BIOCLIMATISMO NO PROJETO DE ARQUITETURA: DICAS DE PROJETO

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1 BIOCLIMATISMO NO PROJETO DE ARQUITETURA: DICAS DE PROJETO ALGUNS FUNDAMENTOS E INSTRUMENTOS PARA CONCEPÇÃO EM CLIMA TROPICAL ÚMIDO PARA EDIFICAÇÕES PREVISTAS SEM CLIMATIZAÇÃO OU COM CLIMATIZAÇÃO MISTA Autores: Arq. Cláudia Barroso-Krause, D.Sc. Arq. Maria Júlia de O. Santos, M.Sc. Arq. Maria Lygia Niemeyer, M.Sc. Arq. Maria Maia Porto, D.Sc. Alunos de graduação Anna Manuela Rodriguez Carneiro Gomes Kamila Cobbe Teixeira José Cláudio Peixoto Gomes Proarq - DTC FAU- UFRJ Março de 2005

2 Algumas palavras... Esta apostila propõe, para o aluno de graduação, em linguagem simples, as informações básicas para o início da abordagem bioclimática do projeto sujeito à climatização mista e à opção pela não climatização; um glossário simples, que explica os principais conceitos (sublinhados no texto) utilizados; anexos com instrumentos úteis para o acompanhar o desenvolvimento da concepção do projeto e um guia de utilização destes instrumentos no processo do projeto. Ela não pretende resolver os problemas ligados ao bioclimatismo e a conservação de energia em edificações residenciais ou de climatização mista em clima tropical brasileiro, nem apresentar em detalhes todo o resumo do conhecimento disponível sobre o assunto, mas apresentar noções básicas que possam ser incorporadas ao processo de início de concepção arquitetônica permitindo a otimização do projeto face a seu entorno climático e às necessidades de seus futuros ocupantes. A pesquisa em qualidade das construções em clima tropical úmido vai muito mais longe e tem sido objeto de pesquisa intensa. Nossos centros universitários - de Norte a Sul do país - e institutos de pesquisas tecnológicas vêm procurando integrar e adequar os princípios físicos da transmissão de calor e as necessidades de caráter ambiental dos diversos tipos de usuários à nossas diversidades climáticas, culturais e às nossas leis de uso do solo. Muitas das informações aqui transmitidas vêm dessa massa multidisciplinar de pesquisadores. Outras, de uma geração anterior, a quem o pioneirismo deve ser reconhecido. Especificamente a pesquisa em conforto ambiental nas edificações tem procurado tomar uma nova atitude frente a arquitetura. Ela procura definir uma abordagem do projeto da construção desde seu início em ligação íntima com o lugar, seu entorno, o clima e os hábitos construtivos locais. Ela procura preservar a liberdade de escolha, mas associando-a à sua responsabilidade ambiental. Viemos nos dar conta que fomos um pouco longe demais, ao ter confiança cega no uso de equipamentos para resolver a posteriori aspectos do conforto ambiental no interior das edificações. A arquitetura do século XX se caracterizará talvez (ao menos do ponto de vista histórico) por ter dado exagerada importância à tecnologia, a exclusão de qualquer outro valor. De lá esta dependência atual em relação ao controle mecânico do ambiente interior, em detrimento da exploração dos fenômenos climáticos naturais para satisfação de nossas exigências de conforto. Embora tenha havido um grande acúmulo de conhecimento, o acesso à essa informação já disponível constitui hoje um dos grandes problemas em todas as áreas, inclusive a da construção. A medida que os fenômenos envolvidos tornam-se mais complexos e que a gama de materiais e técnicas possíveis se aperfeiçoam, nos defrontamos na prática, à dificuldade de acesso a esse saber. Assim, em geral, arquitetos, construtores e sobretudo auto-construtores, deixam de lado estas informações, mesmo disponíveis, por se apresentarem sob forma técnica, complexa e fastidiosa. Donde os erros, ou no mínimo as prises de riscos consideráveis na concepção do projeto arquitetônico. Com isso, a qualidade do ambiente resultante acaba sempre diferente - e em geral bem inferior - do esperado. Para o profissional já em campo permanece uma certa dificuldade na matéria. Quando sem tempo para reciclar, com hábitos já enraizados, acaba com dificuldades para incluir, desde os primórdios do projeto os conceitos necessários à uma boa inserção de sua arquitetura no meio. Este é talvez o momento mais importante da concepção onde há mais liberdade de escolha (implantação, partidos, materiais, etc.), escolha essa que engessará para sempre (ou até uma reforma) a edificação. Assim, hoje, o tema de conforto ambiental faz parte do novo currículo universitário brasileiro do curso de Arquitetura. A partir da constatação de que as construções deixaram de responder às necessidades mínimas de conforto dos indivíduos e às novas necessidades de conservação de PROARQ e DTC FAU - UFRJ 2

3 energia do país, surgiu esta disciplina, ministrada na UFRJ em um período letivo. É disciplina introdutória de outras mais específicas, eletivas mas essenciais e fortemente recomendadas à formação completa do arquiteto atual. Que não se espere obter daqui valores precisos previsionais do comportamento do projeto após sua construção. Estes dados serão sempre resultados de um trabalho especializado, de um nível de detalhamento muito superior. Mas espera-se que as informações lhes sejam úteis para orientálos na iniciação da abordagem bioclimática do projeto. Cláudia Barroso Krause P.S. Softwares, freeware e outras dicas para apoio ao projeto podem ser encontrados na página da FAU ( ), no link alunos. PROARQ e DTC FAU - UFRJ 3

4 Conforto Ambiental 2 semestre 2004 Índice Introdução 6 1. O homem e suas necessidades ambientais O diagnóstico do microclima Trocas por condução Muros e esquadrias Insolação e o projeto A construção e as fontes de luz Fontes de luz natural Fontes de luz artificial Homem e suas necessidades acústicas Fonte sonora Propagação Qualidade Acústica Absorção Acústica / Materiais Absorventes Tempo de Reverberação (TR) O Ruído e Projeto Qualificação Acústica dos Espaços Tratamento das Fontes de Ruído de Impacto Afastar Espaços Sensíveis das Fontes de Ruído Isolamento dos Ruídos Aéreos Condicionamento Acústico Higrotermia Material Anexo T2 Cartas solares para diversas latitudes Anexo T4 Valores médios de absorção solar (α) e absorção e emissividade (α e ε) infravermelha para alguns tipos de materiais opacos (segundo diversos autores) Anexo T5 Alguns materiais de construção e suas características térmicas médias. (Segundo FROTA e fabricantes ver bibliografia) Anexo T9 Diversos fatores de sombra normalmente utilizados em projetos Anexo T10 Valores de transmissão de calor para vidros Material % reflexão % transmissão % absorção Efeito resultante Vidro Opaco negro , ,95 68 Reflexão difusa Vidro Opaco branco ,75...0, ,25...0, Vidro Transparente 2 a 4 mm , ,9 68 0,02 68 PROARQ e DTC FAU - UFRJ 4

5 Conforto Ambiental 2 semestre 2004 Índice Transmissão dirigida Vidro Mate externo 1,5 a 3 mm ,07...0, ,87...0, ,06...0, Transmissão semi dirigida Vidro Mate interno 1,5 a 3 mm ,06...0, ,89...0, ,05...0, Vidro Opal branco 2 a 3 mm ,30...0, ,66...0, ,04...0, Vidro Opal vermelho 2 a 3 mm ,04...0, ,04...0, ,92...0, Transmissão difusa Vidro Opal laranja 2 a 3 mm ,05...0, ,10...0, ,85...0, Vidro Opal amarelo 2 a 3 mm ,25...0, ,20...0, ,55...0, Vidro Opal verde 2 a 3 mm ,08...0, ,09...0, ,83...0, Vidro Opal azul 2 a 3 mm ,08...0, ,01...0, ,82...0, Papel branco ,60...0, ,10...0, ,30...0, Reflexão e transmissão difusas Papel apergaminhado , , ,20 68 Pergaminho , , ,10 68 Seda branca ,28...0, ,61...0, ,01 68 Reflexão semidirigida. Transmissão difusa PROARQ e DTC FAU - UFRJ 5

6 Conforto Ambiental 2 semestre 2004 Índice Seda colorida ,20...0, ,54...0, ,44...0, Hora Hora Hora Hora Anexo A2 Tempo de reverberação ideal Vidro simples...79 Vidro duplo...79 Bibliografia...82 PROARQ e DTC FAU - UFRJ 6

7 Introdução O novo cenário de nossos projetos arquitetônicos: as intervenções humanas e o microclima. Os grandes centros urbanos assistiram recentemente a uma variação importante no seu microclima, em função da mudança do ritmo da atividade humana: os milhares de deslocamentos diários dos automóveis, a refrigeração (ou o aquecimento) e a iluminação intensiva dos edifícios e dos locais públicos, e mesmo a presença dos milhares de seres humanos constituem hoje fonte de calor e de tipos diversos de poluição (ruídos, poeiras, hidrocarburetos e vários produtos das combustões), e determinam o microclima urbano. Se a estes fatores se associam situações geográficas especiais, assistimos, tanto em São Paulo como em Atenas e na cidade do México - situadas em uma depressão e fora do alcance dos ventos de alta velocidade - a um acúmulo destes digamos subprodutos das atividades humanas, gerando um adensamento dos gases e uma situação de poluição muito forte. Resumindo, ao concentrar suas atividades em um só lugar - a cidade - o homem modifica seu microclima: acontecem temperaturas médias mais elevadas, há a modificação do regime de chuvas, o aumento da nebulosidade devido à poluição do ar. As chuvas, sendo rapidamente evacuadas para o sistema de esgoto, pelo excesso de solo impermeável, não tem tempo de refrescar o solo e o ar, salvo perto dos parques e jardins. Bairros inteiros passam a sofrer com o calor no verão e na meia-estação. Estes bairros, mais quentes, acabam atraindo as massas de ar, e, como estas estão carregadas de partículas poluentes, tornam-se bairros quentes e poluídos. As antigas regras de bem morar dormir de janelas escancaradas, cercar-se de muros baixos, insinuantes de propriedade, se modificam: por medo ou ruído ou chuva, não se permite a livre circulação de ar no interior das construções; os muros, cada vez mais altos e impenetráveis, afastam os ventos de todo o terreno. Construções em "paredão" como em Copacabana, impedem também o acesso dos ventos locais aos quarteirões internos, impedem o acesso do Sol às ruas estreitas e aos andares mais baixos das edificações, prejudicando a qualidade do ar em climas úmidos. Mas não é só o meio urbano quem sofre. As zonas rurais padecem das filosofias agrícolas "modernas", e das novas implantações de fábricas, ambas trabalhando com a técnica de terreno arrasado. Limpa-se e planifica-se o terreno e em seguida começa-se, com mais "conforto" o projeto de implantação. Com a retirada da camada fértil do solo, e da variedade florestal existente, o microclima se modifica. Uma parte importante da fauna e da flora desaparecem e permite a ocorrência de erosão e do empobrecimento progressivo do solo. A qualidade da água dos mananciais é comprometida e será, segundo alguns o desafio maior do próximo século. Perde-se o amortecimento da vegetação em relação à ação das chuvas, dos ventos, da radiação solar. A amplitude de temperatura aumenta. O microclima se degrada e as soluções tradicionais de projeto deixam de responder aos anseios de seus usuários. O homem e suas necessidades ambientais. Sentir-se confortável é talvez a primeira sensação procurada pelo ser humano. O bebê confortável ressona ou brinca tranqüilo e, a medida que esse equilíbrio vai se rompendo, dá sinais claros de agitação e descontentamento. Cada um de nós é incapaz de descrever, quando confortável, os limites ou as características desta sensação. Entretanto, ao rompimento deste estado, conseguimos descrever se trata de um ruído, um excesso - ou falta - de calor, uma ausência ou excesso de luz que nos incomoda. Depreendemos daí que só existe um conforto, global, indefinível, mas várias fontes, independentes (mas capazes de se somarem) de desconforto. Assim, o que nos preocupa na realidade não é o conforto, mas o desconforto. É este que devemos bem conhecer, para melhor determinarmos suas causas. Desta forma, poderemos, no projeto nosso de cada dia, projetar mecanismos para evitar ou minorar suas conseqüências. PROARQ e DTC FAU - UFRJ 7

8 Por uma questão de hábito, chamaremos este estudo de conforto ambiental. Dividiremos neste curso a noção de conforto ambiental basicamente em três: conforto térmico, lumínico e acústico; embora como vimos sejam apenas algumas das facetas 1 de um único conceito que envolve o Homem e suas necessidades ambientais. Conhecendo as bases conceituais destes "confortos, capacitamo-nos ao projeto arquitetônico responsável com o usuário e o seu entorno. 1 Aliás, como arquitetos, outros confortos igualmente importantes nos são cobrados, como o respiratório, ergonômico, táctil, visual, etc..que devem interagir no momento das decisões projetuais. PROARQ e DTC FAU - UFRJ 8

9 1. O homem e suas necessidades higrotérmicas O homem é o que chamamos um animal homeotérmico, ou seja, sua energia vital é conseguida através de fenômenos térmicos em um processo chamado metabolismo. Sua energia útil, entretanto é apenas 20% da metabolizada. Os restantes 80% são transformados em calor e devem ser eliminados para que o equilíbrio seja mantido. Sempre que o organismo, através de seu sistema termo-regulador, necessita trabalhar muito para manter este equilíbrio, ocorre a fadiga, e a conseqüente queda de rendimento das atividades, em um primeiro estágio, e a longo prazo, algum tipo de dano físico (tontura, desmaio, etc.). É o que pode acontecer, por exemplo, ao se jogar partidas seguidas de vôlei de praia no verão sem descanso, ou durante as corridas feitas em horários de muito calor, etc. Assim, o conforto higrotérmico é obtido sempre que consegue manter, através das trocas higrotérmicas (Fig.T1), um equilíbrio entre seu corpo (que está em torno de 36,7 C) e o entorno. M - Metabolismo, ou a produção de calor interno do corpo. R - trocas por radiação. Entre o Sol e o corpo, entre o corpo e a abóbada celeste, entre o corpo e os demais corpos (paredes, etc.) C - trocas por condução, contato. Entre o corpo e toda superfície em que ele toca. Cv - trocas por convecção. Entre o corpo e o ar que está em seu contato direto. E - trocas por evaporação. Eliminação do calor pela troca pulmonar, na expiração e através da pele, pelos poros. Fig. T1 Trocas higrotérmicas entre o homem e seu entorno. As trocas ilustradas anteriormente ocorrem todo o tempo e podem mudar de sentido - de perda para ganho de calor - segundo haja mudança de local, de momento (dia/noite), de atividade (metabolismo) e de vestuário 2. O fundamental, para que estejamos em sensação de conforto higrotérmico é que o somatório dessas trocas seja nulo. Ou seja, todo calor que estejamos produzindo em excesso possa ser eliminado e que não percamos calor necessário à manutenção do equilíbrio interno 3. Ou seja, o rendimento de qualquer atividade, possui um vínculo estreito com as condições higrotérmicas do seu entorno. Para conhecer estes valores, várias pesquisas foram feitas com inúmeras pessoas em várias situações. Os resultados foram transformados em gráficos de ajuda ao diagnóstico de conforto higrotérmico chamados diagramas bioclimáticos. Eles interpretam os valores instantâneos de umidade e temperatura do ar em função de parâmetros de conforto. O mais utilizado é o realizado pela equipe do Prof. Givoni 4 (Fig. T2). 2 na realidade, de forma mais completa, podemos afirmar que o bom aproveitamento da atividade humana - no lazer ou no trabalho - é função (com pesos distintos e variáveis) do perfil de cada indivíduo. Chamaremos aqui de perfil sua descrição em termos de compleição física (devido à idade, tamanho, sexo, saúde, raça, etc...), vestimenta, atividade, e, de mais difícil mensuração, de seus fatores econômicos, sociais e psicológicos. 3 ou seja, para garantir as condições de saúde do organismo, necessitamos que a equação M ±R ± C ± Cv - E = 0 se mantenha ao longo do tempo. 4 Fonte GIVONI PROARQ e DTC FAU - UFRJ 9

10 condensação nas partes frias suor aparente frio desidratação mucosas N, N' - zona de conforto e zona de conforto ainda aceitável. EC, EC' - resfriamento através da evaporação. D - desumidificação necessária. V,V' - resfriamento através de ventilação. AC - resfriamento através de métodos ativos (condicionamento de ar). W - necessidade de umidificação suplementar. H,H' - limite do aquecimento por métodos passivos. M,M' - uso de materiais do envoltório construtivo. Fig. T2 Diagrama original de Givoni e as situações vividas fora do polígono de conforto. Fonte: GIVONI, A L homme, L architeture et le Climat O diagrama do Prof. Givoni identifica zonas de conforto e/ou de estratégias de arquitetura bioclimática, em função dos valores que encontramos no local de umidade e temperatura do ar. Fora do poligono central N ou em verde na figura T2 encontram-se situações climáticas associadas à sensações de desconforto higrotérmicas, que podem ser corrigidas ou minoradas se aplicarmos as respectivas estratégias. Assim, se plotarmos em um diagrama bioclimático como o anterior os principais valores de temperatura e umidade de um local, poderemos obter um primeiro diagnóstico de seu clima e das melhores estratégias de projeto. Exemplo (Fig. T3): Cidade dados climáticos médios diagnóstico Estação verão inverno verão inverno Valores temperatura umidade rel. temperatura umidade rel. média ( C) média (%) media ( C) média (%) Belém 26, ,2 82 Brasília 21, ,1 65 (50) Fortaleza 27, ,9 81 R. de Janeiro 25, ,6 23,3 São Paulo 20, ,6 80 Porto Alegre 23, ,2 85 Fig. T3 - Tabelas climatológicas do Min. da Aeronáutica - Período 1961/1965 (Fonte: FROTA) O que é importante entender é que a escolha das estratégias deve ser feita em função do tipo e do período de ocupação (meses e horas do dia). Em homenagem ao belo trabalho de apoio desenvolvido pelos Labcon e LabEee (UFSC), ilustremos com as estratégias adequadas para um projeto de casa de férias usada prioritariamente no inverno ou no verão em Florianópolis.(Fig. T4) PROARQ e DTC FAU - UFRJ 10

11 ento W[ 2 TBU[ C] g/ TBU[ C] Kg 1 ent o 15 ] Fig. T4 - Diagramas bioclimáticos aplicados a Florianópolis para período de 24h no inverno (15/06 a 15/08) e no verão (15/11 a 15/02). Fonte : Programa Analysis LabEEE UFSC 1.1. O diagnóstico do microclima. Além do tipo de clima, para todo estudo arquitetônico, é necessário o conhecimento do microclima envolvido, ou seja, o clima do entorno próximo. Os valores que encontramos nas estações meteorológicas, são medidos em circunstâncias muito especiais e em geral distintas daquelas do nosso dia a dia. É necessário um estudo, sobre planta de relevo, para verificar as mudanças ocasionadas por topografia, cobertura vegetal, densidade urbana, etc. Da mesma forma que as montanhas, construções vizinhas podem esconder a radiação solar direta, refletir os raios de Sol, obstruir e modificar o sentido ou a velocidade dos ventos dominantes. Na realidade, no estudo do microclima existe um limite além do qual, o assunto torna-se estudo de urbanismo, escapando às possibilidades de intervenção do arquiteto. Desta forma, é preciso avaliar apenas o impacto do entorno próximo à edificação - entorno natural, construído ou legislado - sobre a performance da construção. O que queremos é conseguir identificar os elementos específicos deste entorno capazes de modificar os dados climáticos padrão das estações meteorológicas. Para uma primeira definição das estratégias bioclimáticas de projeto, não sendo possível conseguir os dados das estações climatológicas, uma pesquisa no terreno pode ajudar-nos a determinar qual o tipo de clima em jogo. Medem-se os valores médios (média das médias) da temperatura do ar e da umidade dos meses extremos - que são os piores - e aplica-se na tabela a seguir (Fig. T5): TEMPERATURA diagnóstico UMIDADE ABSOLUTA diagnóstico < que 10 C Frio > 6 g/kg Úmido <4 g/kg Seco 10 C a 20 C Temperado > 6 (10 C) e >9 g/kg (10 C) Úmido < 4 g/kg 5 Seco 20 C a 30 C Quente > 10 (20 C) e >16 g/kg (30 C) Úmido <4 g/kg Seco > que 30 C Muito Quente > 186g/Kg Úmido < 14 g/kg Seco Fig. T5 - (Fonte FERNANDEZ) Combinando os diagnósticos de temperatura e umidade é possível gerarmos definições de clima como temperado úmido, quente seco, etc. Os resultados servirão de base na escolha das estratégias mais adequadas. Quanto aos ventos, em caso de ausência de dados, uma conversa com um ribeirinho, uma olhada no terreno com uma bússola e a tabela de Beaufort (ver figura T6), em horas, dias e estações 5 Segundo a relação de tensão de vapor do diagrama de GIVONI, pg. 32. PROARQ e DTC FAU - UFRJ 11

