Análise de variáveis térmicas ambientais nos Módulos Antárticos Emergenciais

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1 ConnectingPeopleandIdeas.ProceedingsofEUROELECS.Guimarães.Portugal.ISBN AnálisedevariáveistérmicasambientaisnosMódulos AntárticosEmergenciais WagnerGomesMartins UniversidadeFederaldoEspíritoSanto,CentroTecnológico,ProgramadePósGraduaçãoemEngenhariaCivil,Vitória, EspíritoSanto,Brasil CristinaEngeldeAlvarez UniversidadeFederaldoEspíritoSanto,CentrodeArtes,DepartamentodeArquiteturaeUrbanismo,Vitória,Espírito Santo,Brasil ABSTRACT:TheEmergencyAntarcticModules(MAE)havebeenservingtoprovidecontinuityof theactivitiesthataredevelopedatthesiteofcomandanteferrazantarcticstation,afterthe firein12.consideringthefragilityofthesurroundingsandthesafetyandwellbeingofpeople inthisextremeenvironment,thepurposeofthisworkwastorealizeananalysisofthermal environment parameters in the interior of MAE, aiming the evaluation of its thermal performance. The methodology consisted of three phases: 1. review of literature and references; 2. instrumentation, collection and systematization of data; and 3. statistical and descriptiveanalysisoftheresultsandfurtherprocedures.theresultsallowedonetounderstand thebehaviouroftheconsideredparameters,highlightingthedifferenceoftemperatureinthe roomsshowingheatescapingandfailuresofthesealingsystem. Keywords: thermal performance, PostOccupancy Evaluation, thermal comfort, Comandante FerrazAntarcticStation. RESUMO:OsMódulosAntárticosEmergenciais(MAE)têmservidoparaviabilizaracontinuidade dasatividadesdesenvolvidasnaáreadaestaçãoantárticacomandanteferraz,apósoincêndio de12.considerandoafragilidadedoambienteeasegurançaeobemestardaspessoasneste meio extremo, o objetivo dessa pesquisa foi realizar uma análise de variáveis térmicas ambientais no interior dos MAE, visando a avaliação de seu desempenho térmico. A metodologiaconsistiuemtrêsetapas:1.embasamentoteóricoereferencial;2.instrumentação, coleta e sistematização dos dados; e 3. análise estatística e descritiva dos resultados e direcionamento para futuros procedimentos. O resultado permitiu compreender o comportamento das variáveis consideradas na avaliação, destacandose a diferença de temperatura nos ambientes internos evidenciando fugas de calor e falhas no sistema de vedação. Palavraschave: desempenho térmico, Avaliação PósOcupação, conforto térmico, Estação AntárticaComandanteFerraz. 1 INTRODUÇÃO AEstaçãoAntárticaComandanteFerraz EACFéoconjuntodeedificaçõesbrasileirasinstaladas desde 1984 na Península Keller (Figura 1) servindo para o desenvolvimento de atividades de cunho científico no continente gelado, que é dedicado à paz e à ciência pela comunidade internacional(souzaetal.,8). 199

2 ConnectingPeopleandIdeas.ProceedingsofEUROELECS.Guimarães.Portugal.ISBN Figura1.LocalizaçãodaEstaçãoAntárticaComandanteFerraz EACF.Fonte:Martins&Alvarez,13. Emfevereirode12umincêndiodestruiuocorpoprincipaldaEACFenasmediaçõesforam instalados os Módulos Antárticos Emergenciais MAE (Figura 2Figura 3), que estão em funcionamento desde o início de 13, tendo servido para a continuidade das atividades desenvolvidasnolocal(mech,13). Figura2.ImagemaéreadosMódulosAntárticosEmergenciais MAE.Fonte:AcervodaSecretariada ComissãoInterministerialparaosRecursosdoMar SECIRM. Figura3.OsMódulosAntárticosEmergenciais MAE.Fonte:AcervodoLaboratóriodePlanejamentoe Projetos LPPdaUniversidadeFederaldoEspíritoSanto UFES.

