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ALTERAÇÕES DA VENTILAÇÃO URBANA FRENTE AO PROCESSO
DE VERTICALIZAÇÃO DE AVENIDAS LITORÂNEAS: O CASO DA
AVENIDA LITORÂNEA DE SÃO LUÍS/MA.
SÃO PAULO
2008
UNIVERSIDADE DE SÃO PAULO
FACULDADE DE ARQUITETURA E URBANISMO
CAROLINA GASPAR LEITE
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CAROLINA GASPAR LEITE
Alterações da ventilação urbana frente ao processo de
verticalização de avenidas litorâneas: o caso da Avenida Litorânea
de São Luís/MA.
Dissertação apresentada à Faculdade de Arquitetura e
Urbanismo da Universidade de São Paulo para obtenção do
grau de Mestre em Arquitetura e Urbanismo.
Área de Concentração: Tecnologia da Arquitetura.
Orientadora: Profª Drª Anésia Barros Frota.
Financiamento FAPESP.
São Paulo
2008
AUTORIZO A REPRODUÇÃO E DIVULGAÇÃO TOTAL OU PARCIAL DESTE
TRABALHO, POR QUALQUER MEIO CONVENCIONAL OU ELETRÔNICO, PARA FINS
DE ESTUDO E PESQUISA, DESDE QUE CITADA A FONTE.
E-MAIL: carolgasparleite@yahoo.com.br
Leite, Carolina Gaspar
L533a Alterações na ventilação urbana frente ao processo
de verticalização de avenidas litorâneas: o caso da
Avenida Litorânea de São Luís/MA. / Carolina Gaspar
Leite. - - São Paulo, 2008.
227 p : il.
Dissertação (Mestrado – Área de Concentração:
Tecnologia da Arquitetura) – FAUUSP.
Orientadora: Anésia Barros Frota
1. Conforto Ambiental 2. Conforto térmico das
construções 3. Ventilação 4. Verticalização 5. Software –
Simulação I. Título
CDU 504.055
CAROLINA GASPAR LEITE
Alterações da ventilação urbana frente ao processo de
verticalização de avenidas litorâneas: o caso da Avenida Litorânea
de São Luís/MA.
Dissertação aprovada como requisito para obtenção do grau de Mestre em
Arquitetura e Urbanismo pela Faculdade de Arquitetura e Urbanismo da
Universidade de São Paulo, pela Comissão formada pelos professores:
____________________________________
Orientadora: Profª Drª Anésia Barros Frota
FAUUSP
____________________________________
Banca Examinadora
____________________________________
Banca Examinadora
São Paulo, ___ de _______________ de 2008.
DEDICATÓRIA
Dedico este trabalho às pessoas que mais amo na vida,
Meus pais Almir e Jesus
Meus irmãos Gustavo e Camila
Meu amado Marcio
AGRADECIMENTOS
A minha orientadora Profª Drª Anésia Barros Frota que, com seu valioso
conhecimento, possibilitou a realização desta pesquisa. Sua sabedoria, doçura e
dedicação marcaram todos os momentos desta caminhada conjunta.
Ao apoio da Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo
(FAPESP), pelo financiamento da pesquisa.
À Profª Drª Denise Helena Silva Duarte e ao Profº Drº Antonio Luis de
Campos Mariani, pelas contribuições fundamentais no Exame de Qualificação.
Às professoras Marcia Peinado Alucci, Joana Carla Soares Gonçalves, e,
novamente, Denise Helena Silva Duarte, pelo constante incentivo a este trabalho
e por permitirem minha participação no LABAUT.
Ao todos os pesquisadores do LABAUT, grandes amigos presentes em
todas as etapas desta pesquisa, especialmente Alessandra Prata, Anarrita Buoro,
Andrea Bazarian, Cecília Muller, Daniel Cóstola, Leonardo Monteiro, Rafael
Brandão.
Aos amigos Hermínia Machry, Milton Guilhon Rosa, Raïssa Neves, pela
colaboração, tradução e revisão.
Ao Núcleo de NEMRH/UEMA, em especial, Gunter Reschke, pela concessão
dos dados da PCD de São Luís; e Isis Rozário e Ladyanne Asevedo, pela
participação nas medições de campo.
À Guarda Municipal de São Luís, na figura do Comandante Raimundo da S.
Araújo Neto, que garantiu a segurança da etapa de medição de campo. Aos
moradores do bairro Calhau, pelo apoio nesta etapa.
É o sonho que liberta. De tudo: do mundo,
dos outros, de nós. É necessário crer no
sonho. E salvá-lo sempre. Para nos
salvarmos. Para deixarmos a face radiosa de
nossa alegria no último ermo, e na última
sombra, onde outras vidas, depois, vierem
um dia perguntar as coisas que hoje
andamos nos perguntando.
Cecília Meireles
RESUMO
Em algumas capitais da costa do nordeste do Brasil, a verticalização de
áreas de orla marítima representa uma barreira em potencial contra a passagem
da ventilação natural ao interior destas cidades. Na cidade de São Luís/MA,
inicia-se um processo de verticalização nas proximidades da Avenida Litorânea,
localizada na praia do Calhau, com 5,3km de extensão. Esta pesquisa tem o
objetivo de investigar a relação entre esta iminente verticalização e a ventilação
natural. Para isto, foram construídos cinco diferentes cenários de verticalização
neste bairro, variando-se o gabarito, os afastamentos laterais e a tipologia dos
edifícios propostos, em lotes voltados para a avenida mencionada. Em seguida,
estes cenários foram simulados no Ansys CFX Software e comparados com a
situação atual. Foram monitorados 24 pontos distribuídos em seis quadras,
observando-se a influência de cada cenário sugerido nos padrões de velocidade e
direção do vento e pressão no nível do pedestre. Concluiu-se que os cenários de
verticalização propostos influenciam significativamente nos padrões do vento.
Portanto, este trabalho traz uma grande contribuição para o planejamento
urbano de São Luís, auxiliando o planejador na pré-determinação dos impactos
de novos edifícios nos padrões de ventilação natural em áreas de orla já
ocupadas.
Palavras-Chave: conforto ambiental, ventilação natural, ventilação
natural no meio urbano, ventilação x verticalização, simulação computacional –
CFX.
ABSTRACT
In some of the coastal capitals of the Brazilian northeast states, the
building verticalization of seaside areas represents a potential barrier to the air
flow through the built environment, towards the inner city areas. In São Luís,
capital of the state of Maranhão (MA), the verticalization process has begun
along Litorânea Avenue, which is a 5,3km long street located in Calhau’s Beach
district. In this context, the objective of this research work is to investigate the
relationship between this imminent verticalization and the natural ventilation. In
order to fulfill such objective, there were created five different fictional scenarios
of verticalization among the sites placed in Litorânea Avenue, which were
gathered according to the height, distances between buildings and building’s
typology. These scenarios were simulated in Ansys CFX Software and compared
with the area’s current situation. Along six blocks of the avenue, 24 points were
distributed and monitored, observing the influence of each proposed scenario in
the wind velocity and direction patterns, also considering the pressure in the
pedestrian level. As a conclusion to this study, the pointed scenarios of
verticalization have proved to result in significant influence in the wind pattern,
distinguished from each other. Contributing to the urban planning of the city of
São Luís, this research anticipates the impact of new buildings in the air flow of
already occupied seaside areas.
Keyword: environmental comfort, natural ventilation, ventilation x
verticalization, built environment, computer simulation - CFX.
SUMÁRIO
FOLHA DE APROVAÇÃO...................................................................
3
DEDICATÓRIA.................................................................................
5
AGRADECIMENTOS..................
........................................................
7
EPÍGRAFE........................................................................................
9
RESUMO..........................................................................................
11
ABSTRACT.......................................................................................
13
LIST
S
A DE
ILUSTRAÇÕES..............
.......
...........................................
19
LISTA
S
DE
REDUÇÕES...........
........
........................
..........................
25
CAPÍTULO 1 INTRODUÇÃO..............................................................
31
1.1
Colocação do problema e justificativa...................................
32
1.2
Objeto de estudo................................
..................................
37
1.3
Objetivos da pesquisa..........................................................
37
1.4
Recursos e restrições...........................................................
38
1.5
Metodologia.........................
.................................................
40
1.
6
Estrutura do trabalho..............
........................................
....
.
41
CAPÍTULO 2 FUNDAMENTAÇÃO TE
Ó
RICA........................................
4
5
2.1
Estado da
a
rte..............
........................................................
45
2.2
Ventilação natural no meio urbano.......................................
59
2.2.1 Origem do vento.............................................................
59
2.2.2 Tipos de vento.....
...........................................................
61
2.2.3 Espectro do vento atmosférico..........................................
63
2.2.4 Parâmetros aerodinâmicos: velocidade e direção.................
65
2.2.5 Escoamento
L
aminar e
T
urbul
ento.....................................
66
2.2.6 Turbulência e Número de Reynolds....................................
67
2.2.7 Camada Limite Atmosférica (CLA).....................................
68
2.2.8 Rugosidade Aerodinâmica e Perfil de Velocid
ade..................
71
2.2.9 Efeitos do vento..............................................................
74
CAPÍTULO 3 ESTUDO DE CASO: A CIDADE DE SÃO LUÍS..................
7
9
3.1
Localização...................................................
........................
79
3.2
Legislação Urbanística Básica do Município de São Luís........
81
3.2.1 Lei do Plano Diretor.........................................................
82
3.2.2 Lei de Zoneamento, Parcelamento, Uso e Ocupação do Solo.
84
3.2.3 Código de Obras de São Luís............................................
86
3.3
Crescimento e verticalização na cidade de São Luís..............
88
3.4
A Avenida Litorânea.............................................................
90
3.4.1 Bre
ve histórico...............................................................
90
3.4.2 Formas de ocupação.......................................................
91
3.4.3 Levantamento fotográfico................................................
96
3.5
Dia
gnóstico
c
limático de São Luís
........................................
99
CAPÍTULO 4 DETALHAMENTO DA ÁREA DE ESTUDO
........................
.
1
11
4.1
Levantamento físico
-
arquitetônico da Área 2 (Ipem Calhau)
111
4.2
Delimitação da área de estudo
.....
....................................
.....
114
4.3
Definição dos cenários de verticalização
...............................
115
4.4
Medições
in loco
de elementos climáticos de velocidade e
direção do vento, temperatura e umidade relativa............... 118
4.4.1 Preparação para a medição
.............................................
.
118
4.4.2 O terreno da medição
.............................................
.........
121
4.4.3 Os pontos de medição
.............................................
........
12
3
4.4.4 Os dias de medição
.............................................
............
12
5
4.4.5 Análise dos elementos climáticos aferidos
...............
...........
127
4.4.6 Comparação entre os dados: estação Oregon e PCD de São
Luís...................................................................................... 128
4.4.7 Transposição da velocidade do vento para o local do projeto
.
130
CAPÍTULO 5 METODOLOGIA PARA ANÁLISE DO VENTO NO MEIO
URBANO: SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL/CFD.................................
135
5.1
Definição das simulações
.......................................
...............
136
5.
2
Construção da geometria
.......................................
...............
140
5.3
Definição do domínio e concepção do modelo
..............
.........
142
5.4
ANSYS Icem CFD
: construção da geometria e criação da
malha................................................................................... 144
5.5
CFX
-
Pre
......................................
.........................................
.
149
5.5.1 Condições iniciais
.............................................
...............
150
5.5.2 Condições de contorno
.............................................
.......
152
5.6
Equation
-
Solving
: CFX
-
Solver
.......
.................................
.......
156
5.7
Post
-
Processing
: CFX
-
Post
.......
.............................................
157
5.7.1 Convergência
...........................................
......................
158
5.7.2 Análise dos resultados obtidos
....................
.........
.............
161
5.8
As limitações das simulações................................................
185
CAPÍTULO 6
CONSIDERAÇÕES FINAIS
............................................
19
7
REFERÊNCIAS.....................................
...............
..............................
20
5
APÊNDICE.....................................
..................................................
21
7
ANEXO.....................................
.......................................................
22
5
LISTAS DE ILUSTRAÇÕES
Lista
s de F
igura
s
Figura 1
Brisas marítima e noturna
.
................................................
.
60
Figura 2
Deflexão nos ventos pelo efeito Coriolis
.
.
..............................
60
Figura 3
Terra parada.
.....................
...............................................
61
Figura 4
Terra em rotação
.
..............................................................
61
Figura 5
Circ
.
global idealizada no modelo de circulação de três células
.
61
Figura 6
Espectro do vento atmosf
érico, lati
tudes médias do
hem
.
N
....
64
Figura 7
Experime
nto de Reynolds:
o escoamento da água em um tubo
66
Figura 8
Água
em piscina de natação
...............................................
.
67
Figura 9
Formações
de vórtices em zonas de separação
....
..................
67
Figura 10
Estrutura da CLA em condições de estabilidade neutra
............
69
Figura 11
Comparação dos perfis de camadas limites em escoamento
laminar e turbulento, respectivamente................................. 70
Figura 12
E
str
utura da camada de ar sobre a cidade
............................
70
Figura 13
Rugosidade Aerodinâmica de alguns tipos de terreno
..............
72
Figura 14
Perfis de Vento: Efeito da rugos
.
n
o perfil de veloc
.
do vento
...
73
Figura 15
Efeitos aerodinâmi
cos, devido à forma do edifício
..................
.
75
Figura 16
Maranhão em destaque no Brasil e Ilha de São Luís
...............
79
Figura 17
Mapa Ilha de São Luís
........................................................
79
Figura 18
Mapa de acesso à São
Luís
.................................................
80
Figura 19
O processo de verticalização de alguns bairros de São Luís
......
90
Figura 20
Identific
.
das diferentes ocup
.
para escolha da área de estudo
.
92
Figura 21
Área 1: Edificações da Avenida
Litorânea
.....................
.........
93
Figura 22
Área 2: Edificações do bairro Ipem Calhau
............................
94
Figura 23
Área 3: Edificações de 17 pavimentos
..................................
95
Figura 24
Fotografia Panorâmica da Área de
Estudo 3
...........................
97
Figura 25
Imagem aérea com indicação das fotos tiradas na Fig. 26
.......
97
Figura 26
Fotos aleatórias tiradas na Avenida Litorânea
........................
