MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO E DO DESPORTO
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO NORTE
CENTRO DE TECNOLOGIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ARQUITETURA E URBANISMO
PATRÍCIA VIEIRA TRINTA
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
ANÁLISE BIOCLIMÁTICA DO BAIRRO DO RENASCENÇA II
- SÃO LUÍS - MA:
realidade e perspectiva do conforto térmico em
espaços externos
PATRÍCIA VIEIRA TRINTA
DISSERTAÇÃO DE MESTRADO
ANÁLISE BIOCLIMÁTICA DO BAIRRO DO RENASCENÇA II
- SÃO LUÍS - MA:
realidade e perspectiva do conforto térmico em
espaços externos
Dissert ação apresent ada ao Programa de Pós-Graduação em Arquit et ura e Urbanismo da Universidade Federal do Rio Grande do Nort e, como um dos pré-requisit os para a obt enção do t ít ulo de mest re em arquit et ura e urbanismo.
Orient adora: Dra. Virgínia Maria Dant as de Araúj o
Divisão de Serviços Técnicos
Cat alogação da Publicação na Font e. UFRN/ Bibliot eca Cent ral Zila Mamede
Trint a, Pat rícia Vieira.
Análise bioclimát ica do bairro do Renascença II – São Luis-MA: realidade e perspect iva do conf ort o t érmico em espaços ext ernos / Pat rícia Vieira Trint a. – Nat al, RN, 2007.
197 f . : il.
Orient adora: Virgínia Maria Dant as de Araúj o.
Dissert ação (Mest rado) – Universidade Federal do Rio Grande do Nort e. Cent ro de Tecnologia. Programa de Pós-Graduação em Arquit et ura e Urbanismo.
1. Conf ort o t érmico – Dissert ação. 2. Espaços Ext ernos – Dissert ação. 3. Análise bioclimát ica – Dissert ação. 4. Arquit et ura – Dissert ação. I. Araúj o, Virgínia Maria Dant as de. II. Universidade do Rio Grande do Nort e. III. Tít ulo.
Aos meus pais, Elcy e Djalma e
às minhas irmãs, Valeska, Rosana e Jaqueline.
AGRADECIMENTOS
À Deus, pelas bênçãos e oport unidades.
Aos meus pais, Dj alma e Elcy, incansáveis admiradores e admirados, com quem aprendi a vivenciar que a f elicidade realment e est á nas pequenas coisas e a acredit ar no f ut uro;
Às minhas irmãs Valeska, Rosana e Jaqueline por acredit arem em mim e serem t ão especiais.
Ao Programa de Pós-Graduação em Arquit et ura e Urbanismo da Universidade Federal do Rio Grande do Nort e, que propiciou a aquisição de novos conheciment os e o desenvolviment o dest e t rabalho, em especial, aos prof essores pelo empenho na t ransmissão de seus ensinament os;
À Prof a. Dra. Virgínia M. Dant as de Araúj o, pela orient ação, dedicação, disponibilidade, compreensão, seriedade e apoio incondicional, sem sua aj uda não t eria complet ado est a caminhada.
Ao meu t io Dâmocles Trint a por t odo o apoio recebido na cidade de Nat al.
Aos amigos Maria Águeda P. C. Muniz, Renat o Medeiros, Jairson Filho e Daniela Gonçalves, uma das minhas maiores aquisições pessoais, aj uda nos moment os decisivos e que com muit o humor dividiram as angúst ias e alegrias dest e processo; Em especial à amiga Adriana Borba pelo incent ivo e Pat rícia Port o pelos moment os de desabaf o, apoio e companheirismo.
À amiga Cint ia Morais, pela aj uda na conclusão e apoio pelo MSN e Lucilândria Lopes que apesar de t udo of ereceu pront a aj uda.
Aos amigos que de alguma f orma cont ribuíram para est e t rabalho e sabem disso. Aos prof essores e f uncionários do Programa de Pós-Graduação de Arquit et ura e Urbanismo e Depart ament o de Arquit et ura e Urbanismo da UFRN, com seus ensinament os imprescindíveis para a vida acadêmica.
E à CAPES que f inanciou est a pesquisa, at ravés da bolsa concedida.
Moreira do Nasciment o - Arquit et a e Urbanist a do ant igo IPLAN - Pref eit ura de São Luis, pelo f orneciment o de mapas e f ot os aéreas da área de est udo, f undament ais pra elaboração dest e t rabalho.
Ao Prof essor Lut z Kat zschner por sua pront a respost a em t odos os e-mails e o f orneciment o do Aplicat ivo PET.
RESUMO
TRINTA, Pat rícia Vieira (2007). “ Análise bioclimát ica do bairro do Renascença II – São Luis-MA: realidade e perspect iva do conf ort o t érmico em espaços ext ernos” . 197p. Dissert ação (Mest rado em Arquit et ura e Urbanismo da Universidade Federal do Rio Grande do Nort e, Nat al, 2007).
O present e t rabalho part e das preocupações com as condições de confort o t érmico dos espaços ext ernos em cidades de clima quent e-úmido, ent endendo que a qualidade de vida nest e ambient e é f rut o do t ipo de obj et o urbano const ruído para a vivência humana em um meio ambient e com clima e caract eríst icas morfológicas específ icas. Apresent a-se como obj et o de est udo a correlação ent re o microclima do Bairro do Renascença II em São Luis/ MA, cidade de clima quent e úmido frent e às mudanças nas caract eríst icas morfológicas urbana e o índice de sat isfação de confort o t érmico dos usuários dos espaços ext ernos do bairro em quest ão. Tem como obj et ivo geral diagnost icar a maneira como as t ransf ormações ocasionadas pela urbanização inf luenciam o microclima do Renascença II, ident if icando áreas crít icas da área est udada, a f im de cont ribuir com recomendações de uso e ocupação do solo baseadas em conceit os de arquit et ura bioclimát ica e f ornecer subsídios a f ut uras decisões proj et uais urbanas adequadas ao clima quent e e úmido de São Luis-MA. Apresent a-se como f undament ação t eórica o clima urbano, seus conceit os, element os f ormadores e condicionant es. Em seguida, os condicionant es do conf ort o t érmico e seus modelos de predição de sensação de confort o t érmico em espaços ext ernos. Foram levant ados os modelos predit ivos de confort o e est resse t érmico como f errament a j unt o à análise bioclimát ica. E f inalment e a ut ilização da análise bioclimát ica no diagnóst ico do conf ort o t érmico de áreas urbanas, com sua eficácia na ident if icação de locais que necessit am de mudanças quant o ao confort o ambient al, merecendo at enção ou at é prot eção; e suas est rat égias na busca por cidades mais adequadas ao seu meio nat ural, result ando no urbanismo bioclimát ico. A met odologia aplicada baseou-se nos est udos de Kat zschner (1997), complement ados por Oliveira (1988) e Bust os Romero (2001) que sugerem uma análise e avaliação de mapas de t opograf ia, alt ura das edif icações, uso do solo, áreas verdes e t ipo de cobert ura do solo, para superposição e ident if icação de pont os para medição; a part ir daí uma análise quant it at iva com af erição das variáveis ambient ais (t emperat ura e umidade do ar, a velocidade e a direção dos vent os) nos pont os escolhidos. Percebeu-se que o bairro do Renascença II não possui áreas de permanência como praças e parques, as suas áreas ext ernas possuem pouca arborização e apresent a alt o índice de impermeabilidade e alt a densidade const rut iva. A maioria dos ent revist ados disse est ar confort ável em uma f aixa de t emperat ura do ar ent re 27, 28º e 30, 71ºC. É import ant e a elaboração de um plano diret or para o bairro, def inindo de est rat égias para melhoria da qualidade de vida de seus habit ant es.
ABSTRACT
TRINTA, Pat rícia Vieira (2007). “ Bioclimat ic Assessment of t he Renascença II Neighborhood in São Luis – Maranhão, Brazil: realit y and perspect ive of t hermal comf ort in out doors” . 197p. Dissert at ion (Mast er Degree on Archit ect ure and Unban Planning of t he Federal Universit y of Rio Grande do Nort e, Nat al, 28. 02. 2007).
