A INFLUÊNCIA DAS LEIS DE OCUPAÇÃO DO SOLO URBANO NA GESTÃO DA QUALIDADE DO AR

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1 A INFLUÊNCIA DAS LEIS DE OCUPAÇÃO DO SOLO URBANO NA GESTÃO DA QUALIDADE DO AR Ana Paula Bender 1, Ricardo H. M. Godoi 2 e Maurício Dziedzic 3 1 Aluna do Programa de Mestrado em Gestão Ambiental, UnicenP, bender@unicenp.edu.br 2 Professor do Programa de Mestrado em Gestão Ambiental, UnicenP, ricardo.godoi@unicenp.edu.br 3 Coordenador do Programa de Mestrado em Gestão Ambiental, UnicenP, dziedzic@unicenp.edu.br RESUMO O crescente estímulo ao adensamento das grandes metrópoles, aliado à evolução dos materiais utilizados na construção civil teve como conseqüência a verticalização das edificações junto às vias de tráfego intenso de veículos, considerados hoje a maior fonte móvel de poluição atmosférica. Nos chamados cânions urbanos, ruas cercadas de altos edifícios em ambos os lados, ocorre a diminuição da ventilação natural e o acúmulo das emissões veiculares. A dispersão de poluentes depende de fatores climáticos, como direção e velocidade do vento externo, bem como da relação entre a largura (W) da rua e a altura (H) dos edifícios adjacentes, sendo esta passível de controle por meio de leis de ocupação do solo. O artigo tem como objetivo salientar a influência dos parâmetros previstos na legislação na qualidade do ar no nível da rua, de forma a conscientizar planejadores urbanos quanto à importância destas relações no provimento de melhores condições de saúde para a população atingida. PALAVRAS-CHAVE: qualidade do ar, cânions urbanos, urbanismo bioclimático. 1. INTRODUÇÃO A qualidade do ar passou a ser considerada um problema ligado à saúde pública a partir da Revolução Industrial, quando começaram a ser adotadas técnicas baseadas na queima de grandes quantidades de carvão, lenha e, posteriormente, óleo combustível. O uso intensivo dessas técnicas acarretou na perda gradativa da qualidade do ar nos grandes centros urbanoindustriais, com reflexos nítidos na saúde de seus habitantes (RUSSO, 2002). No século XX, os centros urbanos tornaram-se mais adensados e populosos, marcados pelo uso crescente de veículos automotores, sobretudo no Brasil, que privilegia o transporte rodoviário (AZUAGA, 2000). Como conseqüência, o aumento nos níveis de poluição atmosférica tem acarretado efeitos adversos como exacerbação da asma e outras doenças

2 respiratórias, morte prematura e alguns tipos de câncer, com maior incidência na população residente próxima às ruas de alto intenso de veículos (MIRAGLIA, 2005). De acordo com Russo (2002), a ventilação no espaço urbano é de grande importância para reduzir os efeitos das emissões de contaminantes. Por esse motivo a ventilação deve ser sempre considerada nos parâmetros edilícios e fazer parte de planos de gestão da qualidade do ar. Santos (2001) observa que o traçado das vias deve ser estabelecido de modo a facilitar a ventilação do espaço, levando em conta os aspectos climáticos para que não comprometa a arquitetura da cidade ou mesmo a saúde e bem estar de seus ocupantes. Daí o papel do planejamento das cidades no estabelecimento de parâmetros adequados de verticalização e ocupação do solo. Fatores que Interferem na Dispersão de Poluentes Taxas adequadas de ventilação facilitam a dispersão de poluentes na microescala, que depende basicamente de fatores meteorológicos velocidade e direção do vento e morfológicos ou geométricos, ou seja, largura e comprimento da rua e altura das edificações. Estudos recentes têm demonstrado estas relações a partir de testes em túneis de vento e modelos computacionais, aplicados aos chamados cânions urbanos, termo criado por Oke (1987 apud VARDOULAKIS, et al 2002) para designar vias cercadas de altos edifícios em ambos os lados. Apesar de originalmente ser aplicado a ruas estreitas, o termo tem sido freqüentemente utilizado para ruas largas, ou avenidas cânion, permitindo também aberturas em suas paredes (VARDOULAKIS, et al 2002). Velocidade e Direção do Vento Em relação à influência do vento, sabe-se que quando sopra perpendicular ao eixo da rua um vórtice central é criado (figura 1), fazendo com que as concentrações no lado oposto à direção do vento (barlavento) sejam de 2 a 3 vezes mais elevadas em relação ao lado do vento (sotavento).

