UNIVERSIDADE TECNOLÓGICA FEDERAL DO PARANÁ DEPARTAMENTO ACADÊMICO DE CONSTRUÇÃO CIVIL
CURSO DE ENGENHARIA CIVIL
GABRIEL JOSÉ ALEXANDRE DA SILVA RENAN FERRI
ANÁLISE DO DESEMPENHO TÉRMICO, LUMÍNICO E
ACÚSTICO: ESTUDO DO BLOCO J DA UTFPR CAMPUS DE PATO
BRANCO
TRABALHO DE CONCLUSÃO DE CURSO
PATO BRANCO 2018
GABRIEL JOSÉ ALEXANDRE DA SILVA RENAN FERRI
ANÁLISE DO DESEMPENHO TÉRMICO, LUMÍNICO E ACÚSTICO:
ESTUDO DO BLOCO J DA UTFPR CAMPUS DE PATO BRANCO
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como requisito parcial à obtenção do título de Bacharel em Engenharia Civil, da Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Campus Pato Branco.
Orientador: Prof. Dr. Volmir Sabbi
PATO BRANCO 2018
TERMO DE APROVAÇÃO
ANÁLISE DO DESEMPENHO TÉRMICO, LUMÍNICO E ACÚSTICO:
ESTUDO DO BLOCO J DA UTFPR CAMPUS DE PATO BRANCO
RENAN FERRI
e
GABRIEL JOSÉ ALEXANDRE DA SILVA
No dia 26 de junho de 2018, às 14h45min, na Sala J002 da Universidade Tecnológica Federal do Paraná, este trabalho de conclusão de curso foi julgado e, após argüição pelos membros da Comissão Examinadora abaixo identificados, foi aprovado como requisito parcial para a obtenção do grau de Bacharel em Engenharia Civil da Universidade Tecnológica Federal do Paraná– UTFPR, conforme Ata de Defesa Pública nº34-TCC/2018.
Orientador: PROF. DR. VOLMIR SABBI (DACOC/UTFPR-PB)
Membro 1 da Banca: Prof. Dr. OSMAR JOÃO CONSOLI (DACOC/UTFPR-PB)
Membro 2 da Banca: Prof. Dr. MÁRIO ARLINDO PAZ IRRIGARAY (DACOC/UTFPR-PB)
DACOC / UTFPR-PB Via do Conhecimento, Km 1 CEP 85503-390 Pato Branco-PR www.pb.utfpr.edu.br/ecv Fone +55 (46) 3220-2560
RESUMO
SILVA, Gabriel; FERRI. Renan. Análise do desempenho térmico, lumínico e
acústico: Estudo do bloco J da UTFPR Campus de Pato Branco. 2018. 79
páginas. Trabalho de Conclusão de Curso – Departamento acadêmico de Engenharia Civil, Universidade Tecnológica Federal do Paraná. Pato Branco, 2018.
O presente trabalho utiliza da NBR 15575 e normas correlatas para aplicar uma metodologia de avaliação da condição térmica, lumínica e acústica de uma edificação situada no Câmpus de Pato Branco da Universidade Tecnológica Federal do Paraná, construída sobre a concepção de galpão industrial, mas que ao longo do tempo alterou-se seu modo de uso. A avaliação tem como objetivo servir de base para tomada de decisões quanto a ajustes, manutenções e alterações a serem realizadas na edificação que tragam a melhor solução para as deficiências encontradas. Dentre as medições realizadas in loco e nos arredores da construção se destaca o levantamento do desempenho térmico feito através do uso de termômetros datalogers; a eficiência acústica dos componentes constituintes do revestimento do edifício, feito com auxílio de emissores de ruídos e decibelímetro; além da performance energética na iluminação natural dos ambientes por meio de medição realizada com equipamento foto sensor. Verificou-se que comportamento do objeto de estudo obteve classificação satisfatória para os parâmetros estabelecidos pela norma quanto ao desempenho térmico, porém quanto à parte lumínica e acústica foi constatado que o mesmo não apresenta um desempenho aceitável.
Palavras-chave: Desempenho térmico. Desempenho acústico. Desempenho
ABSTRACT
SILVA, Gabriel; FERRI. Renan. Thermal, light and acoustic performance
analysis: Study of block J of the UTFPR Campus of Pato Branco. 2018. 79
pages. Course Conclusion Work - Academic Department of Civil Engineering, Federal Technological University of Paraná. Pato Branco, 2018.
The present work uses of NBR 15575 and correlated norms to apply a methodology of evaluation of the thermal, light and acoustic condition of a building located in the Pato Branco Campus of the Federal Technological University of Paraná, built on the industrial shed design, over time the way of use has changed. The purpose of the evaluation is to serve as a basis for decisions regarding adjustments, maintenance and alterations to be made in the building that provide the best solution to the deficiencies found. Among the measurements carried out in loco and in the surroundings of the building stands out the thermal performance survey done through the use of thermometers datalogers; the acoustic efficiency of the constituent components of the building lining, made with the aid of noise emitters and decibelimeter; besides the energetic performance in the natural illumination of the surroundings by means of measurement realized with photo sensor equipment. It was verified that the behavior of the object of study obtained a satisfactory classification for the parameters established by the norm regarding the thermal performance, but as for the light and acoustic part, it was verified that it does not present an acceptable performance.
Key words: Thermal performance, acoustic performance, light performance, NBR
LISTA DE ILUSTRAÇÕES
Figura 1 - Carta Bioclimática de Givoni. ... 23
Figura 2 - Zoneamento Bioclimático Brasileiro. ... 24
Figura 3 - Localização do Município de Pato Branco. ... 35
Figura 4 - Classificação Climática de Köppen. ... 35
Figura 5 - UTFPR – Campus Pato Branco. ... 37
Figura 6 – Bloco J – UTFPR-PB. ... 38
Figura 7 - Telhado Shed ... 38
Figura 8 - Intervenções na cobertura. ... 40
Figura 9 - Abertura para o jardim de inverno. ... 40
Figura 10 – Janelas Internas. ... 41
Figura 11 - Planta Baixa COECI. ... 42
Figura 12 - Planta Baixa Laboratório de Solos. ... 43
Figura 13 - Planta Baixa Laboratório de Práticas Construtivas. ... 44
Figura 14 - Posicionamento dos pontos de coleta. ... 46
Figura 15 - AK 174. ... 47
Figura 16 - HOBO U10-003. ... 47
Figura 17 - Equipamentos para medição de temperatura. ... 48
Figura 18 - Fotômetro para serviços pesados com interface no PC. ... 50
Figura 19 - Pontos de Captura Lumínica – Laboratório de Solos. ... 50
Figura 20 – Pontos de Captura Lumínica – Laboratório de Práticas Construtivas. .. 51
Figura 21 - Pontos de Análise Acústica. ... 52
Figura 22 - Equipamentos utilizados. ... 55
Figura 23 - Variação de Temperatura para o verão. ... 56
Figura 24 - Variação de Temperatura para o inverno. ... 60
Figura 25 - Portão do Laboratório de Práticas Construtivas. ... 62
Figura 26 - D2m,nT,w da fachada analisada. ... 65
LISTA DE TABELAS
Tabela 1 - Agentes internos e externos de acordo com a ISO 6241/84. ... 17
Tabela 2 - Limites de Conforto Térmico ºC. ... 24
Tabela 3 - Iluminância por classe de tarefa visual. ... 26
Tabela 4 - Fatores determinantes da iluminância. ... 27
Tabela 5 - Velocidade de Propagação do som em diversos meios. ... 30
Tabela 6 - Exemplo de níveis de ruído em dBA. ... 30
Tabela 7 - Fontes de Ruído. ... 32
Tabela 8 - Nível de critério de avaliação NCA em dB (A). ... 32
Tabela 9 - Níveis de ruído para conforto acústico em ambientes internos. ... 32
Tabela 10 - Absorção x Transmissão. ... 33
Tabela 11 - Tabela de Esquadrias Bloco J. ... 39
Tabela 12 - Valores de Referência de Pato Branco e Pato Branco. ... 45
Tabela 13 - Avaliação de desemprenho térmico ... 46
Tabela 14 - Fatores de Luz Diurna por ambiente da edificação. ... 48
Tabela 15 - Valores de Referência para curva padrão. ... 54
Tabela 16 - Análise de desemprenho térmico de verão. ... 58
Tabela 17 - Análise de desemprenho térmico de verão. ... 61
Tabela 18 - Dados de Iluminância obtidos in loco. ... 62
Tabela 19 - Nível de Desempenho para o fator FLD ... 63
Tabela 20 - Desempenho de Acordo com a Diferença Padronizada de Nível Ponderado da vedação Externa. ... 65
