AVALIAÇÃO DO CONFORTO AMBIENTAL: UM ESTUDO DE CASO EM UM LABORÁTÓRIO DE UMA FACULDADE NA CIDADE DE JOÃO PESSOA - PB

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1 João Pessoa/PB, Brasil, de 03 a 06 de outubro de 2016 AVALIAÇÃO DO CONFORTO AMBIENTAL: UM ESTUDO DE CASO EM UM LABORÁTÓRIO DE UMA FACULDADE NA CIDADE DE JOÃO PESSOA - PB Ruan Eduardo Carneiro Lucas (UFPB ) ruaneduardo94@gmailcom Diversos estudos comprovam a relação entre o conforto ambiental no local de estudos e a produtividade dos alunos, ou seja, quando estão submetidos a níveis considerados de conforto, essa produtividade tende a elevar -se consideravelmente PPara que se avalie esta situação, é necessário realizar medições das variáveis termofísicas no ambiente de estudo e analisá -las para identificar o nível de desconforto ou de insalubridade Nesse sentido, o presente artigo se propõe a realizar um estudo em um laboratório de uma faculdade na cidade de João Pessoa - PB A análise foi realizada juntamente com os alunos que exercem atividades no local, no dia 3 de novembro de 2015 Verificou-se que o ambiente estudado possui condições luminosas adequadas para funcionamento, todavia, necessita de alternativas para a melhoria das condições térmicas e acústicas para alcançar os níveis de conforto estabelecidos pelas normas regulamentadoras Palavras-chave: Conforto ambiental, variáveis termofísicas, ambiente de estudo, níveis de conforto

2 1 Introdução O mundo atual requer das pessoas uma rotina cada vez mais corrida e dinâmica, fazendo com que ambientes internos fechados sejam cada vez mais frequentados Tais locais isolam as pessoas das condições ambientais naturais e os submetem a sistemas mecânicos de ventilação e luminosidade Quando esses sistemas são falhos ou não estão congruentes com as necessidades dos ocupantes, podem ocorrer danos ao estado de conforto e consequentemente no desempenho Nesse aspecto, Conceição e Lúcio (2011) explicam que a qualidade de ambientes térmicos interiores podem influenciar significativamente na saúde e conforto humano A forma de avaliar a qualidade desses ambientes é a partir de condições termofísicas, como conforto térmico, iluminância e ruído Com relação ao conforto térmico, o mesmo é definido pela ASHARE Standard 55 (2010) como sendo uma condição da mente que expressa satisfação com as condições térmicas do ambiente Ou seja, é um estado psicológico que reflete o contentamento com variáveis como temperatura do ar, umidade do ar, velocidade do ar, entre outras Segundo a ISO 7730, a forma de representar essa variável é a partir do voto médio estimado (PMV) Outra variável importante é a iluminância A NBR 5461/91 indica que tal variável expressa em lux, indica o fluxo luminoso de uma fonte de luz que incide sobre uma superfície situada a uma certa distância da fonte A incidência do fluxo luminoso pode interferir tanto positivamente como negativamente na vida dos estudantes Ou seja, um gerenciamento correto da iluminação e das cores contribui para aumentar a satisfação no trabalho e melhorar a produtividade, assim como reduzir a fadiga (LIDA, 2005) O ruído pode ser definido fisicamente como um som de grande complexidade, resultante da superposição desarmônica de sons provenientes de várias fontes Também é considerado como uma mistura complexa de diversas vibrações ou ainda um estímulo auditivo que não contém informações úteis para o homem Se os ruídos forem significativos, interferem nas tarefas mentais complexas, mas podem atenuar os efeitos da monotonia em tarefas simples A presença de ruídos no ambiente de trabalho pode provocar danos ao aparelho auditivo e até mesmo a surdez Os parâmetros utilizados para avaliação do nível de ruído estão descritos na Norma Regulamentadora 15 Atividades e Operações Insalubres, NR15, que estabelece os limites de exposição em função da jornada de trabalho 2

