APLICATIVO PARA CÁLCULO DAS PROPRIEDADES TÉRMICAS DE ALVENARIAS

Daniel de Carvalho Moreira (1); Lucila Chebel Labaki (2); Doris C. C. K Kowaltowski (3)

(1) Doutorando em edificações pela Faculdade de engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo, UNICAMP, e-mail: damore@fec.unicamp.br

(2) Departamento de Arquitetura e Construção, Faculdade de engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo, UNICAMP, e-mail: lucila@fec.unicamp.br

(3) Departamento de Arquitetura e Construção, Faculdade de engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo, UNICAMP, e-mail: doris@fec.unicamp.br

RESUMO Este artigo descreve um programa computacional desenvolvido a partir da proposta de procedimentos para cálculo das propriedades térmicas de elementos e componentes de edificações (COMITÊ BRASILEIRO DE CONSTRUÇÃO CIVIL, 1998b). O trabalho teve origem com o desenvolvimento de uma planilha de cálculo para determinar as propriedades térmicas de paredes, por ocasião de um seminário para uma disciplina de pós-graduação sobre conforto térmico. O êxito desta experiência fez com que uma primeira versão de um aplicativo viesse a ser desenvolvido para uso online, independentemente de qualquer programa de planilha de cálculo. O protótipo aqui descrito permite trabalhar com parâmetros de dimensão e composição de uma alvenaria constituída por bloco e revestimentos, apresentando como resposta os valores de resistência, capacidade térmica, transmitância e atraso térmicos. Além da descrição do seu funcionamento, são discutidas as restrições e possibilidades deste aplicativo como uma possível ferramenta de auxílio ao projeto arquitetônico.

Palavras-chave: Alvanaria, Conforto térmico, Aplicativo computacional.

1. INTRODUÇÃO O trabalho que apresentamos neste artigo teve início como um exercício de uma disciplina de pós-graduação sobre conforto térmico. Nesta ocasião, foi apresentado um seminário sobre “Propriedades térmicas dos materiais de construção e banco de dados”, onde foram discutidas as formas de organizar informações sobre alguns materiais de construção. Foi também definido um banco de dados informatizado a partir do qual seria possível recuperar as informações necessárias para avaliar as propriedades térmicas dos materiais catalogados. Para restringir o escopo deste estudo e permitir alguns exercícios práticos, o banco de dados desenvolvido apresentou uma estrutura simples, para armazenar apenas informações sobre os materiais básicos empregados na construção de paredes. As variáveis definidas para cada elemento descrito neste banco foram estabelecidas segundo os métodos de cálculo de propriedades térmicas de paredes, propostos pelo Comitê Brasileiro de Construção Civil (1998b) no projeto de norma para a avaliação do desempenho térmico de edificações.

Definido o banco de dados, o passo seguinte foi propor uma planilha eletrônica que efetuasse os cálculos descritos pelo Comitê Brasileiro de Construção Civil para avaliar a transmitância térmica, a capacidade térmica e o atraso térmico de alvenarias. Através do programa OpenOffice (SUN MICROSYSTEMS; OPENOFFICE.ORG, 2004), foi criada esta planilha, que importava do banco de dados as informações sobre cada material de construção para a composição da parede. Podia-se escolher um tipo de bloco ou tijolo, a argamassa e os revestimentos interno e externo. As espessuras das juntas vertical e horizontal de argamassa entre os blocos podiam ser definidas, bem como as espessuras de revestimento interno e externo. Além disso, era possível escolher um arranjo de ajuste dos blocos entre quatro opções pré-determinadas. Como resultado, eram apresentados os valores de resistência térmica total, transmitância térmica, capacidade térmica, atraso térmico e fator solar.

I CONFERÊNCIA LATINO-AMERICANA DE CONSTRUÇÃO SUSTENTÁVELX ENCONTRO NACIONAL DE TECNOLOGIA DO AMBIENTE CONSTRUÍDO 18-21 julho 2004, São Paulo. ISBN 85-89478-08-4.