SUMÁRIO 1 INTRODUÇÃO ... 8 1.1 OBJETIVO GERAL ... 10 1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ... 10 1.3 JUSTIFICATIVA ... 10 2 REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO ... 12
2.1 DESEMPENHO DAS EDIFICAÇÕES ... 12
2.1.1 Breve histórico da construção civil ... 12
2.1.2 Histórico e evolução do conceito de desempenho ... 13
2.1.3 Condicionantes de projeto ... 16
2.1.4 NORMA NBR 15575 / 2013 ... 18
2.2 CONFORTO TÉRMICO ... 20
2.2.1 O homem e o conforto térmico ... 20
2.2.2 Índices de Conforto Térmico. ... 21
2.2.3 Cartas Bioclimáticas de Givoni ... 21
2.2.4 Desempenho térmico das edificações ... 24
2.3 CONFORTO LUMÍNICO ... 25
2.3.1 Fatores de influência ... 26
2.3.2 Iluminação Natural e Artificial ... 28
2.4 CONFORTO ACÚSTICO ... 29
2.4.1 Fundamentos da Acústica ... 29
2.4.2 Ruídos ... 31
2.4.3 Desempenho Acústico ... 32
3 METODOLOGIA ... 34
3.1 CARACTERIZAÇÃO DO LOCAL DE ESTUDO ... 34
3.1.1 Localização ... 34
3.1.2 Caraterização do terreno e do projeto ... 36
3.1.3 Intervenções ... 39
3.1.4 Locais de Estudo ... 41
3.2 AVALIAÇÃO TÉRMICA ... 45
3.3 AVALIAÇÃO LUMÍNICA ... 48
4 RESULTADOS E DISCUSSÕES ... 56
4.1 DESEMPENHO TÉRMICO ... 56
4.1.1 Desempenho Térmico de Verão ... 56
4.1.2 Desempenho Térmico de Inverno ... 59
4.2 DESEMPENHO LUMÍNICO ... 62
4.3 DESEMPENHO ACÚSTICO ... 64
4.3.1 Isolamento de Ruído Aéreo da Fachada ... 64
4.3.2 Isolamento de Ruído Aéreo dos Ambientes ... 66
5 CONSIDERAÇÕES FINAIS ... 70
1 INTRODUÇÃO
Ao deixar de ser nômade e dar origem a uma vida sedentária, os primatas se estabeleceram no mesmo local por maior tempo, o que incentivou os mesmos a buscarem ambientes mais seguros contra agentes predadores e intempéries. Assim, as primeiras construções foram realizadas de forma empírica e intuitiva. Porém os construtores já aplicavam conceitos considerados essenciais para a sustentação estrutural de uma edificação como estabilidade, equilíbrio de forças, centro de gravidade entre outros conceitos físicos. (TELLES; 1984).
A partir do sedentarismo o homem passou a agrupar-se em vilas e cidades, onde, para Meirelles (1998) os indivíduos desempenhavam funções sociais como habitar, trabalhar, recrear, circular, entre outras. Devido a essas mudanças, uma edificação já não era vista apenas como abrigo, mas exercia papel determinante na vida humana e com isso existiu a necessidade da regulamentação das construções e da profissão de construtor. O primeiro código a ser conhecido é O Código de Hamurabi, datado por volta do século XVIII a. C., o qual já responsabilizava o construtor pela ruina da edificação por ele construída.
Além das normas preditivas, ou seja, aquelas baseadas nas práticas consagradas ao longo do tempo, passou-se a discutir o conceito de desempenho das edificações, que para Borges (2008) relaciona-se ao cumprimento das funções pelo qual a edificação foi projetada e, em consequência, busca pelo atendimento das necessidades dos usuários ao longo de toda a sua vida útil.
Borges 2008) relata que os estudos no Brasil sobre desempenho das edificações ficaram a cargo do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT), na década de 1980, que realizou pesquisas voltadas à avaliação de sistemas construtivos inovadores. A partir destas, surgiram várias normas baseadas na qualidade. A partir desses antecedentes, criou-se uma Comissão de Estudos e grupos de trabalho que culminou na Norma Brasileira de Desempenho, que teve publicação oficial da Norma em 12 de maio de 2008 e revisada em 2013.
A (ASSOCIAÇÃO...2013) é uma norma considerada complementar, ou seja, não possui o objetivo de substituir e sim da utilização em conjunto com as demais normas, prevalecendo sempre o critério mais restringente. A estrutura da Norma de Desempenho estabelece critérios e métodos de avaliação de modo a verificar os
elementos da construção, as condições de implantação e o atendimento aos requisitos exigidos pelos usuários, de forma a promover segurança, habitabilidade e sustentabilidade, não se atrelando ao método de construção adotado. Ao retratar os requisitos exigidos, destaca-se o desempenho térmico, acústico e lumínico.
Vinagre (2013) classifica o conforto térmico como a sensação que indica o grau de satisfação do indivíduo com o ambiente em que está inserido. Já Frota e Schiffer (2001) afirmam que as características e os materiais construtivos da edificação irão determinar o desempenho térmico. A norma de desempenho técnico (ASSOCIAÇÃO..., 2005) apresenta métodos de avaliação de desempenho térmico de uma edificação tanto na fase de projeto, quanto após a construção.
Lamberts 1997) conceitua conforto lumínico como um conjunto de condições de um ambiente no qual o ser humano pode desenvolver suas tarefas visuais com precisão. Para Vieira (2008) com o conforto visual dasedificações busca-se alcançar a segurança de uma iluminação suficiente para a realização de trabalhos com eficiência e a garantia de um ambiente visualagradável e saudável.
Para Littlefield (2011), o som afeta os usuários de duas maneiras, o primeiro relacionado a qualidade do som nos ambientes fechados, e o segundo caso diz respeito ao incômodo causado por ruídos indesejáveis. A NBR 15575-1 (ASSOCIAÇÃO...,2013) indica que as edificações habitacionais devem apresentar isolamento acústico adequado das vedações externas.
Desta forma, o presente trabalho tem o propósito de analisar e avaliar as condições térmica, acústica e lumínica de um edifício existente na UTFPR, Câmpus Pato Branco – PR. Esse trabalho se orientará no disposto na referida norma de desempenho, a fim de servir como base para a idealização de propostas de melhorias com o enfoque nas necessidades dos usuários do ambiente.
O trabalho está organizado em introdução; contemplando os objetivos gerais e específicos, justificativa para escolha do estudo; o referencial teórico, que aborda os principais conceitos do referido tema; metodologia, da forma que foram realizados os levantamentos de dados; resultados dos dados levantados; discussões e considerações finais acerca do trabalho em si.
1.1 OBJETIVO GERAL
Diagnosticar o desempenho térmico, acústico e lumínico do Bloco J da UTFPR de Pato Branco de acordo com as prescrições da Norma NBR 15575 (ASSOCIAÇÃO..., 2013) e normas correlatas.
1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
-Desenvolver referência bibliográfica sobre o tema; -Analisar o desempenho acústico do bloco;
-Analisar o desempenho térmico do bloco; -Analisar o desempenho lumínico do bloco; -Discutir os resultados com normas correlatas;
1.3 JUSTIFICATIVA
A edificação a qual compõe o Bloco J da Universidade Tecnológica Federal do Paraná – UTFPR, Câmpus Pato Branco, foi construído na década de 1990 e serve de local onde os alunos do curso de Engenharia Civil fazem aulas práticas e teóricas, além de possuir local de permanência dos professores. Com a concepção de um galpão industrial, o uso deste dispositivo gera indagações quanto ao desempenho da edificação, sendo que ao longo do tempo sofreu algumas intervenções.
Em contrapartida, o desenvolvimento das cidades e o financiamento de habitações populares incentivou o poder público a criar mecanismos para redução dos problemas relacionados ao desempenho das edificações, como estatutos, planos e normas que devem ser seguidos por todos os construtores. Dentre elas
destaca-se a norma ABNT NBR 15575 (ASSOCIAÇÃO..., 2013), que trata dos requisitos de desempenho das edificações e revela-se um marco para construção civil no Brasil.
