Apostila Ventilacao Natural-iesam

PÓS-GRADUAÇÃO Excelência em Meio Ambiente e Tecnologia

Disciplina: Iluminação e ventilação natural e artificial e Conforto Ambiental Profª: Msc. Simone Lima

APOSTILA DE VENTILAÇÃO NATURAL,ARTIFICIAL E CONFORTO AMBIENTAL 1 VENTILAÇÃO GERAL 1.1 – Conceito A ventilação geral, Mesquita et al (1988), é um dos métodos disponíveis para controle de um ambiente ocupacional: consiste na movimentação de quantidades relativamente grandes de ar através de espaços confinados, objetivando uma melhoria do ambiente pelo controle da temperatura, da umidade, da velocidade, da distribuição e da pureza do ar. Segundo Mesquita et al (1988), as principais finalidades a que se destina, a ventilação geral pode ser classificada em: • Ventilação geral para manutenção do conforto e eficiência do homem, através do restabelecimento das condições do ar, alteradas pela presença deste ou da refrigeração e do aquecimento do ar; • Ventilação geral para manutenção da saúde e segurança do homem, através do controle da concentração de gases, vapores e partículas emitidas no ar ocupacional. Ventilar nada mais é que trocar ou renovar o ar de um recinto fechado. Essa troca, quando ocorre por meios naturais, é denominada ventilação natural e quando é promovida por equipamentos mecânicos, é denominada ventilação mecânica. O objetivo fundamental da ventilação é controlar a pureza do ar. 1.2 Ventilação natural A ventilação natural é a estratégia bioclimática indicada para promover o conforto térmico dos usuários e o resfriamento da envolvente dos edifícios, em climas quentes e úmidos, é uma indicadora da renovação do ar do ambiente interno. A ventilação natural nada mais é do que a troca de ar quente pelo ar frio, visto que, sendo o ar aquecido mais leve e menos denso tende a subir e o ar frio que é mais pesado e mais denso, tende a permanecer no ambiente, promovendo uma zona de equilíbrio térmico. 1.2.1– Mecanismos da ventilação natural A ventilação natural pode ser promovida por dois mecanismos: o denominado efeito chaminé e o efeito dos ventos, porém também podem ocorrer os dois mecanismos simultaneamente. a – Mecanismo do efeito chaminé ou efeito de tiragem Em tempo calmo sem vento, é o efeito de diferença de densidade, conhecido como “efeito de chaminé” o único responsável pela renovação do ar dos edifícios não dotados de sistemas mecânicos de ventilação. Segundo Toledo (1999) esse efeito tem sua origem na diferença de temperatura entre o ar externo e o ar do interior do edifício. A diferença de pressão que provoca a passagem do ar através das aberturas (correntes de convecção), do exterior para o interior do prédio e vice-versa, provém da diferença de peso entre colunas de ar de mesma altura, mas com


temperaturas diferentes. A ventilação natural por efeito chaminé nada mais é que o processo da convecção natural, que se baseia no fato do ar aquecido ser mais leve, e menos denso que o ar frio, que é mais pesado e mais denso, resultando daí a tendência natural do ar quente de sempre subir, como ocorre no interior de um chaminé, comum de lareira ou churrasqueira, conforme mostra a Fig. 1. Para qualquer pequeno diferencial de temperatura o efeito chaminé se torna perceptível.

Fig. 1 – Ventilação pelo efeito chaminé Fonte: Scigliano & Hollo (2001 Quando a temperatura dentro do edifício é maior do que a exterior, segundo Mesquita et al (1988), produz-se uma pressão interna negativa e um fluxo de ar entra pelas partes inferiores, o que causa uma pressão interna positiva e um fluxo de ar que sai nas partes superiores do edifício. O inverso ocorre quando a temperatura inferior é menor que a do exterior. Numa determinada altura no interior do edifício, existe uma zona neutra onde não há diferença de pressão dentro e fora, conforme Fig. 2.


Fig. 2 – Distribuição das pressões internas e externas sobre a altura de um edifício devido ao efeito chaminé. Fonte: Mesquita et al (1988) p.122 b – Mecanismo do efeito dos ventos A ação do vento em um edifício, conforme Toledo (1999), dá origem, na superfície externa do mesmo, a zonas de sobrepressão e subpressão, isto é, pressões maiores ou menores do que a atmosférica, respectivamente, conforme representado na Fig. 3. A distribuição destas zonas e o valor relativo nos vários pontos de cada uma delas dependem tanto da forma e dimensões do prédio, como da direção e magnitude do vento incidente. O valor numérico das pressões, positivas ou negativas, nos vários pontos das diferentes zonas, depende da velocidade do vento, no momento considerado. De outra parte, as pressões internas nos diversos ambientes do edifício, provocadas pelo mesmo vento, dependem não só da configuração e do valor numérico das pressões externas, como das áreas e localizações das aberturas externas e internas por onde circula o ar. A vazão de entrada ou saída de ar é função da área e da forma da abertura e da diferença de pressão existente entre as duas faces da referida abertura. Quando o vento age, sua ação na ventilação deve ser conjugada ao efeito chaminé, com as cautelas quanto ao possível excesso de ventilação.

Figura 3 – Ventilação pelo mecanismo do efeito dos ventos – distribuição das pressões Fonte: Frota (2000). Para que se possa fazer bom uso da ação do vento devem-se, projetar as aberturas de entrada de ar voltadas evidentemente, para o lado dos ventos predominantes (zonas de pressão positiva) enquanto que as saídas devem ser colocadas: • Nas paredes opostas aos ventos predominantes; • No telhado, na área de baixa pressão causada pela passagem do vento;; • Nas paredes adjacentes às das aberturas de entrada onde ocorrem áreas de baixa pressão;; • Em dispositivos de ventilação nos telhados ou chaminés.


Uma situação onde se percebe de forma bem acentuada as condições de ventilação do ambiente pela abertura de vãos, em paredes sujeitas a pressões positivas, para entrada de ar e, em paredes sujeitas a pressões negativas, para saída de ar, é através da Fig. 04.