The present research concerns about out door’ s t hermal comf ort condit ions in hot -humid climat e cit ies, underst anding t hat lif e qualit y is a result of t he urban obj ect ’ s t ype built f or t he human being in an environment wit h specif ic climat e and morphological charact erist ics. It is present ed as obj ect of st udy t he correlat ion bet ween t he neighborhood Renascença II’ s microclimat e in São Luis / MA-Brazil, hot -humid climat e cit y, and it s urban morphological changes. As well as t he t hermal comf ort ’ s sat isf act ion level of it s out door users. The research has as general goal t o diagnosis t he way t hese t ransf ormat ions caused by t he urbanizat ion inf luence t he Renascença II’ s microclimat e, ident if ying crit ical spot s of t he st udied area, in order t o cont ribut e wit h land use recommendat ions based on bioclimat ic archit ect ure concept s and supply bases t o urban design decisions adequat e t o t he São Luis’ climat e. It is present ed as t heoret ical bases t he urban climat e, it s concept s and element s. Af t er t hat , t he t hermal comf ort condit ioners and it s predict ion models of t hermal comf ort sensat ion in out door are present ed. The predict ive models are present ed along wit h bioclimat ic assessment met hods. Finally t he use of bioclimat ic assessment as an ef f ect ive t ool t o ident if y places t hat need changes or preservat ion in order t o seek environment qualit y. The applied met hodology was based on t he st udies of Kat zschner (1997), complement ed by Oliveira’ s (1988) and Bust os Romero’ s (2001) st udies t hat suggest an analysis and evaluat ion of maps of t opography, buildings’ f loors, land use, green areas and land covering, in order t o overlap t heir charact erist ics and ident if y climat e variable’ s measurement s point s; t hen a quant it at ive analysis of t he climat e variables (air t emperat ure and humidit y, wind speed and direct ion) of t he chosen point s t akes place. It was perceived t hat Renaissance II has no permanence areas as squares or parks, it s out door has lit t le veget at ion and preset s high land impermeabilit y and built densit y levels. The maj orit y of t he people int erviewed said t hat was comf ort able in a range of air t emperat ure bet ween 27, 28ºC and 30,71ºC. The elaborat ion of a neighborhood mast er plan is import ant , which def ines st rat egies f or improvement of t he lif e qualit y of it s inhabit ant s.
LISTA DE FIGURAS
p.
Figura 01 – Mapa de localização da Ilha de São Luis, Maranhão ... 24
Figura 02 – Fator de Visibilidade do Céu em recintos urbanos ... 33
Figura 03 – Esquema da transmissão, absorção e reflexão da radiação solar ... 34
Figura 04 – Calor emitido para atmosfera de uma cidade ... 34
Figura 05 – Configuração com diferença de altura no recinto urbano e possível trajetória dos ventos ... 42
Figura 06 – Rugosidade e porosidade de uma trama urbana ... 43
Figura 07 – Tipos de pavimentação ... 45
Figura 08 – Troca de calor do corpo humano com o ambiente ... 48
Figura 09 – Condição comparativa apenas pela troca do índice clo ... 51
Figura 10 – Mapa de localização da cidade de São Luis - MA ... 61
Figura 11 – Mapa da ocupação da cidade até 1950 ... 62
Figura 12 – Mapa de ocupação urbana da faixa litorânea após 1970 ... 63
Figura 13 – Mapa de localização da área de estudo ... 65
Figura 14 – Mapa de situação da área de estudo ... 67
Figura 15 – Casas térreas do Renascença II bloqueada pelos prédios ... 68
Figura 16 – Skyline do bairro do Renascença II ... 68
Figura 17 – Foto de edifícios em construção no Renascença II ... 69
Figura 18 – Foto recente da paisagem do bairro do Renascença II ... 69
Figura 19 – Gráfico comparativo das normais climatológicas (1961-1990) e as médias mensais da temperatura do ar em São Luis – INPE (1992-2005) ... 71
Figura 20 – Gráfico comparativo das médias máximas e médias mínimas da temperatura do ar de São Luis – MA entre as normais climatológicas (1961-1990) e INPE (1992-2005) ... 72
Figura 21 – Gráfico comparativo da umidade do ar em São Luis – MA entre as normais climatológicas (1961-1990) e INPE (1992-2005) ... 73
Figura 22 – Carta solar da cidade de São Luis – MA ... 74
Figura 23 – Gráfico da pluviometria em São Luis – MA (2003-2006) ... 75
Figura 24 – Gráfico da velocidade dos ventos em São Luis – MA (2003-2006) ... 75
Figura 25 – Gráfico da direção dos ventos de São Luis – MA (2003-2006) ... 76
Figura 26 – Carta bioclimática com as normais da cidade de São Luis – MA ... 78
Figura 27 – Carta bioclimática TRY da cidade de São Luis – MA ... 78
Figura 28 – Fluxograma da metodologia de Katzschner (1997) ... 86
Figura 29 – Base, fronteira e entorno ... 90
Figura 30 – Ficha bioclimática proposta por Bustos Romero (2001) ... 91
Figura 31 - Localização da estação metereológica do INPE-CPTEC ... 93
Figura 32 – Questionário aplicado para o índice de conforto da área ... 94
Figura 34 – Corte na topografia e volumetria dos edifícios da fração de
estudo ... 100
Figura 35 – Mapa de topografia ... 101
Figura 36 – Seção longitudinal da área com altura das edificações ... 102
Figura 37 – Fotos de baixa declividade na região leste da área de estudo ... 103
Figura 38 – Mapa do uso e ocupação do solo ... 104
Figura 39 – Convexidade ao centro da área de estudo ... 105
Figura 40 – Mapa de uso do solo ... 106
Figura 41 – Mapa da altura das edificações ... 109
Figura 42 – Mapa do recobrimento do solo ... 112
Figura 43 – Mapa de áreas verdes ... 114
Figura 44 – Mapa das áreas identificadas pela metodologia aplicada ... 116
Figura 45 – Mapa de localização dos pontos de medição ... 118
Figura 46 – Foto do Ponto 01 – Rua das Gaivotas ... 120
Figura 47 – Ficha bioclimática - Ponto 01 – Rua das Gaivotas ... 121
Figura 48 – Foto do Ponto 02 – Rua dos Mandacarus ... 122
Figura 49 – Ficha bioclimática - Ponto 02 – Rua dos Mandacarus ... 123
Figura 50 – Foto do Ponto 03 – Rua Miragem ... 124
Figura 51 – Ficha bioclimática - Ponto 03 – Rua Miragem ... 125
Figura 52 – Foto do Ponto 04 – Avenida do Vale ... 126
Figura 53 – Ficha bioclimática - Ponto 04 – Avenida do Vale ... 127
Figura 54 – Foto do Ponto 05 – Rua Jaracati ... 128
Figura 55 – Ficha bioclimática - Ponto 05 – Rua Jaracati ... 129
Figura 56 – Foto do Ponto 06 – Rua Júpiter ... 130
Figura 57 – Ficha bioclimática - Ponto 06 – Rua Júpiter ... 131
Figura 58 – Gráfico do efeito de interação do período, dia e hora sobre a temperatura do ar ... 139
Figura 59 – Gráfico do efeito de interação do período e hora sobre a umidade relativa do ar ... 140
Figura 60 – Gráfico do efeito de interação do ponto sobre a temperatura do ar ... 141
Figura 61 – Gráfico do efeito de interação do ponto sobre a velocidade do ar ... 142
Figura 62 – Gráfico do efeito de interação da hora sobre a temperatura do ar ... 142
Figura 63 – Gráfico do efeito de interação da hora sobre a umidade do ar ... 143
Figura 64 – Gráfico do efeito de interação da hora sobre a velocidade do ar ... 144
Figura 65 – Gráfico do efeito de interação do período e região sobre a temperatura do ar ... 144
Figura 66 – Gráfico do efeito de interação do período e região sobre a umidade relativa do ar ... 145
Figura 67 – Gráfico do efeito do período e região sobre a velocidade do ar ... 146
Figura 68 – Gráfico do efeito de interação do ponto e direção dos ventos ... 146
Figura 70 – Gráfico da caracterização da faixa-etária dos usuários
entrevistados ... 148
Figura 71 – Gráfico da caracterização do tipo físico dos usuários entrevistado ... 148
Figura 72 – Gráfico da caracterização da atividade física dos usuários entrevistados ... 149
Figura 73 – Gráfico da caracterização da vestimenta (clo) dos usuários entrevistados ... 149
Figura 74 – Gráfico da caracterização da sensação térmica dos usuários com mais de 5 minutos no local ... 150
Figura 75 – Gráfico da caracterização da sensação térmica dos usuários entrevistados ... 150
Figura 76 – Gráfico da caracterização da condição térmica dos usuários entrevistados ... 151
Figura 77 – Gráfico da caracterização da necessidade de aquecer-se dos usuários entrevistados ... 151
Figura 78 – Gráfico da caracterização da necessidade de refrescar-se dos usuários entrevistados ... 152
Figura 79 – Mapa da análise dinâmica ... 156
Figura 80 – Caracterização do sexo dos usuários em conforto térmico ... 158
Figura 81 – Caracterização do tipo físico dos usuários em conforto térmico ... 158
Figura 82 – Caracterização da atividade física dos usuários em conforto térmico ... 159
LISTA DE QUADROS
p.
