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BARBIERI, Lucas Ribeiro ; RIBOLDI, Leonardo Coelho de Oliveira²; SEKINE,
3
Elizabete Satsuki ; BUENO, Paulo Agenor Alves⁴
RESUMO: O presente trabalho correlaciona a quantidade de vegetação com o conforto térmico do ambiente de estudo, a Universidade Tecnológica Federal do Paraná – Campo Mourão. Para a realização do estudo foi feita uma revisão bibliográfica sobre o assunto, um reconhecimento da área, amostragem de dados de temperatura e umidade e a obtenção de imagem via satélite. Para o experimento utilizamos três áreas distintas e coletamos dados em dois períodos de cada dia coletado. Para o cálculo do conforto térmico utilizamos o índice de Thom (1959). Os resultados não demonstraram diferença estatística, porém a observação e análise dos dados brutos demonstraram diferenças entre as áreas, devido sua ocupação. O campus estudado carece de estudos e planejamento das áreas verdes, que têm papel importante na diminuição do desconforto térmico.
Palavras-chave: Arborização Urbana; Ilhas de calor; Bioclimatologia.
INFLUENCE OF VEGETATION IN THE THERMAL COMFORT OF UTFPR CAMPUS - CAMPO MOURÃO – PR
ABSTRACT: The present work correlates the amount of vegetation with the thermal comfort of the study environment, the Federal Technological University of Paraná - Campo Mourão. For the accomplishment of the study a bibliographic review on the subject was made, a reconnaissance of the area, sampling of data of temperature and humidity and the obtaining of satellite image. For the experiment we used three distinct areas and collected data in two periods of each day collected. For the calculation of thermal comfort we used the index of Thom (1959). The results showed no statistical difference, but the observation and analysis of the raw data showed differences among the areas, due to their occupation. The studied campus lacks studies and planning of green areas, which play an important role in reducing thermal discomfort.
Keywords: Urban Arborization; Heat Islands; Bioclimatology.
¹Graduando em Engenharia Ambiental - UTFPR. E-mail: lucasribeiro_barbieri@hotmail.com.
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Graduando em Engenharia Ambiental - UTFPR. E-mail: leo_riboldi@hotmail.com.
INTRODUÇÃO
O conforto térmico ajuda no desempenho, nas atividades intelectuais, manuais e perceptivas e, em geral, as pessoas apresentam um melhor rendimento quando as atividades são realizadas em um ambiente com conforto térmico, além de que o conforto térmico ajuda na conservação de energia (LIMA & AMORIM, 2012). Os índices de desconforto foram desenvolvidos englobando diferentes aspectos como o índice biofísico, que correlaciona os elementos de conforto com trocas de calor entre o corpo e o ambiente, índice fisiológico, que se baseia nas reações fisiológicas como temperatura, umidade do ar, vento e radiação solar e o índice subjetivo, que se baseia nas sensações subjetivas de conforto experimentadas em condições que os elementos de conforto térmico variam (FROTA & SCHIFFER, 2006).
A vegetação desempenha papel fundamental no controle da temperatura do ambiente atenuando grande parte da radiação solar incidente, através do sombreamento lançado e através do consumo da energia para a evapotranspiração na superfície da folha (FURTADO, 1994). Torna-se fundamental a manutenção de áreas verdes urbanas com o propósito de mitigar o desconforto térmico sofrido pelos cidadãos nos espaços livres onde se busca a socialização e a pratica de lazeres para o bem estar ( SHAMS et al, 2009).
A área de estudo do presente trabalho é a Universidade Tecnológica Federal do Paraná campus Campo Mourão para verificar a correlação entre as variáveis temperatura e umidade para obter o índice de desconforto térmico proposto por Thom (1959) adaptado por Giles (1990).
METODOLOGIA
As coletas foram feitas em três locais: praça, bosque e estacionamento. Em cada local foram escolhidos 5 pontos para coleta chamados de P1, P2, P3, P4 e P5 (Figura 01).
