Apostila Básica de Conforto Ambiental

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
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
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2
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 ( www.fau.ufrj.br ), no link “alunos”.
PROARQ e DTC – FAU - UFRJ
3
Conforto Ambiental 2°semestre 2004
Índice
Introdução_____________________________________________________________________________6
1.
O homem e suas necessidades ambientais. ..................
1.1. O diagnóstico do microclima. ....................
1.2.2 Trocas por condução ..................................................
1.2.4. Muros e esquadrias...................................................
1.3 Insolação e o projeto....................................................
2.1. A construção e as fontes de luz ...........................................
2.1.2. Fontes de luz natural..................................................
2.1.3. Fontes de luz artificial .................................................
3. Homem e suas necessidades acústicas .....................................
3.2.1 Fonte sonora ........................................................
3.2.2. Propagação ........................................................
15
20
21
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27
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35
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39
3.3. Qualidade Acústica ....................
3.3.2. Absorção Acústica / Materiais Absorventes ................................. 43
3.3.3. Tempo de Reverberação (TR) ........................................... 44
3.4. O Ruído e Projeto ....................
3.4.2. Qualificação Acústica dos Espaços .......................................
3.4.3.Tratamento das Fontes de Ruído de Impacto ................................
3.4.4. Afastar Espaços Sensíveis das Fontes de Ruído .............................
3.4.5. Isolamento dos Ruídos Aéreos ..........................................
3.4.6. Condicionamento Acústico .............................................
1. 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 ........................................................
0,5 68
0 68
0,95 68
Reflexão difusa ..........................................................
Vidro Opaco branco .......................................................
0,75...0,80 ..............................................................
0 68
0,25...0,20 ..............................................................
Vidro Transparente 2 a 4 mm ................................................
0,08 68
0,9 68
0,02 68
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Conforto Ambiental 2°semestre 2004
Índice
Transmissão dirigida ......................................................
Vidro Mate externo 1,5 a 3 mm ...............................................
0,07...0,20 ..............................................................
0,87...0,63 ..............................................................
0,06...0,17 ..............................................................
Transmissão semi dirigida ..................................................
Vidro Mate interno 1,5 a 3 mm ...............................................
0,06...0,16 ..............................................................
0,89...0,77 ..............................................................
0,05...0,07 ..............................................................
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 ..............................................................
Transmissão difusa .......................................................
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 ..............................................................
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 ..............................................................
Reflexão e transmissão difusas...............................................
Papel apergaminhado......................................................
0,50 68
0,30 68
0,20 68
Pergaminho .............................................................
0,48 68
0,42 68
0,10 68
Seda branca ............................................................
0,28...0,38 ..............................................................
0,61...0,71 ..............................................................
0,01 68
Reflexão semidirigida. Transmissão difusa ......................................
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Conforto Ambiental 2°semestre 2004
Índice
Seda colorida............................................................
0,20...0,10 ..............................................................
0,54...0,13 ..............................................................
0,44...0,86 ..............................................................
Hora ..................................................................
Hora ..................................................................
Hora ..................................................................
Hora ..................................................................
Anexo A2 – Tempo de reverberação ideal .......................................
Vidro simples......................................................................................................................................................................79
Vidro duplo.........................................................................................................................................................................79
Bibliografia.........................................................................................................................................................................82
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Conforto Ambiental 1° semestre 2005
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.
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Conforto Ambiental 1° semestre 2005
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 facetas1 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.
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Conforto Ambiental 1° semestre 2005
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 vestuário2. 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 interno3.
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. Givoni4 (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
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Conforto Ambiental 1° semestre 2005
condensação
nas partes frias
frio
suor
aparente
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
(condicionamento de ar).
W - necessidade de umidificação suplementar.
H,H' - limite do aquecimento por métodos passivos.
M,M' - uso de materiais do envoltório construtivo.
ativos
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
Estação
Valores
Belém
Brasília
Fortaleza
R. de Janeiro
São Paulo
Porto Alegre
dados climáticos médios
verão
inverno
temperatura
umidade rel.
temperatura
umidade rel.
média (%)
média (%)
média (°C)
media (°C)
26,2
83
26,2
82
21,5
77
18,1
65 (50)
27,3
74
25,9
81
25,5
76
20,6
23,3
20,4
80
15,6
80
23,3
70
14,2
85
diagnóstico
verão
inverno
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)
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Conforto Ambiental 1° semestre 2005
30
30
3
30
25
2
25
25
TBU[°C] 20
20
5
2
10
ent o
4
15
1
10
9
8
5
7
5
10
15
20
1
30
35
40
45
50
0
1
1
11
12
0
9
5
7
8
3
25
4
15
5
6
0
10
10
12
0
TBU[°C] 2 0
10
11
5
3
6
0
2
5
2
W[
g/
15 Kg
ent o
]
5
10
15
20
25
30
35
40
45
50
0
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 2.0 - 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
< que 10°C
diagnóstico
Frio
10°C a 20°C
Temperado
20°C a 30°C
Quente
> que 30°C
Muito Quente
UMIDADE ABSOLUTA
> 6 g/Kg
<4 g/Kg
> 6 (10°C) e >9 g/Kg (10°C)
< 4 g/kg5
> 10 (20°C) e >16 g/Kg (30°C)
<4 g/Kg
> 186g/Kg
< 14 g/Kg
diagnóstico
Úmido
Seco
Úmido
Seco
Úmido
Seco
Úmido
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
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Conforto Ambiental 1° semestre 2005
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
0
1
0 a 0,2 m/s
0,3 a 1,5 m/s
2
1,6 a 3,3 m/s
3
3,4 a 5,4 m/s
4
5,5 a 7,9 m/s
5
8,0 a 10,7 m/s
6
10,8 a 13,8 m/s
7
13,9 a 17,1 m/s
8
17,2 a 20,7 m/s
9
20,8 a 24,4 m/s
10
24,5 a 28,4 m/s
Velocidade dos
ventos
Fenômenos comumente observados
a fumaça (churrasqueira, chaminé, cigarro, etc.) sobe de forma vertical.
o vento faz a fumaça se inclinar, mas ainda não consegue girar um cata-vento.
o ser humano percebe o vento no rosto, as folhas das árvores e do cata-vento
começam a se mexer.
as folhas e os pequenos ramos das árvores se mexem de forma contínua e o
vento faz as bandeiras se mexerem.
o vento tira a poeira do chão e levanta folhas de papel.
as pequenas árvores começam a balançar e começa a fazer espumas nas
ondinhas dos lagos.
fios elétricos começam a se mexer e fica muito difícil usar guarda-chuva.
as árvores ficam completamente agitadas e fica muito difícil de se andar de
frente para o vento.
os pequenos ramos das árvores se quebram e não se pode andar
normalmente sem um esforço terrível, de frente para o vento.
as telhas dos telhados começam a ser arrancadas, ocorrem pequenas
catástrofes com relação à casa.
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.
1.2. 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).
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12
Conforto Ambiental 1° semestre 2005
Legenda:
1- Conforto
4-Massa térmica para resfr.
7- Massa térmica/ Aquec. solar
2- Ventilação
5- Ar-condicionado
8- Aquec. Solar passivo
3-Resfriamento evaporativo
6-Umidificação
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
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Conforto Ambiental 1° semestre 2005
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 calor6 para o céu ou para a abóbada celeste;
• nas superfícies internas da construção expostas à radiação solar, por absorção da
mesma e emissão , se possível7, 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).
Cv
R
R
C
Cv
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 m2 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.
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14
Conforto Ambiental 1° semestre 2005
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/m2 x 0,90 =7061,4 Wh/m2
- mesma laje com pintura clara: 7846 Wh/m2x0,30 =2353,8Wh/m2, ("ganho" evitado de 4700Wh/m2)
- telhado de uma água (25°) à Sul c/ o revestimento anterior (pintura clara): 7007 Wh/m2 x 0,30 =
2102,1 Wh/m2,
teremos um "ganho" evitado de 5744 Wh/m2 ao longo de um só dia em relação à laje tradicional e
250 Wh/m2 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?)
1.2.2 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 ativo8 ( 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 20-21°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.