Fig. 4 – Ventilação por ação dos ventos Fonte: Frota & Schiffer (2000) Mesquita et al (1988), recomenda que os edifícios e equipamentos de ventilação não devem ser orientados para uma particular direção de vento, mas sim, devem ser projetados para ventilação efetiva com todas direções do vento. c – Combinação do efeito dos ventos com o efeito chaminé Para que ocorra a conjugação do efeito dos ventos com o efeito chaminé, é fundamental que a configuração do fluxo de ar, no exterior do prédio, originária da ação do vento, isoladamente, e o sentido do fluxo proveniente das diferenças de temperatura, possam se compor dando a resultante mais favorável ao sistema de ventilação natural. Através da Fig. 5, podemos verificar as distribuições das pressões internas e externas sobre a altura de um edifício, devido ao efeito simultâneo do vento com o efeito chaminé ou efeito de tiragem.


Fig. 5 – Distribuição das pressões internas e externas sobre a altura de um edifício devido ao efeito simultâneo da ação dos ventos e efeito chaminé. Fonte: Mesquita et al (1988) Existem edificações que com freqüência ocorrem oposições da ação do vento ao efeito chaminé, do que a conjugação dos dois mecanismos. Em muitos casos estas oposições nos trazem grandes inconvenientes, em outros, pode criar condições de grande desconforto aos seres humanos e originar mesmo, um clima insalubre. Segue abaixo um exemplo de situações que podem ocorrer oposições dos dois efeitos: • Em edificações onde são, geradas, fumaças, poeiras e grande quantidade de calor, o espaço onde ocorrem estas poluições é estanque em referência ao restante do edifício, e é ventilado através de aberturas situadas na parte superior e inferior de uma mesma fachada, os ventos dominantes incidem perpendicularmente a esta fachada, ou com variação de cerca de 30 º para ambos os lados da perpendicular, e existindo um muro ou uma construção baixa serve de anteparo ao vento incidente, na altura das aberturas superiores. Um esquema de ventilação pela ação do vento em oposição ao efeito chaminé, pode ser verificado na Fig. 6 a seguir:


Fig. 6 – Ação do vento em oposição ao efeito chaminé Fonte: Toledo (1999) Em edifícios industriais de grande altura, Toledo (1999), onde a temperatura do ar interno é sempre maior do que a do ar externo, a solução mais simples para obter-se a conjugação dos dois processos de ventilação natural consiste em fazer as entradas do ar na parte inferior do edifício e fazer as saídas através de aberturas na parte superior do prédio. Os coeficientes de pressão, em uma cobertura, provenientes da ação do vento, são variáveis de ponto para ponto, podendo passar de zonas de subpressão para zonas de sobrepressão, especialmente em coberturas muito longas. Para que haja subpressão em todas as aberturas de saída, é necessário que as mesmas sejam providas de ventiladores estáticos ou aeradores. Para que se possa assegurar uma ventilação uniforme em toda a instalação fabril, faz-se necessário uma escolha criteriosa das dimensões e espaçamentos das várias aberturas, com os respectivos aeradores. Uma boa solução analítica não é fácil de ser obtida, quando se leva em conta a ação do vento. Quando o caso justifica, é recomendável o estudo de um modelo do edifício em túnel aerodinâmico. Além de todos os processos de ventilação apresentados, Toledo (1999), diz que é indispensável que se disponha de dados meteorológicos relativos ao local onde vai ser construído o edifício. Analisando cuidadosamente os dados climáticos, concluirá se e quando a ventilação deverá ser utilizada para melhoria do conforto térmico no interior do prédio. O mínimo de ventilação natural que evite a poluição do ar interior deve sempre ser assegurada. Cautelas especiais contra os ventos podem vir a ser necessária. 2 – Métodos de Dimensionamento da ventilação natural A renovação do ar é, sem dúvida, de grande importância para a higiene dos edifícios, sendo-o também para o conforto térmico de verão nos edifícios localizados em regiões de clima temperado e de clima quente, principalmente quente e úmido. Há ainda os casos de edifícios com funções específicas que envolvem grandes cargas térmicas advindas geralmente de processos industriais, ou então concentração de poeiras, odores, fumaças, gases, etc. Observam-se aí os problemas de contaminação ou de poluição do ar dos ambientes, que, no caso de não receberem tratamento adequado no que se refere à ventilação, transformam-se em inóspitos e insalubres, até pontos como


sensação de desconforto, saúde física e psíquica, sobrevivência. . Nestes casos, a ventilação pode representar importante fator de conforto ou de melhoria das condições ambientais no interior dos edifícios. Um sistema de ventilação natural consta essencialmente de aberturas, dimensionadas, localizadas e distribuídas de modo a proporcionar a requerida renovação do ar do ambiente. Projetar um sistema de ventilação natural significa dimensionar um sistema de aberturas, umas destinadas a funcionar como entradas de ar e outras, como saída. Quando o objetivo é ventilar um ambiente como um todo, é indispensável que as entradas de ar sejam baixas, de modo a beneficiar a região próxima ao piso, onde estão as pessoas e muitas das fontes de calor ou de outros alteradores da qualidade do ar. As saídas de ar devem ocupar as posições as mais elevadas possíveis - na cobertura ou até na cumeeira, de preferência - para que, em conjunto com as aberturas de entrada se obtenha o melhor funcionamento do sistema. Para tal funcionamento é também de suma importância que as aberturas estejam devidamente distribuídas, de modo a beneficiar, com a melhor uniformidade possível, todo o ambiente, procurando, assim, evitar, ao máximo, a formação de zonas mal ventiladas ou até de ar estagnado. 2.1 Carga térmica A carga térmica é um fator fundamental para o projetos de sistemas de ventilação natural, pois através desta é possível dimensionar a vazão de ar necessária para o galpão, seguida da taxa de renovação de ar por hora. A carga térmica nada mais é, segundo Frota e Schiffer (2000)que o somatório das seguintes fontes de calor: 2.1.1. Presença humana: a quantidade de calor dissipada pelo organismo humano para o ambiente, depende essencialmente de sua atividade. A tabela 01 especifica as taxas de dissipação de calor e calor liberado por pessoas em função do tipo de atividade executada.