3 Diante do que foi exposto fica evidente a importância dessas variáveis físicas no aspecto educacional Somado a isso, Almeida e Freitas (2014) explicam que a excelência em educação é um objetivo claro de qualquer sociedade moderna Logo, é de fundamental importância oferecer condições ambientais de qualidade, proporcionando assim um melhor desempenho dos estudantes É nesse sentido, que o objetivo desse trabalho é avaliar as condições termofísicas (Conforto térmico, conforto luminoso e conforto acústico) as quais estão submetidos os estudantes de um laboratório, em uma faculdade na cidade de João Pessoa - PB 2 Ambientes termicamente moderados Ambientes termicamente moderados são ambientes onde existe o conforto térmico, como exemplo, destaca-se as instituições de ensino, sala de aula, bibliotecas, entre outras Segundo Coutinho(2009), o conforto térmico necessita de três condições para ocorrer: Neutralidade térmica; taxa de suor liberada pela pele e a temperatura da mesma têm que ser compatíveis com a atividade realizada; e por último, o indivíduo não pode estar sendo submetido a nenhum desconforto localizado Segundo a ISO 7730, a avaliação de ambientes termicamente moderados é calculada a partir de dois índices: O voto médio estimado, conhecido como PMV e a percentagem de pessoas insatisfeitas, PPDTer Mors et al(2011) explica que o cálculo do PMV leva em consideração as propriedades termo fisiológicas dos seres humanos e seu equilíbrio térmico com o meio ambiente A equação (1) indica o cálculo do voto médio estimado PMV (0303e 042{( M W 396x10 8 f cl 0036M ' ) 5815} 17X10 { T cl 0028) x[( M W ') 305X10 274) 4 ( T r 5 m(5867 Pa) M(34 T 4 273) } f cl h ( T c 3 cl { ( M W T a )] a ) ' ) Pa} O cálculo leva em consideração parâmetros como: taxa metabólica gerada pela atividade desempenhada; Isolamento térmico das roupas utilizadas; Temperatura do ar; Temperatura radiante média; velocidade do ar; e umidade absoluta do ar A partir desse índice, pode-se calcular o PPD,como mostra a equação (3) 4 2 PPD *exp( 0,03353* PMV 0,2179* PMV ) (2) Relacionando os dois índices, Coutinho(2009) indica que para um voto médio estimado entre: -0,5 < PMV < 0,5, atingirá um PPD inferior a 10% Ou seja, diante da inexistência de um (1) 3

4 ambiente em que todos os indivíduos estejam satisfeitos com as condições térmicas propostas, o percentual de PPD de 10% é tido como o ideal 3 Metodologia O estudo foi realizado em um laboratório na cidade de João Pessoa - PB, localizada na região nordeste do Brasil A data da coleta de dados foi realizada no dia 3 de novembro 2015, o período de avaliação foi entre as 08:00 e 10:00 horas da manhã As condições climáticas do dia eram boas, sol excessivo e céu com poucas nuvens Estavam presentes 7 ocupantes, realizando as atividades relacionadas a leitura e escrita Essa amostra tinha uma idade média de 41 anos, e eram todos do sexo masculino O layout do ambiente e as posições dos ocupantes estão expressos na Figura 1 Figura 1 - Disposição do layout e posição dos ocupantes Em um primeiro momento foi realizada uma avaliação subjetiva, que consistiu em identificar informações pessoais e a percepção térmica dos ocupantes Com relação a percepção, ela foi subdividida em sensação térmica, desejo térmico e conforto térmico Foi realizado também uma avaliação objetiva, que consistiu na medição dos parâmetros físicos Esses procedimentos estão descritos nos tópicos posteriores 31 Método aplicado na medição e análise das variáveis termofísicas Para análise do conforto ambiental, a ISO 7730 indica o índice PMV que consiste no método de avalição de ambientes termicamente moderados Ele leva em consideração variáveis físicas do ambiente e variáveis pessoais, como roupa utilizada e taxa metabólica 4