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Conforto Ambiental 1° semestre 2005
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:
(40°
+
18°)
/2,
ou
29°C.
Fig. T11
A nova temperatura resultante de equilíbrio será: (18° + 29°)/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.
1.2.3 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
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16
Conforto Ambiental 1° semestre 2005
prematura e o risco de contaminação aumenta9. 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).
-
+
depressão
pressão
Fig. T12
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.
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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:
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Conforto Ambiental 1° semestre 2005
<2A
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= hc ∆T (W/m2) onde hc (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:
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Conforto Ambiental 1° semestre 2005
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
situação do usuário (atividade)
tolerada (m/s)
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 residenciais10. 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...
1.2.4. 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.
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Conforto Ambiental 1° semestre 2005
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 radiação11.
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.
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21
Conforto Ambiental 1° semestre 2005
Fig. T22
A posição espacial do Sol pode ser reproduzida no projeto se soubermos qual a sua altura solar αe 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 Norte12. 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
20°
30°
10° N 10°
20°
30°
22/06
22/06
22/09 O
22/12
a
18
17
16
13 10
80°
70°
50°
8
7
L21/03
6
22/12
α
30°
10°
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 horas13 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.
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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.
55
58º
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)
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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.
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Conforto Ambiental 1° semestre 2005
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)
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Conforto Ambiental 1° semestre 2005
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
3:1
visual propriamente dita (b)
Entre a tarefa visual (b) e seu entorno 10:1
imediato (c)
Entre a fonte de luz e o fundo sobre o qual se
destaca
20:1
Entre dois campos quaisquer do campo visual
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.
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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.
2.1. 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 dia1.
2.1.1. 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.
2.1.2. 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.
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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.
2.1.3. 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)
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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.
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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.
29
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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
incandescente
fluorescente
Mercúrio
vapor metálico
sódio de alta pressão
calor emitido pelo
reator
0
9
11
13
14
Calor
infravermelho
72
32
48
35
38
calor emitido por convecção e
condução
18
36
27
31
22
LUZ
10
23
14
21
26
Fig. L11
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2.1.3.1. 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:
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
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:
¾ A aparência de cor (que poderá ser descrita pela sua temperatura de cor).
¾ A sua capacidade de reprodução de cor (que afeta a aparência da cor de objetos
iluminados pela lâmpada).
2.1.4. 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.
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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.
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2.2.1. 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 sofisticadas2, 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)
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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.
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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.
Estação (Estado)
Latitude
Longitude
Macapá (AP)
Uaupés (AM)
Petrópolis (RJ)
Rio de Janeiro (RJ)
Cabo Frio (RJ)
Porto Alegre (RS)
Rio Grande (RS)
0°10'N
0°08'S
22°31'S
22°54'S
22°59'S
30°01'S
32°01'S
51°03'W
67°05'W
43°11'W
43°10'W
42°02'W
51°13W
52°05'W
Altitude
(m)
9
90
895
31
7
47
2
menor valor
anual -EH1
(lux)
15.600
26.700
18.100
17.900
18.400
9.500
9.300
segundo menor valor anual
-EH2
(lux)
16.500
27.700
19.700
20.000
19.900
11.600
10.700
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
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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.
3.1. 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 103
Hz, sendo maior a sensibilidade entre 1 e 4 x 103 Hz. As freqüências situadas acima desta faixa
são chamadas de ultra-sons e as situadas abaixo de infra-sons.
20Hzz
infra-
graves
1600Hz
400H
médios
20000Hz
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 fortes1) foi adotada uma escala logarítmica2, 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.
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...
2
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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:
ƒ
ƒ
ƒ
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:
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
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.
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37
Conforto Ambiental 1° semestre 2005
3.2. A Construção e o Ruído
Qualquer situação acústica envolve, necessariamente, três elementos: fonte sonora, meio de
propagação e receptor (fig. A3).
propagação
fonte
propagação
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. A5
3.2.1 Fonte sonora
É o elemento responsável pela emissão do som. Pode ser classificada como:
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38
Conforto Ambiental 1° semestre 2005
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
ƒ
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 total = 73 dB
NPS = 70 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
NPS1 – NPS2
0
3
1
3
2
2
3
2
4
2
5
1
6
1
7
1
8
1
9
1
10
0
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.
3.2.2. 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.
3.2.2.1. 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).
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39
Conforto Ambiental 1° semestre 2005
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 dB
(N-3)dB
(N-6)dB
xx
4x
2x
Fig. A7
3.2.2.2. 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.
β
L L > 4λ
L > 4λ
4λ
L
β’
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
Reboco áspero, cal
Chapas de mármore
Tapete de 5mm sobre base de feltro
Uma pessoa com cadeira
Público em ambientes muito grandes, por pessoa
Janela aberta
Lã mineral de 50mm coberta de papelão denso
125
0,03
0,01
0,07
0,33
0,13
1,00
0,74
250
0,03
0,01
0,21
0,31
1,00
0,54
Coeficiente (α)
500
1000
0,03
0,03
0,01
0,02
0,57
0,66
0,44
0,45
0,51
1,00
1,00
0,36
0,32
2000
0,04
0,81
0,4
0,51
1,00
0,30
4000
0,07
0,72
0,43
1,00
0,17
3.2.2.3. 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.
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Conforto Ambiental 1° semestre 2005
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
Bloco de concreto
Tijolo
Placa de Concreto
Plástico sobre treliça
metálica
1,2
2,5
3,8
5,0
1,9
2,5
3,2
Massa
Superficial
kg/ m2
8
16
24
33
12
16
21
Índice
(R)
dB(A)
18
24
27
28
20
24
26
10,5
15,2
114
171
35
39
10,0
10,0
211
244
42
45
1,2
22
27
Espessura
cm
Material
Espessur
Massa
a
Superficial
cm
kg/ m2
Índice
(R) dB
(A)
Vidro
0,3
8
27
Plexiglas
0,06
1,5
7
18
27
32
4,5
Alumínio
0,06
0,08
0,1
0,13
0,32
7
19
9
20
23
25
27
24
Chumbo
0,16
18
32
Chapa (*)
Fig. A10 – índice de redução sonora de alguns materiais (Fonte: CETUR)
3.2.2.4. 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.
nova
fonte
Fig. A11
3.2.2.5. Difusão
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.
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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
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
dB (A)
NC
35 - 45
40 - 50
45 - 55
30 -40
35 - 45
40 - 50
35 - 45
40 - 50
45 - 55
30 - 40
35 - 45
40 - 50
35 - 45
40 - 50
45 - 55
30 - 40
35 - 45
40 - 50
35 - 45
40 - 50
30 - 40
35 - 45
30 - 40
35 - 45
40 - 50
25 - 30
30 - 35
35 - 45
30 - 40
35 - 45
45 - 65
50 - 60
40 - 50
25 - 35
30 - 40
40 - 60
45 - 55
35 - 45
45 - 60
40 - 55
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).
3.3.1. Isolamento Acústico / Materiais Isolantes
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42
Conforto Ambiental 1° semestre 2005
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:
ƒ
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).
ƒ
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. A13
3.3.2. 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.
Eref
Einc – energia incidente
Edis
Einc
Etra
Edis
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 sabine3) 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:
ƒ
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
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43
Conforto Ambiental 1° semestre 2005
ƒ
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.
3.3.3. 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 real5,
definiu empiricamente a primeira fórmula para determinar o Tempo de Reverberação:
0,161V
Tr =
∑ S1α 1
onde:
Tr é o tempo de reverberação, em segundo
V é o volume da sala, em m3
Si é a área dos diferentes revestimentos internos, em m2
αi 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.
3.4.1. 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.
3.4.2. 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
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Conforto Ambiental 1° semestre 2005
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.
