UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL,
ARQUITETURA E URBANISMO
Iluminação Natural em Setores de Produção de Edifícios Industriais.
Estudos de Caso na Região Metropolitana de Campinas.
Maíra Vieira Dias
Campinas 2011
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UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS
FACULDADE DE ENGENHARIA CIVIL,
ARQUITETURA E URBANISMO
Maíra Vieira Dias
Iluminação Natural em Setores de Produção de Edifícios Industriais.
Estudos de Caso na Região Metropolitana de Campinas.
Dissertação apresentada à Comissão de Pós-Graduação da Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo da Universidade Estadual de Campinas, como parte dos requisitos para obtenção do título de Mestre em Engenharia Civil, na área de concentração Arquitetura e Construção.
Orientador: Prof. Dr. Paulo Sérgio Scarazzato
Campinas 2011
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FICHA CATALOGRÁFICA ELABORADA PELA
BIBLIOTECA DA ÁREA DE ENGENHARIA E ARQUITETURA - BAE - UNICAMP
D543i
Dias, Maíra Vieira
Iluminação natural em setores de produção de edifícios industriais: estudos de caso na região metropolitana de Campinas / Maíra Vieira Dias. --Campinas, SP: [s.n.], 2011.
Orientador: Paulo Sergio Scarazzato.
Dissertação de Mestrado - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo.
1. Iluminação natural. 2. Processamento de imagens - Técnicas digitais. 3. Edifícios industriais - Iluminação de interiores. I. Scarazzato, Paulo Sergio. II.
Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo. III. Título.
Título em Inglês: Daylighting in manufacturing sectors of industrial buildings: case studies in the metropolitan region of Campinas Palavras-chave em Inglês: Natural lighting, Image processing - Digital
techniques, Industrial buildings - Interior lighting Área de concentração: Arquitetura e Construção
Titulação: Mestre em Engenharia Civil
Banca examinadora: Evandro Ziggiatti Monteiro, Cláudia Naves David Amorim Data da defesa: 26-08-2011
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À minha família pelo apoio e carinho incondicional, suporte, incentivo e confiança.
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Agradecimentos
Aos meus pais pela confiança e admiração e pelas oportunidades a mim concedidas, em especial à minha mãe pelo exemplo a ser seguido e incentivo de seguir em frente.
Aos meus irmãos pela amizade, carinho, companheirismo e cumplicidade.
Ao meu orientador Prof. Dr. Paulo Sergio Scarazzato pela orientação, compreensão e pelas conversas que possibilitaram a conclusão deste trabalho.
Aos membros da banca, Prof. Dr. Evandro Ziggiatti Monteiro e Profa. Dra. Cláudia Naves David Amorim que gentilmente aceitaram participar e contribuir para a avaliação e conclusão da pesquisa. À Prof. Dra. Silvia Aparecida Mikami Gonçalves Pina pela valiosa contribuição no exame de qualificação.
Aos amigos da Pós, Daniela Rocha, Helenice Sacht e Dennis Flores de Souza pela amizade, e convívio em todos os momentos. À Raquel Rancura, Ellen Priscila Nunes de Souza e Paula de Castro Teixeira, pela amizade incondicional, carinho e preocupação desmedidos, com quem dividi minhas conquistas.
Às amigas Cybele, Patrícia, Carol, Mariana, Juliana e Vivian pela amizade, carinho e paciência, por partilharem todos os momentos ao longo dessa caminhada.
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À Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo - FAPESP pelo apoio à minha pesquisa.
Às Indústrias visitadas e seus colaboradores por terem permitido a realização deste trabalho.
Ao Laboratório de Automação e Prototipagem para Arquitetura e Construção - LAPAC e à Profa. Colaboradora Regiane Pupo e ao Técnico Haroldo Dias pela ajuda na confecção do modelo físico.
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"The key is not to diminish the industries and human systems, and proponents of the proposed efficiency, but designing them to become bigger and better in order to re-supply, restore, and nourish the rest of the world." William McDonough & Michael Braungart
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Resumo
DIAS, M. V. Iluminação Natural em Setores de Produção de Edifícios Industriais. Estudos de Caso na Região Metropolitana de Campinas. Campinas, 2011. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil). Universidade Estadual de Campinas. Faculdade de Engenharia Civil, Arquitetura e Urbanismo, Campinas, 2011.
Embora a iluminação natural seja um recurso renovável, limpo e gratuito, coadjuvante da eficiência energética do ambiente construído e promotora do bem-estar e saúde de seus usuários, no Brasil ainda é grande o número de projetos que não a utiliza de modo eficiente, ao que parece, por desconhecimento de seus princípios, recursos e formas de avaliação. Por outro lado, no segmento industrial tem-se observado um cuidado crescente com relação à melhoria das condições do ambiente de trabalho, visando maior produtividade, com respeito ao meio ambiente, mas ainda com pouca atenção ao projeto. O objetivo desta pesquisa é analisar qualitativamente o desempenho dos sistemas de iluminação natural empregados em edifícios industriais na Região Metropolitana de Campinas/SP. A distribuição de luminâncias nos setores de produção de edifícios industriais previamente selecionados foi levantada in loco através de fotografias, com a utilização da técnica de geração de Imagens de Grande Alcance Dinâmico - High Dynamic Range (HDR) convertidas em cores falsas. Na seqüência realizaram-se simulações computacionais para um dia específico sob condição de céu claro com o software DIALux (validado), para fins de comparação com as imagens HDR, uma vez que na situação real não foi possível fazer fotografias somente sob condições de iluminação natural. As condições de céu nas simulações foram as mesmas encontradas quando das visitas às indústrias. Modelo físico para uma das indústrias também foi feito e fotografado com a técnica de imagens HDR a fim de melhor compreensão acerca da distribuição da luz e também com o objetivo de testar a validade do procedimento, não presente na literatura temática sobre iluminação natural. A pesquisa concluiu que os principais problemas relacionados à iluminação natural em setores de produção das indústrias analisadas devem-se aos seguintes fatores: ausência de manutenção dos sistemas para captação da luz natural e falta de integração com o sistema de iluminação artificial, que sinaliza claramente que tais edifícios são concebidos como simples galpões para abrigo das atividades industriais, e não como obra de arquitetura.
Palavras Chave: Iluminação Natural, Processamento de Imagens - Técnicas Digitais, Edifícios Industriais -
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Abstract
DIAS, M. V. Daylighting in Manufacturing Sectors of Industrial Buildings. Case Studies in the Metropolitan Region of Campinas. Campinas, 2011. Dissertation (Mastership in Civil Engineering). State University of Campinas. Faculty of Civil Engineering, Architecture and Urbanism, Campinas, 2011.
Although daylighting is a renewable resource, clean and costless, support to energy efficiency of a built environment and promoter of wellness state and health, it is not yet used in an efficient way in industrial building design, probably because architects and its clients ignore its principles, resources and possibilities. On the other hand, one notes an increasing interest related to the environment conditions improvement, focused on greater productivity shared with respect to the environment, but yet with few attention to the project. The main goal of this research is to qualitatively analyze in qualitative terms the performance daylighting systems used in industrial buildings at Metropolitan area of Campinas, São Paulo, Brazil, in order to diagnosticate them and, eventually to suggest possible design strategies for future buildings of such typology, that could encourage a maximum daylight’s quality usage. It includes the industrialization phenomena in Brazil and in the city of Campinas, as well as other daylighting principles applied to industrial buildings. The luminance’s distribution in the production area of industrial buildings previously selected was taken by photographs taken in loco, with image’s creation of High Dynamic Range (HDR) converted in false colors. After that, computer based sequences were simulated in a specific daylighting condition under clear-sky using DIALux software (validated), in comparison with HDR images, since in a real situation it was not possible to take pictures only under pure daylighting. The sky conditions in the simulations were the same ones that were found when visiting industries. A scale model for one of the industries was made and photographed using HDR images technique in order to have a better understanding about light distribution and also to test the procedure validation, that was not in the thematic literature about daylighting. This research concluded that the main problems related with daylighting in manufacturing areas of the industries analyzed are due to the following factors: lack of maintenance of daylighting capture systems and lack of integration with the artificial lighting system, which clearly states that those buildings are created for simple warehouses to place industrial activities, and not as an architectural building.