Foram coletadas as variáveis temperatura (ºC) e umidade (%), utilizando o termohigroanemômetro para a obtenção do índice de desconforto, durante os meses de setembro, outubro e novembro nos horários de 10h e 15h30min, com um total de oito dias de coleta.
Figura 01: Universidade Tecnológica Federal do Paraná - Campo Mourão.
Foi utilizado no trabalho o Índice de desconforto térmico de Thom (1959) trabalhado posteriormente por Giles et al. (1990), sendo bom para climas tropicais e de fácil cálculo ajudando na obtenção de rápidos resultados conforme nos diz o trabalho de Lima & Amorim (2012). Esse índice usa apenas duas variáveis para calcular o desconforto térmico, que são a temperatura e a umidade. Calculado pela formula a seguir:
IDT = T – (0,55 – 0, 0055 UR) (T-14, 5)
Sendo T a temperatura do ar (°C) e UR a umidade relativa do ar (%). Depois de calculado os índices de todos os pontos, os mesmos foram analisados a partir da Figura 02 proposta por Giles et al (1990).
Após os cálculos e classificação dos índices foi feito um cálculo de áreas verdes representado por todo tipo de vegetação presente nas três áreas escolhidas, através de geoprocessamento de imagens, onde a imagem será projetada através da plataforma Bing Maps inserida no software aberto SAS Planet que depois é importada para o programa Spring 5.4 ( , onde foi segmentada e em seguida classificada com ao método de análise Bhattacharya, dividido em quatro classes, sendo três delas sobre a vegetação das áreas estudadas (estacionamento, bosque e praça), Estrutura e o restante classificado como Outros. A imagem utilizada para classificação é de outubro de 2013. Após a classificação as informações da imagem classificada são importadas para o software QGIS Wien 2.14 (QGIS Development Team) para obtenção de mapas e dados quantitativos sobre área de vegetação.
Utilizando o aplicativo BioEstat 5.0 (AYRES et al. 2007.) foi aplicado um teste para saber se houve diferença dos IDT entre os horários da manha e da tarde nas coletas dos três locais, respeitando o teste de normalidade D'Agostino Pearson, visto que os dados possuíam distribuição normal aplicou-se o teste Z de duas amostras independente, com o par de hipóteses (H0 e H1), ou seja, H0 não há diferença do IDT entre os horários da manhã e da tarde dos locais coletados e H1 significando que há diferença dos IDT entre horários de manhã e tarde dos três locais coletados.
Foi feito o teste de normalidade Shapiro-Wilk, dado a normalidade, foi aplicado o teste de variância da Anova de um critério com o par de hipóteses (H0 e H1) sendo H0 não há diferença entre os 5 pontos coletados de cada lugar respectivo no período da manha e da tarde e H1há diferença entre os 5 pontos de cada lugar respectivo tanto no período da manha quanto no período da tarde, lembrando que foi aplicado o teste para cada área separadamente e feito dois testes para cada área, separadas por período , ou seja um teste para manha e um teste para tarde.
Para compreender se existe diferença de IDT entre os três locais estudados no horário da manha e da tarde foi verificado primeiramente a normalidade D' Agostino Pearson, assim verificado a normalidade foi aplicado o teste Anova de um critério com o par de hipóteses (H0 e H1) sendo H0 os dados de IDT dos locais não possuem diferença significativa e H1 os dados de IDT dos locais se diferem,sendo novamente separados os testes, de acordo com o período analisado, ou seja, um teste da diferença de IDT entre os três locais no período da manha e outro para tarde. Através do Excel foi feito gráficos comparando a freqüência de ocorrência de IDT em classes estabelecidas de acordo com Giles et al (1990) para cada área no período da tarde e da manhã.