A partir do êxito desta experiência considerou-se a possibilidade de desenvolvimento de um aplicativo independente – não mais associado a uma planilha eletrônica – que efetuasse os mesmos cálculos segundo os materiais definidos para uma parede de alvenaria. Um dos primeiros passos foi pensar nos recursos que se pretendia para o programa. Estas considerações influíram na escolha da linguagem de programação a ser adotada, uma vez que ela determinaria o que o aplicativo poderia ou não fazer. Embora o programa devesse trabalhar diretamente com as propriedades térmicas de alvenarias, deveria ser concebido como uma ferramenta que oferecesse recursos para melhorar o projeto em arquitetura. Ao organizar os cálculos em questão, o programa deveria colaborar com a atividade do projetista. Este objetivo conferiu ao trabalho outras responsabilidades, além daquelas esperadas na adaptação de uma planilha na forma de um aplicativo independente.

Os usuários deste programa são projetistas e profissionais da área de construção, que se expressam graficamente. Qualquer aplicativo de apoio ao trabalho destes profissionais deve considerar a interface como sendo predominantemente gráfica. Outro enfoque relevante na definição dos aspectos de um programa informatizado de auxílio ao projeto é prever uma estrutura onde vários programas possam colaborar conjuntamente na definição de outros elementos de projeto. Ou seja: um programa de cálculo de propriedades térmicas deveria estar disponível em um ambiente onde outros aplicativos pudessem ser encontrados, todos eles apoiados numa tecnologia comum. Neste sentido, é importante considerar a possibilidade de troca de informações entre aplicativos e também entre estes e uma fonte principal de dados. Assim, as variáveis de cada programa poderiam ser atualizadas e ampliadas, novos recursos poderiam ser implementados e melhorias contínuas dos programas seriam oferecidas.

Como resposta a estas necessidades foi proposto um aplicativo que estivesse disponível na internet para acesso direto dos usuários: um programa online, de interface gráfica apurada e que permitisse constante atualização. Somadas a estas características, o aplicativo não precisaria ser instalado na máquina do usuário, não poderia ter um tamanho digital muito grande e deveria estar aberto a novas implementações. Para atualizar ou corrigir um programa instalado no computador do usuário é necessário uma nova distribuição do software ou a distribuição de sua atualização. No caso de um aplicativo de uso online, as atualizações estão disponíveis continuamente, conforme os usuários acessem o aplicativo modificado.

Observando estas características, optou-se por desenvolver o novo aplicativo através do programa Macromedia Flash. Assim como a linguagem de programação Java, o Flash é largamente empregado na internet para apresentar simulações, conteúdo multimídia, animações e jogos. Diversos grupos de desenvolvimento de ferramentas interativas e computacionais para o ensino adotam tanto a tecnologia Flash como a Java (BITTENCOURT, 2004; UFPR, 2004; UPF, 2004). Por ser um programa baseado em gráficos vetoriais, o Flash permite desenvolver aplicativos leves, adequado às bandas baixas de transmissão de dados. Além disso, dispõem uma linguagem de programação robusta, chamada ActionScript, permitindo o desenvolvimento de funções matemáticas, interatividade, animação, desenho por parametrização e muitos outros recursos. Finalmente, o plugin Macromedia Flash – que permite a visualização do conteúdo Flash em um navegador – vem embutido nas versões mais recentes dos principais navegadores utilizados em diferentes sistemas operacionais. Para os usuários de Windows e Macintosh, é possível gerar cópias do aplicativo como programas auto-executáveis.

2. OBJETIVOS E JUSTIFICATIVA O objetivo deste artigo é apresentar as características de um aplicativo computacional online que facilita o processo de cálculo das propriedades térmicas de paredes. Através da descrição do desenvolvimento deste aplicativo, espera-se contribuir com novas alternativas para a concepção de ferramentas computacionais de auxílio ao projeto.

É possível criar programas de computador que apresentam de forma intuitiva as técnicas e os procedimentos de organização das variáveis envolvidas no projeto arquitetônico. Muitas vezes, o arquiteto desconhece uma série de procedimentos para avaliar diretrizes e variáveis de projeto. São comuns alguns manuais e guias de consulta que procuram orientar e esclarecer estes procedimentos técnicos. Dados sobre, por exemplo, as características do terreno, o meio urbano, os materiais de construção ou o uso de um determinado espaço podem ser avaliados através de métodos específicos. Estes procedimentos de análise permitem desenvolver alguns dos elementos de projeto, considerando de forma mais abrangente as características do meio ambiente e do conforto envolvidos. Um programa de computador pode auxiliar este processo, além de propiciar o uso de várias ferramentas num mesmo trabalho, melhorando a qualidade das propostas e considerando um maior número de variáveis.