3 VENTO DOMINANTE CONCENTRAÇÕES PRÉ-EXISTENTES SOTAVENTO BARLAVENTO EDIFÍCIO VÓRTICE CENTRAL RECEPTOR EDIFÍCIO VIA DE TRÁFEGO Figura 1 Esquema de formação do vórtice central no interior do cânion (adaptada de VARSDOULAKIS et al. 2002). Para a mesma situação, quando o vento é paralelo ao eixo, na direção do tráfego, há um acúmulo de poluentes próximos à fonte e as concentrações nos dois lados da rua tornamse semelhantes. Este efeito também pode ser observado quando a velocidade do vento é baixa ou inferior a 2m/s. Neste caso há o desaparecimento do vórtice central e a turbulência gerada pelos automóveis torna-se fundamental para a dispersão dos poluentes. Park et al (2003) concluem que o decréscimo no ângulo formado entre a direção do vento e o eixo da rua produz uma redução da dispersão de poluentes, ou seja, a melhor situação de ventilação ocorre quando o vento sopra perpendicular ao eixo da rua. Características Morfológicas A rugosidade e a porosidade são características morfológicas que determinam o desempenho da estrutura urbana em relação a um maior ou menor aproveitamento dos ventos. Segundo Santos (2004), a rugosidade pode ser entendida como as diferenças de alturas entre as edificações, responsáveis por alterar significativamente a forma de deslocamento das massas de ar.

4 Romero (2000) considera que a construção de edifícios altos entre edifícios baixos, ou seja, o aumento da rugosidade, favorece a ventilação. Na situação inversa, quando os edifícios possuem a mesma altura, forma-se uma barreira que desloca o ar, sem que este penetre no tecido urbano. Da mesma forma, as pesquisas de Xiaomin et al (2005) mostram uma forte influência da simetria da rua ou rugosidade na estrutura do vórtice. Segundo os autores, o transporte e a difusão de poluentes dependem do modo como o ar sopra dentro do cânion (formação do vórtice) e das trocas efetuadas com o ar externo, acima dos edifícios. Enquanto o espaçamento e as alturas relativas da massa edificada formam uma relação concernente à rugosidade, caracterizada a partir do volume e geometria da massa urbana, a porosidade, que é representada pela maior ou menor permeabilidade de uma estrutura urbana à passagem dos ventos e expressa através da relação entre espaços abertos e espaços confinados, é definida a partir da estrutura de parcelamento, índice de ocupação, existência de espaços vazios e largura das vias (SANTOS, 2004). Desta forma, as características morfológicas podem ser avaliadas por meio da taxa W/H, ou a largura da rua sobre a altura das edificações, primeiramente identificada por Oke (1987 apud VARDOULAKIS, et al 2002). Tendo em vista a influência da geometria na ventilação urbana, faz-se necessária a revisão da legislação aplicada à ocupação do solo, responsável pelo controle efetivo das taxas W/H. Parâmetros urbanos como faixas de recuo obrigatórias interferem diretamente na dimensão da caixa da rua (W) e conseqüentemente na porosidade das vias, já que podem reduzir ou ampliar a distância entre as edificações, tornando-as mais ou menos permeáveis à passagem do ar. A altura máxima permitida (H), geralmente elevada e uniforme ao longo das vias, bem como os afastamentos laterais entre as massas edificadas, contribuem para a redução ou aumento da rugosidade, podendo facilitar ou dificultar as trocas de ar. Desta forma, no presente estudo são considerados os parâmetros de recuo frontal e altura das edificações, com o objetivo de avaliar a situação morfológica mais eficiente quanto à dispersão de poluentes no nível da rua. 2. ANÁLISE Pode-se dizer que os modelos de dispersão são instrumentos técnicos de gestão ambiental, já que permitem analisar a influência dos parâmetros envolvidos e a simulação de diferentes situações, dando suporte à tomada de decisão.

