕES INCORRETAS SOLUÇÕES CORRETAS SOLUÇÕES INCORRETAS Parede sem aberturas aberturas Área envidraçada Área envidraçada 46 ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD 2a - O ar aquecido ou contaminado em alguma unidade da instalação (forno, cabine de pintura, etc.) não deve ser misturado com o restante do ar ambiente. Nesse caso, se a ventilação natural não permitir a eliminação direta desse ar, dever-se-á adotar a ventilação mecânica (por exaustão) naquele local. As figuras a seguir 11 mostram exemplos práticos que demonstram a vantagem da determinação prévia da direção dos ventos dominantes, dos quais se pode tirar partido na localização de certos equipamentos. 11- Fonte: Implantação de Indústrias - Cyro Eyer do Valle -"Ventilação natural e arranjo físico de equipamentos" - Adaptado pelo autor para este trabalho. B - Localização satisfatória do forno A - Localização insatisfatória do forno C - Correção da localização insatisfatória do forno do forno 47 ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD 3a - As dimensões das aberturas nas edificações devem ser tais que permitam a entrada e saída de ar em volume suficiente para assegurar aproximadamente 15 a 20 trocas do ar ambiente no intervalo de uma hora. A velocidade do ar nas aberturas pode ser tomada, para fins de cálculo, como 1,5 m/s, tornando simples, portanto, estabelecer-se a área livre necessária para atender aquele número de trocas. A aplicação dessas regras pode não ser suficiente em instalações causadoras de poluição intensa do ar ou que contenham grandes fontes de dissipação de calor em seu interior (laminadores, fornos, caldeiras e similares). Nesses casos a ventilação forçada poderá ser necessária. O Quadro abaixo mostra valores indicativos para alguns tipos de locais fechados industriais e administrativos 12. Na realidade essas taxas de renovação nem sempre são obedecidas, principalmente em regiões de clima frio, que requerem o aquecimento do ambiente, procurando-se reduzir, por motivos econômicos, o número dessas renovações horárias. TAXAS DE RENOVAÇÃO HORÁRIA DO AR AMBIENTE 12 - Fonte: NBR - 6.410 da ABNT - Instalações Centrais de Ar Condicionado para conforto - Parâmetros básicos de Projeto LOCAIS Salas de Reuniões 5 a 10 Escritórios 3 a 6 Laboratórios 4 a 6 Salas de Controle 10 a 15 Casas de Bombas 10 a 15 Salas de Compressores 10 a 12 Seções de Usinagem e Mecânica 6 a 10 Fundições 20 a 30 Instalações de Pintura 30 a 60 NO DE TROCAS POR HORA 48 ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD A importância da ventilação natural para arquitetura bioclimática O uso da ventilação natural é um dos princípios básicos da arquitetura sustentável, ou da boa arquitetura, ao final o vento é um recurso natural, gratuito e renovável. A utilização adequada desta fonte traz diversas vantagens para as edificações, mantendo a qualidade interna do ar pela troca constante, criando ambientes salubres e confortáveis, também reduzindo os gastos energéticos, principalmente a diminuição do uso de ar condicionado que é um dos principais consumidores de energia. Algumas técnicas para o uso da ventilação natural: - Ventilação Cruzada: a ventilação natural cruzada é usada em diferentes vãos de abertura em um ambiente, seja ela em elementos opostos ou adjacentes. É necessário identificar o vento predominante da região (frequência, direção e velocidade), pois a ventilação natural pode causar desconforto e resfriamento indesejado, caso não analisada adequadamente. O importante é permitir a entrada de ar fresco, seja por vão de abertura próxima ao piso, janelas, portas, empurrando o ar quente para outra parte com abertura como pátio, teto, claraboia, elemento vazado, torres de vento ou telhas de ventilação nas coberturas. - Torre de vento: - as torres de vento são uma ótima solução para essa troca de ar no ambiente interno, são adequadas para as casas de tijolos ou blocos, e muito utilizadas na arquitetura árabe. Funciona também quando não há brisa, pois a temperatura de dentro da torre é diferente do ar externo. O vento entra por um lado da torre e sai pelo outro, sugando o ar quente interno do ambiente, fazendo que o ar fresco entre por aberturas localizadas na parte inferior da edificação. 49 ARQUITETURA E URBANISMO “CONFORTO AMBIENTAL” PROF. ISAAC FEINGOLD Exemplos de utilização da ventilação natural na arquitetura contemporânea: - referência arquiteto João Figueiras Lima, o Lelé - – Este arquiteto brasileiro é um bom exemplo onde usa ventilação natural em suas obras, principalmente nos hospitais da rede Sara Kubitschek, localizado em algumas capitais do país, começando por Brasília em 1980. Utiliza-se de um sistema de ventilação onde o ar entra por galerias de tubulações em subsolo como condutores de ar fresco e passa pelas paredes dos quartos do hospital, ventilando os ambientes e, direcionado o ar quente contaminado pelas saídas superiores no telhado com formato de ondas (sheds). Nos hospitais evitaram os recursos de ventilação cruzada, para diminuir
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