No caso de alvenarias, conhecer as propriedades térmicas das paredes permite estabelecer estratégias para que o edifício projetado responda de forma eficiente às variações do clima, oferecendo uma condição de conforto satisfatória aos usuários deste edifício (CORBELLA; YANNAS, 2003). Entre as propriedades térmicas das paredes, o programa proposto permite calcular a transmitância térmica, quantificando a capacidade da parede de ser atravessada por um fluxo de calor, induzido por uma diferença de temperatura entre os dois ambientes que ela separa (FROTA; SCHIFFER, 2001). O inverso da transmitância térmica é a resistência térmica total da parede. Também são calculados a capacidade térmica e o atraso térmico de alvenarias. A capacidade térmica quantifica o calor necessário para variar em uma unidade a temperatura de um componente por unidade de área (GIVONI, 1976). O atraso térmico indica o tempo que transcorre entre a ocorrência de uma temperatura máxima no exterior e no interior da edificação. Através destas propriedades o projetista pode analisar e comparar as opções mais adequadas de paredes para cada situação, como por exemplo (CORBELLA; YANNAS, 2003):

a) qual parede retarda a propagação do calor em um tempo suficiente para não causar transtorno para os ocupantes da edificação, segundo seus horários e hábitos;

b) qual composição de materiais aumenta a resistência térmica de uma parede que recebe o sol oeste, contendo assim o fluxo de calor;

c) qual opção de parede conduz melhor o calor para dissipá-lo entre ambientes internos habitados e não habitados.

A proposta de norma para cálculo do desempenho térmico de edificações apresenta o procedimento de avaliação das propriedades descritas acima. O programa aqui apresentado facilita a execução destes procedimentos, mas, por enquanto, sua aplicação é restrita a uma associação limitada de materiais que constituem uma parede. Para cálculos envolvendo um maior número de materiais deve-se utilizar o aplicativo Transmitância (LEE, A. S.; LAMBERTS, R, s.d.). Ainda assim, a estrutura de organização do aplicativo desenvolvido apresenta algumas inovações em sua concepção. O método de desenvolvimento - partindo de uma planilha computacional de cálculo – oferece novas possibilidades para os trabalhos futuros envolvendo outros aplicativos. Em alguns casos, estruturas de cálculo organizadas através de planilhas poderão constituir a base de programas disponíveis para uso online.

3. MATERIAL E MÉTODO Vamos apresentar quatro etapas de desenvolvimento do aplicativo de cálculo das propriedades térmicas de paredes. A primeira etapa mostra os aspectos básicos do cálculo envolvido, descritos na norma de desempenho térmico de edificações. Não vamos reproduzir aqui a norma completa ou todas suas equações. No entanto, esclarecemos que seguimos esta norma como única orientação no desenvolvimento dos cálculos. A segunda etapa descreve como estes cálculos foram organizados na forma de uma planilha eletrônica. Para isso, são estabelecidas as variáveis que devem ser definidas pelo usuário e como, baseados nestes dados, alguns dos procedimentos de cálculo são organizados através da planilha. A terceira etapa apresenta uma versão do aplicativo online, desenvolvido a partir da planilha de cálculo. Foi utilizado o programa Macromedia Flash 5 (MACROMEDIA, 2000a) no seu desenvolvimento. Uma vez que a organização dos cálculos é a mesma que a apresentada na descrição da planilha, esta etapa dá maior ênfase às características da interface criada para o aplicativo online e aos novos recursos que ela representou para este trabalho. Finalmente, a quarta e última parte é apresentada nas conclusões deste trabalho, onde são descritas as inovações que estão sendo implementadas no aplicativo. Com o desenvolvimento do programa Flash, a versão atual do programa – Macromedia Flash MX 2004 (MACROMEDIA, 2003) – oferece uma série de novos recursos. Serão apresentadas alterações na parte gráfica e a forma como a interface do aplicativo de cálculo das propriedades térmicas de paredes se reorganizou.