Key Words: Natural Lighting, Image Processing - Digital Techniques, Industrial Buildings - Interior
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Lista de Figuras
Figura 1.1: Área dos municípios que integram a Região Metropolitana de Campinas ... 34
Figura 1.2: Participação dos municípios que integram a RMC no Total do Valor Adicionado .... 35
Figura 2.1: Fábrica e residência numa única edificação ... 41
Figura 2.2: Máquina de tecer de Cartwright (1786), o primeiro tear mecânico e a máquina de tecer de Horrock (1830) ... 42
Figura 2.3: Máquina de tecer de Cartwright (1786), o primeiro tear mecânico e a máquina de tecer de Horrock (1830) ... 42
Figura 2.4: Força motriz gerada pelos homens na manufatura francesa, 1783 ... 42
Figura 2.5: Fábrica de Seda Lumbe, em Derby, 1717 ... 43
Figura 2.6: Fábrica de seda Michels & Cie, Neubabelsberg - Alemanha, 1912 ... 45
Figura 2.7: Fábrica de botões em Paris – edifício estreito e em vários pavimentos com grandes janelas laterais para permitir a iluminação da área de trabalho ... 46
Figura 2.8: Mason & Hamlin Organ Co., Massachusetts, sugere como o espaço interior dos edifícios eram utilizados - os postos de trabalho eram situados próximos às janelas para maior aproveitamento da iluminação natural direta e o corredor central era usado para o transporte ... 47
Figura 2.9: Hayden, Gere & Co., Massachusetts, 1874. Espaço industrial com três andares para abrigar a fundição de bronze ... 48
Figura 2.10: Fábrica de telhas Litoral, Bélgica ... 49
Figura 2.11: Moinho de grãos da Companhia Marshall, Benyon & Bageem 1976 na Inglaterra 49 Figura 2.12: Moinho de grãos da Companhia Marshall, Benyon & Bageem 1976 na Inglaterra 49 Figura 2.13: Moinho de grãos da Companhia Marshall, Benyon & Bageem 1976 na Inglaterra 50 Figura 2.14: Moinho de grãos da Companhia Marshall, Benyon & Bageem 1976 na Inglaterra 50 Figura 2.15: Fachada da Fábrica São Luís, Itu ... 62
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Figura 2.16: Interior da Fábrica São Luís, Itu ... 62
Figura 2.17: Fábrica de Tecidos e Fiação Carioba, de 1917 ... 63
Figura 2.18: Interior da Fábrica de Tecidos Carioba ... 63
Figura 2.19: Interior da Fábrica de Tecidos Carioba ... 63
Figura 2.20: Cotonifício Crespi ... 64
Figura 2.21: Vista aérea geral e interior da Fábrica de Tambores ... 65
Figura 2.22: Vista aérea geral e interior da Fábrica de Tambores ... 65
Figura 2.23: Antiga Fábrica de Tambores, atual SESC Pompéia ... 65
Figura 2.24: Antiga Fábrica de Tambores, atual SESC Pompéia ... 65
Figura 2.25: Engenho Central em Piracicaba ... 66
Figura 2.26: Engenho Central em Piracicaba ... 66
Figura 2.27: Engenho Central em Piracicaba ... 66
Figura 2.28: Cervejaria Antarctica, Mooca ... 67
Figura 2.29: Cervejaria Antarctica, Mooca ... 67
Figura 2.30: Cervejaria Antarctica, Mooca ... 67
Figura 2.31: Companhia de Calçados Clark no bairro da Mooca ... 68
Figura 2.32: Antiga Lidgerwood Manufacturing Company Limited, que hoje funciona como Museu da Cidade de Campinas ... 70
Figura 2.33: Fábrica de Tecidos Elásticos Godoy e Valbert Ltda ... 71
Figura 2.34: Fábrica de Meias Luppo em Araraquara ... 72
Figura 2.35: Sobreposição de questões de iluminação ... 83
Figura 2.36: Carta de relacionamentos proposta por Slack, Chambers & Johnston ... 87
Figura 2.37: Carta de relacionamentos proposta por Torres ... 88
Figura 2.38: Espaço de trabalho requerido ... 90
Figura 2.39: As luminárias devem ser posicionadas de modo a evitar os ofuscamentos provocados pelos brilhos diretos e reflexo no campo visual ... 91
Figura 2.40: Consumo Nacional de Energia Elétrica por Setor ... 98
Figura 2.41: Consumo Final de Energia no Setor Industrial ... 99
Figura 3.1: Elementos chaves do projeto de trabalho ... 105
Figura 3.2: Fluxograma das etapas da pesquisa ... 106
Figura 3.3: Situação Karcher Indústria e Comércio Ltda ... 108
Figura 3.4: Fachada Karcher Indústria e Comércio Ltda ... 108
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Figura 3.6: Vista interna do setor de produção da Karcher Indústria e Comércio Ltda ... 109
Figura 3.7: Vista interna do setor de produção da Karcher Indústria e Comércio Ltda ... 109
Figura 3.8: Vista interna do setor de estocagem ... 110
Figura 3.9: Vista interna do setor de estocagem ... 110
Figura 3.10: Situação Mann+Hummel Ltda ... 111
Figura 3.11: Mann+Hummel Ltda ... 111
Figura 3.12: Setorização da Mann+Hummel Brasil Ltda ... 112
Figura 3.13: Primeiro setor de produção. Cobertura mais escura devido ao acúmulo de partículas ... 112
Figura 3.14: Segundo setor de produção, onde as superfícies apresentam-se mais claras devido ao próprio processo de produção ... 112
Figura 3.15: Torwell Indústria Mecânica Ltda ... 113
Figura 3.16: Setor de produção da Torwell Indústria Mecânica Ltda ... 113
Figura 3.17: Pilares, vigas e estrutura da cobertura da Torwell ... 114
Figura 3.18: Fechamento lateral composto por parede de tijolos aparentes e telhas ... 114
Figura 3.19: Situação da Indústria D ... 115
Figura 3.20: Setores de produção e estocagem ... 116
Figura 3.21: Vista interna da Indústria D ... 116
Figura 3.22: Vista interna da Indústria D ... 116
Figura 3.23: Setor de Produção Indústria A - Karcher Indústria e Comércio Ltda ... 118
Figura 3.24: Setor de Produção Indústria A - Karcher Indústria e Comércio Ltda ... 118
Figura 3.25: Setor de Estocagem Indústria A - Karcher Indústria e Comércio Ltda ... 118
Figura 3.26: Setor de Estocagem Indústria A - Karcher Indústria e Comércio Ltda ... 118
Figura 3.27: Setor de Produção Indústria B - Mann+Hummel Brasil Ltda ... 118
Figura 3.28: Setor de Produção Indústria B - Mann+Hummel Brasil Ltda ... 118
Figura 3.29: Setor de Estocagem Indústria B - Mann+Hummel Brasil Ltda ... 119
Figura 3.30: Setor de Estocagem Indústria B - Mann+Hummel Brasil Ltda ... 119
Figura 3.31: Setor de Produção Indústria C - Torwell Indústria Mecância Ltda ... 119
Figura 3.32: Setor de Produção Indústria C - Torwell Indústria Mecância Ltda ... 119
Figura 3.33: Setor de Produção e Estocagem Indústria D ... 119
Figura 3.34: Setor de Produção e Estocagem Indústria D ... 119
Figura 3.35: Ficha de Campo aplicada nas indústrias visitadas ... 122
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Figura 3.37: Curva de resposta da câmera Sony Cyber-Shot DSC-S730 obtida pelo WebHDR
Home ... 126
Figura 3.38: Cena capturada na Indústria A com diferentes tempos de exposição, de -2 a +2EV ... 127
Figura 3.39: Imagem HDR gerada pelo software Picturenaut ... 127
Figura 3.40: Análise em Cores Falsas - CF através do software RadDisplay ... 127
Figura 3.41: valores de luminâncias medidos através do software RadDisplay ... 128
Figura 3.42: Tela de edição do ambiente analisado no DIALux ... 130
Figura 3.43: Visualização tridimensional do ambiente analisado no DIALux ... 130
Figura 3.44: Edição da cobertura no ambiente analisado no DIALux ... 131
Figura 3.45: Edição de janelas, portas e zenitais no ambiente analisado no DIALux ... 131
Figura 3.46: Edição da cena de luz natural no ambiente analisado no DIALux ... 132
Figura 3.47: Ambiente real simulado no DIALux ... 133
Figura 3.48: Distribuição das luminâncias no ambiente simulado no DIALux ... 133
Figura 3.49: Distribuição das iluminâncias no ambiente simulado no DIALux ... 133
Figura 3.50: Confecção do modelo físico utilizando a cortadora a laser ... 137
Figura 3.51: Peças do modelo físico após passarem pela cortadora a laser ... 137
Figura 3.52: Peça pronta para a montagem do modelo físico ... 137
