ARQUITETURA BIOCLIMÁTICA PARA O SEMI- ÁRIDO ALAGOANO: CENTRO COMERCIAL E DE SERVIÇOS DE SANTANA DO IPANEMA-AL

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1 I CONFERÊNCIA LATINO-AMERICANA DE CONSTRUÇÃO SUSTENTÁVEL X ENCONTRO NACIONAL DE TECNOLOGIA DO AMBIENTE CONSTRUÍDO julho 2004, São Paulo. ISBN ARQUITETURA BIOCLIMÁTICA PARA O SEMI- ÁRIDO ALAGOANO: CENTRO COMERCIAL E DE SERVIÇOS DE SANTANA DO IPANEMA-AL RESUMO Juliana Oliveira Batista (1); Leonardo Salazar Bittencourt (2) (1) Universidade Federal de Alagoas, Depto. De Arquitetura e Urbanismo/CTEC, Campus AC Simões, Tabuleiro dos Martins, Maceió-AL, CEP Fones: / , juobatista@yahoo.com.br (2) Universidade Federal de Alagoas, Depto. De Arquitetura e Urbanismo/CTEC, Campus AC Simões, Tabuleiro dos Martins, Maceió-AL, CEP Fones: / , lsb@ctec.ufal.br Santana do Ipanema é um dos 33 municípios alagoanos incluídos no polígono das secas. O comércio é a principal atividade econômica, sendo a feira livre uma tradição local que atrai o público consumidor das regiões vizinhas. Apesar de funcionar como ponto de referência regional, algumas demandas ainda não são atendidas: espaço adequado para exposição e venda do artesanato local; biblioteca pública; cinema; auditório, dentre outros. Seu clima quente e seco induz à adoção de estratégias bioclimáticas específicas para a obtenção do conforto ambiental nas edificações, o que não costuma se verificado na arquitetura local. A presente proposta para um Centro Comercial e de Serviços em Santana do Ipanema visa atender tanto às exigências ambientais quanto carências identificadas junto à população local, constituindo-se num exemplo de arquitetura bioclimática para o semi-árido alagoano. Palavras-chave: conforto ambiental, estratégias bioclimáticas, clima quente e seco 1. INTRODUÇÃO Santana do Ipanema é uma cidade localizada no sertão alagoano, distante 207,3 Km de Maceió, a 9º22 42 de latitude, 37º14 43 de longitude e 250 m de altitude (ver Fig. 1). Sua população é predominantemente urbana e encontra-se empregada principalmente no comércio, a mais importante atividade desenvolvida. Seu comércio e os serviços oferecidos atendem não somente à população local, atraindo diariamente um fluxo intenso de pessoas vindas dos municípios vizinhos, que buscam na cidade suprir suas necessidades, principalmente nas áreas de educação e saúde. Fig. 1: Mapa de Alagoas, destacando-se o município de Santana do Ipanema. Fonte: <