LISTA DE TABELAS
p.
Tabela 01 – Vestimenta e valor correspondente do clo ... 51
Tabela 02 - Tipo de atividade e respectivo gasto em W/ m² ... 52
Tabela 03 – Normais 1960-1990 de São Luis – MA... 70
Tabela 04 – Comparação dos dados de temperatura do ar - Normais 1960-1990 e INPE de São Luis – MA ... 71
Tabela 05 – Regime pluviométrico de São Luis – MA 2003-2006 ... 75
Tabela 06 – Média aritmética da temperatura do ar por hora e por pontos (Ago) ... 133
Tabela 07 – Média aritmética das umidades por hora e pontos (Ago) ... 134
Tabela 08 – Média aritmética da velocidade dos ventos (Ago) ... 134
Tabela 09 – Média aritmética da temperatura do ar por hora e por pontos (Mar) ... 135
Tabela 10 – Média aritmética das umidades por hora e pontos (Mar)... 135
Tabela 11 – Média aritmética da velocidade dos ventos (Mar) ... 135
Tabela 12 – Faixa limite de sensação do conforto térmico ... 152
Tabela 13 – Índices de conforto térmico ... 153
Tabela 14 – Percentual de pessoas confortáveis por pontos ... 160
Tabela 15 – Valores estatísticos da temperatura do ar nos pontos onde os usuários estavam em conforto térmico ... 161
LISTA DE ABREVIATURAS
Av. Avenida
BNH Banco Nacional da Habit ação
h Hora
L Lest e
lat Lat it ude
long Longit ude
N Nort e
NE Nordest e
O Oest e
S Sul
SE Sudest e
ZR Zona Residencial
LISTA DE SIGLAS
ASHRAE American Societ y of Heat ing, ref rigerat ion and Air Condit ioning Engineers Alumar Consórcio de Alumínio do Maranhão
CAPES Coordenação de Aperf eiçoament o de Pessoal de Nível Superior CVRD Companhia Vale do Rio Doce
ENCAC Encont ro Nacional de Conf ort o no Ambient e Const ruído IBGE Inst it ut o Brasileiro de Geograf ia e Est at íst ica
INPE Inst it ut o Nacional de Pesquisas Espaciais
LABCON-UFRN Laborat ório de Conf ort o da Universidade Federal do Rio Grande do Nort e LABEEE-UFSC Laborat ório de Ef iciência Energét ica em Edif icações da Universidade Federal de Sant a Cat arina LabGEO-UEMA Laborat ório de Geoprocessament o da Universidade Est adual do
Maranhão
LabMET–UEMA Laborat ório de Met ereologia da Universidade Est adual do Maranhão
MA Est ado do Maranhão
OMM Organização Mundial de Met ereologia PDD Predict Percent age of Dissat isf ied PET Physiological Equivalent Temperat ure PMV Predit ed Mean Vot e
SEPLAN Secret aria Municipal de Planej ament o de São Luis SET St andard Ef f ect ive Temperat ure
TRM Temperat ura Radiant e Média TRY Temperat ure Ref erence Year
LISTA DE UNIDADES
° C Graus Celsius
Clo Cl ot hi ng
m Met ro
m² Met ro quadrado m/ s Met ro por segundo ppb Part e por bilhão µm Micromet ro
W/ m² Wat t por met ro quadrado % Percent ual
SUMÁRIO
p.
INTRODUÇÃO ... 18
CAPÍTULO 1 1 O CONFORTO TÉRMICO EM ESPAÇOS EXTERNOS ... 29
1.1 O clima e a cidade ... 29
1.1.1 Element os climát icos ... 32
1.1.2 Element os da f orma urbana ... 40
1.2 Conforto térmico em espaços externos ... 46
1.2.1 Sist ema de equilíbrio t érmico humano ... 48
1.2.2 Condicionant es f isiológicos dos usuários dos ambient es ext ernos ... 49
1.2.3 Índices t érmicos ... 53
1.3 A análise bioclimática como ferramenta para o planejamento urbano ... 55
CAPÍTULO 2 2 O BAIRRO RENASCENÇA II ... 61
2.1 A cidade de São Luis - MA ... 61
2.2 Localização e características da área de estudo ... 65
2.3 O clima da cidade de São Luis – MA ... 70
CAPÍTULO 3 3 ANÁLISE BIOCLIMÁTICA EM ESPAÇOS EXTERNOS ... 81
3.1 Métodos adotados ... 82
3.2 Planejamento experimental para pesquisa em campo ... 92
3.2.1 Períodos, horários e quant idade de pont os de medição ... 92
3.2.2 Os inst rument os de medição ... 95
3.3 Tratamento e Análise dos dados levantados ... 96
3.4 Incertezas Experimentais ... 97
CAPÍTULO 4 4 UM OLHAR BIOCLIMÁTICO SOBRE O BAIRRO ... 99
4.1 Metodologias de Lutz Katzschner (1997) e Oliveira (1993) 99 4.1.1 Topograf ia ... 100
4.1.3 Alt ura das edif icações ... 108
4.1.4 Recobriment o do solo ... 111
4.1.5 Áreas verdes ... 113
4.2 Delimitação das áreas – cruzamento das análises ... 115
4.2.1 Parâmet ros para escolha dos pont os de medição ... 117
4.3 Metodologia de Bustos Romero (2001) ... 119
4.3.1 Pont o 01 – Rua das Gaivot as ... 119
4.3.2 Pont o 02 – Rua dos Mandacarus ... 122
4.3.3 Pont o 03 – Rua Miragem ... 124
4.3.4 Pont o 04 – Avenida do Vale ... 126
4.3.5 Pont o 05 – Rua Jaracat i ... 128
4.3.6 Pont o 06 – Rua Júpit er ... 130
4.4 Análise estatística dos dados coletados ... 132
4.4.1 Formulação do banco de dados ... 132
4.4.2 Análise est at íst ica – Et apa I ... 136
4.4.3 Análise est at íst ica – Et apa II ... 147
4.4.4 Cálculo do índice de conf ort o para o Renascença II ... 152
CAPÍTULO 5 5 DISCUSSÃO DOS DADOS ... 155
5.1 Análise ambiental do bairro ... 155
5.2 Perfil do usuário de ambientes externos ... 157
5.3 Cruzamento das informações ... 160
5.3.1 Parâmet ros de conf ort o t érmico para o Renascença II ... 160
5.3.2 Diret rizes para área de est udo ... 162
CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 165
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ... 168
APÊNDICES ... 176
O present e t rabalho se insere na área de concent ração Proj et o, Morf ologia e Conf ort o no Ambient e Const ruído, o est udo engloba t ant o a linha de pesquisa Conf ort o Ambient al e Ef iciência Energét ica como Proj et o de edif icações e espaços urbanos do Programa de Pós-Graduação de Arquit et ura e Urbanismo da UFRN.
O assunt o principal da pesquisa é a análise bioclimát ica urbana e o t ema sobre a relação ent re as alt erações urbanas, o microclima e o conf ort o t érmico dos usuários de espaços ext ernos.
A pesquisa t em como obj et o de est udo a correlação ent re o microclima (t emperat ura e umidade relat iva do ar e velocidade e direção dos vent os) do bairro do Renascença II em São Luís-MA, cidade de clima quent e e úmido, e a f orma urbana exist ent e no bairro (t opograf ia, uso do solo, densidade const rut iva, gabarit o das edif icações, recobriment o do solo e áreas verdes); e conseqüent ement e a maneira como essa correlação vem inf luenciando o conf ort o t érmico dos usuários das áreas ext ernas desse bairro.
O ambient e nat ural sof re modif icações const rut ivas com a subst it uição por novos mat eriais const rut ivos, com a modif icação de seus padrões do uso do solo e moviment o do ar, a impermeabilização de seu solo e o aument o do f luxo de lançament o de gases poluent es em sua at mosf era. Essas modif icações inf luem diret ament e nas alt erações microclimát icas do meio urbanizado quando comparado aos microclimas de áreas rurais.