3.4.4. 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. A16
3.4.5. 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
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45
Conforto Ambiental 1° semestre 2005
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
R dB(A)
Janela
Aberta
7
Janela comum
fechada
22
Janela comum fechada
e calafetada
27
Janela com
vidro duplo
27 a 35
Janela
dupla
35 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. A17
3.4.6. 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.
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10 m de vegetação = - 1 dB(A)
Fig. A18
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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:
q
40ºC
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
λ
do
elemento (parede, por exemplo); λ é definido em W/mºC; e em
q =
∆ t,
metros, ∆T em ºC, o que gera a unidade de fluxo q em W/m2
e
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= hc ∆T, (W/m2) onde hc (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.
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Tempo 1 →
Ar a
18°C
Ar a
18°C
tempo 2 →
Parede
a 20°C
Ar a
19°C
Ar a
18°C
tempo 3
Parede
a 19°C
Ar a
19°C
Ar a
18°C
Parede
a 18°C
Ar a
17°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 ela1 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
Conforto Ambiental 1° semestre 2005
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 12.600MW, 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
escalas se fazem segundo as fórmulas:
o
F − 32 oC
=
e
9
5
K = oC + 273
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 m3 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%.
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50
Conforto Ambiental 1° semestre 2005
água
+
+
+
50%UR
0%UR
100%UR
70 %UR
chuva
Ar qq = 60 g de
água/kg de ar
Ar seco = 0 g de
água/kg de ar
Ar qq =84 g de
água/kg de ar
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:
nuvens em menos de 1/3 da superfície total da abóbada celeste
1/3 a 2/3 da superfície total da abóbada celeste coberta de nuvens
claro
parcialmente
nublado
nublado
encoberto
mais de 2/3 da superfície total da abóbada celeste coberta de nuvens
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/m2). Não confundir com Luminância.
Variação da aparência de cor, como função da luminância
Iluminância (Lux)
< 500
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Aparência de cor da luz
Quente
Intermediária
Fria
agradável
neutra
fria
51
Conforto Ambiental 1° semestre 2005
1000 – 2000
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/m2 ),
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 0,000000001 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).
Temperatura de cor
Aparência de cor (de lâmpadas não coloridas)
> 5000 K
fria (branca- azulada)
3300 - 5000 K
intermediária (branca)
< 3300 K
quente (branca-avermelhada)
3. Acústica
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.
A
F
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:
onde:
∆t = 13 + 10 log(N)
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∆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
52
Conforto Ambiental 1° semestre 2005
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”.
63 Hz
-25
125 Hz
-15
250 Hz
-8
Conversão de dB para dB(A)
500 Hz
1000 Hz
2000 Hz
-3
0
+1
4000 Hz
+1
8000 Hz
-1
Decibel – O decibel (ou a décima parte do Bel1) 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:
⎛ P ⎞
NPS = 20 log ⎜
⎟
⎝ Po ⎠
onde:
P é a pressão sonora ( em Pascal)
Po é a pressão de referência (2 x 10-5 Pa) – limiar de audibilidade
⎛ I ⎞
NIS = 10log⎜ ⎟
⎝ Io ⎠
onde:
I é a intensidade do som ( em Watt/m2)
Io é a intensidade de referência (10-12 W/m2) – limiar de audibilidade
⎛ W ⎞
NWS = 10 log ⎜
⎟
⎝ Wo ⎠
onde:
W é a potência da fonte ( em Watt)
Wo 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 220 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)
Tr =
0,161V
Slogn(1− α )
onde:
Tr é o tempo de reverberação, em segundos
V é o volume da sala, em m3
S é a área interna da sala, em m2
1
Unidade que era utilizada para medir perdas em linhas telefônicas, assim denominada em homenagem a Alexander Graham Bell
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53
Conforto Ambiental 1° semestre 2005
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
Tr =
0,161V
∑ [−Silogn(1 − αi)]
onde:
Tr é o tempo de reverberação, em segundos
V é o volume da sala, em m3
Si é a área dos diferentes revestimentos internos, em m2
αi 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 16.000Hz) = 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 = 10 log
Wi
Wt
onde Wi é a potência
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/m2.
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/m2) 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
pressão
T
λ
A
0
A
tempo
0
ciclo completo
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distância.na
direção de
propagação do
som....
54
Conforto Ambiental 1° semestre 2005
Período (T)
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
Freqüência (f) 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,
Amplitude (A)
medida em metro (m).
Comprimento distância percorrida pela onda senoidal em um ciclo completo, em metro. É função da
de onda (λ)
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
complexo
quando composto de uma única freqüência (único comprimento de onda). Por exemplo: o som de
um diapasão. Pode ser representado como uma onda senoidal.
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:
c = 332 + 1 +
t ,
273
t - temperatura em °C
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)
Ar a
20°C
Velocidade 340
Material
borracha
cortiça
água
40 a 150
450 a 500
1460
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madeira
tijolo
1.000 a 2.000 2.500
concreto
aço/ vidro
3.500
5.000 a 6.000
55
Conforto Ambiental 1° semestre 2005
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.
30
30
25
5
25
10
20
W[
g/
15 Kg
]
4
2
TBU[°C] 20
15
10
10
11
1
5
12
0
8
9
3
6
0
5
10
5
7
15
20
25
30
35
40
45
50
0
TBS[°C]
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
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56
Conforto Ambiental 1° semestre 2005
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).
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57
Conforto Ambiental 1° semestre 2005
Anexo T3 – Variação de radiação solar (I) recebida ao longo de um dia por m2 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/m2, considerando
Albedo = 0,2 Turbidez (Linke) = 4
Eixo
N-S
N
S
L
O
Eixo
NESO
Coberturas desagregadas
Ex: Telhado Colonial
Fachadas
%
7846
100
Coberturas planas
Ex: Telhado de Fibrocimento
I
%
Ângulo
I
%
ângulo
I
%
2246
1670
3898
3898
29
21
50
50
25º
25º
25º
25º
7459
7007
7336
7336
96
89
93
93
15º
15º
15º
15º
7778
7480
7649
7649
99
95
97
97
Coberturas desagregadas
Ex: Telhado Colonial
Fachadas
90º
90º
90º
90º
Eixo
N-S
NE
SO
NO
SE
I
0º
90º
90º
90º
90º
I
3476
3029
3476
3029
INVERNO
%
Ângulo
I
44
25º
39
25º
44
25º
39
25º
– Simulação feita
Valores (I) em Wh/m2, considerando
Albedo = 0,2 Turbidez (Linke) = 4
N
S
L
O
Eixo
NESO
ângulo
ângulo
ângulo
NE
SO
NO
SE
Laje plana
%
ângulo
7471
95
15º
7098
90
15º
7471
95
15º
7098
90
15º
para um dia típico de junho
Laje plana
Coberturas desagregadas
Ex: Telhado Colonial
Fachadas
Coberturas planas
Ex: Telhado de Fibrocimento
I
%
7745
7528
7745
7528
99
96
99
96
ângulo
I
%
0º
4410
100
Coberturas planas
Ex: Telhado de Fibrocimento
ângulo
I
%
Ângulo
I
%
ângulo
I
%
90º
90º
90º
90º
5067
1079
2477
2477
115
24
56
56
25º
25º
25º
25º
5784
2440
4162
4162
131
55
94
94
15º
15º
15º
15º
5329
3270
4312
4312
121
74
98
98
Coberturas desagregadas
Ex: Telhado Colonial
Fachadas
Coberturas planas
Ex: Telhado de Fibrocimento
ângulo
I
%
Ângulo
I
%
ângulo
I
%
90º
90º
90º
90º
4034
1213
4034
1213
91
28
91
28
25º
25º
25º
25º
5293
3006
5293
3006
120
68
120
68
15º
15º
15º
15º
5027
3587
5027
3587
114
81
114
81
Rio de Janeiro: Latitude 22°54' Sul
PROARQ e DTC – FAU - UFRJ
58
Conforto Ambiental 1° semestre 2005
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
superfície preta e fosca
telha ou tijolo de barro vermelho
telha ou tijolo de barro cor amarela, couro
vidro de janela (3mm) (ver anexo 12)
alumínio, ouro ou bronze brilhante
latão, alumínio fosco, aço galvanizado
tinta branca
tinta amarela, laranja, vermelha clara
tinta vermelha escura, verde clara, azul
clara
tinta marrom clara verde escura, azul escura
tinta marrom escura, preta
telha de alumínio fosco, aço galvanizado
chapa nova de alumínio e ferro galvanizado
chapa suja de alumínio e ferro galvanizado
telha de concreto natural
telha de concreto pintada de preta
telha de fibrocimento nova
telha de fibrocimento suja
revestimento tipo asfalto, betume
revestimento tipo caiação
revestimento tipo "whitewash" novo
revestimento tipo "whitewash"
revestimento de alumínio
revestimento de branco laca brilhante
revestimento de branco óleo
1
absorção para a
radiação solar
(α)
0,90
0,70
0,60
transparente
0,40
0,50
0,25
0,4
0,6
absorção e emissividade (α e ε) infravermelha
entre 10ºC e 40ºC
0,8
0,95
0,55
0,55
0,80
0,65
0,90
0,50
0,70
0,90
0,30
0,12
0,40
0,30/0,65
0,16
0,20
0,9
0,9
0,25
0,25
0,25
0,90
0,90
0,95
0,95
0,85
0,95
0,90
0,90
0,20/0,60
0,91
0,90
0,94
0,90
0,90
0,931
0,50
0,25
0,9
0,9
0,9
Do material vidro quando aquecido, não confundir com sua capacidade de transmissão na faixa do infravermelho,
PROARQ e DTC – FAU - UFRJ
59
Conforto Ambiental 1° semestre 2005
Anexo T5 – Alguns materiais de construção e suas características térmicas médias.