2 Assim como outros 33 municípios alagoanos inclusos no polígono das secas, a cidade apresenta clima quente e seco, sujeito a grandes variações de temperatura ao longo do dia, com radiação solar intensa e curtos períodos de chuva 1. Possui uma estação seca, ocupando o período entre outubro e abril, e uma estação chuvosa, entre os meses de maio e agosto (FUNESA, 2001). A temperatura média anual varia entre 20ºC e 39ºC. A manutenção do conforto térmico representa um dos principais objetivos a serem alcançados pelas edificações locais a fim de garantir o bem estar dos usuários. A aplicação dos princípios bioclimáticos nas edificações locais possibilita uma melhor adequação das mesmas às exigências humanas, através do respeito às condições ambientais e da escolha criteriosa dos materiais e técnicas construtivas a serem empregados. É possível obter edificações mais eficientes do ponto de vista energético, desvinculando as exigências de conforto térmico da utilização excessiva de equipamentos mecânicos de refrigeração e iluminação, nem sempre acessíveis financeiramente à maioria da população (SCHILLER et al, 1997). Grande parte das edificações existentes em Santana do Ipanema apresenta características construtivas pouco recomendadas para o clima quente e seco do local. A ausência de proteção solar nas aberturas e o emprego de acabamentos escuros nas fachadas são um exemplo disso. No caso dos edifícios de uso público, tais como escolas e centros comerciais, a repetição de padrões arquitetônicos inadequados resulta num desempenho energético extremamente deficiente, o qual se caracteriza pela dependência excessiva do ar-condicionado. Tal dependência é um dos fatores responsáveis pela elevação dos custos da construção durante sua fase de utilização (JOHN, 1996). Os princípios de arquitetura bioclimática, quando incorporados ao projeto desde sua concepção, servem como diretrizes para a obtenção de uma edificação cuja construção e funcionamento geram o mínimo de impacto ambiental possível. Ao mesmo tempo, tais projetos se configuram como exemplos que contribuem para a disseminação das estratégias bioclimática recomendadas para cada região, especialmente em locais onde padrões arquitetônicos inadequados são repetidos constantemente, como é o caso de Santana do Ipanema. Projetos demonstrativos de arquitetura bioclimática favorecem a disseminação do conhecimento sobre técnicas construtivas energeticamente eficientes (SCHILLER et al, 2002). A aplicação dessas técnicas no projeto de edificações localizadas no sertão alagoano possibilita melhores condições de conforto para os usuários das mesmas. 2. OBJETIVOS O presente trabalho tem por objetivo apresentar e discutir o projeto de um Centro Comercial e de Serviços para a cidade de Santana do Ipanema, localizada no semi-árido alagoano. Representando um projeto demonstrativo da aplicação de princípios bioclimáticos, visa à adequação aos padrões de eficiência energética no ambiente construído. Além disso, esta proposta de projeto possui duas funções principais: (i) promover a valorização de uma área urbana degradada, recuperando seu potencial paisagístico e reintegrando-a a paisagem da cidade; (ii) incorporar em seu programa funcional elementos capazes de atender às carências verificadas junto à população local, agregando a atividade comercial com atividades culturais e de lazer. 3. METODOLOGIA O projeto do Centro Comercial e de Serviços de Santana do Ipanema CCS, foi idealizado de modo que o mesmo representasse um exemplo demonstrativo de arquitetura bioclimática adaptada ao clima quente e seco característico do semi-árido alagoano. Além disso, o atendimento de carências identificadas junto à população local também foi um dos objetivos principais do projeto, o que serviulhe como ponto de partida. A metodologia adotada, subdividida em etapas, teve início com a realização de entrevistas junto à comunidade. Foram identificadas as principais carências da população, destacando-se a ausência um local adequado para a exposição e venda do artesanato regional, bem como um espaço para a realização de conferências públicas e também um cinema. A partir de depoimentos feitos por representantes da associação dos artesãos, da Câmara dos Dirigentes Lojistas e da própria Prefeitura Municipal, foram definidos os elementos do programa de necessidades do CCS e o conceito da obra: um centro de caráter multifuncional, que oferecesse à comunidade não apenas um novo local de 1 Segundo ARAUJO, et. al., 2002, a cidade de Santana do Ipanema possui um período seco de 304 dias por ano.

3 consumo, mas que proporcionasse também um espaço adequado à realização de atividades culturais e de lazer, tão escassas na cidade. Definidos o programa de necessidades e o conceito da obra, seguiu-se a escolha do terreno. Os aspectos mencionados anteriormente sugeriam que a localização do terreno deveria favorecer a acessibilidade dos usuários ao edifício, intensificando seu uso pela comunidade. Observou-se que o Largo da Camoxinga, situado às margens de um dos afluentes do rio que dá nome à cidade (rio Ipanema), apresentava uma localização estratégica (ver Fig. 2). Além da proximidade do Centro da cidade, esse terreno possui vários acessos a partir de outros bairros (ver Fig. 3), o que o qualifica como uma das principais rotas utilizadas pela comunidade (ver Figs. 4 e 5). Fig. 2: Localização do terreno escolhido para o projeto do CCS: O Largo da Camoxinga. Fonte: Base cartográfica Prefeitura Municipal de Santana do Ipanema, Fig. 3: Vista panorâmica do terreno, destacando-se os acessos a partir de outros bairros (em vermelho), as saídas para o Centro da cidade (em amarelo) e o Córrego Camoxinga (em azul). Fig. 4: Saída para a rua Barão do Rio Branco, no Centro da cidade. Fig. 5: O fluxo de pessoas no local é intenso nos dias de feira livre