Diante disso, a importância do presente trabalho revela-se na avaliação da conformidade quanto ao desempenho térmico, lumínico e acústico de uma edificação já existente à luz da Norma NBR 15575 (ASSOCIAÇÃO..., 2013), verificando se a construção atende aos requisitos e critérios estabelecidos em
virtude da sua função, buscando soluções técnicas para melhoria das condições na edificação.
O trabalho apresenta-se viável, pois os métodos de avaliação serão realizados seguindo a Norma NBR 15575 (ASSOCIAÇÃO..., 2013) e normas afins, utilizando aparelhos básicos, como luxímetro, decibelímetro, termômetros e trenas. Por conta da falta de eficiência no conforto térmico dos sistemas construtivos adotados no projeto inicial para a construção do galpão, a edificação passou por intervenções no passar do tempo que buscaram mitigar os desconfortos apresentados pelos processos construtivos adotados.
2 REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO
2.1 DESEMPENHO DAS EDIFICAÇÕES
A seguir serão discutidos os principais conceitos relacionados ao desempenho das edificações objetivados nesse trabalho.
2.1.1 Breve histórico da construção civil
Com o domínio do fogo, o cultivo de plantas e a domesticação de animais, o homem deixou de ser nômade dando origem a uma vida sedentária. Essa evolução possibilitou que os primatas se estabelecessem e tomassem posse de certa porção de terra, o que necessitou aos mesmos que buscassem lugares seguros para sua proteção contra agentes climáticos e predadores. A evolução da construção deu-se através da contribuição de diversos povos, com o conhecimento de novos materiais e técnicas construtivas. (HARARI; 2015).
Os primeiros construtores realizavam suas construções de forma empírica e intuitiva e, mesmo sem aprofundamento teórico, é possível observar que os mesmos tinham noção de tópicos hoje considerados fundamentais para a sustentação estrutural de uma edificação como estabilidade, equilíbrio de forças, centro de gravidade entre outros conceitos físicos. (TELLES; 1984).
A partir do aparecimento da escrita foi possível armazenar o conhecimento adquirido através da experiência. As técnicas elaboradas foram registradas servindo assim de base para as futuras gerações formando assim um ciclo de inovação e aprimoramento onde o aprendizado deixou de ser exclusivamente prático. (AFONSO; FLEURY, 2012).
A atividade técnica de engenharia teve início em obras militares, Meirelles 1990) afirma que a palavra engenheiro era caracterizada como quem se dedicava aos engenhos bélicos. Com o passar do tempo surgiram as construções das cidades e as edificações nela existentes denominadas de construções civis sendo assim todas as obras, particular ou pública, que não tenham caráter bélico. E os profissionais que se dedicam a essas obras sendo chamados de Engenheiro Civil, o que o diferencia do Engenheiro Militar.
Telles (1984) afirma que a engenharia científica, que é a engenharia baseada em leis físicas e matemáticas, teve suas primeiras utilizações entre os séculos XV e XVII. A primeira tentativa de determinação de forças atuantes na edificação baseada em conceitos de estática foi realizada por Leonardo Da Vinci. Já em 1638, a publicação do livro As Duas Novas Ciências de Galileu retratou assuntos como resistência de vigas e colunas, sendo assim considerado o primogênito dos livros voltados para a área de resistência dos materiais.
Na idade média o conhecimento desenvolvido ficou em sua maioria restrito a igreja, nessa época foram construídas grandes obras na Itália e Inglaterra países considerados na época como símbolos de riqueza. Essas obras exigiram profunda habilidade de engenharia e arquitetura, destacam-se principalmente templos e igrejas projetadas e construídas de forma única e com muitas delas existentes nos dias atuais. (AFONSO; FLEURY, 2012).
Na cidade o homem começou a exercer suas funções sociais de rotina como habitar, trabalhar, recrear, circular tanto em espaços particulares quanto em públicos dando uma aproximação maior nas relações comunitárias. Com isso veio a necessidade da elaboração de normas técnicas regulamentadoras das construções e regras legais normativas regularizando a profissão. (MEIRELLES, 1990).
O desenvolvimento industrial e tecnológico ao qual a sociedade passou pelos últimos séculos mudou o perfil de suas habitações, onde grandes movimentos migratórios passaram a se alocar nas grandes cidades. Através de intensa urbanização não planejada, os centros urbanos passaram a apresentar diversos problemas, como ocupações irregulares e inexistência de condições mínimas para a moradia, nos quesitos de segurança, conforto e sossego, dentre várias outras. (MATOS, 2012).
2.1.2 Histórico e evolução do conceito de desempenho
De acordo com Borges (2008), o desempenho das edificações relaciona-se ao cumprimento das funções pelo qual a mesma foi projetada e o atendimento das necessidades dos usuários ao longo da sua vida útil.
Já na década de 1950, um órgão destinado ao avanço da tecnologia da construção, a CIB (International Council for Research and Innovation in Building and Construction) foi criado com o objetivo de incitar e facilitar a colaboração
internacional e a interação de informações entre institutos de pesquisa no setor de construção e desenvolvimento, sendo atualmente a plataforma mais importante do mundo com este objetivo.
O CIB iniciou os estudos na área de Desempenho de Construções no ano de 1970, com a criação da Comissão de Trabalho W060, com o tema Conceito de Desempenho para Construções. Em 1982, na publicação nº 64, a Comissão definiu tal conceito como sendo a análise de desempenho a prática de se pensar em termos de fins e não de meios. Desta forma a preocupação passa a ser com os requisitos que a construção deve atender e não com a prescrição de como esta deve ser construída. (GIBSON, 1982)
Outro importante marco na evolução do conceito de desempenho das edificações foi a elaboração da norma ISO 6241 (Performance Standards in building
– Principles for their preparation and factors to be considered), aprovada em 1984,
servindo de ferramenta de mensuração do desempenho das edificações. (CINTRA 2001).
Ao descrever a ISO 6241/84, Borges (2008) relata que apesar de ter sido publicada há muitos anos, a norma ainda é válida como guia na consideração dos requisitos de desempenho a serem atendidos nas edificações, sendo que existe uma conexão desta com a Norma Brasileira de Desempenho NBR 15575 (ASOCIAÇÃO..., 2013). Porém, percebe-se que a questão ambiental ficou ausente em virtude de a sustentabilidade e o meio ambiente ainda começavam a ganhar espaço entre os pesquisadores da época.
A rede temática PeBBu (Performance Based Building; Construção Baseada no Desempenho), liderada pela CIB, está relacionada ao estudo do desempenho de construções, teve sua criação ano de 2000, na Comunidade Europeia e é um projeto de pesquisa dentro do tema crescimento competitivo e sustentável. É possível observar que a aplicação do conceito de desempenho instiga o desenvolvimento sustentável, de forma a fixar padrões de exigências (requisitos) na orientação das soluções. (BAKENS; SIMS, 2002)
Huovila (2005), ao tratar do tema de construção baseada no desenvolvimento, argumenta que o processo de elaboração, planejamento, gerenciamento e construção de um edifício envolve uma gama de profissionais que agem em associação para atender às necessidades do cliente. Porém este não é um processo tão linear. O projeto não só deve ser apenas executável, mas tem que
responder a uma série de requisitos como facilidade e custo de manutenção, sustentabilidade, acessibilidade, proteção contra incêndio, acústica e eficiência energética. Cada um desses parâmetros deve satisfazer toda uma série de condições sociais, econômicas e legislativas.
O conceito de construção baseada em desempenho fornece estrutura flexível para o desenvolvimento do projeto e de construção, permite maior inovação e redução de custos. A sua aplicação consiste em revelar as necessidades humanas em requisitos técnicos de desempenho. Portanto o conceito de desenvolvimento baseado em construção é dado como "[...] a prática de pensar e trabalhar em termos de fins e não de meios". (HUOVILA; 2005)
Para Kern e Kazmierczak (2014), a partir destas discussões, diversas organizações relacionadas a regulamentação que abordam as edificações começaram a ampliar seus princípios em desempenho e desenvolver normas baseados nesse conceito.