3 ConnectingPeopleandIdeas.ProceedingsofEUROELECS.Guimarães.Portugal.ISBN AscaracterísticaspeculiaresdaAntárticaesuareconhecidafragilidadeambientalfazcomque todasasatividadesdesenvolvidasocorramsobajurisdiçãodotratadoantártico,comespecial ênfase ao Protocolo de Proteção Ambiental, especialmente aquelas inerentes à criação de infraestrutura para a permanência segura de pesquisadores e pessoal de apoio na região (SecretariatoftheAntarcticTreaty,acessoem:1jul.14). Diantedessecenário,oobjetivodestetrabalhofoirealizarumensaiodeumaanálisepreliminar de variáveis térmicas ambientais temperatura do ar e umidade relativa nos Módulos AntárticosEmergenciais,comoumaetapainicialparaumapesquisamaisampladeavaliaçãode seu desempenho térmico, considerado como critério fundamental de sustentabilidade em edificações. Destacasequeamaioriadasedificaçõesantárticassãoatualmenteabastecidasdeenergiaa partir de motogeradores, cuja queima de combustível fóssil ocasiona, entre outras consequências,lançamentodegasesnaatmosferaeproduçãoindesejávelderuídos.devese levaremconsideração,ainda,oscustos econômicoseambientais dosprocedimentosde operaçãoemanutenção,sendoentãofundamentalqueseuusosejaotimizado.ossistemasde aquecimentoestãoentreaquelesquemaisdemandamconsumodeenergia,justificandoassim os estudos voltados para sua otimização. Considerando ainda um horizonte mais amplo, sistemaseficientesdecondicionamentopermitemoplanejamentodeedificaçõesalicerçadas emenergiaobtidasapartirdefontesrenováveis comoeólicaesolar vistoacomplexidadee dificuldade de suprimento de grandes quantidades de energia a partir desses sistemas alternativos. 2 INSTRUMENTOSEMÉTODOS Ametodologiaconsistiuem3etapasfundamentais:1.embasamentoteóricoereferencial;2. instrumentação, coleta e sistematização dos dados; e 3. análise estatística e descritiva dos resultadosedirecionamentoparafuturosprocedimentos. O trabalho foi desenvolvido alicerçado nos procedimentos recomendados por Ornstein & Roméro(1992)relativosàmetodologiadaAvaliaçãoPósOcupação APO,quejáfoiutilizada paraavaliaçãodeedificaçõesnaeacfmostrandoseadequadaaocontexto(alvarezetal.,4). Destacamse os resultados pioneiros obtidos por Fanticele (11), que também adotou os procedimentos recomendados por Ornstein & Roméro (1992) com adaptações, e que tem servido como importante referência para a pesquisa e especialmente para esta etapa, considerandoometiculosorelatodoprocessodecoleta,tratamentoeanálisedosdadospara avaliaçãodeconfortotérmiconaantigaedificaçãoprincipaldaeacf. Assim, repetindo os procedimentos anteriormente realizados com sucesso na EACF e considerandoaetapadeinstrumentaçãoecoletadosdados,asatividadesforamdivididasem duasfases:adeobtençãodedadosjuntoaosusuárioseaavaliaçãotécnica. 2.1 Obtençãodedadosapartirdosusuários EmAlvarez &Martins(13)foramapresentados osresultadosobtidosna primeirafaseda pesquisa, quando foi elaborado um questionário com perguntas gerais e específicas relacionadas aodesempenhodos MAE. Nessafaseforamidentificadosalgunsproblemas na vedaçãodeesquadrias,falhaspontuaisdeestanqueidade,diferençadetemperaturanointerior de cômodos e dificuldade em controlar a temperatura devido ao sistema de ajuste, que ocasionamdesconfortotérmicoecomprometemaeficiênciaenergéticadasedificações. 1