5 Logo, foram realizadas medições da temperatura de bulbo seco, temperatura de bulbo úmido, temperatura de globo e umidade do ar O equipamento utilizado para esse procedimento foi um Termômetro de globo/medidor de estresse térmico, de especificação TGD-400 O mesmo foi plantado no centro da sala e mediu os parâmetros citados anteriormente Diante dessas informações e padronizando a taxa metabólica em 70 W/m², foi calculado o PMV Conhecido o PMV dos ocupantes, ele foi confrontado com a sensação térmica do grupo, e com o que estava previsto normativamente Com relação as condições de iluminação, a Norma NBR 5382/85 especifica os procedimentos para verificação de luminosidade em todos os ambientes Para esse experimento foram utilizados 2 luxímetros, do modelo LD-300, que identificaram a incidência luminosa em 18 pontos, conforme especifica a norma Conhecidos os valores, foi calculado a incidência média luminosa e comparada com o estabelecido pela NBR 5413/92 para esse tipo de ambiente Vale ressaltar que as normas de iluminação NBR 5382/85 e NBR 5413/92 estão sendo validadas mediante uma Nota técnica nº 224/2014 do Ministério do Trabalho Essa situação ocorre em virtude de os fabricantes de lâmpadas estarem se adaptando a nova Norma NBR IOS/CIE Por fim, a norma NBR indica os procedimentos que devem ser utilizados na medição do ruído Baseado nessa norma, foram realizadas 5 medições com um decibelímetro do modelo Homis-408A durante o período de atividade dos ocupantes Conhecidos os valores, eles foram comparados com a norma NBR que especifica os níveis de ruído aceitáveis 4 Resultados e discussão 41 Dados individuais dos ocupantes Os primeiros resultados encontrados foram a respeito de informações pessoais dos indivíduos A tabela 1 mostra essas informações, e como exemplo, estão dispostos o sexo dos ocupantes, a idade, o peso, e altura Podemos observar por exemplo, uma idade média amostral de 24,57 anos 5

6 Tabela 1 - Variáveis Pessoais OCUPANTES SEXO IDADE PESO(Kg) ALTURA(m) (1) M ,60 (2) M ,69 (3) M ,78 (4) M ,77 (5) M ,62 (6) M ,68 (7) M ,67 Com relação a vestimenta utilizada encontrou-se uma padronização nessa variável Os ocupantes apresentavam um padrão de roupa similar, composto por camisa polo, calça jeans e sapato A diferenciação encontrada estava presente nas cores e no tipo do material A tabela 2 mostra os valores calculados para essa variável Por fim, para a atividade desempenhada, de estudos e pesquisas, foi definida a taxa metabólica, que também está expressa na tabela 2 Tabela 2 - Vestimenta dos ocupantes e taxa metabólica da atividade Taxa metabólica (W/m²) Vestimenta (Clo) Ocupantes 0,45 0,42 (1) (2) 0,53 (3) 70 0,24 (4) 0,28 0,37 0,39 (5) (6) (7) 42 Análise do conforto térmico Com o equipamento localizado no centro do laboratório foram realizadas 5 medições dos parâmetros físicos Assim, a Tabela 3 apresenta algumas das variáveis medidas e os valores encontrados 6

7 Tabela 3 - Variáveis medidas e os valores encontrados Umidade do ar 54,052 54,122 52,638 53,852 54,317 Temperatura de globo 23,961 23,962 23,920 23,952 23,960 Temperatura de bulbo seco 23,280 23,290 23,250 23,263 23,318 Temperatura de bulbo úmido 17,348 17,368 17,117 17,305 17,419 Posteriormente, foi calculado o índice PMV para os 7 ocupantes do laboratório e seus valores estão descritos na Tabela 4 Podemos observar que ouve uma variação entre esses valores Assumindo que a taxa metabólica para realização da atividade é a mesma e que os parâmetros físicos afetam todos no ambiente, podemos inferir que um dos fatores que influenciaram nessa variação foi a vestimenta utilizada Tabela 4 - PMV calculado para os 7 ocupantes Ocupantes (1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) Valores calculados do PMV 0, , , , , , , O estudo de Fanger(1970) faz uma relação entre PMV e sensação térmica Ele constatou alguns pontos: Para um PMV=0 existe a condição de neutralidade; para um PMV=1 existe a sensação de levemente quente; PMV=2 sensação de quente; PMV=3 sensação de ambiente muito quente Quando o PMV for negativo, também foram expressos alguns resultados: PMV= -1, sensação do ambiente levemente frio; PMV= -2, frio; e PMV=-3, sensação de muito frio Comparando os resultados calculados com esse estudo, podemos concluir que os ocupantes (2), (6) e (7) o indicam Neutralidade; para os ocupantes (4) e (5) existe o indicativo de 7