Fonte: Adaptado de (R. Jorgensen, Fan engineering, apud Mesquita et al 1988).


2.1.2. Sistemas de iluminação artificial: a conversão de energia elétrica em luz gera calor sensível. Esse calor é dissipado por radiação, para as superfícies circundantes, por condução, através dos materiais adjacentes, e por convecção para o ar. Porém como a luz também se transforma em calor depois de absorvida pelos materiais, no caso de iluminação com lâmpadas incandescentes adota-se como carga térmica a potência instalada. As tabelas 02 e 03 citam as potências dissipadas e o calor produzido pelas lâmpadas acessas.

Obs: Os valores de dissipação das lâmpadas fluorescentes já incluem os reatores. Fonte: Adaptado de Macintyre (1990).

A tabela 04, especifica os níveis de iluminamentos para vários tipos de tarefas, e em função deste nível de iluminamentos na tabela 02 têm-se a potência dissipada por unidade de área.


Fonte: Adaptado de (Norma IRAM-AADL J 20.06, apud Lúcia Mascaró et al 1991). 2.1.3. Motores e equipamentos: o calor dissipado por motores para o ambiente é função de sua potência e de suas características. As tabelas 5 e 6 apresentam as taxas de calor liberadas em função da potência do motor.

Fonte: Adaptado de: Macintyre (1990).


Para outros equipamentos elétricos, considerar 3,4 Btu/h/kw de alimentação. Fonte: Adaptado de (Woods, G. Woods practical guide to fan engineering, apud Mesquita et al 1988). 2.1.4. Processos industriais: há alguns processos industriais que envolvem grandes cargas térmicas, a exemplo de siderurgias, metalurgias, fabricação de vidros, etc. A avaliação das cargas térmicas dissipadas para o ambiente pode ser feita a partir das temperaturas superficiais e das áreas das superfícies aquecidas, calculando-se os fluxos de calor de acordo os mecanismos de trocas térmicas; 2.1.5. Calor solar: o sol, incidindo sobre os parâmetros do edifício, vai representar, em maior ou menor escala, um ganho de calor. Esse ganho de calor será função da intensidade da radiação solar incidente e das características térmicas dos materiais da edificação. As tabelas 7 e 8 especificam as taxas de calor emitidas por materiais utilizados para fechamentos de paredes e cobertura respectivamente.


*Válido para superfícies escuras. Para tonalidades médias, multiplicar os valores por 0,75. Não usar para cores claras, pois elas se sujam com o tempo. **Para latitudes sul, use essas figuras para paredes nordeste, noroeste e norte. Fonte: Adaptado de (Woods, G. Woods practical guide to fan engineering, apud Mesquita et al 1988).


* Com face norte, pode ser desprezada para latitudes norte e, com face sul, para latitudes sul ** Nordeste, noroeste ou norte em latitudes sul Fonte: Adaptado de (Woods, G. Woods practical guide to fan engineering, apud Mesquita et al 1988).


2.2 Cálculo da vazão de ar necessária para remoção do calor A vazão de ar é o parâmetro do projeto de ventilação natural que determina todas as dimensões da instalação de ventilação, a qual pode ser dimensionada aplicando a seguinte equação:

)hm(tCp

Q 3totalnec 'uuU

I

onde: necI - taxa de remoção do calor por unidade de tempo ou vazão do ar (m³/h)

totQ - calor a ser removido por unidade de tempo (J/s ou W) U - massa esoecífica do ar externo = 1,20 (kg/m³) Cp - calor específico do ar a pressão constante = 0,24 (kcal/kg ºC) t' - diferença de temperatura (tint – text)

Obs: para passar o valor encontrado em m³/h para m³/s, basta dividí-lo por 3600. PARA APLICAÇÕES GERAIS: A vazão do ar externo necessária, necI , pode ser calculada por um dois critérios abaixo: • Com base no número de trocas de ar por hora, que, por ser um método empírico pouco rigoroso, deve ser utilizado com reservas, a vazão do ar externo é obtida por:

Vn necI

onde: n = número de renovações de ar (nº/h) necI = taxa de remoção do calor por unidade de tempo ou vazão do ar (m³/h) V = volume do ambiente (m³) • Com base na porção de ar por pessoa, para HIGIENIZAR O AMBIENTE e remover odores e fumaça, a vazão do ar é obtida por:

pessoasºnQpnec u I onde: necI = taxa de remoção do calor por unidade de tempo ou vazão do ar (m³/h)

pQ = porção de ar por pessoa (m³/h/pessoa) Tabela 9 : Valores da porção de ar por pessoa.


Fonte: Adaptado de (NB-10, apud Clezar e Nogueira, 1999, p.87 e 88). 2.3 Cálculo da área de aberturas e vazão de ar pelo efeito chaminé:

hmtHA576 3ch 'uuu I smtHA16,0 3

ch 'uuu I onde: chI - vazão de ar por efeito chaminé (m³/h) A - área total da abertura de entrada ou saída, tomada a menor (m²) H - distância entre o centro da abertura de entrada até a NONA NEUTRA-ZN (m) t' - diferença de temperatura (tint – text)

x Quando as duas aberturas, de entrada e de saída, tem áreas iguais, a fórmula acima já fornece o fluxo de ar produzido pelo efeito chaminé. Porém, quando as aberturas não são iguais, o incremento no fluxo causado pelo excedente de uma abertura sobre a outra pode ser calculado pela expressão abaixo:

frrealtot uI I onde: totI - vazão de ar total

realI - vazão de ar real encontrada na abertura menor fr - fator de relação entre as aberturas Tabela 10 – Incremento de ar para áreas de aberturas desiguais


Fonte: Silvani (2005) 2.4 Cálculo da área de aberturas e vazão de ar pelo efeito dos ventos:

hmCCVA2160 3seZWV uuu I smCCVA6,0 3

seZWV uuu I onde: vI - vazão de ar pela ação dos ventos (m³/h)

wA - área equivalente das aberturas (m²)

zV - velocidade do vento externo resultante na abertura (m/s)

eC - coeficiente de pressão na abertura de entrada do ar

sC - coeficiente de pressão na abertura de saída do ar No que se refere a Aw, será função das áreas das aberturas de entrada e de saída, conforme a equação abaixo:

2i

2s

2e

2W A1A1A1A1 666

2eA – área de aberturas de entrada 2sA – área de aberturas de saída 2iA – área de aberturas internas (ex: porta)

2.5 Cálculo da vazão de ar por efeito simultâneo (efeito chaminé e ação do vento): A vazão de ar através de uma abertura é proporcional a raiz quadrada da diferença de pressão, desta vez, gerada pelo efeito chaminé e pelo vento. Então, a vazão total totI , considerando ambos efeitos, resulta:

2

ch

ventchtot 1 ¸

¹

·¨©

§II

uI I

onde: chI - vazão de ar pelo efeito chaminé

vI - vazão de ar pela ação dos ventos


Arquitetura Bioclimática A Arquitetura bioclimática é o estudo que busca a harmonização das construções ao clima e características locais. Manipula o desenho e elementos arquitetônicos afim de otimiza as relações entre homem e natureza, tanto no que se diz respeito à redução de impactos ambientais quanto à melhoria das condições de vida humana, conforto e racionalização. Adequar o urbanismo e a arquitetura ao clima de um determinado local significa construir espaços que possibilitem ao homem condições de conforto (LIMA, 2005). Os avanços em pesquisas científicas e realizações em relação ao Projeto de Arquitetura mostram reflexões sobre o desenvolvimento sustentável, a conservação ambiental e a eficiência energética, que influenciaram o progresso científico e tecnológico deste século. Atualmente pode-se dizer que há muitos exemplos na arquitetura capazes de melhorar a qualidade ambiental das construções realizadas, tendo em conta os princípios básicos de “construir com o clima” onde se tem demonstrado, sem nenhuma dúvida, a viabilidade econômica desse tipo de obra. A expressão projeto bioclimático, criada pelos irmãos Olgyay, na década de 60, estabelece que essa arquitetura busca utilizar, por meio de seus próprios elementos, as condições favoráveis do clima com o objetivo de satisfazer as exigências de conforto térmico do homem. (LIMA, 2005). O desenvolvimento tecnológico permitiu ao homem construir edifícios inovadores tanto na forma quanto nos materiais, e que tenham como principal preocupação a questão ambiental. O urbanismo e a arquitetura bioclimática proporcionam ao homem as melhores condições físicas e mentais de habitabilidade nas cidades e, consequentemente, nos edifícios, com um mínimo de dispêndio energético associado a um mínimo impacto do meio ambiente. O urbanismo e a arquitetura bioclimática buscam conciliar todas as possibilidades que as tecnologias passivas oferecem, que são a correta escolha dos materiais de construção e definição do volume arquitetônico em função das condições climáticas locais, da influência da localização geográfica e dos edifícios vizinhos, da orientação das fachadas, do uso de protetores solares exteriores, da possibilidade de captação da luz natural sem elevar excessivamente a carga térmica e do uso da ventilação natural, sempre priorizando a redução no consumo de energia e a melhoria da qualidade de vida, criando ambientes sustentáveis. A utilização das diretrizes bioclimáticas é uma poderosa ferramenta de projeto “que propicia ao projetista uma orientação coerente no que se refere à adaptação da futura construção ao seu clima” (VIGGIANO, 2004). A adoção de diretrizes como estratégia de projeto auxiliam na criação de ambientes com maior qualidade de vida, atendendo as necessidades do homem no ambiente construído e no seu entorno, um ambiente integrado com as características da vida e do clima local, consumindo a menor quantidade de energia e atendendo às exigências térmicas de seus usuários. Desta forma, as indicações escolhidas durante esta pesquisa serão publicadas em um site, blog ou


outro formato estando disponível para a consulta por todos os alunos interessados em aprofundar nas questões projetuais referentes ao clima. Carta Bioclimática Método desenvolvido por Givoni (1992) que permite determinar as estratégias necessárias para adaptação das edificações ao clima local (condições de temperatura e umidade do ar), visando o conforto térmico.

x Este método apresenta valores máximos de conforto termo-higrométrico adaptado para países em desenvolvimento;

x Considera que pessoas em clima quente-úmido já são aclimatadas e toleram temperaturas mais elevadas;

x O método foi adotado para a Norma de Avaliação de Desempenho Térmico em Edificações da ABNT.

Fig. 7 – Carta Bioclimática Fonte: ZBBR (LABEEE, 2004).


Zoneamento bioclimático brasileiro O zoneamento bioclimático brasileiro compreende oito diferentes zonas, conforme indica a Fig. 8:

Fig. 8 - Zoneamento Bioclimático Brasileiro Fonte: ZBBR (LABEEE, 2004).


Para a formulação das diretrizes construtivas - para cada Zona Bioclimática Brasileira - e para o estabelecimento das estratégias de condicionamento térmico passivo , foram considerados os parâmetros e condições de contorno seguintes: a) tamanho das aberturas para ventilação; b) proteção das aberturas; c) vedações externas (tipo de parede externa e tipo de cobertura); e d) estratégias de condicionamento térmico passivo.

Fig. 9 – ZoneamenCarta Bioclimática Brasileira Fonte: ZBBR (LABEEE, 2004).


Diretrizes construtivas para habitações unifamiliares de interesse social:

Tabela 9 - Desempenho de coberturas. Fonte: ZBBR (LABEEE, 2004). Desempenho de paredes externas:

Tabela 10 - Desempenho de paredes externas. Fonte: ZBBR (LABEEE, 2004). Dimensinamento e sombreamento das aberturas:

Tabela 11 - Dimensionamento e sombreamento das aberturas. Fonte: ZBBR (LABEEE, 2004).