12 diferentes, podem nos dar uma idéia, pela simples observação dos fenômenos ocorrentes, da velocidade e direção dos ventos e do tipo de abertura e esquadria necessária ao pleno aproveitamento deste recurso natural (exemplo de aplicação no anexo T7). Escala de Beaufort Velocidade dos ventos Fenômenos comumente observados 0 0 a 0,2 m/s a fumaça (churrasqueira, chaminé, cigarro, etc.) sobe de forma vertical. 1 0,3 a 1,5 m/s o vento faz a fumaça se inclinar, mas ainda não consegue girar um cata-vento. 2 1,6 a 3,3 m/s o ser humano percebe o vento no rosto, as folhas das árvores e do cata-vento começam a se mexer. 3 3,4 a 5,4 m/s as folhas e os pequenos ramos das árvores se mexem de forma contínua e o vento faz as bandeiras se mexerem. 4 5,5 a 7,9 m/s o vento tira a poeira do chão e levanta folhas de papel. 5 8,0 a 10,7 m/s as pequenas árvores começam a balançar e começa a fazer espumas nas ondinhas dos lagos. 6 10,8 a 13,8 m/s fios elétricos começam a se mexer e fica muito difícil usar guarda-chuva. 7 13,9 a 17,1 m/s as árvores ficam completamente agitadas e fica muito difícil de se andar de frente para o vento. 8 17,2 a 20,7 m/s os pequenos ramos das árvores se quebram e não se pode andar normalmente sem um esforço terrível, de frente para o vento. 9 20,8 a 24,4 m/s as telhas dos telhados começam a ser arrancadas, ocorrem pequenas catástrofes com relação à casa ,5 a 28,4 m/s normalmente só ocorre no mar. Quando ocorre na terra, pode arrancar árvores com a raiz. Fig. T6 Tabela de BEAUFORT ref.: Gret (ver bibliografia) Os dados geo-climáticos podem ser assim em seguida classificados pelo arquiteto como vantagens, trunfos, ou desvantagens, facilitando sua compreensão na escolha das estratégias de resfriamento passivo ou ativo, umidificação, desumidificação, aquecimento passivo ou ativo, inércia, etc., e serem incorporados à seu estilo, sua estética e a de seu entorno A construção, o usuário e o clima Gerar uma arquitetura adequada a determinado clima significa elaborar espaços que propiciem ao seu usuário condições internas microclimáticas compatíveis ao funcionamento de seu metabolismo nas diversas atividades ali exercidas. Como dissemos antes, o conforto higrotérmico é obtido sempre que se consegue manter, através de trocas com o meio ambiente ou via uma mudança metabólica, um equilíbrio entre o corpo e o entorno. Já temos um instrumento o diagrama bioclimático de Givoni que nos permite verificar quais as estratégias mais eficazes para garantir no interior das edificações um nível de temperatura e umidade compatível no período ocupado com a atividade prevista. Por exemplo, no diagrama de Givoni aplicado para a cidade do Rio de Janeiro ( Ilha do Fundão) e para um período de ocupação total observamos a seguinte repartição de horas de conforto: 15% frio (mas não tanto quanto em Florianópolis), 20% conforto e 65% calor (Fig. T7). PROARQ e DTC FAU - UFRJ 12

13 Legenda: 1- Conforto 2- Ventilação 3-Resfriamento evaporativo 4-Massa térmica para resfr. 5- Ar-condicionado 6-Umidificação 7- Massa térmica/ Aquec. solar 8- Aquec. Solar passivo 9-Aquec.Artificial Fig. T7 - Diagrama de conforto para Rio de Janeiro. Fonte: Efic.Energ.Arq. (CD) Lamberts et all Ora, não nos cabe - como arquitetos - interferir em estratégias que impliquem em uma mudança metabólica (mudança de vestuário ou de atividade, por exemplo). Desta forma só nos resta assegurar, via criação do envelope construtivo, uma relação favorável entre as necessidades humanas e o clima. Assim, retomando a figura das trocas higrotérmicas (Fig. T1), podemos inserir os elementos construtivos mais comuns e analisá-los (Fig. T8): Principais trocas higrotérmicas entre o homem e a construção: R - trocas por radiação: entre o Sol e a construção, entre a abóbada celeste e a construção, entre o corpo e as paredes, entre as paredes. C - trocas por condução, contato entre o corpo e toda superfície em que ele toca, através das paredes. Cv - trocas por convecção. Entre o corpo e o ar que está em seu contato direto, entre o ar e as paredes (externa e internamente). Fig. T8 PROARQ e DTC FAU - UFRJ 13

14 1.2.1 Trocas por radiação Vejamos onde acontecem as trocas por radiação na construção: nas superfícies exteriores da construção, coberturas e fachadas, por absorção da radiação solar, e emissão de calor 6 para o céu ou para a abóbada celeste; nas superfícies internas da construção expostas à radiação solar, por absorção da mesma e emissão, se possível 7, de calor para a abóbada celeste; entre as superfícies internas da construção, paredes, teto e piso, por absorção e emissão de calor e entre aquelas e o corpo humano, segundo a temperatura que se encontrem. Exemplos: Lareiras e tetos radiantes (Fig. T9). R R Cv Cv C R Fig. T9 O que acontece? O fogo da lareira irradia tanto para o próprio corpo da lareira quanto para o espaço à frente da 'boca'. Ao entrar em contato com corpos sólidos, as ondas eletromagnéticas absorvidas provocam efeitos térmicos (esquentam). Lembramos neste exemplo que a radiação não esquenta o ar como um todo. Este se aquece indiretamente pela convecção provocada pelo aumento de temperatura das superfícies atingidas pela radiação, (ver exemplo de convecção no glossário). Se por acaso a lareira for mal feita, a parede da lareira deixará passar, por condução, o fluxo de calor provocado pelo excesso de temperatura da superfície interna da lareira. Outro exemplo de aplicação da radiação em arquitetura ilustrado na figura T9 é o conceito de teto radiante, usado em locais frios. O forro possui um sistema ativo de aquecimento (uma resistência elétrica ou tubulação de água quente embutida no teto). O teto aquecido esquenta por radiação o ambiente abaixo, sendo conseguida até uma diferença de 6 a 7 C acima da temperatura do ar. Como idéia de sua eficácia, para uma temperatura do ar de 17 C, é possível obter-se uma temperatura resultante de 23 a 24 C, em uma diferença da sensação que vai do frio ao conforto. A variação da radiação solar recebida ao longo de um dia, para cada m 2 de uma superfície, pode ser simulada através de programas de computador. Verifica-se maior ou menor ganho de calor de acordo com a orientação ou inclinação destas superfícies, que podem ser fachadas ou águas do telhado de uma construção. Um dos programas simuladores aos quais temos acesso chama-se CASAMO. Veja exemplo de simulação no anexo T3. É importante notarmos ainda que a emissão ou a absorção das ondas eletromagnéticas é função da geometria da troca, da temperatura dos corpos e das características do material de revestimento das superfícies. O que nos dá instrumentos para manipular essas trocas, aumentando-as ou reduzindo-as. O anexo T4 mostra as características de alguns materiais quanto à capacidade de absorção à radiação solar e de emissão e absorção em relação a outros corpos, para trocas de calor (na faixa do infravermelho). 6 Chamamos aqui de calor às emissões de ondas eletromagnéticas na faixa do infravermelho. 7 Alguns elementos de construção, como o vidro, são capazes de deixar a radiação solar atravessá-los, permitindo que alcance piso e paredes, mas impedem, por sua constituição, a emissão de ondas de calor (ou na faixa do infravermelho), no sentido contrário, de volta à calota, retendo o calor no ambiente. É o princípio do tão famoso efeito-estufa. PROARQ e DTC FAU - UFRJ 14

15 Assim em climas quentes, lajes planas recebem uma carga térmica muito maior que telhados inclinados e prioriza-se o uso de cores claras nos revestimentos, pois oferecem fatores de absorção solar baixos, em torno de 0,20 a 0,30, impedindo a absorção de 80 a 70% da radiação solar incidente respectivamente. Telhados em lajes com revestimento asfáltico (betume) aparente (α = 0,90), por exemplo, deixam entrar 70 % mais de radiação solar que a mesma laje revestida com pintura a óleo branca (α = 0,20). No Rio de Janeiro, no verão, isto significa que estamos trabalhando potencialmente com valores bastante diferentes segundo nossa decisão de projeto: - laje plana com asfalto: 7846 Wh/m 2 x 0,90 =7061,4 Wh/m 2 - mesma laje com pintura clara: 7846 Wh/m 2 x0,30 =2353,8Wh/m 2, ("ganho" evitado de 4700Wh/m 2 ) - telhado de uma água (25 ) à Sul c/ o revestimento anterior (pintura clara): 7007 Wh/m 2 x 0,30 = 2102,1 Wh/m 2, teremos um "ganho" evitado de 5744 Wh/m 2 ao longo de um só dia em relação à laje tradicional e 250 Wh/m 2 em relação à laje plana - um excelente método de resfriamento passivo, não? Embora, lembrando sempre que como arquitetos, devemos pensar nos demais fatores determinantes de projeto, tais como a manutenção de um revestimento, antes de escolhermos um material exposto às intempéries. (Por que?) Trocas por condução Vimos através da figura T9, que as trocas térmicas por condução são as responsáveis pela "chegada" e "partida" do calor nos ambientes. Isto porque é ela quem propicia a propagação do calor através de um corpo homogêneo ou entre camadas distintas de um corpo em temperaturas diferentes. O fluxo de calor variará em função da densidade do material (o ar enclausurado é melhor isolante que a matéria), de sua natureza química (medida através da condutividade) - onde materiais amorfos são menos sujeitos à condução que os cristalinos, e de sua taxa de umidade (já que a água é melhor condutora de temperatura que o ar). Veja as características térmicas médias de alguns materiais de construção no anexo T5. Em projeto, o importante é que a condução constitui o mais poderoso instrumento, junto à radiação para controle das condições higrotérmicas internas das edificações, instrumentos extremamente necessários para obtermos conforto por meios passivos ou o mais baixo consumo de energia elétrica nos casos onde necessitemos utilizar resfriamento ativo 8 ( ar condicionado). Vamos dar um exemplo: Uma sala onde necessitemos condicionar artificialmente o ar (sala de computadores por exemplo), e mantê-lo a 18 C para que a temperatura resultante fique em torno dos C. Se as temperaturas das paredes desta sala forem muito superiores a 18 C, ocorrerão trocas por convecção e o ar da sala não ficará naquele patamar exigido pelo projeto de 18 C. Imaginemos que estamos em um instante que o Sol aparece e o exterior está a 37 C (Fig. T10): 8 Lembramos que o princípio da climatização ativa é o de obter o conforto ao uso mínimo de energia. Não se trata de sacrificar as condições de conforto higrotérmico, mas assegurá-las racionalmente. PROARQ e DTC FAU - UFRJ 15

16 Fig. T10 No instante seguinte o que acontece: - a parede externa, em função do material que escolhemos sofre um incremento de temperatura, e chega, digamos a 40 C. Tendo de um lado 40 C e de outro 18 C, inicia-se um fluxo de calor de fora para dentro que só irá parar quando as duas superfícies limites da parede estiverem em uma temperatura de equilíbrio. Imaginando, por absurdo, que os raios solares deixem de chegar (Fig. T11), que não haja mais trocas da parede externa com o exterior e que não haja mais nenhuma outra fonte interna de troca, este valor será: ( ) /2, ou 29 C. Fig. T11 A nova temperatura resultante de equilíbrio será: ( )/2 =23,5 C; obrigando o sistema de condicionamento de ar a ser projetado para uma temperatura de entrada mais fria, o que gerará: - um consumo maior de energia; - um desconforto no usuário provocado pelo insuflamento de um ar a uma temperatura muito mais baixa que a circundante. O que fazer? Trabalhar com o projeto e os materiais de forma a: - ter o mínimo de absorção solar na superfície externa - via escolha de orientações apropriadas de fachadas (anexo T3), sombreamento e/ou fatores de absorção solar baixo (anexo T4); - escolher materiais de pouca condutividade (anexo T5); - trabalhar com a espessura das paredes (vejam na fórmula da condução acima que a espessura (e) aparece no denominador, ou seja, quanto maior for (e), menor será o valor do fluxo transmitido). Naturalmente a situação é ainda mais importante quando não estivermos climatizando, pois não teremos uma "fonte de frio" para compensar o fluxo de calor que estará chegando Trocas por convecção As trocas por convecção constituem o recurso mais próximo ao ser humano, pois intervém diretamente na capacidade do ser humano de evacuar o calor pela evaporação nos poros. Ela serve também, para dissipar o calor acumulado nas superfícies internas da edificação - paredes, pisos e teto. Além disto é ela quem garante a manutenção da qualidade do ar que respiramos. Se a taxa de renovação de ar de um ambiente é insuficiente para o tipo de atividade que ali se desenvolve, o usuário será prejudicado, a respiração torna-se menos ativa e há o aparecimento de uma fadiga PROARQ e DTC FAU - UFRJ 16

17 prematura e o risco de contaminação aumenta 9. Embora possa aumentar segundo a atividade exercida, admite-se como taxa de renovação mínima de ar novo para obtermos a qualidade do ar interno, um valor em torno de 30m³/h por pessoa. No anexo T7, o quadro 4 traz um cálculo estimado de vazão de ar segundo o tipo de esquadria, da posição da abertura e do entorno construído e alguns valores de renovação desejáveis. Voltando ao conforto higrotérmico: em climas quente-úmidos, onde o corpo perde pouco calor por radiação e por condução (porque as temperaturas ambientes estão elevadas) e se refresca pouco através da transpiração, devido à alta umidade relativa do ar, as correntes de ar controladas podem agir de forma bastante positiva para obtermos um conforto higrotérmico no verão. Como funciona? Através de um meio fluido - o ar - em movimento ele promove "trocas térmicas por condução" de diversas zonas gasosas do ambiente e entre o ar que nos circunda e a pele de nosso corpo e dos elementos sólidos em contato - paredes, tetos, pisos, móveis, etc. - criando um processo de equilíbrio térmico. Essas trocas ocorrem naturalmente sempre que há uma diferença de temperatura entre um sólido e um gás, ou uma diferença de pressão entre dois pontos gasosos distintos. Na Natureza, os principais responsáveis pelas trocas por convecção são os ventos. Embora um estudo mais aprofundado dos ventos e de seu manuseio seja complexo, podemos adiantar algumas ponderações úteis para o projeto: 1- À medida que o ar se aquece, ele fica mais leve (ou menos denso) e sobe, cedendo espaço para outra massa de ar mais frio (e mais denso). O ar quente que sobe cria uma área que chamamos de depressão (sucção) e o ar frio que desce gera uma força de pressão sobre a terra (Fig. T12). + pressão Fig. T12 - depressão No interior das construções o mesmo fenômeno acontece: o ar aquecido tende a se estratificar, ou seja, a subir rumo ao forro (ou a um eventual andar de cima) e, uma vez sem ter para onde se deslocar, cria uma camada quente estacionária, que irá aquecer o teto, provocando trocas por radiação complementares (Fig. T13). Fig. T13 2- O vento possui movimento preponderantemente horizontal (Fig. T14) com duas características essenciais: turbulência e velocidade: a turbulência se caracteriza por um movimento 9 Diversos parâmetros agem sobre a qualidade do ar e o homem é extremamente sensível às menores variações de sua composição. Por exemplo a proporção de CO2 no ar fresco é em torno de 0,03% em volume. Logo que esta proporção atinge 0,15%, o ar já é considerado viciado, a partir de 0,4%, acontecem as dores de cabeça e os problemas de concentração. PROARQ e DTC FAU - UFRJ 17

18 desordenado do vento em várias direções, provocado pela rugosidade em grande escala (prédios), é maior perto do solo e diminui com a altitude; a velocidade do vento aumenta à medida que a altitude (altura) aumenta até tornar-se estável (z ± 400m). Fig. T14 - Em vista e em planta o deslocamento esquemático do ar. Para o projeto isto significa algumas interferências diretas: - Em zona muito urbanizada (com muitos obstáculos), nós não contamos em geral com a intensidade do vento que nos é oferecida pela estação meteorológica e sim com um valor menor e eventualmente até em direção contrária, como mostra a figura T14; - Com as maiores diferenças de velocidade e direção se dando até 100m do solo, a criação de edifícios de grande altura merece um estudo mais aprofundado dos ventos locais, do entorno construído e a construir (Fig. T15). A turbulência piora com a altura pelo aumento do movimento aleatório provocado pelo encontro com a subida do ar por convecção (pela diferença de temperatura entre a área da empena junto ao térreo e ao teto); uma solução seria a adoção do uso de pilotis, que direcionam o fluxo a nível do solo, afastando a zona de turbulência da fachada posterior do edifício Linha de separação Zona de turbulência Ponto de atração Fig. T15 - Quando da implantação de diversas unidades residenciais independentes, é importante evitar o efeito de barreira à ventilação (causado pela obstrução frontal ao vento da fachada mais ampla das construções da primeira fila). De uma maneira genérica, quanto mais alta a edificação, mais afastada será a zona de turbulência da fachada oposta à direção dos ventos dominantes; esta situação pode ser atenuada pela alternância das posições, o que vai aumentar as zonas de pressão (que irão "succionar" as turbulências). Um esboço desta solução e algumas proporções podem ser observados na figura T16 a seguir: PROARQ e DTC FAU - UFRJ 18

19 < 2 A A A = altura média das edificações da primeira linha Fig. T16 - (Fonte: Hertz) - De uma forma geral o ar externo passa pelas construções seguindo a direção dos ventos ou por uma diferença de temperatura gerando zonas de pressão e de depressão (Fig. T16) e passará por seu interior entrando pelas zonas de pressão (+) e saindo pelas de depressão (-). Assim é fundamental que nos asseguremos de que exista efetivamente uma superfície de entrada e outra de saída para este ar em cada ambiente (permeabilidade da construção), a fim de garantir que a renovação de ar ocorra satisfatoriamente. 3- Horário da ventilação. Considerando que quando promovemos a entrada e saída do vento no nosso projeto, facilitamos o equilíbrio das temperaturas externa e interna, um cuidado a se tomar é quanto ao horário de troca. A ventilação cruzada, estratégia mais comum causadora das trocas por convecção, faz entrar em equilíbrio a temperatura interna do ar com a externa. Assim, em horas de temperatura externa superior à interna, deixa de ser interessante o uso sem controle da ventilação. Em contrapartida, uma boa opção de esquadria e posição de aberturas pode permitir ao usuário resfriar seu ambiente em caso de queda de temperatura por chuvas ou noite, sem que sua rotina seja alterada.( Anexo T8 ) 4- De uma maneira geral, em climas quentes, o uso de forros ventilados é sempre uma boa estratégia a qualquer hora. Isto porque, como vemos no glossário, a intensidade do fluxo térmico se expressa por: q= h c T (W/m 2 ) onde h c (W/mºC ) é um coeficiente de trocas térmicas que varia segundo a posição da troca - horizontal ou vertical - e a sua velocidade de passagem. E T é a diferença de temperatura das duas superfícies onde ocorre a troca por radiação, no nosso caso, a superfície interna do telhado e a superior do forro. Fig. T17 Agora se observarmos a figura anterior, poderíamos afirmar que, ao menos durante o dia, a temperatura do telhado será sempre mais elevada que a temperatura externa (pois soma-se à temperatura externa em contato com o telhado a parcela oriunda da absorção solar). Assim, ventilando bastante o ático, promovemos trocas entre a superfície interna do telhado e o ar exterior que passa, diminuindo sua temperatura. A temperatura de superfície sendo mais baixa, ocorrerá menos troca por radiação entre a parte inferior do telhado e o forro; donde menor temperatura de forro e menos fluxo de calor atingindo o ambiente. É, aliás, o que torna tão atraente a telha de barro colonial sem verniz ou pintura: PROARQ e DTC FAU - UFRJ 19