No Brasil, a preocupação com o tema de desempenho das edificações teve início na década de 1980 com o Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT), contratado pelo extinto Banco Nacional da Habitação para realizar pesquisas para a elaboração de critérios voltados à avaliação de sistemas construtivos inovadores. Em virtude da ação do Instituto, várias normas surgiram com base na qualidade e desempenho em detrimento das normas prescritivas predominantes. Já em 1997, a Caixa Econômica Federal, sucessora do Banco Nacional de Habitações, contratou o IPT para revisar o trabalho realizado em 1981. (BORGES; 2008)
Roman e Bonin (2003), relataram que para a elaboração de um conjunto de normas técnicas voltadas à avaliação das edificações, a Caixa Econômica Federal (CEF) e o Fundo de Financiamento de Estudos de Projetos e Programas (FINEP) financiaram o projeto de pesquisa “Normas Técnicas para Avaliação de Sistemas Construtivos Inovadores para Habitações”, no ano de 2000 utilizando como princípio fundamental o conceito de desempenho.
Borges (2008), expõe que a partir desses antecedentes, criou-se uma Comissão de Estudos e grupos de trabalho que buscou a transformação do produto final em Norma Brasileira, no âmbito da Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT). A Norma Brasileira de Desempenho teve publicação oficial da Norma em 12 de maio de 2008 e revisada em 2013.
2.1.3 Condicionantes de projeto
O nível de desempenho esperado na vida útil do projeto está intrinsicamente ligado às condições de exposição ao qual a edificação é exposta e dependem de quais agentes, externos ou internos, será submetida. Nesse sentido, nota-se que os usos e costumes da sociedade sofrem alterações ao longo do tempo e com o advento da tecnologia as mudanças ocorrem rapidamente, o que adiciona complexidade no atendimento das necessidades dos usuários bem como a realização de prognósticos das mesmas. (BORGES; 2008).
Ainda de acordo com Borges, passou a se pensar não apenas como o meio exerce influência na edificação, mas também como as edificações podem impactar o meio e como reduzir o impacto gerado pela atividade humana. Dessa forma, como o país possui dimensões continentais, é necessário que cada projeto seja adequado para cada região, levando em consideração condições climáticas, disponibilidade de recursos e mão-de-obra, fatores técnicos e econômicos, além do carácter subjetivo da percepção de conforto dos usuários. Na tabela 1, encontram-se os principais agentes relevantes para o desempenho de uma edificação.
Tabela 1 - Agentes internos e externos de acordo com a ISO 6241/84.
Natureza
Origem
Externa Interna
Atmosfera Solo Ocupação Consequências de Projeto
Agentes mecânicos
Gravidade Neve, chuva
Pressão do solo ou pressão da água
Cargas vivas Cargas inertes
Forças de deformação Pressão de formação de gelo, expansão térmica e de umidade Abaixamento de nível, deslizamento Forças de manipulação, travamento Contração, força e deformações impostas Energia cinética Ventos, granizo ,impactos externos, tempestades de areia Terremotos Impactos internos, desgaste Choque de aríete Vibrações e ruídos Ventos, trovões, aviões, explosões, tráfego, ruídos de maquinário Vibrações de maquinário de tráfego Provenientes de música, dança, aplicações domésticas Ruídos e vibrações provenientes da realização de serviços Agentes eletromagnéticos Radiação Radiação solar,
radiação radioativa Radiação radioativa Lâmpadas, radiação radioativa Superfície radiante
Eletricidade Iluminação Correntes
fortuitas - Eletricidade estática, suprimento de energia Agentes térmicos - Calor, congelamento, choque térmico Calor do solo, congelamento Calor emitido pela ação do usuário, cigarros e similares Aquecimento, fogo Agentes químicos Água e solventes Umidade do ar, condensação, precipitações Água superficial, água do solo Borrifos de água, condensação, detergentes, álcool Suprimento de água, águas servidas Agentes oxidantes Oxigênio, ozônio, óxidos de nitrogênio Tensões eletroquímicas positivas Desinfetantes, alvejantes Tensões eletroquímicas positivas Agentes redutores - Sulfetos Agentes de combustão, amônia Agentes de combustão, tensões eletroquímicas negativas Ácidos Ácido carbônico, dejetos de pássaros, ácido sulfúrico Ácido carbônico, ácidos húmicos Vinagre, ácido cítrico, ácido carbônico Ácido sulfúrico, ácido carbônico Hidróxidos - Cal Hidróxido de sódio, hidróxido de potássio, hidróxido de amônia Hidróxido de sódio, argamassa Fonte: ISO 6241/84.
Tabela 1: Agentes internos e externos de acordo com a ISO 6241/84. (Continuação). Natureza
Origem
Externa Interna
Atmosfera Solo Ocupação Consequências de Projeto
Agentes químicos
Sais Nevoeiro salino
Nitratos, fosfatos, cloretos, sulfatos Cloreto de sódio Cloreto de cálcio, sulfatos, reboco Agentes quimicamente neutros
Poeira neutra Calcário, sílica
Gordura, óleo, tinta, poeira neutra Gordura, óleo, poeira neutra Agentes biológicos Vegetais,
micróbios Bactérias, sementes
Bactérias, mofo, fungos, raízes Bactérias, plantas caseiras -
Animais Insetos, pássaros Roedores,
cupins, vermes
Animais
domésticos - Fonte: ISO 6241/84.
2.1.4 NORMA NBR 15575 / 2013
O estudo para elaboração e aplicação da Norma de Desempenho NBR 15.575 teve início em 1999, através de uma iniciativa da Caixa Econômica Federal (CEF) e do Fundo de Financiamento de Estudos de Projetos e Programas (Finep) que através do subsidio financeiro propuseram à Associação Brasileira de Normas Técnicas (ANBT) e o Comitê Brasileiro de Construção Civil (Cobracon) a criação de uma norma que definisse a edificação como um produto final e fizesse uma avaliação final da construção independente do sistema construtivo utilizado. A partir desse momento ocorreu a participação de vários segmentos da indústria da construção civil na elaboração da norma regulamentadora.
Bataglin (2014) afirma que ao saber da movimentação em busca da criação da norma, sindicatos como o Sindicato da Indústria da Construção Civil de São Paulo (Sinduscon-SP), o Sindicato da Empresa de Compra, Venda, Locação e Administração de Imóveis Residenciais e Comerciais de São Paulo (Secovi-SP) além de outros envolvidos diretamente com o mercado da construção civil, se dispuseram a ingressar nas comissões que objetivavam a criação. A primeira edição da ABNT NBR 15.575 foi colocada para consulta pública em 2007, e tem sua entrada em vigor em 2008. Porém, a exigibilidade da ABNT ainda não incidia sobre os empreendimentos projetados e construídos até a conclusão da revisão da norma de desempenho. No ano de 2012 a norma foi colocada sobre consulta nacional
sobre seus textos e teve sua entrada em vigor oficialmente a partir de julho de 2013 sendo então um ponto de virada na produção habitacional brasileira.
A Norma de Desempenho teve parte de seu conteúdo baseado em publicações internacionais já reconhecidas na área, mas também conta com conhecimento característico brasileiro e dará suporte para o desenvolvimento do setor da construção habitacional. O seu conteúdo faz uma integração com outras normas existentes quando assuntos específicos estão relacionados, gerando assim uma coerência entre seus objetivos. (MEREB et al; 2015).
As verificações de desempenho das edificações são feitas em sua maioria através de ensaios laboratoriais. Existem ensaios mais específicos realizados apenas em laboratórios mais avançados não disponíveis em quantidade suficiente para atender a demanda de ensaios gerados com a aplicação da norma. Os arquitetos através de seus projetos arquitetônicos tornam-se peça fundamental para o cumprimento da NBR 15.575, pois os conceitos da norma devem estar incorporados ao projeto desde o início de sua concepção. (MEREB et al; 2015).
A estrutura da Norma de Desempenho estabelece critérios e métodos de avaliação de modo a verificar os elementos da construção, as condições de implantação e o atendimento aos requisitos exigidos pelos usuários de forma a promover segurança, habitabilidade e sustentabilidade. Essa norma não está ligada ao método de construção adotado, os requisitos são especificados de maneira a garantir o atendimento completo ao usuário.
A Norma traz responsabilidades aos envolvidos diretamente com a construção do empreendimento. Os fornecedores devem ofertar produtos de acordo com as normas regulamentadoras e em caso da falta de regulamentação, o mesmo deve fornecer resultados que comprovam o desempenho do seu produto.