RESULTADOS
Após as analises constatou-se diferença entre a manha e tarde dos três locais, com o mínimo da manha 19, 272 e máximo 29,3217, já para tarde possui mínimo de 21, 1939 e máximo de 29,7717, pode ser observado no (Figura 3).
Figura 03: Índice de Desconforto Térmico para as amostras dos 3 locais.
Utilizando o teste de variância Anova de um critério para verificar se há diferença entre os pontos pode ser visualizado na figura 3.
Na praça no período da manhã (p = 0.9818) não houve diferença entre os pontos, sendo o P1 = 23.1621, P2 = 22.9011, P3 = 23.0728, P4 = 23.6563, P5 = 23.6444 (Figura 4. A1). No período da tarde (p =0.9943) também não houve diferença (P1=25.1325, P2 =24.9922, P3 = 25.2411, P4=25.1923, P5 = 25.1317) Figura 4. A2.
No bosque não houve diferença no IDT no período da manhã (p = 0.9914) e no período da tarde ((p = 0.9079). As médias aritméticas do IDT dos pontos foram para P1= 24.6760, P2=25.0070, P3=24.4607, P4=24.5462 e P5 =24.5110 pela manhã e P1= 25.4875, P2 = 25.0795, P3 = 24.8265, P4= 25.3085, P5=25.1822 no período da tarde (Figura 4-B).
Também no estacionamento não foram verificadas diferenças: período da manhã (p=0.9405), com as médias aritméticas do IDT P1 =24.2883, P2=24.3999, P3=25.0792, P4=23.8407e P5=24.0132 e período da tarde (p =0.7065) e as médias aritméticas P1=25.6375, P2=25.6979, P3=26.9894, P4=25.9772 e P5 =25.7679 (Figura 4-C).
A figura 5 mostra a distribuição de frequência dos IDT na classificação de Giles et al (1990) no período estudado. Houve diferença na distribuição de IDT na área da praça.
Figura 04: Índice de Desconforto Térmico. A1 e A2 (Praça manhã e tarde); B1 e B2 (Bosque manhã e tarde); C1 e C2 (Estacionamento manhã e tarde).
Na área do Bosque no período da manhã não houve diferença significativa entre os pontos, tendo como médias aritméticas valores em torno de 24,5 para o IDT, “Mais de 50% da população sente desconforto”, porém analisando os dados separadamente, observa-se que o ponto 5 chegou a apresentar uma vez um IDT classificado como “O desconforto é muito forte e perigoso”. No período da tarde também não existe diferença estatística entre os pontos, tendo como médias aritméticas valores entorno de 25 para o IDT, “Mais de 50% da população sente desconforto” e mesmo analisando os dados separadamente no período da tarde não foi encontrado diferença significante entre os pontos.
No Estacionamento no período da manhã não existe diferença estatística entre os pontos, tendo como médias aritméticas valores em torno de 24 e 25, “Mais de 50% da população sente desconforto”, porém analisando os dados separadamente observa-se na Figura 2 e na figura 5-C2, a diferença entre os pontos coletados visando um média do IDT maior para o ponto 3 (centro da área), devido ao fato do grande fluxo de carros e pessoas neste ponto, maior incidência de luz solar e não ter cobertura vegetal, como mostrado na Figura 1. No período da tarde também não existe diferença estatística entre os pontos coletados, as médias aritméticas variam entorno de 25 e 26 no IDT, “Mais de 50% da população sente desconforto” e novamente ao analisar os dados separados (Figura 2) fica explicito que o ponto 3 tem maior desconforto térmico, com 2 amostras tendo IDT classificado como “O Desconforto é muito forte e perigoso”.
Não houve diferença entre as três áreas no período da manhã (p = 0.0899) entre as três áreas no período da manha, com o mínimo do estacionamento de 19.4343 e Maximo de 29.3217, já para praça mínimo é de 19.2724 e Maximo é de 28.9271, por ultimo bosque com mínimo de 19.8561 e Máximo de 29.1540. Também não foi verificada diferença no período da tarde (p = 0.0943) com o mínimo do estacionamento de 22.9990 e Máximo de 29.7717, já para praça mínimo 22.2177 e Máximo 29.0118, por último bosque com mínimo 21.1939 e Máximo 28.92, logo observando as médias aritméticas para o estacionamento 26.0140, Praça 24.9959 e bosque 25.1768, nota-se pela Figura 6.