4 ConnectingPeopleandIdeas.ProceedingsofEUROELECS.Guimarães.Portugal.ISBN Obtençãodedadosapartirdemediçõesinloco Para a avaliação técnica das edificações foram feitas visitas exploratórias, em que foram identificadosalgunsproblemasrelacionadosaosdiversosaspectosavaliados,incluindoaqueles relacionadosaoseuconfortotérmicoeeficiênciaenergética,quecoincidiramcomosapontados pelosusuários,confirmandoseuspareceres. Seguindo os procedimentos recomendados pela NBR 2, também foram instalados aparelhos de medição de temperatura do ar, temperatura radiante e umidade relativa em cômodosescolhidosparaaamostragemporseremlocaisdemaiorpermanênciadosusuáriose emqueaexigênciaporconfortoémaior,sendoeles:camarotes2e3,enfermariaerefeitório (Figura4). Rampa/ Escada Norte Camarote1 Despensas Ent.Princ. ReparodeCAV SaladeSecagem Cozinha Circulação Refeitório Sanitário Câmaras Frigoríficas Serviço Sanitário C o r r e d o r Camarote2 Enfermaria Escritório Comunicações Sanitário Camarote3 Lavanderia Auxiliar Lavanderia Figura4.PlantabaixaesquemáticadosMódulosAntárticosEmergenciais.Fontedaimagembase:Acervoda SecretariadaComissãoInterministerialparaosRecursosdoMar SECIRM/WeatherhavenCanadaResourcesLtd. WCRL. 2

5 ConnectingPeopleandIdeas.ProceedingsofEUROELECS.Guimarães.Portugal.ISBN OsaparelhosutilizadosparaasmediçõesforamoDataLoggerHOBOU113daOnset,que medeeregistratemperaturadoareumidaderelativa;easondaexternatmchd,também daonset,acopladaaumglobonegroeaodataloggerparamediçãoeregistrodetemperatura radiante(figura5). Figura5.Aparelhosdemediçãoinstaladosnaenfermaria. ForaminstaladostrêsHOBOsemcadacômodoemalturasdiferentesdeacordocomaISO7726, sendoquefoiacopladaumasondaexternacomglobonegronohobodealturaintermediária em cada cômodo. Na enfermaria e no refeitório, que são ambientes onde as pessoas ficam sentadasoudeitadasnamaiorpartedotempo,osaparelhosforaminstaladosnasalturasde.,.6e1.metrosdopiso.comonoscamaroteshábelichesecomissoaspessoasficam emalturasdiferentes umasmaisaoaltoqueasoutras osaparelhosforaminstaladosnas alturasde.,1.e1.7metrosdopiso. Foramcoletadosdadosderegistrodehoraemhoradesdedemarçode14às16horasaté 14dejulhode14às13horas.Aintençãodasmediçõesfoiaobtençãoderegistrosemsua maiorquantidade,nãotendosidoestipuladoumhoráriodeiníciooudetérminodosmesmos. Naprogramaçãodosaparelhosdemediçãosósedeterminouqueosregistrosfossemfeitos automaticamenteecontinuamenteaopassardashoras. Apartirdasistematizaçãodosdadosderegistroemplanilhasforamelaboradosgráficos linhas dotempoeboxplots parasuamelhorvisualização,interpretaçãoecomparação,possibilitando suaanálisedescritivapreliminar.destacaseousodeboxplotsparaaanálisedosdadospor possibilitaravisualizaçãodavariabilidadedosdadosderegistroeporapresentaramediana segundoquartil comomedidaestatísticadereferência,sendoqueelaémenosafetadapelos valoresextremoseoutliersdoqueamédia,ouseja,éumamedidamaisestável.entretanto, essetipodegráficoeliminaofatortempo,restringindoaanáliseparaocasoemquestão.além disso, se observa que nos boxplots, só foram indicados os outliers mais extremos, devido à grande quantidade de registros e, consequentemente, de outliers, sendo que isso também acontecepelaeliminaçãodofatortempo. 3