3.1. Procedimento de cálculo Antes da descrição do processo de cálculo para cada uma das propriedades térmicas relacionadas anteriormente, é necessário distinguir os tipos de materiais construtivos. Os materiais de construção que vão constituir os elementos construtivos (paredes, lajes, coberturas, etc) podem ser compostos por uma única camada (homogênea) ou pela associação de várias camadas (heterogêneas). Por exemplo: um tijolo maciço apresenta uma camada, composta pela cerâmica. Um bloco de cimento pode apresentar duas camadas: a primeira composta pelo concreto e a segundo por uma câmara de ar não ventilada. O mesmo acontece para blocos cerâmicos perfurados, onde camadas de cerâmica e de ar

parado se alternam sucessivamente.

A configuração do elemento construtivo pode reunir mais de uma camada quando composto por mais de um material. Uma parede rebocada, por exemplo, é composta por uma camada de reboco, uma camada de tijolos assentados com camadas de argamassa e novamente outra camada de reboco. Portanto, deve-se considerar cada um destes materiais quando for avaliado o desempenho térmico do elemento construtivo. A ordem de relevância das camadas para o cálculo das propriedades térmicas de um elemento construtivo deve considerar a distinção entre camadas e seções (COMITÊ BRASILEIRO DE CONSTRUÇÃO CIVIL, 1998b, p. 3):

- “Seção: a parte de um componente tomada em toda a sua espessura (de uma face à outra) e que contenha apenas resistências térmicas em série”;

- “Camada: a parte de um componente tomada paralelamente às suas faces e com espessura constante”;

- “Uma seção pode ser composta por uma camada homogênea ou por camadas não homogêneas”.

As seções de um elemento construtivo são determinadas segundo as camadas dos materiais que o compõem, perpendiculares ao fluxo de calor. No exemplo de uma parede, onde o fluxo de calor incidente é considerado como sendo horizontal e perpendicular ao elemento, as seções terão a mesma espessura da parede no total, mas serão compostas por diferentes materiais. No caso de uma parede de tijolos assentados com argamassa de cimento e rebocada na face interna e externa, deverá ser dividida em duas seções. A primeira seção será composta por camadas de reboco e argamassa de cimento para assentamento dos tijolos: a) uma camada com a espessura do reboco na face externa da parede; b) outra camada com a largura do tijolo, mas composta por argamassa de cimento; c) uma última camada com a espessura do reboco na face interna da parede.

A outra seção desta mesma parede, será composta por: a) uma camada com espessura do reboco na face externa; b) uma camada com a largura do tijolo, mas de material cerâmico se o bloco for homogêneo c) uma última camada com a espessura do reboco na face interna.

Se no exemplo acima o tijolo não fosse homogêneo, ou seja, se fosse composto por camadas de cerâmica e câmaras de ar parado, a largura do tijolo (na espessura da parede) seria composta por novas camadas, constituindo outras seções desta parede. Além das camadas compostas pelos materiais de construção, são consideradas outras camadas superficiais dos elementos, como as camadas de ar adjacente às superfícies dos elementos (GIVONI, 1976).

Definidas as disposições das camadas dos elementos construtivos, serão descritos os cálculos propostos pelo Comitê Brasileiro de Construção Civil para determinar e quantificar as propriedades térmicas dos materiais de construção.

A resistência térmica total de uma parede (RT), de ambiente a ambiente, é calculada segundo a resistência térmica de superfície a superfície (Rt em m²K/W) e as resistências superficiais externa e interna (Rse e Rsi em m²K/W). A resistência térmica de superfície a superfície (Rt) considera a resistência térmica dos materiais que compõem o elemento construtivo e suas respectivas camadas. Se a parede for constituída por componentes de camadas homogêneas, a resistência térmica de superfície a superfície será igual a soma das resistências de cada camada homogênea, segundo a espessura e a condutividade térmica de cada material. No caso de componentes com camadas homogêneas e não homogêneas, além das resistências de cada camada, a resistência térmica de superfície a superfície dependerá da área (em m²) de cada seção em relação à área total (soma das áreas das seções).