4 No entanto, essa área encontra-se atualmente bastante degradada, pois tanto o rio Ipanema como o córrego Camoxinga recebem grande parte do lixo e esgoto da cidade (ver Figs. 6 e 7). Nesse aspecto, a presente proposta para implementação de um Centro Comercial e de Serviços na cidade, caracterizada pelo respeito aos elementos do sítio e pelo uso de tecnologias que favorecem o uso racional dos recursos (água e energia), visa atuar como agente de um processo de educação ambiental, conscientizando a comunidade sobre a importância da conservação da natureza. Fig. 6: Dejetos são jogados dentro do córrego Camoxinga Fig. 7: O lixo se acumula também junto às vias públicas. Para se obter uma proposta arquitetônica adequada ao semi-árido alagoano, foram incorporados ao projeto estratégias bioclimáticas definidas a partir das principais exigências do clima quente e seco característico do local. Dentre as principais características desse tipo de clima, destaca-se a influência do ar seco muito aquecido, apresentando uma variação de temperatura bastante significativa ao longo do dia (KOENIGSBERGER et al., 1977). O clima quente e seco caracteriza-se ainda pela existência de duas estações distintas: uma seca e outra chuvosa. A radiação direta é intensa, uma vez que a umidade baixa resulta em pouca radiação difusa (ROMERO, 1988). As precipitações mínimas associadas à escassa cobertura vegetal facilitam o transporte de partículas de pó em suspensão pelo vento durante o período seco (KOENIGSBERGER et al, 1977). A fim de se adaptar o projeto do CCS a tais particularidades, foram empregadas as principais estratégias bioclimáticas recomendadas o clima quente e seco: (i) utilização da massa térmica dos componentes da construção para retardar a onda de calor no interior dos ambientes; (ii) uso da ventilação noturna para favorecer o resfriamento das superfícies da edificação e (iii) proteção contra os ventos quentes do verão e a insolação excessiva. Tais estratégias foram reunidas na presente proposta arquitetônica, através de uma síntese formada pela configuração de pátio associada à utilização do teto-jardim e de materiais construtivos com elevada inércia térmica (alvenaria de pedra local, de cor clara, com 30 cm de espessura). O desempenho ambiental do projeto final foi avaliado a partir de simulações computacionais de desempenho térmico e luminoso, utilizando-se os softwares ARQUITROP 3.0, PHOENIX 3.2 e Lumen Micro v RESULTADO 4.1. O projeto O programa de necessidades para o Centro Comercial e de Serviços de Santana do Ipanema - CCS foi elaborado mediante avaliação das demandas expressas pela comunidade, conforme mencionado anteriormente. Quanto ao partido arquitetônico, o objetivo do projeto é criar uma relação de identidade entre o edifício e a realidade sócio cultural do município de Santana do Ipanema, buscando referências no próprio cotidiano local para a definição do partido arquitetônico. A principal referência foi a tradicional feira livre da cidade, traduzindo-se formalmente no elemento compositivo básico do CCS: a configuração de pátio (ver Fig. 8). Dois pátios constituem o CCS: o maior, destinado à colocação de estandes (tal qual a feira) e outro menor, junto à praça de alimentação.

5 Ao reunir ao redor de si as lojas e as áreas de circulação que interligam os ambientes internos, esses pátios representam verdadeiros núcleos, pois é em torno deles que a dinâmica do funcionamento do Centro se desenvolve. Fig. 8: Vista da maquete: pátios do CCS Buscou-se expandir o conceito de um simples centro comercial para um verdadeiro ponto de encontro da comunidade, um local destinado não apenas ao consumo de mercadorias, mas que também possibilitasse aos seus usuários usufruir a paisagem do entorno, devidamente recuperada e valorizada (ver Fig. 9 e 10). A edificação, apresentando pátios internos e áreas de convívio abertas para o exterior, possui um caráter multifuncional, sendo a acessibilidade aos indivíduos portadores de necessidades especiais (idosos e deficientes físicos) e a integração à paisagem do entorno suas características principais. Fig. 9: A implantação em níveis diferentes proporciona uma ampla visão da paisagem do entorno Fig. 10: Tratamento paisagístico do entorno da edificação, no qual a vegetação existente foi preservada. Os elementos do programa encontram-se agrupados de forma setorizada. A edificação está subdividida em dois níveis. No térreo, localizam-se os setores de comércio (lojas e pátio arborizado destinado à colocação de estandes) e o núcleo de capacitação, composto por salas de aula voltadas à realização de cursos, palestras e oficinas de artesanato. As demandas dos artesãos locais quanto à existência de um local adequado para exposição e venda de seus produtos foi atendida com a criação de um pátio de exposições, podendo o mesmo ser utilizado para outros eventos culturais (ver Fig. 11).