6 ConnectingPeopleandIdeas.ProceedingsofEUROELECS.Guimarães.Portugal.ISBN RESULTADOS Foramelaboradosgráficosapartirdosdadosderegistroscoletadosseguidosporsuaanálise descritiva.observasequeaanálisefoifeitaapartirdacomparaçãoentreosdadosderegistros deambientescomcaracterísticasdiferentesentresiedeaparelhosdemediçãocomalturas diferentesnomesmoambienteoudeumambienteparaoutro.sendoassim,aosecompararos dadosderegistrosdoscamarotes2e3comosdadosderegistrodaenfermariaedorefeitório devese lembrar que nos camarotes os aparelhos de medição foram instalados em alturas diferentesdaquelesinstaladosnosoutrosambientes,resultando,ocasionalmente,noaumento dasdiferençasentreosvaloresderegistrosobtidosemcadarecinto. 3.1 Temperaturadoar AsFigurasFigura6aFiguraapresentamosgráficosreferentesàtemperaturadoar. Figura6.Linhadotempodatemperaturadoarnocamarote2. Figura7.Linhadotempodatemperaturadoarnocamarote3. Figura8.Linhadotempodatemperaturadoarnaenfermaria. Temp.Ar( C) Temp.Ar( C) Temp.Ar( C) Temp.Ar( C) Figura9.Linhadotempodatemperaturadoarnorefeitório. h=1,7m h=1,m h=,m h=1,7m h=1,m h=,m h=1,m h=,6m h=,m h=1,m h=,6m h=,m 4

7 ConnectingPeopleandIdeas.ProceedingsofEUROELECS.Guimarães.Portugal.ISBN Temperatura( C) Camarote2, 1, 1,7 Camarote3 Enfermaria, 1, 1,7,,6 1, AlturadoSensor(m) Refeitório,,6 1, DiferençaVerticalTemp.( C) Cam.2 Cam.3 Enf. Ref. Ambiente Obs.1:Sóconstamosoutliersmaisextremos. Obs.2:Paraelaboraçãodosboxplotsdediferençaverticaldatemperaturadoar nográficoàdireita foram consideradasasdiferençasentreosvaloresdosregistrosdossensoresinstaladosmaisaoaltonorecintoeos valoresdosregistrosdossensoresinstaladosmaispróximosaopiso. Figura.Boxplotsdatemperaturadoaredadiferençaverticaldatemperaturadoar. A partir da análise dos dados com interpretação dos gráficos percebeuse que em geral a temperatura do ar durante o período analisado foi mais alta na enfermaria, seguida pelo refeitório,sendoqueoscamarotes2e3foramosambientesemqueatemperaturadoar,em geral,foimaisbaixa. Observando os boxplots da esquerda, notase que o camarote 3 foi o cômodo onde a temperaturadoarapresentoumaiorvariabilidadedosdadosderegistronastrêsalturasdos sensores,seguidopelorefeitório,edepoispelocamarote2,sendoquenaenfermariafoionde a temperatura do ar menos variou. Ressaltase que não se trata da diferença vertical da temperaturadoar boxplotsàdireita,massimdavariabilidadedosdadosderegistro. Notouseumatendênciaparatemperaturasdoarmaisbaixasnocamarote3enaenfermaria, sendoquenoprimeirohouveregistros outliers atémesmoabaixode C.Issopodeter acontecidopordesligamentooufalhanosistemadeaquecimentooupelaaberturadejanelas, permitindoaperdadecalorparaoambienteexterno.jánocamarote2enorefeitório,emgeral osdadosderegistroapresentarammaiorsimetriaemsuadistribuição. Emgeralatemperaturadoarregistradafoimaiorquantomaiorfosseaalturadosensor,como era de se esperar, no entanto, algumas diferenças de temperatura registradas demonstram falhasnosistemadeisolamentoe, também, nadistribuiçãodocalor.nocamarote2houve maiordiferençaverticaldetemperaturadoar porvoltade6.5 C,seguidopelocamarote3 porvoltade4 C,depoispelaenfermaria porvoltade3.5 C,sendoqueorefeitóriofoio ambientequeapresentoumenordiferençaverticaldatemperaturadoar porvoltade2.5 C. Mesmoassimseobservaumatendênciaparaumaumentonadiferençaverticaldatemperatura do ar no refeitório. Notase ainda que houve casos outliers de diferença vertical de temperaturadoarpróximasde11 Cnocamarote2,próximasde Cnocamarote3ena enfermaria,eacimade7 Cnorefeitório.Avariabilidadedasdiferençasverticaisdetemperatura doarfoimaiornocamarote2,seguidopelocamarote3,depoispelorefeitório,sendoquena enfermariaasdiferençasverticaisdetemperaturadoarvariarammenos. 5