A acelerada expansão da urbanização das últ imas décadas t em impact ado drast icament e a qualidade ambient al dos assent ament os urbanos cont emporâneos. Percebe-se que as cidades brasileiras crescem, expandem suas f ront eiras e população, podendo provocar degradações e impact os ambient ais como: alt erações climát icas, poluição e baixa qualidade de vida urbana.
Esse processo cont ínuo ocasiona impact os em vários níveis, det eriorando o conf ort o t érmico de seus usuários, a qualidade do ar, e a paisagem urbana. A principal evidência das alt erações climát icas provocadas est á na elevação da t emperat ura do ar, que vem sendo est udada pela bioclimat ologia urbana.
Para Bust os Romero (2001) “ os ef eit os da urbanização são negat ivos” na maioria dos assent ament os urbanos. A excessiva cobert ura do solo, a concent ração da poluição, o aument o da t emperat ura do ar em razão de diversos mot ivos quant o à diminuição da circulação dos vent os, a grande absorção de calor pela massa const ruída e dos menores índices de evaporação af et am a saúde f ísica e ment al da população.
Segundo Oliveira (1993), o desconf ort o no clima urbano, ent endido como o conj unt o de diversas variações int eragindo, incluindo a t emperat ura do ar, a quant idade de vapor de água no ar, a velocidade do vent o, a quant idade de radiação solar e a quant idade de precipit ação, encont rado nas cidades é result ant e do planej ament o inadequado e/ ou do descont role do processo de desenvolviment o urbano.
A maior part e dos habit ant es de cidade vive em áreas urbanas. Tornando-se f undament ais os est udos nest e campo, que busquem um desenho urbano adequado às peculiaridades do ambient e nat ural, a f im de se t irar proveit o social e econômico em harmonia com o meio ambient e e não com ações impensadas que no f ut uro só t rarão degradação e baixa qualidade de vida.
A sensação de conf ort o t érmico dos usuários de uma edif icação est á relacionada às condições est abelecidas pela int eração ent re a edif icação e o ambient e ao seu redor. Essa int eração é, provavelment e, o crit ério mais det erminant e do sucesso de um proj et o e da valorização da qualidade dos ambient es int ernos e ext ernos.
As cidades cont emporâneas passam por problemas aparent ement e complexos. Em um período de est abeleciment o de novos paradigmas criados para assimilação de uma evolução t ecnológica, mat erial e social, o urbanismo necessit a de ações mult idisciplinares para a solução dest es.
Uma crescent e consciência sobre a qualidade de vida nos cent ros urbanos f ort if ica a cada dia a preocupação com um espaço const ruído em harmonia com o meio ambient e, t razendo benef ícios t ant o sociais como econômicos para sociedade.
Nos dias at uais, quando são inúmeras as preocupações com o meio ambient e, com a qualidade de vida dos habit ant es e com a conservação de energia nas cidades, repensar t al assunt o é ref let ir sobre o que pode ser f eit o para minimizar ou at é solucionar problemas encont rados nos ambient es urbanos.
Part indo dessas preocupações, ent endendo que a qualidade de vida no ambient e é f rut o do t ipo de obj et o urbano const ruído para a vivência humana em um meio ambient e com clima e caract eríst icas morf ológicas específ icas, assim permit indo o cont role do conf ort o ambient al, do consumo energét ico e dos impact os ambient ais causados por essas modif icações.
O conheciment o det alhado e mult idisciplinar do meio ambient e, suas caract eríst icas climát icas e morf ológicas se t ornam necessários para melhorar a qualidade de vida dos habit ant es de uma f ração urbana. Para Herzog (1995, p.2) “ os arquit et os e engenheiros devem execut ar seus proj et os com conheciment o das condições locais, recursos exist ent es e o crit ério principal que det ermina o uso das f ormas renováveis de energia e mat eriais” .
Segundo Brophy et al (2004) exist em muit o indicadores de sust ent abilidade que podem aj udar a avaliar a condição at ual, e est rat égias que podem ser adot adas por uma comunidade para assegurar sua exist ência cont ínua e seu desenvolviment o. Uma abordagem holíst ica e int erdisciplinar envolvendo ciências nat ural e f ísica e a humanidade é o modelo de análise mais compreensivo, e as quest ões envolvidas nos planos de ação de desenvolviment o e implement ação para vida urbana sust ent ável são diversas e f reqüent ement e int erdependent es.
O urbanismo bioclimát ico é um est udo det alhado do espaço const ruído e de seus condicionant es morf ológicos e climát icos. A análise bioclimát ica urbana t em se most rado apropriada nos est udos da relação ent re meio const ruído e o microclima. Podendo, assim, essa análise ser de grande ut ilidade, at ravés de recomendações para f ut uros proj et os urbaníst icos e para reabilit ação de áreas degradadas, auxiliando no planej ament o urbano de áreas int ra-urbanas que j á possuem climas dif erenciados de áreas que ainda não sof rem inf luência das const ruções, percebida pelo aument o de t emperat ura do ar, pela alt a poluição do ar e vários out ros f at ores.
A pesquisa est uda os microclimas decorrent es do uso e ocupação do solo e o conf ort o ambient al dos usuários de espaços ext ernos do bairro do Renascença II e apont a quais as est rat égias devem ser t raçadas a part ir dessa análise.
O int uit o é ident if icar áreas crít icas e sugerir recomendações de uso e ocupação do solo seguindo est rat égias bioclimát icas para clima quent e-úmido. A f im de servir de respaldo cient íf ico para f ut uras concepções de proj et os para o meio urbano e adequação dos inst rument os legislat ivos urbaníst icos da cidade.
Os obj et ivos específ icos dest e t rabalho são:
Revisar o est ado da art e sobre o ambient e urbano, seu clima e sua f orma; os condicionant es climát icos e psicof isiológicos do conf ort o t érmico de usuários de ambient es ext ernos assim como os modelos predit ivos desse conf ort o t érmico;
Caract erizar a f orma urbana (t opograf ia, uso do solo, gabarit o das edif icações, áreas verdes e recobriment o do solo) do bairro do Renascença II para ident if icar pont os para colet a de dados climát icos e pessoais, necessários para a análise baseada nos mét odos adot ados;
Colet ar e analisar as variáveis climát icas (t emperat ura do ar, umidade relat iva do ar, velocidade e direção dos vent os) na área; a f im de ident if icar as áreas prej udicadas em relação ao clima e a f orma urbana; e
Avaliar as condições da sensação de conf ort o t érmico dos usuários dos espaços ext ernos do Renascença II.
O est udo da relação do espaço const ruído e as caract eríst icas do meio nat ural t êm grande import ância na solução dos problemas encont rados nos assent ament o urbanos quant o ao desconf ort o t érmico.
O bairro do Renascença II est á localizado na cidade de São Luis (Figura 01). A Ilha de São Luis sit ua-se no Est ado do Maranhão, na Região Nordest e, 02° 35’ lat (S) e 44° 14’ long(W), com alt it ude média de 24 m.
Figura 01 – Mapa de localização de São Luis, Maranhão Font e: Aut ora, 2006
O est udo segue o mét odo dedut ivo, que usa a pesquisa bibliográf ica na busca por f undament ação t eórico-met odológica a cerca da relação do meio const ruído, o microclima e o conf ort o t érmico de usuários de ambient e ext erno.
A met odologia aplicada baseia-se nos est udos de Kat zschner (1997), que é complement ada com os est udos de Oliveira (1988) e Bust os Romero (2001), os quais sugerem uma análise det alhada e avaliação de mapas de t opograf ia, alt ura das edif icações, uso do solo, áreas verdes e t ipo de cobert ura do solo, para superposição e ident if icação de pont os para medição; a part ir daí uma análise quant it at iva com af erição das variáveis ambient ais (t emperat ura e umidade do ar, a velocidade e a direção dos vent os) nos pont os escolhidos.
Est e t rabalho procura, at ravés da aplicação de met odologias de análise bioclimát ica, of erecer subsídios às f ut uras int ervenções que venham a cont rolar e amenizar a expansão urbana e, conseqüent ement e melhorar o microclima do bairro do Renascença II em São Luis do Maranhão.
As hipót eses lançadas inicialment e é que exist em, dent ro do bairro do Renascença II, áreas mais prej udicadas em relação ao clima do que out ras áreas da cidade e do seu ent orno, result ado das t ransf ormações (na t opograf ia, uso do solo, alt ura das edif icações, áreas verdes e recobriment o do solo) ocasionadas pela urbanização. E que o conf ort o t érmico dos usuários de ambient es ext ernos de cidades de clima quent e-úmido encont ra-se prej udicado por cont a da f orma urbana da área de est udo.