97
Figura 27
Classificação Climática segundo Mahoney
.....
........................
102
Figura 28
Localização e fotografia da PCD de São Luís
..........................
106
Figura 29
Distância Linear entre Área de Estudo e PCD de São Luís
........
106
Figura 30
Planta de Gabarito da Área 2
........................
.......................
112
Figura 31
Planta de Uso e Ocupação do Solo da Área 2.
...............
.........
113
Figura 32
Delimitação da Área de Estudo
.................
..........................
.
114
Figura 33
Fortaleza (1e
1’
), Natal (2e
2’
), Recife (3e
3’
)
Maceió (4e
4’)
.......
115
Figura 34
Estação Meteorológica
........................................................
119
Figura 35
Kit Conforto
...........................................
..........................
.
119
Figura 36
Extensão
....................
......................
..........................
......
119
Figura 37
Suporte
............................................
..........................
......
119
Figura 38
Posição dos sensores normatizada pela ISO7726/98 para
medição dos parâmetros físicos do ambiente homogêneo........
121
Figura 39
O terreno de medição e seu entorno
....................................
122
Figura 40
V1: Residência uni
familiar vizinha
........................................
122
Figura 41
V2: Construções da Rua Alpercatas
....
..................................
122
Figura 42
V3: Hotel do entorno
.........................................................
122
Figura 43
Pontos de
m
edição
............................................................
123
Figura 44
PCasa, PCentral, PHo
tel, apoio, PComp, PEstação, PHotel
.
.......
123
Figura 45
Redução na veloc
.
do vento devido à presença de obstáculo
..
..
124
Figura 46
Efeitos topográfico e de rugosidade no perfil do vento
............
130
Figura 47
Vetorização da área em Auto CAD
.......
...........
......................
140
Figura 48
Levantamento Topográfico simplificado em
Google Earth
......
.
140
Figura 49
Representação da topografia da área estudada
................
......
140
Figura 50
Modelo da Situação Atual (Perspectiva NO)
........
...................
141
Figura 51
Dimensões do domínio da 1ª, 2ª e 3ª simulações
..................
14
3
Figura 52
Dimensões do domínio da 4ª, 5ª e 6ª simulações
..................
143
Figura 53
Criação das
parts
............................................
...................
145
Figura 54
Malha no domínio em planta
...............................................
146
Figura 55
Detalhe em 3D da malha nos prédios e no piso
......................
147
Figura 56
Detalhe em corte da malha em uma edificação de 3 p
av
........
147
Figura 57
Detalhe da malha em 3D
...................................................
.
148
Figura 58
Entrada e aberturas do domínio
...........................................
153
Figura 59
PREDIOS
e
DOM_PISO:
no slip/ smooth wall
...........
..............
154
Figura 60
DOM_TETO:
free slip
..........................................................
154
Figura 61
Características das
parts
ENTRADA
e
DOM_OUTROS
...............
155
Figura 62
Tela de início do processamento no
CFX
-
Solver
...........
..........
157
Figura 63
Quadras analisadas
............................................................
161
Figura 64
Planos no nível do pedestre
................................................
161
Figura 65
Planos verticais
.............................
....................................
161
Figura 66
Monitor Points
..................................................................
.
162
Figura 67
Avaliação do Cenário Atual
..................................................
164
Figura 68
Avaliação do Ce
nário 1
.......................................................
167
Figura 69
Avaliação do Cenário 2
..................................................
.....
170
Figura 70
Avaliação do Cenário 3
.......................................................
173
Fi
gura 71
Avaliação do Cenário 4
.......................................................
176
Figura 72
Avaliação do Cenário 5
.......................................................
179
Figura 73
Perspectivas NE e SO do
C
enário
A
tual
.........................
........
181
Figura 74
Perspectivas NE e SO do
C
enário 1
......................................
182
Figura 75
Perspectivas NE e S
E
do
C
enário 2
.......................................
182
Figura 76
Perspectivas NE e SO do
C
enário 3
........................
..............
183
Figura 77
Perspectivas NE e SO do C
enário 4
......................................
184
Figura 78
Perspectivas NE e SO do
C
enário 5
......................................
184
Figura 7
9
Vetor Velocidade (25m)
..............................
.......................
188
Figura
80
Vetor Velocidade (
50
m)
.....................................................
188
Figura
81
Vetor Velocidade (
7
5m)
......................................................
189
Figura 8
2
Vetor Velocidade (
100
m)
...........
.........................................
189
Figura 8
3
Vetor Velocidade (
1
25
m)
....................................................
190
Figura 8
4
Vetor Velocidade (
1
5
0
m)
....................................................
190
Figura 8
5
Vetor Velocidade
(
P1
)
–
direção E
.......................................
.
191
Figura 8
6
Vetor Velocidade
(
P1
)
–
direção NE
......................................
191
Figura 8
7
Vetor Velocidade (
P2
)
–
direção E
........................................
192
Figura 8
8
Vetor V
elocidade (
P2
)
–
direção NE
......................................
192
Figura 8
9
Vetor Velocidade (
P3
)
–
direção E
..................................
......
192
Figura
90
Vetor Velocidade (
P3
)
–
direção NE
......................................
192
Lis
ta de
G
ráficos
Gráfico 1
Escoamento Laminar (a) e Turbulento (b)
.
.
..........................
67
Gráfico 2
Insolação mensal
.............................................................
100
Gráfico 3
Nebulosidade mensal
..................................
......................
100
Gráfico 4
Precipitação mensal
..........................................................
100
Gráfico 5
Distribuição mensal da direção de vento (1ª pred.)
...............
101
Gráfico 6
Distribuição mensal da direção de vento (2ª
pred.)
...............
101
Gráfico 7
Distribuição mensal da velocidade de vento (1ª pred
.
)
.......
..
101
Gráfico 8
Distribuição mensal da velocidade de vento (2ª pred
.
)
.........
101
Gráfico 9
Rosa dos ventos
–
São Luís
(direção)..........................
........
102
Gráfico 10
Rosa dos ventos
–
São Luís (velocidade)
.............................
102
Gráfico 11
Carta Bioclimática de Givoni
..........................................
....
103
Gráfico 12
Média mensal de radiação diária
........................
.................
10
4
Gráfico 13
Dia de radiação global máxima
..........................................
.
104
Gráfico 14
Médias mensais de temperatura
.........................................
104
Gráfico 15
Freq
.
de ocorrência da veloc
.
de vento medida
pela PCD
SLZ
108
Gráfico 16
Freq
.
de ocorrência da direção de vento medida pela PCD
SLZ
108
Gráfico 17
Freq
.
(%) de oc
.
da veloc
.
vento (m/s) nos
2
dias de medição
128
Gráfico 18
Freq
.
(%) de oc
.
da direção do vento nos
2
dias de medição
..
128
Gráfico
19
Veloci
d
ade
–
comparação entre Estação Oregon e PCD
SLZ....
128
Gráfico 20
Temperatura
–
comparação entre Estação Oregon e PCD
SLZ.
128
Gráfico 21
Umidade Relativa
–
comparação entre Est
.
Oregon e PCD
SLZ
128
Gráfico 22
Número de ocorrências da veloci
dade do vento
–
comparação
entre Estação Oregon e PCD de São Luís.............................
129
Gráfico 23
Número de ocorrências da direção do vento
–
comparação
entre Estação Oregon e PCD de São Luís............................. 129
Gráfico 24
RMS d
e Momento e Massa Simulação 1
...............................
159
Gráfico 25
RMS de Turbulência Simulação 1
........................................
159
Gráfico 26
RMS de Momento e Massa Simulação 2
...............................
159
Gráfico 27
RMS de Tur
bulência Simulação 2
........................................
159
Gráfico 28
RMS de Momento e Massa Simulação 3
...............................
159
Gráfico 29
RMS de Turbulência Simulação 3
........................................
159
Gráfico 30
RMS de Mom
ento e Massa Simulação 4
...............................
160
Gráfico 31
RMS de Turbulência Simulação 4
........................................
160
Gráfico 32
RMS de Momento e Massa Simulação 5
...............................
160
Gráfico 33
RMS de Turbulên
cia Simulação 5
........................................
160
Gráfico 34
RMS de Momento e Massa Simulação 6
...............................
160
Gráfico 35
RMS de Turbulência Simulação 6
........................................
160
Gráfico 3
6
RMS de Momento
e Massa Simulação 1
–
direção E
..............
.
186
Gráfico 3
7
RMS
de Momento e Massa Simulação 1
–
direção NE
.............
186
Gráfico 3
8
RMS de Turbulência Simulação
1
–
direção E
.......................
.
187
Gráfico 3
9
RMS de Turbulência Simulação
1
–
direção NE
......................
187
Gráfico
4
0
1ª e 2ª Predominâncias de Direção de Vento
–
30jan.
...........
217
Gráfico
4
1
Número de Ocorrências das Direções de Vento
–
30jan.
........
217
Gráfico
4
2
Freqüência de Ocorrência da Velocidade de Vento
–
3
0jan.
...
218
Gráfico
4
3
Número de Ocorrências da Velocidade de Vento
–
30jan.
......
218
Gráfico
4
4
1ª e 2ª Predominâncias de Direção de Vento
–
01fev.
...........
220
Gráfico
4
5
Número de Ocorrências das Direções de Vento
–
01fev.
........
220
Gráfico
46
Freqüência de Ocorrência da Velocidade de Vento
–
01fev.
...
220
Gráfico
47
Número de Ocorrências da Velocidade de Vento
–
01fev.
......
220
Lista de
O
rganogramas
Organograma 1
Processo metodológico
.............................................
40
L
ista de
Q
uadros
Quadro 1
Resumo dos cenários de verticalização
...............................
.
117
Quadro 2
Resumo das simulações
.....................................................
137
Lista de
T
abelas
Tabela 1
Zonas
..........................
...................
.............................
...
84
Tabela 2
Vãos de Iluminação
..........................................................
85
Tabela 3
Afastamentos
..................................................................
86
Tabela 4
Operações
Urbanas
–
Zonas
..............................................
8
7
Tabela 5
Operações Urbanas
–
Corredores
........................................
87
Tabela 6
Dados de São Luís
............................................................
100
Tabela 7
Dado
s de vento
................................................................
101
Tabela 8
Balanço Térmico
–
São Luís
...............................................
103
Tabela 9
Média dos dados horários
..................................................
105
Tabela 10
Comp
.
dos dados da PCD
SLZ
nos anos 2003, 2004 e 2005
...
108
Tabela 11
Resumo dos dias de medição
.............................................
126
Tabela 12
Médias, mín
.
e
máx.
dos dados nos dois dias de medição
.......
127
Tabela 13
Quantidad
e de elementos de malha dos diferentes domínios
..
148
Tabela 14
Características do domínio
.................................................
1
50
Tabela 15
Relação entre o tamanho da ma
lha e a duração e o número
de i
terações das simulações
.................
..............................
151
Tabela 16
Características das
parts
...................................................
155
Tabela 17
Quantidades do Cenário Atual
–
direção
E
............................
185
Tabela 1
8
Quantidades do Cenário Atual
–
di
reção
NE
..........................
185
Tabela 1
9
Quantidades do Cenário Atual
–
direção
NE
..........................
186
Tabela 20
Velocidade (m/s) e pressão (Pa) nos pontos monitorados......
198
Tabela
2
1
Valores diários registrados pela Estação
Oregon
–
30jan.
.....
217
Tabela
2
2
Valores registrados às 8h pela Estação, 30jan.
.....................
218
Tabela
2
3
Valores registrados às 9h pela Estação, 30jan.
.....................
218
Tabela
2
4
Valores registrados às 10h pela Estação, 30jan.
.............
......
218
Tabela
2
5
Valores registrados às 11h pela Estação, 30jan.
...................
218
Tabela
2
6
Valores registrados às 12h pela Estação, 30jan.
...................
218
Tabela
2
7
Valores registrados às 13h pela Estação, 30jan
.
...................
218
Tabela
28
Valores registrados às 14h pela Estação, 30jan.
...................
219
Tabela
29
Valores registrados às 15h pela Estação, 30jan.
...................
219
Tabela 30
Valores registrados às 16h pela Estação, 30jan.
...................
219
Tabela
3
1
Valores registrados às 17h pela Estação, 30jan.
...................
219
Tabela
3
2
Valores registrados às 18h pela Estação, 30jan.
...................
219
Tabela
3
3
Valores diários registrados pela Estação
Oregon
–
01fev.
.......
219
Tabela
3
4
Valores reg
istrados às 6h pela Estação, 01fev.
.
....................
221
Tabela
3
5
Valores registrados às 7h pela Estação, 01fev..
....................
221
Tabela
3
6
Valores registrados às 8h pela Estação, 01fev..
....................
221
Tabela
3
7
Valores registrado
s às 9h pela Estação, 01fev..
....................
221
Tabela
38
Valores registrados às 10h pela Estação, 01fev..
..................
221
Tabela
39
Valores registrados às 11h pela Estação, 01fev..
..................
221
Tabela 40
Valores registrados às 12h
pela Estação, 01fev..
..................
221
Tabela
4
1
Valores registrados às 13h pela Estação, 01fev..
..................
221
Tabela
4
2
Valores registrados às 14h pela Estação, 01fev..
..................
221
Tabela
4
3
Valores registrados às 15h pela Estaç
ão, 01fev..
..................
221
Tabela
4
4
Valores registrados às 16h pela Estação, 01fev..
..................
221
Tabela
4
5
Valores registrados às 17h pela Estação, 01fev..
..................
221
LISTAS REDUÇÕES
Listas de
Abreviaturas
A
prov.
Aprove
itamento
A
prox.
Aproximadamente
Art.
Artigo
A.L.M.L.
Área Livre Mínima do Lote
ATME
Área Total Máxima de Edificação
Circ.
Circulação
CLA
Camada Limite Atmosférica
Comp
.
Comparação
CS
Corredor Secundário
E
Leste
Est
.
Estação
Fig.
Figur
a
(s)
Freq.
Freqüência
Gráf.
Gráfico
GEE
Gases que provocam o Efeito Estufa
Hem.
Hemisfério
Identific
.
Identificação
Ilumin.
Iluminação
Larg.