6 Fig. 11.: Planta baixa do pavimento térreo. No pavimento superior está localizada uma ampla área arborizada, de caráter contemplativo, correspondente ao teto-jardim das lojas. No nível superior localizam-se ainda: o auditório, destinado à realização de conferências públicas e também exibições de cinema; salas de aula equipadas com recursos multimídia, oferecendo uma estrutura adequada voltada principalmente para os alunos da rede pública (cuja principal função é disseminar a educação ambiental através de aulas específicas) e também a biblioteca pública (ver Fig. 12). Fig. 12: Planta baixa do pavimento superior. A implantação do edifício foi realizada de modo que todos os setores acima mencionados possuíssem acesso direto a partir do exterior e que a comunicação entre os dois níveis fosse assegurada, a fim de promover a máxima integração entre as cotas alta e baixa do terreno (ver Fig.13). Tais aspectos

7 levaram à opção pela instalação do elevador no interior do Centro e pela colocação da rampa externa. A acessibilidade do edifício aos portadores de necessidades especiais, tais como idosos e deficientes físicos, é assegurada devido ao correto dimensionamento das escadas e elevadores, bem como a rampa externa, cuja declividade é de 8,33%, conforme exigência das normas brasileiras 2. Fig. 13: Implantação do edifício, destacando as duas direções predominantes do vento As estratégias bioclimáticas e sua aplicação A concepção formal da edificação está diretamente vinculada às exigências ambientais do clima local. Cada uma das decisões de desenho apresenta uma resposta a tais exigências, embasando-se nas três estratégias bioclimáticas principais indicadas para o clima quente e seco, conforme descrito na metodologia: 1 - Massa térmica: usada para minimizar a elevada amplitude térmica diária, reduzindo os picos de temperatura no interior da edificação. A inércia térmica produzida pelo volume de terra junto às lojas no pavimento térreo (ver Fig. 11), associada à configuração de teto-jardim (ver Fig. 12), promove um amortecimento e um retardo nos picos de temperatura no interior desses ambientes. Simulações de um modelo representativo dessa situação foram realizadas com o auxílio do programa computacional ARQUITROP 3.0. Os resultados indicaram a obtenção de temperaturas próximas à zona de conforto no interior das lojas, em dias típicos de verão e inverno (ver Figs. 14 e 15). A zona de conforto foi determinada em função das temperaturas médias verificadas para cada mês, estabelecendo-se em cada um deles o valor da temperatura de neutralidade térmica. A partir desse valor, são definidas as temperaturas máxima e mínima da zona de conforto 3. A escolha dos elementos construtivos também se justifica pelas propriedades de amortecimento e retardo térmico dos mesmos. O sistema estrutural empregado foi a alvenaria de pedra local, de cor clara, com 30 cm de espessura. Esse material apresenta baixo impacto ambiental ao longo da vida útil da edificação, além de ser abundante na região. A cobertura vegetal do teto-jardim também contribuiu para um amortecimento na temperatura interna das lojas. Além de funcionar como massa térmica, a vegetação existente favoreceu o resfriamento evaporativo da cobertura, superfície mais exposta à radiação solar intensa em locais de baixa latitude (ver Figs. 16 e 17). 2 De acordo com a NBR 9050/1994: Acessibilidade de pessoas portadoras de deficiências a edificações, espaço, mobiliário e equipamento urbanos. 3 Devido à ausência de registros de normais climatológicas para Santana do Ipanema, foram utilizados os dados disponíveis referentes ao município mais próximo: Pão de Açúcar.