O projetista deve especificar materiais, produtos e processos que atendam aos critérios estabelecidos pela NBR 15.575 baseando-se em normas prescritivas e na declaração de desempenhos dos fabricantes. O construtor deve fornecer ao usuário manuais de uso e manutenção conforme a NBR 14.037 (ASSOCIAÇÃO..., 2011). O responsável pela incorporação deve identificar riscos previsíveis na fase de projeto e providenciar estudos e intervenções, além de fornecer as informações de estudo ao projetista que sirvam de base para a elaboração do projeto. Modificações que prejudiquem o desempenho projetado e entregue pela construtora retira a responsabilidade da mesma pelo desempenho após modificação.
2.2 CONFORTO TÉRMICO
A seguir estarão explícitos os principais conceitos e abordagens relativos ao conforto térmico.
2.2.1 O homem e o conforto térmico
Para Okuno et al, (1982), homeotérmicos são os animais que mantém a temperatura interna constante. O ser humano é um animal que possui esta característica, mantendo a temperatura interna na ordem de 37ºC. Isso é possível através de reações metabólicas responsáveis por produzir energia, onde uma pequena porção (20%) é transformada em trabalho e o restante é dissipado na forma de calor.
A termorregulação é o mecanismo pelo qual o organismo mantém a temperatura interna em ambientes com temperaturas variadas e conduz o processo de perdas e ganhos de calor. Esse procedimento impõe um trabalho extra ao corpo e consequentemente uma queda de produtividade e eficiência do indivíduo. (FROTA;
SCHIFFER, 2001)
A pele é o principal órgão termorregulador, é através dela que ocorrem as trocas de calor. Em temperaturas mais altas existem duas formas de o corpo perder calor para o ambiente, estando estes denominados de troca seca ou calor sensível e troca húmida ou calor latente, sendo que este último envolve mudanças de estado, e por consequência, evaporação ou condensação. (OKUNO, E. et al, 1982)
Mascaró (1991) afirma que as formas de transmissão de calor existem em três formas: condução, convecção e radiação. A condução se dá diretamente de um corpo a outro através do contato, sendo que existem materiais que são melhores ou piores condutores/isolantes térmicos. Convecção é o mecanismo pelo qual os fluidos trocam calor, como quando uma massa de ar fria em contato com calor, por ser menos denso, se desloca verticalmente para cima ocasionando circulação de ar. Por último, a radiação é o calor em forma de ondas provenientes de objetos e pode ser classificada em radiação solar, derivado do sol ou a radiação térmica derivada da diferença de temperatura entre massas.
Para Frota e Schiffer (2001), as condições de conforto térmico são função de uma série de variáveis. Assim sendo, para habitantes de locais de climas diferentes, as condições ambientais que irão lhe causar sensação de conforto térmico não será
igual. Do mesmo modo, devem ser analisadas outras variáveis como sexo, idade, biótipo, hábitos alimentares, a atividade desenvolvida pelo indivíduo.
Para Lamberts et. al. (1997) existem muitas variáveis que afetam o conforto térmico, sendo elas as variáveis climáticas (macroclima, mesoclima e microclima), as variáveis humanas, (atividade física e vestimenta), além das variáveis arquitetônicas. Para Vieira (2008), ainda existem variáveis subjetivas, que compreendem a idade, sexo e forma do corpo.
2.2.2 Índices de Conforto Térmico.
Os índices de conforto térmico tentam condensar em cartas ou nomogramas o efeito conjunto de todas as variáveis, inerentes do ser humano e relacionadas com as condições ambientais que produzam respostas semelhantes a um grupo satisfatório de indivíduos. Estes índices podem ser classificados em 3 grupos: os índices biofísicos, que são relacionados pela troca de calor entre o ambiente e o corpo; os índices fisiológicos, que fundamenta-se nas reações fisiológicas ás condições conhecidas de temperatura, umidade e velocidade do ar; e os índices subjetivos, “[...]que se baseiam nas sensações subjetivas de conforto experimentadas em condições em que os elementos de conforto térmico variam”. (FROTA; SCHIFFER; 2001, p. 26).
Ainda de acordo com Frota; Schiffer (2001), existem muitos índices de conforto térmico e a escolha deste deve “[...] relacionar as condições ambientais com a atividade desenvolvida pelo indivíduo e pela maior ou menor importância de um ou de outro aspecto do conforto”. Dentre os índices de conforto destacam-se: os métodos das Cartas Bioclimáticas, de Olgyay; Temperatura Efetiva, de Yaglou e Houghthen, ou Temperatura Efetiva Corrigida, de Vernon e Warner; Índice de Conforto Equatorial ou Índice de Cingapura, de Webb.
Porém, no presente trabalho se explanará o método de Givoni que serve de base de análise na norma de desempenho NBR 15575 (ASSOCIAÇÃO..., 2013).
2.2.3 Cartas Bioclimáticas de Givoni
As cartas bioclimáticas facilitam a avaliação das condições ambientais de um dado local relacionando-as para as características de conforto humano, ao ponto que apresentam num diagrama a combinação de temperatura e umidade em
qualquer momento. Da mesma forma, podem especificar diretrizes de projeto de edifícios para se obter condições de conforto que evita que o interior do edifício seja condicionado mecanicamente. Os diagramas são estruturados em função de uma “zona de conforto” definida como “[...] a faixa de condições climáticas dentro da qual a maioria das pessoas não sentiria desconforto térmico, seja por calor ou frio”. (SCHMID; 2015, p. 2)
Bogo et. al. (1994) relata que a carta bioclimática para o edifício foi desenvolvida por Givoni em 1969 como uma resposta às limitações da carta bioclimática desenvolvida por Olgyay, em 1963. O método fundamenta-se em pesquisas realizadas nos Estados Unidos, na Europa e em Israel, adquiridas através de cálculos que projetam temperatura interna esperada para um edifício sem climatização artificial e projetado adequadamente para o local onde está construído, de carácter biofísico, denominado Index of Thermal Strees (ITS).
Já em 1992, o próprio Givoni atualizou a sua metodologia, onde novas pesquisas trouxeram mais informações na demarcação das condições climáticas, além de diferentes estratégias de projeto para o conforto em países de clima temperado e quentes. (BOGO et. al. 1994)
Schmid (2015) indica que as opções estratégicas orientadas são: ventilação durante o dia, inércia térmica com ou sem ventilação, resfriamento evaporativo direto, resfriamento evaporativo indireto (através de tanques no forro).
Bogo et. al. (1994) determina a faixa de temperaturas sugeridas aceitáveis em climas quente e seco para os países desenvolvidos é 18°C a 25°C no inverno e de 20°C a 27°C no verão. Para pessoas que vivem em países quentes e em desenvolvimento, sugere-se a elevação de 2°C no limite superior de temperatura. Na Figura 2 está representada a carta bioclimática de Givoni.
Esta metodologia foi aplicada para zonas de conforto de cidades brasileiras, baseada na aclimatação de pessoas em climas quentes e úmidos, considerando técnicas específicas para cidades dentro das zonas à qual se encontra. (VINAGRE; 2013).
Figura 1 - Carta Bioclimática de Givoni. Fonte: CARTA BIOCLIMÁTICA DE GIVONI, 2010.
Vinagre (2013) revela que a análise se procede através das zonas ao qual o local está inserido, correspondendo ás estratégias a serem seguidas para a edificação, para adequação e harmonização do ambiente em espaços mais adequados para o usuário.
Figura 2 - Zoneamento Bioclimático Brasileiro. Fonte: NBR 15220 (ASSOCIAÇÃO..., 2005, p. 3).
O zoneamento bioclimático brasileiro compreende oito diferentes zonas, conforme indica a figura 3.
2.2.4 Desempenho térmico das edificações
Para Vinagre (2013), o conforto térmico é a sensação que indica o grau de satisfação do indivíduo com o ambiente em que está inserido. Para Littlefield (2011), duas pessoas jamais descreverão o conforto térmico da mesma maneira. A Tabela 2 indica as temperaturas que possivelmente são avaliadas como confortáveis em níveis peculiares de umidade relativa do ar.
Tabela 2 - Limites de Conforto Térmico ºC.
Temperatura mensal relativa do ar (URA) %
Temperatura Média Anual
Acima de 20ºC 15-20ºC Abaixo de 15ºC
DIA NOITE DIA NOITE DIA NOITE
0-30 26-34 17-25 23-32 15-23 21-30 14-21
30-50 25-31 17-24 22-30 15-22 21-27 14-20
50-70 23-29 17-23 21-28 15-21 19-26 14-19
70-100 22-27 17-21 20-25 15-20 18-24 14-18
Fonte: LITTLEFIELD, 2011.