Largura
L
Leste
Máx.
Máximas
Mín
.
Mínimas
N
Norte
NE
Nordeste
Neb.
Nebulosidade
O
Oes
te
Oc.
Ocorrência
Ocup.
Ocupação
p.
Página
Pav.
Pavimento
(
s
)
Pred.
Predominância
Profº Drº
Professor Doutor
Pts
Pontos
PVC
Poli cloreto de vinila
Rad.
Radiação
Re
Número de Reynolds
Rugos
.
Rugosidade
S
Sul
SLZ
São Luís
SO
Sudoes
te
Sr.
Senhor
T
Temperatura
Tab.
Tabela
TBS
Temperatura de Bulbo Seco
TBU
Temperatura de Bulbo Úmido
UBL
Urban Boundary Layer
v.
Volume
Veloc.
Velocidade
Ventilaç.
Ventilação
VG
Vento geostrófico
W
Oeste
ZCIT
Zona de Convergência I
ntertropical
ZPA
Zona de Proteção Ambiental
ZR
Zona Residencial
ZT
Zona Turística
UCL
Urban Canopy Layer
Listas de Siglas
AABB
Associação Atlética Banco do Brasil
ABRAVA
Associação Brasileira de Refrigeração, Ar Condicionado, Ventilação
e
Aquecimento
BA
Bahia
CAE
Computer Aided Engineering
CAPES
Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior
CFD
Computational
Fluid
Dynamics
CFN
Companh
ia Ferroviária do Nordeste
CPTEC
Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos
CTA
Centro Técnico Aeroespacial
CVRD
Companhia Vale do Rio Doce
FAPESP
Fundação de
Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo
FAUUSP
Faculdade de Arquitetura e Urbanismo
da Universidade de São
Paulo
FEA
Finite Element Analysis
GEPLAN
Ger
ê
ncia de Planejamento e Desenvolvimento Econômico
IAE
Instituto de Aeronáutica e Espaço
IBF
Ins
tituto Brasileiro do Frio
IBICT
Instituto Brasileiro de Informação em Ciência e Tecnologia
IES
–
VE
Integrated Environmental Solutions Limited
–
Virtual Environment
INMET
Instituto
Nacional
de
Meteorologia
INPE
Instituto Nacional de Pesquisas Espaci
ais
IPCC
Intergovernmental Panel on Climate Change
ISO
International Organization for Standardization
LABAUT
Laboratório de Conforto Ambiental e Eficiência Energética
L
ab
EEE
Laboratório de Eficiência Energética em Edificações
LabGeo
Laboratório d
e
Geoprocessamento da UEMA
LabHidro
Laboratório de
Recursos Hídricos da UEMA
LabMet
Laboratório de Meteorologia
da UEMA
LNEC
Laboratório Nacional de Engenharia Civil
–
Lisboa/ Portugal
MA
Maranhão
MCT
Ministério da Ciência e Tecnologia
NEMRH
Nú
cleo Estadual de Meteorologia e Recursos Hídricos
da UEMA
NuGeo
Núcleo Geoambiental
da UEMA
PAE
Programa de Aperfeiçoamento de
Ensino
PCD
Plataforma de Coleta de Dados
POLI
-
USP
Escola Politécnica da Universidade de São Paulo
RMS
Root Mean Square
RN
Rio Grande do Norte
SP
São Paulo
UEMA
Universidade Estadual do Maranhão
UF
SM
Universidade Estadual
de Santa Maria
UR
Umidade Relativa
USP
Universidade de São Paulo
Listas de Símbolos
%
Por cento
°
Graus
’
Minutos
°C
Graus Cel
sius
h
Horas
H= ou h=
Altura igual a
km
Quilômetro
km²
Quilômetro quadrado
m
Metro
m²
Metro quadrado
m/s
Metros por segundo
Pa
Pascal
W/m²
Watts por metro quadrado
Wh/m²
Watts hora por metro quadrado
Z=
Altura
ou cota
igual a
Z
0
Rugosidade
CAPÍTULO
1
Introdução
CAPÍTULO 1: Introdução
31
CAROLINA GASPAR LEITE __________________________________
Mestrado FAUUSP/ Bolsa FAPESP
1. INTRODUÇÃO
Em algumas capitais da costa do nordeste do Brasil – como é o caso, por
exemplo, de Fortaleza, Recife, Salvador e Maceió – a verticalização de avenidas
litorâneas representa uma barreira em potencial contra a passagem da
ventilação natural até as áreas posteriores a estas avenidas e ao interior destas
cidades. Analogamente, na ilha de São Luís/MA, um processo de ocupação
verticalizada de avenidas posteriores às avenidas litorâneas vem se fortalecendo.
Como apontam os mais consolidados padrões de ocupação de orlas
marítimas de algumas cidades de todo o país (especialmente Rio de Janeiro,
Santos, Balneário Camboriú), acredita-se que a verticalização constitui-se em um
fenômeno irreversível e inevitavelmente atingirá uma importante avenida da
capital maranhense localizada na praia do Calhau – a Avenida Litorânea, com
5,3km de extensão – podendo vir a representar, no futuro, um obstáculo à brisa
marítima.
Infelizmente, a Legislação Urbanística Básica da cidade de São Luís ainda
não prevê recomendações de gabarito máximo que tenham sido estabelecidas a
partir de um estudo aprofundado acerca das implicações decorrentes da altura e
da disposição das edificações na ventilação natural da orla marítima desta
cidade.
Nesse sentido, pretende-se, com este trabalho, investigar o efeito gerado
pela altura das edificações, dispostas na Avenida Litorânea de São Luís/MA, na
velocidade e direção da ventilação natural de áreas posteriores a estas avenidas
localizadas no bairro Calhau e, conseqüentemente, do interior desta cidade como
um todo.
32
CAPÍTULO 1: Introdução
CAROLINA GASPAR LEITE __________________________________
Mestrado FAUUSP/ Bolsa FAPESP
1.1 Colocação do problema e justificativa
Nas cidades litorâneas do nordeste brasileiro – marcadas por altas
temperatura e umidade relativa do ar, características de seu clima quente e
úmido – a ventilação se destaca como um recurso bastante desejável na
minimização dos desconfortos típicos deste clima, pois provoca sensações de
alívio térmico. A este respeito, Olgyay (1998, p. 94) afirma que “en lãs zonas
climáticas calurosas, la ventilación tiene una importancia relevante como
remedio contra las altas temperaturas y humedades”.
A Carta Bioclimática de Givoni da cidade de São Luís (que poderá ser vista
no Capítulo 3) evidencia a importância da ventilação no desenvolvimento do
meio urbano desta cidade. Ela demonstra que os usuários no interior de uma
edificação nesta cidade estariam na Zona de Conforto em apenas 0,3% das
horas do ano, sendo possível, no entanto, promover conforto térmico em 36,1%
deste tempo por meio do aproveitamento da Ventilação Natural e, em 63,9%,
por meio Condicionamento Artificial. (BALANÇO TÉRMICO apud ALUCCI, 2005).
Além do recurso da ventilação, nas cidades de clima quente e úmido, faz-
se importante estabelecer definições criteriosas em relação à implantação e ao
partido arquitetônico relativo às edificações que mais se ajusta às peculiaridades
do clima, bem como a todo o traçado urbano da área costeira. A justificativa
para esta preocupação encontra-se na evidência de que o crescimento das
cidades – determinado pelo aumento das áreas edificadas e pavimentadas – é
um dos grandes responsáveis pela geração de calor e o conseqüente uso de
energia, pois as “[...] verdadeiras massas de edificação modificam o curso
natural dos ventos, prejudicando a ventilação natural no interior do núcleo”
CAPÍTULO 1: Introdução
33
CAROLINA GASPAR LEITE __________________________________
Mestrado FAUUSP/ Bolsa FAPESP
(FROTA, SCHIFFER, 2003, p. 66). Ao passo que, “no que se refere ao arranjo das
edificações nos lotes urbanos, elas devem estar dispostas de modo a permitir
que a ventilação atinja todos os edifícios [...]” (FROTA, SCHIFFER, 2003, p. 71),
sem, contudo, impedir sua ultrapassagem até o interior da cidade.
Entretanto, em algumas cidades litorâneas, as tipologias das edificações,
bem como sua disposição nos lotes urbanos, têm levado muito pouco em
consideração sua influência sobre o conforto térmico urbano, permanecendo
alheias ao fato de que “as condições do vento local podem ser alteradas com a
presença de vegetação, edificações e outros anteparos naturais ou artificiais”
(LAMBERTS, 2004, p. 37). E o que se observam são determinados trechos de
avenidas em orlas marítimas extremamente verticalizados, pois, como bem
observou Villaça (2001, p. 157), existe uma tendência onde o perfil de edifícios
de apartamento predomina
[...] em todas as áreas metropolitanas – e mesmo nas cidades médias
litorâneas brasileiras com praia de alto-mar [...], as orlas estão sendo
crescentemente ocupadas pelas camadas de alta renda: Balneário
Camboriú, Santos – São Vicente – Guarujá, Rio – Niterói, Recife,
Fortaleza, etc.
E é justamente em função do crescimento desse tipo de ocupação
predominante nas orlas, que surge a preocupação não apenas com os locais já
verticalizados mencionados – como é o caso de Fortaleza, Recife e Maceió – mas,
principalmente com aqueles onde a verticalização ainda não se efetivou, como a
Avenida Litorânea de São Luís/MA, especialmente pela possibilidade de se pensar
em diretrizes para orientar as futuras ocupações, pois:
Considerando o vento como elemento climático que pode atuar como
instrumento no planejamento urbano, no que se refere, entre outros, à
dissipação do calor armazenado pelas superfícies que constituem o
ambiente construído, é de fundamental importância conhecê-lo, a fim de
que seja possível tomar decisões coerentes com as características
climáticas e optar por um padrão de ocupação do solo urbano capaz de
minimizar o rigor climático local (FERRAZ, SILVA, 2004).
34
CAPÍTULO 1: Introdução
CAROLINA GASPAR LEITE __________________________________
Mestrado FAUUSP/ Bolsa FAPESP
No caso da orla ainda não verticalizada, foi escolhido um setor da cidade
de São Luís, que se limita com a Praia do Calhau, onde existe a Avenida
Litorânea, cuja ocupação vertical ainda não foi consolidada. Esta escolha se deu,
em primeiro lugar, porque, especificamente para esta localização, ainda não
existem estudos que estabeleçam a influência de determinados elementos de
planejamento urbano e projeto arquitetônico nas condições de conforto
ambiental, como por exemplo, as implicações da verticalidade
1
na ventilação
natural em orlas marítimas. E, em segundo lugar, porque as edificações com
vários pavimentos estão se aproximando rapidamente tanto dessa avenida
costeira, por meio de suas avenidas posteriores, como também das dunas lá
presentes.
Ao se listar brevemente alguns dos prejuízos que o desconforto térmico
proveniente da implantação aleatória de edifícios altos pode determinar em uma
cidade, têm-se conseqüências preocupantes tanto a curto, quanto a médio e
longo prazos. Logo de imediato, observa-se o desconforto térmico decorrente da
formação de ilhas de calor, caracterizada pelo aumento da temperatura externa.
Como conseqüência, há um aumento na demanda por energia elétrica, para
acionar mecanismos de resfriamento do ar no interior dos edifícios – e também,
um aumento da poluição atmosférica em decorrência dos efeitos fotoquímicos da
ilha de calor, que dificulta a diluição dos poluentes na atmosfera. Fatalmente,
estaria comprometida a conservação de energia e, portanto, a preservação do
meio ambiente.
Finalmente, acredita-se na relevância científica e social deste trabalho, na
medida em que ele representará uma contribuição à área de conforto ambiental,
1
O que não acontece apenas com esta cidade, pois Gonçalves (2003) afirma “[...] o impacto do edifício alto
sobre o meio e a infra-estrutura urbana não tem sido abordado segundo preocupações de interesse coletivo”.
CAPÍTULO 1: Introdução
35
CAROLINA GASPAR LEITE __________________________________
Mestrado FAUUSP/ Bolsa FAPESP
em função dos poucos estudos realizados nesta área de ventilação natural. É o
que comprovam as pesquisas de Vianna (2001, p. 155) que, a partir da reunião
de toda a produção dos cursos de pós-graduação das escolas de Arquitetura
brasileiras até o ano de 2001, alerta para a “[...] enorme lacuna de
conhecimento tanto no âmbito do edifício quanto da cidade [...]” na área de
ventilação natural.
Dentre os estudiosos que se propuseram a verificar as conseqüências
energéticas e ambientais desfavoráveis, como a perda de ventilação natural,
resultante de adensamentos verticalizados, Mascaró (2001, p. 102) demonstra
preocupação com o fato de que determinado bairro de Porto Alegre:
[...] poderá densificar-se com a aplicação do novo Plano Diretor Urbano
Ambiental aprovado em 2000 [...] Simulamos – usando modelo
computacional – as condições de ventilação natural urbana atuais,
razoáveis, e as comparamos com os resultados obtidos nas simulações
realizadas para o adensamento proposto, tomando como ano de
referência o 2010 [...]; verificamos que a perda de ventilação no novo
tecido urbano resultante é mais do que significativa em alguns bairros da
cidade, condenando-os ao desconforto térmico ou ao hoje caro e restrito
consumo de energia elétrica, que impacta forte e negativamente o meio
ambiente em geral.
Analogamente, para Lamberts (2004, p.37), “devido aos obstáculos
encontrados na cidade (como edifícios, por exemplo), a velocidade média do
vento é mais baixa que em locais abertos (campo)”. E Moreno (2001) também
reforça a importância da verticalidade nessa problemática de conforto, pois:
[...] os espaços livres públicos, como as vias, praças e parques, assim
como os espaços privados, que são os espaços livres existentes nos lotes,
em torno das edificações; têm perdido sua habitabilidade em
conseqüência da verticalização e do adensamento urbano, mesmo com a
aplicação da atual legislação de uso e ocupação do solo.