(Segundo FROTA e fabricantes – ver bibliografia)
calor específico
condutividade
densidade
(λ)
(d ou ρ)
aço
adobe
água
alumínio
argamassa de cal e cimento
asfalto com areia
cimento amianto
cobre
concreto
concreto cavernoso
concreto celular (bloco)
cortiça (placas de granulado)
cortiça comprimida
W/mºC
52,00
0,59/0,73
0,58
230,00
0,85
1,15
0,95
380
1,65
1,15
0,50
0,05
0,10
Kg/m³
7780
1500
1000
2700
1800
2100
2000
8930
2200
1800
600
200
500
J/Kg ºC
duralumínio
fibra de vidro
gesso em placas
lã de rocha
lã de vidro
madeira aglomerada (painel)
madeira de balsa
madeira de pinho
madeira em painel compensado
madeira em painel aglomerado
palha comprimida
papelão
pedra ardósia
pedra granito
pedra mármore
poliestireno em espuma rígida
poliestireno expandido ("isopor")
telha de fibro-cimento
telha de fibra vegetal (tipo ONDULINE)
telhas de barro
terra argilosa seca
terra comprimida (bloco)
terra úmida
tijolo de concreto furado (19x19x39)-8 furos
tijolo maciço prensado
vidro
zinco
160,00
0,03
0,35
0,03
0,05
0,10
0,05
0,30
0,24
0,16
0,12
0,08
2,10
3,50
3,26
0,03
0,04
0,65/0,95
0,46
0,93
0,52
1,15
0,60
0,91
0,72
1,1
112,00
2800
70
750
100
24
400
90
900
100
550
350
650
2700
2700
2700
35
11
1067
1700
1700
1800
1800
1700
1600
2700
7130
754
837
754
754
1424
1256
1424
1300
837
837
837
1600/2000
921
837
837
1465
1005
921
1800
-
MATERIAL
PROARQ e DTC – FAU - UFRJ
(c)
500
1000
4187
880
754
850
390
1005
963
1424
1423
60
Conforto Ambiental 1° semestre 2005
Anexo T6 – Tabela de BEAUFORT (ref.: GRET, ver bibliografia)
Escala
de
Beaufort
0
Velocidade dos
ventos
0 a 0,2 m/s
1
0,3 a 1,5 m/s
2
1,6 a 3,3 m/s
3
3,4 a 5,4 m/s
4
5,5 a 7,9 m/s
5
8,0 a 10,7 m/s
6
10,8 a 13,8 m/s
7
13,9 a 17,1 m/s
8
17,2 a 20,7 m/s
9
20,8 a 24,4 m/s
10
24,5 a 28,4 m/s
PROARQ e DTC – FAU - UFRJ
Fenômenos comumente observados
a fumaça (churrasqueira, chaminé, cigarro,etc.) sobe de forma vertical.
o vento faz a fumaça se inclinar, mas ainda não consegue girar um
cata-vento.
o ser humano percebe o vento no rosto, as folhas das árvores e do
cata-vento começam a se mexer.
as folhas e os pequenos ramos das árvores das árvores se mexem de
forma contínua e o vento faz as bandeiras se mexerem.
o vento tira a poeira do chão e levanta folhas de papel.
as pequenas árvores começam a balançar e começa a fazer espumas
nas ondinhas dos lagos.
fios elétricos começam a se mexer e fica muito difícil usar guardachuva.
as árvores ficam completamente agitadas e fica muito difícil de se andar
de frente para o vento.
os pequenos ramos das árvores se quebram e não se pode andar
normalmente sem um esforço terrível, de frente para o vento.
as telhas dos telhados começam a ser arrancadas, ocorrem pequenas
catástrofes com relação à casa.
normalmente só ocorre no mar. Quando ocorre na terra, pode arrancar
árvores com a raiz.
61
Conforto Ambiental 1° semestre 2005
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) * c1 * c2 * c3 * 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);
C1- coef. de redução segundo a obstrução no entorno da edificação;
C2- coef. de redução segundo o ângulo entre a direção do vento e a normal à fachada considerada
C3- coef. de redução segundo o tipo de esquadria
Quadro 1: Entorno – coeficiente c1 :
Tipo de entorno
Planície, zona rural de plantio, lagos, etc..
Subúrbio de casas, urbanismo de pouco porte
Centro de cidade, áreas densamente construídas
% de aproveitamento
100
66
33
Quadro 2: Ângulo (planta) do eixo das aberturas com a direção dos ventos incidentes – coeficiente c2:
Situação
Vento normal à fachada
Ângulo com o eixo da abertura
0
45
60
70
90
Vento paralelo à fachada
%
100
97
87
31
0
Quadro 3: Tipo de esquadria ( descrito via ângulo dos elementos móveis horizontais da janela) – coeficiente c3:
Situação
Horizontal
Vertical
Angulo
0
10
20
25
30
45
60
70
80
90
%
50
47
42
40
36
26
16
10
3
0
Se d=1,8m
55
49
Se d=5,4 m
46
45
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
Atividade bastante sedentária
Atividade
Compensar iluminação artificial
PROARQ e DTC – FAU - UFRJ
Razoável
130 m3/h.pessoa
220 m3/h.pessoa
16m3/h.m2piso
Boa
200 m3/h.pessoa
330 m3/h.pessoa
23m3/h.m2piso
Excelente
400 m3/h.pessoa
670 m3/h.pessoa
45m3/h.m2piso
62
Conforto Ambiental 1° semestre 2005
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.
%
PORCENTAGEM DE AUMENTO
40
30
20
10
1
2
3
4
5
RELAÇÃO SAÍDA/ENTRADA OU VICE-VERSA
6
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
30o
Planta
Corte
45
o
Cálculo:
Relação de áreas = 6/2 = 3
c1 -0,33
c2 -0,97
c3 -0,26
R parcial= S * v* c1 *c2 * c3* 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
Conforto Ambiental 1° semestre 2005
Anexo T8 – Tipos possíveis de aberturas de janelas. Vantagens e desvantagens.
TIPOS DE ESQUADRIA
PROJETANTE DESLIZANTE
(MAXIM-AR)
CARACTERÍSTICAS
VANTAGENS
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.
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.
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.
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.
• 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.
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.
• Abrindo em ângulo
de até 90º, facilita a
limpeza e ventilação.