Para o cálculo da resistência térmica das câmaras de ar, necessário no caso de alvenarias com câmaras de ar não ventiladas, foram consideradas: a) superfície de alta emissividade hemisférica total maior que 0,8 (ε); b) espessura da câmara de ar (e); c) direção horizontal do fluxo de calor;

A Resistência Superficial Interna (Rsi) e a Resistência Superficial Externa (Rse) são os valores para a resistência térmica da camada de ar adjacente às superfícies dos elementos construtivos. Considera os seguintes fatores: a) se a superfície é interna ou externa; b) condutância superficial (he e hi);

c) direção horizontal do fluxo de calor

Segundo estas características, a Resistência Superficial Interna (Rsi) é igual a 0,13(m².K)/W e a Resistência Superficial Externa (Rse) é igual a 0,04(m².K)/W.

A Transmitância Térmica (U) de um componente é o inverso da Resistência Térmica Total (RT), considerando as resistências térmicas das camadas homogêneas, câmara de ar e superfícies:

U = 1 / RT , em W/m².K

A capacidade térmica de cada camada de uma parede é calculada segundo: a) Espessura da camada (m); b) Calor específico do material da camada (kJ/kg.K); c) Densidade de massa aparente do material da camada (kg/m³);

Para o cálculo da capacidade térmica total de uma parede composta por camadas homogêneas, é necessário calcular a somatória das capacidades térmicas para cada seção. No caso de paredes com camadas homogêneas e não homogêneas, a somatória das capacidades térmicas de cada seção depende da área da seção em relação à área total (soma das áreas das seções).

Para o cálculo do atraso térmico (ϕ), apresentamos a ordem dos cálculos segundo a norma (COMITÊ BRASILEIRO DE CONSTRUÇÃO CIVIL, 1998b):

Elemento homogêneo: Uma placa constituída por um único material, com espessura (e) e submetida à um regime térmico com período de 24 horas:

(1)

Tt CR ..7284,0=ϕ

Onde:

ϕ atraso térmico (horas);

Rt resistência térmica de superfície a superfície do componente (m²K/W);

CT capacidade térmica do componente (kJ/m²K);

Elemento heterogêneo: No caso de um componente formado por diferentes materiais superpostos em “n” camadas paralelas às faces (perpendiculares ao fluxo de calor), o atraso térmico varia conforme a ordem das camadas.

(2)

21..382,1 BBRt +=ϕ

(3)

tRB

B 01 .226,0=

(4)

( )⎟⎠

⎞⎜⎝

⎛ −−⎟⎟

⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

10.

...205,02

exttext

t

ext RRR

Rc

Bρλ

(5)

B0 = CT – CText

Onde:

ϕ atraso térmico (horas);

λ condutividade térmica do material (W/mK);

ρ densidade de massa aparente do material (kg/m³);

c calor específico do material (kJ/kgK);

Rt resistência térmica de superfície a superfície do componente (m²K/W);

CT capacidade térmica do componente (kJ/m²K);

CText é a capacidade térmica da camada externa do componente (kJ/m²K);

“ext” última camada do componente, junto à face externa;

B0 é dado pela equação 5;

B1 é dado pela equação 3;

B2 é dado pela equação 4 (Considerar B2 nulo caso seja negativo).

3.2. Planilha eletrônica Compreendido os processos de cálculo das propriedades térmicas dos materiais, foi desenvolvida uma proposta para otimizar estes cálculos através de uma planilha eletrônica. Este aplicativo permitia a inserção de dados sobre os materiais construtivos de paredes, configurava a disposição destes materiais e processava os cálculos segundo as propriedades definidas. Para o desenvolvimento desta planilha e de um banco de dados adicional foi utilizado o programa OpenOffice. Esta suíte de aplicativos permite desenvolver planilhas nos mesmos padrões de outros softwares mais conhecidos (como o Microsoft Excell, por exemplo), com a vantagem de ter seu uso aberto e gratuito.

O primeiro módulo da planilha de cálculo das propriedades térmicas de alvenarias, armazena dados sobre os materiais empregados na construção da parede. Através de um banco de dados simples, o usuário pode definir uma série de materiais, considerando as informações necessárias para o cálculo de propriedades térmicas. Os dados necessários para cada tipo de bloco de alvenaria são (figura 1):

a) dimensões de altura (H), comprimento (C) e largura (L);

b) dimensões das câmaras de ar, se for o caso (L' e C');

c) total de câmaras de ar no comprimento e na largura do bloco;

d) densidade (ρ), condutividade (λ) e calor específico (c) do componente do material;

e) descrição abreviada do material.