20 Fig. T18 - Esquema de ventilação natural das telhas Essas e várias outras estratégias são utilizadas para climatizar naturalmente ambientes, com e sem uso de umidificação. Em climas muito secos, como Brasília, o recurso de piscinas na direção do vento e próximas às casas, constitui um desses recursos. O vento ao soprar por sobre a superfície de água, se umidifica (em valores absolutos), o que faz refrescar o ar (ver anexo T1/Diagrama Bioclimático de Givoni) e assegura uma umidade relativa menos baixa e mais confortável. 5- Finalmente, o vento pode trazer sensação de frescor (por quê?), mas também de desconforto, à medida que se torna mais forte do que nossa necessidade de eliminação de suor. Embora varie em função da vestimenta, da atividade de condições metabólicas e da temperatura circundante, podemos admitir as seguintes velocidades do ar como as máximas confortáveis para evitar a sensação de arrepio, que é uma reação do organismo à perda de calor acima da desejada (Fig. T19): Velocidade máxima tolerada (m/s) situação do usuário (atividade) 5 sentado ou em pé, imóvel. 10 estado de pouca mobilidade (conversando em pé, dando pequenos passos). 15 andando. 25 andando rápido ou correndo. >25 desconforto em qualquer atividade. Fig. T19 - Fonte FERNANDEZ O mais importante nesta fase de interação com os conceitos do bioclimatismo talvez seja que absorvamos a noção de que o aproveitamento da ventilação natural é uma estratégia muito importante para o conforto e a economia de energia em edifícios residenciais 10. Somente a sua otimização deve ser pensada na fase de projeto e em função do entorno para uma correta adequação do sistema de aberturas e esquadrias em relação aos ventos disponíveis. E que ao invés do pensamento tradicional de concepção do projeto "em planta" para posterior elevação, em bioclimatismo é necessário e útil que o projeto seja elaborado simultaneamente em elevação Muros e esquadrias Os muros e as esquadrias são os "elementos" que administram a ventilação disponível no entorno construído. Altura = h Distância à casa = 2m Fig. T20 - (Fonte Hertz) A correta escolha de seu tipo e de sua posição no ambiente projetado é que determinará o melhor aproveitamento dos ventos incidentes e garantirão a permeabilidade da edificação. É muito 10 E públicos, comerciais, industriais..., dependendo das opções de projeto de climatização feitas e do entorno climático. PROARQ e DTC FAU - UFRJ 20

21 importante que não se confunda aberturas destinadas à renovação de ar e destinadas à iluminação. Os desenhos a seguir (Fig. T21) ilustram bem esta diferença. As aberturas para ventilação dos ambientes serão sempre no máximo de mesma superfície que aquelas projetadas para iluminação do ambiente. Em clima tropical úmido torna-se muito importante que se tenha o pleno aproveitamento das aberturas para a ventilação mesmo em situação de chuvas para garantir o melhor aproveitamento possível, já que a ventilação cruzada não é matéria fácil de se obter em empreendimentos multifamiliares. Fig. T21 - Tipos diferentes de esquadrias e muros. No anexo T 7 encontram-se alguns valores de redução do vento disponível em função do entorno, do ângulo de aproximação escolhido para a fachada e o tipo de esquadria. São, como praticamente tudo o mais que diga respeito ao deslocamento livre do ar, fruto de estatística e observação, sendo seus valores mais importantes do ponto de vista relativo que absoluto. É necessário que a escolha das esquadrias obedeça a critérios de eficiência, para garantir a superfície de ventilação mesmo em caso de chuva, necessidade de obscuridade e proteção solar. Alguns tipos de esquadrias - como as janelas de correr - reduzem o espaço efetivo de ventilação, outras dirigem a distribuição do fluxo de ar no interior do ambiente e a localização e o dimensionamento dos vãos devem levar em conta estes fatores. O anexo T 8 traz alguns tipos de esquadrias e uma descrição de suas vantagens e desvantagens mais importantes para orientação no projeto. 1.3 Insolação e o projeto Falamos da recepção do corpo humano às diversas formas de calor vindas do construção. Falamos também, dos meios de transmissão desse fluxo de calor pelo envoltório construído. Comentamos a maneira pela qual este envoltório interage com o meio ambiente, sobretudo com a calota celeste e o Sol. Vimos no anexo T3 que o valor da radiação solar varia de acordo com a orientação. Ela também varia, de acordo com os dias do anos, pela maior ou menor proximidade e inclinação dos raios solares. Por isso, falaremos um pouco do que é insolação e o que queremos dela, do ponto de vista térmico, como arquitetos. O Sol possui uma trajetória aparente que varia ao longo do dia, ao longo do ano. Entretanto, para cada latitude, essa trajetória teoricamente se repete a cada ano. Assim, para cada local, segundo a hora do dia, a estação do ano e a orientação escolhida, temos sempre uma única posição espacial e um único valor de radiação 11. Para efeitos de projeto, o que queremos saber é, a cada hora desejada, aonde está o Sol, para conhecermos a direção de seus raios e a potência desta radiação. Desta forma poderemos conhecer as fachadas mais expostas à radiação, para dimensioná-las e calcular a forma de suas proteções (beirais e brises). Para isso, o primeiro passo é a compreensão da posição solar. 11 Na realidade, as condições de nebulosidade e poluição também influenciam, atenuando seu valor. PROARQ e DTC FAU - UFRJ 21

22 Fig. T22 A posição espacial do Sol pode ser reproduzida no projeto se soubermos qual a sua altura solar α- e o seu azimute - a. Se, sobre um ponto do globo, marcarmos a direção dos pontos cardeais e fizermos uma projeção sobre o solo do Sol em determinado instante, chamamos de azimute ao ângulo plano que esta projeção fará com o Norte 12. E sobre este novo eixo, de α, ao ângulo relativo à altura solar. Estes pontos estão marcados em cartas solares disponíveis para as principais altitudes. Veja no anexo T2 alguns exemplos. Mas como lê-las? Bastante simples: a N a 30 22/06 22/06 O /09 8 L21/ /12 22/12 50 α S Fig. T23 Vemos na figura T23 acima uma grande círculo, representando uma projeção do horizonte visto de cima. Nele, estão marcados os pontos cardeais e as trajetórias solares, sob forma de linhas que vão do Leste ao Oeste. linhas que se encontram em posição quase paralela, e que têm à sua direita e esquerda o número do dia ao qual se referem. Cortando-as, existe outro grupo de linhas que identificam os pontos de passagem do Sol em determinadas horas 13 do dia. Finalmente, na parte inferior do eixo Norte-Sul, encontram-se marcações com valores da altura solar, de 0 representado pelo círculo externo do horizonte, até 90, no zênite (representado nas carta solares pelo ponto de interseção dos 2 eixos). 12 Consideramos que para as latitudes Sul do Equador o Sol está ao Norte. No hemisfério Norte a situação se inverte (literalmente questão de ponto de vista), e o Sol passa a se posicionar a Sul. Para os seus habitantes, o azimute é então calculado em relação ao Sul. Como consideramos para efeito de projeto a Terra cilíndrica e repartida ao meio no Equador, isto não faz nenhuma diferença. 13 Horas solares, e não horas legais. Ver glossário. Entre outros cuidado, é necessário descontar os horários de verão, quando estivermos trabalhando com este valores. PROARQ e DTC FAU - UFRJ 22

23 Assim, para conhecermos um ponto na trajetória solar, traçamos um segmento de reta até o círculo externo. O valor do ângulo formado pela reta com o Norte nos dará o valor do azimute solar neste instante. A altura solar correspondente se consegue com ajuda de um transferidor solar (Anexo 2). Fig. T24 transferidor auxiliar para o desenho em corte da insolação E como aplicá-la para construção das proteções? Em princípio, para conhecer o efeito dos raios solares em uma determinada hora e dia sobre as plantas baixas, usamos seu valor do azimute, e para conhecer a projeção vertical do ângulo espacial, traçamos o valor da altura solar sobre os cortes º Fig. T25 - Aplicação para 10h dos dias 21/3 ou 24/9 e projeção sobre desenho de Olgyay. Depois é só geometria e desejo para achar a cobertura que melhor se adeqüe ao projeto (Fig. T26): Fig. T26 - Projeções diversas de mesma eficiência ( sobre desenho original de Olgyay) PROARQ e DTC FAU - UFRJ 23

24 Esta é talvez a parte mais importante da cartilha e é preciso confessar talvez a menos atraente em uma primeira abordagem. No entanto após a segunda inserção dos ângulos transferidos sobre cartas solares no projeto, desenvolve-se um automatismo e a tarefa flui sem problemas. Para aqueles que sempre projetam em uma mesma cidade, é possível a obtenção de um diagrama específico para os pontos cardeais e os secundários, de forma a obtermos um traçado de sombra em horas exatas, o que nos permite ganhar algum tempo. 2. O homem e suas necessidades lumínicas Nós vimos anteriormente as necessidades higrotérmicas do homem para a plena execução de suas atividades. Quanto às necessidades lumínicas, elas estão relacionadas, não só à manutenção da saúde, mas à comunicação. A visão talvez seja o sentido mais solicitado para a comunicação. A visão permite avaliar distâncias, distinguir formas, cores e volumes com precisão. Mas, para que suas necessidades lumínicas sejam satisfeitas, alguns requisitos devem ser atendidos. Em determinadas circunstâncias, como veremos mais tarde, estes requisitos podem ser antagônicos às necessidades higrotérmicas, outras vezes as complementarão. Toda iluminação deve permitir a visão nítida dos objetos, de forma que o homem possa ali exercer suas atividades o mais eficazmente possível e com conforto, sem que haja fadiga dos órgãos oculares. Se todo nosso corpo permite-nos sentir o calor, o frio e a umidade, as células sensíveis à luz concentram-se nos olhos. O olho é um instrumento ótico que coleta as ondas luminosas e as transforma em impulsos nervosos que estimulam o cérebro, permitindo a formação e decodificação de imagens. De modo que a visualização do espaço depende, a princípio, da abrangência espacial do campo visual (Fig. L1), das propriedades de acomodação e adaptação do olho e da mobilidade da cabeça. Destaca-se a capacidade de ajuste focal (processo de acomodação do cristalino) na visualização de pontos de diferentes distâncias e a possibilidade de adaptação das células fotossensíveis a diversos níveis de iluminação num curto espaço de tempo. Fig. L1 Abrangência do campo visual : A parte central corresponde à área vista pelos dois olhos juntos, as partes laterais correspondem à visão de cada um dos olhos separadamente, e as partes pretas correspondem às partes bloqueadas pelo nariz e pelas sobrancelhas. Evidentemente, a capacidade do sistema visual de bem realizar estes processos varia em função da saúde dos órgãos envolvidos incluídas aí, as doenças congênitas e as de desgaste devido à idade (fig. L2) e ao mau uso mas também da boa iluminação. Cada tarefa visual, em função do nível de detalhes envolvidos, merece ser iluminada adequadamente. O mesmo se diz sobre o entorno, já que o sistema visual se concentra tanto em seus planos de trabalho objeto de seu interesse, como também se apercebe da área circundante. PROARQ e DTC FAU - UFRJ 24

25 Fig. L2 Influência da idade na visão (Fonte ABILUX) De toda forma, embora variando de um indivíduo a outro, podemos dizer que a ausência de uma situação mínima de conforto traz fadiga e desgaste dos órgãos visuais, reduz a acuidade visual trazendo o mau desempenho das tarefas propostas (mesmo aquelas prazerosas, como ler, admirar quadros, etc.). Na realidade, o desempenho visual de uma tarefa é determinado pelo tipo de atividade envolvido ( tamanho da tarefa visual, sua distância até o olho,etc) e pelo grau de saúde do indivíduo. O grau de desempenho visual para a percepção de um certo objeto cresce até um certo nível, em função do aumento do contraste, da iluminância, ou do grau de luminância e pode se estabilizar ou decrescer diante de um brilho intenso (fig. L3). Fig. L3 Desconforto e performance visual ( Fonte Hopkinson) PROARQ e DTC FAU - UFRJ 25

26 O ofuscamento é sentido sempre que há claridade demais no campo visual. Pode ser causado por uma fonte de luz de grande luminosidade, como lâmpadas, janelas, ou pela reflexão dessa fonte de luz no campo visual do observador (figura L4), como superfícies refletoras "em ação", etc. Fig. L4 Reflexão da fonte de luz no campo visual do observador. Assim podemos resumir dizendo que o desempenho visual fundamentalmente depende de dois parâmetros ambientais: do nível de iluminamento e/ ou da luminância na superfície de trabalho; do nível de contraste entre o objeto observado e seu suporte (ou seu entorno). De uma forma geral, para se obter um ambiente visual não-cansativo, deve-se respeitar, as seguintes relações de luminância entre á área foco de nossas atividades e o entorno (fig. L5): Entre o campo visual central (a) e a tarefa visual propriamente dita (b) Entre a tarefa visual (b) e seu entorno imediato (c) Entre a fonte de luz e o fundo sobre o qual se destaca Entre dois campos quaisquer do campo visual 3:1 10:1 20:1 40:1 Fig. L5 Relação de luminância recomendadas (ref. ABILUX) Para cada tipo e atividade existe uma tabela de necessidades lumínicas - expressa em termos de iluminância dada em lux e de luminâncias (ver anexos L1 e L2, respectivamente). Esta lista está longe de ser exaustiva, e menciona na realidade valores para campos de trabalho e não forçosamente a iluminância necessária a todo o ambiente envolvido. Assim vemos que são necessários 540 lux para uma boa atividade de barbear ou maquiagem, enquanto que a boa qualidade na leitura de jornais é assegurada com apenas 320 lux em um ambiente que pode estar a 110 lux. PROARQ e DTC FAU - UFRJ 26

27 Cabe ao arquiteto conhecendo as atividades previstas para cada ambiente projetado, assegurar uma iluminância mínima adequada, evitar o ofuscamento e a mudança brusca de graus de iluminância entre ambientes vizinhos A construção e as fontes de luz Uma vez determinadas as necessidades lumínicas dos indivíduos, o passo seguinte seria determinar onde e como fornecer a luz que propiciará esta iluminância. E a que chamamos luz? Luz é a manifestação visual de energia radiante, ou seja, radiação visível. De uma forma geral, a faixa de radiação que conseguimos enxergar (faixa visível) é bastante estreita em relação a todo o espectro solar (fig. L6). Fig. L6 Distribuição espectral da energia radiada pelo sol. Essa luz, vem naturalmente do Sol - em uma faixa estreita do espectro da radiação solar, acompanhada de seu efeito térmico, ou pode ser reproduzida artificialmente. No primeiro caso, varia em qualidade (cor e direcionalidade) e em intensidade segundo o período do dia e ano. Iluminação gratuita, deve ser bem aproveitada pelo projeto. No segundo, o arquiteto determina os parâmetros necessários ao sistema de iluminação, sem restrições de clima ou hora do dia Luz e Cor Um conceito associado a luz é o de cor. A visão das cores depende de três elementos: da fonte luminosa, das superfícies iluminadas e dos olhos que as vêem. Chamamos de luz branca, àquela resultante da combinação de todos os raios luminosos de diferentes comprimentos de ondas provenientes do espectro visível da radiação solar. Já a cor de um material é na realidade função da reflexão seletiva do fluxo luminoso incidente, reflexão esta variável segundo as características físicas de sua superfície. Um material que absorva todo fluxo luminoso nos parece negro fosco, uma porta vermelha, na realidade, absorve todos os comprimentos de onda do espectro luminoso, exceto o de 700nm (nanômetros), correspondente ao vermelho Fontes de luz natural 1 o parâmetro térmico de toda iluminação não pode ser esquecido, já que, como podemos observar, a sensação luminosa é sempre acompanhada de um efeito térmico, dada sua condição eletromagnética. PROARQ e DTC FAU - UFRJ 27

28 O Sol é a fonte de luz natural fundamental. É a luz do sol que, difundida na atmosfera torna-se luz do céu ou da abóbada celeste sendo fonte primária na iluminação natural de interiores. Em dias claros e sem nuvens, a luz do céu claro pode ser a principal fonte de luz em um ambiente, podendo ainda haver uma iluminação suplementar considerável através da luz do Sol refletida pelo solo, pelas empenas vizinhas à construção, envidraçadas ou não. Assim, devido à sua grande intensidade e dinamismo (muda permanentemente de posição), embora o Sol seja a fonte primária da iluminação natural, pode não ser considerado como tal no projeto e cálculos. Usamos, na maioria das situações, o seu efeito sobre a abóbada, o que nos dá valores mais constantes, intensos o suficiente para tarefas visuais e menos ofuscantes (a luz do céu sobre um plano não costuma ofuscar, quem ofusca é o trecho de céu visto.). Assim padronizamos três tipos de abóbadas, segundo as condições de nebulosidade apresentadas: céu claro, onde a nuvem é ocasional, parcialmente encoberto (1/3 a 2/3 do total), e o céu encoberto. A intensidade da luz difusa disponível é menor na primeira situação e maior na última. O entorno, natural e construído, comporta-se como uma outra fonte secundária de luz, em função da cor, tamanho e distância ao ponto de estudo. Em climas tropicais ensolarados, a luz refletida pelas superfícies externas representa, no mínimo 10 a 15% do total de luz diurna recebida pelas aberturas nas edificações. Este entorno pode chegar a contribuir com 30% da iluminação recebida por um edifício em cidades densamente urbanizadas. A luz natural, dado a seu espectro, nos fornece toda a gama de cores do espectro visível. Ela é considerada psicologicamente mais atraente, quebrando, ao longo do dia a monotonia, devido às suas mudanças sutis Fontes de luz artificial Quando energizamos determinados elementos estes passam a emitir ondas na faixa do visível, gerando o que chamamos de luz artificial. Os produtos que as geram chamam-se lâmpadas e são classificadas em dois grupos principais: incandescestes (fig. L7) e de descarga (fig. L8). Fig. L7 Exemplos de lâmpadas incandescentes (Fonte Catálogo GE) PROARQ e DTC FAU - UFRJ 28

29 Fig. L8 Exemplos de lâmpadas de descarga (Fonte Catálogo GE) As primeiras fornecem luz pelo aquecimento elétrico de um filamento a uma temperatura que produza uma radiação na parte visível do espectro (ver fig. L7). São as conhecidas lâmpadas de vidro transparente ou translúcidas, espelhadas, halógenas, etc. Já a luz em uma lâmpada de descarga é produzida pela passagem da corrente elétrica em um gás ou vapor ionizado. São as lâmpadas fluorescentes, de vapor de mercúrio, etc. Fig. L9 Se a iluminância natural depende das condições da abóbada celeste, a artificial também tem suas restrições. Como essa luz é resultado da aplicação de uma tensão elétrica oriunda da rede pública, observamos sérios efeitos segundo a relação tensão da rede/ tensão da lâmpada encontrada (fig. L10). TENSÃO DA LÂMPADA MAIOR que a tensão da concessionária. IGUAL à tensão da concessionária. CONSEQUÊNCIAS redução da Potência da lâmpada, redução da iluminação e aumento da duração da lâmpada. a lâmpada terá suas características mantidas em 100% dos valores previstos. PROARQ e DTC FAU - UFRJ 29

