ADAPTAÇÃO DE METODOLOGIA PARA A MEDIÇÃO DE CAMPO DA TRANSPARÊNCIA ARBÓREA ATRAVÉS DA LUMINÂNCIA E DO TRATAMENTO COMPUTACIONAL DE IMAGENS

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1 ADAPTAÇÃO DE METODOLOGIA PARA A MEDIÇÃO DE CAMPO DA TRANSPARÊNCIA ARBÓREA ATRAVÉS DA LUMINÂNCIA E DO TRATAMENTO COMPUTACIONAL DE IMAGENS Cláudio Emanuel Pietrobon (1) Lucas Orvatti (2) Weslley Gimenes (2) (1)-Professor Doutor do Departamento de Engenharia Civil Universidade Estadual de Maringá - Av. Colombo 5790 Bloco C 67 - CEP Maringá-Paraná Fone/Fax: (021-44) claudiopietrobom@maringa.com.br (2)-Participantes de IC/PIBIC/CNPq do Departamento de Engenharia Civil Universidade Estadual de Maringá - Av. Colombo 5790 Bloco C 67 - CEP Maringá-Paraná F: (021-44) lucasorvatti@bol.com.br 1. INTRODUÇÃO Neste artigo, faz-se uma adaptação na metodologia, nos materiais e nos equipamentos utilizados nas medições realizadas em campo, baseadas em alterações propostas por PIETROBON (1999, 1999A) e adotadas na pesquisa em andamento, acerca do tema em pauta. 2. OBJETIVOS 2.1 Objetivo Geral Diagnosticar, definir e quantificar os conflitos e os compromissos da arborização, entre os aspectos visuais e térmicos no ambiente construído, visando o conforto térmico, a eficiência do sistema de iluminação, além da conservação de energia elétrica em edificações. 2.2 Objetivos Específicos -Utilizar o método adaptado de PIETROBON (1999, 1999A), como tecnologia apropriada para a obtenção da transparência das árvores, através da inter-comparação dos dados de tratamentos das imagens e de medição in loco da luminância, em dias nublados, com baixo turvamento; -Complementar o banco de dados de PIETROBON (1999, 1999A) com as transparências de mais 4 espécies de árvores existentes arborização da cidade e do Campus Sede da UEM, a saber: Cedro (Cedrela fissilis), Figueira Branca (Fícus pandurata), Magnólia (Magnolia grandiflora) e Tipuana (Tipuana tipu)., em bases mensais durante 12 meses, para uso em simulação computacional do desempenho térmico, visual e energético de edificações com o software visualdoe 2.6; -Otimizar os procedimentos experimentais das medições de campo. 3. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA GIVONI (1991); MEIER (1991) e PIETROBON et alii (2000) apresentam Review Papers sobre os temas: conforto higrotérmico e conservação de energia elétrica com o uso do paisagismo.

2 3.1 A Experiência Brasileira MASCARÓ (1994) analisa, em Porto Alegre-RS, a morfologia urbana e a ambiência dos edifícios, em uma pesquisa iniciada em 1992, que visa, em uma primeira etapa, estudar as modificações ambientais dos recintos urbanos, como conseqüência da morfologia dos conjuntos arquitetônicos - para em um segundo momento - associá-los à ambiência dos edifícios, no seu desempenho ambiental e energético. O trabalho analisa por medições no local, as seguintes variáveis, em nível urbano: a iluminância natural, a temperatura e a umidade relativa do ar. WEINGARTNER (1994) analisa o efeito termo-luminoso do sombreamento da arborização urbana de Porto Alegre-RS. Como documentação indireta, utilizou-se de mapas aerofotogramétricos e dados de elementos meteorológicos de estação climatológica, no período de maio de 1991 a abril de 1992, dentre os quais: a temperatura e umidade relativa do ar. A documentação direta foi obtida por trabalho de campo com as variáveis de desempenho ambiental (luminoso e termo-higrométrico). Para a medição, no local do registro fotográfico do hemisfério horizontal, foi utilizado um aparato desenvolvido para tanto, semelhante ao globoscópio de PLEIJEL (apud HOPKINSON et alii, 1975). As árvores analisadas sazonalmente são decíduas e foram monitoradas 4 espécies: Jacaranda mimoseafolia, Melia azedarach, Lagerstroemia indica e Tipuana tipu, que são comuns em Porto Alegre-RS. MASCARÓ (1996), detalha a influência da vegetação nas escalas urbana e microclimática, em Porto Alegre-RS. BUENO et alii (1997) caracterizam o microclima de três espécies arbóreas: (Senna spectabilis var.exelsa), (Cassia fistula) e (Callistemon viminalis). O local do experimento é o Sub-Distrito de Barão Geraldo em Campinas-SP. Para o experimento, sob cada uma das espécies arbóreas, foi locado um tripé que sustentava um termômetro de globo e um psicrômetro a uma altura de 1,30m. A fim de comparar os dados, um quarto módulo foi disposto em campo aberto. A medição foi efetuada durante o período de 8 dias, em Agosto de 1997, nos horários de 7:00 às 18:00h. As conclusões indicam que a temperatura ambiente não foi grandemente afetada nas três espécies, mas em campo aberto apresentou maior amplitude, com queda significativa ao anoitecer. Nos dados da temperatura de globo, as espécies denominadas Callistemon viminalis apresentam valores bastante elevados, evidenciando que a copa menos densa e que o tamanho das folhas influem diretamente no calor radiante. Em relação à umidade relativa, essa espécie apresentou um comportamento distinto das outras, com variações maiores ao longo do dia e as demais espécies forneceram melhores condições de conforto térmico. POUEY et alii (1998) tratam de um estudo de coberturas verdes em edifício e sua análise de desempenho térmico no Rio Grande do Sul. O objetivo é analisar o desempenho térmico de coberturas horizontais verdes, relativamente ao de coberturas tradicionais. Para tanto, foi construída uma bancada experimental, onde foram monitoradas, uma cobertura com vegetação e outra, também plana, com terraço. Os dados foram levantados em períodos de inverno e verão. A cobertura verde apresentou melhor resposta nas duas estações. Nestes anos de atividade de pesquisa na área, poucos estudos abordaram concomitantemente luz e calor no edifício, especialmente no uso funcional do paisagismo como sombreamento, assim PIETROBON et alii (1997, 1997A) efetuam estudos sobre paisagismo em escolas, analisando-os nos aspectos térmicos, visuais e de conservação de energia. O tratamento computacional de imagens, obtidas por digitalização de fotos hemisféricas com lente semifish-eye das árvores, indica a parte principal do método que está sendo adaptado neste artigo. PIETROBON (1999, 1999A) utilizando sombreamento arbóreo com Sibipirunas, Flamboyants, Ipês Roxos e Ipês Amarelos, aliados às cores externas claras, em escolas,