Em seguida, todos estes dados podem ser importados para o primeiro módulo da planilha, segundo os critérios de escolha do usuário (figura 2). Além do tipo de bloco, devem ser definidos os dados de densidade (ρ), condutividade (λ) e calor específico (c) para a argamassa e os revestimentos interno e externo. A forma de uso destes dados será definida no módulo seguinte. Isso significa que, caso não sejam utilizados os revestimentos ou seja necessário experimentar várias formas de aplicação, os dados podem ser dispostos no módulo 1 mas serem descartados nos módulos seguintes.

Figura 1 – Definição das dimensões do bloco no banco de dados.

Figura 2 – Planilha de definição das propriedades dos matérias para composição da parede.

Para que a planilha seja capaz de dividir a alvenaria em diferentes seções, é necessário especificar a posição dos blocos escolhidos no módulo anterior. São dadas quatro posições diferentes para montar a parede (figura 3 e figura 8). A primeira opção mantém a mesma posição definida na base de dados. Blocos cerâmicos não são utilizados na posição “1” ou na posição “4”, posições geralmente observadas no assentamento de blocos de concreto. As posições “2” e “3” constituem opções para blocos cerâmicos perfurados e o conjunto das posições “1” e “3” podem ser usadas para tijolos maciços de meia parede ou de parede inteira respectivamente. Para os casos em que o bloco possui orifícios de seção circular, o único dado indicado é o comprimento C', igual ao diâmetro da câmara de ar. Quando apenas uma dimensão do furo do bloco é inserida na planilha, esta calcula uma câmara de ar com seção quadrada de área igual à da seção circular original.

Figura 3 – Planilha de definição da composição da parede, incluindo a posição dos blocos.

Além da posição dos tijolos ou blocos, este segundo módulo define a espessura das juntas horizontais e verticais de assentamento. Para os blocos de concreto, os valores destas juntas podem ser desprezados e considerados iguais a zero. Em seguida são definidas as espessuras de reboco interno e externo. Caso seja necessário retirar uma das camadas de reboco, basta indicá-la aqui como sendo também igual a zero, mesmo que tenha sido definido um material no módulo anterior. Por definição, os valores das resistências térmicas superficiais interna e externa são considerados respectivamente como 0,04(m².K)/W e 0,13(m².K)/W. Caso seja necessário, é possível alterar estes valores, que serão atualizados e considerados nos cálculos finais. O aplicativo online ainda não apresenta esta propriedade.

Concluindo este módulo, a opção “cor externa” permite que o usuário escolha uma cor ou tipo de superfície para o revestimento exposto ao fluxo de calor. Cada opção define dois valores: a absortância (α) para radiação solar de ondas curtas e a emissividade para radiações a temperatura comuns de ondas longas (ε), segundo tabela apresentada pelo Comitê Brasileiro de Construção Civil (1998b, p. 10). Estes dados são empregados no cálculo do Fator Solar, cálculo que ainda não foi considerado no aplicativo online.

No último módulo da planilha são executados todos os cálculos das propriedades térmicas da alvenaria definida nos módulos anteriores (figura 4). Os cálculos descritos no ítem 3.1 são arranjados na planilha através de expressões. Um exemplo do cálculo da resistência térmica do ar:

Os cálculos da planilha consideram a natureza da superfície da câmara de ar como sendo de alta emissividade, portanto ε > 0,8. Além disso, como é o caso do cálculo de alvenarias, a direção do fluxo de calor é horizontal. Avaliando a espessura da câmara de ar (em metros), segundo os dados inseridos pelo usuário, a resistência térmica do ar será igual a:

a) 0,14(m².K)/W para espessuras da câmara de ar menores ou iguais a 0,02m;

b) 0,16(m².K)/W para espessuras maiores que 0,02m e menores ou iguais a 0,05m;

c) 0,17(m².K)/W para espessuras maiores que 0,05m.

Estas condições são dispostas assim:

SE

Área da câmara de ar=0, então retorne 0. Se não:

SE largura do furo <=0,02m então Rar = 0,14(m².K)/W. Se não:

SE largura do furo <=0,05m então Rar = 0,16(m².K)/W. Se não:

Rar = 0,17(m².K)/W.

Figura 4 – Planilha de resultados dos cálculos das propriedades térmicas da parede especificada.