30 MENOR que a tensão da concessionária aumento da potência da lâmpada, aumento da iluminação e redução da vida da lâmpada Fig. L10 Relação entre tensão da rede e tensão da lâmpada. Dissemos antes que o parâmetro térmico de toda iluminação não pode ser esquecido, já que a sensação luminosa é sempre acompanhada de um efeito térmico No caso da fonte de luz artificial, existe um efeito a mais, o do gasto energético. Todo efeito térmico não desejável da fonte luminosa é um duplo desperdício, pois foi gerado às nossas custas e, em caso de climatização artificial, será retirado com outro gasto. Para administrar estes fatores, criou-se uma grandeza, chamada Eficiência Luminosa (de uma fonte), que exprime a eficiência luminosa de uma lâmpada, em relação ao seu consumo. E para conhecer o percentual da energia consumida pela lâmpada que é convertida no ambiente em luz e calor, basta dar uma olhada nesta tabela geral da ABILUX (fig. L11). Tipo de Lâmpada calor emitido pelo Calor calor emitido por convecção e reator infravermelho condução LUZ incandescente fluorescente Mercúrio vapor metálico sódio de alta pressão Fig. L11 PROARQ e DTC FAU - UFRJ 30

31 Características operacionais das lâmpadas Pode-se avaliar todas as lâmpadas - incandescentes, fluorescentes e de descarga de alta intensidade - em termos de quatro características básicas de operação. São elas: EFICIÊNCIA LUMINOSA: É a quantidade de luz emitida por unidade de potência aplicada. MANUTENÇÃO DE LÚMENS: Diz respeito à diminuição do fluxo luminoso da lâmpada ao longo do uso. MORTALIDADE: Expectativa de vida média de um grupo de lâmpadas. COR: As qualidades de cor de uma lâmpada são caracterizadas por duas diferentes atribuições: A aparência de cor (que poderá ser descrita pela sua temperatura de cor). A sua capacidade de reprodução de cor (que afeta a aparência da cor de objetos iluminados pela lâmpada) A reflexão e a transmissão Como vimos, não somente da fonte luminosa, o usuário recebe o fluxo luminoso. Ele também o recebe através da reflexão da luz sobre paredes e demais superfícies e via transmissão por elementos translúcidos ou transparentes à sua propagação (fig. L12). Fig. L12 Reflexão e transmissão do espectro luminoso (Fonte Mascaró, in ABILUX). Esta recepção de fluxo luminoso pode ocorrer sem que haja modificação da freqüência dos componentes cromáticos. Na realidade grande parte da luz que vemos, nos chega através de múltiplas reflexões, transmissões e difusões, desde sua emissão pelas fontes primárias. Estas propriedades dos materiais circundantes (ver anexos L3 e L4) constituem excelente recurso para incrementar ou reduzir a intensidade luminosa de um determinado ambiente ou zona de atenção. Consideramos de uma forma geral dois tipos de reflexão e de transmissão: a especular, que permite a reflexão ou a transmissão do raio luminoso sem difusão, como em um espelho, e a difusa, na qual não acontece uma reflexão regular. PROARQ e DTC FAU - UFRJ 31

32 2.2. Iluminação e projeto O que se deveria fazer cada vez mais seria trabalhar a iluminação no projeto, desde os primeiros esboços, ou seja, junto com a concepção da forma da construção, virem se instalando as primeiras noções básicas de iluminação dos ambientes, integradas às demais restrições. E como se poderia pensar nisso? Existem etapas que devem ser seguidas na elaboração de um projeto de iluminação. O primeiro passo é analisar o programa. As necessidades visuais são diferentes em cada ambiente. Pode-se privilegiar a iluminação de uma tarefa localizada, a percepção do ambiente como um todo, e/ ou ressaltar elementos deste com o uso da luz. As pessoas e a Arquitetura, em sua expressão se beneficiam da boa iluminação. A segunda ponderação diz respeito ao fato de que luz e calor são indissociáveis (em maior ou menor escala, quer a fonte seja natural ou artificial). Assim pensarmos se queremos ou não, e quando, este acréscimo de carga térmica no ambiente, em função do clima e das atividades ali desenvolvidas, já nos dá um rumo a seguir. Então devemos confrontar níveis especificamente requeridos nas tarefas com valores de luminosidade disponível no local e procurar orientar e dimensionar os vãos pensando em ganho de luz natural e de calor. Do mesmo modo devemos nos preocupar quanto aos efeitos qualitativos que podem ser explorados. O terceiro passo é a complementação da luz natural pela artificial. Esta ponderação deve levar em conta dois parâmetros: eficiência e custo. Ou o nosso velho custo-benefício. Em princípio, como a iluminação natural é de melhor qualidade, gratuita, e portanto sem custos ou desperdícios, tudo nos leva a optar por utilizá-la como iluminação básica, complementando-a com a artificial, sempre que as necessidades de conforto lumínico a solicitarem. Destacamos as situações de tarefas pontuais num largo ambiente (fig. L13). Fig. L13 Complementação da luz natural com uma fonte pontual artificial. A partir das decisões tomadas nesta fase podemos abordar a questão lumínica do projeto de várias maneiras, como por exemplo: - verificando o alcance da iluminação natural nos ambientes, programando a distribuição de sua utilização e estudando sua complementação artificial; - ou fazendo o caminho inverso ou seja, verificando qual (quais) dos ambientes necessita de um nível de iluminância mais elevado e posicionando próximo às aberturas; Como cada projeto e cada arquiteto deve seguir seu próprio caminho, apenas explicaremos aqui as técnicas relativas à utilização da luz natural nos ambientes, e da complementação com a luz artificial. PROARQ e DTC FAU - UFRJ 32

33 Sistemas de Iluminação natural : Zenitais e Laterais Uma vez que já sabemos o que necessitamos em termos de iluminamento (anexos L1 e L2) e quanto dispomos na cidade de nosso projeto (ver anexo L6 RadLite), o passo - sábio- a seguir é estudar as possibilidades de se atender a estas exigências. Várias maneiras se apresentam, mais ou menos sofisticadas 2, para nos atender nas diversas fases do projeto. Aqui mencionamos o método apresentado pelo IPT. Após conhecermos o potencial da nossa região podemos ter um pré-dimensionamento das aberturas, cruzando esta informação com a ilustrada no ábaco do anexo L7. O passo seguinte é resolver qual forma de "coleta de luz natural disponível" melhor convém ao projeto: a lateral ou a zenital. A primeira se traduz, no projeto, pelas aberturas feitas nas fachadas, que atingem o ambiente. Naturalmente o maior aproveitamento da luz natural neste caso ocorre perto das janelas, comum grande declínio a medida que nos afastamos dela (fig. L15). Fig. L15 Curva de amortecimento da iluminação natural no ambiente segundo a profundidade do ambiente; estimativa para uma relação área de janela/ área de parede entre 35% e 100% (Fonte: JORGENSEN, R. Fan Engeneering, in QUEIROZ, T.). Observamos que traçando curvas isolux, formadas por pontos de mesmo nível de iluminamento, é possível verificar distribuição da luz no ambiente, modificando-a segundo seu projeto de aberturas. De uma forma geral, o óbvio prevalece, ou seja, quanto maior a área iluminante, maior a iluminância do ambiente. Entretanto é preciso ficar atento aos problemas ocasionados por zonas de contraste elevado e de ofuscamento, que ocorrem geralmente quando há incidência solar direta, superfícies excessivamente refletoras ou visão do céu. A questão térmica associada à esta penetração de radiação solar direta também deve ser ponderada. 2 e sofisticada aqui não tem nenhuma conotação pejorativa, mas simplesmente refere-se à maior ou menor necessidade de exatidão dos cálculos, em função do nível de desenvolvimento do projeto. Na realidade, são os cálculos de Waldram que se tornarão a ferramenta mor do projeto de iluminação natural, fora do objeto desta cartilha e bem descrita no livro energia na edificação de Lúcia Mascaró, editora Projeto ( objeto do II prêmio Light de energia na Edificação) PROARQ e DTC FAU - UFRJ 33

34 Uma última recomendação: a função de uma janela como elemento de integração exterior interior não pode ser esquecida, e na verdade é esta mistura de parâmetros que pode tornar fascinante o projeto das aberturas. Assim podemos usar nosso conhecimento de orientação, reflexão externa (em pisos do entorno imediato) e interna (tetos) para gerar um sistema de abertura que reuna todos estes requisitos, como mostra esquematicamente o desenho da figura L16. Fig. L16 Exemplo de combinação de elementos arquitetônicos controlando a luz solar direta e a luminância da abóbada celeste (Fonte: Mascaró in ABILUX). A iluminação do ambiente via sistema zenital oferece uma melhor distribuição dos níveis de iluminamento sobre os chamados planos de trabalho. Entretanto, uma olhada na figura L17, nos mostra que o plano horizontal, posição dos domos e clarabóias, recebem uma radiação de grande intensidade, e durante muito tempo, que não é para ser negligenciada, e sim reduzida (em regiões quentes) através do dimensionamento correto dos vãos ou do uso de elementos de sombreamento. Opções existem, como os "sheds, que podem não captar a luz do sol, uma vez que possuem uma única superfície vertical envidraçada. Entretanto eles apresentam em geral apenas 30% do rendimento lumínico de um domo, captor horizontal. Finalmente além das aberturas que captam a luz solar e de seus elementos redirecionadores e sombreadores da luz, características do ambiente interno tal como pé-direito, forma do teto e cores das superfícies interferem no resultado obtido. PROARQ e DTC FAU - UFRJ 34

35 No projeto de detalhamento do uso de iluminação natural, estes conceitos devem ser melhor detalhados, uma série de instrumentos e programas informáticos sendo disponíveis, nos ajudando a manipular estes dados para obter uma janela que atenda a todos os requisitos. menor valor anual -EH1 (lux) segundo menor valor anual -EH2 (lux) Estação (Estado) Latitude Longitude Altitude (m) Macapá (AP) 0 10'N 51 03'W Uaupés (AM) 0 08'S 67 05'W Petrópolis (RJ) 22 31'S 43 11'W Rio de Janeiro (RJ) 22 54'S 43 10'W Cabo Frio (RJ) 22 59'S 42 02'W Porto Alegre (RS) 30 01'S 51 13W Rio Grande (RS) 32 01'S 52 05'W Fig. L17 - Dados de iluminamento médio em plano horizontal para algumas cidades brasileiras (Fonte: IPT - Recomendações para adequação climática e acústica, 1986). Dados calculados em função dos valores de radiação média global no plano horizontal, considerando um fator de eficiência luminosa para radiação igual a 100 lm/ w, distribuição típica de céu encoberto. Valores para 8 e 16horas.. 3. Homem e suas necessidades acústicas Nesse módulo discutiremos a relação do som com o homem e o meio que o circunda. Para que um projeto tenha condições plenas de conforto é preciso que o tripé formado por conforto térmico, lumínico e acústico esteja bem resolvido na concepção da proposta. Quando nos preocupamos com as condições acústicas externas e internas do edifício projetado é porque sabemos que dependendo do uso que será dado à edificação ela poderá ser fonte de ruído para o entorno ou ficar fragilizada por sua interferência. Se propomos, por exemplo, uma escola para uma determinada área, é preciso que saibamos que ela será fonte de ruído na vizinhança e que a qualidade acústica das salas de aula poderá ser comprometida se as áreas próximas (internas ou externas) forem ruidosas. As fontes podem ser classificadas como ruído aéreo (propagado pelo ar) ou de impacto (propagado pelo corpo sólido vibração) e para cada uma delas haverá um tratamento acústico específico. O estudo cuidadoso da área onde o projeto será inserido, identificando os tipos de fontes e o grau de incômodo provocado por seu nível de ruído, é imprescindível para que a implantação do projeto seja feita adequadamente. Barateamos o custo do tratamento acústico (quando este se faz necessário) quando adotamos uma implantação correta. Podemos reduzir a entrada de ruídos na edificação utilizando maiores afastamentos, adotando-se um partido que bloqueie o ruído, explorando desníveis que existam no terreno ou criando barreiras. A setorização das atividades devem ser propostas a partir da hierarquização dos espaços, entendendo sempre que se é preciso maior privacidade ou pouquíssima interferência de ruídos, então precisamos dos ambientes que atuam como fontes sonoras. Adotando como exemplo um projeto de creche, entendemos que os berçários deverão ficar afastados das áreas de recreação e serviço, pois estas áreas são geradoras de ruído. Além do isolamento, em um estudo de acústica nos projetos precisamos estudar com maior rigor a forma das superfícies, pois estas definirão o direcionamento da onda sonora refletida. Superfícies convexas são excelentes refletoras de som contribuindo para melhor difusão do mesmo. Superfícies côncavas são concentradoras de som, devem ser evitadas ou substituídas por PROARQ e DTC FAU - UFRJ 35

36 superfícies poli-prismáticas. A adoção de superfícies paralelas também concentra o som, por isso buscamos outras soluções em teatros, auditórios e estúdios de gravação. Os itens que se seguem foram dispostos com objetivo de entendermos, nas fases de projeto, como a acústica deve ser pensada. Inicialmente ficamos atentos aos ruídos existentes e as soluções para atenuação do mesmo. É a fase de esboço do projeto em croqui. Em seguida, já definidos volumetria, partido, setorização e implantação é hora de definirmos a especificação dos materiais construtivos e de revestimento combinados com a forma interna das superfícies. Para isso é imprescindível conhecermos o desempenho dos materiais quanto à absorção e reflexão do som. O condicionamento acústico da sala, que envolve o estudo de reverberação, é nessa seqüência, a última etapa de estudo e completa a tríade no estudo de acústica: estudo de isolamento, forma e reverberação Propriedades físicas do som Vivemos mergulhados num campo sonoro. Um som é, muitas vezes, a única informação possível para o que ocorre fora do nosso campo visual. No entanto, enquanto podemos desviar o olhar, para evitar uma visão desagradável, é impossível selecionar de forma precisa o que nos interessa ouvir. A audição complementa a visão na identificação dos elementos externos do entorno. Existe som, segundo a Física, sempre que um corpo vibra, produzindo a perturbação nas moléculas do meio que o envolve. Esse movimento é transmitido às moléculas vizinhas produzindo ondas sonoras, que alteram a pressão atmosférica, quando o meio de propagação é o ar. Um tom puro pode ser graficamente representado como uma onda sonora senoidal. Na pratica, dificilmente se encontra um tom puro, mas, sons complexos podem ser decompostos em uma série de tons puros. Para o ouvido humano, a faixa audível (fig. A1) está situada entre as freqüências de 20 e 20 x 10 3 Hz, sendo maior a sensibilidade entre 1 e 4 x 10 3 Hz. As freqüências situadas acima desta faixa são chamadas de ultra-sons e as situadas abaixo de infra-sons. 20Hzz 400H 1600Hz 20000Hz infra- graves médios agudos ultra- Fig. A1 Faixa audível. Um som pode ser caracterizado por 3 grandezas físicas: Pressão (P), Intensidade (I) e Potência (W) Sonoras. Mas, como o ouvido humano é sensível a uma faixa muito extensa de pressões sonoras (de 2 x 10 5 a 20 Pa) e como esta sensibilidade varia (é maior para sons mais fracos e menor para sons mais fortes 1 ) foi adotada uma escala logarítmica 2, cuja unidade é o decibel (db). Os valores desta escala vão de 0 db (limiar de audibilidade) e 130 db (limiar de dor). Valores superiores a 130 db podem causar rompimento do tímpano (fig. A2). 1 Segundo a lei de Weber e Fechner a sensação sonora é proporcional ao logaritmo da excitação provocada pelo som. 2 Lembrando que a função logarítmica e a exponencial estão intimamente relacionadas, e trabalham com movimentos quantitativos rápidos, ou seja a adição e subtração de sons não se faz de forma linear como ocorre com os fenômenos ligados à radiação (térmica ou luminosa), por exemplo... PROARQ e DTC FAU - UFRJ 36

37 Fig. A2 Como a sensibilidade do ouvido humano também não é uniforme em relação às diversas faixas freqüências (é mais sensível aos sons agudos) deve ser feita uma correção (curvas de ponderação) nos níveis de pressão medidos: o db(a) é o decibel ponderado de acordo com a curva (A), que simula as reações do ouvido humano. Já ruído pode ser definido com a mistura de tons cujas freqüências diferem entre si por valor inferior à discriminação (em freqüência) do ouvido humano [TB-143/ABNT]. Pode ser aéreo quando propagado pelo ar (por exemplo, a voz) ou de impacto quando o meio de propagação é sólido (por exemplo, o ruído de passos sobre uma laje). Na prática, é chamado de ruído todo som incômodo ou indesejável. A classificação é subjetiva; em geral nos incomoda o som produzido pelos outros: o ruído do tráfego, o barulho do ar condicionado, a música e a conversa no apartamento vizinho, O ruído incomoda quando: impede a recepção de uma informação desejada; impede a emissão de uma mensagem; está dissociado visualmente de sua fonte. A noção de ruído "admissível" varia de um indivíduo para outro, em função dos hábitos, e circunstâncias. Mas concorda-se que para todos, nos períodos de descanso ele é particularmente desconfortável. Os doentes, os bebês e os idosos são os grupos populacionais mais sensíveis. Mas o silêncio também pode incomodar: quando o ruído de fundo é muito fraco a presença de um som inesperado pode assustar. É comum, em locais excessivamente silenciosos, o uso de fontes sonoras (rádio ou TV) que aumentem ligeiramente o ruído de fundo. Qualidade de vida, do ponto de vista acústico, é a possibilidade de conviver com os ruídos significantes e desejados. A exposição ao ruído pode ocasionar uma série de patologias. Em ordem crescente: Alterações na qualidade do sono, Falta de eficiência; Falta de concentração; Tensões e mudanças de comportamento; Fadiga mental; Perda temporária da audição; Perda permanente da audição. A perda de capacidade auditiva, que ocorre naturalmente com o envelhecimento, pode ser acelerada pela exposição a ruídos muito elevados, por longos períodos de tempo. As fontes sonoras consideradas mais desagradáveis são os caminhões e as motocicletas. Mas concertos de rock, a prática de certos esportes motores, o uso freqüente de head-fones podem provocar perdas auditivas temporárias. No entanto, uma das causas mais comuns de lesão auditiva é a surdez profissional, causada pela exposição ao ruído no ambiente de trabalho (indústrias pesadas, aeroportos). A legislação brasileira atual (NR-15/MT) classifica como insalubres os ambientes cujos níveis sonoros sejam superiores a 85 db. PROARQ e DTC FAU - UFRJ 37

38 3.2. A Construção e o Ruído Qualquer situação acústica envolve, necessariamente, três elementos: fonte sonora, meio de propagação e receptor (fig. A3). propagação propagação fonte receptor fonte Fig. A3 O nível sonoro percebido pelo receptor depende da quantidade de energia sonora emitida pela fonte e das características do meio de propagação o chamado campo sonoro. O Campo Sonoro Direto, ou Campo Livre, ocorre quando entre a fonte sonora e o receptor não existe nenhum tipo de obstáculo que modifique o trajeto das ondas sonoras (fig. A4). Neste caso o nível de ruído está diretamente relacionado à distância entre a fonte e o receptor: quanto mais longe da fonte, menor é o ruído percebido. Como, em situações reais, sempre existe um plano refletor representado pelo piso, é importante conhecer também o coeficiente de absorção do solo. Fig. A4 Campo Sonoro Reverberante, ou Campo Difuso, ocorre quando a onda sonora encontra obstáculos, é refletida e permanece por algum tempo no ar (fig. A5). Neste caso como em um quarto ou uma rua com seção vertical em "U" o nível sonoro não depende mais apenas da distância fonte/ receptor, mas da geometria do local, que induz a direção da reflexão e dos coeficientes de absorção dos materiais de revestimento das superfícies refletoras (fachadas e solo, externamente ou pisos, paredes e teto, no interior). Fig. A Fonte sonora É o elemento responsável pela emissão do som. Pode ser classificada como: PROARQ e DTC FAU - UFRJ 38