• Fácil limpeza da face
externa.
DE ABRIR
(FOLHA SIMPLES OU DUPLA)
BASCULANTE
• Não ocupa espaço
interno.
PIVOTANTE INTERNA
(OU DE TOMBAR)
DE CORRER – VERTICAL
PROARQ e DTC – FAU - UFRJ
DESVANTAGENS
• Se não puder abrir
90º, diminui o fluxo
horizontal.
• 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.
• Estanqueidade
reduzida devido ao
grande comprimento
de juntas.
• 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
64
Anexos
TIPOS DE ESQUADRIA
CARACTERÍSTICAS
VANTAGENS
DESVANTAGENS
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.
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.
• 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.
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
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.
DE CORRER – GUILHOTINA
• Não ocupa espaço
interno.
PROJETANTE
REVERSÍVEL
(DE ABRIR E TOMBAR)
PIVOTANTE
(HORIZONTAL E VERTICAL)
PROARQ e DTC – FAU - UFRJ
65
Anexos
Anexo T9 – Diversos fatores de sombra normalmente utilizados em projetos
FS Fator de sombra (ou
radiação luminosa obstruída)
0.40
0.50
0.50
0.60
0.60
0.80
0.80
0.90
0.70
0.85
0.30
0.50
0.60
0.80
Tipo de objeto arquitetônico servindo como máscara
Brises verticais (E-O) de cor clara (para lat 30°S)
Brises verticais (E-O) de cor média (para lat 30°S)
Brises horizontais (N-S) de cor clara (para lat 30°S)
Brises horizontais (N-S) de cor média (para lat 30°S)
Toldo de cor claro
Toldo de cor escura
Persiana de enrolar, fechada, deixando de abertura 5%, cor clara
Persiana de enrolar, fechada, deixando de abertura 5%, cor escura
Cortina de trama fechada, cor clara
Cortina de trama fechada, cor
Cortina de tecido de trama aberta, cor clara
Cortina de tecido de trama aberta, cor escura
Persiana de cor clara
Persiana de cor escura
Anexo T10 – Valores de transmissão de calor para vidros
Coeficiente global de transmissão de calor para alguns tipos de envidraçamento, dado em W/m2 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
6,2
5,9
4,7
4,6
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
6 mm*
2,2
2,5
1,8
2,3
13 mm***
1,8
2,2
1,5
2,0
Simples, incolor
Duplos incolores, com
espaço entre vidros de:
Triplos incolores, com
espaço entre vidros de:
* 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
Anexos
2. Iluminação
Anexo L1 – Níveis de iluminância para atividades diversas (Fonte: IES)
Atividade no interior
Escritórios – corredores
Escritórios - salas gerais
Farmácias - área de manipulação
Farmácias - depósito de uso
Hospitais - corredores de enfermagem - diurno
Hospitais - corredores de enfermagem - noturno
Hospitais – escadas
Hospitais - lobby diurno
Hospitais - lobby noturno
Hospitais - quartos de pacientes
Hospitais - sala de operações de emergência (fora do foco)
Hotéis - área específica de recepção
Hotéis – banheiros
Hotéis – lobby
Hotéis – quartos
Moradias - área de barbear e maquiagem
Moradias - área de estudos
Moradias - área de passagem de roupa
Moradias - área de refeição
Moradias - área para conversas, descanso, entretenimento
Moradias – corredores
Moradias - cozinha - área de preparação de alimentos
Moradias - cozinha em geral
Moradias - escritórios - zonas de escrita
Moradias - escritórios - zonas de leitura de jornais, livros etc..
Moradias - mesa de jogos
Moradias - zonas de costura - tecidos escuros, médios, claros
Salões de dança
I (lux)
220
1100-1600
540 - 1100
320
220
32
220
540
220
320
1100
320
110-320
110
110-320
540
750
500
160
110
110
1500
500
750
320
320
2200,1100,540
54
Anexo L2 – Esquema de luminância para interiores (Fonte: OSRAM, manual)
Cd/m²
10.000
5.000
2.000
1.000
500
200
100
50
20
10
5
2
1
Qualidade observada
Sensibilidade máxima de contraste
Luminância permissível para luminárias
Luminância preferida da tarefa
Luminância preferida de teto e parede
Satisfatoriamente distinguível
Feições da face humana
Vagamente distinguível
Luminância recomendada em rodovias
PROARQ e DTC – FAU - UFRJ
67
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
Aço inox
alumínio polido
asfalto sem poeira
Cal
casca de ovo
cerâmica vermelha
concreto aparente
Cor amarela
Cor azul
Cor bege
Cor branca
Cor branca
Cor cinzenta
Cor creme
Cor parda
Cor pérola
Cor preta
Cor rosa
Cor verde
Cor vermelha
cores claras
cores escuras
(%) de reflexão
55-65
60-70
7
85-88
81
30
55
30-70
5-55
25-65
85-95
85-95
25-60
60-68
8-50
9999972
4-8
35-70
12-60
10-35
50-70
15-30
materiais/ cores
cores médias
cores muito claras
cores muito escuras
esmalte
espelhos
fazenda de veludo preto
fazenda escura (lã)
gesso (branco)
grama escura
granilite
granito
livros em estantes
madeira clara
madeira escura
marfim
mármore branco
nuvens
papel branco
pedregulho
terra
tijolo
troncos de árvores
(%) de reflexão
30-50
50-70
0-15
60-90
80-90
0,2-1
2
90-95
6
17
40
10-20
13
7-13
71-77
45
80
80-85
13
1-20
13-48
3-5
Anexo L4 – Fatores de reflexão, transmissão e absorção de materiais translúcidos
(Fonte: OSRAM, Manual)
Material
% reflexão
Vidro Opaco negro
Vidro Opaco branco
Vidro Transparente 2 a 4 mm
Vidro Mate externo 1,5 a 3 mm
Vidro Mate interno 1,5 a 3 mm
Vidro Opal branco 2 a 3 mm
Vidro Opal vermelho 2 a 3 mm
Vidro Opal laranja 2 a 3 mm
Vidro Opal amarelo 2 a 3 mm
Vidro Opal verde 2 a 3 mm
Vidro Opal azul 2 a 3 mm
Papel branco
Papel apergaminhado
Pergaminho
Seda branca
Seda colorida
0,5
0,75...0,80
0,08
0,07...0,20
0,06...0,16
0,30...0,55
0,04...0,05
0,05...0,08
0,25...0,30
0,08...0,10
0,08...0,10
0,60...0,80
0,50
0,48
0,28...0,38
0,20...0,10
PROARQ e DTC – FAU - UFRJ
%
transmissão
0
0
0,9
0,87...0,63
0,89...0,77
0,66...0,36
0,04...0,02
0,10...0,06
0,20...0,12
0,09...0,03
0,01...0,03
0,10...0,20
0,30
0,42
0,61...0,71
0,54...0,13
%
absorção
0,95
0,25...0,20
0,02
0,06...0,17
0,05...0,07
0,04...0,08
0,92...0,93
0,85...0,86
0,55...0,58
0,83...0,87
0,82...0,87
0,30...0,10
0,20
0,10
0,01
0,44...0,86
Efeito resultante
Reflexão difusa
Transmissão dirigida
Transmissão semi
dirigida
Transmissão difusa
Reflexão e
transmissão difusas
Reflexão semidirigida.
Transmissão difusa
68
Anexos
Anexo L5 – Tipos de lâmpadas (Fonte: Catálogo GE)
TIPO
BIAX
CARACTERÍSTICAS
As lâmpadas BIAX e
DOUBLE BIAX
necessitam de reator
convencional
apropriado, trazendo
starter interno à
lâmpada. Possuem
diversas tonalidades de
cor.
POTÊNCIA
(Watts)
VIDA
MÉDIA
9W
11W
10.000 horas
PRINCIPAIS APLICAÇÕES
Podem ser aplicadas
em salas de estar,
corredores,
garagens,hotéis e
condomínios, pois
têm uma durabilidade
10 vezes maior que
as lâmpadas
comuns.