8 levemente frio; para o ocupante (1) existe a sensação de levemente quente; e por fim, para o ocupante (3) existe a sensação de quente A Figura 2 abaixo mostra a sensação dos ocupantes de acordo com a escala de Fanger(1970) Figura 2 - Sensação térmica dos ocupantes de acordo com a escala de Fanger (1970) Com relação a ISO 7730, ela indica que existirá a zona de conforto para -0,5< PMV<0,5 Comparando essa designação com os valores calculados, concluímos que os ocupantes (2), (6) e (7) estão confortáveis termicamente; já os ocupantes (1), (3), (4) e (5) não apresentaram valores dentro das especificações do conforto 421 Análise da percepção térmica Analisando a percepção térmica dos ocupantes que foi subdividida em: sensação térmica, desejo térmico e conforto térmico, podemos identificar uma certa similaridade Com relação a sensação térmica observamos que 86% acharam o ambiente Neutro; e os outros 14% acharam o ambiente Levemente Quente (Figura 3) Ressalta-se que os ocupantes: (1), (2), (3), (4), (5) e (6) acharam o ambiente neutro; e o ocupante (7) identificou o ambiente como levemente quente Figura 3 - Sensação térmica dos ocupantes em termos percentuais 8

9 Com relação a percepção de conforto térmico, observa-se uma maior diferença de percepções, como mostra a Figura 4 Os ocupantes (2), (3) e (4) acharam o ambiente Confortável; os ocupantes (5) e (6) acharam o ambiente muito confortável; já o ocupante (1) achou o ambiente pouco confortável; e o ocupante (7) identificou o ambiente como levemente desconfortável Figura 4 - Percepção do conforto térmico em termos percentuais Por fim, com relação ao desejo térmico observou-se novamente uma similaridade de percepções, como mostra a Figura 5 Os ocupantes (2), (3), (4), (5), (6) queriam o ambiente do jeito que estava; já os ocupantes (1) e (7) queriam o ambiente mais refrescado Figura 5 - Desejo térmico dos ocupantes em termos percentuais 9

10 422 Índice de bulbo úmido e temperatura de globo Conhecidos os valores de temperatura de bulbo seco; temperatura de bulbo úmido; e temperatura de globo, foram calculados os índices: IBUTG interno e o IBUTG externo Os valores encontrados para os dois índices estão expressos na Tabela 5 Tabela 5 - Valores do IBUTG interno e o IBUTG externo IBUTG interno 23,282 23,289 23,215 23,272 23,305 IBUTG externo 23,214 23,222 23,149 23,203 23,240 A norma regulamentadora NR-15 indica para um trabalho leve e contínuo, o IBUTG máximo de 30 Comparando os valores encontrados com o que está expresso nessa norma, observamos que todos os índices calculados estão dentro do que está previsto normativamente 43 Análise do conforto luminoso Por se tratar de um laboratório, identificou-se a inexistência de janelas e qualquer outro meio propiciasse a entrada da luz natural Logo, foi constatado que a iluminação do local sempre é feita por meio de lâmpadas A análise geral baseada na NBR 5382/85 indicou a necessidade de conhecer o número de lâmpadas e em quantas filas elas estavam espalhadas no ambiente Somado a isso, era 10

11 necessário a medição de 18 pontos de iluminação Logo, observou-se a existência de 12 lâmpadas subdividas em 4 filas, como mostra a Figura 6 Figura 6 - Disposição das lâmpadas e pontos de medição da iluminação Diante dessas informações, chegou-se a iluminância média de 347,05 lux Esse valor quando comparado aos níveis expressos na NBR 5413/92, está acima do nível aceitável, que é de 200 lux Assim, pode-se inferir que no aspecto geral as condições de iluminação estavam satisfatórias E que no tempo de exposição, 4 horas, não existe desconforto visual, ou problemas gerados por condições luminosas inadequadas Com relação ao posto de trabalho, observou-se que a fonte luminosa está a uma distância vertical de 5,5 metros Essa fonte gerou um fluxo luminoso que incidiu com 100% de eficiência no posto de trabalho Por não ser uma incidência excessiva, não existe o desconforto por excesso de luminosidade, logo, podemos afirmar que não existe o ofuscamento A Figura 7 representa o sentido e o campo de incidência desse fluxo Tal situação faz com que o ofuscamento seja inexistente Figura 7 - Campo de incidência e sentido do fluxo luminoso 11