39 Desejável, indiferente ou incômoda: de acordo com o desejo e posição do receptor; Fixas (indústrias, canteiros de obra e boates) ou móveis (veículos); Direcional (o som emitido é mais intenso em uma determinada direção) ou omnidirecional (o som emitido se distribui uniformemente em todas as direções); Pontual, linear ou de superfície: dependendo da distância fonte/ receptor e da escala do problema analisado: Pontual: as dimensões da fonte são insignificantes em relação à sua distância ao receptor. Exemplos: um veículo isoladamente; uma fábrica, no contexto da cidade; Linear: uma de suas dimensões é significativa em relação à distância fonte/ receptor. Exemplo, uma via de tráfego de veículos; De superfície: quando as ambas as dimensões são significativas. Exemplo: uma fábrica, no contexto da quadra. Níveis sonoros são funções logarítmicas e, portanto, não podem ser somados algebricamente. Quando duas fontes funcionam simultaneamente o nível sonoro resultante corresponde a um acréscimo de 3 db no nível sonoro inicial. Por exemplo, (fig. A6), dois caminhões, com um Nível de Potência Sonora (NPS) de 70 db, cada, funcionando juntos produzirão um ruído de 73 db (NPS total). NPS = 70 db NPS total = 73 db Fig. A6 Infelizmente a recíproca é verdadeira... Quando duas fontes emitem ruído simultaneamente o nível sonoro total será igual ao da fonte mais potente, acrescido do valor fornecido pela tabela abaixo: NPS total NPS 1 NPS Se a diferença for superior a 10 db, o nível sonoro total será igual ao maior dos dois. Neste caso ocorre o fenômeno de mascaramento do ruído mais fraco pelo mais forte Propagação A construção e seus elementos muros, fachadas, esquadrias, pisos, paredes e tetos são obstáculos que alteram o caminho de propagação das ondas sonoras, modificando em quantidade (nível sonoro) e qualidade (espectro sonoro) o ruído emitido pelas fontes e percebido pelos usuários Atenuação pela distância Lembrando: o nível de potência sonora depende da fonte e o nível de intensidade sonora é característico do som percebido pelo receptor. A relação entre os dois níveis é função da: distância fonte/ receptor: quanto mais distante a fonte menor o nível sonoro percebido; tipo de propagação A propagação esférica é a que ocorre quando temos fontes pontuais. O nível de intensidade sonora decai na proporção do quadrado do raio das distâncias. Na prática, resulta em uma redução de 6 db cada vez que a distância fonte/ receptor é dobrada (6dB/dd). PROARQ e DTC FAU - UFRJ 39

40 A propagação cilíndrica refere-se a fontes lineares, que emitem energia sonora segundo superfícies semicilíndricas. Neste caso, o ruído decai na razão direta da distância, resultando em uma redução sonora de 3 db a cada vez que a distância fonte/ receptor é dobrada (3dB/dd). (N-3)dB N db (N-6)dB 4x 2 x x x Fig. A Reflexão x Absorção Assim como a luz, ao encontrar uma superfície plana e rígida, a onda sonora é refletiva segundo um ângulo de reflexão igual ao ângulo de incidência, o que permite estabelecer a direção das ondas refletidas. No entanto, no caso do som, este comportamento só é verdadeiro se a menor dimensão do obstáculo for, no mínimo, quatro vezes maior que o comprimento da onda incidente. Para sons graves (grande comprimento de onda) a relação entre o tamanho do obstáculo e o comprimento de onda deve ser sempre verificada. L L > 4λ L > 4λ 4λ β β L Fig. A8 A quantidade de energia refletida depende da natureza mais ou menos absorvente do obstáculo. Superfícies duras são mais reflexivas, superfícies macias mais absorventes. Por exemplo, um muro coberto de vegetação refletirá menos energia que um muro concreto. Quanto maior o coeficiente de absorção (α) de um material menor será a energia refletida. Observemos a tabela de coeficientes de absorção de alguns materiais: Materiais Coeficiente (α) Reboco áspero, cal 0,03 0,03 0,03 0,03 0,04 0,07 Chapas de mármore 0,01 0,01 0,01 0, Tapete de 5mm sobre base de feltro 0,07 0,21 0,57 0,66 0,81 0,72 Uma pessoa com cadeira 0,33-0,44-0,4 - Público em ambientes muito grandes, por pessoa 0,13 0,31 0,45 0,51 0,51 0,43 Janela aberta 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 Lã mineral de 50mm coberta de papelão denso 0,74 0,54 0,36 0,32 0,30 0, Transmissão Um ruído pode atravessar uma parede ainda que ela não apresente nenhuma abertura. O que ocorre é que ao ser atingida por uma onda sonora a parede vibra e passa a funcionar como uma nova fonte. Neste caso podemos dizer que o som foi transmitido pela parede. PROARQ e DTC FAU - UFRJ 40

41 E incidente E transmitida Fig. A9 Para obter um bom isolamento sonoro é conveniente verificar o índice de redução sonora (R) proporcionado pelo material (fig. A10). No caso de paredes simples, quanto mais pesado (ou denso) for o obstáculo, menor será a quantidade de energia sonora transmitida. Material Madeira Compensado Espessura cm 1,2 2,5 3,8 5,0 1,9 2,5 3,2 Massa Superficial kg/ m Índice (R) db(a) Material Espessur a cm Massa Superficial kg/ m 2 Índice (R) db (A) Vidro 0, Plexiglas 0,06 4,5 20 Bloco de concreto 10, ,08 23 Chapa (*) 15, , , Tijolo 10, Alumínio 0, Placa de Concreto 10, Plástico sobre treliça Chumbo 0, , metálica Fig. A10 índice de redução sonora de alguns materiais (Fonte: CETUR) Difração Quando o som encontra frestas ou obstáculos menores que seu comprimento de onda as ondas tem sua direção e magnitude modificadas, o som é difratado (Figura A11). A difração pode ocorrer quando o som passa através de janelas, pilares, vigas, muros, etc. É o fenômeno que explica o funcionamento das barreiras acústicas, muito importantes para o controle de ruído urbano. 0,06 1, nova fonte Difusão Fig. A11 Irregularidades na superfície refletora podem provocar a difusão as ondas sonoras se espalham em diversas direções, promovendo uma distribuição mais uniforme da pressão sonora e um ganho no conforto acústico. Embora haja fórmulas para cálculos precisos, de forma geral, um elemento arquitetônico (viga, balcão, pilar) será mais eficiente para provocar a difusão se sua largura for igual ao comprimento da onda sonora e a profundidade das irregularidades de sua superfície igual à sétima parte desse comprimento. PROARQ e DTC FAU - UFRJ 41

42 3.3. Qualidade Acústica As características do ambiente construído interior e exterior são responsáveis pela qualidade acústica do espaço resultante. De fatores como forma, dimensão, volumetria, revestimento e material de vedação depende o som percebido pelo receptor. O tratamento acústico de um ambiente deve conciliar o isolamento quanto aos ruídos externos com a inteligibilidade para os sons desejados. Para isso é necessário que o ambiente não apresente acidentes acústicos (ecos, focos) e que o ruído de fundo (tabela A5) e o Tempo de Reverberação (Anexo A2) sejam adequados às atividades a que o espaço se destina. Locais db (A) NC Hospitais Apartamentos, Enfermarias, Berçários, Centros Cirúrgicos Laboratórios, Áreas para Uso do Público Serviços Escolas Bibliotecas, Salas de Música, Salas de Desenho Salas de Aula, Laboratórios Circulação Hotéis Apartamentos Restaurantes, Salas de Estar Portaria, Recepção, Circulações Residências Dormitórios Salas de Estar Auditórios Salas de Concerto, Teatros Salas de Conferência, Cinemas, Salas de Uso Múltiplo Restaurantes Escritórios Salas de Reunião Salas de Gerência, Salas de Projetos e de Administração Salas de Computadores Salas de Mecanografia Igrejas e Templos (Cultos Meditativos) Locais para Esporte Pavilhões Fechados para Espetáculos e Atividades Esportivas Fig. A12 Mesmo entre arquitetos e engenheiros não é rara uma certa confusão no uso dos termos isolamento e absorção sonora, dois fenômenos diretamente relacionados às propriedades dos materiais de construção. Na realidade as diferenças entre materiais isolantes e absorventes são bastante significativas, e de modo geral, materiais absorventes são maus isolantes e vice-versa. Entretanto, após a compreensão dos dois fenômenos e um correto diagnóstico, é possível, caso os dois efeitos sejam necessários simultaneamente uma montagem de materiais. Por exemplo, a aplicação de espuma ou carpete (absorventes) sobre uma parede de alvenaria de blocos de concreto (isolante) Isolamento Acústico / Materiais Isolantes PROARQ e DTC FAU - UFRJ 42

43 O isolamento acústico consiste em dificultar a transmissão sonora. Um bom isolante deve ser rígido, compacto, pesado. A capacidade que um elemento de vedação (parede, divisória, esquadria,...) tem de se opor à transmissão do ruído depende de seu Índice de Redução Sonora ( R ) (fig. A10). Em geral temos: Paredes Simples, onde o isolamento depende da massa superficial (do peso ) desta. Segundo a Lei da Massa, a cada vez que a espessura é dobrada o isolamento aumenta ± 4 db, sendo maior para as altas freqüências (aumenta cerca de 4 db a cada vez que a freqüência é dobrada). Paredes Compostas. Este tipo de opção de vedação é conveniente quando se deseja (ou necessita) evitar o uso de paredes muito espessas e pesadas. Materiais absorventes, quando colocados entre painéis rígidos, funcionam como mola minimizando a transmissão do ruído. Este conjunto (Fig. A13) - que não obedece rigorosamente à lei da massa - costuma apresentar um índice de redução sonora maior que o de uma parede homogênea, com a mesma espessura. efeito mola painéis rígidos material absorvente Fig. A Absorção Acústica / Materiais Absorventes A absorção sonora consiste em reduzir ao máximo a reflexão da energia sonora que incide sobre uma superfície. A energia absorvida é parcialmente dissipada (como energia térmica) e parcialmente transmitida. E ref E inc E dis E dis E tra Einc energia incidente Eref energia refletida Etra energia transmitida Fig. A14 Na realidade, nenhum material é totalmente absorvente (ou reflexivo), parte da energia sonora sendo sempre refletida pelo material (fig. A14). A capacidade de absorção de um material (medida em sabine 3 ) é indicada pelo seu coeficiente de absorção sonora (α), e varia de 0 a 1 (tabela da página...). O desempenho de um material como absorvente acústico varia segundo as diversas faixas de freqüência. Dois são os principais tipos de materiais absorventes: Materiais Fibrosos e Porosos permitem que a onda sonora penetre e se propague em seu interior. Após sucessivas reflexões sobre as paredes dos poros a energia sonora é dissipada sob a forma de calor (energia térmica). Os materiais porosos (ex: espumas 3 Homenagem a Wallace Sabine PROARQ e DTC FAU - UFRJ 43

44 sintéticas) ou fibrosos (ex: lãs minerais) são, de modo geral, mais eficientes nas altas freqüências. Painéis Flexíveis - Quando uma onda sonora atinge um painel flexível, a vibração provocada pela pressão exercida sobre o painel transforma parte da energia sonora em energia térmica. Painéis flexíveis afastados da parede por uma camada de ar são excelentes para absorver as baixas freqüências. Se o painel estiver colado diretamente sobre a parede, a eficiência será maior nas altas e médias freqüências Tempo de Reverberação (TR) É, por definição: o tempo necessário, para que o nível de pressão sonora diminua de 60 db, depois que a fonte cessar. O Tempo de Reverberação Ideal (anexo A2) varia em função do volume da sala e do tipo de atividade a que ela se destina. É do TR que depende fundamentalmente a qualidade acústica de uma sala: uma sala morta que absorva todas as reflexões não é boa, por exemplo, para ouvir música. Muitas vezes é necessário o prolongamento do som de um instrumento para atingir o fundo de um auditório ou, simplesmente, para esticar um acorde. Por outro lado, o excesso de reflexões pode prejudicar a inteligibilidade embaralhando as palavras ou as notas musicais. O TR pode ser ajustado através da relação entre superfícies reflexivas e absorventes (via revestimentos de pisos, paredes e tetos). Foi Wallace Sabine que, a partir de um problema real 5, definiu empiricamente a primeira fórmula para determinar o Tempo de Reverberação: Tr = 0,161V S1α 1 Tr é o tempo de reverberação, em segundo onde: V é o volume da sala, em m 3 S i é a área dos diferentes revestimentos internos, em m 2 α i é o coeficiente de absorção de cada revestimento 3.4. O Ruído e Projeto O projeto dos edifícios tem, frequentemente, relegado o conforto acústico a um plano posterior e secundário. O comportamento acústico dos espaços costuma ser estudado apenas em ambientes «especiais» (auditórios, estúdios,teatros...). Argumenta-se que tratamentos acústicos são muito caros. E, em parte isto é verdade : corrigir falhas de projeto é, de fato, caro e difícil, prevenir entretanto não. A qualidade acústica do projeto pode depender do cumprimento de algumas etapas, simples, durante o processo de concepção do edifício Identificação e classificação das fontes de ruído O primeiro passo para evitar ou solucionar os problemas decorrentes do ruído é identificar as fontes de ruído. Localizar as fontes de ruído existentes no entorno do edifício (vias de tráfego, indústrias, atividades de lazer) e verificar as fontes que serão criadas pelo próprio projeto (casas de máquinas, equipamentos, salões de festa, prismas de ventilação). Em seguida, classificar as fontes como de ruído aéreo ou de impacto Qualificação Acústica dos Espaços Checar o nível de ruído de fundo (tabela das páginas) recomendado para os espaços projetados. Estabelecer uma escala de sensibilidade ao ruído: por exemplo, um quarto é mais sensível ao ruído que a sala, que é mais sensível que o banheiro e assim por diante. 4 Sabine, no final do século passado, resolveu o problema da falta de inteligibilidade de um auditório em Harvard colocando almofadas macias e absorventes nas cadeiras do local. Posteriormente, duas outras fórmulas foram desenvolvidas: a de Norris-Eyring e a de Millington-Sette PROARQ e DTC FAU - UFRJ 44

45 3.4.3.Tratamento das Fontes de Ruído de Impacto O ruído de impacto deve ser tratado na fonte, a proteção no ambiente receptor é muito pouco eficiente. As fontes devem ser desacopladas de paredes e piso para evitar que o ruído de impacto seja transmitido a toda estrutura. Alguns exemplos e soluções: máquinas e equipamentos : apoios elásticos (molas, sapatas de neoprene); dutos e tubulações: quando embutidos nas paredes podem ser revestidos com materiais absorventes (lã de vidro, lã de rocha); atividades de impacto sobre lajes de piso: pisos flutuantes, manta de material elástico ou absorvente entre a laje e o contrapiso atenuam o ruído de passos e arrastar de móveis Afastar Espaços Sensíveis das Fontes de Ruído Evitar, sempre que possível, a contigüidade entre espaços sensíveis das fontes de ruído. A proteção do edifício contra o ruído emitido pelas fontes do entorno começa pela implantação. A figura abaixo apresenta duas implantações possíveis para um mesmo edifício: a solução da esquerda é (acusticamente) mais adequada porque expõe apenas uma das fachadas diretamente ao ruído da rua e cria ainda um pátio interno protegido. rua Fig. A15 Os espaços interiores podem, também, ser hierarquizados em função do ruído como no exemplo da figura abaixo. Na fachada voltada para a via de tráfego podem ser localizados os espaços menos sensíveis (acessos, circulações, escadas) reservando a fachada protegida para os ambientes sensíveis ao ruído (quartos, escritórios). Áreas de serviço e cozinhas devem, de preferência, ser afastadas dos quartos de dormir, caso isto não seja possível, evitar a passagem de tubulações de água e esgoto pela parede divisória e isolar contra ruídos aéreos. Fig. A Isolamento dos Ruídos Aéreos Como nem sempre é possível afastar espaços ruidosos de espaços sensíveis o isolamento sonoro deve ser suficiente para garantir que o ruído de fundo seja compatível com os parâmetros de conforto (tabela das páginas). Como foi visto anteriormente, para paredes simples vale a Lei da PROARQ e DTC FAU - UFRJ 45

46 Massa. Uma parede de alvenaria de tijolos cerâmicos (esp = 15 cm) isola cerca de 35 db e uma laje de concreto cerca de 45dB (contra ruídos aéreos). Quando a diferença entre o nível de ruído de fundo e o ruído na fonte for maior que estes valores o isolamento precisará ser reforçado aumentando-se a espessura da parede ou usando o princípio da parede composta (painel rígido sobre material absorvente). Esquadrias são um dos pontos fracos da fachada: por serem, usualmente, fabricadas em materiais leves (lei da massa), quase sempre possuírem elementos vazados (venezianas, grelhas) e pela dificuldade de selar as frestas entre a alvenaria e o caixilho e entre este e as folhas móveis. Janelas duplas, com folhas paralelas desconectadas entre si podem apresentar um desempenho bem superior ao de uma janela simples com o dobro da massa superficial (princípio da parede composta. A tabela abaixo apresenta valores médios de desempenho de janelas. Esquadria Janela Aberta Janela comum fechada Janela comum fechada e calafetada Janela com vidro duplo Janela dupla R db(a) a a 45 Compartimentos vazados (varandas, sacadas) podem funcionar como espaços de transição para a propagação sonora, protegendo o interior do edifício do ruído da rua (fig. A17) principalmente se algumas de suas superfícies forem tratadas com materiais absorventes. esta é uma alternativa interessante por não interferir na ventilação, importante em clima tropical-úmido. Fig. A Condicionamento Acústico Teatros, auditórios, estúdios, salas de aula ou qualquer outro espaço destinado à música ou a voz humana devem, necessariamente, ter o tempo de reverberação calculado de modo a garantir sua qualidade acústica. Entretanto, mesmo em espaços menos nobres o arquiteto se preocupar com o condicionamento acústico: espaços muito reverberantes são desagradáveis e provocam desconforto por dificultar a inteligibilidade dos sons desejados. Uma vez que, em espaços exteriores, os materiais mais constantemente usados (concreto, cerâmica, pedras, asfalto) possuem baixo coeficiente de absorção sonora, a presença de vegetação pode ter um efeito significativo na ambiência sonora dos espaços ao ar livre pelos efeitos da absorção, difusão e do mascaramento. Desempenham a mesma função de um revestimento absorvente aplicado sobre o solo ou as fachadas: deformam o espectro do ruído, atenuando os sons agudos e criando uma ambiência mais surda. Sob o efeito do vento, podem se tornar uma fonte sonora secundária, mascarando os ruídos indesejáveis. Entretanto, a vegetação não possui, por si mesma, um efeito de barreira significativo. A atenuação provocada por uma faixa de cem metros de vegetação densa é de apenas 10dB(A), ou seja, 1 db(a) para cada 10 metros de vegetação, o que pode ser considerado insignificante (Fig. A18). O uso de vegetação sobre taludes de terra, nas bordas das vias de tráfego, se bastante eficiente, mas são os taludes e não a vegetação que se opõem à propagação do ruído. PROARQ e DTC FAU - UFRJ 46