Figura 3.53: Montagem do modelo físico ... 138
Figura 3.54: Vista interna do modelo físico ... 138
Figura 3.55: Modelo físico devidamente alinhado para as tomadas de imagens HDR ... 139
Figura 3.56: Vista interna do modelo físico no dia 21/06 às 11h ... 140
Figura 3.57: Vista interna do modelo físico no dia 21/06 às 11h ... 140
Figura 3.58: Vista interna do modelo físico no dia 21/06 às 11h ... 140
Figura 4.1: Ficha de Campo aplicada na Indústria A ... 147
Figura 4.2: Sheds para captação da luz natural no Setor de Produção ... 148
Figura 4.3: Fechamentos laterais translúcidos ... 148
Figura 4.4: Falta de manutenção dos sheds ... 148
Figura 4.5: Sistema de iluminação artificial acionado durante o dia ... 149
Figura 4.6: Iluminação de tarefa nos postos de trabalho ... 149
Figura 4.7: Fechamentos laterais translúcidos e sheds no setor de estocagem ... 150
Figura 4.8: Fechamentos laterais translúcidos ao longo do setor ... 150
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Figura 4.10: Integração do sistema de iluminação artificial com o layout do setor ... 151
Figura 4.11: Maior sensação de luminosidade no setor de estocagem ... 151
Figura 4.12: Maior sensação de luminosidade no setor de estocagem ... 151
Figura 4.13: Planta baixa da Karcher com os pontos onde foram realizadas as tomadas de imagens HDR ... 152
Figura 4.14: Imagem HDR no ponto 03 ... 153
Figura 4.15: Imagem em CF no ponto 03, escala de 0 a 250 cd/m² ... 153
Figura 4.16: Valores de luminâncias encontrados no ponto 03 ... 154
Figura 4.17: Imagem HDR no ponto 06 ... 155
Figura 4.18: Imagem em CF no ponto 06, escala de 0 a 1.200 cd/m² ... 155
Figura 4.19: Valores de luminâncias encontrados no ponto 06 ... 155
Figura 4.20: Imagem HDR no ponto 07 ... 156
Figura 4.21: Imagem em CF no ponto 07, escala de 0 a 300 cd/m² ... 156
Figura 4.22: Valores de luminâncias encontrados no ponto 07 ... 157
Figura 4.23: Imagem HDR no ponto 09 ... 158
Figura 4.24: Imagem em CF no ponto 09, escala de 0 a 300 cd/m² ... 158
Figura 4.25: Valores de luminâncias encontrados no ponto 09 ... 158
Figura 4.26: Imagem HDR no ponto 11 ... 159
Figura 4.27: Imagem em CF no ponto 11, escala de 0 a 300 cd/m² ... 159
Figura 4.28: Valores de luminâncias encontrados no ponto 11 ... 160
Figura 4.29: Imagem HDR no ponto 12 ... 161
Figura 4.30: Imagem em CF no ponto 12, escala de 0 a 300 cd/m² ... 161
Figura 4.31: Valores de luminâncias encontrados no ponto 12 ... 161
Figura 4.32: Imagem HDR no ponto 19 ... 162
Figura 4.33: Imagem em CF no ponto 19, escala de 0 a 300 cd/m² ... 162
Figura 4.34: Valores de luminâncias encontrados no ponto 19 ... 163
Figura 4.35: Imagem HDR no ponto 15 ... 164
Figura 4.36: Imagem em CF no ponto 15, escala de 0 a 300 cd/m² ... 164
Figura 4.37: Valores de luminâncias encontrados no ponto 15 ... 164
Figura 4.38: Imagem HDR no ponto 16 ... 165
Figura 4.39: Imagem em CF no ponto 16, escala de 0 a 300 cd/m² ... 165
Figura 4.40: Valores de luminâncias encontrados no ponto 16 ... 166
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Figura 4.42: Imagem em CF no ponto 18, escala de 0 a 500 cd/m² ... 166 Figura 4.43: Valores de luminâncias encontrados no ponto 18 ... 167 Figura 4.44: Imagem HDR no ponto 17 ... 167 Figura 4.45: Imagem em CF no ponto 17, escala de 0 a 300 cd/m² ... 167 Figura 4.46: Valores de luminâncias encontrados no ponto 17 ... 168 Figura 4.47: Imagem HDR no ponto 23 ... 169 Figura 4.48: Imagem em CF no ponto 23, escala de 0 a 300 cd/m² ... 169 Figura 4.49: Valores de luminâncias encontrados no ponto 23 ... 170 Figura 4.50: Imagem HDR no ponto 25 ... 170 Figura 4.51: Imagem em CF no ponto 25, escala de 0 a 1200 cd/m² ... 170 Figura 4.52: Valores de luminâncias encontrados no ponto 25 ... 171 Figura 4.53: Setor de produção simulado no DIALux para condição de luz natural ... 173 Figura 4.54: Setor de estocagem simulado no DIALux para condição de luz natural ... 173 Figura 4.55: Níveis de luminâncias encontrados no setor de produção, escala de 0 a 350 cd/m² ... 173 Figura 4.56: Níveis de luminâncias encontrados no setor de estocagem, escala de 0 a 350 cd/m² ... 174 Figura 4.57: Níveis de iluminâncias encontrados no setor de produção, escala de 0 a 850 lx ... 174 Figura 4.58: Níveis de iluminâncias encontrados no setor de estocagem, escala de 0 a 850 lx . 175 Figura 4.59: Isolinhas do plano de trabalho para o setor de produção mostrando a eficiência dos sistemas de iluminação natural empregados ... 176 Figura 4.60: Manchas vermelhas na planta mostram a admissão de luz através das aberturas laterais em conjunto com os sheds ... 176 Figura 4.61: Isolinhas do plano de trabalho para o setor de estocagem mostrando a eficiência dos sistemas de iluminação natural empregados ... 177 Figura 4.62: Pequenas manchas vermelhas na planta mostram o comportamento da luz através dos fechamentos laterais translúcidos e dos sheds ... 178 Figura 4.63: Luminária HBT - HB Range Luminaries adotada para simulação no DIALux para o setor de produção e sua curva de distribuição ... 179 Figura 4.64: Feixe luminoso da luminária adotada é voltado para baixo, apresentando maior parte de sua reflexão no piso ... 179 Figura 4.65: Ausência de pontos de reflexão na cobertura ... 179 Figura 4.66: Níveis de luminâncias encontrados no setor de produção, escala de 0 a 100 cd/m² ... 180 Figura 4.67: Níveis de iluminâncias encontrados no setor de produção, escala de 0 a 150 lx ... 180
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Figura 4.68: Luminária QE HME HQL 250W E40 De Luxe adotada para simulação no DIALux para o setor de estocagem e sua curva de distribuição ... 181 Figura 4.69: Feixe luminoso da luminária adotada apresenta maior parte de sua reflexão voltada para a cobertura ... 182 Figura 4.70: Presença de pontos de reflexão na cobertura ... 182 Figura 4.71: Níveis de luminâncias encontrados no setor de estocagem, escala de 0 a 10 cd/m² ... 182 Figura 4.72: Níveis de iluminâncias encontrados no setor de estocagem, escala de 0 a 50 lx ... 183 Figura 4.73: Simulação no software DIALux para o sistema de iluminação artificial em complemento ao natural no setor de produção ... 184 Figura 4.74: Simulação no software DIALux para o sistema de iluminação artificial em complemento ao natural no setor de estocagem ... 184 Figura 4.75: Níveis de luminâncias encontrados no setor de produção, escala de 0 a 850 cd/m² ... 184 Figura 4.76: Níveis de iluminâncias encontrados no setor de produção, escala de 0 a 1250 lx . 185 Figura 4.77: Níveis de luminâncias encontrados no setor de estocagem, escala de 0 a 80 cd/m² ... 186 Figura 4.78: Níveis de iluminâncias encontrados no setor de estocagem, escala de 0 a 850 lx . 186 Figura 4.79: Planta baixa do modelo físico da Karcher com os “pontos de vista” onde foram realizadas as tomadas de imagens HDR ... 187 Figura 4.80: Imagem HDR no pondo 01 ... 188 Figura 4.81: Imagem em CF no pondo 01, escala de 0 a 300 cd/m² ... 188 Figura 4.82: Valores de luminâncias encontrados no ponto 01 ... 189 Figura 4.83: Imagem HDR no pondo 04 ... 190 Figura 4.84: Imagem em CF no pondo 04, escala de 0 a 300 cd/m² ... 190 Figura 4.85: Valores de luminâncias encontrados no ponto 04 ... 190 Figura 4.86: Imagem HDR no pondo 03 ... 191 Figura 4.87: Imagem em CF no pondo 03, escala de 0 a 300 cd/m² ... 191 Figura 4.88: Valores de luminâncias encontrados no ponto 03 ... 192 Figura 4.89: Imagem HDR no pondo 05 ... 193 Figura 4.90: Imagem em CF no pondo 05, escala de 0 a 300 cd/m² ... 193 Figura 4.91: Valores de luminâncias encontrados no ponto 05 ... 193 Figura 4.92: Imagem HDR no pondo 06 ... 194 Figura 4.93: Imagem em CF no pondo 06, escala de 0 a 300 cd/m² ... 194 Figura 4.94: Valores de luminâncias encontrados no ponto 06 ... 194