5 A metodologia consiste em avaliar diferentes configurações de uma rua-teste, variando os recuos frontais e as alturas das edificações adjacentes (tabela 1). Para tanto, foi aplicado o modelo WinOSPM Operational Street Pollution Model, desenvolvido pelo Departamento Ambiental Atmosférico do Instituto Nacional de Pesquisa Ambiental da Dinamarca, de aplicação específica para cânions urbanos. No desenvolvimento do modelo foi utilizada a opção simplificada, que não requer dados complexos de entrada e que visa somente simular como as concentrações de um dado poluente variam em função da geometria da rua. Tabela 1 Configurações geométricas avaliadas. Situação Recuo Frontal W = Caixa da Rua + Altura das Edificações, (m) Recuo Frontal (m) H (m) Variável a sotavento Variável a barlavento Variável em ambos os lados Os resultados são avaliados para os receptores A e B, localizados em lados opostos da rua, com altura de 2 m acima do solo, próxima à zona de respiração de pedestres. O receptor A fica no lado de sotavento, enquanto o receptor B fica a barlavento. Para comparar as diferentes simulações, são levadas em conta as concentrações para o vento soprando perpendicular (180 ) em relação ao eixo da rua e para as velocidades médias de 6 m/s, 2 m/s e 0,5 m/s. A situação 1 corresponde ao completo adensamento da rua, com recuo frontal de 5m, exigido pela legislação de Curitiba, e altura média de 20 pavimentos, aproximadamente 50 m, conforme indicado na figura 2. De forma a avaliar os benefícios do aumento do recuo e conseqüente aumento da caixa da rua (W) em relação à redução das alturas das edificações, foram estabelecidas as situações 2 e 3, respectivamente. A primeira teve o recuo aumentado de 5 m para 8 m em cada lado, correspondendo à largura final de 36 m (figura 5). No segundo caso as alturas reduziram-se de 50 m para a média de 35 m, conforme ilustra a figura 8. Possivelmente a situação 2 seja mais vantajosa em relação à 3, já que há o aumento da

6 permeabilidade da via. Intercalando as alturas dos edifícios, são apresentadas as situações 4, 5 e 6, na face a sotavento, a barlavento e em ambas as faces, respectivamente (figuras 11, 14 e 17). Espera-se que, ao intercalar as alturas, as concentrações se reduzam na medida em que a rugosidade da massa edificada aumenta. Os resultados são apresentados de forma resumida na tabela PAVIMENTOS ELEVAÇÃO FRONTAL RECEPTOR A RECEPTOR B VENTO 01 PLANTA BAIXA Figura 2 Situação 1: caixa da rua com 30 m e altura média dos edifícios de 50 m. Os pares de figuras 3 e 4, 6 e 7, 9 e 10, 12 e 13, 15 e 16, e 18 e 19, referem-se, respectivamente, às situações 1 a 6. Essas figuras mostram as concentrações de poluentes previstas nos receptores A e B, respectivamente, para velocidades de vento variando entre 0 e 6 m/s e direções de vento variando de 0 a 360º.

7 Figura 3 Situação 1, receptor A. Figura 4 Situação 1, receptor B. 20 PAVIMENTOS ELEVAÇÃO FRONTAL RECEPTOR A RECEPTOR B VENTO 02 - RECUO DE 8M PLANTA BAIXA Figura 5 Situação 2: caixa da rua com 40 m e altura média dos edifícios de 50 m.

8 Figura 6 Situação 2, receptor A. Figura 7 Situação 2, receptor B. 20 PAVIMENTOS ELEVAÇÃO FRONTAL RECEPTOR A RECEPTOR B VENTO 03 - ALTURA DE 35M PLANTA BAIXA Figura 8 Situação 3: caixa da rua com 30 m e altura média dos edifícios de 35 m.

9 Figura 9 Situação 3, receptor A. Figura 10 Situação 3, receptor B. Tabela 2 Concentrações do poluente (ppb) em relação às configurações simuladas e diferentes velocidades do vento. Situação 01 Situação 02 Situação 03 Situação 04 Situação 05 Situação 06 V(m/s) A B A B A B A B A B A B 6m/s m/s ,5m/s De uma forma geral, é evidente a influência da velocidade e direção do vento externo (acima dos edifícios) bem como da diferença entre as faces a sotavento (receptor A) e barlavento (receptor B) na variação da concentração do poluente. Quanto à alteração da relação W/H, percebe-se que a situação 2 ou o aumento da faixa de recuo é mais eficiente se comparada à situação 3, onde as alturas das edificações são

10 menores, sobretudo quando a velocidade do vento é mais baixa. Entretanto, esta diferença é observada apenas no lado de barlavento. Alterando as alturas das edificações, como nas situações 4, 5 e 6, observa-se uma redução efetiva das concentrações do poluente, principalmente quando a velocidade do vento é elevada. Pode-se dizer que a situação 4, onde as alturas são intercaladas na face a sotavento, é mais eficiente se comparada às situações 5 e 6, nas quais intercalam as alturas na face a barlavento e em ambas faces, respectivamente. Nestes casos, à medida que diminui a velocidade do vento, mais próximas ficam as concentrações para os receptores A e B. Comparando as situações 2 e 4, a alteração das alturas das edificações se mostra mais eficiente que o aumento do recuo, de maneira efetiva na face a sotavento e mais sutil a barlavento. Entretanto, quando a velocidade do vento é inferior a 1 m/s, a situação observada se inverte, justificando o aumento da faixa de recuo. 20 PAVIMENTOS ELEVAÇÃO - SENTIDO DO VENTO DOMINANTE RECEPTOR A RECEPTOR B VENTO 04 PLANTA BAIXA Figura 11 Situação 4: caixa da rua com 30 m, variando as alturas das edificações na face que recebe o vento diretamente.