Frota e Schiffer (2001) afirmam que existem diversas maneiras de uma edificação ganhar ou perder calor, sendo a principal maneira a radiação solar. As
características e materiais construtivos da edificação irão determinar a capacidade e desempenho térmico. Para Mascaró (1991), um edifício bem projetado para o clima no qual está inserido torna-se confortável, além de poupar energia.
Segundo a Norma de Desempenho Térmico (ASSOCIAÇÃO..., 2005), predecessora a norma de desempenho NBR 15575 (ASSOCIAÇÃO..., 2013), a avaliação de desempenho térmico de uma edificação pode ser feita tanto na fase de projeto, quanto após a construção, através de medições para edifícios já construídos. Essa avaliação considera variáveis representativas do desempenho, enquanto que na fase de projeto pode ser realizada por meio de softwares.
2.3 CONFORTO LUMÍNICO
Conforto lumínico ou conforto visual é descrito por Lamberts (1997, p. 44) como sendo “[...]o principal determinante da necessidade de iluminação em um edifício”.
É conceituado como a existência de um conjunto de condições, num determinado ambiente, no qual o ser humano pode desenvolver suas tarefas visuais com o máximo de acuidade e precisão visual, com o menor esforço, com o menor risco de prejuízo à vista e com reduzidos riscos de acidentes.
A seguir faz-se um compilado dos conceitos mais importantes a se destacar acerca do desempenho lumínico e conforto visual.
Espectro Eletromagnético - para o estudo de iluminação é especialmente importante o grupo de radiações compreendidas entre os comprimentos de onda de 380 e 780 nanômetros (nm), pois eles têm a capacidade de estimular a retina do olho humano, produzindo sensação luminosa. (RODRIGUES; 2001 p.5)
A partir disso, pode-se esclarecer a diferença entre fluxo luminoso e iluminância, onde:
Fluxo Luminoso representa uma potência luminosa emitida por uma fonte luminosa, por segundo, em todas as direções, sob a forma de luz. Sua unidade é o lúmen (lm). (RODRIGUES; 2001 p.6)
Finalmente, iluminância pode ser compreendido como:
É o fluxo luminoso (lm) incidente numa superfície por unidade de área (m2). Sua unidade é o lux. Um lux corresponde à iluminância de uma superfície plana de um metro quadrado de área, sobre a qual incide perpendicularmente um fluxo luminoso de um lúmen. (RODRIGUES; 2001 p. 6)
2.3.1 Fatores de influência
Para Vieira (2008) os objetivos para o conforto visual dasedificações que se busca alcançar são a garantia de uma iluminação suficiente para a realização de trabalhos com eficiência e a garantia de um ambiente visualagradável.
Gonçalves et al (2001) enumeraram os fatores que devem ser respeitados na realização de tarefas visuais são:
• A vista e a visão;
A primeira das observações se revela nas características da vista do ser humano. Uma visão de boa qualidade depende de propriedades do olho como a seletividade, onde a retina, composta de células sensíveis à luz, transformam a energia luminosa em imagens. A retina é sensível às radiações na faixa entre 0,380 e 0,780 mícron. (GONÇALVES et al, 2001)
O olho humano possui um sistema automático de focalização, se acomodando a objetos desde 25 cm e em segundos a grandes distâncias, conferindo acuidade visual. O olho humano também possui capacidade de adaptar-se a diferentes níveis de luminância através dá alteração do tamanho dá íris, adaptar-se traduzindo em eficiência na operação para visualizar objetos em ambientes de muita ou pouca luminosidade e ainda assim possui sensibilidade para detecção das cores (OKUNO et al; 1982).
• A tarefa a se desenvolver;
Tabela 3 - Iluminância por classe de tarefa visual.
Classe Iluminância (lux) Tipo de Atividade
A - Iluminação geral para áreas usadas interruptamente ou com
tarefas visuais simples
20 – 30 – 50 Áreas públicas com arredores escuros. 50 – 75 – 100 Orientação simples para permanência curta. 100 – 150 – 200 Recintos não usados para trabalho contínuo;
depósitos.
200 – 300 – 500 Trabalhos com requisitos visuais limitados, trabalho bruto de maquinaria, auditórios. B – Iluminação geral
para área de trabalho
500 – 750 – 1000 Tarefas com requisitos visuais normais, trabalho médio de maquinaria escritório. 1000 – 1500 - 2000 Tarefas com requisitos especiais, gravação
manual, inspeção, indústria de roupas. C – Iluminação
adicional para tarefas difíceis
2000 – 3000 – 5000 Tarefas visuais exatas e prolongadas, eletrônicas de tamanho pequeno.
5000 – 7500 – 10000 Tarefas visuais muito exatas, montagem de microeletrônica.
10000 – 15000 – 20000 Tarefas visuais muito especiais, cirurgias. Fonte: NBR 5413 (ASSOCIAÇÃO..., 1992, p. 2).
Vieira (2008) indica que dependendo do nível de dificuldade, tempo de duração da atividade e da velocidade necessária, deverá ser o nível de iluminação do ambiente. A NBR 5413 (ASSOCIAÇÃO..., 1992), que trata de iluminância de interiores, descreve a iluminância por classe de tarefa visual, como indicado na Tabela 3.
• O campo visual do homem;
Okono (1982, p. 272) reflete que “[...]o homem possui visão angular muito grande; horizontal 90º na direção da têmpora e 50º na direção do nariz e na vertical, 50º para cima e 65º para baixo a partir do ponto central do olho”. Essa composição imputa ao homem a característica de visão periférica.
• Nível de iluminância;
Revela-se no equilíbrio da quantidade e qualidade da iluminação em um ambiente, bem como a escolha adequada a fonte de luz natural ou artificial. Por hora, é uma tarefa complicada estimar um nível de iluminação ótima para os ambientes, tendo em vista que possui carácter subjetivo em se tratando preferência humana, idade, hora do dia e tarefa a ser executada. A iluminação insuficiente de determinado ambiente pode causar fadiga, dor de cabeça, além de resultar em pouca produtividade e acidentes de trabalho. (LAMBERTS et al;1997).
A NBR 5413 (ASSOCIAÇÃO..., 1992), que trata de iluminância de interiores, indica os fatores determinantes da iluminância adequada, como representado na Tabela 4. Esse fator é utilizado para amenizar ou superestimar a iluminância quando se já é conhecido as variáveis.
Tabela 4 - Fatores determinantes da iluminância. Características da tarefa
e do observador
Peso
-1 0 +1
Idade Inferior a 40 anos 40 a 55 anos Superior a 55 anos Velocidade e Precisão Sem importância Importante Crítica Refletância do fundo da
tarefa Superior a 70% 30 a 70% Inferior a 30%
• Luminância, contraste e ofuscamento;
Sendo a luminância a iluminância decorrente da reflexão dos raios por uma superfície, contraste pode ser entendido como a diferença entre luminância, ou brilho, dos objetos. (LAMBERTS et al 1997)
Para Vieira (2008 p. 48), “[...]o ofuscamento é um desconforto ou perturbação causada na visão quando não acontece normalmente a adaptação às diferentes luminâncias dos objetos”. Lamberts et al (1997) relata que o ofuscamento pode ocorrer devido a duas condições: por contrastes demasiados de luminâncias ou por saturação por luz em excesso. Os ofuscamentos podem atrapalhar a execução de um serviço visual ou apenas ocasionar um desconforto.
2.3.2 Iluminação Natural e Artificial
A iluminação artificial, apesar de projetada para a noite e em dias de pouca radiação solar é também utilizada no período diurno. Janelas que deveriam fornecer iluminação durante dia e noite, em muitos casos, possuem função de ser apenas uma abertura ao mundo exterior, sendo assim, fatores de desperdício de energia. Mascaró (1991) aponta a necessidade de interrelacionar os sistemas a fim de obter ganhos nos ambientes como maior conforto térmico, acústico e eficiência energética. De acordo com Mascaró (1991), existem diversas fontes de luz natural que podem ser utilizadas pelos projetistas, como a abóbada celeste, que utiliza a radiação solar como iluminação natural. Devem ser considerados vários quesitos como a atividade a ser desenvolvida no ambiente, a trajetória solar, clima local, entre outros. Dependendo destes fatores, podem-se tomar as seguintes alternativas: Abóbada Celeste Encoberto; Abóbada Celeste Clara e Abóboda Celeste Normal.