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Figura 4.95: Ficha de Campo aplicada na Indústria B ... 197 Figura 4.96: Acúmulo de partículas ocasionando a perda de eficiência dos sheds ... 198 Figura 4.97: Sheds e fechamentos laterais do segundo setor de produção ... 199 Figura 4.98: Sheds e fechamentos laterais do segundo setor de produção ... 199 Figura 4.99: Iluminação de tarefa nos postos de trabalho e sheds que foram trocados recentemente ... 199 Figura 4.100: Iluminação de tarefa nos postos de trabalho e sheds sem manutenção, com a cor amarelada ... 199 Figura 4.101: Planta baixa da Mann+Hummel com os pontos onde foram realizadas as tomadas de imagens HDR ... 200 Figura 4.102: Imagem HDR no ponto 01 ... 201 Figura 4.103: Imagem em CF no ponto 01, escala 0 de 350 cd/m² ... 201 Figura 4.104: Valores de luminâncias encontrados no ponto 01 ... 201 Figura 4.105: Imagem HDR no ponto 03 ... 202 Figura 4.106: Imagem em CF no ponto 03, escala de 0 a 550 cd/m² ... 202 Figura 4.107: Valores de luminâncias encontrados no ponto 03 ... 203 Figura 4.108: Imagem HDR no ponto 05 ... 204 Figura 4.109: Imagem em CF no ponto 05, escala de 0 a 350 cd/m² ... 204 Figura 4.110: Valores de luminâncias encontrados no ponto 05 ... 204 Figura 4.111: Imagem HDR no ponto 06 ... 205 Figura 4.112: Imagem em CF no ponto 06, escala de 0 a 350 cd/m² ... 205 Figura 4.113: Valores de luminâncias encontrados no ponto 06 ... 205 Figura 4.114: Imagem HDR no ponto 08 ... 206 Figura 4.115: Imagem em CF no ponto 08, escala de 0 a 350 cd/m² ... 206 Figura 4.116: Valores de luminâncias encontrados no ponto 08 ... 207 Figura 4.117: Imagem HDR no ponto 12 ... 208 Figura 4.118: Imagem em CF no ponto 12, escala de 0 a 350 cd/m² ... 208 Figura 4.119: Valores de luminâncias encontrados no ponto 12 ... 208 Figura 4.120: Imagem HDR no ponto 18 ... 209 Figura 4.121: Imagem em CF no ponto 18, escala de 0 a 100 cd/m² ... 209 Figura 4.122: Valores de luminâncias encontrados no ponto 18 ... 209 Figura 4.123: Imagem HDR no ponto 22 ... 210 Figura 4.124: Imagem em CF no ponto 22, escala de 0 a 250 cd/m² ... 210
21
Figura 4.125: Valores de luminâncias encontrados no ponto 22 ... 211 Figura 4.126: Imagem HDR no ponto 24 ... 212 Figura 4.127: Imagem em CF no ponto 24, escala de 0 a 350 cd/m² ... 212 Figura 4.128: Valores de luminâncias encontrados no ponto 24 ... 212 Figura 4.129: Simulação através do DIALux permite a visualização da diferença dos níveis de iluminação entre os setores de produção da Mann+Hummel ... 213 Figura 4.130: Primeiro setor de produção, onde a cobertura e os sheds apresentam maior acúmulo de partículas tornando o ambiente mais escuro ... 214 Figura 4.131: Segundo setor de produção, onde os sheds admitem maior entrada de luz e há uma maior sensação de luminosidade ... 214 Figura 4.132: Isolinhas do plano de trabalho para os setores de produção mostram a diferença de luz admitida devido à manutenção dos sistemas ... 215 Figura 4.133: Níveis de luminâncias encontrados nos setores de produção, escala de 0 a 550 cd/m² ... 216 Figura 4.134: Níveis de luminâncias encontrados no primeiro setor de produção, escala de 0 a 550 cd/m² ... 216 Figura 4.135: Níveis de luminâncias encontrados no primeiro setor de produção, escala de 0 a 550 cd/m² ... 217 Figura 4.136: Níveis de luminâncias encontrados no segundo setor de produção, escala de 0 a 550 cd/m² ... 217 Figura 4.137: Níveis de luminâncias encontrados no segundo setor de produção, escala de 0 a 550 cd/m² ... 218 Figura 4.138: Níveis de iluminâncias encontrados nos setores de produção, escala de 0 a 850 lx ... 218 Figura 4.139: Níveis de iluminâncias encontrados no primeiro setor de produção, escala de 0 a 850 lx ... 219 Figura 4.140: Níveis de iluminâncias encontrados no primeiro setor de produção, escala de 0 a 850 lx ... 219 Figura 4.141: Níveis de iluminâncias encontrados no segundo setor de produção, escala de 0 a 850 lx ... 220 Figura 4.142: Níveis de iluminâncias encontrados no segundo setor de produção, escala de 0 a 850 lx ... 220 Figura 4.143: Ficha de Campo aplicada na Indústria C ... 222 Figura 4.144: Iluminação zenital e fechamentos laterais translúcidos na Torwell ... 223 Figura 4.145: Iluminação zenital através de telhas translúcidas ... 223 Figura 4.146: Luminárias instaladas em pendentes ... 224 Figura 4.147: Luminárias instaladas em pendentes ... 224
22
Figura 4.148: Zenitais na parte central da cobertura ... 224 Figura 4.149: Zenitais na periferia da cobertura ... 224 Figura 4.150: Eficiência do sistema de iluminação natural permite que a iluminação elétrica geral não seja acionada, apenas a iluminação de tarefa ... 225 Figura 4.151: Eficiência do sistema de iluminação natural permite que a iluminação elétrica geral não seja acionada, apenas a iluminação de tarefa ... 225 Figura 4.152: Planta baixa da Torwell com os pontos onde foram realizadas as tomadas de imagens HDR ... 226 Figura 4.153: Imagem HDR no ponto 01 ... 227 Figura 4.154: Imagem em CF no ponto 01, escala de 0 a 350 cd/m² ... 227 Figura 4.155: Valores de luminâncias encontrados no ponto 01 ... 228 Figura 4.156: Imagem HDR no ponto 02 ... 228 Figura 4.157: Imagem em CF no ponto 02, escala de 0 a 250 cd/m² ... 228 Figura 4.158: Valores de luminâncias encontrados no ponto 02 ... 229 Figura 4.159: Imagem HDR no ponto 04 ... 230 Figura 4.160: Imagem em CF no ponto 04, escala de 0 a 350 cd/m² ... 230 Figura 4.161: Valores de luminâncias encontrados no ponto 04 ... 230 Figura 4.162: Imagem HDR no ponto 11 ... 231 Figura 4.163: Imagem em CF no ponto 11, escala de 0 a 350 cd/m² ... 231 Figura 4.164: Imagem HDR no ponto 15 ... 231 Figura 4.165: Imagem em CF no ponto 15, escala de 0 a 350 cd/m² ... 231 Figura 4.166: Imagem HDR no ponto 03 ... 232 Figura 4.167: Imagem em CF no ponto 03, escala de 0 a 350 cd/m² ... 232 Figura 4.168: Valores de luminâncias encontrados no ponto 03 ... 232 Figura 4.169: Imagem HDR no ponto 07 ... 233 Figura 4.170: Imagem em CF no ponto 07, escala de 0 a 350 cd/m² ... 233 Figura 4.171: Valores de luminâncias encontrados no ponto 07 ... 233 Figura 4.172: Imagem HDR no ponto 16 ... 234 Figura 4.173: Imagem em CF no ponto 16, escala de 0 a 350 cd/m² ... 234 Figura 4.174: Valores de luminâncias encontrados no ponto 16 ... 234 Figura 4.175: Simulação no DIALux nos mostra como a luz penetra de forma pontual no ambiente através dos sheds e dos fechamentos laterais translúcidos ... 235 Figura 4.176: Detalhe do ambiente simulado onde é possível observar a incidência da luz natural ... 235