11 Figura 12 Situação 4, receptor A. Figura 13 Situação 4, receptor B. 20 PAVIMENTOS ELEVAÇÃO - OPOSTA AO VENTO DOMINANTE RECEPTOR A RECEPTOR B VENTO 05 PLANTA BAIXA Figura 14 Situação 5: caixa da rua com 30 m, variando as alturas das edificações na face oposta ao vento.

12 Figura 15 Situação 5, receptor A. Figura 16 Situação 5, receptor B. 20 PAVIMENTOS ELEVAÇÃO - AMBAS FACHADAS RECEPTOR A RECEPTOR B VENTO 06 PLANTA BAIXA Figura 17 Situação 6: caixa da rua com 30 m, variando as alturas das edificações em ambos os lados.

13 Figura 18 Situação 6, receptor A. Figura 19 Situação 7, receptor B. 3. CONCLUSÕES Em todos os casos analisados, as concentrações nos receptores à barlavento (B) são significativamente mais elevadas que os pontos receptores à sotavento (A), já que esse último é atingido apenas pelas concentrações presentes no ar urbano e pelas emissões veiculares significativamente diluídas pelo vórtice, enquanto que o primeiro é diretamente exposto à poluição veicular (BERKOWICS et al., 1996). Além disso, os resultados indicam que: as concentrações aumentam conforme a velocidade do vento diminui; o aumento na faixa de recuo obrigatória mostra-se uma alternativa mais eficiente se comparada à redução da altura máxima das edificações, de modo uniforme. Entretanto, essa estratégia apresenta-se menos eficaz que a intercalação das alturas das edificações no lado a sotavento; desde que o vento sopre com velocidade superior a 1 m/s; não haveria necessidade de reduzir as alturas em ambos os lados da rua, o que, considerando o melhor aproveitamento do lote, seria desvantajoso;

14 o aumento da rugosidade, ou das diferenças entre as alturas das edificações a sotavento mostra-se mais eficiente em relação ao aumento da rugosidade a barlavento e de ambas as faces. Assim, recomenda-se a continuidade dos estudos com vistas à alteração de legislação da ocupação do solo urbano, tendo em vista que a situação mais viável na redução das concentrações de poluentes emitidos por veículos, dentre as alternativas aqui analisadas, é a variação das alturas máximas permitidas para edificações ou o aumento da rugosidade, desde que observados previamente o sentido do vento acima dos edifícios e sua velocidade média. Desta forma, é possível planejar o desenho da cidade de modo a evitar o acúmulo de poluentes no nível da rua e, conseqüentemente, a melhoria da qualidade do ar. Referências Bibliográficas AZUAGA, Denise. Dissertação de mestrado. Danos Ambientais Causador por Veículos no Brasil. Rio de Janeiro, BERKOWICS, Ruwim; PALMGREN, Finn, HERTEL, Ole; VIGNATI, Elisabetta. Using measurements of air pollution in street for evaluation of urban air quality meterological analysis and model calculations. Dinamarca, MIRAGLIA, Simone Georges. An Evaluation of Air Pollution Health Impacts and Costs in Sao Paulo, Brazil. São Paulo, PARK, Seong-Kyu; KIM, Shin-Do; LEE, Heekwan. Dipersion characterists of vehicle emission in an urban street canyon. Coréia do Sul, ROMERO, Marta Adriana Bustos. Princípios bioclimáticos para o desenho urbano. São Paulo: ProEditores, 2000, 2ªedição. RUSSO, Paulo Roberto. Poluição atmosférica: Refletindo sobre a qualidade ambiental em áreas urbanas. Arquivo consultado em junho de SANTOS, Rosangela Maria. Morfologia Urbana e Conforto Térmico. AUP 823: Seminário da Integração, UnB, VARDOULAKIS, Sotiris; FISHER, Bernard; PERICLEOUS, Koulis, FLESCA, Norbert. Modelling air quality in street canyons: a review. Londres, XIAOMIN, Xie; ZHEN, Huang; JIASONG, Wang. The impacto of urban street layout on local atmospheric environment. Shangai, 2005.