Paralelamente, Costa (2001) acredita que, em uma área totalmente
verticalizada, “o vento vai considerar como chão o teto dos edifícios e não vai
penetrar no local”. Da mesma forma, Rossana Honorato que, em entrevista a
Júnior (2000, nº. 38), do Informativo Para’iwa, afirmou que o espigão ameaça a
orla marítima de João Pessoa, na medida em que “[...] entre outras coisas,
36
CAPÍTULO 1: Introdução
CAROLINA GASPAR LEITE __________________________________
Mestrado FAUUSP/ Bolsa FAPESP
impede a livre circulação das correntes de ar”. E ainda, chama atenção para o
fato de que:
[...] há um novo valor urbano que já possibilita avaliações completamente
desencantadas com o modelo de Boa Viagem e/ou Copacabana. Claro que
ainda predominam visões de modernidade e desenvolvimento pautadas na
altura das edificações, mas há também entre nós, mesmo que
quantitativamente minoritariamente representados, esforços de
instituições da sociedade civil organizada, como o Instituto de Arquitetos
do Brasil (o IAB-PB), a APAN, a API (no passado), ou mesmo indivíduos e
moradores da cidade, que estão ligados na questão da proteção contra a
verticalização da nossa orla [...]
Entretanto, em importantes pesquisas realizadas na área de conforto
térmico pela Universidade Federal de Alagoas, Bittencourt, Cruz e Lôbo (2007),
trazem à tona a preocupação com a verticalização da orla marítima de Maceió e
a preservação das condições de ventilação nas quadras posteriores a esta orla; e
propõem-se a “investigar o efeito gerado pela altura dos edifícios na ventilação
natural do tecido urbano”. E concluem que “[...] em relação à ventilação natural,
mais importante que a altura das edificações é a distância horizontal entre as
mesmas”.
Nesse sentido, espera-se que este trabalho também possa fazer uma
confrontação entre as vertentes que atribuem o desconforto térmico
principalmente à verticalização e aquelas que consideram a ausência de recuos
mínimos como sua causa fundamental. E, quem sabe, chegue a um terceiro
posicionamento que considere que o risco à ventilação existe tanto quando as
distâncias entre uma edificação e outra são muito pequenas, como quando a
verticalização dá-se de maneira indiscriminada, sem planejamento; pois, em se
tratando de problemas relacionados ao desconforto térmico urbano, é mais
provável que um único agente não tenha um peso tão determinante em relação
ao outro, mas a combinação de ambos é que deve ser levada em consideração,
CAPÍTULO 1: Introdução
37
CAROLINA GASPAR LEITE __________________________________
Mestrado FAUUSP/ Bolsa FAPESP
trazendo à tona discussões tão importantes para contribuir para o crescimento
da área de conforto térmico no meio urbano.
1.2 Objeto de estudo
O objeto de estudo desta pesquisa é a relação entre a tendência à
verticalização de um trecho da Avenida Litorânea e a ventilação natural no seu
entorno, o interior do bairro Calhau, na cidade de São Luís/MA.
1.3 Objetivos da pesquisa
O objetivo geral desta pesquisa é construir diferentes cenários para
verticalização em um trecho da Avenida Litorânea, localizado nas proximidades
da orla marítima da Praia do Calhau, e verificar a implicação destes cenários nos
padrões ventilação natural de determinado trecho do bairro do Calhau.
Seus objetivos específicos são:
- Identificar referências sobre conforto térmico urbano, principalmente as
que relacionem verticalização de orlas e ventilação natural no meio urbano;
- Identificar na Legislação Urbanística Básica de São Luís, dentre os
padrões de ocupação permitidos para a Avenida Litorânea, aqueles que
estabeleçam relação com o conforto ambiental urbano;
- Identificar os seguintes elementos climáticos característicos da ventilação
na orla marítima de São Luís: velocidade média e as predominâncias da direção
dos ventos;
38
CAPÍTULO 1: Introdução
CAROLINA GASPAR LEITE __________________________________
Mestrado FAUUSP/ Bolsa FAPESP
- Estabelecer cenários de ocupações verticalizadas para a Avenida
Litorânea;
- Simular esses cenários de verticalização pré-estabelecidos no ANSYS CFX
- Computational Fluid Dynamics Software;
- Analisar os resultados das simulações;
- Relacionar os cenários de verticalização propostos com as alterações
provocadas nas características da ventilação natural e os efeitos de vento em
decorrência da presença desses edifícios altos.
1.4 Recursos e restrições
Esta pesquisa contou com apoio financeiro da Fundação de Amparo à
Pesquisa do Estado de São Paulo – FAPESP, no período de 01/08/2005 a
31/07/2007.
A coleta de dados primários deu-se por meio de viagem à cidade de São
Luís/MA, financiada por esta instituição, onde foi feita medição in loco dos
elementos climáticos de velocidade e direção dos ventos predominantes no local
de estudo da Avenida Litorânea. Esta medição teve como restrições o tempo
chuvoso no período da aferição das medidas e a dificuldade em conseguir
voluntários para ajudarem nos procedimentos.
O deslocamento dos equipamentos utilizados na medição (estação
meteorológica
2
, sensor termo-higrômetro
3
, anemômetro de ventoinha
3
, bússolas
2
Estação adquirida pela pesquisadora Alessandra Prata com Reserva Técnica FAPESP.
3
Termo-higrômetro e anemômetro de ventoinha adquiridos por Auxílio Financeiro, visando atender ao Projeto
Didático e adquirir equipamentos de apoio para disciplinas da Graduação em 2003.
CAPÍTULO 1: Introdução
39
CAROLINA GASPAR LEITE __________________________________
Mestrado FAUUSP/ Bolsa FAPESP
e tripé) foi autorizado pelo Laboratório de Conforto Ambiental e Eficiência
Energética – LABAUT da FAUUSP.
A segurança dos equipamentos e participantes da medição deu-se com o
apoio da Prefeitura de São Luís, na pessoa do Sr. Raimundo da Silva Araújo
Neto, Comandante da Guarda Municipal de São Luís, que atendeu a ofício para
que fossem encaminhados guardas municipais ao local do procedimento.
Os dados secundários foram disponibilizados pelo Núcleo Estadual de
Meteorologia e Recursos Hídricos da Universidade Estadual do Maranhão –
NEMRH/UEMA, por intermédio do chefe do Laboratório Gunter de Azevedo
Reschke, que disponibilizou os valores dos elementos climáticos aferidos pela
Plataforma de Coleta de Dados (PCD) de São Luís referentes aos anos de 2003,
2004 e 2005. Esta etapa teve como restrições o período de greve na
universidade de março a agosto deste ano, que inviabilizou obtenção de novos
dados dos anos 2006 e 2007 em tempo hábil para o desenvolvimento das
simulações.
Os artigos científicos, as dissertações e as teses referenciados neste
trabalho foram consultadas no Catálogo On-line Global – Dedalus do Banco de
Dados Bibliográficos da USP; na biblioteca da FAU, do orientador e de outros
professores e pesquisadores do LABAUT; no Science Direct disponibilizado pelo
LABAUT; no Portal Periódicos da CAPES; em coletâneas de eventos científicos e
nos sistemas de busca informatizadas de outras universidades brasileiras.
O ANSYS CFX - Computational Fluid Dynamics Software foi utilizado para
simulação da áreas de estudo por meio da obtida pelo LABAUT, que ainda
realizou um workshop de introdução ao software ministrado pelo Profº Drº Alan
Harries, engenheiro do escritório BDSP Partnership e professor colaborador da
Architectural Association Graduate School, de Londres, nas suas instalações.
40
CAPÍTULO 1: Introdução
CAROLINA GASPAR LEITE __________________________________
Mestrado FAUUSP/ Bolsa FAPESP
1.5 Metodologia
Constitui-se de uma pesquisa exploratória desenvolvida em diferentes
etapas metodológicas (Organograma 1), a seguir:
Organograma 1: Processo metodológico.
- Atividades acadêmicas: cumprimento dos créditos obrigatórios através
das disciplinas oferecidas pelo Programa de Pós-Graduação e dos Trabalhos
Programados relacionados com a pesquisa; participação como monitora do
Programa de Aperfeiçoamento de Ensino (PAE) em disciplinas da área de
Conforto Ambiental.
- Pesquisa referencial de base bibliográfica e documental: levantamento de
dados secundários em referências sobre ventilação natural e propriedades físicas
do vento (mecânica dos fluidos) para elaboração do estado da arte;
CAPÍTULO 1: Introdução
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Mestrado FAUUSP/ Bolsa FAPESP
levantamento dos elementos climáticos medidos pela PCD de São Luís de 2003 a
2005; levantamentos de mapas, da Planta de Referência Cadastral – Setor 8,
elaborada a partir dos overlayers do cadastro de logradouros pelo Grupo Técnico
Gestor da Prefeitura Municipal de São Luís em fevereiro de 99; levantamento de
imagens de satélite da área de estudo no Software Google Earth; levantamento
na “Legislação Urbanística Básica do Município e São Luís” (Plano Diretor; Lei de
Zoneamento, Parcelamento, Uso e Ocupação do Solo e Código de Obras).
- Pesquisa de campo: levantamento de dados primários através de
levantamento fotográfico, físico arquitetônico de gabaritos e de uso e ocupação
do solo da área estudada (julho/06); medição in loco de elementos climáticos de
velocidade e direção dos ventos predominantes na área estudada (janeiro/07).
- Definição dos cenários de verticalização: baseada nas pesquisas
anteriormente desenvolvidas e na tendência de verticalização tanto da cidade de
São Luís como de outras cidades litorâneas.
- Simulação dos cenários de verticalização no ANSYS CFX - Computational
Fluid Dynamics Software.
- Análise dos dados simulados: observação das alterações provocadas nas
características da ventilação natural e os efeitos de vento em decorrência da
presença desses edifícios altos.
- Conclusão: relação entre os diferentes cenários de verticalização
propostos e as alterações provocadas nos padrões de vento local.
1.6 Estrutura do trabalho
Este trabalho encontra-se dividido em seis capítulos, assim descritos:
42
CAPÍTULO 1: Introdução
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- Capítulo 1: A introdução da pesquisa dá-se por meio da colocação e justificativa
do problema estudado; da descrição de seu objeto e seus objetivos; da
demonstração dos recursos aplicados e restrições encontradas durante o
processo; e da metodologia desenvolvida.
- Capítulo 2: Procede-se à fundamentação teórica da pesquisa com base na
revisão da literatura voltada para o estudo da ventilação natural no meio urbano
e de ampla pesquisa sobre as propriedades físico-mecânicas do vento, aplicáveis
aos estudos em arquitetura.
- Capítulo 3: Apresenta-se um minucioso estudo sobre a cidade de São Luís, no
qual se observa, na legislação que rege o crescimento da cidade, os princípios
que asseguram o conforto dos edifícios e do meio urbano. É descrito o processo
de crescimento da cidade, e principalmente das áreas próximas à Avenida
Litorânea, onde são identificadas diferentes formas de ocupação. Apresenta-se
ainda um diagnóstico climático da cidade.
- Capítulo 4: Detalha-se a área estudada por meio de levantamentos físico,
arquitetônico e fotográfico. A partir da ocupação atual e nos estudos dos
capítulos anteriores, definem-se novos cenários de ocupação. Descreve-se ainda,
o processo de medição realizado in loco.
- Capítulo 5: Define-se a metodologia para análise da interferência dos cenários
propostos no vento. Todo o processo de simulação é explicado por meio da
utilização do CFX Software.
- Capítulo 6: Apresentam-se as conclusões do trabalho, suas limitações e
sugestões para a realização de pesquisas futuras.
CAPÍTULO
2
Fundamentação teórica
CAPÍTULO 2: Fundamentação Teórica
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2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA
2.1 Estado da arte
O homem tem demonstrado já ser consciente da importância do seu papel
na preservação da natureza, do clima, do meio ambiente em geral. Entretanto, o
quê efetivamente vem sendo feito para minimizar, por exemplo, os impactos da
“nova época climática” (IPCC, 2007) que se aproxima e está tão em evidência
nos dias atuais sendo considerada fatal?
Ainda em 1988, o Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC)
divulgou o primeiro relatório sobre a possibilidade de ocorrerem mudanças
climáticas decorrentes do aumento da temperatura global, desencadeando uma
espécie de responsabilização global contra a mudança climática.
Um pouco depois, em 1992, com a Conferência das Nações Unidas para o
Meio Ambiente e o Desenvolvimento (ECO 92), o conceito de desenvolvimento
sustentável foi consagrado e deu-se uma ampla conscientização no sentido de
que os danos ao meio ambiente são majoritariamente de responsabilidade dos
países desenvolvidos, e que os países em desenvolvimento necessitam de apoio
financeiro e tecnológico para avançarem na direção do desenvolvimento
sustentável.
Mas foi só a partir de 1997, quando se iniciaram as discussões sobre o
Protocolo de Kyoto, que foram definidos de fato compromissos na tentativa de
tornar mínimos os impactos das já correntes mudanças climáticas, e os países
desenvolvidos foram obrigados a reduzir a emissão dos (GEE) – considerados, de
46
CAPÍTULO 2: Fundamentação Teórica
CAROLINA GASPAR LEITE __________________________________
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acordo com a maioria das investigações científicas do IPCC, como causa do
aquecimento global.
Responsabilização, conscientização e/ou estabelecimento de compromissos
à parte, o fato é que o quarto relatório do IPCC, divulgado em fevereiro de 2007,
afirmou que 90% das alterações no meio ambiente são antropogênicas e que o
planeta entra em uma “nova época climática, que poderia ser mortal” (IPCC,
2007)
.
De fato, o mundo passou encarar a questão energética não apenas como
um problema real, mas, principalmente, urgente dos dias atuais.
No meio acadêmico, entre os arquitetos e urbanistas, por exemplo, o
reflexo de toda essa caminhada descrita acima tem se evidenciado em
abordagens sobre clima urbano e suas aplicações no planejamento das cidades,
cada vez mais crescentes, tanto no Brasil, como no mundo afora. Percebeu-se
que não basta apenas se tornar cidade, crescer e verticalizar, mas é
imprescindível planejar a cidade considerando-se, antecipadamente, os possíveis
impactos que estas possam causar ao meio ambiente.