Arquitetura e Clima O estudo do clima é de fundamental importância para a compreensão dos princípios e para o entendimento do que deve ser controlado no ambiente, a fim de se obter os resultados esperados durante o projeto. CLIMATOLOGIA Ramo da geografia que estuda o clima. CLIMA (é que se espera) É a condição média do tempo em uma dada região, baseada em medições. Para sua caracterização é necessário um período de 30 anos. TEMPO (é que se tem) É a condição atual do ambiente. Mudanças “rápidas” no estado da atmosfera. Para a diferenciação dos fatores que compõem o clima será feita uma divisão em três escalas distintas:

x FATORES CLIMÁTICOS GLOBAIS x FATORES CLIMÁTICOS LOCAIS x ELEMENTOS CLIMÁTICOS

Climatologia Urbana Ao longo do desenvolvimento da história humana, está registrada a busca da proteção em relação às adversidades climáticas e, numa época mais recente, de condições de bem-estar e conforto físico satisfatórias. O clima é, portanto, um importante definidor do projeto e da construção da sua habitação. Segundo Lombardo (1985), o clima urbano é produzido pela ação do homem sobre a natureza e se relaciona à produção de condições diferenciadas de conforto / desconforto térmico, à poluição do ar, às chuvas intensas, às inundações e aos desmoronamentos das vertentes dos morros – eventos de grande custo social. Para Lamberts et al, (1997), as condições climáticas urbanas inadequadas significam perda da qualidade de vida para uma parte da população, enquanto para outra, conduzem ao aporte de energia para o condicionamento térmico das edificações. Em conseqüência, aumentam as construções de usinas hidrelétricas, termoelétricas ou atômicas, de grande impacto sobre o meio ambiente. Desse modo, os processos de urbanização atuais e a configuração das cidades refletem o desenvolvimento de relações complexas e de resultados negativos para o convívio humano / social na cidade, o que ocorre e também pode ser percebido de forma distinta conforme a sua condição social,


principalmente onde as diferenças sociais mais se acentuam: nos "países de desenvolvimento complexo". O Brasil, incluído nesta condição de desenvolvimento, apresenta uma dinâmica de urbanização que resulta na segregação social e espacial e na exclusão de grande parte de sua população (SANTOS, 1994). Atualmente, mais de 80% da população brasileira habitam em áreas urbanas (IBGE, 2006) que, em sua maioria, cresceram desordenadamente. Do alto índice brasileiro de urbanização decorrem problemas de difícil administração e correção sem que sejam destinados recursos para investimentos essenciais. A importância do conforto térmico relaciona-se não somente à sensação de conforto das pessoas, mas também ao seu desempenho no trabalho e à sua saúde. Os limites da sobrevivência, dependendo do tempo de exposição das pessoas às condições termo-ambientais, definem uma faixa bastante larga de temperatura. Já os limites da saúde são bem mais estreitos, sendo os de conforto ainda mais. Apesar de que o organismo tenha seu funcionamento regulado pela adaptação às condições climáticas como uma resposta fisiológica, há que se ressaltar, ainda, entre os fatores de caráter subjetivo, aqueles de origem cultural formados pela tradição e pela experiência vivida, dos quais depende a satisfação com o ambiente térmico e que conduzem a comportamentos defensivos a condições térmicas desfavoráveis.

A adaptação dos povos ao meio natural tornou-se o fator determinante das formas de se construir, tornando o ambiente construído – as edificações e seu conjunto, a cidade – o meio favorável para o desenvolvimento do homem. Desta forma, as expressões construtivas de forte caráter regional são as que possuem estreita relação com o seu entorno (OLGYAY, 1963). O Clima Urbano "resulta das modificações radicais que os processos de urbanização produzem na natureza da superfície e nas propriedades atmosféricas de dado local" (OKE, 1978). Assim, por meio da emissão de poluentes, atividades industriais, desflorestamento e outras atividades antropogênicas, o processo de urbanização provoca alterações na atmosfera urbana, gerando "ilhas de calor" e "ilhas de frescor", conforme a configuração da dinâmica do uso do espaço e resultando na diferenciação dos microclimas urbanos. É válido ressaltar, que alguns trabalhos sobre a climatologia urbana têm sido realizados em várias cidades do Brasil, em condições climáticas diversas, entre os quais destacamos os de Danni (1987), Lombardo (1985), Mendonça (1995), Brandão (1996) e Assis (2000). O que se pode perceber que a perspectiva de um planeta urbano no século XXI se confirma cada vez mais. Aglomerações urbanas gigantescas, interconectadas, cobrem a superfície da Terra, multiplicando os efeitos das interações entre a sociedade e a natureza. Há uma relação entre a estratificação social do espaço urbano e as condições de conforto térmico dos habitantes. Em relação ao clima urbano, as classes menos favorecidas habitam lugares de maior rigor climático. Como fator agravante, também são estas pessoas que dispõem de menos meios de se proteger do clima, tanto em relação ao acesso à saúde, à alimentação, à energia e a equipamentos condicionadores de água e ar, como as vestimentas adequadas e ao ambiente edificado.


Os problemas relacionados ao conforto térmico, ao desempenho e à saúde das pessoas, ao consumo, à produção e à distribuição de energia para climatização, ao uso do espaço externo pela população, entre outros, podem ser conduzidos à sua solução por meio de estudos e propostas de planejadores e gestores urbanos. Fenômenos Climáticos Urbanos

Fig. 10 – O caous urbano. Fonte: ZBBR (LABEEE, 2004). A atmosfera, que é a camada gasosa que envolve a terra, é o lugar onde ocorrem os maiores fenômenos climáticos. Embora numerosos agentes poluidores e contaminantes da atmosfera tenham origem natural, o homem é o mais sistemático, constante e eficiente dentre todos os demais agentes contaminadores e poluidores do meio ambiente, e suas ações refletem nas camadas mais baixas da atmosfera. A imensa capacidade poluidora da espécie humana resulta de algumas ações, tais como: • de sua natural tendência gregária, que a leva a viver preferencialmente em áreas urbanas, com grandes densidades demográficas; • de sua crescente necessidade de consumir energia elétrica, que na grande maioria dos países é gerada a partir de Usinas Termoelétricas (UTE); • do desenvolvimento industrial, responsável pela multiplicação dos processos combustivos geradores de fumaça e que acabam poluindo o meio ambiente; • do crescimento vertiginoso da frota de veículos automotores.