Para a validação dessas hipót eses, aprof unda-se sobre mét odos est at íst icos e t eorias sobre avaliação do desempenho do conf ort o t érmico em áreas ext ernas e desenho bioclimát ico adequado ao clima equat orial quent e-úmido, cont role ambient al de espaços ext ernos, assim como os benef ícios para a ef et ividade do planej ament o urbano.
O t rabalho est rut ura-se da seguint e maneira:
dos usuários de espaços ext ernos do bairro do Renascença II, em São Luís/ MA. Primeirament e, se t rat a do clima urbano, seus conceit os, element os f ormadores e condicionant es, a f im de se obt er um melhor ent endiment o acerca da relação clima-cidade.
Em seguida, se apresent a os condicionant es do conf ort o t érmico e seus modelos de predição de sensação de conf ort o t érmico em espaços ext ernos. São levant ados os modelos predit ivos de conf ort o e est resse t érmico como f errament a j unt o à análise bioclimát ica.
A ut ilização da análise bioclimát ica no diagnóst ico do conf ort o t érmico de áreas urbanas, com sua ef icácia na ident if icação de locais que necessit am de mudanças quant o ao conf ort o ambient al, merecendo at enção ou at é prot eção; e suas est rat égias na busca por cidades mais adequadas ao seu meio nat ural, result ando no urbanismo bioclimát ico.
O Capít ulo 2 apresent a a cidade de São Luis no Maranhão e sua f ormação urbana. Assim como a área de est udo, o bairro do Renascença II, sua localização na cidade para ent ão descrever det alhadament e suas caract eríst icas morf ológicas. Em seguida são descrit as as caract eríst icas climát icas da cidade baseadas nas Normais Climát icas de 1961-1990 (INMET, 1992).
No capít ulo 3, os procediment os met odológicos são dispost os com o int uit o de descrever a f orma de como o t rabalho t raça seus primeiros passos, desde a escolha do assunt o, t ema e elaboração de seu problema de pesquisa, at é o a det erminação de seus obj et ivos e ainda as est rat égias t raçadas para a elaboração de seu ref erencial t eórico, análise e t rat ament o dos dados colet ados. Trat a-se da análise bioclimática urbana como uma pesquisa aplicada e obj et iva, que gera conheciment os acerca da área de est udo dirigidos à solução de problemas específ icos encont rados.
caract eríst icas morf ológicas da área de est udo part iu-se para a et apa da análise qualit at iva desses mapas segundo o mét odo propost o.
Os mapas são de t opograf ia, de uso e ocupação do solo, da alt ura das edif icações, da cobert ura do solo e das áreas verdes. Com os mapas elaborados a part ir de inf ormações document ais e i n l oco sobrepõem-se as inf ormações morf ológicas do espaço a f im de ident if icar áreas homogêneas, em seguida escolher os pont os para as medições das variáveis climát icas e realizar f ut ura comparação ent re as áreas.
Além da caract erização dos usuários do espaço ext ernos do Renascença II, o obj et ivo é def inir os parâmet ros de conf ort o t érmico e det erminar as condições ambient ais, nas quais a maioria das pessoas se sent iu t ermicament e conf ort áveis.
O capít ulo 5 compreende as discussões sobre os result ados. Nest e capít ulo são discut idos os result ados das analises realizadas. O capít ulo est á divido em t rês part es, uma análise dinâmica que divide o bairro em áreas com caract eríst icas semelhant es e as classif ica como áreas a serem melhoradas, observadas e preservadas.
A segunda part e t raz o perf il do usuário em conf ort o t érmico dent ro dos espaços ext ernos do bairro do Renascença II. A t erceira part e dest a discussão f az o cruzament o dos dados climát icos e a sensação de conf ort o t érmico dos usuários e, ainda, sugest ões para preservação do mesmo no bairro.
1
O CONFORTO TÉRMICO EM ESPAÇOS EXTERNOS
Est e capít ulo f oi subdividido em t rês part es t eóricas f undament ais para o delineament o de t odo o t rabalho com o obj et ivo de elucidar de que maneira a relação ent re a f orma urbana e o microclima af et a a sensação de conf ort o t érmico dos usuários de espaços ext ernos do bairro do Renascença II em São Luís/ MA. Primeirament e, se t rat ou do clima urbano, seus conceit os, element os f ormadores e condicionant es, a f im de se obt er um melhor ent endiment o acerca da relação clima-cidade. Em seguida, se apresent ou os condicionant es do conf ort o t érmico e seus modelos de predição de sensação de conf ort o t érmico em espaços ext ernos. Foram levant ados os modelos predit ivos de conf ort o e est resse t érmico como f errament a j unt o à análise bioclimát ica. Em seguida, se most rou a ut ilização da análise bioclimát ica no diagnóst ico do conf ort o t érmico de áreas urbanas, com sua ef icácia na ident if icação de locais que necessit am de mudanças quant o ao conf ort o ambient al, merecendo at enção ou at é prot eção; e suas est rat égias na busca por cidades mais adequadas ao seu meio nat ural, result ando no urbanismo bioclimát ico.
1. 1
O clima e a cidade
Segundo Mascaró (2004) o clima urbano é compreendido como um si st ema que abr ange o cl i ma de um dado espaço t er r est r e e sua ur bani zação. Os element os climát icos que se manif est am com maior import ância são a t emperat ura do ar, a umidade do ar, as precipit ações e os vent os. Dessa f orma, o clima nat ural é o result ado de dinâmicas dos element os climát icos que não sof re modif icações pela urbanização.
A climat ologia urbana, que est uda os ef eit os da cidade sobre o clima nat ural, j á cont a com regist ros cient íf icos, dat ados de 1918, quando Luke Howard publicou seu livro sobre o clima londrino. Cont udo, soment e nos últ imos t rint a anos, t al t emát ica t em se desenvolvido at ivament e.
condições at mosf éricas caract erizado pelos est ados e evolução do t empo no curso de um período suf icient ement e longo em um domínio espacial det erminado. Esse conceit o passa a ser mais dif undido ent re os pesquisadores na década de 70, do século passado.
Tarif a e Armani ressalt aram que “ no início dos anos 70, o princípio nort eador de pesquisas f oi o conceit o de rit mo. O clima f oi considerado como uma série de est ados at mosf éricos acima de um lugar em sua sucessão habit ual e a análise rít mica como um processo int erat ivo ent re a circulação at mosf érica e os element os do clima, t rat ados em sua seqüência t emporal” . Koenigsberger et al (1977) conceit uou o clima como sendo a int egração no t empo dos est ados f ísicos do ambient e at mosf érico em dado sít io.
O conceit o de rit mo est abelece t rês regras básicas a respeit o de como o cada clima deve ser est udado, incluindo o de São Luis, MA, elas f oram dispost as por Tarif a e Armani (2001, p. 12):
a) ...o rit mo climát ico só poderá ser compreendido at ravés da represent ação concomit ant e dos element os f undament ais do clima em unidades de t empo cronológicas, pelo menos diárias,
b) Só a análise rít mica det alhada ao nível do t empo, revela a gênese dos f enômenos climát icos pela int eração dos element os e f at ores dent ro de uma realidade regional,
c) Na análise rít mica as expressões quant it at ivas dos element os climát icos est ão insoluvelment e ligadas à gênese ou qualidade dos mesmos.
Assim, Tarif a e Azevedo (2001, p.29) def iniram o clima da seguint e maneira: “ o(s) clima(s) é(são) uma composição da t ot alidade dos rit mos dos est ados da at mosf era sobre um lugar na superf ície da Terra, para uma det erminada relação espaço-t empo.”
Na climat ologia urbana, segundo Tarif a e Armani (2001, p. 13) a mudança t emát ica, passando da análise genét ica regional para o nível hierárquico1 local (urbano), meso, t opo ou microclimát ico, criou novas necessidades t écnicas e met odológicas.
1 [. . . ] o macroclimát ico, que compreende a circulação zonal e regional; o mesoclimát ico, como o da circulação local (onde
A associação em os rit mos dos sist emas at mosf éricos em relação às inf luências decorrent es da orient ação (t opoclimas) ou da cobert ura do solo (microclimas). A comparação evolut iva (t emporal) ent re ambient es rural e urbano permit iu evidenciar dif erenças de comport ament o no processo de aqueciment o da camada de ar próxima ao solo. (TARIFA E ARMANI, 2001, p. 14)
Tarif a e Armani (2001, p. 14) apont aram o t rabalho int it ulado “ t eoria e clima urbano” publicado em 1976, pelo prof essor Carlos Mont eiro, considerou o Sist ema de Clima Urbano (SCU) como sendo um sist ema abert o, dinâmico, que abrange o clima de um dado espaço t errest re e sua urbanização. Os subsist emas são os canais de percepção: t ermodinâmico (conf ort o t érmico), f ísico-químico (qualidade do ar) e o impact o das precipit ações.