Também preocupada com as mesmas questões que motivam a presente
pesquisa, Assis (2005) promove uma “Abordagem do clima urbano e aplicações
no planejamento da cidade: reflexões sobre uma trajetória”, como o próprio
nome do artigo diz. Trata-se de uma revisão crítica dos trabalhos da área de
clima urbano voltados para aplicação no planejamento e projeto urbano, onde a
autora atenta para o fato de que:
[...] embora se reconheça atualmente a importância da climatologia
urbana para o planejamento e a preservação da qualidade ambiental do
meio urbano, sua aplicação às atividades de planejamento e projeto das
cidades ainda é muito limitada, em parte devido à uma abordagem
fragmentada e desintegrada entre os diversos campos do conhecimento
envolvidos, em parte devido ao fato de que a grande maioria dos
trabalhos nessa área, tanto no Brasil como no exterior, são descritivos e,
portanto, seus resultados ficam restritos ao caso em estudo. Além disso,
em boa parte da literatura especializada, as recomendações para o
planejamento e projeto urbano climaticamente responsáveis são muito
genéricas (ASSIS, 2005).
CAPÍTULO 2: Fundamentação Teórica
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No sentido de se estabelecer uma metodologia para o estudo do “vento
como ferramenta no desenho do ambiente construído” aplicável ao Nordeste do
Brasil, Silva (1999) desenvolveu uma metodologia para avaliar condições de
ventilação natural urbana, tanto em áreas externas como internas para a cidade
de João Pessoa/PB. Esta metodologia compreende etapas distintas, que se
iniciam pela construção da orografia da cidade, pela construção do Atlas de vento
a partir dos dados medidos na estação meteorológica do aeroporto local e pela
confecção do mapa de rugosidade. Em seguida, o autor efetua medições in loco,
simultâneas às do aeroporto, para então poder tratar os dados climáticos do
aeroporto e integrá-los aos medidos in loco. Posteriormente, o autor realiza
ensaios em túnel aerodinâmico do LNEC (Laboratório Nacional de Engenharia
Civil – Lisboa/ Portugal) que viabilizam uma avaliação qualitativa e quantitativa
dos efeitos provocados no vento pela alteração do solo. Finalmente, Silva realiza
uma correção dos dados medidos em campo calibrando os instrumentos de
medição em túnel aerodinâmico.
Teorizando por linhas mais gerais, Saraiva, Silva e Silva (1997) fizeram
um estudo sobre escoamento atmosférico em centros urbanos realizado nas
instalações da Expo 98, às margens do rio Tejo na cidade de Lisboa. Os autores
avaliaram os efeitos do desenvolvimento da paisagem urbana na ventilação
natural dos edifícios e de suas áreas adjacentes. Interessante observar que
foram medidos 5 perfis de velocidade em diferentes locais da área estudada,
alguns na área urbanizada e outros na área não urbanizada, exatamente para
que se pudesse comparar a influência das edificações na ventilação natural.
Essas medições foram utilizadas em ensaios de erosão a partir dos quais
se construíram mapas de isolinhas de velocidades e, a partir destes, puderam-se
determinar medidas para minimizar efeitos dos ventos fortes para proteção do
48
CAPÍTULO 2: Fundamentação Teórica
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local. Assim como recomendado por Silva (1999), foram construídos mapas de
orografia e de rugosidade para tratamento dos dados de direção e velocidade do
vento, colhidos no aeroporto local. Finalmente, os autores concluíram que os
cálculos efetuados para uma única direção de vento (velocidade mais alta)
auxiliam na prevenção da pior situação viabilizando a garantia de uma condição
de comodidade e segurança para os transeuntes, atenuando-se os efeitos de
vento, dispondo-se árvores, jardins ou soluções construtivas.
Carvalho (1993), numa tentativa de relacionar parâmetros de ocupação
urbana e seus impactos sobre o meio ambiente, também discute as
transformações climáticas provocadas pela urbanização. O sítio estudado por ela
foi o ecossistema de dunas e lagoas do Abaeté, na cidade de Salvador/BA, onde
o empresariado de construção civil reivindica o direito de nele edificar. No
entorno, ainda que queixas de desconforto térmico já tenham sido mencionadas
e movimentos populares tenham ocorrido no sentido de sua preservação, já
existem edificações consolidadas. Com o objetivo de verificar se, de fato,
ocorreram transformações no clima local, e se estas transformações podiam ser
atribuídas à urbanização, a autora procedeu a uma análise topoclimática
considerando a insolação, a ventilação, as condições bióticas e abióticas do
ecossistema, inclusive diferentes padrões de desenho urbano e ocupação,
chegando a uma seleção de sete diferentes padrões esperados de micro-clima.
Dentre os outros parâmetros analisados, em relação à ventilação,
verificou-se ainda que nas áreas em que a planície se encontra ocupada
constatou-se um decréscimo de 2,0m/s na velocidade do vento tanto no verão
como no inverno, refletindo em mudanças nas suas qualidades higrotérmicas
para pior (CARVALHO, 1993). Além disso, a autora concluiu que esta tendência
de ocupação do ecossistema de dunas e lagoas tem gerado desconforto térmico
CAPÍTULO 2: Fundamentação Teórica
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e poderá até implicar no aparecimento de ilhas de calor. Neste sentido, a autora
aconselha a preservação do topo das dunas, expostas à ação constante dos
ventos, chegando a brisas fortes de 11,8m/s, que podem atuar na reativação da
sua migração em decorrência da retirada da vegetação fixadora; e também
recomenda que estas dunas não sejam ocupadas por edificações e sim
preservadas.
Na mesma linha de Carvalho (1993), outros pesquisadores vêm estudando
questões relacionadas à ventilação natural em relação às cidades litorâneas. Em
termos práticos, Bittencourt, Cruz e Lôbo (1997) avaliaram a influência da
relação entre a taxa de ocupação e número de pavimentos no potencial de
ventilação natural dos ambientes internos e fechados. Foi feita uma comparação
de diferentes alternativas de implantação de um edifício em lote típico da orla
marítima de Maceió, por meio de simulação em CFD com duas direções de vento
para se determinar o aproveitamento da ventilação natural como forma de
refrigeração passiva.
A cidade de Maceió possui uma Legislação Municipal determinante na
produção do espaço, que estabelece limites para construção que respeitem
ventilação e insolação pelo estabelecimento de recuos progressivos e do
estabelecimento de uma relação entre número de pavimentos e taxa de
ocupação do lote. Entretanto, os empreendedores imobiliários aumentam o
número de unidades habitacionais por andar e até mesmo colocam as unidades
em orientações desfavoráveis, o que acaba comprometendo seu conforto.
Por conta disso, os autores desse artigo estabeleceram dois modelos de
ocupação para a área estudada – sendo que um cumpre e o outro descumpre a
legislação (com a redução da taxa de ocupação do lote de 50 para 25%, da
ampliação do limite de pavimentos para doze andares, da manutenção do
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CAPÍTULO 2: Fundamentação Teórica
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coeficiente de aproveitamento 4, do recurso de pilotis completamente vazado e
da manutenção dos recuos progressivos) – e simularam estes modelos no
software de simulação computacional Phoenix. Concluíram que no modelo onde
há maior proximidade entre as massas, ocorre uma redução da velocidade do
vento; que é mais importante para melhorar a ventilação do tecido urbano o
predomínio do fator recuo sobre o fator altura (ao contrário do que diz a
legislação); e também que quanto maior o número de pavimentos associado à
taxa de ocupação do lote, melhor a distribuição do fluxo de ar nos ambientes
internos e externos.
Lopes (2003) desenvolveu uma tese partindo-se da hipótese que “o
crescimento desordenado, que tem acompanhado algumas zonas de Lisboa nos
últimos anos, pode fazer diminuir a velocidade média do vento” e mudar “os
padrões térmicos das superfícies e energéticos”. A partir daí, o autor estudou as
modificações dos campos de vento decorrentes do crescimento urbano e a ilha
de calor de superfície e o balanço energético em vários locais desta cidade. Sua
metodologia envolveu modelagem numérica, ensaios no túnel aerodinâmico do
LNEC e a análise de imagens de satélites para avaliar as conseqüências
previstas. Concluiu, em relação à velocidade do vento, que:
O norte de Lisboa forma uma barreira ambientalmente desfavorável para
a cidade, porque limita a progressão dos ventos dominantes de norte e
noroeste, em grande período do ano, modificando as condições de
ventilação na cidade e o seu arejamento. Isto pode contribuir para o
aumento da freqüência de episódios de poluição e intensidade das vagas
de calor (LOPES, 2003).
E em relação às ilhas de calor, Lopes (2003) concluiu que “há coincidência
nos ritmos e intensidades entre as ilhas de calor de superfície e as do ar, pois
observou “uma forte concordância entre muitas das suas características”. E
demonstrou que “eles são claramente modificados pela cidade, quando
CAPÍTULO 2: Fundamentação Teórica
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comparados com áreas suburbanas, ou com a área florestal de Monsanto”. E é a
sua conclusão final, um dos maiores incentivos para esta pesquisa:
As modificações previstas para os próximos anos do balanço energético na
cidade deverão ocorrer nos novos núcleos urbanos. Se esses núcleos
forem planeados de acordo com regras ambientais, incluindo espaços
verdes, o balanço radiativo terá características semelhantes aos bairros
mais frescos e confortáveis da cidade. Se se mantiver a tendência actual
de construção sem preocupações ambientais, os espaços exteriores serão
termicamente mais desconfortáveis. Isso leva-nos a reflectir sobre a
questão da racionalização do consumo de energia e da sustentabilidade
urbana no futuro (LOPES, 2003).
Semelhantemente, Prata (2005) avaliou o impacto da altura dos edifícios
nas condições de ventilação natural no meio urbano. A relação entre alterações
de urbanização existente na cidade de Santos (mudança de gabarito/ altura/
número de pavimentos de edifícios) e sua influência no conforto do pedestre e no
projeto arquitetônico foi analisada com o auxílio de ensaios em túnel de vento e
simulações em software computacional.
Trata-se de uma valiosa contribuição nesta área de ventilação natural,
uma vez que a autora desenvolve uma metodologia bastante completa, que não
apenas compara a forma de obtenção dos resultados (túnel de vento e simulação
computacional), como também e especialmente, compara os dados de ventos
simulados (realizou as simulações tanto para dados de vento medidos in loco
como para dados de vento obtidos em estação meteorológica), comprovando que
os resultados das simulações são bastante próximos, tanto para os dados
medidos no local, como para os provenientes de estação. Neste aspecto, em
específico, a autora valida uma metodologia que, até então, dividia os
pesquisadores da área em relação à necessidade de medição in loco, uma vez
que já se têm dados provenientes de estação.
Também em linhas gerais, Cândido e Bittencourt (2005) apresentam uma
introdução à ventilação natural de maneira bastante didática, de leitura fácil.
Apesar de abordarem um assunto considerado complexo, os autores conseguem
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CAPÍTULO 2: Fundamentação Teórica
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tratar não apenas os aspectos de conforto relacionados ao tema, mas também,
de mecânica dos fluidos. Relacionam ventilação e conforto e não se restringem
ao interior do edifício, contemplando também o meio urbano, ainda que de
maneira menos aprofundada. Merecem destaque a abordagem dos princípios do
movimento de ar e a determinação de coeficientes de pressão em edifícios de até
03 (três) pavimentos, com diferentes relações entre comprimento e largura.
Além disso, outros pesquisadores vêm estudando questões relacionadas ao
conforto térmico nas cidades mais centrais. É o caso, por exemplo, de Duarte
(2000) que correlacionou a temperatura do ar (medida em diferentes locais da
cidade de Cuiabá, de clima Tropical Continental) com algumas variáveis de
planejamento urbano, e propôs parâmetros para regulamentar densidade
construída, arborização e superfícies d’água em áreas urbanizadas. As medições
foram realizadas em três horários diferentes 8h, 14h e 20h.
Em relação ao espaço construído, o coeficiente de correlação médio foi
sempre positivo em relação à temperatura do ar, e, observou-se que, às 8h e às
20h, o espaço construído influencia mais na temperatura do ar no espaço
urbano; e que, às 14h, por haver um maior número de trocas por convecção,
conseqüentemente existe uma menor correlação entre espaço construído e
temperatura do ar. Para as demais variáveis, arborização e superfícies d’água, o
coeficiente de correlação médio foi sempre negativo em relação à temperatura
do ar. Com isso, a autora concluiu que a quantidade de área verde deve ser
distribuída no espaço urbano em função da densidade construída e não a
densidade habitacional. Finalmente, a autora sugere um índice que envolve taxa
de ocupação, coeficiente de aproveitamento, superfícies d’água e arborização,
para que “qualquer modelo de ocupação (seja ele vertical ou horizontal) seja
adequado às condições de conforto higrotérmico da região” (DUARTE, 2000).
CAPÍTULO 2: Fundamentação Teórica
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Outro exemplo é o de Trinta e Dantas (2005) que pretendem estudar de
que maneira as alterações ocasionadas pela urbanização no bairro do
Renascença II (uma área em crescente e rápida expansão na cidade, marcada
por uma ocupação verticalizada descontrolada, que apresenta usos residencial,
comercial, serviço e institucional), influenciam o conforto térmico da cidade de
São Luis/MA, localizada na Região Nordeste de clima equatorial quente-úmido.
Como metodologia, as autoras também se basearam nos estudos de Katzschner
(1997), Oliveira (1988) e Romero (2001) que:
[...] sugerem a análise detalhada do meio físico, in loco e através de
avaliação de mapas de topografia, altura das edificações, uso do solo,
áreas verdes e tipo de cobertura do solo, para superposição e identificação
de pontos para medição; a partir daí, uma análise quantitativa com
aferição das variáveis ambientais (temperatura e umidade do ar, a
velocidade e a direção dos ventos) nos pontos escolhidos e da sensação
real de conforto térmico dos usuários de ambientes externos.
Seguindo a mesma linha de pesquisa, Souza (2006) estudou a influência
da mudança na ocupação do solo urbano na cidade de Goiânia na ventilação e na
eficiência energética em edificações. A autora escolheu o bairro residencial
Jardim Goiás, pois “nos últimos anos seu uso do solo foi alterado de baixa
densidade de construção (no máximo 4 pavimentos) para alta densidade de
construção (mais de 20 pavimentos)”. Indicou “possíveis propostas de ocupação
do solo” e as analisou com auxílio de simulação computacional no “MicroFlo do
software Integrated Environmental Solutions Limited – Virtual Environment (IES
– VE)”, de modo que pôde ponderar “qualitativa e quantitativamente a ventilação
natural urbana nesta área em estudo, de acordo com cada tipo de ocupação do
solo”.