Os principais fenômenos climáticos são: O efeito estufa – Aquecimento global As chuvas ácidas A camada de inversão térmica O fenômeno da ilhas de calor Efeito Estufa-Aquecimento Global: Se trata de um fenômeno natural e fundamental para a vida na Terra. Ele consiste na retenção de calor irradiado pela superfície terrestre e pelas partículas de gases e de água em suspensão na atmosfera evitando que a maior parte desse calor se perca no espaço exterior. O efeito estufa tem esse nome porque se assemelha àquilo que ocorre nas estufas de plantas, freqüentemente utilizadas nos países de clima temperado para abrigar determinadas espécies durante o inverno. Uma estufa é uma construção com paredes e teto de vidro ou plástico transparente, a qual tem a capacidade de reter calor, mantendo a temperatura interna mais elevada que a externa. As chuvas ácidas: mesmo em ambiente não poluído, são sempre ligeiramente acidas. As chamadas chuvas ácidas causam, porem, graves problemas por resultarem da elevação do anormal dos níveis de acidez da atmosfera, em conseqüência do lançamento de poluentes produzidos sobretudo por atividades urbano-industriais.trata-se de outro fenômeno atmosférico causado, em escala local e regional, pela emissão de poluentes das industrias, dos transportes e de outras fontes de combustão. Cerca de 90% desse gás é eliminado pela queima do carvão e do petróleo. Já pelo menos 70% do dióxido de nitrogênio é emitido pelos veículos automotores. Inversão Térmica:Trata-se de um fenômeno natural mais freqüente nos meses de inverno, em períodos de penetração de massas de ar frio. Enquanto El Niño e La Niña atuam em esquala planetária e ao longo de vários meses, as inversões térmicas acontecem em escala local por apenas algumas horas. As inversões acontecem particularmente nos meses de inverno e são mais comuns no final da madrugada e no inicio da manha. Durante esse período, ocorre o pico da perda de calor do solo por irradiação; por tanto as temperaturas são mais baixas, tanto do solo quanto do ar. Quando a temperatura próxima ao solo cai abaixo de 4° C, o ar frio, impossibilitado de elevar-se, fica retido em baixas altitudes. Esse fenômeno pode ocorrer em qualquer lugar do planeta, porém é mais comum em áreas onde solo ganha bastante calor durante o dia e perde muito a noite, tornando as baixas camadas atmosféricas muito frias e impossibilitando sua ascensão. Ilha de calor: é uma das mais evidentes conseqüências da ação humana como fator climático. As variações térmicas entre elas podem chegar ate 7° C e ocorrem basicamente por causa das diferenças de irradiação de calor entre as áreas impermeabilizadas e as áreas verdes e por causa da concentração de poluentes( que bloqueiam a irradiação de calor da superfície), maior nas zonas centrais.


A formação das ilhas de calor facilita a ascensão do ar, formando uma zona de baixa pressão. Isso faz com que os ventos soprem, pelo menos durante o dia, para essa área central, trazendo, muitas vezes, maiores quantidades de poluentes. DESENVOLVIMENTO URBANO SUSTENTÁVEL SURGIMENTO DO CONCEITO O uso indiscriminado de recursos, a poluição da terra, do ar e dos recursos hídricos, bem como a crescente ocupação de novas áreas, contribuíram para o comprometimento gradativo dos ecossistemas, tornando inviável a sobrevivência de certas espécies e afetando negativamente a qualidade de vida das populações. Esse panorama fez com que, a partir da década de 60, os problemas relacionados ao meio ambiente ganhassem maior atenção, tanto do meio acadêmico quanto, da sociedade em geral. Atualmente,têm-se falado frequetemente sobre as relações do homem com o meio ambiente.Ao simplificarmos esta questão, são decorrência de uma melhor percepção dos impactos negativos que as atividades humanas têm provocado no meio ambiente e principalmente do aumento da visibilidade das conseqüências destas ações sob a forma de inundações, efeito estufa, degradação do solo, esgotamentos de recursos naturais entre outros. Deste modo, estas discussões sobre novos modelos de desenvolvimento, aos poucos, passaram a englobar questões referentes às cidades. Fatores que afetam diretamente essas questões ambientais: • as cidades tornaram-se palco principal da sociedade atual, é nelas que passam a morar a maior parte da população, onde se dá o consumo do que é gerado nas demais áreas e conseqüentemente onde são gerados os resíduos desse processo; • os problemas no ambiente urbano ocorrem de forma paralela e interligada aos problemas do meio ambiente natural, não podendo assim, ser considerados de forma isolada e independente. Pelo ritmo das atividades humanas e a geração de resíduos são algumas das preocupações das sociedades atuais, no sentido da preservação ambiental como garantia de sobrevivência às futuras gerações. A preservação do meio ambiente entendida como elemento essencial à satisfação das necessidades humanas das gerações atuais e futuras tem sido o ponto central das discussões acerca do meio ambiente e dos modelos de desenvolvimento. Dentre os diversos termos utilizados recentemente, o termo desenvolvimento sustentável adquire cada vez mais consenso, porém, ainda encontra na prática as suas maiores dificuldades. Apesar das dificuldades de implementação, o desenvolvimento sustentável tem tido avanços, tanto nas discussões teóricas quanto em diversas práticas, o que tem contribuído para que este modelo seja cada vez mais visto como uma alternativa a ser seguida. AMBIENTE URBANO O ambiente urbano sendo formado por dois sistemas intimamente interrelacionados:


o “sistema natural” composto do meio físico e biológico (solo, vegetação, animais, água, etc) e o “sistema antrópico” consistindo do homem e de suas atividades, de forma que o ambiente urbano interage com o ambiente natural e os reflexos das atividades humanas podem ser visto em ambos.(MOTA,1999). As cidades também podem ser definidas como ecossistemas, formados por necessidades biológicas e culturais. As necessidades biológicas são ar, água, espaço, energia (alimento e calor), abrigo e disposição de resíduos e as necessidades culturais são organização política, sistema econômico (trabalho, capital, materiais e poder), tecnologia, transporte e comunicação, educação e informação, atividades social e intelectual (recreação, religião, senso de comunidades, etc) e segurança. Segundo Sobral (1996) o sistema urbano é incompleto, visto que o fluxo de energia e matéria, característico de todo ecossistema e que mantêm a sua autonomia é, no sistema urbano, parcial e unidirecional, uma vez que a cidade é apenas um local de consumo, estando os centros produtores situados fora de seu território. Além disso, os elementos que vem das áreas produtoras para as de consumo não têm retorno, acumulando-se nestas, na forma de poluentes, excesso de energia, geração de entropia. Do ponto de vista termodinâmico, a cidade é um sistema em permanente desequilíbrio. Vale salientar que a cidade não funciona como um sistema fechado, onde o homem possa encontrar tudo o que necessita, mas sim, deve ser entendida como um sistema aberto, dependente de outras partes do meio ambiente geral. Esta característica de sistema aberto, que troca materiais e energia como outros ambientes, para atender as necessidades do homem, resultando na produção de resíduos que são lançados, geralmente, na área urbana, acaba gerando problemas ambientais nas próprias cidades, visto que,parte do que entra na cidade volta para o ambiente externo, na forma de produtos e, muitas vezes, como resíduos. O ecossistema urbano difere ainda dos outros sistemas naturais, pela ação predominante do homem, provocando mudanças intensas e rápidas. O homem tem a capacidade de dirigir suas ações utilizando o meio ambiente como fonte de matéria e energia ou como receptor de seus produtos e resíduos. Devido a esta ação predominante do homem sobre o ambiente, podemos dizer há um certo “controle” do homem sobre o ambiente, o que se em determinado período foi considerado total, atualmente, já não pode mais sê-lo. Essa postura, de excessiva valorização do individual, da tecnologia, do produto e da economia, contribuiu para acentuar os reflexos negativos de sua ação, tais como: a extinção de recursos naturais, poluição do ambiente natural e conseqüente deterioração da qualidade de vida, pobreza, miséria, má distribuição de renda, devastação dos recursos naturais, entre outros, os quais ocorrem tanto em países desenvolvidos, como em desenvolvimento. As cidades diferenciam-se dos demais sistemas naturais ainda pela sua dinâmica social e econômica. Nos países em desenvolvimento a dinâmica social e econômica é marcada por um quadro de desigualdades que se refletem na forma urbana, principalmente nas periferias das grandes cidades. O crescimento acentuado da população e das cidades, não acompanhado do devido crescimento da infra-estrutura urbana tem resultado em cidades desiguais. As cidades passam a serem “divididas”, gerando assim uma cidade formal e outra informal num mesmo espaço, cujas inter-relações mostramse cada vez mais complexas e conflituosas. Abramo (2003) acerscenta que as cidades da informalidade são um desafio incontornável para a promoção de cidades com um componente de equidade urbana e social. Ainda confirmando o quadro de diferenças nas grandes cidades brasileiras, Taschner (2003) afirma que uma marca da nossa sociedade é a desigualdade, e esta característica reflete-se tanto no diferencial entre regiões,


quanto entre cidades, como também dentro do espaço intra-urbano, onde a segregação é uma presença constante. No processo de construção das cidades o ambiente natural desempenha um papel importante, impondo restrições às cidades que se refletem em um desenho urbano diferenciado. Podemos ver inclusive, a predominância de assentamentos precários em áreas de encostas, fundos de vales e alagados, enquanto a cidade formal ocupa as áreas mais próprias aos assentamentos humanos. Assim, isso só faz perceber que o meio ambiente pode exercer influências sobre o processo de urbanização, através de características que lhe são favoráveis ou não, como o relevo, o solo, o clima, etc. Por outro lado, o processo de urbanização provoca modificações no meio ambiente, alterando suas características, causando impactos com reflexos indesejáveis ao próprio homem. Torna-se então, imprescindível entender como tem ocorrido o processo de desenvolvimento urbano para poder contribuir para um planejamento levando em conta o desenvolvimento de novos métodos de desenvolvimento e preservação do meio ambiente. ATIVIDADES HUMANAS E A POLUIÇÃO As alterações causadas pelas atividades humanas ao meio natural podem ser consideradas das mais diversas causas.Nas cidades, por exemplo, algumas dessas alterações são mais caracterizadas devido às concentrações populacionais. Dentre os efeitos ambientais destas atividades podemos destacar o desmatamento, o que se torna inevitável para a ocupação humana, porém, ocorrido de forma desordenada e descontrolada tem efeitos nocivos tanto para o meio ambiente como para o homem; a terraplanagem, cujas alterações na topografia tem efeitos em cadeia que vão desde a alteração dos sistemas de drenagem natural até o assoreamento de corpos d’água e as enchentes;; podemos citar ainda as erosões, aterros, impermeabilização do solo, modificações em ecossistemas e as diversas formas de poluição. Desta maneira, passam a ocorrer alterações no próprio ambiente urbano, cujos impactos refletem-se não somente no ambiente natural, mas no mesmo ambiente construído, tais como adensamento de áreas e poluição sonora e visual. Assim, além dos impactos iniciais, as cidades passam a sofrer de seus próprios males, sob a forma de diferentes tipos de poluição que se inter-relacionam e interagem e que refletem, principalmente, na saúde do homem. Podemos dividir os principais tipos de poluição em: poluição do solo, do ar, da água, acústica e visual. Dificilmente estes tipos de poluição ocorrem de forma isolada, geralmente ocorrem conjuntamente, com várias relações de interdependência entre elas. Por exemplo, a disposição inadequada de lixo em terrenos baldios pode causar, simultaneamente a poluição do solo e da água, através do líquido gerado pelo resíduo que percola pelas camadas do solo, podendo atingir o lençol freático, do ar, através da queima e dos gases gerados e, visual, pelo aspecto desagradável dos resíduos. Analisemos no quadro seguinte os principais impactos ambientais causados por atividades humanas.