A iluminação zenital oferece maior uniformidade e iluminação média que a iluminação lateral, porém apresenta custo inicial alto e maior dificuldade de manutenção. Em contrapartida, a iluminação lateral oferece boa iluminação próxima a abertura em contraponto que a qualidade da iluminação decresce em função que se afasta da abertura. Existem algumas formas de iluminação zenital, com características próprias, tomando como exemplo os do tipo dente de serra ou shed e lanternim. (MASCARÓ; 1991),
Esses mecanismos podem produzir alto nível de iluminância, que pode gerar ofuscamentos e desconfortos. Faz-se necessário, então, a utilização de
controladores de luz natural, frequentemente utilizados, podendo ser de uso externo como brises, arborização, toldos e venezianas ou de uso interno como cortinas e persianas. (FROTA; SCHIFFER; 2001)
A respeito da iluminação artificial, Mascaró (1991) indica que deve ser utilizada em caso de complemento da iluminação natural a fim de aumentar a qualidade da iluminação interior dos ambientes. Porém o autor adverte que não se deve utilizar a iluminação artificial como único meio de se obter desempenho lumínico de uma edificação, em detrimento do avanço brutal da tecnologia, e sim utilizar das técnicas disponíveis a fim de se obter o melhor resultado possível em termos de eficiência energética, térmica e luminosa.
2.4 CONFORTO ACÚSTICO
Para Littlefield (2011), o som pode afetar os moradores das edificações de duas maneiras distintas. Na primeira situação, o incômodo está relacionado ao nível de qualidade do som nos ambientes fechados; e o segundo caso diz respeito ao incômodo causado por ruídos indesejáveis pela falta de isolamento acústico eficiente.
A NBR 15575-1 (ASSOCIAÇÃO..., 2013) generaliza que “[...]as edificações habitacionais devem apresentar isolamento acústico adequado das vedações externas”, tanto dos ruídos que se originam externamente às edificações, quanto nas áreas comuns e privativas de unidades autônomas diferentes.
2.4.1 Fundamentos da Acústica
Para Simões (2011, p.13) “O som é a sensação auditiva produzida por uma variação da pressão atmosférica a partir de vibração mecânica, que se propaga em forma de ondas, através de meio elástico e denso”. Sendo que o meio de propagação mais comum é o ar, pois no vácuo não existe som. Para que haja som é necessário que uma superfície qualquer sair do repouso e vibre. Fonte Sonora é a superfície vibrante que produz uma pequena variação periódica da pressão atmosférica transmitida pelo ar na forma de ondas. (SIMÕES; 2011).
A velocidade de propagação do som em alguns meios está descrita na tabela 5.
Tabela 5 - Velocidade de Propagação do som em diversos meios.
Meio de Propagação Velocidade (m/s)
Ar 340 Água 1460 Madeira 1000 a 5000 Concreto 4000 Aço 4700 a 5100 Vidro 5000 a 6000 Chumbo 1320 Borracha 40 a 150 Fonte: SIMÕES, 2011.
A definição de nível de pressão sonora para Littlefield (2011), consiste no valor efetivo da variação na pressão causada pelo som, pode ser entendida como a intensidade do som e é usualmente medida em decibéis(dBA). A pressão sonora mínima que o ouvido humano pode ouvir é na ordem de 0 dBA (limiar de audibilidade) até a ordem de 134 dBA. Porém, em níveis de pressão sonora de 100 dBA, o ouvido humano passa a causar dor. Na tabela 6 estão representados os exemplos de níveis de ruídos e seus efeitos.
Tabela 6 - Exemplo de níveis de ruído em dBA. Níveis de Ruído em dBA
0 50 80 100 120
Repousante Incomodativo Fatigante Perigoso Lesivo Dormitório 35dBA Trânsito 70dBA Industria 85dBA Britadeira 115dBA Avião a Jato 135dBA
Fonte: (SIMÕES, 2011, p. 15).
De acordo com Carvalho (2009, p. 25), “[...]ao ser exercida uma pressão em um meio elástico, ocorrem oscilações cíclicas de pressão/depressão, em intervalos de tempo (período) maiores ou menores”. A frequência é a quantidade de oscilações por unidades de tempo. A frequência é medida em hertz (Hz), e a faixa audível para a percepção humana é de 20 a 20.000 Hz.
Tempo de reverberação é definido como a unidade de tempo necessária para que um som seja atenuado ao nível de 60 dBA. Esta característica e suas variações conforme a frequência são aspectos fundamentais para a determinação do caráter acústico de uma edificação. Pode variar de 0,25s em estúdios de gravação até 10s em ambientes como grandes catedrais. (LITLLEFIELD; 2011)
Um fator a ser considerado no conforto acústico, segundo Littlhefield (2011), é a dimensão e formato do cômodo, onde ambientes grandes são difíceis de se preencher com som, ficando partes mais afastadas da fonte sem a presença do som direto. Já para ambientes menores a preocupação é perante a evidenciação de notas ou tons particulares, o que ocasiona incômodo aos usuários.
2.4.2 Ruídos
Bistafa (2006) conceitua ruído como todo o som considerado desagradável, porém a diferença entre som e ruído é subjetiva e dependente das aspirações pessoais. Ruído é um som sem harmonia e de caráter negativo. O ruído em níveis a partir de 45-50 dBA pode causar efeitos adversos como distúrbio do sono, interferência na fala, desconforto geral e efeitos cardiovasculares.
O ouvido humano responde de forma logarítmica os estímulos que recebe. Assim, os sons de baixas frequências são percebidos como sons graves e as altas frequências como sons agudos. Porém a audição humana não tem a mesma sensibilidade em todo o espectro. Para baixos níveis de pressão sonora, o nível de um som grave tem que ser muito mais elevado que um som médio para que ambos produzam a mesma sensação sonora. À medida que os níveis aumentam verifica-se uma resposta mais homogênea em todas as frequências audíveis. (SIMÕES; 2011).
A origem do som determina a classificação do ruído em aéreos e de impacto. Ruídos de impacto diferem-se por serem produzidos pelo choque de elementos sólidos ou líquidos, sendo que a NBR 10151 (ASSOCIAÇÃO...,2000 p. 2) conceitua ruído de impacto “[...]o que contém impulsos, que são picos de energia acústica com duração menor do que 1 s e que se repetem a intervalos maiores do que 1 s (por exemplo, martelagens, bate-estacas, tiros e explosões)”. Já os ruídos aéreos são aqueles produzidos dentro de ambientes e que se transmitem através desse meio até os nossos ouvidos. (GROTTA; 2009).
Para Littlefield (2011), existem fontes internas e externas de ruídos. As fontes internas geralmente estão associadas aos ruídos aéreos e pode ser facilmente dimensionada através dos cálculos de potência sonora fornecidos pelos fabricantes de aparelhos domésticos. Para se evitar incômodos acústicos relacionados ás fontes de ruídos internos é importante que os equipamentos mais ruidosos sejam instalados longe de ambientes de permanência prolongada, sempre considerando a influência do mesmo sobre a vizinhança. Os ruídos de fontes externas têm geralmente por característica que as fontes de emissão desses ruídos não podem ser controladas pelos indivíduos que estão sendo afetados. Na tabela 7 estão representadas as principais fontes de ruídos.
Tabela 7 - Fontes de Ruído. Principais Fontes de Ruído
Interno Externo
• Conversação • Tráfego rodado
• Passos • Atividades comerciais e industriais
• Eletrodomésticos • Serviços
• Instrumentos musicais • Trens
• Instalações:
Condicionadores de ar Elevadores
Elétricas: subestação, geradores,
Hidráulicas: Passagem de canalizações, bombas de recalque
• Tráfego aéreo • Animais
Fonte: SIMÕES; 2011.
A NBR 10.151 (ASSOCIAÇÃO..., 2000) indica os valores de níveis de ruído permitidos para ambientes externos, nos períodos diurno e noturno, como apresentado na tabela 8.
Tabela 8 - Nível de critério de avaliação NCA em dB (A).
Tipos de áreas Diurno Noturno
Áreas de sítios e fazendas 40 35
Área estritamente residencial urbana ou de hospitais ou de escolas 50 45
Área mista, predominantemente residencial 55 50
Área mista, com vocação comercial e administrativa 60 55
Área mista, com vocação recreacional 65 55
Área predominantemente industrial 70 60
FONTE: (NBR 10151; 2000, p 3).