47 10 m de vegetação = - 1 db(a) Fig. A18 PROARQ e DTC FAU - UFRJ 47

48 Glossário Pequeno glossário informal. Menos que uma definição científica precisa, que englobe todo o espectro necessário a plena compreensão dos preceitos envolvidos, este glossário busca, respeitando a veracidade das informações, uma re-apresentação dos conceitos científicos básicos ao estudo arquitetônico de conforto ambiental, em linguagem leiga, favorecendo sua compreensão. Quando necessário, no trato diário, poderão e deverão ser consultados os livros mencionados na bibliografia. 1. Higrotermia Calor - calor é a energia transferida entre corpos de diferentes temperaturas. Ocorre até que os dois atinjam uma mesma e nova temperatura, situada entre as anteriores. É medido em unidade de energia, que no sistema internacional é representada pelo Joule (J). Entretanto quando nos referimos ao ser humano, por vezes utilizamos outra unidade, a caloria (cal), que representa a quantidade de calor necessária para que 1 grama de água aumente em um grau Celsius (ou Kelvin). A equivalência se faz segundo a fórmula: 1J=0,24 cal. Ou 1cal. = 4,18J. Clima - é o conjunto de fenômenos meteorológicos que caracterizam, durante um período longo, o estado médio da atmosfera e sua evolução em determinado lugar. Nos interessamos, ao projetar a duas situações climáticas : o que acontece ao longo do ano, sobretudo para as edificações de uso permanente, e as estações críticas, ou seja em geral verão e inverno. Condução - consiste na troca de calor entre dois corpos em contato, ou dois pontos de um mesmo corpo, que estejam a temperaturas diferentes: 40ºC q 20ºC O valor desta troca - chamado intensidade do fluxo térmico - varia segundo a distância entre os pontos, a diferença de temperatura e o tipo de material envolvido. A fórmula de cálculo é: onde λ é a condutibilidade térmica do material e e a espessura q = λ t, e do elemento (parede, por exemplo); λ é definido em W/mºC; e em metros, T em ºC, o que gera a unidade de fluxo q em W/m 2 Condensação - é a troca térmica proveniente da mudança de estado gasoso para líquido. O ar possui uma certa capacidade de retenção de água, sob a forma de vapor, que aumenta sobretudo à medida que a temperatura aumenta. Quando o ar é resfriado, esta capacidade se reduz, podendo chegar a uma temperatura limite (temperatura de ponto de orvalho). Podemos observar este fenômeno nos banheiros, após um banho de chuveiro no inverno, quando o vapor d'água quente, ao entrar em contato com a superfície mais fria dos azulejos (ou do teto) se condensa e goteja. Se por um lado esta condensação é acompanhada de um gasto de energia equivalente ao de evaporação, por outro, em arquitetura, torna-se fonte de patologias, se não antecipado e tendo as superfícies protegidas. Convecção - troca de calor entre dois corpos em contato, sendo um deles sólido e outro fluido (líquido ou gás), que estejam a temperaturas diferentes. A intensidade do fluxo térmico se expressa por: q= h c T, (W/m 2 ) onde h c (W/mºC ) é um coeficiente de trocas térmicas por convecção, que varia segundo a posição da troca - horizontal ou vertical - e a velocidade de passagem do fluido. PROARQ e DTC FAU - UFRJ 48

49 Ar a 18 C Tempo 1 tempo 2 tempo 3 Ar a 19 C Ar a 18 C Parede a 20 C Ar a 18 C Ar a 19 C Parede a 19 C Ar a 17 C Ar a 18 C Parede a 18 C Diagrama psicrométrico - reunião de dados de temperatura (seca e de bulbo úmido) e umidade (absoluta e relativa) do ar, sob forma de gráfico segundo as relações encontradas na natureza. Energia - no contexto da dualidade energia-potência, seria a potência utilizada por um determinado período de tempo. A unidade é Joule, embora possa ser expressa também por Wh (ou de forma menos freqüente, e ultrapassada BTU ou ainda caloria (cal)). A conversão se faz : 1kJ = 0,278Wh, ou 238,66 cal, ou ainda 0,948 BTU Equinócio - época do ano em que a trajetória aparente solar nos oferece, em toda a Terra a mesma duração para o dia e para a noite. Acontece 2 vezes por ano, nos dias 23 de setembro e 22 de março nos dias Ver também solstício. Evaporação - é a troca térmica proveniente da mudança de estado líquido para o gasoso de um corpo, no nosso caso a água. É necessário uma certa quantidade de energia para esta troca, que varia segundo a umidade ambiente e a velocidade do ar. O fenômeno inverso chama-se Condensação. Higrotermia - na realidade existe uma relação indissociável entre o valor da temperatura e da umidade do ar para o conforto humano, assim, em Conforto Ambiental usa-se este termo - higrotermia - para caracterizar a relação desta duas grandezas físicas, ao invés de simplesmente Térmica ou Higrometria. Em países onde os valores de umidade permanecem sempre estáveis ou dentro dos limites aceitáveis, a Higrometria tende a ser colocada de lado como fonte de desconforto e estuda-se somente os fenômenos térmicos. Hora legal, hora solar - a hora legal é aquela que marca nosso relógio (quando certo), em cada cidade. Altera-se em algumas épocas do ano - horário de verão - quando, pelo fato da trajetória solar ser mais extensa, e o dia começar mais cedo e terminar mais tarde (ver diagramas solares), opta-se por retroceder em uma hora os relógios, fundamentalmente para economizar energia elétrica, embora também proporcione um período de lazer pós-trabalho muito benéfico ao ser humano. A hora que é marcada nos gráficos solares, no entanto corresponde à realidade, ou seja o meio dia solar acontece quando o Sol passa elo meridiano local, dividindo o dia em duas metades idênticas. É o meio dia solar. As demais horas se somam ou se subtraem como as legais. Há alguns outros fatores que a diferenciam da hora legal, ligados sobretudo ao fato de que a Terra não é, como a abstraímos, esférica, nem roda precisamente sobre seu eixo. De uma forma geral, a zero hora de cada dia é marcada sobre o meridiano de Greenwich, que por convenção possui a longitude 0. A partir daí a cada 15 de longitude, contabiliza-se uma hora a mais ou a menos, segundo se esteja a leste ou a oeste dele. Em seguida, existe um acerto nesses valores, decididos politicamente, para evitar um excesso de fusos horários sobre um mesmo país, ou conjunto deles. No Brasil, nosso meridiano de referência é o que passa por Brasília. Assim, para um cálculo preciso, a diferença em graus de longitude em relação a ela 1 dará - na proporção de 4 minutos para cada grau de distância, a hora solar da localidade. Metabolismo - é a produção de calor interna ao corpo humano, permitindo a este manter sua temperatura interna em torno de 36,7 C. Ao metabolismo de base de um corpo em descanso se soma um valor metabólico necessário à execução de uma determinada atividade. Como exemplo, uma pessoa dormindo relaxada produz 70 Watts; em movimento moderado, sentada, pode 1 existe ainda uma correção, expressa pela Equação do tempo devido à alternância do eixo da Terra, mas o observatório oficial já faz esta conta quando escutamos : "Em Brasília...: PROARQ e DTC FAU - UFRJ 49

50 produzir de 130 a 160 W; chegando até a produzir 1.100W, durante pouco tempo, executando tarefas pesadas.(fonte Koenigsberger) Microclima - clima específico de uma área geográfica muito reduzida que se diferencia, por circunstância de relevo ou urbanização, do clima da região que a cerca. Potência - no contexto térmico, seria a capacidade máxima de produzir / consumir energia de um corpo, seja uma lâmpada ou uma hidroelétrica. É medida em Watt. Outras expressões também traduzem potência como: J/s,kcal/h, BTU/h ou HP. As conversões se fazem assim: 1W = J/s, ou a 0,862kcal/h, ou a 3,41BTU/h ou a 0,001HP. Assim Itaipu pode produzir MW, uma lâmpada incandescente pode consumir 60W e uma lâmpada fluorescente compacta pode consumir 11W para fornecer o mesmo nível de iluminação da incandescente anterior. Radiação - troca de calor entre dois corpos sem contato entre si, que estejam a temperaturas diferentes. A troca é feita através de suas capacidades de emitir e absorver energia térmica. Esta troca variará segundo os aspectos geométricos e físicos das superfícies envolvidas. Os principais coeficientes envolvidos serão os coeficientes de absorção (α) e de emissividade (ε). No caso das construções, trabalhamos muito com o coeficiente de absorção da energia solar, e de absorção e emissividade na faixa do infravermelho. Solstício - Época do ano em que a trajetória aparente do Sol que corresponde ao percurso extremo solar. Existem dois solstícios: o de verão, onde ocorre o dia mais longo do ano, e o de inverno, que nos oferece o dia mais curto do que a noite Outro nome sempre associado é o de Equinócio, momento do ano em que o percurso solar caracteriza-se por oferecer, em toda a Terra, a mesma duração do dia e da noite. No hemisfério Sul, o solstício de verão acontece no dia 22 de dezembro às 12:00h (hora solar), momento em que no Hemisfério Norte estará, por oposição, acontecendo o solstício de inverno. Nosso solstício de inverno acontece no dia 21 de junho, quando o Hemisfério Norte se regozija com seu dia mais longo. Nas latitudes mais altas, de climas muito frios e pouca radiação solar, esse dia é comemorado com muita música, muita alegria (para se dar uma idéia da importância da data, é por exemplo quando os parisienses, normalmente muito sisudos e rigorosos quanto ao barulho, comemoram seu dia da Música, onde qualquer um pode tocar, com ou sem maestria, instrumentos diversos nas ruas, bares, becos de Paris até o raiar do dia seguinte) Temperatura - é a grandeza física que permite medir quanto um corpo está frio ou quente, em relação a determinados padrões fixos na natureza. O padrão mais conhecido é o da escala Celsius (ou centígrado) ( C), que divide dois destes pontos, o da fusão do gelo e o da evaporação da água em 100 partes, chamadas graus. Esta mesma parte, mas aplicada a um outro valor, do teórico zero absoluto, forma a escala Kelvin (K). Antigamente os anglo-saxões (e hoje alguns americanos) utilizavam o padrão de outra mistura, mais fria que o da fusão do gelo, a mistura de água e álcool, que gerou o padrão Fahrenheit ( F), mais frio que o zero grau Celsius. As equivalência entre as o o F 32 C o escalas se fazem segundo as fórmulas: = e K = C Temperatura resultante - temperatura resultante das principais influências térmicas em determinado ambiente, simplificadamente resumida como a média aritmética da temperatura do ar e das paredes circunvizinhas. Em climas onde a umidade relativa fique entre 40 e 70%, podemos dizer que se equivale à temperatura do conforto sentido. Umidade do ar - umidade atmosférica é o resultado da evaporação contínua das águas, do solo úmido e da transpiração dos animais e vegetais. Umidade absoluta (ou específica) do ar - quantidade de água retida no ar. É expressa em gramas de água por cada Kg de ar seco ou em gramas de água por m 3 de ar seco. Umidade relativa - é a relação entre a quantidade de água contida no ar na temperatura ambiente e aquela máxima que ele poderia conter à mesma temperatura. Assim um ar a 0% é certamente um ar seco, e ele saturará a 100%. Exemplo abaixo, onde vemos os valores de umidade absoluta, 0, 60, 84 e 120 gramas de água por cada kg de ar; e as relativas, 0, 50, 70 e 100%. PROARQ e DTC FAU - UFRJ 50

51 + água + + 0%UR Ar seco = 0 g de água/kg de ar 50%UR Ar qq = 60 g de água/kg de ar 70 %UR Ar qq =84 g de água/kg de ar chuva 100%UR Ar do orvalho = 120 g de água/kg de ar 2. Iluminação Acomodação - ajuste focal do olho, geralmente espontâneo, com a finalidade de olhar para um objeto situado a certa distância, objeto de seu interesse. Acuidade visual - é a clareza de visão de detalhes. Pode ser qualitativa (ou seja traduzindo a capacidade de ver os objetos próximos de maneira distinta), e quantitativa, um pouco mais complicada de explicar, mas que significa a reciprocidade do ângulo de separação entre dois objetos vizinhos ( a nível de pontos ou linhas) que o olho pode ver separados. Campo visual (do olho, ou dos olhos) - extensão angular do espaço no qual um objeto pode ser percebido, quando os olhos observam um objeto diretamente na frente. O campo pode ser monocular (relativo a um só olho) ou biocular. Condição de céu: relação entre a quantidade de nuvens observada e a superfície total da abóbada celeste divide-se usualmente em: claro nuvens em menos de 1/3 da superfície total da abóbada celeste parcialmente 1/3 a 2/3 da superfície total da abóbada celeste coberta de nuvens nublado nublado mais de 2/3 da superfície total da abóbada celeste coberta de nuvens encoberto abóbada celeste totalmente coberta de nuvens, em que o Sol não é visível Contraste - avaliação subjetiva da diferença de aparência de duas partes de um campo de visão, vistas ao mesmo tempo ou sucessivamente. Desempenho visual - termo usado para descrever tanto a velocidade com que os olhos funcionam, como a precisão com que uma tarefa visual pode ser executada. Eficiência Luminosa (de uma fonte) - quociente do fluxo luminoso emitido por uma fonte e a sua potência de consumo Unidade: lumen/w. Fluxo luminoso - é a quantidade visível do fluxo radiante emitido por uma fonte. Ou, mais precisamente, a quantidade derivada do fluxo radiante emitida pela radiação, de acordo com sua ação sobre um receptor seletivo cuja sensibilidade espectral é definida pelas eficiências espectrais padrão. Unidade: lumen, lm. Iluminância, iluminamento - é o nível de iluminamento ( ou de luz),ou seja a parte do fluxo luminoso que incide sobre cada ponto de uma superfície, por unidade de área. Símbolo: Ev, E.Unidade: lux, lx ( equivale a lumen/m 2 ). Não confundir com Luminância. Variação da aparência de cor, como função da luminância Iluminância (Lux) Aparência de cor da luz Quente Intermediária Fria < 500 agradável neutra fria PROARQ e DTC FAU - UFRJ 51

52 estimulante agradável neutra > 3000 não natural estimulante agradável Intensidade luminosa (de uma fonte numa dada direção) - é o quociente do fluxo luminoso saindo da fonte e propagado num elemento de ângulo sólido, contendo a direção dada e o elemento de ângulo sólido (ou seja, o fluxo luminoso aplicado ao cone gerado pela sua emissão). Unidade: candela, cd. 1 candela = 1 lúmen/ steradiano. Luminância - é a luz que é refletida pelo plano de trabalho observado nos olhos do observador. É a grandeza que mais se aproxima à sensação visual da luminosidade de uma superfície. E na realidade a relação entre a intensidade luminosa de uma fonte e a sua superfície aparente. Vulgarmente chamada de brilho. A percepção das luminâncias depende da iluminância e do coeficiente de reflexão de uma superfície. Símbolo: ( L ); Unidade: candela por metro quadrado(cd/m 2 ), Luz - radiação, natural ou não, capaz de causar uma sensação visual direta, ou seja, radiação visível. Nanômetro - repartição da unidade metro, utilizada para medir o comprimento de onda visível. Símbolo: nm. 1 nm = 10-9 m (ou 0, m). Sistema visual - grupo de estruturas orgânicas compreendendo o olho, o nervo ótico e certas partes do cérebro que transformam o estímulo de luz em um complexo de excitação de nervo, cuja correlação subjetiva é a percepção visual. Temperatura de cor (cromaticidade) Medida científica do equilíbrio dos comprimentos de onda encontrados em qualquer luz branca. A unidade é o Kelvim, abreviadamente K. Típicas temperaturas de cor são 2800K (incandescentes), 3000K (halógenas e fluorescentes), 4100K (fluorescente branca fria) e 5000K (fluorescentes que simulam a luz do dia). 3. Acústica Temperatura de cor Aparência de cor (de lâmpadas não coloridas) > 5000 K fria (branca- azulada) K intermediária (branca) < 3300 K quente (branca-avermelhada) Amplitude- é o deslocamento máximo atingido por uma molécula em relação à sua posição de equilíbrio, medida em metro (m). Veja representação gráfica em onda sonora senoidal Barreira Acústica é o elemento que, colocado entre a fonte e o receptor, visa provocar a difração das ondas sonoras. A atenuação provocada por uma barreira depende de sua altura e posição em relação à fonte e ao receptor. F A a B b R O cálculo exato da atenuação provocada por uma barreira é relativamente complexo, entretanto existem algumas fórmulas simplificadas. Uma barreira simples pode ser calculada pela fórmula: t = log(n) onde: t é a atenuação provocada pela barreira N é o numero de Fresnel (N > 1), N = 2 δ/λ δ = (A+B) - (a+b) λ é o comprimento de onda PROARQ e DTC FAU - UFRJ 52

53 Comprimento de onda (λ) é a distância percorrida em um ciclo completo, pela onda senoidal, medida em metro (m). É função da velocidade do som em um meio e da freqüência. (λ = c/f). Veja representação gráfica em onda sonora senoidal Curvas de ponderação São circuitos eletrônicos usados nos aparelhos de medição sonora que permitem que a resposta obtida seja corrigida por faixa de freqüência. Existem diversas curvas (A, B, C, D). A curva (A) corresponde ao ouvido humano padrão. Conversão de db para db(a) 63 Hz 125 Hz 250 Hz 500 Hz 1000 Hz 2000 Hz 4000 Hz 8000 Hz Decibel O decibel (ou a décima parte do Bel 1 ) é a unidade utilizada em Acústica para quantificar os níveis de pressão (NPS), intensidade (NIS) e de potência sonoras (NWS) encontrados ou necessários. É uma unidade adimensional pois relaciona um determinado valor de pressão (ou intensidade, ou potência) sonora a um valor de referência de mesma unidade. Suas fórmulas são: NPS = 20 log P onde: P é a pressão sonora ( em Pascal) P P o o é a pressão de referência (2 x 10-5 Pa) limiar de audibilidade I onde: I é a intensidade do som ( em Watt/m 2 ) NIS = 10log I I o o é a intensidade de referência (10-12 W/m 2 ) limiar de audibilidade NWS = 10 log W onde: W é a potência da fonte ( em Watt) W W o o é a potência de referência (10-12 W) Eco - é o som secundário, gerado por reflexão, que chega ao ouvido do receptor com um atraso de 1/15 segundos em relação ao som direto. Considerando uma temperatura de 22 0 C, este percurso corresponde a, aproximadamente, 22 metros. Os ecos podem ser evitados pelo uso de materiais absorventes ou pela colocação de anteparos intermediários quando a distância entre fonte a superfície refletora for superior a 11 metros. Espectro sonoro - Assim como a luz, que pode ser decomposta em cores (espectro luminoso), um ruído ou som complexo possui sua energia distribuída em várias faixas de freqüência (o espectro sonoro). O que propicia a determinação da quantidade de energia sonora contida em cada faixa de freqüência. Como o ouvido humano não é sensível a pequenas variações de freqüência, o espectro sonoro foi dividido em faixas de freqüência maiores, as bandas de oitava. Uma oitava é definida por um intervalo em que a freqüência máxima da faixa é igual ao dobro da mínima. As oitavas normalizadas, dentro da faixa audível, são as seguintes: 31,5 Hz 63 Hz 125 Hz 250 Hz 500 Hz 1000 Hz 2000 Hz 4000 Hz 8000 Hz 16000Hz Focos - é fenômeno que ocorre quando, devido a uma superfície convexa, dois ou mais raios refletidos convergem para um mesmo ponto. superfície convexa Fonte Foco Fórmula de Norris-Eyring: é uma fórmula de cálculo de tempo de reverberação recomendada quando este é determinado por poucas reflexões (TR < 1,6 s) T r = 0,161V Slog n(1 α) onde: T r é o tempo de reverberação, em segundos V é o volume da sala, em m 3 S é a área interna da sala, em m 2 1 Unidade que era utilizada para medir perdas em linhas telefônicas, assim denominada em homenagem a Alexander Graham Bell PROARQ e DTC FAU - UFRJ 53

54 α é o coeficiente médio de absorção da sala Fórmula de Millington-Sette: é uma fórmula de cálculo recomendada para cálculo do Tempo de Reverberação quando há grande variação de materiais de revestimento, ou de coeficientes de absorção dos revestimentos T r = 0,161V 1 α [ Slog ( )] i n i onde: T r é o tempo de reverberação, em segundos V é o volume da sala, em m 3 S i é a área dos diferentes revestimentos internos, em m 2 α i é o coeficiente de absorção de cada revestimento Freqüência - é o número de vezes que um ciclo sonoro se repete, em um determinado período de tempo, em ciclos por segundo (cps) ou Hertz (Hz). Quanto maior o número de ciclos, mais alta a freqüência. Matematicamente seria o inverso do período (f=1/t). Divide-se em: Altas freqüências (1.400 a Hz) = sons agudos (grande comprimento de onda) Baixas freqüências (20 a 360 Hz) = sons graves (pequeno comprimento de onda) Veja representação gráfica em onda sonora senoidal Índice de Redução Sonora É expresso pela fórmula: R W i = 10log onde Wi é a potência Wt incidente sobre a superfície de 1 elemento e Wt é a potência acústica transmitida pelo elemento (ex. Parede). Intensidade Sonora - É a quantidade de energia transportada por uma onda sonora, em um ponto e direção determinados, por unidade de superfície normal à direção da onda. Unidade: W/m 2. Mascaramento - É a elevação subjetiva do limiar de audibilidade: na presença de um ruído de fundo muito elevado, o som de interesse precisa ter mais energia para ser percebido. Assim, é muito mais fácil conversar em um apartamento silencioso que numa rua de tráfego pesado (ou em uma boate). Potência Sonora - É a energia liberada por uma fonte, por unidade de tempo. Unidade: Watt (W). Pressão Sonora - É a diferença entre a pressão do ar, em um determinado instante, e a pressão atmosférica normal (ou pressão estática). Unidade: Newton por metro quadrado (N/m 2) ou Pascal (Pa). Onda Sonora Senoidal É a representação gráfica do deslocamento de um som puro. Caracteriza-se pelos seguintes parâmetros: amplitude (A), comprimento (λ), período (T), e freqüência ( f ): pressão 0 A T tempo pressão 0 ciclo completo A PROARQ e DTC FAU - UFRJ 54 λ distância.na direção de propagação do som...