Em 1982, Tarif a e Armani (2001, p. 17) apont aram que a hipót ese cent ral a ser est udada era a relação ent re os rit mos do t empo (cronológico e met eorológico) e os rit mos urbanos decorrent es da urbanização-indust rialização. Cost a (2003a) dest acou que o “ clima urbano é aquele result ant e do cresciment o e adensament o da malha urbana que int ensif ica t ransf ormações no comport ament o climat ológico e met eorológico da camada limit e at mosf érica” .
A seguir f oi dispost o sobre os element os do clima, como: radiação solar; t emperat ura do ar; umidade do ar; pressão at mosf érica; velocidade e direção dos vent os; e, precipit ação. A análise inicial para o est udo de um clima urbano requer observação t ant o da t opograf ia do sít io como dos modelos de morf ologia urbana.
1.1.1 Elementos climáticos
Radiação solar
A radiação solar2 é responsável pelo aqueciment o das massas de ar, dos mares e dos solos. Esse aqueciment o acont ece de f orma het erogênea devido à dif erença de lat it ude, provocando pressões at mosf éricas dif erenciadas e consequent ement e a moviment ação das massas de ar e de água.
Concomit ant ement e, a t opograf ia prot ege ou expõe cert o local à capt ação de radiação solar, dependendo de sua declividade, orient ação, exposição ou elevação (alt it ude). A cobert ura veget al t ambém exerce um t rabalho import ant íssimo na absorção de radiação solar e prot eção da superf ície do solo.
A radiação de ondas curt as (radiação diret a + radiação dif usa) que alcança a superf ície da t erra, part e dela é absorvida pela superf ície e depois é emit ida para at mosf era como radiação de ondas longas (calor). Assim, a t emperat ura do ar é principalment e aquecida pelo solo e não diret ament e pelo sol.
As moléculas de ar da at mosf era dispersam ondas curt as e as luzes azuis e violet as, por isso o céu é azul, o aument o de part ículas de poeira na at mosf era f az com que o ar se t orne mais t urvo e conseqüent ement e a proporção da dispersão de luz amarela e vermelha aument a, t ornando o céu branco. Ist o é o que ocorre nas cidades à medida que a quant idade de poluição é comument e maior.
A at mosf era urbana cont ém muit a poluição const it uída por part ículas sólidas, isso f az com que o calor f ique ret ido na at mosf era, causando o ef eit o est uda. Simult aneament e, a superf ície urbana art if icial muda signif icant ement e o balanço da radiação solar em comparação às áreas não urbanas.
O f enômeno conhecido e que cont ribui ainda mais na ret enção de radiação em áreas urbanas é a capt ura solar, que ocorre devido à f ormação dos
2
canyons urbanos3. A radiação é capt urada pelas superf ícies que f ormam o canyon. Isso cria mais oport unidades para absorção de radiação. A quant idade de radiação solar recebida por um canyon urbano, como um t odo, depende do f at or de visibilidade do céu4 (Figura 02) e da orient ação do canyon.
Figura 02 – Fator de Visibilidade do Céu em recintos urbanos Font e: Adapt ado de Mascaró (2004, p. 55)
A subst it uição da f orma original do meio ambient e por mat eriais de caract eríst icas dif erenciadas como o asf alt o e concret o f az com que a radiação solar sej a absorvida por est es mat eriais e convert ida em ondas de calor que f icarão armazenadas, (o asf alt o pode chegar a 46ºC em um dia de verão enquant o que a grama não ult rapassa os 32ºC. A const rução de prédios cria uma barreira para os vent os não deixando que o calor sej a dissipado.
No ambient e urbano, o balanço energét ico se modif ica, os mat eriais const rut ivos da superf ície urbana t endem a absorver mais calor, dependendo de sua condut ividade t érmica5, admit ância t érmica6, albedo (ref let ância à radiação solar)7, calor específ ico do mat erial,8 et c. (Figura 03).
3
Canyos Urbanos - Element o comum na est rut ura urbana f ormado por ruas com f ilas de prédios alt os em ambos os lados, análogo a um canyon de um rio (WYPYCH, 2003).
4
Fator de visibilidade do céu (ψ) – É det erminado pela relação ent re a largura (L) e alt ura (H) dos recint os urbanos, ele det ermina a t axa de resf riament o do local. Mascaró (2004, p. 56)
5
Condutividade térmica - Propriedade f ísica de um mat erial homogêneo e isót ropo, no qual se verif ica um f luxo de calor const ant e, com densidade de 1 Wat t por met ro quadrado, quando submet ido a um gradient e de t emperat ura unif orme de 1 Kelvin por met ro² (ABNT, 2003).
6
Admitânica térmica - Taxa de f luxo de calor ent re a superf ície int erna de um element o ou component e const rut ivo e o ar, por unidade de variação de t emperat ura (ABNT, 2003).
7
Albedo - Uma part e da radiação solar diret a e dif usa incident e é ref let ida na f orma de ondas curt as. Essa radiação é represent ada no balanço de radiação pelo coef icient e de ref lexão, chamado de albedo da superf ície (GALVANI, 2000).
8
Figura 03 – Esquema da transmissão, absorção e reflexão da radiação solar Font e: Adapt ado de Givoni (1981, p. 183)
Ao longo do dia, o const ruído esf ria mais lent ament e do que a at mosf era, esse calor somado ao calor ainda exist ent e na at mosf era e ao calor produzido pela ação humana ocasionam um acúmulo de energia (Figura 04). Assim, a t emperat ura do ar é sempre maior no meio urbano do que em seus arredores, esse f enômeno é chamado de Ilha de Calor Urbana.
Figura 04 – Calor emitido para atmosfera de uma cidade Font e: Adapt ado de Wypych (2003)
element os met eorológicos, t ais como: t emperat ura, pressão, vent o, chuva umidade, et c.
Temperatura do ar
A t emperat ura do ar9 é o element o climát ico e um dos ef eit os mais import ant es da radiação, ela depende da variação t emporal e espacial de out ros element os e f at ores climát icos, os quais t ambém inf luem no balanço da radiação, são eles: a lat it ude, a hora do dia e dia do ano, os quais det erminam a alt ura do sol e a int ensidade e duração da radiação solar incident e; a cobert ura de nuvens af et a o f luxo t ant o da radiação solar como da radiação t errest re e a nat ureza da superf ície que det ermina o albedo e a percent agem da radiação solar absorvida usada para aqueciment o do ar pelo calor sensível10 e calor lat ent e11.
O balanço de calor ocorre da seguint e maneira, como o solo esquent a mais devagar que o ar, no início do dia, o ar é mais f rio que o solo, para ocorrer o balanço, o calor t ransf ere-se do ar para o solo, pela noit e, a t ransf erência de calor por convecção se invert e, as superf ícies perdem calor para a at mosf era.
No meio urbano, onde há indúst rias, t ransport e e condicionament o do ar, a radiação solar não é a única grande f ont e de energia recebida, o calor antrópico12, dependendo do t amanho dos produt ores de calor, a ação ant rópica f az com que essa energia chegue a ser quat ro vezes maior que a energia recebida pelo sol. Num ciclo anual, a int ensidade da emissão do calor ant ropogênico inf luencia diret ament e a int ensidade da ilha de calor urbana.
Out ros f at ores que t ambém det erminam a t emperat ura do ar são a moviment ação das massas de ar; o aqueciment o dif erencial da t erra e da água, a proximidade aos corpos de água; assim como as corrent es oceânicas; a alt it ude
9
Temperatura é uma medida da energia cinét ica média das moléculas ou át omos individuais. A quant idade de calor depende da massa do mat erial e a t emperat ura não. Embora os conceit os de calor e t emperat ura sej am dist int os, eles são relacionados. A t emperat ura de uma parcela de ar pode mudar quando o ar ganha ou perde calor, mas ist o não é sempre necessário, pois pode haver t ambém mudança de f ase da água cont ida no ar ou mudança de volume da parcela de ar, associada com o ganho ou perda de calor (GALVANI, 2000).