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Figura 4.77: Isolinhas do plano de trabalho ilustram a distribuição da luz no ambiente, revelando as áreas de sombra e os pontos com maior incidência de luz ... 236 Figura 4.178: Níveis de luminâncias encontrados no setor de produção, escala de 0 a 300 cd/m² ... 237 Figura 4.179: Níveis de luminâncias encontrados no setor de produção, escala de 0 a 300 cd/m² ... 237 Figura 4.180: Níveis de iluminâncias encontrados no setor de produção, escala de 0 a 350 lx . 238 Figura 4.181: Níveis de iluminâncias encontrados no setor de produção, escala de 0 a 350 lx . 238 Figura 4.182: Ficha de Campo aplicada na Indústria D ... 240 Figura 4.183: Aberturas laterais ao longo dos Setores de Produção e Estocagem ... 241 Figura 4.184: Aberturas laterais e zenitais para captação da luz natural ... 241 Figura 4.185: Aberturas zenitais que compõem o sistema de iluminação natural ... 241 Figura 4.186: Aberturas zenitais que compõem o sistema de iluminação natural ... 241 Figura 4.187: Sistema de iluminação artificial composto por lâmpadas mistas ... 242 Figura 4.188: Sistema de iluminação artificial composto por lâmpadas mistas ... 242 Figura 4.189: Falta de integração do sistema de iluminação artificial com o arranjo físico em alguns pontos do Setor de Estocagem ... 243 Figura 4.190: Planta baixa da Indústria D com os pontos onde foram realizadas as tomadas de imagens HDR ... 244 Figura 4.191: Imagem HDR no ponto 01 ... 245 Figura 4.192: Imagem em CF no ponto 01, escala de 0 a 350 cd/m² ... 245 Figura 4.193: Valores de luminâncias encontrados no ponto 01 ... 246 Figura 4.194: Imagem HDR no ponto 02 ... 246 Figura 4.195: Imagem em CF no ponto 02, escala de 0 a 350 cd/m² ... 246 Figura 4.196: Valores de luminâncias encontrados no ponto 02 ... 247 Figura 4.197: Imagem HDR no ponto 05 ... 247 Figura 4.198: Imagem em CF no ponto 05, escala de 0 a 350 cd/m² ... 247 Figura 4.199: Valores de luminâncias encontrados no ponto 05 ... 248 Figura 4.200: Imagem HDR no ponto 03 ... 249 Figura 4.201: Imagem em CF no ponto 03, escala de 0 a 350 cd/m² ... 249 Figura 4.202: Valores de luminâncias encontrados no ponto 03 ... 249 Figura 4.203: Imagem HDR no ponto 06 ... 250 Figura 4.204: Imagem em CF no ponto 06, escala de 0 a 350 cd/m² ... 250 Figura 4.205: Valores de luminâncias encontrados no ponto 06 ... 251
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Figura 4.206: Imagem HDR no ponto 08 ... 251 Figura 4.207: Imagem em CF no ponto 08, escala de 0 a 350 cd/m² ... 251 Figura 4.208: Valores de luminâncias encontrados no ponto 08 ... 252 Figura 4.209: Imagem HDR no ponto 10 ... 253 Figura 4.210: Imagem em CF no ponto 10, escala de 0 a 350 cd/m² ... 253 Figura 4.211: Valores de luminâncias encontrados no ponto 10 ... 253 Figura 4.212: Imagem HDR no ponto 14 ... 254 Figura 4.213: Imagem em CF no ponto 14, escala de 0 a 350 cd/m² ... 254 Figura 4.214: Valores de luminâncias encontrados no ponto 14 ... 254 Figura 4.215: Imagem HDR no ponto 13 ... 255 Figura 4.216: Imagem em CF no ponto 13, escala de 0 a 350 cd/m² ... 255 Figura 4.217: Valores de luminâncias encontrados no ponto 13 ... 256 Figura 4.218: Simulação no DIALux revela como a luz penetra de forma pontual no ambiente através dos zenitais e das aberturas laterais ... 257 Figura 4.219: Detalhe do ambiente simulado onde é possível observar a incidência da luz natural nos setores de produção e estocagem ... 257 Figura 4.220: Simulação no DIALux permite visualizar a incidência de luz nas prateleiras do setor de estocagem, onde há pontos de ofuscamento ... 258 Figura 4.221: Focos pontuais de luz nos setores de produção e estocagem gerados pelo sistema de iluminação natural ... 258 Figura 4.222: Isolinhas do plano de trabalho ilustram a distribuição da luz no ambiente, revelando os pontos com maior incidência de luz ... 259 Figura 4.223: Níveis de luminâncias encontrados na Indústria D, escala de 0 a 300 cd/m² ... 260 Figura 4.224: Níveis de luminâncias encontrados na Indústria D, escala de 0 a 300 cd/m² ... 260 Figura 4.225: Níveis de luminâncias encontrados na Indústria D, escala de 0 a 300 cd/m² ... 261 Figura 4.226: Níveis de iluminâncias encontrados na Indústria D, escala de 0 a 1000 lx ... 261 Figura 4.227: Níveis de iluminâncias encontrados na Indústria D, escala de 0 a 1000 lx ... 262 Figura 4.228: Níveis de iluminâncias encontrados na Indústria D, escala de 0 a 1000 lx ... 262
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Lista de Tabelas
Tabela 2.1 Valores de iluminância recomendados para diferentes zonas de atividades baseando-se em recomendações da CIE ... 82 Tabela 2.2: A técnica de questionamento do estudo do método ... 93 Tabela 2.3: Princípios de economia de movimento ... 94 Tabela 3.1: Equipamentos utilizados para tomadas de Imagens HDR ... 125 Tabela 3.2: Refletância das superfícies internas ... 134
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Lista de Abreviaturas e Siglas
ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas
CF Cores Falsas
CIESP Centro das Indústrias do Estado de São Paulo
CNI Confederação Nacional da Indústria
DOE U.S. Department of Energy
EPE Empresa de Pesquisa Energética
HDR Imagens de Grande Alcance Dinâmico - High Dynamic Range
IBGE Instituto Brasileiro de Geografia e Estatística
IEA International Energy Agency
IESNA Illuminating Engineering Society of North America
IRFM Indústrias Reunidas Francisco Matarazzo
MME Ministério de Minas e Energia
NBR Norma Brasileira
PEC Pacific Energy Center
PROCEL Programa Nacional de Conservação de Energia Elétrica
PROCEL INFO Centro Brasileiro de Informação de Eficiência Energética PROCEL INFO
RMC Região Metropolitana de Campinas
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Sumário
1. INTRODUÇÃO ... 31 1.1 OBJETIVOS ... 37 1.1.1 Objetivo Geral ... 37 1.1.1 Objetivos Específicos ... 37 1.2 ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO ... 38 2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ... 392.1 INDUSTRIALIZAÇÃO E ARQUITETURA INDUSTRIAL ... 41 2.1.1 Arquitetura Industrial na Inglaterra ... 41 2.1.2 A Industrialização Brasileira ... 52 2.1.3 Arquitetura Industrial no Brasil ... 59 2.2 ILUMINAÇÃO NATURAL E EDIFÍCIOS INDUSTRIAIS ... 74 2.2.1 O Ambiente de Trabalho nas Indústrias ... 74 2.2.2 O Projeto do Edifício Industrial ... 78
2.2.2.1 Planejamento do Sistema de Iluminação ... 78 2.2.2.2 Planejamento do Arranjo Físico ... 84
2.2.3 Conservação de Energia ... 95
3. MATERIAIS E MÉTODOS ... 103
3.1 SELEÇÃO DAS INDÚSTRIAS ... 107 3.1.1 Indústria A ... 108 3.1.2 Indústria B ... 111
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3.1.3 Indústria C ... 113 3.1.4 Indústria D ... 115 3.2 SELEÇÃO DO LOCAL NO INTERIOR DAS INDÚSTRIAS ... 117 3.3 AVALIAÇÃO QUALITATIVA ... 120 3.4.1 Levantamento Físico ... 120 3.4.2 Levantamento Iconográfico ... 123 3.4.3 Simulação Computacional com o software DIALux ... 129 3.4.4 Simulação Física ... 136 3.5 ANÁLISE DOS RESULTADOS ... 142
4. ANÁLISE DOS RESULTADOS ... 143
4.1 INDÚSTRIA A ... 145 4.1.1 Sistemas de iluminação ... 145 4.1.2 Imagens HDR ... 152 4.1.3 Software DIALux ... 172 4.1.4 Simulação Física ... 187 4.2 INDÚSTRIA B ... 196 4.2.1 Sistemas de iluminação ... 196 4.2.2 Imagens HDR ... 200 4.2.3 Software DIALux ... 213 4.3 INDÚSTRIA C ... 221 4.3.1 Sistemas de iluminação ... 221 4.3.2 Imagens HDR ... 226 4.3.3 Software DIALux ... 235 4.4 INDÚSTRIA D ... 239 4.4.1 Sistemas de iluminação ... 239 4.4.2 Imagens HDR ... 244 4.4.3 Software DIALux ... 257 4.5 ANÁLISE GERAL ... 264 5. CONCLUSÃO ... 267 5.1 Limitações da Pesquisa ... 274
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5.2 Recomendações para Trabalhos Futuros ... 275
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INTRO
D
UÇAO
1. INTRODUÇÃO
“Inspiração é o sentido de começar no limiar onde Silêncio e Luz se encontram. Silêncio, o incomensurável, desejo de ser, desejo de expressar, a fonte de novas necessidades, encontra a Luz, a mensurável, que dá toda presença, por vontade, por lei, a medida de coisas já feitas, num limiar que é inspiração, o santuário da arte, o tesouro da sombra.