Por fim, apresenta uma preciosa avaliação de quais propostas de ocupação
do solo “apresentam maiores proporções de baixa velocidade do vento para
conforto térmico na região urbana”, sem desconsiderar que isto pode prejudicar
a ventilação no interior dos edifícios. E sugere que, como “o comportamento do
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vento é alterado de acordo com o tipo de ocupação do solo, obstáculos do
entorno e direção de vento incidente, são necessários novos estudos particulares
para cada nova proposta.
Para Kofoed e Gaardsted (2004), “um dos mais importantes fatores que
influenciam as condições de conforto dos pedestres em espaços externos abertos
é o vento” e julgam que os dados de vento mais importantes a serem
considerados em espaços abertos são a velocidade, a direção e a ocupação
durante todo o ano. Para melhor explicar como isto acontece, realizaram uma
rigorosa descrição do vento, dos diferentes tipos de vento, de como se obtêm
dados de ventos, dos fatores que os ocasionam e, inclusive, dos efeitos deles
decorrentes. Em seguida, trazem um exemplo de uma análise de condições de
vento em CFD, onde eles avaliaram o efeito de diferentes parâmetros (2
tamanhos diferentes de quadra, 2 velocidades diferentes do vento, 3 alturas
diferentes dos edifícios e 4 direções de vento: 0°, 15°, 30°, 45°; e diferentes
largura e local de quatro aberturas nas quadras estudadas) nas condições de
vento ao nível do pedestre, em um espaço quadrangular cercado por edifícios, na
Grécia.
Destaca-se o fato de que, para estes autores, as medições in loco
representam um alto custo, pois o ideal seria medir por um período bastante
longo para cobrir as combinações mais freqüentes da velocidade de vento e
direção. Dentre as principais conclusões das simulações efetuadas está o fato de
serem estabelecidas relações entre o tamanho da quadra com a velocidade e o
fluxo de vento; os limites dos edifícios com a velocidade e a turbulência do
vento; não há nenhuma relação clara entre a direção de vento global e a
velocidade do vento na quadra; mas relaciona o ângulo de direção do vento e o
CAPÍTULO 2: Fundamentação Teórica
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padrão de turbulência. Além disso, os autores elaboraram importantes diretrizes
para a forma como as quadras deveriam ser projetadas.
Capeluto (2004) apresenta um processo de desenho de um complexo
urbano projetado na entrada sul para a cidade israelense de Beer Sheva. O
complexo inclui um parque temático e um centro comercial enquanto os espaços
abertos são projetados para uso intensivo como uma continuação do espaço
interno. Partem de um diagnóstico minucioso do clima de natureza muito
extrema de Beer Sheva, caracterizado por baixa umidade relativa (UR) e alta
amplitude térmica e ventos muito fortes no inverno – o que se constitui no
principal fator para o método proposto basear-se em uma análise qualitativa do
regime dos ventos, a partir de dados climáticos obtidos em estações
meteorológicas distribuídas por Israel. Embora concordando que temperatura (T)
e UR sejam os principais fatores que afetam o conforto térmico, o autor
considera que o vento também é importante e pode ser alterado pela disposição
dos edifícios circunvizinhos – o que determinou uma estratégia climática de
projeto no sentido de permitir a ventilação e proteção contra ventos – e
recomenda tomar a decisão no estágio inicial do processo de projeto a partir da
observação de rosas de ventos. Finalmente, o autor conclui que o desenho do
edifício e sua relação com as direções predominantes podem contribuir para o
resfriamento natural das edificações e das áreas abertas entre elas; e atenta
para a dificuldade na análise do regime dos ventos de um lugar.
Como forma de relacionar alguns aspectos do comportamento físico do
vento com a presença da cidade, Santamouris (2001), a partir de uma breve
introdução acerca da distribuição dos fluxos de ar irregulares no ambiente
urbano que são causados por pequenas diferenças de topografia, e com base na
definição de Oke (1987) para Canopy Layer a variação de vento com a altura
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CAPÍTULO 2: Fundamentação Teórica
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permite definir dois sublayers em cima das cidades: Obstructed sublayer –
estende-se da superfície de chão até a altura dos edifícios e Free surface layer ou
urban boundary layer – camada limite – sobre os topos de telhado, determinada
pela rugosidade do local), explica as características gerais do fluxo de ar nesta
camada. Estabelece fórmulas para determinação do vento geostrófico
4
(VG = -
1/(ρƒ) θp/θx – relacionando força de Coriollis, densidade atmosférica e gradiente
de pressão horizontal); da relação entre este e a velocidade de vento
correspondente a uma dada altura; da variação da velocidade do vento com a
altura (descrita por uma lei exponencial usada para descrever fluxo de ar em
baixo de pálios de floresta); da determinação do comprimento da rugosidade.
Freixanet e Viqueira (2004) apresentam cálculos básicos para
aproveitamento da ventilação natural como estratégia de desenho,
desenvolvendo uma importante metodologia de determinação de uma sombra de
vento formada na parte de trás de uma edificação sob a qual incide um fluxo do
vento predominante. Os autores também procuram especificar os parâmetros
que são importantes na determinação da sombra de vento: dimensões do
edifício; altura (H); largura (W); profundidade (L); velocidade do vento (V);
viscosidade do ar (µ); rugosidade superficial; etc. E restringem as variáveis da
forma do edifício e da direção do vento a um paralelepípedo regular com vento
incidindo perpendicularmente a uma das fachadas. Diferencia todos os padrões
de fluxo de ar em cada fachada ao redor do edifício (ex: formação de uma zona
de alta pressão na fachada a barlavento; de zonas de baixa pressão nas
fachadas laterais e na fachada a sotavento; e localiza os padrões de fluxo de ar
turbulento, em forma de esteira e sombra de vento). Permite avaliar qualitativa
e quantitativamente as alterações que a implantação de um edifício com as
4
O vento geostrófico é um vento horizontal, não acelerado, que sopra ao longo de trajetórias retilíneas, que
resulta de um equilíbrio entre a força de gradiente de pressão (horizontal) e a força de Coriolis. (GRIMM, 1999).
CAPÍTULO 2: Fundamentação Teórica
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proporções mencionadas pode provocar nos padrões de fluxo de ar de seu
entorno.
Ainda em termos práticos, outros pesquisadores têm limitado suas
investigações ao interior do edifício, o quê, apesar de não ser o foco desta
pesquisa, agregou alguma contribuição ao seu desenvolvimento, ora pelo fato de
que os locais estudados serem áreas litorâneas, mas, principalmente por
recorrerem a simulações em CFD’s.
É o caso de Lima, Oliveira, Pedrini e Araújo (2005) que, em análise do
interior de edificações naturalmente ventiladas, fazem uma revisão dos principais
índices de conforto térmico em conjunto com uma discussão da aplicabilidade da
zona de conforto de Givoni (1992) e de alguns modelos adaptativos para o clima
tropical quente e úmido de Natal/RN, ao passo que reforçam a importância da
determinação dos limites de umidade e velocidade do ar especificamente para
climas quentes. Os autores atentam para o fato de que, em se tratando de
regiões de orla marítima no Nordeste do Brasil, não há como não se considerar a
abundância das velocidades dos ventos, mesmo que para avaliação de ambientes
internos.
Ainda nesse sentido, Cóstola (2006) formulou um método para predizer a
ventilação natural por ação dos ventos, que ele definiu como sendo um:
[...] procedimento para a quantificação da vazão do ar promovida pela
ação do vento no interior do edifício, em climas quentes [...] dividido em
cinco partes: obtenção dos dados de vento, transposição dos dados de
vento da estação meteorológica para a área de interesse, determinação
dos coeficientes de pressão no edifício, determinação dos coeficientes de
descarga das aberturas, e o cálculo da vazão no interior do edifício.
Interessante observar o domínio pelo autor das ferramentas utilizadas na
execução de cada etapa e a maneira criteriosa com que ele expõe e discute
detalhadamente os experimentos realizados em túnel de vento e nos software
CFX e TAS, este último tendo influenciado sobremaneira na presente pesquisa.
58
CAPÍTULO 2: Fundamentação Teórica
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Traça uma minuciosa trajetória desde o tratamento de dados de vento de
estação meteorológicas, transpondo-os até o local do projeto com sua devida
correção de rugosidade. As etapas de “obtenção e tratamento dos dados de
vento” e “transposição dos dados de vento para o local do projeto” – definidas na
sua metodologia – foram discutidas e trabalhadas para as particularidades desta
pesquisa. Por fim, o autor conclui que “estão disponíveis aos projetistas um
amplo conjunto de ferramentas para a predição da ventilação natural no interior
do edifício, e que somente pelo seu uso criterioso, as conclusões são passiveis de
uso no projeto arquitetônico”.
Na mesma linha de pesquisa, Drach (2007) desenvolveu modelagem
computacional e simulação numérica para avaliar o conforto de projetos de
arquitetura, propondo melhorias nos mesmos. Ela, dentre outras coisas, simulou
ambientes comuns nas cidades, como um módulo de conjunto habitacional,
torres e captadores de vento e duas casas de vila – estes dois últimos já
existentes. Além de avaliadas as condições atuais e de projeto, foram também
feitas inúmeras alterações – alterando a disposição e as dimensões das
aberturas, a forma das envoltórias e colocando anteparos externos para
direcionar a penetração do vento no interior do edifício – em cada um dos
ambientes estudados. Avaliou não apenas modificações nos fluxos de vento,
como na temperatura e eventuais gases tóxicos.
A autora concluiu, dentre muitas outras coisas, que tanto a forma da
parede, bem como as texturas aplicadas a elas, como anteparos localizados no
exterior das edificações devem ser consideradas pois influenciam na distribuição
e intensidade do ar no interior dos ambientes. Também definiu um índice de
circulação global como um critério para avaliar o incremento ou decréscimo das
ventilação entre os projetos existentes e as alterações por ela propostas. Enfim,
CAPÍTULO 2: Fundamentação Teórica
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atenta para que “a modelagem computacional como forma de definir
intervenções na qualidade de um ambiente construído é uma elemento dinâmico
por permitir a constante adequação e ajuste entre o desejado e o obtido”
(DRACH, 2007).
Finalmente, pode-se concluir, salvo raras exceções dentre os trabalhos
apresentados, a necessidade de que novos trabalhos desenvolvam critérios e
métodos de projeto de caráter menos geral para aplicação no processo de
síntese da forma urbana, contemplando o uso de modelos para a simulação de
variações a partir de uma análise espacial da realidade urbana. Neste sentido,
este trabalho, partindo da análise de uma orla não verticalizada, como a Avenida
Litorânea em São Luís/MA, e, consciente de que a maioria das orlas das áreas
litorâneas do nordeste já são verticalizadas, pretende avaliar a influência da
verticalização na orla do litoral de uma maneira mais criteriosa.
2.2 Ventilação natural no meio urbano
2.2.1 Origem do vento
O vento, que nada mais é que o ar em movimento, origina-se a partir da
diferença na pressão atmosférica e tem sua direção alterada pelo movimento de
rotação da Terra (MELARAGNO apud PRATA, 2005, SARAIVA, 1999).
No primeiro caso, a Terra se aquece de uma maneira diferente, e cada
trecho de sua superfície, ou cada altitude, apresenta uma diferente temperatura.
Essa diferença de temperatura cria zonas de alta pressão (anticiclone) e zonas de
baixa pressão (ciclones) e por conta deste gradiente de pressão, o ar se
movimenta horizontalmente, em linha reta, originando o vento. Um exemplo
60
CAPÍTULO 2: Fundamentação Teórica
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bastante comum do vento ocasionado por diferença de pressão são as brisas
diurnas (mar-terra ou marítima) e noturnas (terra-mar ou terrestre) (FROTA,
2003) – Figura 1:
Figura 1: Brisas marítima e noturna. Fonte: Wikipédia, 2007.
No segundo caso, o movimento de rotação da Terra ocasiona o Efeito de
Coriolis que provoca uma deflexão nos ventos, fazendo com que eles desviem da
trajetória prevista em forma de curva (Figuras 2,3 e 4). Exemplos deste efeito
podem ser vistos na atmosfera onde e os ventos para o norte tendem a se tornar
ventos para nordeste durante seus percursos; no hemisfério norte, onde os
aviões se desviam levemente para a direita e, portanto precisam estar
constantemente corrigindo sua rota; e nos movimentos das águas, pois no
hemisfério norte elas tendem a assumir o sentido horário, enquanto no
hemisfério sul, o desvio é anti-horário.
Figura
2
: Deflexão nos ventos pelo efeito Coriolis.
Fonte:
G
eocities
, 2006.
CAPÍTULO 2: Fundamentação Teórica
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Figura 3: Terra parada. Fonte: Geocities, 2006. Figura 4: Terra em rotação. Fonte: Geocities, 2006.
2.2.2 Tipos de vento
Como se vê em Frota
(2003), “sobre cada hemisfério
há cintos de alta e baixa
pressão atmosférica, podendo
ser permanentes ou cíclicos”.
No nível global, estes cintos
podem ser entendidos como
faixas onde os ventos possuem
a mesma origem, localização
nos hemisférios, direção de
deslocamento e características.
Os ventos, ou correntes atmosféricas, são divididos em três grupos (Fig 5):
- Os Ventos Alísios: Originam-se nas regiões subtropicais de alta pressão;
situam-se entre 30° e 35° de latitude, nos dois hemisférios, Norte e Sul;
dirigem-se para SO no hemisfério norte e para NO no hemisfério sul; são fracos
e formam o cinto de calmas equatoriais de baixa pressão no Equador.
- Ventos Oeste: Originam-se nas regiões subtropicais de alta pressão; situam-se
entre 30° e 60° de latitude, nos hemisférios Norte e Sul; dirigem-se para SE no
Figura 5: Circulação global idealizada no modelo de
circulação de três células. Fonte: UFPR, 2006.
62
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hemisfério sul e para NE no hemisfério norte; são rápidos e se deslocam através
das regiões subárticas de baixa pressão.