3 obteve, com simulação computacional paramétrica efetuada com o programa computacional VisualDOE 2.6, economia de energia elétrica na climatização e iluminação artificiais variando na faixa de 14% a 57%, em base anual. 4. MATERIAIS E MÉTODOS 4.1 Materiais Conforme figura 4.1, listam-se: - Tubo de PVC rígido, pintado na cor preta fosco; - Apoio metálico; - Tripé topográfico; - Tampão de PVC, pintado na cor preta fosca, com orifício circular; - Clinômetro; - Bússola; - Triângulo de madeira; - Luxímetros; - Máquina fotográfica com lente plana; - Filme fotográfico TMAX 100 KODAK; - Papel de revelação fotográfica KODABROME PRINT RC F3 18 x 24 cm; - Scanner com resolução de 300 dpi e PC ; - Softwares ADOBEphotoshop e IMAGO do LMPT/EMC/UFSC. Figura 4.1 Equipamentos para Medição da Luminância 4.2 Metodologia Na etapa de medições em campo foi desenvolvido um sistema composto de um tubo plástico de PVC da cor preta, com diâmetro interno de 100 mm. Este foi fixado em um apoio metálico que possibilita movimentos de rotação verticais e horizontais quando fixado a um tripé topográfico. Em sua extremidade foi associado um tampão de PVC, conforme figura 4.2. Este aparato foi pintado na cor preta, no centro do qual foi efetuada uma abertura circular de diâmetro idêntico à dimensão do sensor do luxímetro

4 Figura 4.2 Tubo de Medição Foram construídos dois destes aparelhos, que são posicionados anterior e posteriormente às árvores, sendo que devem ficar alinhados com o tronco da árvore em questão. Na posição de cada aparelho foi cravada uma estaca para a identificação do local exato onde devem ser realizadas as posteriores medições e na base do tripé topográfico utilizou-se um suporte triangular de madeira para um melhor nivelamento dos dois aparelhos de medição, conforme figura 4.3. Figura 4.3 Tripé Topográfico e Suporte de Fixação em Madeira As medidas azimutais se procederam com uma bússola manual, da marca ZEISS e com o equipamento montado, apresentados na figura 4.4.

5 Figura 4.4 Aparato montado para Medição de Campo Para a medição de campo adaptam-se os luxímetros ao orifício do tampão do tubo de PVC, logo após esse procedimento ajusta-se o ângulo de inclinação do tubo de PVC com o clinômetro de maneira que fique focalizada a copa da árvore em estudo. Ajusta-se o outro aparelho com o mesmo ângulo de inclinação que o do primeiro, realizando-se a leitura nos luxímetros, simultaneamente. Realiza-se o mesmo procedimento para os demais ângulos: nas alturas da bifurcação, da copa e do topo da copa das árvores. Como tentativa de obter um índice de transparência das árvores, de forma simplificada, foram efetuadas medidas em 4 espécimes de árvores: Tipuana, Magnólia, Figueira Branca, Cedro. Essas medições de Luminância ocorreram, mensalmente, desde novembro de 1999 até outubro de 2000, em dias de alta nebulosidade com baixo turvamento. As imagens fotográficas foram efetuadas por um orifício no tampão do tubo, em datas próximas dos solstícios de verão e inverno; e dos equinócios de outono e primavera. 5. RESULTADOS PARCIAIS E DISCUSSÃO Com o melhoramento no procedimento e metodologia dos trabalhos realizados em campo, no caso do uso do suporte triangular de madeira auxiliando a marcação do local exato onde fixar os aparelhos para medidas de transparências e medições de luminância e outros já citados anteriormente. Pode-se ter uma otimização na metodologia de medição em campo, das árvores em estudo, facilitando-a e com isso pode-se facultar a verificação dos benefícios térmicos nas edificações devidos ao sombreamento arbóreo e quantificar os conflitos e compromissos da obstrução arbórea nos desempenhos térmico, energético e visuais das edificações sombreadas com as essências arbóreas em pauta. \