Figura 07: Uso do Solo da UTFPR – Campo Mourão.
Figura 08: Área coberta por vegetação.
Através do Uso do Solo (Figura 7 e Figura 8), observamos a diferença na quantidade de vegetação em cada área. Assim relacionando os valores mais autos de IDT encontrados na área do estacionamento com a sua área de cobertura vegetal sendo a menor entre as áreas, 993,8m², tendo as outras áreas 3.562,9m² (Praça) e 6.895,3m² (Bosque). Assim como mostrado a cima, o ponto 3 do Estacionamento é o ponto com maiores valores de IDT, devido ao fato de ser o ponto central, localizado no asfalto onde não tem cobertura vegetal.
Segundo Shams et al (2009), é comprovado que a presença de vegetação no ambiente urbano, favorece o conforto térmico, e ainda desempenha funções tais como: visão paisagística, melhorias ecológica e psicológica à população, alem de que seu emprego em espaços livres públicos traz benefícios consideráveis aos mesmos, os quais desempenham uma função ímpar na qualidade de vida das comunidades “Nota-se que o
estudo e a documentação dos efeitos das áreas vegetadas sobre o clima das cidades são importantes mecanismos para prover um melhor esclarecimento sobre a importância da arborização nas cidades” (SHAMS et al., 2009).
CONCLUSÃO
É possível notar a importância do estudo e análise dos efeitos da vegetação em áreas urbanizadas como um agente favorecedor do conforto térmico além de outras funções como, por exemplo, visão paisagística e melhorias ecológicas.
Estatisticamente não existiu comprovação a favor da vegetação sobre o conforto térmico, porém não quer dizer que não exista. Ao analisar os dados brutos separadamente foi verificada a existência de diferenças nos índices de desconforto de pontos sem área vegetal e cobertura asfáltica, como por exemplo, o ponto 3 do estacionamento que ficou estabelecido no centro da área, onde não existe cobertura vegetal, apenas asfalto, gerando valores de IDT classificados como “O desconforto é muito forte e perigoso” (Giles et al, 1990).
REFERÊNCIAS
AYRES M., AYRES J.R.M., AYRES D.L.; SANTOS A.S. BioEstat 5.0 -
AplicaçõesEstatísticas nas Áreas das Ciências Biológicas e Médicas: Sociedade Civil Mamirauá, Belém. CNPq, Brasília. 290p. 2007.
FROTA, A. B.; SCHIFFER, S. R. Manual de conforto térmico: arquitetura, urbanismo. 7. ed. São Paulo: Studio Nobel, 2006.
FURTADO, A. E. Simulação e análise da utilização da vegetação como
anteparo às radiações solares em uma edificação. Dissertação (Mestrado em Conforto Ambiental) – Faculdade de Arquitetura e Urbanismo, Universidade Federal do Rio de Janeiro, 138p., Rio de Janeiro, 1994.
GILES, D. B.; BALAFOUTS, C.; MAHERAS, P. (1990). Too Hot For Comfort: The Heatwaves in Greece in 1987 and 1988. International Journal of
contextualização para o ensino de Termodinâmica (Material do Professor). 2012.
QGIS Development Team. Disponível em: <https://www.qgis.org/ >. Acesso em 29 ago. 2016.
THOM, E. C. The discomfort index. Weatherwise. Vol. 12. 1959, p 57-60. SHAMS, J.; GIACOMELI, D.; SUCOMINE, N. Emprego da Arborização na Melhoria do Conforto Térmico nos Espaços Livres Públicos. Revista da Sociedade