Na tabela 9 estão indicados os níveis de ruído para conforto acústico em ambientes internos.
Tabela 9 - Níveis de ruído para conforto acústico em ambientes internos.
Locais dB(A)
Escolas
Bibliotecas, Salas de música, Salas de desenho 35 - 45
Salas de aula, Laboratórios 40 - 50
Circulação 45 - 55 Residências Dormitórios 35 - 45 Salas de estar 40 - 50 FONTE: (NBR 10.152; 1987, p 2). 2.4.3 Desempenho Acústico
Simões (2011, p. 23) indica que o desempenho das edificações “[...]depende, basicamente, de dois fenômenos acústicos independentes: a absorção e transmissão sonora”.
Quando o som atinge uma parede, parte reflete de volta ao ambiente; parte é absorvida e se transforma em calor dissipado no ambiente; e parte se transmite ao outro lado da parede. A proporção da energia sonora incidente e a energia sonora transmitida é chamada de índice de redução de som. (LITTLEFIELD; 2011).
Littlefield (2011) discute que para aumentar o isolamento acústico de uma parede ou um piso simples deve-se aumentar a massa, pois o isolamento é dependente da razão massa por área. Já para o isolamento composto, realizado através de dois materiais diferentes, utiliza-se um sistema massa-mola-massa a fim de criar um colchão de um material absorvente. Simões (2011) indica que a instalação de material fono-absorvente na superfície da parede ajuda a controlar a parcela de energia refletida para o ambiente, influindo no condicionamento acústico. Porém, o mesmo autor adverte que a energia transmitida permanece no ambiente, não servindo de isolante. A tabela 10 indica as principais diferenças entre absorção e transmissão sonora.
Tabela 10 - Absorção x Transmissão. Acústica e Edificações
Fenômenos Absorção Transmissão
Fonte e Receptor Mesmo Ambiente Ambiente Diferente Forma de Atuar Condicionamento Acústico Isolamento Acústico
Parâmetros Tempo de Reverberação
Inteligibilidade Nível de Pressão Sonora dBA Controle Materiais de Revestimento
Geometria
Lei da Massa
Lei da Massa Mola Massa FONTE: (SIMÕES; 2011, p. 56).
3 METODOLOGIA
A seguir apresentam-se os dados territoriais e climatológicos do local de estudo e os métodos e equipamentos utilizados na identificação do desempenho térmico, acústico e lumínico da edificação analisada.
3.1 CARACTERIZAÇÃO DO LOCAL DE ESTUDO
3.1.1 Localização
A edificação adotada como área de estudo está situada na Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR) dentro do Câmpus do município de Pato Branco. A cidade localiza-se no sudoeste do estado do Paraná distante 433,029km da cidade de Curitiba, capital do estado. A população estimada no ano de 2017 foi de 80.710 habitantes segundo o IBGE, essa estimativa é feita em função de censos realizados conforme o planejado pela instituição.
O IBGE estipula que no último censo realizado no ano de 2010 a população foi de 72.370 habitantes residentes em uma área de 539,087km² sendo 94% dessa população residente em área urbana. Segundo dados do site da Prefeitura Municipal de Pato Branco, a densidade demográfica é estimada em 135,70 hab/km² e o Índice de Desenvolvimento Humano (IDH) de 0,782 classificando-se como a 4º cidade de maior IDH do Paraná.
Sua delimitação geográfica está delimitada em um retângulo com extremidades demarcadas pelas coordenadas no sistema Universal Transverso de Mercator (UTM) conforme a figura 4.
Figura 3 - Localização do Município de Pato Branco. Fonte: (ZUFFO; RANZAN, 2014, p 28).
O Instituto Agronômico do Paraná (IAPAR), seguindo a série de dados obtida pelo próprio Instituto até o ano de 1998, e utilizando do sistema de classificação climática de Köppen o qual se baseia na vegetação, temperatura e índice pluviométrico, classifica o clima do Paraná em duas classes: o Clima subtropical – Cfa e Clima temperado propriamente dito – Cfb, conforme ilustrado na Figura 5.
Figura 4 - Classificação Climática de Köppen. Fonte: Adaptado de: IAPAR, 2015.
O IAPAR em seu site cita para esses climas as seguintes características:
Cfa - Clima subtropical; temperatura média no mês mais frio inferior a 18ºC (mesotérmico) e temperatura média no mês mais quente acima de 22ºC, com verões quentes, geadas pouco frequentes e tendência de concentração das chuvas nos meses de verão, contudo sem estação seca definida.
Cfb - Clima temperado propriamente dito; temperatura média no mês mais frio abaixo de 18ºC (mesotérmico), com verões frescos, temperatura média no mês mais quente abaixo de 22ºC e sem estação seca definida.
Segundo TABALIPA e FIORI (2008), a atmosfera patobranquense possui um clima chuvoso, mesotérmico, úmido e superúmido sem estação seca, de verões frescos e frequentes geadas. Sua classificação de Köppen é definida como Cfb – Clima temperado. No período entre julho e agosto são registradas as temperaturas mais baixas com medições entre 6º e 8ºC. Janeiro é o mês onde ocorre o registro de maiores temperaturas com média de 22ºC.
As estações climáticas do município são bem definidas e divididas em verão, outono, inverno e primavera regulares onde normalmente não se observa um período de estiagem de chuvas. O mês de Outubro acaba sendo o mês de maior índice pluviométrico e Agosto o menos chuvoso. A média de chuva anual do município é superior a 2100 mm uniformemente distribuídas nas quatro estações. A umidade relativa do ar apresenta uma regularidade em torno dos 74% sendo que durante o inverno e primavera o ponto mais baixo de umidade com cerca de 68,90%.
3.1.2 Caraterização do terreno e do projeto
O Câmpus da UTFPR está localizado na Via do Conhecimento Km 1, s/n, no bairro Fraron, zona norte da cidade, em um terreno com 138.383m². A Figura 6 delimita as margens do Câmpus em azul e indica a localização do bloco J em vermelho.
Figura 5 - UTFPR – Campus Pato Branco. Fonte: Google Maps, 2018.
O objeto de estudo está situado em uma edificação térrea subdividida formando os blocos H, I e J. Os ambientes levados em consideração para o estudo do edifício estão todos situados na parte do bloco J. Segundo o projeto arquitetônico disponibilizado pelo Departamento de Projetos e Obras (DEPRO) do próprio Câmpus, o bloco possui cerca de 1790m² subdivididos em salas de apoio e laboratórios (Figura 7).
Figura 6 – Bloco J – UTFPR-PB. Fonte: Autoria Própria, 2018.
O sistema construtivo da cobertura é do tipo Shed (Figura 8) que busca a eficiência lumínica através de aberturas zenitais. A luz natural atravessa a cobertura através do emprego de materiais transparentes e aberturas, as quais também contribuem para a ventilação natural.
Figura 7 - Telhado Shed Fonte: Autoria Própria, 2018.
A estrutura do Bloco é composta por vigas e pilares pré-moldados e o fechamento feito através de alvenaria com tijolos a vista. As esquadrias externas possuem janelas e basculantes feitos com alumínio e vidro, com portas de metal e vidros. Internamente foi adotado o uso de portas de madeira, conforme a tabela de esquadrias ilustrada a seguir.
Tabela 11 - Tabela de Esquadrias Bloco J.
Fonte: Projeto Arquitetônico – DEPRO. 3.1.3 Intervenções
A passagem exagerada de radiação solar garantia um bom desempenho da iluminação natural, porém gerando desconforto térmico em dias de altas temperaturas. A maneira encontrada para amenizar a situação foi o emprego de forros de PVC e a pintura do material acrílico transparente do telhado transformando-o em um material opaco. (Figura 9).
Figura 8 - Intervenções na cobertura. Fonte: Autoria Própria, 2018.
As aberturas do galpão não permitiam uma ventilação e renovação de ar plena dos ambientes, o que também gerou necessidade de intervenções em busca de conforto. Ao lado do laboratório de Materiais foi implantado um jardim de inverno que permitiu a instalação de duas janelas no ambiente que permitiram melhor ventilação e iluminação (Figura 10).
Figura 9 - Abertura para o jardim de inverno. Fonte: Autoria Própria, 2018.
A renovação de ar dos laboratórios que não possuem ligação ao jardim de inverno é feita através de janelas internas aplicadas entre os ambientes e o corredor (Figura 11).