6 6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS BUENO, C. L.; LABAKI, L. C.; SANTOS, R. F. Caracterização das Espécies Arbóreas e sua Contribuição para o Conforto Térmico Urbano do Sub-Distrito de Barão Geraldo, Campinas. In: IV ENCONTRO NACIONAL DE CONFORTO NO AMBIENTE CONSTRUÍDO: ANTAC, Salvador, Anais... p.93-96, GIVONI; B. Impact of Planted Areas on Urban Environmental Quality: A Review. Atmospheric Environment. London: V.25H, n.1, p , HACKENBERG, A. M.; MATTOS, A. Diferenças Climáticas na Cidade de Joinville. In: II ENCONTRO NACIONAL DE CONFORTO NO AMBIENTE CONSTRUÍDO: ANTAC, Florianópolis, Anais... p , MASCARÓ, L. Morfologia Urbana e Ambiência dos Edifícios. In: II ENCONTRO DE PROFESSORES DE CONFORTO AMBIENTAL - NE. João Pessoa: UFPA, Anais... p.45-55, MASCARÓ, L. Ambiência Urbana. Porto Alegre: Sagra: DC Luzzato, 199 p MEIER, A. K. Measured Cooling Savings from Vegetative Landscaping. In: VINE, E.; CRAWLLEY, D.; CENTOELELA, P. (Eds). Energy Efficiency and the Environment: Forging the Link. Washington: ACEE,. 417 p.1991, p PIETROBON, C. E. Luz e Calor no Ambiente Construído Escolar e o Sombreamento Arbóreo: Conflito ou compromisso com a Conservação de Energia? Florianópolis: UFSC, v.1. Tese de Doutorado : Ergonomia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Produção. 270 p.,1999. PIETROBON, C. E. Luz e Calor no Ambiente Construido Escolar e o Sombreamento Arbóreo: Conflito ou Compromisso com a Conservação de Energia?. Florianópolis: EPS; UfSC, v.2. Tese de Doutorado; Ergonomia Programa de Pós-Graduação da Engenharia de Produção da Universidade Federal de Santa Catarina. 190 p.,1999a. PIETROBON, C. E. Um Processo Sistemático para o Projeto Arquitetônico Bioclimático: O Caso de Maringá-PR. São Carlos: EESC:USP, V. Dissertação de Mestrado:Tecnologia da Arquitetura Programa de Pós-Graduação da Escola de Engenharia de São Carlos., PIETROBON, C. E.; LAMBERTS.; PEREIRA, F. O. R, Simulação Computacional do Consumo Elétrico Final em Edificações Escolares Climatizadas e suas Variações com Elementos Arquitetônicos e Paisagísticos de Proteção Solar. In: IV ENCONTRO NACIONAL DE CONFORTO NO AMBIENTE CONSTRUÍDO: ANTAC, Salvador, Anais..., p , PIETROBON, C. E.; LAMBERTS.; PEREIRA, F. O. R,.Luz e Calor em Ambiente Construído Escolar não Climatizado e o Sombreamento Arbóreo: ou Compromisso com a Conservação de Energia? In: I ENCONTRO NACIONAL SOBRE EDIFICAÇÕES E COMUNIDADES SUSTENTÁVEIS: ANTAC, Canela, Anais..., p , 1997A. PIETROBON, C. E.; LAMBERTS.; PEREIRA, F. O. R, Revisão Bibliográfica acerca da Vegetação no Ambiente Construído: da Escala Urbana a do Edifício. In: VIII ENCONTRO NACIONAL DE TECNOLOGIA NO AMBIENTE CONSTRUÍDO: ANTAC, Salvador, Anais..., p.360, (Sessão Pôster). POUEY, M. T. F.; SATTLER, M. A.; SCHNEIDER, P. S. Coberturas Verdes: Análise de Desempenho Térmico. In: VII ENCONTRO NACIONAL DE TECNOLOGIA DO AMBIENTE CONSTRUÍDO. Florianópolis: ANTAC: UFSC, Anais...p , WEINGARTNER, G. dos S. Análise do Efeito Termo-luminoso do Sombreamento da Arborização Urbana de Porto Alegre-RS. Porto Alegre: UFRS, Dissertação de Mestrado em Arquitetura: Faculdade de Arquitetura da Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 182p., 1994.