13W
18W
25W
10.000 horas
15W
20W
23W
10.000 horas
28W
10.000 horas
DOUBLE BIAX
TRIPLE BIAX
As lâmpadas TRIPLE
BIAX e
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%.
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.
Lâmpada fluorescente
com formato circular,
onde se deseja
iluminação uniforme e
com bom nível.
CIRCLITE
PROARQ e DTC – FAU - UFRJ
39W
21W
25W
10.000 horas
10.000 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
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.
69
Anexos
TIPO
CARACTERÍSTICAS
FLUORESCENTE
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.
TRIMLINE
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.
POTÊNCIA
(Watts)
17W
32W
20W
40W
VIDA
MÉDIA
20.000 horas
PAR-38
• DICHRO COLORIDO
• SILICONE COLORIDO
Ideais para
iluminação comercial
e industrial, áreas
residenciais e
aplicações
específicas.
34W
20.000 horas
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
As lâmpadas PAR-38
HIR possuem o
revolucionário POW-IRFILM 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.
60W
100W
3.000 horas
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.
65W
100W
150W
2.000 horas
PROARQ e DTC – FAU - UFRJ
Devido ao baixo
consumo e eficiência
luminosa, esta
lâmpada é muito
versátil, podendo ser
usada na cozinha,
garagem e adega.
12.000 horas
10.000 horas
GLOBE
PAR-38 HIR
PRINCIPAIS APLICAÇÕES
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.
As lâmpadas PAR38 HIR possuem as
mesmas
características e
aplicações das PAR38, 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.
70
Anexos
TIPO
PAR-20 e PAR-30
CARACTERÍSTICAS
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.
O KIT PAR-38 é
composto por uma
lâmpada PAR-38 ou
uma PAR-38 DICHRO
COLORIDO, mais uma
luminária tipo “espeto”.
POTÊNCIA
(Watts)
50W
120W
150W
VIDA
MÉDIA
2.000 horas
Estas lâmpadas são
perfeitas para o
projeto de
iluminação de
embutir ou destacar
elementos na
decoração, onde são
atraentes devido à
sua estética.
2.000 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.
2.000 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.
1.000 horas
Podem ser aplicadas
em lustres, abajures,
espelhos e cordões
coloridos para
decoração interna e
externa.
1.000 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.
2.000 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.
KIT 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
PAR-38
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.
Fabricadas com pintura
especial que não
transmite as radiações
que atacam os insetos.
15W
25W
40W
60W
100W
BUGLITE e
WEEKEND
Emite quantidades
balanceadas de
radiações de luz
vermelha e azul,
tornando-se um
importante complemento
no desenvolvimento
sadio das plantas.
PLANTILUX
PROARQ e DTC – FAU - UFRJ
60W
PRINCIPAIS APLICAÇÕES
71
Anexos
TIPO
Luz mais branca e
fria! Tamanho
compacto.
PRECISE (Dicróica)
CRISTAL
CARACTERÍSTICAS
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.
São projetadas para
suportar as condições
adversas de
temperatura e espaço
encontradas nas
geladeiras e fogões.
POTÊNCIA
(Watts)
50W
15W
25W
40W
60W
75W
100W
150W
200W
15W
40W
VIDA
MÉDIA
5.000 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.
1.000 horas
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.
1.000 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.
2.000 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.
GELADEIRA/FOGÃO
e PYGMY
REFLETORA R-63/R-75,
REFLETORA R-63
COLORIDAS
PRINCIPAIS APLICAÇÕES
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
Lâmpada de luz suave e
aconchegante que,
devido ao seu formato
atraente, pode ter um
efeito decorativo.
40W
60W
75W
100W
1.000 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
1.000 horas
Estas lâmpadas possuem
grande efeito decorativo em
lustres, platons e abajures.
MAX LUZ
VELA CLARA e
VELA LEITOSA
PROARQ e DTC – FAU - UFRJ
72
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
80000
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
0
13721
36130
52836
64479
71212
73023
69917
61888
48947
30800
7225
0
0
1185
3953
6575
8717
10078
10461
9809
8218
5918
3224
473
0
70000
60000
50000
40000
30000
20000
10000
0
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/m2)
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
0
128
338
494
603
666
683
654
579
458
288
68
0
0
9
31
52
69
80
83
78
65
47
26
4
0
PROARQ e DTC – FAU - UFRJ
800
700
600
500
400
300
200
100
0
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)
73
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
80000
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
5027
10021
14700
18705
21346
22267
22130
22045
20319
16959
12561
7721
2608
2802
6212
9715
12939
15494
17046
17384
16462
14406
11492
8088
4585
1328
70000
60000
50000
40000
30000
20000
10000
0
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/m2)
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
47
94
137
175
200
208
207
206
190
159
117
72
24
22
49
77
103
123
135
138
131
114
91
64
36
11
PROARQ e DTC – FAU - UFRJ
800
700
600
500
400
300
200
100
0
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)
74
Anexos
Anexo L7 – Tabela de iluminamento médio em plano horizontal
Estação (Estado)
Latitude
Longitude
Boa Vista (RR)
Macapá (AP)
Uaupés (AM)
Manaus (AM)
Juazeiro (BA)
Rio Branco (AC)
Brasília (DF)
Belo Horizonte (MG)
Vitória (ES)
Alto Itatiaia (RJ)
Petrópolis (RJ)
Rio de Janeiro (RJ)
Cabo Frio (RJ)
São Paulo (SP)*
Ponta Grossa (PR)
Caxias do Sul (RS)
Porto Alegre (RS)
Rio Grande (RS)
2°49'N
0°10'N
0°08'S
3°08'S
9°25'S
9°58'S
15°47'S
19°56'S
20°19'S
22°25'S
22°31'S
22°54'S
22°59'S
23°39'S
25°06'S
29°10'S
30°01'S
32°01'S
60°39'W
51°03'W
67°05'W
60°01'W
40°30'W
67°48'W
47°56'W
43°56'W
40°20'W
11°50'W
43°11'W
43°10'W
42°02'W
46°37'W
50°10'W
51°12'W
51°13W
52°05'W
Altitude
(m)
90
9
90
60
371
136
1158
850
31
2.199
895
31
7
800
869
787
47
2
menor valor
anual -EH1
(lux)
26.100
15.600
26.700
23.100
27.100
29.200
20.100
163700
13.800
18.400
18.100
17.900
18.400
15.400
7.600
11.800
9.500
9.300
segundo menor valor anual
-EH2
(lux)
26.800
16.500
27.700
24.300
28.900
32.200
23.200
19.000
14.600
19.700
19.700
20.000
19.900
17.500
9.300
14.800
11.600
10.700
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
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
Anexos
Acústica
Anexo A1 – Correspondência entre Pressão Sonora, Nível de Pressão Sonora e
Impressão Subjetiva
(Fonte: Gonzalez)
Perigo de ruptura do tímpano
NPS
(dB)
140
Pressão
(Pascal)
200
Limiar da dor
130
63
Limiar do desconforto auditivo