10
Calor sensível – é aquele t ransf erido ent re duas porções de mat éria com dif erenças de t emperat ura (SCHMID, 2006, p. 219).
11
Calor latente – é a porção de energia necessária para mudar o est ado f ísico da mat éria: ou sej a, de mudar de est ado sólido, líquido ou gasoso (SCHMID, 2006, p. 219).
12Calor antrópico – calor produzido em f unção das at ividades humanas (aqueciment os e arref eciment os de edif ícios,
local relat iva ao mar, devido a sua pressão at mosf érica, áreas com alt it ude maiores t endem a ser mais f rias que as áreas com alt it udes menores. Há em média um decréscimo de 0,6ºC a cada 100m de alt it ude, embora esse valor sej a modif icado pela concent ração de vapor de água na at mosf era e sua posição geográf ica.
Movimento do ar
Em virt ude do aqueciment o solar dif erenciado das massas t errest res ocorrem dif erenças de pressão at mosf érica, essas dif erenças encont ram o equilíbrio com o moviment o das massas de ar – os vent os. Para a maioria dos vent os, o sol é a f orça direcional, mas exist em out ras f orças que t ambém são import ant es.
Além da variação de pressão at mosf érica, a velocidade do vent o t ambém é result ado do at rit o com a superf ície. Considerando um mesmo gradient e de pressão e duas superf ícies; uma homogênea (f lorest a, por exemplo) e out ra com variações no perf il (rugosa) com at rit o elevado, t em-se como result ado uma velocidade do vent o maior naquela superf ície homogênea.
Isso implica que o aument o da rugosidade da superf ície – prédios, casas, indúst rias, por exemplo, promovem uma diminuição da velocidade das massas de ar, cont ribuindo para diminuir a dispersão de poluent es at mosf éricos e dissipação de calor por convecção.
Segundo Cost a (2003a) em t ermos locais, “ as corrent es de ar sof rem inf luência da t opograf ia, das dif erenças de t emperat ura do ar causadas pelos dif erent es índices de absorção de calor dos mat eriais de revest iment os do solo, das const ruções e veget ação.” De t odos os element os climát icos, “ as condições da velocidade do vent o são as mais modif icadas pela urbanização, por sua vez é o que mais pode ser cont rolado e modif icado pelo desenho urbano” .
dessas mudanças int erf iram no conf ort o t érmico de regiões com clima quent e-úmido.
Para Bit t encourt e Cândido (2005) o conf ort o t érmico nas const ruções em clima quent e-úmido depende do alt o grau do moviment o de ar e da prevenção de ganhos de calor.
Umidade absoluta do ar13
A umidade absolut a é a quant idade de vapor d’ água exist ent e numa porção de at mosf era num det erminado moment o. Exist e t ambém o pont o de sat uração, que é a quant idade de vapor d’ água suport ável por essa mesma porção de at mosf era. A umidade relat iva do ar é a relação percent ual ent re a umidade absolut a e o pont o de sat uração.
Segundo Landsberg apud Lowry (1967) a cidade comparada ao campo possuir 6% menos que a média anual de umidade relat iva do ar, apesar de 10% mais de precipit ação. Isso acont ece porque a cidade t em dif erent es f ormas de evacuar a precipit ação. Ela é rapidament e removida da superf ície impermeável das cidades por escoadouros, calhas e esgot os. (LOWRY, 1967)
Em regiões de clima quent e-úmido é import ant e ressalt ar que a alt a t axa de umidade relat iva do ar cont ribui muit o para o desconf ort o t érmico. Dessa f orma a redução da umidade relat iva do ar nas áreas int ra-urbanas pode ser considerada um ef eit o posit ivo da urbanização.
A exist ência de água na at mosf era e suas mudanças de f ase desempenham papel import ant íssimo em vários processos f ísicos nat urais, como o t ransport e e a dist ribuição de calor na at mosf era, a evaporação e evapot ranspiração, e absorção de diversos compriment os de onda da radiação solar e t errest re.
13
Precipitação
A chuva ou precipit ação pluvial, nas regiões t ropicais, é a principal f orma pela qual a água ret orna da at mosf era para a superf ície t errest re após os processos de evaporação e condensação, complet ando assim o ciclo hidrológico (a circulação incessant e da água ent re seus reservat órios oceânico, t errest re e at mosf érico).
Geralment e, a precipit ação e a f ormação de névoa, para algumas cidades, são observadas em maior f reqüência. Esses f enômenos são f avorecidos pela alt a umidade do ar e pela presença de grande quant idade de poluição do ar servindo como núcleo de condensação. A f ormação das nuvens é aument ada pela convecção int ensif icada pela ilha de calor urbana, e a f ormação de nevoeiro, pela baixa velocidade do vent o ou a f alt a dest e.
No ent ant o, t oda cidade est á localizada em cert a t opograf ia, lat it ude, dist ância do mar, et c. e est as condições locais podem modif icar as propriedades do seu clima. E mais, a presença de grandes f ábricas e indúst rias pode f avorecer alguns processos, ex. emissão de poluição do ar, calor ant ropogênico ou grandes quant idades de vapor de água do resf riament o de t orres ou f ábricas.
Topografia
A t opograf ia compreende a declividade, a orient ação à exposição de radiação solar e a elevação das ondulações da superf ície. Assim, pequenas mudanças de elevação e de orient ação podem produzir variações signif icat ivas em lugares separados por pequenas dist âncias, ou sej a, vários microclimas. A f orma da superf ície af et a part icularment e o microclima, principalment e a velocidade e direção dos f luxos de ar que podem ser desviados ou canalizados dependendo da t opograf ia (BUSTOS ROMERO, 1988).
barlavent o e sot avent o14 das colinas e mont anhas; e ainda a t emperat ura do ar em dif erent es alt uras, pois a mesma diminui com a alt it ude. Dessa f orma, os acident es do t erreno cont rolam o f luxo e a dist ribuição da t emperat ura do ar (HOUGH, 1995).
A vent ilação cruzada nos edif ícios sit uados a sot avent o de out ros pode ser maximizada se aqueles f orem localizados a uma dist ância igual ou maior que 6 vezes a alt ura dos que est ão a barlavent o. Est a dist ância pode ser reduzida quando as est rut uras a barlavent o possuem passagens de vent o f reqüent es, como nos pilot is (VILLAS BOAS, 1985).
Em clima quent e-úmido, as caract eríst icas da t opograf ia exercem uma grande inf luencia nas mudanças do microclima, sendo que a declividade, orient ação é a grande responsável pela exposição do local a radiação solar, e ela que impõe barreiras à circulação dos vent os.
A orient ação das ruas, de acordo com Givoni (1998) pode af et ar o clima urbano de várias maneiras, por meio das condições do vent o na área urbana como um t odo, sol e sombra nas ruas e calçadas, exposição solar dos edif ícios e pot encial de vent ilação dos edif ícios ao longo da rua.
Sua orient ação Nort Sul da rua pode result ar em uma orient ação Lest e-Oest e dos edif ícios ao longo e paralelo à mesma, o que irá causar uma exposição solar desf avorável para est es edif ícios. Em relação à vent ilação, quando as ruas são paralelas a direção do vent o se cria uma passagem livre de obst áculos at ravés do qual os vent os predominant ement e podem penet rar na área int ra-urbana15.
O est udo da t ipologia urbana f eit o por Oliveira (1988) est abelece os at ribut os da f orma urbana quant o ao sít io, que t rat a do relevo; e quant o à massa edif icada, ou t ipologia urbana, onde element os como f ormat o, rugosidade, porosidade, permeabilidade e veget ação são considerados como at ribut os bioclimat izant es da f orma. Esses at ribut os serão conhecidos a seguir.
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Barlavento e Sotavento – A área pode apresent ar dois comport ament os dist int os: área à sot avent o, com a velocidade do ar reduzida, e área à barlavent o, onde a velocidade é acent uada pela inexist ência de barreiras ao vent o (VILLAS BOAS, 1985).
15 Área intra-urbana - O modelo de Lowry (1964) apud Almeida (2003) organiza a economia do espaço int ra-urbano em
1.1.2 Elementos da forma urbana
Uso do solo
É preciso esclarecer que o import ant e é o modelo de ocupação urbana, sej am horizont al ou vert ical, mas que sej a adequado às condições de conf ort o t érmico de cada região (DUARTE, 2000).
