Variáveis internas e instrumentação

A fim de avaliar o ambiente térmico das salas de aula naturalmente ventiladas e climatizadas em clima tropical quente e úmido por meio das variáveis ambientais relacionadas, foram utilizadas duas estações microclimáticas (módulos) do confortímetro da marca SENSU, modelo M3, desenvolvidas pelo Laboratório de Meios Porosos e Propriedades Termo físicas (LMPT/UFSC), além de um termo anemômetro de fio quente portátil denominado AIRFLOW TA 35, pertencente ao Laboratório de Eficiência Energética em Edificações (LabEEE/UFSC).

3.4.1.1 Confortímetro SENSU

As estações microclimáticas SENSU são módulos independentes que contam com sensores para medição de temperatura do ar (Tar - ºC) ou temperatura de bulbo seco, temperatura de globo negro (Tglobo - ºC), umidade relativa do ar (UR - %) e velocidade do ar (Var – m/s) em um dado ambiente interno. Cada estação possui peças separáveis, representadas na Figura 20.

Figura 20 – Estação microclimática SENSU

1 – Tripé regulável de acordo com a altura de medição desejada; 2 – Datalogger da estação, dotado de uma antena removível; 3 – Alimentação elétrica da estação;

4 – Sensor de Tar, UR e Var, em metal polido;

5 – Globo negro (esférico), com sensor de Tglobo dentro. 4

5

1 ₂

Os dados de variáveis ambientais coletados são armazenados em um datalogger da estação que, por sua vez, os envia por sinal de rádio a outro datalogger – comum a todas as estações – conectado a um computador. Para tanto, é necessária a instalação de um software próprio (Aquis Mestre, desenvolvido pelo fabricante do equipamento), destinado a efetuar a leitura feita pelos sensores, no formato *.txt.

De acordo com o fabricante, podem-se assumir os intervalos de medição e as incertezas para cada variável conforme abaixo:

 Velocidade do ar (Var, em m/s): 0,02 a 3 m/s; incerteza de 3%;

 Temperatura do ar (Tar, em °C): 0 a 90 °C, incerteza de 0,2 ºC;

 Umidade relativa do ar (UR, em %): 5 a 98%, incerteza de 3%;  Temperatura de globo (Tglobo, em °C): 0 a 90 °C, incerteza de

0,2 ºC.

Com os dados obtidos por meio das estações SENSU, foram calculadas as variáveis ambientais derivadas e os índices de conforto térmico que são pertinentes a esse estudo (ver sub-item 3.5). Antes de se efetuar o transporte dos equipamentos para a cidade objeto da pesquisa, procedeu-se a uma calibração, no intuito de verificar a precisão das leituras feitas pelos sensores dos três módulos e compará-las; todo o procedimento de calibração, bem como os resultados obtidos, está descrito no Apêndice A.

3.4.1.2 Termo anemômetro AIRFLOW

O termo anemômetro digital da marca AIRFLOW é um equipamento que registra a velocidade (em metros por segundo – Sistema Internacional de medidas – ou pés por minuto) com a qual o ar se movimenta em um dado ambiente, bem como a temperatura do ar (em graus Celsius ou Fahrenheit). É composto por uma haste metálica estendível que abriga um sensor em uma das extremidades, e por um display digital que controla o acionamento e mostra as leituras feitas (

Figura 21). O sensor existente é unidirecional, ou seja, mede a velocidade do ar em apenas uma direção de ventilação incidente – no caso, a direção predominante do vento. Esse equipamento foi utilizado unicamente para registrar a velocidade do ar próxima aos estudantes; a temperatura do ar, nesse caso, foi desconsiderada.

Figura 21 – Termo anemômetro digital AIRFLOW

De acordo com o fabricante, podem-se assumir os intervalos de medição e as incertezas para cada variável mensurada por esse equipamento conforme abaixo:

 Velocidade do ar (Var, em m/s): 0,25* a 20 m/s; incerteza de 3%;

 Temperatura do ar (Tar, em °C): 0 a 80 °C, incerteza de 1 ºC. *Apesar da especificação do fabricante, identificou-se uma relação linear entre as leituras de Var do AIRFLOW e do sensor Testo (maior precisão), nos testes realizados em túnel de vento (ver Apêndice A, Tabela 33).

Neste estudo, a utilização do termo anemômetro é de grande importância, uma vez que se pretende obter o máximo de informações referentes ao ambiente térmico próximo aos usuários – a homogeneidade dos espaços não é garantida –, e em ambientes naturalmente ventilados, passíveis a flutuações constantes nos valores de velocidade do ar. A medição de velocidade do ar foi feita, portanto, próxima a cada estudante.

Para efeito de comparação de leituras, este equipamento também foi posicionado ao lado dos sensores das estações SENSU durante o procedimento de calibração (Apêndice A). Constatou-se que o AIRFLOW possui uma diferença de leitura média de 0,05 m/s em relação à leitura feita por um sensor de maior precisão (Testo), mesmo a velocidades do ar inferiores a 0,25 m/s (valor mínimo referente ao intervalo de medição, de acordo com o fabricante). Tal comportamento se manteve linear à medida que a intensidade do fluxo de vento era

1 2 3

1 – Haste metálica com sensor na extremidade superior;

2 – Display digital; 3 – Painel de controle do acionamento/desligamento.

alterada. Dessa forma, ao longo dos estudos de campo, o valor de 0,05 m/s foi sempre acrescido às leituras dadas pelo AIRFLOW. 3.4.1.3 Variáveis referentes ao ar externo

Em paralelo à coleta das variáveis ambientais internas, foram obtidos os dados de temperatura do ar externo nos meses correspondentes ao trabalho de campo, a fim de tê-los disponíveis para o cálculo da temperatura média predominante externa, nos moldes da abordagem adaptativa de conforto térmico. Os dados foram obtidos por meio do portal online do INMET (Instituto Nacional de Meteorologia), que contém as informações provenientes de estações meteorológicas instaladas nas cidades brasileiras. Para São Luís, a única estação meteorológica automática cadastrada está situada em uma área de proteção ambiental denominada APA Itapiracó, conforme é mostrado na Figura 22. A distância da estação para o prédio do CAU é de cerca de 10 km.

Figura 22 – Informações sobre a estação meteorológica em São Luís

Fonte: adaptado de Google Maps (2017) e INMET (2015)

Estação: São Luís-A203 - localização no mapa abaixo Código OMM: 81715 Registro: 13 UTC Aberta em: 29/01/2003 Latitude: -2.526771º Longitude: -44.213577º Altitude: 55 metros