Avião a pistão a 3 m
Broca pneumática
Metrô
Próximo a um rebitador
Indústria barulhenta
Dentro de um avião
Banda ou orquestra sinfônica
Rua barulhenta
Dentro de um automóvel em alta velocidade
Escritório barulhento
Aspirador de pó
Rua de barulho médio
Pessoa falando a 1 m
Escritório de barulho médio
Rádio com volume médio
Restaurante tranqüilo
Escritório paisagem (c/ tratamento acústico)
Sala de aula (ideal)
Escritório privado (ideal)
Teatro vazio
Quarto de dormir
Movimento de folhagem
Estúdio de rádio e TV
Deserto ou região polar (sem vento)
Respiração normal
Limiar de audibilidade
Laboratório de acústica (câmara anecóica)
120
20
110
6,3
100
2
90
0,63
80
0,2
70
0,06
60
0,02
50
0,006
40
0,002
30
0,0006
20
0,0002
10
0,00006
0
0,00002
Nível subjetivo
estrondoso
Muito barulhento
Barulhento
Moderado
Tranqüilo
Silêncio
Muito silêncio
Descrição
•
•
Fogo de artilharia
Avião a jato a 1 m
•
•
Avião a jato a 5 m
Tambor de graves a 1 m
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
PROARQ e DTC – FAU - UFRJ
77
Anexos
Anexo A2 – Tempo de reverberação ideal
Fonte: NBR 101/1988
PROARQ e DTC – FAU - UFRJ
78
Anexos
Anexo A3 – Índices de isolamento acústico
(Fonte: Catálogo TRIKEN – Esquadrias de PVC)
Índices de isolamento acústico em função da espessura do vidro e da utilização de vidro
duplo (quanto maior o índice em dB, melhor a qualidade acústica)
Vidro simples
Vidro duplo
(Dois vidros simples de 2,5mm de espessura)
Espessura do vidro
(mm)
2,8
Isolamento acústico
(dB)
25
Separados por espaço de
(em mm)
3
Isolamento acústico
(dB)
33
4
27
6
35
6
29
12
38
10
31
25
42
12
33
50
46
20
36
125
49
200
53
PROARQ e DTC – FAU - UFRJ
79
Anexos
Anexo A4 – Tabela de coeficientes de absorção de alguns materiais
Materiais
Reboco áspero, cal
Reboco liso
Teto pesado suspenso (gesso)
Estuque
Superfície de Concreto
Revestimento de pedras sintéticas
Chapas de mármore
Vidraça de janela
Assoalhos
Tapetes de borracha
Taco colado
Linóleo
Passadeira fina porosa
Tapete de boucle duro
Tapete de 5mm de espessura
Tapete de boucle macio
Tapete de veludo
Tapete de 5mm sobre base de feltro
Móveis, tecidos, gente
Uma pessoa com cadeira
Poltrona estofada vazia, coberta com tecido
Cadeira estofada, chata, com tecido, vazia
Cadeira idem, com couro sintético
Cadeira de assento dobrável, de madeira, vazia
Tecido de algodão esticado, liso
Idem 50/150mm na frente da parede lisa
Feltro de fibra natural, 5mm de espessura
Cortina de porta comum, opaca
Tela cinematográfica
Público em ambientes muito grandes, por pessoa
Portas, janelas, aberturas
Janela aberta
Porta de madeira, fechada
Palco sem cortina
Recessos com cortina
Abertura embaixo de balcão
Grade ventilador cada 50% de seção livre
Co-vibradores (chapas densas e folhas)
Madeira compensada de 3mm a 50mm da parede (vazio)
Idem com amortecimento nas bordas
Idem, vazio preenchido c/ lã mineral
Lã mineral de 50mm coberta de papelão denso
Chapa de papelão-gesso 9,5mm sobre 50mm de lã mineral
Madeira compensada 2,5mm sobre 50mm de feltro mineral
PROARQ e DTC – FAU - UFRJ
Coeficiente (α)
500
1000
0,03
0,03
0,02
0,02
0,03
0,04
0,03
0,03
0,05
0,01
0,02
0,03
0,02
125
0,03
0,02
0,02
0,03
0,02
0,02
0,01
-
250
0,03
0,02
0,03
0,01
0,04
2000
0,04
0,03
0,05
0,07
0,04
0,07
-
4000
0,07
0,06
0,07
-
0,04
0,04
0,02
0,03
0,03
0,04
0,08
0,02
0,07
0,04
0,04
0,03
0,04
0,06
0,21
0,08
0,06
0,03
0,17
0,04
0,15
0,02
0,1
0,57
0,12
0,12
0,1
0,29
0,24
0,66
0,03
0,1
0,04
0,04
0,19
0,52
0,52
0,42
0,81
0,1
0,17
0,35
0,59
0,6
0,72
0,33
0,28
0,13
0,13
0,05
0,04
0,20
0,09
0,15
0,10
0,13
0,26
0,05
0,12
0,31
0,44
0,28
0,2
0,15
0,05
0,13
0,38
0,18
0,20
0,20
0,45
0,26
0,05
0,30
0,51
0,4
0,34
0,25
0,07
0,08
0,32
0,45
0,55
0,40
0,50
0,51
0,34
0,05
0,59
0,43
1,00
0,14
0,30
0,25
0,25
0,30
1,00
-
1,00
0,06
0,25
0,30
0,50
1,00
-
1,00
0,10
0,40
0,35
0,50
1,00
0,80
-
0,25
0,48
0,51
0,74
0,33
0,34
0,47
0,65
0,54
0,12
0,18
0,23
0,24
0,36
0,08
0,10
0,12
0,12
0,32
0,07
0,10
0,10
0,10
0,30
0,06
0,05
0,08
0,05
0,17
0,10
80
Anexos
Anexo A5 – Níveis de ruído de fundo para conforto acústico
Fonte: NBR – 10152/1987
Locais
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
DB(A)
NC
35 – 45
40 – 50
45 – 55
30 – 40
35 – 45
40 –50
35 – 45
40 –50
45 – 55
30 – 40
35 – 45
40 – 50
35 – 45
40 – 50
45 – 55
30 – 40
35 – 45
40 – 50
35 – 45
40 – 50
30 – 40
35 – 45
30 – 40
35 – 45
40 – 50
25 – 30
30 – 35
35 – 45
30 – 40
35 – 45
45 – 65
50 – 60
40 – 50
25 – 35
30 – 40
40 –60
45 – 55
35 – 45
45 – 60
40 – 50
Anexo A6 – Índice de redução sonora de alguns materiais. Fonte: CETUR
Material
Espessura
(cm)
Massa
Superficial
Kg/m²
Índice
(R)
dB(A)
Madeira
1,2
2,5
3,8
5,0
1,9
2,5
3,2
10,5
15,2
8
16
24
33
12
16
21
114
171
18
24
27
28
20
24
26
35
39
Compensado
Bloco de concreto
Tijolo
Placas de concreto
Plástico sobre
treliça metálica
10,0
10,0
1,2
PROARQ e DTC – FAU - UFRJ
211
244
22
42
45
27
Material
Espessura
(cm)
Massa
Superficial
Kg/m²
Vidro
0,3
8
27
Plexiglas
0,06
1,5
7
18
27
32
Chapa ( * )
0,06
0,08
0,1
0,13
0,32
0,16
4,5
20
23
25
27
24
32
Alumínio
Chumbo
7
19
9
18
Índice
(R)
dB(A)
81
Conforto Ambiental 1° semestre 2005
Bibliografia
Bibliografia
Esta cartilha procura apresentar de forma a interagir-se com o processo do projeto de arquitetura a
questão do bioclimatismo. Após a assimilação dos conhecimentos aqui descritos, muita lacuna –
espera-se – deverá ser descoberta e coberta. E para isto relacionamos aqui não só a bibliografia
utilizada para embasar os fundamentos e os Anexos como a necessária ao prosseguimento deste
caminhar.
Como dissemos, a pesquisa em qualidade ambiental das construções em clima tropical tem sido
objeto de pesquisa intensa. A tarefa não é fácil. Se em clima frio existe uma certa coincidência de
objetivos que facilita a simplificação, em clima tropical muita vezes a exigência de uma área é a
interdição de outra. Receber luz sem receber calor, permitir a ventilação sem poluição sonora... Na
busca de uma melhor interação com o processo de concepção arquitetônica, muitos
pesquisadores, brasileiros e de diferentes especialidades – arquitetos, físicos, meteorologistas,
médicos, engenheiros, sociólogos - tem-se unido. Nossos centros universitários - de Norte a Sul do
país - e institutos de pesquisa tecnológica vêm procurando integrar e adequar os princípios físicos
da transmissão de calor e as necessidades de caráter ambiental dos diversos tipos de usuário higrotérmicas, visuais, acústicas e da qualidade do ar interno - à nossas diversidades climáticas,
culturais, à nossa prática de projeto e às nossas leis de uso do solo.