8 Fig. 14: Variação da temperatura interna num dia típico de verão (15/01). Fig. 15: Variação da temperatura interna num dia típico de inverno (15/06). Figs. 16 e 17: Vistas do teto jardim do CCS. 2 -Ventilação: O aproveitamento da ventilação noturna favorece a remoção do calor diurno acumulado na massa térmica das paredes, piso e cobertura. Foram empregadas janelas altas na fachada externa das lojas, dotadas de venezianas móveis que permitem o controle das taxas de ventilação admitidas nesses ambientes. Durante o dia evitam-se os ventos quentes, que trazem consigo partículas de pó em suspensão, mantendo-se as venezianas fechadas. Porém, como as mesmas são constituídas de vidro translúcido, a admissão da luz natural é permitida (ver Fig. 18). A inserção de prateleiras de luz nas janelas da fachada minimiza a introdução da radiação direta no interior dos ambientes, conseqüentemente diminuindo a admissão de cargas térmicas indesejáveis. Além disso, tem-se uma melhor distribuição da luz natural internamente, proporcionando-se uma melhor uniformidade luminosa ao direcionar a parcela de luz incidente para o teto e fundo das salas. Desse modo, possibilita economia de energia elétrica com iluminação artificial. À noite, as venezianas são abertas e o fluxo de ar mais frio promove a ventilação das lojas, favorecendo o resfriamento das superfícies internas (ver Fig. 19). Já nas lojas posicionadas ao oeste, o fluxo do ar frio proveniente do pátio arborizado penetra através das venezianas móveis de suas fachadas, sendo exaurido através dos extratores de vento (ver Figs. 20 a 22).

9 Fig. 18: Controle da ventilação, modo diurno: as venezianas permanecem fechadas para assegurar a proteção das lojas contra os ventos quentes, mas a admissão da luz natural é permitida. Fig. 19: Controle da ventilação, modo noturno: as venezianas são abertas, permitindo a passagem do fluxo de ar e favorecendo o resfriamento das superfícies internas. Fig. 20: Os extratores de vento são posicionados sobre as lojas posicionadas no lado oeste da edificação.

10 Fig. 21: Vista da maquete, mostrando os extratores de vento posicionados sobre as lojas. Fig. 22: O fluxo de ar vindo do pátio penetra nas lojas através das venezianas e é exaurido pelos extratores de vento. Simulações realizadas no programa PHOENICS indicaram uma boa distribuição do fluxo de ar no interior desses ambientes (velocidades médias em torno de 0,6 m/s), considerando-se uma velocidade média do vento de aproximadamente 3 m/s, de acordo com registros existentes 4 (ver Fig. 23). As direções predominante dos ventos são leste e sudeste. Fig. 23: Simulação de ventilação natural realizada no programa PHOENIX 3.2: as áreas em azul indicam velocidades médias em torno de 0,6 m/s. 4 Alguns registros de medição de temperatura, umidade e velocidade dos ventos na região foram obtidos a partir de dados arquivados de uma estação meteorológica situada em Santana do Ipanema, a qual encontra-se atualmente desativada.

11 3- Proteção contra a radiação solar: essa medida foi adotada com o intuito de reduzir a intensidade dos ganhos térmicos através das aberturas e envolventes da edificação. No pátio, amplos beirais asseguram a proteção das vitrines das lojas contra a radiação solar direta, prevenindo ganhos de calor indesejáveis. A figura a seguir apresenta um esquema das principais estratégias bioclimáticas empregadas no projeto do CCS (ver Fig. 24). Compreendendo-se tais estratégias num contexto mais amplo, conclui-se que a utilização delas favorece também medidas de gestão racional dos recursos, principalmente a energia elétrica. Pode-se citar a própria orientação do edifício. Enquanto as lojas possuem uma barreira térmica na face oeste da edificação (terra), o auditório, único ambiente dotado de dotado de climatização artificial, teve suas fachadas orientadas a N e E, além de serem protegidas por amplos beirais. Tais características minimizam a exposição do ambiente à radiação solar, conseqüentemente reduzindo as cargas térmicas a serem removidas pelo ar condicionado (ver Fig. 25). Fig. 24: Estratégias bioclimáticas empregadas no projeto do CCS. Fig. 25: Setor de eventos e auditório: a orientação adotada e a proteção dos beirais minimizam as cargas térmicas a serem eliminadas pela refrigeração artificial. Quanto ao potencial solar elevado da área, justifica-se a utilização de sistemas solares como fonte de energia suplementar. Sugeriu-se a instalação de módulos fotovoltaicos na cobertura do edifício (ver