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A industrialização, que teve sua origem na Inglaterra durante o período de 1765 a 1815 com a Revolução Industrial, é o resultado do surgimento de novas tecnologias associadas às habilidades dos artesãos da época (PAIVA, JÚNIOR & FENSTERSEIFER, 2009).
Segundo McCowan & Birleanu (2003) as estratégias de iluminação natural mais comumente utilizadas nos edifícios industriais nesta época eram as janelas e as aberturas zenitais na cobertura. Como a luz do dia era a principal fonte de iluminação interior, a arquitetura do período para esta tipologia foi desenvolvida criando uma forte ligação entre a iluminação natural, as formas e as técnicas.
Para Phillips (2004), o crescimento do trabalho industrial no século XIX levou à necessidade de mais luz no interior dos edifícios e passou-se a adotar longas janelas horizontais que proporcionaram melhores condições de iluminação nas zonas mais próximas a estas. Mais tarde, com a redução da altura do pé-direito para obter economias na construção, a iluminação natural por janelas nas paredes periféricas tornou-se ineficiente.
Nos ambientes industriais, condições favoráveis de iluminação contribuem para um ambiente de trabalho de qualidade e com trabalhadores mais satisfeitos. Os edifícios industriais devem fornecer ambientes com iluminação suficiente e adequada a fim de garantir a segurança de seus funcionários (GANSLANDT & HOFMANN, 1992; LYONS, 1992; IEA, 2000; BINGGELI, 2003 e WEIGAND, BENYA & HESCHONG, et al 2003).
Atualmente a indústria é a principal atividade econômica da cidade de Campinas/SP, representando 43% dos recursos movimentados pela economia do município. De acordo com a Associação Comercial e Industrial de Campinas - ACIC (2011), em números absolutos, estes recursos representam cerca de R$ 360 milhões por mês, ou cerca de R$ 4,3 bilhões por ano.
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A cidade, juntamente com outros 18 municípios configura a Região Metropolitana de Campinas - RMC1, que foi institucionalizada pela Lei Complementar Estadual n° 870, de 19 de junho de 2000. Segundo a Secretaria de Planejamento e Desenvolvimento Urbano da Prefeitura Municipal de Campinas (2011), a RMC ocupa uma área de 3.673 km² (Fig. 1.1) e apresenta uma população superior a 2.770.862 habitantes.
De acordo com a Fundação Sistema Estadual de Análise de Dados - SEADE (2011), no ano de 2009 foram registradas 7.893 unidades industriais na RMC, sendo que deste total, 594 empresas são associadas ao Centro das Indústrias do Estado de São Paulo - Ciesp/Campinas (2009), e 56 destas são multinacionais.
1
A Região Metropolitana de Campinas é formada pelo grupamento dos 19 municípios, a saber: Americana, Arthur Nogueira, Campinas, Cosmópolis, Engenheiro Coelho, Holambra, Hortolândia, Indaiatuba, Itatiba, Jaguariúna, Monte Mor, Nova Odessa, Paulínia, Pedreira, Santa Bárbara D’Oeste, Santo Antônio de Posse, Sumaré, Valinhos e Vinhedo.
Figura 1.1: Área dos municípios que integram a Região Metropolitana de Campinas. Fonte: FUNDAÇÃO SISTEMA ESTADUAL DE ANÁLISE DE DADOS, 2011.
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A SEADE (2011) revela também que no ano de 2008 o setor industrial da RMC apresentou uma participação no Total do Valor Adicionado2 da ordem de 37,59% (Fig. 1.2), e, segundo a Secretaria de Planejamento e Desenvolvimento Urbano da Prefeitura Municipal de Campinas (2011) esse segmento representa o terceiro maior parque industrial do país.
Nas indústrias, as condições ambientais de trabalho ainda continuam carentes em relação a determinados aspectos, especialmente quando consideramos a saúde e bem-estar do usuário. Para Binggeli (2003) a iluminação industrial é principalmente concebida visando economia de custos. Entretanto, melhorias na iluminação reduzem o número de acidentes, melhora a alto-estima dos usuários e conseqüentemente aumenta a produtividade.
2 Percentual do valor adicionado do setor industrial no total do valor adicionado da agregação geográfica. Valor
adicionado do setor industrial é o valor que a atividade das indústrias agrega aos bens e serviços consumidos no seu processo produtivo.
Figura 1.2: Participação dos municípios que integram a RMC no Total do Valor Adicionado. Fonte: FUNDAÇÃO SISTEMA ESTADUAL DE ANÁLISE DE DADOS, 2011.
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No Brasil, não existe nenhuma norma, legislação ou código específico voltado para a iluminação em edifícios industriais. Relativamente à iluminação, o país só dispõe das normas estabelecidas pela Associação Brasileira de Normas Técnicas - ABNT, a saber: a NBR5413: Iluminância de interiores, de 1992, que determina a distribuição de iluminâncias no interior das edificações por classe de tarefas visuais e por tipo de atividade, a NBR5461: Iluminação, de 1991 que define termos relacionados à iluminação e a NBR15215: Iluminação natural, de 2005, e dividida em quatro partes, sendo que na parte 3 tem-se o procedimento de cálculo para a determinação da iluminação natural em ambientes internos e na parte 4 a verificação experimental das condições de iluminação interna de edificações.
Como não existem normas específicas para o projeto de iluminação de tais edifícios, deve prevalecer o bom senso de quem os projeta para prover os espaços de produção industrial com uma distribuição uniforme das iluminâncias. Além da luz, também é necessário pensar na interação da mesma com os objetos e com o arranjo físico do espaço.
A presente pesquisa trata da avaliação qualitativa da iluminação natural em setores de produção de indústrias da RMC. Para tanto, foram feitos registros fotográficos em espaços reais das indústrias selecionadas, simulações computacionais e modelo físico em escala reduzida. As fotografias dos ambientes reais e do modelo físico foram processadas em imagens HDR (High Dynamic Range), que trabalham com a decomposição das imagens em cores falsas, associada a programa computacional que correlaciona as respectivas cores com valores de luminâncias. As simulações computacionais e a modelagem física foram utilizadas tanto para fins de comparação das correlações entre os dois procedimentos, como também para possibilitar melhor percepção espacial dos ambientes.
37
1.1
OBJETIVOS
1.1.1 OBJETIVO GERAL
Analisar qualitativamente o desempenho dos sistemas de iluminação natural empregados no setor de produção em edifícios industriais da RCM, selecionados de acordo com diferentes tipologias existentes.
1.1.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Com a análise qualitativa da iluminação natural em ambientes industriais na RCM, pretendeu-se:
i) Selecionar as amostras para análise, através de: a) identificação das diferentes tipologias de sistemas de iluminação industrial mais utilizados; b) visitas para tomadas de fotografias internas das condições de iluminação natural e artificial de setores de produção; c) aplicação de fichas de campo;
ii) Analisar detalhadamente as condições de iluminação considerando: a) dimensionamento e posição das aberturas; b) tipo de janela e de envidraçamento; c) materiais, rugosidade e cor de paredes, tetos e pisos; d) tipos de coberturas; e) tipos de lâmpadas e luminárias utilizadas na iluminação artificial.
38
1.2
ESTRUTURA DA DISSERTAÇÃO
Esta dissertação está dividida em cinco capítulos, incluindo a Introdução. A revisão bibliográfica apresenta duas partes, sendo que na primeira delas é relatado o surgimento e a evolução dos edifícios industriais na Inglaterra, o processo de industrialização no Brasil e em Campinas, assim como a arquitetura Industrial aqui estabelecida. Na segunda parte é abordada a questão da iluminação natural nos edifícios industriais e como esta interfere no ambiente de trabalho e no projeto arquitetônico.
O terceiro capítulo traz as estratégias metodológicas adotadas na parte experimental da pesquisa através da descrição do objeto de estudo, indicação das etapas de análise e os procedimentos de delimitação do caráter da iluminação para o desdobramento da avaliação qualitativa.
