Variáveis climáticas de conforto térmico

As variáveis climáticas de conforto são parâmetros que podem indicar a sensação térmica dos indivíduos, tanto de animais como de humanos: a Temperatura de Bulbo Seco (TBS), a umidade relativa do ar ( ), Temperatura Radiante Média (T ) e Velocidade do Ar (Var).

2.4.1 Temperatura de bulbo seco (TBS)

A temperatura do ar ou Temperatura de Bulbo Seco (TBS) é considerada a principal

variável do conforto térmico. É expressa em graus Celsius (ºC), graus Fahrenheit (ºF) ou Kelvin (K), sendo o primeiro o mais utilizado no Brasil.

A variação da TBS nos ambientes pode causar desconforto térmico corporal. Dessa

forma, o entendimento dos níveis de temperatura em uma região é importante para implantação de edificações. Segundo Ferreira (2016), a temperatura do ar tem influência sobre a troca de calor por convecção entre os indivíduos e o ambiente a sua volta.

Rivero (1986) explica que a temperatura do ar é consequência de um complexo balanço energético. No ambiente externo, a energia proveniente do sol passa pela atmosfera, camada que serve de filtro protetor. Segundo o autor, parte dessa energia é refletida (de volta para o universo) pelas nuvens e uma outra porção é absorvida e, posteriormente, é difundida para a terra. Essa energia dispersada pela abóbada celeste e a energia que entra direto atingindo a superfície terrestre que determinará a transmissão do calor por condução e as perdas por evaporação, convecção e radiação.

De acordo com Lamberts, Dutra e Pereira (2014), a temperatura do ar é consequência direta dos raios solares: eles aquecem o solo e, por convecção, o ar é aquecido, determinando a troca de calor por convecção entre os usuários e o ambiente.

25 Conforme Araújo (2001), no ambiente interno, a temperatura do ar em espaços pouco ventilados aumenta geralmente do piso para o teto e, se esta variação for elevada, pode acontecer desconforto com sensação de calor ao nível superior do corpo e de frio ao nível inferior, embora o corpo, como um todo, esteja em neutralidade térmica.

2.4.2 Umidade do ar ( )

A umidade do ar está relacionada ao vapor de água contido no ar. Conforme Ferreira (2016) a umidade:

(...) pode ser dada por meio da umidade absoluta do ar ou pela pressão parcial de vapor de água. A umidade absoluta do ar é a quantidade de água contida em um volume de ar do ambiente. E a pressão parcial de vapor de água é a pressão que o vapor de água poderia exercer se ocupasse sozinho todo o volume ocupado pelo ar úmido, à mesma temperatura. Já a umidade absoluta do ar saturado será a quantidade máxima de água que o ar é capaz de conter a uma dada temperatura. A relação entre a umidade absoluta e a umidade absoluta do ar saturado resulta na umidade relativa, dada geralmente sob a forma de percentual. A variável umidade terá influência sobre a evaporação do suor na pele do corpo humano (FERREIRA, 2016, p. 43).

Para determinar a umidade do ar, utiliza-se um psicrômetro, que mede a Temperatura de Bulbo Seco (TBS) e a Temperatura de Bulbo Úmido (TBU). Com essas duas leituras obtêm-

se o valor da umidade relativa do ar, utilizando a carta psicrométrica, conforme mostrado na Figura 2-3 (ISO 7726, 1998).

Figura 2-3: Carta psicrométrica

Fonte: UFSC, 2012. UR %

26 Assim, a umidade do ar está relacionada com as condições de temperatura do ar e exerce influência no conforto térmico dos indivíduos. Num país com porção significativa de clima tropical como o Brasil, o excesso de umidade gera certo desconforto nos indivíduos, devido à saturação do ar, que impede a evaporação do suor, aumentando a sensação de calor. A baixa umidade, por outro lado, resseca as mucosas nasais e, às vezes, dificulta a respiração (PERÉN, 2006).

Em relação à umidade relativa, segundo Kroemer e Grandjean (2005), esta deve compreender entre 40 e 50% de forma a assegurar o conforto dos seus ocupantes em ambientes interiores.