8 ConnectingPeopleandIdeas.ProceedingsofEUROELECS.Guimarães.Portugal.ISBN Umidaderelativadoar AsFigurasFigura11aFiguraapresentamosgráficosreferentesàumidaderelativadoar. Figura11.Linhadotempodaumidaderelativadoarnocamarote2. Figura12.Linhadotempodaumidaderelativadoarnocamarote3. Figura13.Linhadotempodaumidaderelativadoarnaenfermaria. Figura14.Linhasdotempodaumidaderelativadoarnorefeitório. AlturadoSensor(m) Obs.1:Sóconstamosoutliersmaisextremos. Obs.2:Paraelaboraçãodosboxplotsdediferençaverticaldaumidaderelativadoar gráficoàdireita foram consideradasasdiferençasentreosvaloresdosregistrosdossensoresinstaladosmaisaoaltonorecintoeosvalores dosregistrosdossensoresinstaladosmaispróximosaopiso. Figura.Boxplotsdaumidaderelativaedavariaçãoverticaldaumidaderelativadoar Umid.Relat. (%) h=1,7m h=1,m h=,m Umid.Relat. (%) h=1,7m h=1,m h=,m Umid.Relat. (%) h=1,m h=,6m h=,m Umid.Relat. (%) h=1,m h=,6m h=,m , 1, 1,7 UmidadeRelativa(%) Camarote2, 1, 1,7 Camarote3,,6 1, Enfermaria,,6 1, Refeitório 5 5 Cam.2 Cam.3 Enf. Ref. DiferençaVerticalUR(%) Ambiente 6

9 ConnectingPeopleandIdeas.ProceedingsofEUROELECS.Guimarães.Portugal.ISBN Emgeralaumidaderelativadoarduranteoperíodoanalisadofoimaisaltanocamarote2, seguido pelo camarote 3 e o refeitório, sendo que a enfermaria foi o ambiente em que a umidaderelativadoar,emgeral,foimaisbaixa. Assimcomoparaatemperaturadoar,ocamarote3foiocômodoondeaumidaderelativado arapresentoumaiorvariabilidadedosdadosderegistronastrêsalturasdossensores,seguido pelorefeitórioeocamarote2,sendoquenaenfermariafoiondeaumidaderelativadoarmenos variou. Notouseumacertatendênciaparaumidaderelativadoarmaisaltaemtodososambientes, sendo que no refeitório houve registros outliers até mesmo acima de 7% para as três alturas,eoscamarotestambémapresentaramvalorespróximosdisso. Emgeralaumidaderelativadoarregistradafoimaiorquantomenorfosseaalturadosensor, aocontráriodatemperaturadoar.independentedisso,assimcomoparatemperaturadoar,no camarote2houvemaiordiferençaverticaldeumidaderelativadoar porvoltade.5%, seguidopelocamarote3 porvoltade6.5%,depoispelaenfermaria porvoltade5% eo refeitório porvoltade4.5%.paraumidaderelativadoarseobservaumatendênciaparauma maiordiferençaverticalnocamarote3,ondeháregistros outliers acimade%.notase aindaquehouvecasos outliers dediferençaverticaldeumidaderelativadoarpróximode %nocamarote2,próximosde%naenfermaria,eacimade%norefeitório.assimcomo paratemperaturadoar,avariabilidadedasdiferençasverticaisdeumidaderelativadoarfoi maiornocamarote2,seguidopelocamarote3,depoispelorefeitório,sendoquenaenfermaria asdiferençasverticaisdeumidaderelativadoarvariarammenos. ATabela1apresentaoresumodaanálisedosgráficos. Tabela1.Resumodaanálisedosgráficos. Aspectoverificado/variávelambiental TemperaturadoAr UmidadeRelativadoAr Valoresderegistro Enf>ref>cams2e3 Cam2>cam3eref>enf Variabilidadedosdadosderegistro Cam3>ref>cam2>enf Cam3>refecam2>enf Tendênciaparavaloresmaisbaixos Maisnocam3epouconaenf Poucoemtodosemaisnoref Diferençavertical Cam2>cam3>enf>ref Cam2>cam3>enferef Tendênciaparamaiordiferençavertical Maisnorefepouconaenf Maisnocam3epouconaenf Variabilidadedasdiferençasverticais Cam2>cam3>ref>enf Cam2>cam3>ref>enf Legenda:cam=camarote;enf=enfermaria;ref=refeitório. 