55 Período (T) Freqüência (f) Amplitude (A) Comprimento de onda (λ) tempo necessário para que uma onda sonora execute um ciclo completo, em segundo (s) número de vezes que um ciclo completo se repete em um determinado período de tempo, em ciclos por segundo (cps) ou Hertz (Hz). Quanto maior o número de ciclos, mais alta a freqüência. Matematicamente seria o inverso do período ( f =1/T ): deslocamento máximo atingido por uma molécula em relação à sua posição de equilíbrio, medida em metro (m). distância percorrida pela onda senoidal em um ciclo completo, em metro. É função da velocidade do som em um meio e da freqüência. ( λ = c/f ) Ruído de fundo É todo e qualquer ruído percebido em um determinado local que não seja o som de interesse (ou ruído útil). Por exemplo: o ruído do tráfego, do ar condicionado, dos vizinhos,... Som - é toda e qualquer vibração mecânica em um meio elástico na faixa de áudio freqüência (TB-143/ABNT). Ao vibrar um corpo produz a perturbação do meio que o envolve de tal forma que as moléculas do meio não se deslocam, mas oscilam em torno de uma posição de equilíbrio, provocando zonas de compressão (alta pressão) e rarefação (baixa pressão). Pode ser classificado como: puro quando composto de uma única freqüência (único comprimento de onda). Por exemplo: o som de um diapasão. Pode ser representado como uma onda senoidal. complexo Mais comum, é o som composto por várias freqüências. Pode ser representado como a soma de diversas ondas senoidais (uma para cada faixa de freqüência). Velocidade da onda sonora (c), é a rapidez de deslocamento da onda sonora, em metro por segundo (m/s). Varia em função da temperatura, densidade e homogeneidade do meio de propagação. Quanto mais denso o meio, mais rápida a propagação. Fórmula de cálculo: t c = , t - temperatura em C 273 Ao ar livre a alteração da velocidade do som na atmosfera, por variações de temperatura, podem provocar a refração das ondas sonoras, ocasionando um ligeiro desvio na trajetória original. Velocidade do som (c) em alguns materiais de construção ( em m/s) Material Ar a borracha cortiça água madeira tijolo concreto aço/ vidro 20 C Velocidade a a a a PROARQ e DTC FAU - UFRJ 55

56 Anexos 1. Higrotermia Anexo T1 Diagrama Bioclimático de Givoni O diagrama de Givoni pode ser mais bem explorado considerando a plotagem de diversos tipos de horas ocupadas no programa Analysis Bio 2.0 (disponível no Laboratório de Informática ou em download junto ao Labeee da UFSC). Entretanto,para uma primeira avaliação, a simples plotagem de valores nesta planilha pode ajudar a definir as estratégias e suas representações arquitetônicas TBU[ C] TBS[ C] W[ g/ Kg ] Fonte Programa Analysis 2.0 Bio - UFSC - ECV - Lab EEE - N Legenda: zona Estratégias mais eficientes 1 Conforto higrotérmico 2 Ventilação 3 Resfriamento evaporativo 4 Massa térmica para resfriamento 5 Ar condicionado 6 Umidificação 7 Massa térmica e aquecimento solar 8 Aquecimento solar passivo 9 Aquecimento artificial 10 Ventilação + massa térmica para resfriamento 11 Ventilação + massa térmica para resfriamento. + Resfriamento evaporativo 12 Massa térmica para resfriamento. + Resfriamento evaporativo Fonte: Givoni in LAMBERTS, DUTRA e PEREIRA PROARQ e DTC FAU - UFRJ 56

57 Anexo T2 Cartas solares para diversas latitudes Independentemente das cartas solares e do transferidor disponíveis em transparência colorida, arrolamos aqui as outras cartas solares que cobrem o Estado do Rio de Janeiro como banco de dados. Para um melhor uso no desenho do projeto, elas devem ser ampliadas, na mesma escala do transferidor, em cor. O livro "Manual de Conforto térmico" da Anésia Frota e Sílvia Shiffer (ver bibliografia) oferece ainda cartas para outras latitudes, de forma a cobrir todo o território nacional. Lembramos apenas que na prática utilizar cartas solares cuja variação de latitude entre o local e a representada seja de 3, não resulta em desvios significativos (Fonte: Anésia). PROARQ e DTC FAU - UFRJ 57

58 Anexo T3 Variação de radiação solar (I) recebida ao longo de um dia por m 2 de plano projetado na cidade do Rio de Janeiro. Simulação feita para planos de diversas orientações e inclinações. PS: Ângulos formados com a horizontal. Dados fornecidos pelo programa CASAMO. VERÃO Simulação feita para um dia típico de fevereiro Valores (I) em Wh/m 2, considerando ângulo I % Laje plana Albedo = 0,2 Turbidez (Linke) = 4 0º Eixo N-S Fachadas Coberturas desagregadas Ex: Telhado Colonial Coberturas planas Ex: Telhado de Fibrocimento ângulo I % Ângulo I % ângulo I % N 90º º º S 90º º º L 90º º º O 90º º º Eixo NE- SO Fachadas Coberturas desagregadas Ex: Telhado Colonial Coberturas planas Ex: Telhado de Fibrocimento ângulo I % Ângulo I % ângulo I % NE 90º º º SO 90º º º NO 90º º º SE 90º º º INVERNO Simulação feita para um dia típico de junho Valores (I) em Wh/m 2, considerando Albedo = 0,2 Turbidez (Linke) = 4 Eixo Fachadas N-S Laje plana Coberturas desagregadas Ex: Telhado Colonial ângulo I % 0º Coberturas planas Ex: Telhado de Fibrocimento ângulo I % Ângulo I % ângulo I % N 90º º º S 90º º º L 90º º º O 90º º º Eixo NE- SO Fachadas Coberturas desagregadas Ex: Telhado Colonial Coberturas planas Ex: Telhado de Fibrocimento ângulo I % Ângulo I % ângulo I % NE 90º º º SO 90º º º NO 90º º º SE 90º º º Rio de Janeiro: Latitude 22 54' Sul PROARQ e DTC FAU - UFRJ 58

59 Anexo T4 Valores médios de absorção solar (α) e absorção e emissividade (α e ε) infravermelha para alguns tipos de materiais opacos (segundo diversos autores). MATERIAL absorção para a radiação solar (α) absorção e emissividade (α e ε) infravermelha entre 10ºC e 40ºC superfície preta e fosca 0,90 0,94 telha ou tijolo de barro vermelho 0,70 0,90 telha ou tijolo de barro cor amarela, couro 0,60 0,90 vidro de janela (3mm) (ver anexo 12) transparente 0,93 1 alumínio, ouro ou bronze brilhante 0,40 0,50 latão, alumínio fosco, aço galvanizado 0,50 0,25 tinta branca 0,25 0,9 tinta amarela, laranja, vermelha clara 0,4 0,9 tinta vermelha escura, verde clara, azul 0,6 0,9 clara tinta marrom clara verde escura, azul escura 0,8 0,9 tinta marrom escura, preta 0,95 0,9 telha de alumínio fosco, aço galvanizado 0,55 0,25 chapa nova de alumínio e ferro galvanizado 0,55 0,25 chapa suja de alumínio e ferro galvanizado 0,80 0,25 telha de concreto natural 0,65 0,90 telha de concreto pintada de preta 0,90 0,90 telha de fibrocimento nova 0,50 0,95 telha de fibrocimento suja 0,70 0,95 revestimento tipo asfalto, betume 0,90 0,85 revestimento tipo caiação 0,30 0,95 revestimento tipo "whitewash" novo 0,12 0,90 revestimento tipo "whitewash" 0,40 0,90 revestimento de alumínio 0,30/0,65 0,20/0,60 revestimento de branco laca brilhante 0,16 0,91 revestimento de branco óleo 0,20 0,90 1 Do material vidro quando aquecido, não confundir com sua capacidade de transmissão na faixa do infravermelho, PROARQ e DTC FAU - UFRJ 59

60 Anexo T5 Alguns materiais de construção e suas características térmicas médias. (Segundo FROTA e fabricantes ver bibliografia) MATERIAL condutividade (λ) W/mºC densidade (d ou ρ) Kg/m³ calor específico (c) J/Kg ºC aço 52, adobe 0,59/0, água 0, alumínio 230, argamassa de cal e cimento 0, asfalto com areia 1, cimento amianto 0, cobre concreto 1, concreto cavernoso 1, concreto celular (bloco) 0, cortiça (placas de granulado) 0, cortiça comprimida 0, duralumínio 160, fibra de vidro 0, gesso em placas 0, lã de rocha 0, lã de vidro 0, madeira aglomerada (painel) 0, madeira de balsa 0, madeira de pinho 0, madeira em painel compensado 0, madeira em painel aglomerado 0, palha comprimida 0, papelão 0, pedra ardósia 2, pedra granito 3, pedra mármore 3, poliestireno em espuma rígida 0, poliestireno expandido ("isopor") 0, telha de fibro-cimento 0,65/0, /2000 telha de fibra vegetal (tipo ONDULINE) 0, telhas de barro 0, terra argilosa seca 0, terra comprimida (bloco) 1, terra úmida 0, tijolo de concreto furado (19x19x39)-8 furos 0, tijolo maciço prensado 0, vidro 1, zinco 112, PROARQ e DTC FAU - UFRJ 60

61 Anexo T6 Tabela de BEAUFORT (ref.: GRET, ver bibliografia) Escala de Beaufort Velocidade dos ventos Fenômenos comumente observados 0 0 a 0,2 m/s a fumaça (churrasqueira, chaminé, cigarro,etc.) sobe de forma vertical. 1 0,3 a 1,5 m/s o vento faz a fumaça se inclinar, mas ainda não consegue girar um cata-vento. 2 1,6 a 3,3 m/s o ser humano percebe o vento no rosto, as folhas das árvores e do cata-vento começam a se mexer. 3 3,4 a 5,4 m/s as folhas e os pequenos ramos das árvores das árvores se mexem de forma contínua e o vento faz as bandeiras se mexerem. 4 5,5 a 7,9 m/s o vento tira a poeira do chão e levanta folhas de papel. 5 8,0 a 10,7 m/s as pequenas árvores começam a balançar e começa a fazer espumas nas ondinhas dos lagos. 6 10,8 a 13,8 m/s fios elétricos começam a se mexer e fica muito difícil usar guardachuva. 7 13,9 a 17,1 m/s as árvores ficam completamente agitadas e fica muito difícil de se andar de frente para o vento. 8 17,2 a 20,7 m/s os pequenos ramos das árvores se quebram e não se pode andar normalmente sem um esforço terrível, de frente para o vento. 9 20,8 a 24,4 m/s as telhas dos telhados começam a ser arrancadas, ocorrem pequenas catástrofes com relação à casa ,5 a 28,4 m/s normalmente só ocorre no mar. Quando ocorre na terra, pode arrancar árvores com a raiz. PROARQ e DTC FAU - UFRJ 61

62 Anexo T7 Valores estimados de redução da velocidade do vento meteorológico face aos obstáculos de projeto: entorno, aberturas e tipos de esquadria. (Fonte: Van Straten) 1) Cálculo inicial: R parcial (m³/h) = S entrada/ saída (m²) * v estação metereológica (m/s) * c 1 * c 2 * c 3 * 3600s/h Onde: S- área mínima entre entrada e saída de ar do ambiente; V - valor da velocidade do vento em campo livre (obtido junto às estações metereológicas); C 1 - coef. de redução segundo a obstrução no entorno da edificação; C 2 - coef. de redução segundo o ângulo entre a direção do vento e a normal à fachada considerada C 3 - coef. de redução segundo o tipo de esquadria Quadro 1: Entorno coeficiente c1 : Tipo de entorno % de aproveitamento Planície, zona rural de plantio, lagos, etc Subúrbio de casas, urbanismo de pouco porte 66 Centro de cidade, áreas densamente construídas 33 Quadro 2: Ângulo (planta) do eixo das aberturas com a direção dos ventos incidentes coeficiente c2: Situação Ângulo com o eixo da abertura % Vento normal à fachada Vento paralelo à fachada 90 0 Quadro 3: Tipo de esquadria ( descrito via ângulo dos elementos móveis horizontais da janela) coeficiente c3: Situação Angulo % Se d=1,8m Se d=5,4 m Horizontal Vertical 90 0 Com essas tabelas faz-se o cálculo estimativo da renovação de ar provável em um ambiente por diferença de pressão ( uso para compensar ganhos internos de ocupantes e iluminação): Quadro 4 : Valores de referência: alguns indicadores de projeto para cálculo de necessidades mínimas de renovação de ar, segundo Fernandez,P: Atividade/qualidade da renovação Razoável Boa Excelente Atividade bastante sedentária 130 m 3 /h.pessoa 200 m 3 /h.pessoa 400 m 3 /h.pessoa Atividade 220 m 3 /h.pessoa 330 m 3 /h.pessoa 670 m 3 /h.pessoa Compensar iluminação artificial 16m 3 /h.m 2 piso 23m 3 /h.m 2 piso 45m 3 /h.m 2 piso PROARQ e DTC FAU - UFRJ 62

63 2) Incremento, em caso de áreas úteis das aberturas desiguais (entre entrada e saída) no resultado obtido anteriormente: R total = R parcial + percentual vindo da tabela de correção abaixo. % 40 PORCENTAGEM DE AUMENTO RELAÇÃO SAÍDA/ENTRADA OU VICE-VERSA Gráfico de correção da vazão para aberturas desiguais Fonte: JORGENSEN, R. Fan Engeneering, in Queiroz, T. Exemplo de aplicação da fórmula acima: Casa em uma região muito construída, vento considerado a 3,5m/s S=2m² S=6m 30 o Cálculo: Relação de áreas = 6/2 = 3 c 1-0,33 c 2-0,97 c 3-0,26 Planta Corte 45 o R parcial= S * v* c 1 *c 2 * c 3 * 3600s/h R parcial = 2*3,5*0,33*0,97*0,26*3600 R parcial=2097,3 m³/h Incremento= 30% R total = 2726,1 m³/h PROARQ e DTC FAU - UFRJ 63

64 Anexo T8 Tipos possíveis de aberturas de janelas. Vantagens e desvantagens. TIPOS DE ESQUADRIA CARACTERÍSTICAS VANTAGENS DESVANTAGENS PROJETANTE DESLIZANTE (MAXIM-AR) Possui uma ou mais folhas que podem ser movimentadas em torno de um eixo horizontal, com translação simultânea deste eixo. Efeito de sucção dos ventos inferiores. Abrindo em ângulo de até 90º, facilita a limpeza e ventilação. Se não puder abrir 90º, diminui o fluxo horizontal. DE ABRIR (FOLHA SIMPLES OU DUPLA) É formada por uma ou mais folhas que se movimentam mediante rotação em torno de eixos verticais fixos, coincidentes com as laterais das folhas. Permite 100% de aproveitamento do vento incidente. Fácil limpeza da face externa. Ocupa espaço interno quando aberta para dentro. Não permite regulagem ou direcionamento do fluxo de ar. Não permite tela ou grade se abrir para fora, ou cortina, se abrir para dentro. BASCULANTE Possui eixo de rotação horizontal centrado ou excêntrico não coincidente com as extremidades superior ou inferior da janela. Boa repartição do fluxo. Pode vir a aceitar fluxos superiores e/ou inferiores. Ventilação constante em dias de chuva sem vento. Pequena projeção interna e externa, permitindo uso de tela ou cortina. Não libera o vão totalmente. Estanqueidade reduzida devido ao grande comprimento de juntas. PIVOTANTE INTERNA (OU DE TOMBAR) Possui uma ou mais folhas que podem ser movimentadas mediante rotação em torno de um eixo horizontal fixo, situado na extremidade inferior da folha. Boa para cômodos pequenos, permite superfícies abertas em alturas diferentes. Não ocupa espaço interno. Reduz a área de ventilação, sobretudo em caso de chuvas. Difícil limpeza da face externa. Não permite o uso de tela ou grade na face externa. Libera parcialmente o vão. Não direciona bem o fluxo de ar. DE CORRER VERTICAL Possui uma ou mais folhas que se movimentam por deslizamento horizontal no plano da folha. Fácil operação. Ventilação regulável conforme abertura das folhas. Permite instalar grades, persianas ou cortinas. Não ocupa espaço interno. Direciona o vento em ambientes pequenos. Por direcionar o vento, deve ser usada em áreas extensas e com um grande número de folhas. Vão livre para ventilação de apenas 50%. Riscos de infiltração de água através dos drenos do trilho inferior, em vedações mal executadas. Dificuldade de limpeza da face externa. Nã di i b PROARQ e DTC FAU - UFRJ 64

65 Anexos TIPOS DE ESQUADRIA CARACTERÍSTICAS VANTAGENS DESVANTAGENS DE CORRER GUILHOTINA Possui uma ou mais folhas que se movimentam por deslizamento vertical no plano da folha. Possui as mesmas vantagens da janela de correr, caso as folhas tenham sistemas de contrapeso ou sejam balanceadas. Do contrário, as folhas devem ter retentores nas guias do marco. Além das desvantagens da janela de correr, exige manutenção mais frequente para regular a tensão dos cabos e o nível das folhas. Risco de quebra de cabos. PROJETANTE Possui uma ou mais folhas que podem ser movimentadas mediante rotação em torno de um eixo horizontal fixo, situado na extremidade superior da folha. Boa para cômodos pequenos, permite superfícies abertas em alturas diferentes. Não ocupa espaço interno. Difícil limpeza da face externa. Não permite o uso de tela ou grade na face externa. Libera parcialmente o vão. Não direciona bem o fluxo de ar. REVERSÍVEL (DE ABRIR E TOMBAR) Possui uma ou mais folhas que podem se movimentar em torno dos eixos vertical e horizontal, coincidentes com a lateral e extremidade inferior da folha, respectivamente. As mesmas vantagens das janelas de abrir e de tombar (pode ser utilizada destas duas formas). Necessita grande rigidez no quadro da folha para evitar deformações. Limitação no uso de grades, persianas ou telas. Acessórios de custo l d PIVOTANTE (HORIZONTAL E VERTICAL) Possui uma ou várias folhas que podem ser movimentadas mediante rotação em torno de um eixo horizontal ou vertical, não coincidente com as laterias e extremidades da folha. Facilidade de limpeza da face externa. A janela pivotante horizontal permite direcionamento do fluxo de ar para cima ou para baixo. A pivotante vertical permite direcionar o fluxo de ar para a direita ou para a esquerda. Ambas ocupam pouco espaço na área de utilização Dificulade para instalação de tela, grade, cortina ou persiana. Para grandes vãos necessita de fechos perimétricos. PROARQ e DTC FAU - UFRJ 65