12 Fig. 26). Associados a baterias de armazenamento de energia, esse sistema seria destinado ao suprimento da iluminação artificial noturna. Fig. 26: Coletores solares posicionados sobre o setor de eventos Quanto às instalações hidro-sanitárias utilizadas, o consumo de água pode ser minimizado com a utilização de vasos sanitários econômicos. Ao contrário dos modelos tradicionais, a descarga possui dois sistemas de acionamento: total (para dejetos sólidos) e parcial (para dejetos líquidos), liberando apenas 3 litros de água por fluxo. A utilização desses sistemas alternativos, associadas às estratégias bioclimáticas sugeridas no projeto do Centro Comercial e de Serviços de Santana do Ipanema CCS, são capazes de promover economia de energia elétrica e minimizar o desperdício de água nas instalações sanitárias, reduzindo o impacto ambiental da edificação ao longo de sua vida útil. 5. CONCLUSÃO A concepção do Centro Comercial e de Serviços de Santana do Ipanema está baseada na utilização de estratégias bioclimáticas adequadas ao clima quente e seco, apresentando também sugestões para promover a redução no desperdício de água e energia elétrica. Este último aspecto assume suma importância, dada a vulnerabilidade da localidade às secas prolongadas e escassez de chuvas. O projeto possui uma linguagem plástica identificada com os valores culturais e com o próprio cotidiano da população local, destacando-se a tradicional feira livre, elemento chave para a configuração dos espaços. Além disso, o CCS apresenta-se como um ponto de encontro para a comunidade, uma alternativa de lazer e até mesmo uma opção cultural. Ao mesmo tempo, o projeto tira partido dos artifícios da arquitetura bioclimática, expressando através dos mesmos uma linguagem plástica realmente identificada com o modo de vida dos usuários doa edificação. Finalmente, o projeto configura-se como um instrumento capaz de facilitar a conscientização do público quanto à necessidade de conservação dos recursos naturais e, principalmente, a transferência de novos enfoques e técnicas na produção arquitetônica aos profissionais da área. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ARAUJO, E. J. R. de., SOUZA, J. L.; FILHO, G. M. Determinação de períodos úmido e seco para o estado de Alagoas. In.: CONGRESSO BRASILEIRO DE METEOROLOGIA, Foz do Iguaçu. Anais eletrônicos. Disponível em http: // direct. com/ search. htm> Acesso em 24 abr ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 9050: Acessibilidade de pessoas portadoras de deficiências a edificações, espaço, mobiliário e equipamento urbanos. : Especificação. Rio de Janeiro, FUNDAÇÃO Universidade Estadual de Alagoas FUNESA. Santana do Ipanema AL: gênese, desenvolvimento e caracterização atual. Santana do Ipanema: Escola Superior de Ciências Humanas, Físicas e Biológicas ESSER: JOHN, V. M. Desenvolvimento sustentável, construção civil, reciclagem e trabalho multidisciplinar. Disponível em: < Acesso em: 23 mai

13 KOENIGSBERGER, O. H.; INGERSOL, T. G.; MATHEW, A.; SZOKOLAY, S. V. Viviendas y edificios en zonas calidas y tropicales. Trad. Emilio R. Rios. Madri: Paraninfo, ROMERO, M. B. Princípios Bioclimáticos para o Desenho Urbano. 1. ed. São Paulo: Projeto, SCHILLER, S. de. et al. Relevancia de proyectos demostrativos de bajo impacto ambiental e eficiencia energética. Buenos Aires, Curso de Diseño y Urbanismo, Centro de Investigación Habitat e Energía, Universidad de Buenos Aires, Argentina.