2.4.3 Temperatura radiante média ( )

A temperatura radiante média (T ) é a temperatura uniforme de um ambiente imaginário, no qual a transferência de calor radiante do corpo humano é igual à transferência de calor radiante no ambiente real não uniforme (ASHRAE, 2013).

A T incorpora a Temperatura de Globo Negro (TGN) que agrupa os efeitos combinados

de temperatura do ar, temperatura radiante média e velocidade do ar (BOND; KELLY, 1955). A TGN é medida com o termômetro de globo negro a partir de uma esfera oca de cobre, com

diâmetro de 15 cm, pintada externamente com duas camadas de tinta preta fosca. A temperatura é fornecida por um sensor colocado no centro interno da esfera. A T é expressa na temperatura radiante média em Kelvin (K) e sua equação será apresentada posteriormente ao longo desta tese.

As leituras obtidas pelo termômetro de globo negro fornecem parâmetros para as determinações dos índices de conforto térmico: o Índice Temperatura de Globo Negro e Umidade (ITGU), a Carga Térmica Radiante (CTR) e o Índice de Bulbo Úmido Termômetro de Globo (IBUTG).

No ambiente interno, a temperatura de globo negro pode ser coletada com equipamento específico, conforme apresentado na Figura 2-4 (a), ou por meio de um globo negro conectado por cabo termistor a um data logger como mostrado na Figura 2-4 (b).

27 Figura 2-4: (a) - Medidor de Stress Térmico, (b) - Globo Negro

Fonte: GOMES, 2010.

Cabe sinalizar que as estações meteorológicas distribuídas no país não coletam a TGN

(ABREU et al., 2011). Dessa forma, é possível fazer a coleta na área externa por meio de um globo negro ligado à um cabo termistor e conectado a um data logger que armazenará os dados como retratado na Figura 2-5 (a, b) e apresentada na pesquisa de Gomes (2010).

Figura 2-5: (a) - Globo negro externo e estação meteorológica. (b) - equipamento de coleta de dados da estação meteorológica.

Fonte: GOMES, 2010.

a)

b)

Globo negro Coleta de dados das

28 2.4.4 Velocidade do ar (Var)

Em ambientes térmicos, a velocidade do ar (Var) é considerada a magnitude do vetor

velocidade do fluxo de ar no ponto de medição, e deve ser levada em consideração nos estudos de conforto térmico devido à sua participação na transferência de calor por convecção e por evaporação na posição da pessoa.

No caso de ambientes térmicos a velocidade do ar refere-se apenas à resultante, ou seja, sua velocidade omnidirecional. A velocidade do ar é uma média da velocidade do ar instantânea em um dado intervalo de tempo. A velocidade do ar irá interferir nos processos de convecção de calor e evaporação (convecção de massa) (FERREIRA, 2016, p. 43).

Os tipos de equipamentos mais comuns para a medição da velocidade do ar são os anemômetros de fio quente, direcionais, e os anemômetros de esfera aquecida, omnidirecionais, sendo expressa em metro por segundo (m/s).

A velocidade do ar em ambientes internos costuma ter valores abaixo de 1m/s, conforme ressalta Araújo (2001) e acontece sem a ação direta do vento. A convecção natural ocorre devido à diferença de temperatura no ambiente, onde o ar quente menos denso sobe e o ar frio mais denso desce. A evaporação do corpo humano cresce com o deslocamento do ar retirando a água em contato com a pele e reduzindo a sensação de calor (MOURA; XAVIER, 2012; XAVIER, 2000).

A norma ISO 7730 (ISO, 2005) recomenda para espaço similar a sala de aula um limite de velocidade do ar de 0,19m/s no Verão e 0,16m/s no Inverno. Por outro lado, Kroemer e Grandjean (2005) referem que, em geral, pessoas sentadas consideram desagradáveis movimentações de ar superiores a 0,2 m/s, podendo também ser manifestado desconforto com 0,1 m/s quando se realiza um trabalho de precisão durante longos períodos de tempo. Para os mesmos autores, ao contrário, trabalhos realizados em pé, principalmente com grande atividade física, as movimentações do ar de até 0,5 m/s são suportadas sem qualquer incômodo.