De acordo com Scherer et al (s.d.) apud Cost a (2003a) mudanças no uso do solo não causam mudanças diret as nos element os climát icos, mas event ualment e inst alam novos f at ores que inf luenciam diret ament e nessas mudanças. Alguns exemplos são mudanças no t amanho e dist ribuição da rugosidade, dos mat eriais de revest iment o (com dif erent es capacidades t érmicas) e na composição dos emissores de poluição do ar, com o aument o da f rot a de veículos aut omot ores.
Mont eiro apud Araúj o (2004) def ine a ut ilização da cart a de uso do solo como document o básico e imprescindível ao est udo do clima urbano. Para que est a caract erização promova uma sínt ese de análise geográf ica mais precisa deve ser considerado o component e albedo at ravés das cores e t onalidades das superf ícies const ruídas.
Tarif a e Azevedo (2001) revelaram que a realidade concret a e os espaços f ísicos e sociais da Met rópole São Paulo são indissociáveis, e que compõem dialet icament e uma t ot alidade espacial e t emporal. Um dos cont roles climát icos def inidores dos espaços em seus est udos, port ant o, é o uso do solo.
Densidade construída
Cont udo, no ambient e urbano, nenhuma inf ormação deve ser desperdiçada, sej am os dif erent es índices de densidade const ruída na cidade que af et am os microclimas e, que pelo seu ef eit o cumulat ivo, det erminam a modif icação do clima regional pela urbanização. Podendo subst it uir o parâmet ro densidade populacional ou índice de veget ação por habit ant e, usados em alguns modelos para t rat ar os f enômenos climát icos urbanos, por densidade const ruída.
Ela apresent a uma relação causal mais f ort e, ao lado do alt o índice de radiação solar, para o superaqueciment o urbano. É mais permanent e e relat ivament e f ácil de ser quant if icada (DUARTE e SERRA, 2003, p. 10). Ambas as sit uações são encont radas no bairro do Renascença II, alt ament e vert icalizado em uma cidade de clima quent e-úmido.
Gabarito das edificações
A crescent e vert icalização das cidades gera necessidade da criação de novas conf igurações espaciais que at endam essa nova est rut ura. Considerando que a vert icalização possui aspect os posit ivos e negat ivos em clima quent e-úmido, Cost a (2003) apresent a pont os posit ivos da vert icalização das const ruções: a ot imização do uso do solo, amenidade climát icas result ant e da alt ura (para os usuários de edif ícios), a racionalização dos cust os da habit ação e nova inf ra-est rut ura; a minimização das dist âncias percorridas, ocasionando a redução de gases poluent e na at mosf era, e a segurança.
Em clima quent e-úmido, como é o caso do bairro do Renascença II, o acréscimo da absorção de calor ocasionado pela densa massa const ruída e as caract eríst icas f ísicas de seus mat eriais pode ocasiona ef eit os negat ivos para o conf ort o t érmico de seus usuários.
Quando os edif ícios alt os são const ruídos ent re os edif ícios mais baixos gera t urbulência, melhorando a circulação das massas de ar na região e melhorando as condições de conf ort o t érmico dos espaços ext ernos e int ernos em clima quent e-úmido (Figura 05).
Figura 05 – Configuração com diferença de altura no recinto urbano e possível trajetória dos ventos
Font e: Adapt ado de Araúj o (2004) e Bust os Romero (2001)
Duarte e Serra (2003) acredit am que a vert icalização não sej a um mal em si, o problema é o desequilíbrio da densidade const ruída com a veget ação e os corpos de água. Além dos casos quando a legislação municipal exige recuos que não são suf icient es para a circulação dos vent os, f ormando obst áculos para a vent ilação.
Rugosidade e porosidade
Para Landsberg (1981), “ a rugosidade urbana, associada a grande condut ividade t érmica dos mat eriais de const rução, como o concret o, causam ef eit os complexos de ref lexão da radiação solar” . As superf ícies aquecidas, inf luenciadas pelo ar, at uam como um sist ema de aqueciment o de grandes volumes de ar. As edif icações agem como obst áculo ao vent o, modif icando os f luxos nat urais e dif icult ando a dispersão do calor em climas j á adversos como o quent e-úmido.
const it uída de espaços e massa const ruída – que ent ram em cont at o diret o com as massas de ar (Figura 06).
Figura 06 – Rugosidade e porosidade de uma trama urbana Font e: Adapt ado de Araúj o (2004)
Segundo Oliveira (1993), a porosidade é um at ribut o da f orma urbana que det ermina uma maior ou menor penet ração dos vent os na est rut ura urbana, a porosidade de uma f ração urbana depende de 3 (t rês) aspect os: t ipo de t rama, orient ação da t rama e o grau de cont inuidade da t rama (FLORENSA apud OLIVEIRA, 1993).
A t rama urbana aqui considerada é aquela f ormada pelos cheios e vazios, ou sej a, pela massa edif icada e pelos espaços que a permeiam. Uma t rama de vias urbanas necessariament e não def ine esses espaços, principalment e quando o desenho urbano – seguindo dit ames da arquit et ura moderna – não f az coincidir os limit es do edif ício com os limit es do lot e início da rua.
Áreas verdes
A veget ação em áreas urbanas possui muit as f unções, sendo f undament al para at enuar problemas ambient ais e sociais enf rent ados pelos usuários de áreas ext ernas em cidade de clima quent e-úmido.
Segundo Koenigsberger et al (1977) a veget ação t em um ef eit o moderador sobre o clima local em amenizar a t emperat ura do ar, aument ar a umidade relat iva do ar, absorver a radiação solar e cont rolar o moviment o do ar.
Para Spirn (1995) apud Duart e (2000) o ef eit o climát ico de um parque sombreado est ende-se às ruas adj acent es, suas f olhas f ilt ram a poeira do ar e execut am a evapot ranspiração.
Para Givoni (1991) apud Duart e (2000), a inf luência desses parques urbanos e espaços abert os no clima urbano se est endem soment e a uma curt a dist ância em ambient es densament e const ruídos, cont udo af irma que essas áreas proporcionam área de lazer e descanso com clima agradável para seus usuários.
Umas das f unções mais import ant es da arborização no meio ambient e urbano de lugares com clima quent e-úmido, como o de São Luis-MA é o sombreament o, sua principal f inalidade é amenizar as alt as t emperat uras do ar na est ação sem chuvas (MASCARÓ; MASCARÓ, 2002).
È import ant e o prof undo conheciment o da veget ação adequada, em climas como o de São Luis, onde nos seis primeiros meses do ano chove int ermit ent ement e, devem-se evit ar problemas como o excesso de sombreament o sobre as calçadas nessa época do ano, podendo ocorrer acúmulo de limo, t ornando-as insalubres e escorregadiornando-as.
Segundo Duart e (2000, p. 89) a maior cont ribuição da veget ação é sombra, em um dia quent e de verão a t emperat ura média das paredes sombreadas por uma combinação de árvores e arbust os é reduzida de 13,5ºC a 15,5ºC e que t repadeiras reduzem a t emperat ura superf icial dos f echament os em 10ºC a 12ºC.
Permeabilidade (recobrimento do solo)
Segundo Araúj o (2004) a permeabilidade do solo const it ui-se num dos at ribut os morf ológicos condicionant es do clima urbano e da melhoria das condições microclimát icas dos diversos espaços que f ormam as cidades.
cont eúdo de umidade na at mosf era, os quais f uncionam como amenizadores da t emperat ura do ar. Assim, considera-se f at or import ant íssimo a escolha do t ipo de recobriment o do solo em áreas de clima quent e-úmido, onde est á localizada a cidade de São Luis-MA.
O revest iment o do solo int erf ere nas condições climát icas locais. Os mat eriais de revest iment o, não só paviment ação das ruas, mas no nível das edif icações, alt eram sobremaneira as condições de porosidade e, conseqüent ement e, de drenagem do solo, acarret ando alt erações na umidade do ar e pluviosidade locais (Figura 07).
Figura 07 – Tipos de pavimentação Font e: Arquivo próprio
Os element os nat urais são os mais recomendados e que melhor respondem ao equilíbrio dos espaços urbanos, pois t endem a moderar os ext remos de t emperat ura do ar e est abilizar as condições microclimát icas. A veget ação deve subst it uir, quando possível, qualquer t ipo de paviment ação, pois a t emperat ura de uma superf ície de grama em dias ensolarados no verão f ica bast ant e reduzida em relação à superf ície const ruída. Bust os Romero (2001) af irma que as superf ícies gramadas devem subst it uir as paviment adas para reduzir a absorção da radiação solar e ref lexão sobre as superf ícies const ruídas, além de promover a permeabilidade do solo.