- Ventos Polares: Originam-se nas regiões polares e árticas de alta pressão;
situam-se entre a latitude de 60° até os pólos, nos hemisférios Norte e Sul;
dirigem-se para SO no hemisfério sul e para NO no hemisfério norte; são
tempestuosos, pois são formados por massas de ar frio.
No Brasil, predominam os ventos Alísios de Sudeste, assim chamados em
função da direção de onde são originados. No nível local, estas correntes de ar
sofrem influência da topografia, das diferenças de temperaturas e da vegetação.
(FROTA, 2003).
Paralelamente, Oliveira (1993) aponta as seguintes características da
forma urbana como influenciadoras, especialmente, da ventilação natural:
rugosidade (altura e forma dos edifícios); porosidade (relação de espaços
abertos por onde o vento permeia e fechados); tamanho (altura e dimensão
horizontal) da estrutura urbana; ocupação do solo (proporção de áreas verdes).
Complementarmente, para Romero (2000), determinam as correntes
locais de ar a localização de barreiras naturais ou construídas, de declividades
naturais, de caminhos das águas da chuva, a presença da água; a forma urbana
(separação das construções, altura das edificações); as ruas (tamanho,
orientação) e seus elementos (alinhamento dos edifícios, porosidade); os lotes
(orientação, dimensão, forma, fechamentos, alinhamento); dentre outros.
Dentre as características que alteram a ventilação local, acima indicadas
por Frota (2003), Oliveira (1993) e Romero (2000), serão consideradas, neste
trabalho, a rugosidade, a porosidade e o tamanho da estrutura urbana, ou seja,
a forma urbana, que serão mais bem detalhadas na etapa das simulações.
CAPÍTULO 2: Fundamentação Teórica
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2.2.3 Espectro do vento atmosférico
O vento pode ser considerado como resultando da sobreposição de
movimentos relativamente independentes, caracterizados por escalas de
comprimento compreendidas num intervalo que, em extensões
horizontais, varia desde alguns milhares de kilômetros (caso de
fenômenos meteorológicos, como os grandes ciclones e anticiclones, ou o
movimento das superfícies frontais) aos milímetros (caso das escalas
dissipativas dos fenômenos de turbulência local), passando por valores
intermediários, como é o caso das brisas marinhas e terrestres ou os
escoamentos de vale e de montanha (SARAIVA, 2005).
De acordo com a teoria da turbulência (SARAIVA, 1993), estas escalas de
comprimentos podem ser associadas a escalas de tempo, são elas:
- Escala Macro-meteorológica ou sinótica:
Com dimensões superiores a 500km ou intervalos de tempo superior a 2
dias, resultantes da circulação atmosférica global;
- Escala Meso-meteorológica:
Entre as duas outras e muito claramente separada das micro-escalas pelo
chamado vazio espectral, que se estende entre a 1 e 8 horas, e que
correspondem a circulações locais de que as brisas são o melhor exemplo, quer
sejam induzidas pelas diferentes características da superfície (água e terra
sólida) quer sejam associadas à topografia (vales e montanhas).
- Escala Micro-meteorológica ou local;
Abrangendo movimentos de dimensão característica inferior a 20 km ou
escalas de tempo inferiores a 1 hora onde, as estruturas ambientais,
nomeadamente as modificadas por ação do Homem, podem ter um papel
determinante;
A representação da variação da velocidade do vento em função do tempo
(período) ou seu inverso, baseada na teoria estatística da turbulência, constitui o
espectro de vento (Figura 6). Por meio dele, é possível entender o
comportamento do vento, compreendendo-se que os seus picos podem
representar tanto a sobreposição de movimentos independentes que vão desde
64
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alguns milhares de quilômetros, como os movimentos associados a centros de
baixa pressão e anticiclones, com extensões de alguns milímetros, por exemplo
os ocasionados pela rugosidade local (SARAIVA, 1997).
Figura 6: Espectro do vento atmosférico, latitudes médias do hemisfério Norte. Fonte: Saraiva, 1997.
Primeiramente, observam-se (Figura 6a) três picos de freqüência bem
marcados: um equivalente a aproximadamente 4 dias (escala macro-
meteorológica ou sinóptica), outro cerca de 12 horas (escala meso-
meteorológica) e um terceiro, inferior a uma hora e situado na casa dos minutos
(escala micro-meteorológica).
O primeiro máximo está associado às mudanças dos sistemas
meteorológicos ligados à frente polar nos climas temperados; o segundo, às
variações diárias do vento; e o terceiro, à turbulência atmosférica (regime de
rajada) (LOPES, 2003). Entre as escalas meso e micrometeorológica existe um
vazio espectral, compreendido, em termos de escalas temporais, entre 1 e 8
CAPÍTULO 2: Fundamentação Teórica
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horas. Observam-se ainda dois outros picos, relacionados com os fenômenos
naturais que afetam o clima, considerados especulativos: um de grande
amplitude, correspondente ao período de 1 ano, associado ao movimento de
translação da Terra; e o outro menor, no período de 6 meses, equivalente à
inclinação do eixo terrestre. Também se percebe o período de 12 horas
correspondente à sucessão de dias e noites, mas a sucessão dos dias (24 horas)
não é visível porque esse efeito não se faz sentir na altura em que as medições
foram efetuadas (LOPES, 2003).
Medições mais recentes (Figura 6b) confirmam a existência do pico
máximo diário, ou sucessão dos dias (1 dia) e dos mencionados picos semestral
e anual (SARAIVA, 1997). Além disso, pode-se justificar o período em torno dos
4 a 6 dias para as regiões temperadas como sendo correspondente às passagens
de superfícies frontais, com pequenas variações quer temporais em energia nos
períodos de Inverno e de Verão.
O vento possui, portanto, uma natureza cíclica, pois, como se pode ver
nos espectros, os picos estão associados a fenômenos naturais que, por sua vez,
também são cíclicos. “[...] isto significa que é possível gerar a partir das
representações espectrais séries temporais que respeitam essas origens e que
têm a vantagem nítida de corresponderem a representações em que as
características das fontes são preservadas” (SARAIVA, 2005).
2.2.4 Parâmetros aerodinâmicos: velocidade e direção
Velocidade do vento é uma grandeza que inclui não apenas velocidade,
mas também direção (MELARAGNO apud PRATA 2005), que podem ser
caracterizadas como:
66
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- Velocidade: Velocidade de Pico de Vento, que é a Velocidade da Rajada;
Velocidade registrada num dado período de anos; e Gradiente de Velocidade, que
é a velocidade acima da altura (altura gradiente) onde a força de atrito da
superfície não é mais atuante (PRATA, 2005).
- Direção: (ângulo em graus de incidência do vento). Neste trabalhos,
consideraram-se os seguintes intervalos: N = Norte = entre 338° e 22°; NE =
Nordeste = entre 23° e 67°; L ou E= Leste = entre 68° e 112°; SE = Sudeste =
entre 113°e 157°; S = Sul = entre 158° e 202°; SO = Sudoeste = entre 203° e
247°; O ou W = Oeste = entre 248° e 292°; NO = Noroeste = entre 293° e
337°.
2.2.5 Escoamento Laminar e Turbulento
Em 1883, Osborne Reynolds realizou um experimento (Figura 7) que
demonstrou a existência de dois tipos de escoamento de um fluido e descreveu
como podem ser visualizados, na tradução da redação original:
“O primeiro onde os elementos do fluido seguem-se ao longo de linhas de
movimento e que vão da maneira mais direta possível ao seu destino, e o outro
em que se movem em trajetórias sinuosas da maneira mais indireta possível”.
Figura 7: Experimento de Reynolds: o escoamento da água em um tubo. Fonte: POLI-USP , 2003.
CAPÍTULO 2: Fundamentação Teórica
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Como se viu na redação original, o escoamento laminar é aquele em que o
fluido apresenta um movimento suave em lâminas ou camadas. O oposto chama-
se de escoamento turbulento, ou simplesmente, turbulência, onde o fluido
desenvolve movimentos tridimensionais e aleatórios, em uma completa
desorganização (FOX, 2001), caracterizada por vórtices locais e um grande
aumento na resistência ao escoamento (UFSM, 2006).
Em termos práticos, ao se observar o que acontece com o escoamento do
ar no meio urbano, percebe-se que, em função do tipo de rugosidade
característica do meio urbano, predomina, nele, o escoamento turbulento, onde
o ar sofre constantes desvios que mudam sua direção e velocidade quando
encontra os edifícios. Os gráficos 1(a) e (b) diferenciam estes dois escoamentos.
Gráfico 1: Escoamento Laminar (a) e Turbulento (b). Fonte: Fox, 2001.
2.2.6 Turbulência e Número de Reynolds
Acredita-se que os primeiros estudos sobre turbulência ocorreram por
volta de 1500, como mostram rascunhos de Leonardo Da Vinci (Figuras 8 e 9).
Figura 8: Água em piscina de
natação. Fonte: fem.unicamp.br
Figura 9: Formações de vórtices em zonas de separação.
Fonte: Silva, 1999.
68
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Mais tarde, já no século XIX, quando, Reynolds demonstrou
experimentalmente a existência de dois tipos de escoamento para a água por um
tubo, como se viu anteriormente, ele estabeleceu uma quantidade adimensional
que determina qual regime de escoamento o fluido apresenta, se laminar ou
trubulento, o Número de Reynolds (Re):
Re = ρ D [V] / µ (Equação 01)
Onde:
ρ é a densidade do fluido;
D é o diâmentro do tubo;
[V] é o módulo da velocidade média do escoamento;
µ é a viscosidade dinâmica do fluido;
A relação entre o número de Reynolds e o tipo de escoamento é:
Re<2000 Escoamento LAMINAR (fluido de grande viscosidade a uma
pequena velocidade).
2000<Re<4000 TRANSIÇÃO do escoamento laminar para o turbulento.
Re>4000 Escoamento TURBULENTO (fluido de pequena viscosidade a uma
alta velocidade).
Outros números adimensionais, como Nusselt,
Prandtl, Grashof, Rayleigh
não são relevantes para esta pesquisa em específico, pois o foco desta está
principalmente nas alterações dinâmicas do fluxo de ar e não no gradiente de
temperatura decorrente destas alterações.
2.2.7 Camada Limite Atmosférica (CLA)
O conceito de camada limite é atribuído à Froude, que em 1870 levou a
cabo uma série de experiências para estudar as forças de atrito e
resistência de um prato fino e plano quando posto em movimento sobre
uma superfície de água. O termo terá sido introduzido três décadas depois
por Prandtl, ao estudar o escoamento de fluidos sobre superfícies sólidas
(LOPES, 2003).
CAPÍTULO 2: Fundamentação Teórica
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De acordo com Lopes (2003) a CLA, em condições de estabilidade neutra,
possui uma estrutura típica (Figura 10):
A estrutura típica da CLA, em condições normais de estratificação neutra é
composta [...] por duas regiões distintas: a camada interna ou de
superfície (inner ou surface layer) e a camada externa ou Ekman (outer
layer). Nesta, o fluxo apresenta uma fraca dependência da natureza da
superfície e a rotação daTerra, que origina a força de Coriolis, é bastante
importante .
Figura 10: Estrutura da CLA em condições de estabilidade neutra. Fonte: Garrat, 1994.
Em termos práticos, à proporção que se vai afastando do topo dos
edifícios, a interferência no escoamento do ar fica cada vez menor, e o
escoamento cada vez menos perturbado, até que chega um ponto em que a
rugosidade deixa de influenciar no escoamento. Este ponto, onde a rugosidade
deixa de alterar a velocidade do vento, corresponde à Camada Limite
Atmosférica, que se situa abaixo da altura gradiente (PRATA, 2005) e apresenta
diferentes perfis de acordo com o escoamento (Figura 11).
70
CAPÍTULO 2: Fundamentação Teórica
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Para Oke (1987) a variação de vento com altura permite definir dois
sublayers em cima das cidades: Obstructed Sublayer – se estende da superfície
de chão até a altura dos edifícios e Free Surface Layer ou Urban Boundary Layer
– comumente chamada de camada limite – sobre os topos de telhado,
determinada pela rugosidade do local (Figura 12).
Figura 12: Estrutura da camada de ar sobre a cidade. Fonte: Oke, 1987.
Para Alcoforado apud Prata (2005), na Obstructed Sublayer, ou Urban
Canopy Layer (UCL), também conhecida como Camada Limite Urbana ao nível
das Coberturas ou Atmosfera Urbana Inferior, os fenômenos atmosféricos estão
relacionados à escala do nível das ruas e dos afastamentos entre os edifícios. E,
Figura 11: Comparação dos perfis d
e camadas limites em escoamento laminar e turbulento,
respectivamente. Fonte: Fox, 2001
CAPÍTULO 2: Fundamentação Teórica
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na Urban Boundary Layer (UBL), ou Camada Limite Urbana ou Atmosfera Urbana
Superior, os fenômenos atmosféricos são de natureza local/regional.
2.2.8 Rugosidade Aerodinâmica e Perfil de Velocidade
O campo de vento da camada limite atmosférica é controlado pelo balanço
das forças de atrito, exercidas pela superfície sobre o fluxo de ar e pelo
gradiente de pressão atmosférica. O atrito retarda o fluxo de ar à medida
que se aproxima da superfície, diminuindo a sua velocidade média
horizontal. Na ausência de efeitos térmicos, a influência do atrito depende
da rugosidade da superfície. A turbulência mistura continuamente o fluxo
de ar das camadas mais baixas com o ar em movimento mais rápido e
toda CLA, de modo que toda ela é afetada pelo atrito da superfície.
(STULL, 1988).
O vento, por ser um fluido newtoniano
5
, quando em contado com uma
fronteira sólida, adquire a mesma velocidade desta fronteira por causa da sua
condição de não-deslizamento. Esta condição é chamada por Munson apud
Cóstola (2006) de condição de não escorregamento. Ao passo que, no caso de a
fronteira estar parada, a velocidade do fluido é a mesma da fronteira, portanto,
zero; por exemplo, uma rajada de vento ao encontrar um edifício, que
logicamente se encontra parado, perde sua velocidade inicial, que chega a zero.