Neste sentido,é importante conhecer as diversas formas de poluição, e como ocorrem, seus fatores e processos, para poder fazer o devido planejamento ambiental, de forma a prevenir e minimizar os impactos das atividades humanas no meio ambiente. De forma esquemática alguns reflexos das atividades humanas ao meio ambiente e ao homem:


Fig.11 - Atividades humanas no meio ambiente urbano e a poluição ambiental Fonte: (MOTA,1999) As condições ambientais já estão bastante prejudicadas pelo padrão de desenvolvimento e consumo atual, deste modo, o desenvolvimento sustentável pode ser uma resposta aos anseios da sociedade. A sustentabilidade consiste em encontrar meios de produção, distribuição e consumo dos recursos existentes de forma mais coesiva, economicamente eficaz e ecologicamente viável. Um dos desafios da sustentabilidade ambiental urbana é a conscientização de que esta é um processo a ser percorrido e não algo definitivo a ser alcançado. A busca por uma conceituação urbana sustentável trás consigo uma série de proposições e estratégias que buscam atuar em níveis tanto locais quanto globais. Priorizar o desenvolvimento social e humano com capacidade de suporte ambiental, gerando cidades produtoras com atividades que podem ser acessadas por todos é uma forma de valorização do espaço incorporando os elementos naturais e sociais. Poluição do solo


A poluição do solo é resultado de duas ações: atividades humanas que provocam alterações em suas características e dos lançamentos de resíduos no solo (MOTA,1999). As principais fontes de poluição do solo são: • Aplicação de agentes químicos; • Presença de dejetos oriundos de animais; • Despejos de resíduos sólidos; • Lançamento de resíduos líquidos, domésticos ou industriais; • Atividades que possam resultar na erosão do solo Poluição do ar Outra forma de poluição é a do ar devido a intervenção humana ser das mais desastrosas e variadas possíveis. Característica das grandes cidades, a poluição do ar depende das fontes de emissão e também de fatores ambientais como as condições climáticas e topográficas do sitio onde se localizam as mesmas. Por isso, as fontes de emissão da poluição do ar estão sob controle direto do homem e delas depende o tipo de poluente, períodos de emissão e as quantidades. Os fatores ambientais podem influir positivamente ou não nos efeitos destes poluentes. As características climáticas do ambiente contribuem para dispersar, transformar e remover os poluentes gerados pelas atividades urbanas, enquanto que as condições topográficas do meio influem na circulação do ar. As principais fontes de poluentes atmosféricos são as indústrias, os meios de transporte, a incineração de resíduos sólidos e processos de queima de combustíveis para diversos fins.(MOTA, 1999). Poluição da água Para Mota (1999) a poluição da água é uma das mais preocupantes formas de poluição, tanto pela sua importância para a sobrevivência do homem como pelas diversas formas como ela pode ocorrer. Destacamos que além das formas diretas de poluição da água como o lançamento de resíduos, líquidos e sólidos, nos corpos d’água, existem as formas indiretas, ou combinadas, como a poluição da água através da poluição do solo e do ar. A poluição da água ocorre principalmente pelo lançamento de resíduos líquidos e pelo carreamento das impurezas do ar e do solo para os corpos de águas superficiais e subterrâneas. Poluição acústica A poluição acústica ou sonora é vista como um fenômeno tipicamente urbano, as suas principais fontes são os meios de transporte terrestre, trafego aéreo, obras de construção civil, atividades industriais, aparelhos eletrodomésticos e o próprio comportamento humano. O ruído é o que mais colabora para a existência da poluição sonora. Ele é provocado pelo som excessivo das indústrias, canteiros de obras, meios de transporte, áreas de recreação, etc. Estes ruídos provocam efeitos negativos para o sistema auditivo das pessoas, além de provocar alterações comportamentais e orgânicas. A OMS (Organização Mundial de Saúde) considera que um som deve ficar em até 50 db (decibéis – unidade de medida do som) para não causar prejuízos ao ser humano. A partir de 50 db, os efeitos negativos começam. Alguns problemas podem ocorrer a curto prazo, outros levam anos para serem notados. (VAZ, 2010).


O principal efeito da poluição acústica é a perda gradativa da audição. Além de contribuir para outros sintomas que afetam diretamente na saúde. Neste sentido, a poluição acústica ou sonora é, hoje em dia, considerada como um problema grave de saúde pública. Alguns dos efeitos mais freqüentes do ruído traduzem-se em perturbações psicológicas ou alterações fisiológicas associadas a stress e cansaço, dos quais resultam perturbações do sono e falta de concentração. A Resolução CONAMA nº 01 e 02, de 8 de março de 1990 – Dispõe sobre critérios e padrões de emissão de ruídos, das atividades industriais. (BRASIL, 1990a). Esta Resolução estabelece que a emissão de ruídos em decorrência de quaisquer atividades industriais, comerciais, sociais ou recreativas, inclusive as de propaganda política, não devem ser superiores aos considerados aceitáveis pela Norma NBR 10.151 – “Avaliação do Ruído em Áreas Habitadas Visando o Conforto da Comunidade”, da Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT. (ABNT, 2000). De acordo com Lima (2011) a poluição sonora deve ser entendida como uma degradação lenta e contínua do meio ambiente e que afeta diretamente a sociedade. Contudo, a preservação do meio ambiente é fundamental para a existência do homem, pois os progressos industriais e tecnológicos não devem ser considerados apenas como um desenvolvimento urbanístico. É necessário que esses progressos sejam avançados juntamente com a noção da sustentabilidade urbana, onde um ambiente equilibrado, destituído de poluição e de todos os malefícios advindos do ser humano, é o caminho para a criação de uma cidade sustentável. Poluição visual Segundo Mota (1999) outra forma de poluição que ocorre nas grandes cidades é a visual. Ocorre devido através de ocupação e de construções sem um adequado estudo de impacto visual, como também a distribuição inadequada de equipamentos urbanos e de resíduos sólidos e contudo, pelas técnicas de propaganda que em muitas vezes chega a ser usada de forma incorreta ou verdadeiramente exagerada. Apesar do caráter subjetivo, a poluição visual contribui negativamente para o bem estar mental humano, e tem sido levantada por diversos estudos que fomentam atese de que a poluição viswual pode estar relacionada as questões de angústias e tensão e que estes efeitos podem afeta a saúde humana.


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