No quarto capítulo, a análise dos resultados contempla a avaliação qualitativa obtida em cada estudo de caso realizado, através da caracterização e avaliação dos sistemas de iluminação empregados, das imagens HDR e das simulações computacionais no software DIALux. Tais resultados permitiram a conclusão da pesquisa, além das limitações encontradas e sugestões para trabalhos futuros.
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REVISÃO
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
''We were born of light. The seasons are felt through light. We only know the world as it is evoked by light. …To me natural light is the only light, because it has mood - it provides a ground of common agreement for man - it puts us in touch with the eternal. Natural light is the only light that makes architecture architecture."
41
2.1
INDUSTRIALIZAÇÃO E ARQUITETURA INDUSTRIAL
2.1.1 ARQUITETURA INDUSTRIAL NA INGLATERRA
A estrutura das fábricas como conhecemos hoje é fruto de uma concepção de espaços de produção que teve início no século XVIII.
De acordo com Pevsner (1958) e Castro (2002) até o século XVII predominava a produção artesanal, realizada nas casas dos próprios artesãos, que trabalhavam com seus aprendizes produzindo pequenas quantidades de produtos, para atender, quase que exclusivamente às necessidades da família e de poucos clientes. As construções eram em madeira e pedra e não havia uma divisão clara entre os espaços destinados à produção e a moradia em si (Fig. 2.1). Neste período a energia utilizada era a eólica e a roda d’água.
Figura 2.1: Fábrica e residência numa única edificação. Fonte: PEVSNER, 1958.
Para Benévolo (2009) ao longo do século XVII, a acelerada mecanização promovida pela navegação acarretou mudanças na produção artesanal, principalmente no que diz respeito ao volume de produtos, com reflexos na organização da produção e, conseqüentemente, nos locais onde se dava a mesma. Mesmo com a produção ainda ocorrendo na casa dos trabalhadores, já
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se notava agora uma preocupação com o excedente. As casas já apresentavam divisões entre moradia e fábrica, com depósitos para materiais e ferramentas, dormitórios e locais para hospedar operários e aprendizes.
Na Inglaterra, a partir da primeira metade do século XVIII, já era significativo o número de edificações destinadas exclusivamente para a fabricação de bens, separadas das habitações. Os avanços tecnológicos - como as novas técnicas de fiação dos precursores do tear mecânico (Fig. 2.2 e 2.3) - que exigiam força motriz mais constante direcionavam o deslocamento das fábricas para locais mais próximos aos leitos dos rios para o aproveitamento das quedas d’água (Fig. 2.4).
Figuras 2.2 e 2.3: Máquina de tecer de Cartwright (1786), o primeiro tear mecânico e a máquina de tecer de Horrock (1830). Fonte: BEHLING & BEHLING, 2002.
Figura 2.4: Força motriz gerada pelos homens na manufatura francesa, 1783. Fonte: CASTRO, 2002.
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Um exemplo de construção desse período é a Fábrica de Seda Lumbe, em Derby (Reino Unido), construída em 1717, que contava com a força motriz de uma roda d’água de 7 metros de diâmetro e maquinário operado por 300 trabalhadores (Fig. 2.5). Segundo Pevsner (1958), esta fábrica, com 33 metros de comprimento e 5 pavimentos serviu de modelo durante várias décadas para a construção de outras fábricas, sendo considerado o edifício estruturalmente mais avançado do mundo.
Figura 2.5: Fábrica de Seda Lumbe, em Derby, 1717. Fonte: CASTRO, 2002.
As fábricas eram projetadas e construídas pelos construtores, também conhecidos na época por artífices. Os projetos eram baseados nas suas experiências, a partir de métodos empíricos, sem padrões e ajuda de projetistas. Estes edifícios eram caracterizados pelas paredes de alvenaria com estruturas de madeira e uma grande extensão de aberturas de janelas.
As fábricas antigas, que sofreram ampliações, eram agora inadequadas às novas estruturas de produção. De acordo com Camarotto (1998), o edifício industrial, construído para abrigar exclusivamente a produção de bens foi estabelecido definitivamente a partir do fim do século XVIII. No século XIX, os arquitetos começaram a se preocupar com a relação entre questões sociais e funcionais na concepção do edifício industrial, principalmente nas estruturas
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e no tratamento, na disposição das funções da fábrica e no conforto ambiental. Segundo Linters (1986) o edifício industrial deveria ser construído para um propósito específico e atender este propósito com o menor esforço possível, e da maneira mais adequada. A forma deveria ser definida pela função do edifício, assim como as dimensões deveriam ser estabelecidas pelas tarefas a serem ali desenvolvidas.
Devido à tipologia das edificações industriais na primeira fase da Revolução Industrial, construídas em alvenaria de tijolos e estrutura em madeira, a ocorrência de incêndios tornou-se comum. Tal fato acelerou a busca por sistemas construtivos menos propensos à combustão. Segundo Bradley (1999), a madeira não foi mais empregada na construção civil e passou-se a adotar medidas de detecção de incêndios e sua supressão.
O uso do ferro aliado às melhorias nas técnicas de produção do vidro impulsionou o desenvolvimento do edifício fabril, transformando a linguagem arquitetônica deste período (CASTRO, 2002). Benévolo (2009) ressalta que o uso conjugado do ferro e do vidro trouxe transparência e leveza à arquitetura, não constituindo apenas uma nova técnica construtiva, mas dando à historia da arquitetura uma nova espacialidade com maior amplidão, fluidez e luminosidade.
Como agora os edifícios industriais possuíam grandes dimensões, a questão da iluminação interna era um dos maiores desafios. A luz natural era captada através de sistemas de iluminação zenital incorporados na cobertura, da inserção de aberturas e da substituição de telhas por lâminas de vidro (Fig. 2.6). Conforme Castro (2002) consolida-se assim um paradigma para a nova tipologia arquitetônica com amplas naves sem interferência estrutural, ventilação e iluminação natural e modulação construtiva.
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Figura 2.6: Fábrica de seda Michels & Cie, Neubabelsberg - Alemanha, 1912. Fonte: DÍAZ, 2007.
Bradley (1999) ressalta que a necessidade de uma boa iluminação para o trabalho a ser desenvolvido fez com que o edifício industrial se adaptasse, influenciando suas dimensões. A mudança na altura do pé-direito, que agora passa a ser mais alto, permitiu a inserção de um mezanino. As janelas passaram a ser altas e amplas e o comprimento e a largura do edifício fabril eram limitados pela restrição de distribuição de energia. Estas novas adaptações elevaram o custo das construções.
Castro (2002) relata que as indústrias têxteis, que incorporaram a máquina a vapor e o sistema de eixos e polias, exigiam espaços amplos e contínuos, de 5 a 7 pavimentos, com térreo reservado às atividades de preparação da fiação. Estes edifícios com vários pavimentos poderiam ter, no máximo, duas vezes o pé-direito como profundidade para permitir a iluminação lateral adequada. Deste modo, surgem os edifícios altos e estreitos, que caracterizam a tipologia industrial de meados do século XIX ao início do XX, com alvenaria de tijolos no fechamento exterior e com grandes superfícies envidraçadas (Fig. 2.7). A circulação vertical e as áreas de serviço passam a ser agrupadas de modo a invadir o espaço de trabalho o mínimo possível (BRADLEY, 1999).
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Figura 2.7: Fábrica de botões em Paris – edifício estreito e em vários pavimentos com grandes janelas laterais para permitir a iluminação da área de trabalho. Fonte: Castro, 2002.
Para Bradley (1999) a necessidade de luz em áreas de trabalho ocupadas por homens e máquinas é outro fator dominante. Ao longo do tempo, em espaços de produção relativamente estreitos do século XIX, bancadas lineares foram colocadas nas paredes da periferia, ou perpendiculares a elas, ao lado das janelas. As funções que demandavam melhores condições de iluminação deveriam ficar nestas bancadas e as operações que não demandavam tanta precisão e combinação de cores, mais distantes da fonte de luz natural. O autor ressalta ainda que o compartimento central do edifício fabril - normalmente dividido por duas fileiras de colunas em três compartimentos - era utilizado para o armazenamento de peças e produtos e como corredor de transporte, por apresentar condições inferiores de iluminação (Fig. 2.8).
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Figura 2.8: Mason & Hamlin Organ Co., Massachusetts, sugere como o espaço interior dos edifícios eram utilizados - os postos de trabalho eram situados próximos às janelas para maior aproveitamento da iluminação natural direta e
o corredor central era usado para o transporte. Fonte: BRADLEY, 1999.