Muitas das informações aqui transmitidas vêm dessa massa de pesquisadores e encontram-se na
bibliografia. Outras foram transmitidas ao longo dos cursos de mestrado e doutorado realizados,
expostas em congressos e seminários temáticos, enfim, no convívio diário – sobretudo após o
advento da Internet no ciclo universitário. Àqueles mestres cuja gratuidade na informação impedem
uma referência bibliográfica mais precisa, resta-nos o recurso de colocar seus centros de pesquisa
como referência. Assim estão listadas nesta bibliografia as publicações de referência para o texto e
também sites, onde pesquisadores continuam a trocar informações sobre o tema.
ABILUX (MASCARÓ, J, MASCARÓ L) - Iluminação - Uso Racional De Energia Elétrica Em
Edificações, ABILUX, 1992.
Academia Brasileira de Letras - Dicionário ilustrado da Língua Portuguesa; Ed. Bloch; RJ, 1986.
AGUESSE, P. - Chaves da Ecologia; Ed. Civilização Brasileira, RJ, 1972.
ASSOCIAÇÃO
NACIONAL
DE
TECNOLOGIA
NO
AMBIENTE
CONSTRUÍDO;
http://www.npc.ufsc.br/~antac
BAHIA,S., GUEDES, P.;THOMÉ,M.;LA ROVERE,A . –Modelo para elaboração de código de obras
e edificações; IBAM/DUMA, 1997
BARING,J.G.A.- Acústica de escritórios, IPT/DEd 91; A Construção n° 2019 e 2021, S.P., 1986
BARROSO-KRAUSE, C. - Coberturas, conforto higrotérmico, edificações; ponderações e propostas
para clima tropical úmido em situação de verão; tese de mestrado, PROARQ/FAU/UFRJ, 1990
BARROSO-KRAUSE, C. – La climatisation naturelle: modélisation des objets architecturaux, aide à
la conception en climat tropical ; tese de doutorado, CENERG/ENSMP/França, 1995
CETUR - Centre d’Études des Transportes Urbaines. Bruit et Formes Urbaines - Propagation du
Bruit Routier dans les Tissus Urbaines. França: Ministère de l’Urbanisme et du Logement. 1981.
CHATELET,A .;FERNANDEZ,P.;LAVIGNE,P. – Architecture climatique: une contribuition au
développement durable. Concepts et dispositifs, Ed. EDISUDAix-en-Provence, França, 1998
COMITE D'ACTION POUR LE SOLAIRE: e-mail [email protected]
CSTB (Millet, J.; sacré, C.; Gandemer, J.; Barnaud, G.)– Guide sur la climatisation naturelle en
climat tropical humide tome 1, Ed. CSTB, Paris, 1992
FERNANDES, F. - Dicionário Brasileiro Globo; Ed. Globo; S.Paulo, 1993
FERNANDEZ, P. - "O Homem e o Meio Ambiente"; módulo do mestrado em Tecnologia da
Construção. FAU/UFRJ, 1989
FROTA, A.B. SHIFFER, S.R .- Manual de Conforto Térmico; Editora Nobel, 1988
GIVONI, A - L'homme, L'architecture et le Climat – Ed. Le Moniteur, Paris, 1968
GONZALEZ, Miguel Fernandez. Acústica. São Paulo. Rhodia, s/d
GRET - Bioclimatisme en zone tropicale: dossier Technologies et Développement, programme
interministeriel REXCOOP; Ministére de la Coopération, Paris, 1986
PROARQ e DTC – FAU - UFRJ
82
Conforto Ambiental 1° semestre 2005
Bibliografia
GROUPE DE RECHERCHE ENVIRONNEMENT ET CONCEPTION (GRECO) – email:
[email protected]
GRUPO DE CONFORTO AMBIENTAL; http://www.maceio.rei.br/users/rcabus
HERTZ,J. – Ecotécnicas em Arquitetura: como projetar nos trópicos úmidos do Brasil;Pioneira;1998
HOPKINSON, PETHERBRIDGE, LONGMORE - Iluminação Natural, Fundação Galouste
Gulbenkian; Lisboa; 1975
IPT - Implantação de conjuntos Habit. - recomendações para adequação climática e acústica, IPT,
1986
KLICK Editora - HELP Ciência e Tecnologia, Ed. KLICK, S.Paulo,1995
KOENIGSBERGER, INGERSOLL, SZOCOLAY, MAYHEW - Viviendas y edificios en zonas cálidas
y tropicales ; Ed. Paraninfo, 1977
LAMBERTS,R.;PEREIRA,F.;DUTRE,L.;GOULART,S. – Eficiência Energética na Arquitetura ( CD e
livro). PW Editores,1998
LAMBERTS R, LOMARDO LL, AGUIAR, JC - Eficiência Energética em Edificações - Estado da
Arte
MACINTYRE, A. Joseph - Ventilação industrial e Controle da Poluição. Rio de Janeiro, Editora
Guanabara, 1990
MASCARÓ, L. – Energia na edificação – estratégia para minimizar seu consumo,volumes I e
anexos Ed. Projeto, Rio de Janeiro, 1985
NIEMEYER, M.L.A. – Ruído Urbano e Arquitetura em clima tropical úmido – tese de mestrado,
PROARQ- FAU/UFRJ, 1998
NOBRE, F.R. - Tratado de Física elementar; Livraria Chandon; Porto, 1931
NÚCLEO DE PESQUISA EM CONSTRUÇÃO: http://www.npc.ufsc.br/~energia
PIZZUTTI DOS SANTOS, J. – Acústica aplicada às edificações – apostila do curso ministrado entre
24 e 28 de novembro, IV ENTAC, Salvador Bahia, 1997
PORTO OTTONI, M.M. - Iluminação Zenital - Uma Tentativa de Adequação às Condições
Climáticas da Cidade do Rio de Janeiro, tese de mestrado, PROARQ/FAU/UFRJ, 1990
QUEIROZ, Tereza Cristina F. - Avaliação Ambiental das Condições de Ventilação Estudo de caso:
Arsenal da Marinha do Rio de Janeiro, Oficinas de Metalurgia Naval; tese de mestrado em Conforto
Ambiental, Programa de Pós-graduação em Arquitetura FAU/UFRJ, Rio de Janeiro, 1996
ROSA, L. Z. Absorção Acústica na Qualidade do Ambiente Construído. Rio de Janeiro, 1993.
Dissertação (Mestrado em Arquitetura) - FAU / UFRJ
SARDINHA, G - Iluminação Natural em Edificações Escolares: uma Abordagem Arquitetônica
Qualitativa; tese de mestrado, PROARQ/FAU/UFRJ, 1996
SILVA, P.F. – Qualidade Acústica da Edificação em clima tropical: critérios de qualidade e
sugestões para projetos, dissertação de mestrado, PROARQ-FAU/UFRJ, 1993
SLAMA, J.G. – CONFORTO ACÚSTICO – notas da disciplina de conforto acústico do mestrado em
conforto ambiental, PROARQ- FAU/UFRJ, 1989
SLAMA, J.G.; TEIXEIRA, S.G. – Barreiras acústicas e ruído de trânsito, anais do IV seminário
internacional de controle de ruído, rio, RJ, 1992
SLAMA,J.G., BALLESTEROS,M.L.; TENENBAUM, R.A. –Projeto de acústica previsional no LAVI,
aplicação de estudo de propagação de ruído em uma rua, IV SOBRAC, 1992
SOUZA,Léa Cristina Lucas de. Bê-a-bá da acústica arquitetônica: ouvindo a arquitetura / Léa
Cristina Lucas de Souza, Manuela Guedes de Almeida, Luís Bragança. 1.ed. – Bauru, SP:L.C.L. de
Souza, 2003
ABNT- NBR-10152 - Níveis de Ruído para Conforto Acústico - Rio de Janeiro: 1987.
ABNT- TB-143: Poluição Sonora. Rio de Janeiro: 1973
PROARQ e DTC – FAU - UFRJ
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