12 44 Análise do conforto acústico Aparentemente o local não apresentava níveis elevados e fora do especificado pela norma Essa percepção se deu em função do ruído presente no local, do tipo contínuo, ser apenas gerado pelo ar-condicionado e pelas conversas existentes entre os ocupantes Tais ocupantes, ficam expostos ás condições acústicas por cerca de 4 horas diárias Para identificar se essa percepção estava de acordo com a avaliação técnica, foram medidos cinco pontos, subdivididos em ponto central e pontos inferiores A Figura 8 indica esses pontos Figura 8 - Pontos de Medição 12

13 Os valores encontrados nesses pontos foram similares, apresentando uma média de 54,65 db(a) e estão expressos na Tabela 6 Tabela 6: Níveis de ruído Níveis de ruído-db(a) 55,08 55,08 55,01 54,06 54,04 A norma regulamentadora NBR prevê para laboratórios os níveis de ruído entre db(a) Comparando a média das medições com esse valor, podemos inferir que o nível de ruído médio estava acima do especificado Por mais que essa diferença seja pouca, é necessário que se avalie o local e busque melhorias para que o ambiente acústico esteja dentro do intervalo citado pela norma Com relação a percepção dos ocupantes, eles indicaram que esse nível médio não é capaz de atrapalhar o desempenho das atividades 5 Conclusões Sabendo da importância das condições termofísicas para o desempenho educacional dos alunos, esse trabalho avaliou as variáveis físicas as quais estão submetidos os estudantes de um laboratório em uma faculdade 13

14 Com isso, avaliando a percepção térmica dos ocupantes do laboratório e realizando as medições adequadas, identificamos que apenas três alunos da amostra estão confortáveis termicamente, segundo os cálculos do PMV e baseado na ISSO 7730 Os outros alunos não apresentaram índices dentro das especificações do conforto Em seguida, foram realizadas as medições para análise do conforto luminoso do ambiente Assim, segundo os dados obtidos, o laboratório apresenta condições satisfatórias de iluminação, já que, possui nível de iluminância acima do aceitável, de acordo com a NBR 5413/92 Vale destacar que, não existe desconforto visual para o período de exposição de cada aluno Além de não existir ofuscamento, devido a incidência da fonte luminosa não ser excessiva Por fim, verificando as medições realizadas para analisar o conforto acústico, observamos que o nível de ruído médio estava acima do especificado pela NBR Tendo em vista os resultados obtidos e suas respectivas analises, conclui-se que os responsáveis pelo laboratório e pela faculdade devem buscar alternativas para a melhoria das condições térmicas e acústicas do ambiente, conforme as normas estabelecidas pela legislação em vigor, para que a saúde e o conforto dos alunos sejam preservados, e com isso, seja alcançado o rendimento desejável de aprendizagem Referências ALMEIDA, R M S F; DE FREITAS, V P Indoor environmental quality of classrooms in Southern European climate Energy and Buildings, v 81, p , 2014 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR 5461: Iluminação Rio de Janeiro, 1991 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR 5382: Verificação de iluminância de interiores Rio de Janeiro, 1985 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR 5413: Iluminância de interiores Rio de Janeiro, 1992 ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS NBR 10152: Níveis de ruído para conforto acústico Rio de Janeiro, 1992 CONCEIÇÃO, E Z E; LÚCIO, M M JR Evaluation of thermal comfort conditions in a classroom equipped with radiantcooling systems and subjected to uniform convective environment Applied Mathematical Modelling, v35, p ,

15 COUTINHO, A S Conforto térmico e insalubridade térmica em ambientes de trabalho João Pessoa: Editora Universitária, 2005 FANGER, P O Thermal Comfort Copenhagen: Danish Technical Press, 1970 INTERNATIONAL ORGANIZATION FOR STANDARDIZATION ISO 7730/2005: Ambientes térmicos moderados Determinação dos índices PMV e PPD e especificações das condições para conforto térmico LIDA, I Ergonomia: Projeto e produção São Paulo: Editora Edgard Blucher, 2005 NORMA REGULAMENTADORA NR 15: Atividades e operações insalubres MTE,