66 Anexos Anexo T9 Diversos fatores de sombra normalmente utilizados em projetos Tipo de objeto arquitetônico servindo como máscara FS Fator de sombra (ou radiação luminosa obstruída) Brises verticais (E-O) de cor clara (para lat 30 S) 0.40 Brises verticais (E-O) de cor média (para lat 30 S) 0.50 Brises horizontais (N-S) de cor clara (para lat 30 S) 0.50 Brises horizontais (N-S) de cor média (para lat 30 S) 0.60 Toldo de cor claro 0.60 Toldo de cor escura 0.80 Persiana de enrolar, fechada, deixando de abertura 5%, cor clara 0.80 Persiana de enrolar, fechada, deixando de abertura 5%, cor escura 0.90 Cortina de trama fechada, cor clara 0.70 Cortina de trama fechada, cor 0.85 Cortina de tecido de trama aberta, cor clara 0.30 Cortina de tecido de trama aberta, cor escura 0.50 Persiana de cor clara 0.60 Persiana de cor escura 0.80 Anexo T10 Valores de transmissão de calor para vidros Coeficiente global de transmissão de calor para alguns tipos de envidraçamento, dado em W/m 2 ºC (quanto menor o coeficiente, maior a capacidade de isolamento térmico) Tipos de vidro (Vidros planos) Sem dispositivos de sombreamento Com dispositivos de sombreamento Inverno Verão Inverno Verão Simples, incolor 6,2 5,9 4,7 4,6 Duplos incolores, com espaço entre vidros de: 5 mm* 3,5 3,7 3,0 3,3 6 mm* 3,3 3,5 2,7 3,1 13 mm** 2,8 3,2 2,4 3,0 Triplos incolores, com espaço entre vidros de: 6 mm* 2,2 2,5 1,8 2,3 13 mm*** 1,8 2,2 1,5 2,0 * Espessura dos vidros = 3 mm ** Espessura dos vidros = 6 mm *** Vidros externos com 6 mm e vidro intermediário com 3 m PROARQ e DTC FAU - UFRJ 66

67 Anexos 2. Iluminação Anexo L1 Níveis de iluminância para atividades diversas (Fonte: IES) Atividade no interior I (lux) Escritórios corredores 220 Escritórios - salas gerais Farmácias - área de manipulação Farmácias - depósito de uso 320 Hospitais - corredores de enfermagem - diurno 220 Hospitais - corredores de enfermagem - noturno 32 Hospitais escadas 220 Hospitais - lobby diurno 540 Hospitais - lobby noturno 220 Hospitais - quartos de pacientes 320 Hospitais - sala de operações de emergência (fora do foco) 1100 Hotéis - área específica de recepção 320 Hotéis banheiros Hotéis lobby 110 Hotéis quartos Moradias - área de barbear e maquiagem 540 Moradias - área de estudos 750 Moradias - área de passagem de roupa 500 Moradias - área de refeição 160 Moradias - área para conversas, descanso, entretenimento 110 Moradias corredores 110 Moradias - cozinha - área de preparação de alimentos 1500 Moradias - cozinha em geral 500 Moradias - escritórios - zonas de escrita 750 Moradias - escritórios - zonas de leitura de jornais, livros etc Moradias - mesa de jogos 320 Moradias - zonas de costura - tecidos escuros, médios, claros 2200,1100,540 Salões de dança 54 Anexo L2 Esquema de luminância para interiores (Fonte: OSRAM, manual) Cd/m² Qualidade observada Sensibilidade máxima de contraste Luminância permissível para luminárias Luminância preferida da tarefa 100 Luminância preferida de teto e parede Satisfatoriamente distinguível Feições da face humana 5 2 Vagamente distinguível 1 Luminância recomendada em rodovias PROARQ e DTC FAU - UFRJ 67

68 Anexos Anexo L3 Fatores de reflexão (%) de diferentes materiais opacos e cores (Fonte: Cintra do Prado, L. Iluminação Natural São Paulo FAU USP, 1961) Materiais /cores (%) de reflexão materiais/ cores (%) de reflexão Aço inox cores médias alumínio polido cores muito claras asfalto sem poeira 7 cores muito escuras 0-15 Cal esmalte casca de ovo 81 espelhos cerâmica vermelha 30 fazenda de veludo preto 0,2-1 concreto aparente 55 fazenda escura (lã) 2 Cor amarela gesso (branco) Cor azul 5-55 grama escura 6 Cor bege granilite 17 Cor branca granito 40 Cor branca livros em estantes Cor cinzenta madeira clara 13 Cor creme madeira escura 7-13 Cor parda 8-50 marfim Cor pérola mármore branco 45 Cor preta 4-8 nuvens 80 Cor rosa papel branco Cor verde pedregulho 13 Cor vermelha terra 1-20 cores claras tijolo cores escuras troncos de árvores 3-5 Anexo L4 Fatores de reflexão, transmissão e absorção de materiais translúcidos (Fonte: OSRAM, Manual) Material % reflexão % % Efeito resultante transmissão absorção Vidro Opaco negro 0,5 0 0,95 Vidro Opaco branco 0,75...0,80 0 0,25...0,20 Reflexão difusa Vidro Transparente 2 a 4 mm 0,08 0,9 0,02 Transmissão dirigida Vidro Mate externo 1,5 a 3 mm 0,07...0,20 0,87...0,63 0,06...0,17 Transmissão semi Vidro Mate interno 1,5 a 3 mm 0,06...0,16 0,89...0,77 0,05...0,07 dirigida Vidro Opal branco 2 a 3 mm 0,30...0,55 0,66...0,36 0,04...0,08 Vidro Opal vermelho 2 a 3 mm 0,04...0,05 0,04...0,02 0,92...0,93 Vidro Opal laranja 2 a 3 mm 0,05...0,08 0,10...0,06 0,85...0,86 Vidro Opal amarelo 2 a 3 mm 0,25...0,30 0,20...0,12 0,55...0,58 Transmissão difusa Vidro Opal verde 2 a 3 mm 0,08...0,10 0,09...0,03 0,83...0,87 Vidro Opal azul 2 a 3 mm 0,08...0,10 0,01...0,03 0,82...0,87 Papel branco 0,60...0,80 0,10...0,20 0,30...0,10 Papel apergaminhado 0,50 0,30 0,20 Pergaminho 0,48 0,42 0,10 Seda branca 0,28...0,38 0,61...0,71 0,01 Seda colorida 0,20...0,10 0,54...0,13 0,44...0,86 Reflexão e transmissão difusas Reflexão semidirigida. Transmissão difusa PROARQ e DTC FAU - UFRJ 68

69 Anexos Anexo L5 Tipos de lâmpadas (Fonte: Catálogo GE) TIPO CARACTERÍSTICAS POTÊNCIA (Watts) VIDA MÉDIA PRINCIPAIS APLICAÇÕES 9W 11W horas BIAX As lâmpadas BIAX e DOUBLE BIAX necessitam de reator convencional apropriado, trazendo starter interno à lâmpada. Possuem diversas tonalidades de cor. 13W 18W 25W horas Podem ser aplicadas em salas de estar, corredores, garagens,hotéis e condomínios, pois têm uma durabilidade 10 vezes maior que as lâmpadas comuns. DOUBLE BIAX TRIPLE BIAX As lâmpadas TRIPLE BIAX e 15W 20W 23W horas PERFORMANCE foram desenvolvidas para substituir as incandescentes comuns sem necessidade de qualquer adaptação, pois já vêm com rosca e reator eletrônico. Elas reduzem o consumo de enrgia elétrica em até 75%. 28W horas Lugares onde a luz permaneça acesa por mais de 3 horas, tais como: salas de estar, quartos, restaurantes e instalações prediais individuais ou de grande porte. PERFORMANCE 2D Devido ao seu design avançado e exclusivo, as lâmpadas 2D fornecem a maior quantidade de luz em fluorescente compacta, substituindo lâmpadas de até 150W. 39W horas Com luz suave ao longo de todo o seu contorno, estas lâmpadas permitem uma grande variedade de aplicações, como: salões, cozinhas e salas de estar CIRCLITE Lâmpada fluorescente com formato circular, onde se deseja iluminação uniforme e com bom nível. 21W 25W horas Este tipo de lâmpada pode ser utilizada em salas de jantar, cozinhas, varandas, áreas de serviço e também aparentes, pois seu formato é inovador e combina com qualquer tipo de decoração. PROARQ e DTC FAU - UFRJ 69

70 Anexos TIPO CARACTERÍSTICAS POTÊNCIA (Watts) VIDA MÉDIA PRINCIPAIS APLICAÇÕES FLUORESCENTE TRIMLINE Reduzem o consumo de energia em 20% comparando com as fluorescentes tradicionais. Utilizam retores específicos de partida rápida, não usando os reatores das fluorescentes comuns. 17W 32W horas Devido ao baixo consumo e eficiência luminosa, esta lâmpada é muito versátil, podendo ser usada na cozinha, garagem e adega. FLUORESCENTE UNIVERSAL FLUORESCENTE WATT-MISER Podem ser usadas em circuitos convencionais ou de parada rápida, com baixo custo operacional e alta eficiência luminosa. Reduzem o consumo de energia em 15% comparando com as fluorescentes tradicionais de 40W, porém utilizam o mesmo reator. 20W 40W 34W horas horas Ideais para iluminação comercial e industrial, áreas residenciais e aplicações específicas. GLOBE Formato decorativo em forma de uma bola, esta lâmpada vem com rosca E-27 encaixando-se em qualquer adaptador comum e com reator incorporado. 15W 20W horas Pode ser aplicada em locais onde há necessidade de luminosidade por um longo período. Ideal para salas de jantar ou para criar um efeito decorativo no ambiente. PAR-38 HIR PAR-38 DICHRO COLORIDO SILICONE COLORIDO As lâmpadas PAR-38 HIR possuem o revolucionário POW-IR- FILM que reaproveita o calor da lâmpada para gerar mais luz, proporcionando substancial economia de energia e um facho de luz 1/3 mais frio do que as lâmpadas convencionais. As DICHRO Coloridas possuem filtros especiais na parte interna da lente que permitem a emissão de de luz colorida de altíssima qualidade. As SILICONE Coloridas possuem suas lentes pintadas externamente com películas coloridas. 60W 100W 65W 100W 150W horas horas As lâmpadas PAR- 38 HIR possuem as mesmas características e aplicações das PAR- 38, acrescidas de uma maior vida e economia de energia. No caso das PAR-38 Dichro e Silicone Colorido, os facho de luz colorida proporcionam bonitos efeitos decorativos que embelezam os ambientes nos quais são aplicadas. PROARQ e DTC FAU - UFRJ 70

71 Anexos TIPO CARACTERÍSTICAS POTÊNCIA (Watts) VIDA MÉDIA PRINCIPAIS APLICAÇÕES PAR-20 e PAR-30 Lâmpadas halógenas compactas que permitem melhorar os sistemas com refletoras comuns, simplesmente trocando as lâmpadas existentes pelas PAR-20 e PAR-30, obtendo aumento na intensidade de luz sem o custo adicional de novas luminárias. 50W horas Estas lâmpadas são perfeitas para o projeto de iluminação de embutir ou destacar elementos na decoração, onde são atraentes devido à sua estética. KIT PAR-38 O KIT PAR-38 é composto por uma lâmpada PAR-38 ou uma PAR-38 DICHRO COLORIDO, mais uma luminária tipo espeto. 120W 150W horas Sua iluminação dirigida foi feita para destacar as formas e texturas de árvores, flores e arbustos. Em locais externos, a luminária tipo espeto facilita sua aplicação. PAR-38 São lâmpadas projetores fabricadas com vidro resistente a choques térmicos, podendo ser expostas ao tempo, proporcionando um preciso e intenso facho de luz. 120W horas São ideais em aplicações externas para destaque dos elementos arquitetônicos e das plantas dos jardins. Além disto, sua iluminação é um importante elemento de segurança externa de sua residência. BOLINHA e BOLINHA COLORIDA Lâmpadas de reduzido tamanho e com diversos acabamentos coloridos com potência de 15W (amarelo, azul, laranja, verde e vermelho), para iluminação decorativa ou branco nas potências de 15W, 25W e 40W para iluminação suave. 15W 25W 40W horas Podem ser aplicadas em lustres, abajures, espelhos e cordões coloridos para decoração interna e externa. BUGLITE e WEEKEND Fabricadas com pintura especial que não transmite as radiações que atacam os insetos. 60W 100W horas Estas lâmpadas são ideais para uso interno ou externo na sua casa, sítio, acampamento e em todo lugar onde os insetos são atraídos pelas lâmpadas comuns. PLANTILUX Emite quantidades balanceadas de radiações de luz vermelha e azul, tornando-se um importante complemento no desenvolvimento sadio das plantas. 60W horas São recomendadas para uso interno, como um complemento da luz solar para aquelas plantas que estão em locais de pequena iluminação. Além de auxiliar no desenvolvimento, também será uma fonte de destaque de sua planta. PROARQ e DTC FAU - UFRJ 71

72 Anexos TIPO CARACTERÍSTICAS POTÊNCIA (Watts) VIDA MÉDIA PRINCIPAIS APLICAÇÕES Luz mais branca e fria! Tamanho compacto. PRECISE (Dicróica) CRISTAL É a combinação de avançadas tecnologias que englobam óptica de precisão, lâmpadas halógenas e filtros dicróicos, que resultaram em uma fonte de luz de pequenas dimensões e de altíssima precisão, que recebeu o justo nome de PRECISE. Luz clara e brilhante, este é o modelo de lâmpada mais popular entre as pessoas. Tratase de uma lâmpada de baixo custo de reposição e com ampla variedade de potências para atender às diversas necessidades de iluminação. 50W 15W 25W 40W 60W 75W 100W 150W 200W horas horas O brilho, o contraste e a excelente reprodução das cores proporcionados pelas lâmpadas PRECISE as tornam ideal para a iluminção de destaque de quadros, tapeçarias, móveis, etc. Graças ao controle do facho é possível criar ambientes com vários níveis de luz, criando uma atmosfera especial em sua residência. Pode ser utilizada na iluminação geral em qualquer ambiente da sua residência. É recomendado o uso de um difusor para se obter uma iluminação mais suave e agradável. GELADEIRA/FOGÃO e PYGMY São projetadas para suportar as condições adversas de temperatura e espaço encontradas nas geladeiras e fogões. 15W 40W horas As lâmpadas Geladeira/Fogão foram desenvolvidas para uso em eletrodomésticos, porém, graças à sua base E-27, possuem a versatilidade de também serem utilizadas em lustres e arandelas. A lâmpada Pygmy possui base E-14, própria para uso nos modernos refrigeradores e freezers. REFLETORA R-63/R-75, REFLETORA R-63 COLORIDAS É uma fonte de luz compacta, eficiente e versátil que, possuindo seu próprio refletor interno que não se deteriora, proporciona luz dirigida. As lâmpadas coloridas possuem filtros coloridos pintados externamente. 40W 60W 100W horas Desenvolvidas para o uso em spots e luminárias de embutir, estas lâmpadas podem ser utilizadas para valorizar quadros, objetos de arte, móveis, etc. As lâmpadas coloridas oferecem adicionalmente o efeito decorativo das cores. MAX LUZ Lâmpada de luz suave e aconchegante que, devido ao seu formato atraente, pode ter um efeito decorativo. 40W 60W 75W 100W horas Iluminação de salas de estar, dormitórios, etc. Aplicadas em abajures que localizados em determinados lugares de sua casa, destacarão a decoração de seu ambiente. Lâmpadas decorativas que graças aos seus formatos e acabamentos claro e leitoso, se tornam um requintado complemento de decoração. 25W 40W 60W horas Estas lâmpadas possuem grande efeito decorativo em lustres, platons e abajures. VELA CLARA e VELA LEITOSA PROARQ e DTC FAU - UFRJ 72

73 Anexos Anexo L6 RadLite: Níveis de Iluminação para o Rio de Janeiro INTERPRETAÇÃO DE DADOS FORNECIDOS PELO RadLite PARA A CIDADE DO Rio de Janeiro RadLite Programa para Cálculo de Radiações sobre Superfícies e Simulação de Janelas Mestrado em arquitetura FAU-UFRJ - Eduardo B P de Castro EXEMPLO 1 - INVERNO Estação Meteorológica de: Praça XV, RJ (a mais próxima do edifício) Latitude 22,90 e Longitude 43,17 Mês da Simulação: Junho Orientação: 180 graus 0=sul / -90=oeste / +90=leste / 180=norte (fachada NORTE) Nível de Iluminação da Fachada NORTE no mês de JUNHO E = Iluminância (lux) Hora E Céu CLARO E Céu ENCOBERTO 6, , , , , , , , , , , , , ,0 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 12,0 13,0 14,0 15,0 16,0 17,0 18,0 E Céu CLARO (lux) E Céu ENCOBERTO (lux) Ganho de Calor na Fachada NORTE no mês de JUNHO I = Energia Solar (W/m 2 ) Hora I Céu CLARO I Céu ENCOBERTO 6, , , , , , , , , , , , , ,0 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 12,0 13,0 14,0 15,0 16,0 17,0 18,0 I Céu CLARO (W/m2) I Céu ENCOBERTO (W/m2) PROARQ e DTC FAU - UFRJ 73

74 Anexos INTERPRETAÇÃO DE DADOS FORNECIDOS PELO RadLite PARA A CIDADE DO Rio de Janeiro RadLite Programa para Cálculo de Radiações sobre Superfícies e Simulação de Janelas Mestrado em arquitetura FAU-UFRJ - Eduardo B P de Castro EXEMPLO 2 - VERÃO Estação Meteorológica de: Praça XV, RJ (a mais próxima do edifício) Latitude 22,90 e Longitude 43,17 Mês da Simulação: Dezembro Orientação: 180 graus 0=sul / -90=oeste / +90=leste / 180=norte (fachada NORTE) Nível de Iluminação da Fachada NORTE no mês de DEZEMBRO E = Iluminância (lux) Hora E Céu CLARO E Céu ENCOBERTO 6, , , , , , , , , , , , , ,0 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 12,0 13,0 14,0 15,0 16,0 17,0 18,0 E Céu CLARO (lux) E Céu ENCOBERTO (lux) Ganho de Calor na Fachada NORTE no mês de DEZEMBRO I = Energia Solar (W/m 2 ) Hora I Céu CLARO I Céu ENCOBERTO 6, , , , , , , , , , , , , ,0 7,0 8,0 9,0 10,0 11,0 12,0 13,0 14,0 15,0 16,0 17,0 18,0 I Céu CLARO (W/m2) I Céu ENCOBERTO (W/m2) PROARQ e DTC FAU - UFRJ 74

75 Anexos Anexo L7 Tabela de iluminamento médio em plano horizontal menor valor anual -EH1 (lux) segundo menor valor anual -EH2 (lux) Estação (Estado) Latitude Longitude Altitude (m) Boa Vista (RR) 2 49'N 60 39'W Macapá (AP) 0 10'N 51 03'W Uaupés (AM) 0 08'S 67 05'W Manaus (AM) 3 08'S 60 01'W Juazeiro (BA) 9 25'S 40 30'W Rio Branco (AC) 9 58'S 67 48'W Brasília (DF) 15 47'S 47 56'W Belo Horizonte (MG) 19 56'S 43 56'W Vitória (ES) 20 19'S 40 20'W Alto Itatiaia (RJ) 22 25'S 11 50'W Petrópolis (RJ) 22 31'S 43 11'W Rio de Janeiro (RJ) 22 54'S 43 10'W Cabo Frio (RJ) 22 59'S 42 02'W São Paulo (SP)* 23 39'S 46 37'W Ponta Grossa (PR) 25 06'S 50 10'W Caxias do Sul (RS) 29 10'S 51 12'W Porto Alegre (RS) 30 01'S 51 13W Rio Grande (RS) 32 01'S 52 05'W Dados de iluminamento médio em plano horizontal para algumas cidades brasileiras (Fonte: IPT - Recomendações para adequação climática e acústica, 1986). Dados calculados em função dos valores de radiação média global no plano horizontal, considerando um fator de eficiência luminosa para radiação igual a 100 lm/ w, distribuição típica de céu encoberto. Valores para 8 e 16horas. * - Os dados de São Paulo estão colocados como referência, pois estes dez últimos anos se caracterizaram na cidade por um forte aumento da poluição do ar, o que deve modificar - atenuando- bastante os valores fixados. PROARQ e DTC FAU - UFRJ 75

76 Anexos Anexo L8 - Ábacos para determinação de distâncias mínimas entre: edificações, fachadas internas de prismas de iluminação, etc... (Fonte : IPT) Para garantir um iluminamento mínimo de 150 lux às 8 horas e 16 horas entre 80 e 90% dos dias do ano. Em função das características da abóboda celeste da região, da altura das edificações e da dimensão das aberturas. J/A (%) Legenda: J = área da janela; A = área do piso do ambiente; θ = ângulo de obstrução - Ábacos para determinação de distâncias mínimas entre: edificações, fachadas internas de prismas de iluminação, etc... (Fonte : IPT PROARQ e DTC FAU - UFRJ 76