O objetivo principal deste módulo é não permitir que o usuário entre com dados ou alterações. Assim, todas as informações foram definidas nos módulos anteriores, de forma intuitiva. A interpretação dos dados é desenvolvida apenas pelas fórmulas de cálculos deste último módulo. Caso o usuário pretenda obter outros valores, deve alterar as propriedades dos componentes e materiais e nunca os valores desenvolvidos nos cálculos.

3.3. Aplicativo online A partir da definição da planilha eletrônica, foram estabelecidos as variáveis e os cálculos necessários para o desenvolvimento de um aplicativo equivalente e independente. Como descrito, foi escolhido o programa Macromedia Flash 5 (MACROMEDIA, 2000a), através do qual foi montado o aplicativo. O resultado está disponível no formato de arquivo conhecido como SWF (Shockwave Flash), que pode ser acessado através da internet, no endereço http://www.fec.unicamp.br/~damore/cptp.htm. Para que o aplicativo funcione adequadamente, é necessário ter instalado o plug-in Macromedia Flash Player. No entanto, o programa Flash não gera apenas arquivos .SWF: também é possível gerar o mesmo aplicativo no formato .EXE (Windows Projector) e .HQX (Macintosh Projector).

Figura 5 – Interface da primeira versão do aplicativo desenvolvido.

O aplicativo foi concebido procurando não confundir o usuário ao oferecer informações ilustradas, precisas e diretas. Para isso, procurou estabelecer uma única tela de interface prática, agradável e intuitiva, evitando muitas janelas de opções (figura 5). Nesta primeira versão, a atualização dos dados é imediata: conforme o usuário insere os dados, os cálculos vão sendo executados e os resultados apresentados. Com isso, o usuário pode observar e compreender as conseqüências das suas decisões na escolha dos materiais que compõem a alvenaria.

A interface do aplicativo permite que o usuário altere continuamente as variáveis necessárias para os cálculos das propriedades térmicas das paredes, observado as conseqüências de suas decisões nos resultados apresentados. O primeiro passo é definir as dimensões do bloco ou tijolo empregado na alvenaria. As variáveis exigidas são: dimensões de altura, comprimento e largura (em metros); dimensões das câmaras de ar, se for o caso; total de câmaras de ar no comprimento e na largura do bloco. Para os casos em que o bloco possui orifícios de seção circular, apenas uma dimensão de diâmetro do furo é necessária. Assim, é calculada uma câmara de ar com seção quadrada de área igual à da seção circular original, conforme procedimento descrito pela norma. Caso o usuário tente especificar dimensões ou número de furos incompatíveis com os limites do bloco, o aplicativo indica quais medidas não procedem (figura 6).

Figura 6 – Exemplo da mensagem de orientação para preenchimento das dimensões do bloco.

Outras variáveis são determinadas através de menus de opções, como no caso da definição do material que compõem cada parte da parede. É possível escolher em uma relação (figura 7) o material pretendido para o bloco ou tijolo, para a argamassa e para os revestimentos interno e externo. Ao escolher um material, suas propriedades de densidade, condutividade e calor específico são apresentadas na tela e computadas nos cálculos.

Figura 7 – Exemplo do menu de opções para definição dos materiais que compõem a parede.

Para que o aplicativo seja capaz de dividir a alvenaria em diferentes seções, é necessário especificar a posição dos blocos, cujas dimensões foram definidas nos parâmetros anteriores. São dadas quatro posições diferentes para montar a parede, como descrito no ítem 3.2. As posições ilustram o ajuste de tijolos maciços de meia parede ou de parede inteira, além de opções para blocos cerâmicos e de concreto (figura 8).

Cada uma das propriedades térmicas é calculada considerando os procedimentos descritos na norma. Em seguida, o valor obtido para uma propriedade é disposto para o cálculo seguinte e assim sucessivamente. A tela de resultados apresenta detalhes do cálculo, mas não permite que o usuário entre com dados ou alterações (figura 9).

Figura 8 – Opções de ajustes dos blocos para configurar a parede.

Figura 9 – Exemplo da área de resultados e do detalhe de alguns cálculos.