As fábricas que apresentavam apenas um pavimento utilizavam o recurso da iluminação zenital para garantir iluminação adequada ao espaço de produção. As peças estruturais de madeira são substituídas por perfis metálicos, diminuindo os riscos de incêndios e a caixilharia também passa a ser confeccionada em ferro fundido.
De modo geral, nos séculos XVIII e XIX a tipologia dos edifícios industriais é traduzida por caixas compactas em alvenaria de tijolos emboçados ou aparentes, geralmente estreitas e altas, com vários pavimentos e muitas janelas distribuídas pelas fachadas (BRADLEY, 1999), estrutura interna em ferro distribuída uniformemente pelo espaço através de grelha reticulada e externamente destacavam as altas e delgadas chaminés que chegavam a até 50 metros de altura (Fig. 2.9) (CASTRO, 2002).
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Figura 2.9: Hayden, Gere & Co., Massachusetts, 1874. Espaço industrial com três andares para abrigar a fundição de bronze. Fonte: BRADLEY, 1999.
Na primeira metade do século XIX, o aumento da produção do ferro e o barateamento do produto fizeram com que a arquitetura do ferro fosse dominada - pelo emprego em larga escala - pelo ferro fundido utilizado principalmente em colunas, dada a sua grande resistência à compressão. A parte exterior do edifício continuava, no entanto, a ser feita de alvenaria e raras vezes o ferro se mostrou na fachada (KUHL, 1998 e BEHLING & BEHLING, 2002).
Para Linters (1986), as estruturas em ferro foram criadas sob a influência das necessidades sociais e econômicas aliadas à perícia técnica e cientifica exigida, gerando com isso, uma evolução nas construções do século XIX (Fig. 2.10).
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Figura 2.10: Fábrica de telhas Litoral, Bélgica. Fonte: LINTERS, (1986).
De acordo com Behling & Behling (2002) o primeiro edifício com estrutura metálica foi o moinho de grãos da Companhia Marshall, Benyon & Bage em Ditherington, próximo a Shrewsbury, Inglaterra, construído em 1796 (Fig. 2.11 a 2.14). Esta fábrica inglesa serviu como modelo para os edifícios com estrutura metálica construídos um século mais tarde. Sua flexibilidade original, entretanto, se viu limitada pelos sistemas de energia empregados. Toda a fábrica era acionada por uma única máquina que convertia a energia em movimento mecânico.
Figuras 2.11 e 2.12: Moinho de grãos da Companhia Marshall, Benyon & Bageem 1976 na Inglaterra. Fonte: BEHLING & BEHLING, 2002.
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Figuras 2.13 e 2.14: Moinho de grãos da Companhia Marshall, Benyon & Bageem 1976 na Inglaterra. Fonte: BEHLING & BEHLING, 2002.
Condições de umidade e poeira eram comuns nas fábricas, que conviviam com altas taxas de mortalidade. No final do século XVIII e início do século XIX as péssimas condições de trabalho na Inglaterra começaram a causar preocupações, que levaram a uma nova legislação que regulamentava a jornada de trabalho, salário mínimo, higiene e conforto ambiental. Neste período o edifício industrial era um galpão fechado, tradicional, com uso de linhas retas, poucas inclinações, grandes portas e pequenas janelas. Os novos edifícios industriais construídos a partir da nova legislação ganharam novas características, que mudaram e influenciaram os distritos industriais.
Segundo Oliveira (2007) um catálogo publicado em 1905, pela Factory Insurance Association nos Estados Unidos anunciava a “vitória” da planta de edifício industrial. Este catálogo trazia plantas de fábricas, com elevados níveis de proteção contra incêndio que veiculava as vantagens da fábrica horizontal, do espaço sem divisórias que travassem os jatos de água, e sem os sótãos (onde o combate é normalmente difícil), dos tetos planos e dos grandes vãos, da supressão do ornamento, freqüentemente feitos com materiais inflamáveis. Os industriais que recorriam ao catálogo buscavam a redução dos gastos com seguros, e mais do
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que anunciar uma ruptura metodológica, o catálogo contribuiu para a transferência do problema industrial para os engenheiros.
Nesta época, quando o arquiteto era convidado para realizar alguma intervenção, sua atuação deveria ser restrita ao disfarce da fachada do edifício. A grande maioria das fábricas construídas na primeira metade do século XIX foi resultado da cooperação entre industriais e construtores, sem a participação do arquiteto.
Uma nova e moderna imagem do edifício industrial ocorre com o surgimento do concreto armado como material construtivo que abriga novas possibilidades expressivas, como maior rapidez na execução dos elementos básicos, escala diferente de proporções, iluminação e ventilação etc. As maciças paredes são substituídas por delgados pilares, dispostos com liberdade, as divisões passam a ser leves e independentes da estrutura (DIAZ, 2007).
Entretanto, a maioria das edificações industriais contemporâneas apresenta-se como pavilhões indiferenciados. Cada vez mais os engenheiros industriais enfatizam que a planta deve ser gerada para atender aos requisitos gerais ao invés de responder às necessidades particulares de qualquer empresa (BRADLEY, 1999).
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2.1.2 A INDUSTRIALIZAÇÃO BRASILEIRA
Para Iglésias (1994), a história da industrialização do Brasil pode ser dividida em cinco períodos principais.
O primeiro período, de 1500 a 1808, seria o colonial caracterizado pela dominação portuguesa e restrição ao desenvolvimento das atividades industriais no Brasil. Apenas indústrias pequenas para o consumo interno eram permitidas devido às distâncias entre a metrópole e a colônia.
O segundo período, de 1808 a 1850 foi marcado pela construção da nacionalidade. Com a chegada da corte portuguesa no país, esboça-se um surto, tímido e logo tolhido; parecia chegado o momento da indústria, mas nada houve além de algumas fábricas e certo atendimento ao quadro institucional, com revogação de medidas proibitivas, supressão de monopólios, interesse pelas finanças, criação de um banco e abertura para o estrangeiro (IGLÉSIAS, 1994).
Com o Tratado de 1810, o acordo comercial realizado com a Inglaterra fixava as taxas para os produtos ingleses e, conseqüentemente devido à forte concorrência, o desenvolvimento industrial brasileiro não foi significativo.
O terceiro período teve início em 1850 com a Lei Eusébio de Queiroz, que proibia o tráfico de escravos e trouxe conseqüências positivas importantes para o desenvolvimento industrial, uma vez que o capital investido na compra de escravos agora estava disponível e poderia ser aplicado no setor industrial. Outra conseqüência foi o pleno desenvolvimento da cafeicultura, que passava a necessitar de mais mão-de-obra. Tal fato estimulou a entrada de imigrantes no país, que traziam consigo novas técnicas de produção de manufaturados. Assim, formou-se um mercado consumidor indispensável ao desenvolvimento industrial, bem como força de trabalho especializada.
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Segundo Iglésias (1994) era geral a impressão de desenvolvimento. Multiplicaram-se as iniciativas pelo investimento privado e as chamadas fábricas nacionais encontravam-se no Rio de Janeiro e nas províncias, para tecidos, chapéus, sapatos, couros, vidros, rapé, cerveja e sabão. Surgiam as primeiras exposições industriais e eram construídas ferrovias.
Na década de 1870, a cidade de Campinas foi uma das primeiras a receber ferrovias, que marcaram a chegada da modernidade na região, adquirindo assim um perfil capitalista e uma sociedade burguesa (BADARÓ, 1996).
Com o apogeu da economia cafeeira em Campinas, a partir de 1870 houve incremento na instalação das indústrias. Conforme Badaró (1996), novas fundições foram abertas e nesse mesmo ano foi instalada a Pedro Anderson & Cia., responsável pela construção de grande parte da via férrea da Cia. Paulista.
Em 1874 a Lidgerwood Manufacturing Company Limited iniciou seu funcionamento no Largo da Estação e, posteriormente foi transformada numa serralheria de grandes dimensões, conferindo ao local feição de área industrial (BADARÓ, 1996).
O inicio do quarto período coincide com o fim do trabalho escravo e a instauração do trabalho livre. As fábricas são ainda pequenas, configurando-se mais manufaturas que indústrias.
Com a entrada dos imigrantes no país, esses passaram a representar a mão-de-obra empregada nas indústrias paulistas, entretanto, para Vichnewski (2004) não eram os operários os únicos a se destacarem na configuração da indústria brasileira. Vários empresários despontaram nesse cenário, entre eles Francisco Matarazzo, que em pouco tempo construiu um império que resultou na criação das Indústrias Reunidas Francisco Matarazzo - IRFM, com mais de 350 fábricas (REVISTA RAÍZES, 2002; JORNAL DA USP, 2003; VICHNEWSKI, 2004 e REVISTA VIDERE, 2008).