4 CONCLUSÕES A partir da metodologia adotada e através da análise realizada foi possível compreender o comportamento das variáveis ambientais medidas nos ambientes estudados e comparar os resultadosdasavaliaçõescomasrespostasobtidaspelosusuários.nessesentido,observouse queosprincipaisaspectosnegativosrelatadospelosusuáriosepublicadosemmartins&alvarez (13)sãofacilmentecompreendidosvistoqueháumaperceptíveldistribuiçãodesuniformena temperaturainternadosambientes,provavelmenteocasionadoporfugadecalorouporfalhas oriundasdocomportamentodosusuários,comoporexemplo,deixarportasejanelasabertas oumalfechadas. Para o avanço da pesquisa, prevêse a realização de estudos comparativos de avaliação do comportamento da temperatura interna em relação à externa (atraso térmico) e, eventualmente,aoconsumodecombustívelvisandoestabeleceraefetivaeficiênciadosistema construtivoemrelaçãoaoisolamentotérmicodaenvoltória. Os resultados obtidos identificaram, ainda, a necessidade de aprimoramento na técnica estatísticautilizada,prevendoseaadoçãodatécnicadecontroleestatísticodequalidade(ceq) 7

10 ConnectingPeopleandIdeas.ProceedingsofEUROELECS.Guimarães.Portugal.ISBN eanálisedesérietemporalparadesenvolvimentodeumaanáliseestatísticadosdadosedo sistemamonitoradoapartirdeummodeloestabelecidoedeformaintegral,semdissociação dasinformações. Comaobtençãodenovosdadoseinformações,ousodetécnicasmaissofisticadasdeanálise estatísticaeoscálculosdosíndicesdeconfortotérmico,serápossível,alémdaobtençãode resultadosmaiscompletosemrelaçãoaosmae,replicarametodologiaparaaavaliaçãodas novasedificaçõespermanentesdaeacf,previstasparaestaremconcluídasemmarçode17. 5 AGRADECIMENTOS Os autores agradecem à Secretaria da Comissão Interministerial para os Recursos do Mar SECIRM;aoInstitutoNacionaldeCiênciaeTecnologiaAntárticodePesquisasAmbientais INCT APA;àCoordenaçãodeAperfeiçoamentodePessoaldeNívelSuperior CAPES;àWeatherhaven CanadaResourcesLtd. WCRL;eaoLaboratóriodeEstatística LESTATdaUniversidadeFederal doespíritosanto UFES. 6 REFERÊNCIAS Alvarez,C.E.&Casagrande,B.&Woelffel,A.B.4.AadoçãodametodologiadeAvaliaçãoPósOcupaçãoenquanto instrumentodediagnósticodaestaçãoantárticacomandanteferraz,brasil:resultadospreliminares.inreuniãode AdministradoresdeProgramasAntárticosLatinoamericanos RAPAL,.,GuaiaquilGuaias.Anais...:.Guaiaquil Guaias:ProgramaAntárticoEquatoriano,4. Fanticele, F. B.11. Avaliação de conforto térmico na Estação Antártica Comandante Ferraz. 118 f. Dissertação (Mestrado) UniversidadeFederaldoEspíritoSanto UFES,VitóriaES,11. Martins,W.G.&Alvarez,C.E.13.AvaliaçãodedesempenhodosMódulosAntárticosEmergenciais(MAE)doBrasil apartirdasatisfaçãodosusuários.incongressofluminensedeengenharia,tecnologiaemeioambiente CONENGE, 1.,NiteróiRJ.Anais...: NiteróiRJ:EscoladeEngenharia,UniversidadeFederalFluminense UFF,13. Mech,K.13.HowHardwallExpandableContainersHelpedBrazilRecoverfromanAntarcticDisaster.Innovation: JournalofTheAssociationofProfessionalEngineersandGeoscientistsofBC(BritishColumbia),Burnaby,17(3):22. Onset Computer Corporation. HOBOware Lite: software para dispositivos e registradores de dados HOBO 14. Versão3.6.1.CapeCodMA:1CDROM. Ornstein,S.W.&Roméro,M.1992.AvaliaçãoPósOcupação(APO)doambienteconstruído.SãoPauloSP:Studio Nobel. Secretariat of the Antarctic Treaty. The Antarctic Treaty and the Environment Protocol. Disponível em: < Souza,J.E.B.etal.8.BrasilnaAntártica:AnosdeHistória.SãoCarlosSP:VentoVerdeEditora. WeatherhavenCanadaResourcesLtd.12.PropostaparaocomplexoMAE.Burnaby,12. 8