4. RESULTADOS E CONCLUSÕES É instigante observar que é possível desenvolver um aplicativo para auxílio ao projeto de arquitetura a partir da descrição de um procedimento de cálculo e uma planilha eletrônica. Métodos de avaliação das variáveis envolvidas no projeto e relacionadas ao conforto térmico são amplamente pesquisados e difundidos. Isso representa uma gama de opções para criar ferramentas de auxílio ao projeto arquitetônico visando melhorar a qualidade dos edifícios e da vida dos seus usuários. Organizar o método de cálculo através de uma planilha eletrônica é o primeiro passo para definir um aplicativo independente. Poderia ser considerado como uma etapa dentro de uma metodologia de desenvolvimento de aplicativos. Além disso, o uso de planilhas é difundido entre alunos e pesquisadores, o que representa uma orientação inicial de organização de cálculos a serem utilizados por um programador de softwares.

Na etapa em que se encontra este trabalho, a versão inicial do aplicativo vem sendo alterada para apresentar novas opções de interface. Estas alterações pretendem responder a uma relação de problemas e deficiências que foram observados na primeira versão, entre elas:

a) A atualização imediata dos dados gerou um problema: é necessário uma boa velocidade de processamento por parte do computador do usuário. Isso acontece porque o aplicativo repete as operações de cálculo continuamente, numa repetição de 12 vezes por segundo, aguardando que novos dados sejam computados. Para resolver este problema, a interface deve considerar a ação do usuário para processar os cálculos, seja através de um botão de cálculo ou através da atualização de cada campo de entrada de dados. A alternativa considerada no protótipo da nova versão é a visualização do bloco especificado. Depois de inserir os parâmetros de dimensão, o usuário pode visualizar a conformação do bloco. Ao fazer isso, os cálculos são atualizados.

b) Na primeira versão do aplicativo, os dados dos materiais estavam relacionados em um arquivo separado, no formato texto (.TXT). Ao gerar o arquivo SWF, o programa Macromedia Flash carregava estes dados e os inseria no aplicativo através do programa Macromedia Generator (MACROMEDIA, 2000b). Na nova versão do aplicativo, os dados são carregados a partir do arquivo texto, sem que seja necessário gerar um novo arquivo SWF para atualizar modificações ou acréscimos na relação dos materiais. Esta propriedade permite modificar continuamente a relação de materiais no arquivo TXT, abrindo a possibilidade para que, no futuro, o usuário também possa acrescentar materiais à relação de opções.

c) Novos recursos também são pretendidos, como:

- Módulos de ajuda (Help) que descrevam os cálculos e propriedades do programa;

- Oferecer um número maior de camadas, de vários materiais diferentes, para compor a alvenaria;

- Cálculo das propriedades térmicas de paredes internas;

- Permitir que o usuário escolha a unidade de medida das dimensões, além da unidade em metros;

Entre todas as novas características pretendidas para a atualização do aplicativo, a principal é criar formas de esclarecer para o usuário como interpretar os dados oferecidos pelo programa. Deste modo, a aplicação prática dos resultados seria facilitada e imediata. Acreditamos que o ponto-chave desta questão é a interface de apresentação dos parâmetros e resultados de cálculo. Neste sentido, estão sendo desenvolvidos meios para que as variáveis e os resultados sejam expressos de forma gráfica. A nova versão Macromedia Flash MX 2004 oferece ferramentas para isso, sendo a principal delas o Drawing API (Application Programming Interface). Através desta ferramenta, as variáveis de dimensão do bloco que constitui a parede são usadas tanto para o cálculo quanto para desenhar o bloco. Ou seja: o usuário pode ver uma imagem do bloco configurado segundo os parâmetros definidos por ele (figura 10).

Figura 10 – Exemplos de dois blocos diferentes configurados através da nova interface.

Esta possibilidade abriu novos campos: além de apresentar dados numéricos, o aplicativo poderia expressar os resultados dos cálculos na forma de gráficos, incluído outras opções de paredes para efeitos comparativos. O programa Macromedia Flash MX 2004 também permite que as variáveis definidas pelo usuário sejam gravadas no computador através de cookies. Este recurso permite que uma opção de parede seja comparada com a seguinte ou que uma configuração ideal seja registrada para novas comparações. Pretendemos explorar estas possibilidades e, através delas, desenvolver novas ferramentas de avaliação do conforto da edificação e de auxílio ao projeto.

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