Dessa maneira, se um único edifício isolado é capaz de influenciar a
velocidade do vento que incide sobre si, pode-se imaginar o quanto é grande o
efeito do conjunto de edifícios nesta velocidade. Este conjunto de edifícios ou a
ausência deles em uma cidade ou no campo, determina o que se entende por
rugosidade (Z
0
). Stull (1988) atribui a diferentes áreas, diferentes rugosidades,
com valores dados em metros, de maneira que se poderá traçar um perfil de
velocidade para o local estudado (Figura 13).
O conceito de rugosidade aerodinâmica é usado para caracterizar o efeito
de uma superfície em um escoamento, mas os resultados desta análise só
são válidos acima da altura dos elementos de rugosidade. No caso do
ambiente urbano, os resultados que derivam da aplicação do conceito de
rugosidade só se aplicam à região acima dos edifícios [...] (RAUPACH apud
CÓSTOLA, 2006).
5
De acordo com Fox (2001), fluido newtoniano é aquele que apresenta uma taxa de deformação diretamente
proporcional à tensão de cisalhamento nele empregada.
72
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Figura 13: Rugosidade Aerodinâmica de alguns tipos de terreno. Fonte: Stull, 1988.
CAPÍTULO 2: Fundamentação Teórica
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Portanto, como se vê em Souza (2006), quanto mais rugoso o solo, maior
o atrito que ele oferece ao escoamento e menor a velocidade do vento,
principalmente ao nível do piso; por isso, a velocidade de deslocamento das
massas de ar é menor sobre a cidade do que sobre a superfície rural e, assim,
configuram-se diferentes perfis de vento, determinados pela rugosidade. (Figura
14).
Figura 14: Perfis de Vento: Efeito da rugosidade no perfil de velocidade do vento. Fonte:Souza (2006)
adaptado de Mascaró.
De acordo com Prata (2005), “[...] a variação da velocidade média do
vento com a altitude constitui o perfil transversal de velocidade, que pode ser
descrito pela lei logarítmica de Prandtl:
(Equação 02)
Onde:
= velocidade média do vento
U*= velocidade de atrito
K= constante de Von Kárman (0,40)
74
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Z= altura da cota
Z
0
= rugosidade aerodinâmica
2.2.9 Efeitos do vento
Segundo Souza (2006) “a aerodinâmica classifica alguns efeitos do vento,
de acordo com a composição dos edifícios no espaço urbano em relação à direção
do vento”. Tomando como base os estudos de Mascaró (1986), Hertz apud Souza
(2006), Romero (2000) e Cândido et al. (2005), a autora compilou estes efeitos
com suas respectivas características, como se observa abaixo e na Figura 15:
- Efeito Barreira ou de barra: ocorre quando o edifício funciona como uma
barreira à passagem do vento, criando um desvio em espiral;
- Efeito Venturi: fenômeno de funil formado por dois edifícios próximos, cujos
eixos formam um ângulo agudo ou reto na direção do vento, acelerando a
velocidade do vento no estrangulamento entre os edifícios;
- Efeito das Zonas de Pressão Diferentes ou de ligações de pressão: formado
quando os edifícios estão ortogonais à direção do vento e quincunce
6
às massas
de pressão diferentes, interligando-se transversalmente, resultando em
movimento de ar no sentido das pressões decrescentes;
- Efeito Malha ou armadilha: formado quando há uma justaposição de edifícios
de qualquer altura, fazendo um alvéolo cujo número de lados não é limitado, e
onde a(s) abertura(s) da malha não excede 25% do seu perímetro;
- Efeito Pilotis ou de passagens inferiores: ocorre quando o vento entra sob o
edifício de maneira difusa e sai em jato;
- Efeito Esquina ou de Canto: aceleração da velocidade do vento nos ângulos do
edifício;
6
Disposição de edifícios ou elementos de forma que tenham distribuição espacial alternada. Os doze prédios
que compõem os ministérios em Brasília têm uma disposição em quincunce.
CAPÍTULO 2: Fundamentação Teórica
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- Efeito de Canalização: formado quando a ventilação flui por um canal
(corredor) a céu aberto formado pelos edifícios;
- Efeito Esteira: ocorre quando há circulação do ar em redemoinho na parte
posterior em relação à direção do vento (fachada em zona de baixa pressão),
sendo esta limitada pelas linhas saídas das arestas.
- Efeito Pirâmide: formado quando os edifícios, por sua forma piramidal, não
oferecem grande resistência à passagem do vento;
- Efeito Redemoinho ou Sombra de Vento ou Zona de Sucção: ocorre quando o
fluxo de vento se separa da superfície dos edifícios, formando uma zona de
redemoinho ou estagnação do ar a sotavento;
Figura 15: Efeitos aerodinâmicos, devido à forma do edifício. Fonte: Gandemer apud Mascaró, 1996.
76
CAPÍTULO 2: Fundamentação Teórica
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Continuação da Figura 15: Efeitos aerodinâmicos, devido à forma do edifício. Fonte: Gandemer apud
Mascaró, 1996.
CAPÍTULO
3
Estudo de caso
CAPÍTULO 3: Estudo de Caso
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3. ESTUDO DE CASO: A CIDADE DE SÃO LUÍS
3.1 Localização
São Luís (Figura 16) localiza-se no litoral do estado do Maranhão e
encontra-se na latitude 02°32’ S, longitude 44°17’ W, com altitude de 32m
acima do nível do mar e possui uma área de 827,14km².
Figura 16: Maranhão em destaque no Brasil e Ilha de São Luís. Fonte: Google Earth.
De acordo com o Governo do Estado do Maranhão (199?), o litoral
maranhense (Figura 17) apresenta uma extensão de 640km, a segunda maior
extensão do Brasil. A ilha de São Luís faz parte da “Aglomeração urbana de São
Luís” da qual também fazem parte os municípios de São José de Ribamar,
Raposa e Paço do Lumiar, com uma grande quantidade de praias.
Figura 17: Mapa Ilha de São Luís. Fonte: http://www.guiasaoluis.com.br
80
CAPÍTULO 3: Estudo de Caso
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O acesso (Figura 18) à capital insular maranhense dá-se por via aérea,
pelo aeroporto internacional “Marechal Cunha Machado”; ou por via rodoviária,
pela BR-135 (onde há apenas uma ponte para veículos) e pelas estradas de ferro
da Companhia Ferroviária do Nordeste (CFN) e Companhia Vale do Rio Doce
(CVRD). Destaca-se, ainda, a presença, no estado, do Porto do Itaqui, do
Terminal da Ponta da Madeira e do Terminal da Alumar.
Figura 18: Mapa de acesso à São Luís. Fonte: http://www.ecoviagens.com.br
O relevo do estado do Maranhão apresenta planaltos no interior, costa
recortada e planície litorânea com dunas, onde se localiza a ilha, com sua
topografia ondulada com altitude média de 25m, o ponto mais elevado fica na
região do aeroporto. Além disso, a ilha apresenta coberturas vegetais variadas:
florestas amazônicas na região Noroeste; cerrados nas regiões Centro e Sul;
zonas semi-áridas, no Nordeste do Estado.
Os dois principais rios da ilha são o Anil e o Bacanga. A norte e oeste do
Rio Anil ficam os bairros mais modernos e com melhor infra-estrutura da cidade.
Ao sul do Rio Bacanga, está o distrito industrial da ilha. Nas zonas centro e norte
CAPÍTULO 3: Estudo de Caso
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da região metropolitana estão os grandes bairros populares. Nos extremos norte
e leste a ocupação é esparsa, são áreas de praias desertas e manguezais
fechados. No lado oeste da ilha, ficam os bairros mais prósperos, as praias mais
freqüentadas e com melhor infra-estrutura. As avenidas Litorânea e dos
Holandeses ligam os bairros da zona oeste entre si e à zona norte onde fica o
município de Raposa. A Avenida Jerônimo de Albuquerque formou um eixo de
expansão para onde foi levado o desenvolvimento urbano da cidade, liga a área
do São Francisco/ Renascença à Cohab e em suas margens surgiram vários
bairros residenciais e estabelecimentos comerciais. Os outros dois eixos
importantes são os formados pela Avenida dos Guajajaras ligando a zona sul às
oeste e norte, e a estrada de Ribamar, que liga o centro da ilha aos bairros da
região norte e às sedes dos municípios de Paço do Lumiar e São José de
Ribamar.
3.2 Legislação Urbanística Básica do Município de São Luís
A Legislação Urbanística Básica do Município e São Luís
7
é composta por
um conjunto de leis que regulamentam a gestão, a organização espacial, o
crescimento e as transformações da cidade, nos aspectos sociais, políticos,
econômicos, administrativos, físico-ambientais e urbanos. Dentre estas leis,
encontram-se leis fundamentais para o desenvolvimento urbano da cidade,
através do estabelecimento de diretrizes para todas as ocupações da cidade. São
o Plano Diretor; a Lei de Zoneamento, Parcelamento, Uso e Ocupação do Solo e
o Código de Obras de São Luís.
7
É sabido que a Legislação Urbanística Básica de São Luís encontra-se em processo de reformulação.
Infelizmente, ainda não são encontradas referências publicadas das alterações sofridas nas legislações
existentes estudadas, pois a nova legislação ainda não foi editada. Ressalta-se que, até o final da pesquisa,
continuar-se-á aguardando a edição da nova legislação para que se possa atualizar a pesquisa.
82
CAPÍTULO 3: Estudo de Caso
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Mestrado FAUUSP/ Bolsa FAPESP
Por se tratarem de leis que regem todas as construções da cidade,
acredita-se que estas leis devam conter diretrizes que garantam o conforto
ambiental tanto do espaço edificado, como do espaço urbano aberto, em todas
as suas esferas: ergonomia, conforto acústico, conforto luminoso, conforto
térmico, onde se encontra a ventilação natural do meio urbano – objeto de
estudo deste mestrado.
Dessa maneira, a seguir se procederá a uma análise minuciosa das três
leis mencionadas anteriormente, em busca das diretrizes que asseguram a
ventilação natural no ambiente urbano da cidade de São Luís e que se refiram
especificamente à Avenida Litorânea.
3.2.1 Lei do Plano Diretor
Trata-se da Lei n° 3.252, de 29 de dezembro de 1992 e é um instrumento
básico e regulador do processo de planejamento municipal urbano. Nela foram
identificados os seguintes aspectos com o objetivo de assegurar a ventilação
natural no meio urbano:
• Art. 6° – Entende-se por ambiente saudável o convívio de todos os seres
vivos, vegetais e animais e o meio físico que lhes serve de substrato,
livres de quaisquer tipos de poluição – das águas, da atmosfera, do solo,
sonora, visual, radioativa e pelo uso de defensivos.
Este artigo pode ser compreendido como uma preocupação em assegurar
os confortos térmico, luminoso e acústico, em linhas gerais, através da garantia
da ausência de poluição de qualquer poluição que perturbe um destes confortos.
• Art. 8° – Constituem objetivos políticos:
VIII – A coibição da especulação imobiliária
.
CAPÍTULO 3: Estudo de Caso
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Mestrado FAUUSP/ Bolsa FAPESP
No caso da Avenida Litorânea, a especulação imobiliária apresenta-se
como um responsável pela falta de planejamento e o conseqüente crescimento
desordenado. Isto pode ser evidenciado com os inúmeros edifícios altos que têm
surgido nas avenidas posteriores à orla e em sua direção, sob o atrativo de
proporcionar ao futuro morador uma bela vista para o mar, sem que haja um
estudo de previsão do impacto de sua implantação nas condições de conforto
ambiental do entorno imediato e da cidade como um todo.
• Art. 10 – Constituem objetivos físico-ambientais:
IV – A indução da ocupação do solo, de modo a conservar os recursos
naturais e obter um desenvolvimento harmônico da cidade;
As dunas da Avenida Litorânea, como se verá a seguir, localizam-se em
uma área de Proteção Ambiental. Supõe-se que esta condição de área protegida
assegure sua salvaguarda. No entanto, agentes externos, como a especulação
imobiliária, não têm demonstrado a preocupação com a preservação das
mesmas, pois os edifícios têm sido construídos cada vez mais perto dos lotes
mais próximos da Avenida Litorânea, e também de suas dunas.
V – O equilíbrio das áreas destinadas ao uso coletivo e áreas verdes, como
condição ao adensamento e à eventual verticalização de bairros;
Acima, uma evidência da importância de preservar o equilíbrio entre áreas
verdes e massa construída como uma condição à construção e à verticalização.
Nesse sentido, poder-se-ia questionar a necessidade de verticalizar uma área
que ainda possui tantos lotes desocupados e vazios urbanos, como é o caso da
área estudada. Entretanto, prefere-se investir em um planejamento para esta
nova tendência de construção.
• Art. 15 – Constituem Diretrizes Físico-Ambientais:
84
CAPÍTULO 3: Estudo de Caso
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II – A coibição de loteamento em áreas de alta declividade e de solo
inadequado, assim como em áreas de preservação ambiental;
Neste caso, retoma-se a questão das dunas e de outras áreas de
declividade acentuada na orla e da necessidade de preservá-las intactas.
3.2.2 Lei de Zoneamento, Parcelamento, Uso e Ocupação do Solo
Trata-se da Lei n° 3.253, de 29 de dezembro de 1992 e dispõe sobre o
zoneamento, parcelamento, uso e ocupação do solo. Nela foram identificados
alguns aspectos com o objetivo de assegurar a ventilação natural no meio
urbano.
Como se verá no decorrer deste trabalho, identificaram-se quatro áreas de
estudo caracterizadas por diferentes formas de ocupação na Avenida Litorânea.
Estas áreas, de acordo com a presente lei, encontram-se em pelo menos cinco
zonas distintas: Zona Residencial 8 (ZR8), Zona Residencial 9 (ZR9), e Zona
Turística 2 (ZT2) e Zona de Proteção Ambiental 2 (ZPA2); já a Avenida
Litorânea, cujo nome oficial é Avenida Atlântica, caracteriza-se como um
Corredor Secundário 2 – CS2, cujas especificações interessantes ao trabalho
encontram-se organizados na Tabela 1 (Anexo):
Tabela 1: Zonas. Fonte: adaptado da Lei 3.253.
ZONAS
ZR8
ZR9
ZT2
ZPA2
CS2
USOS PERMITIDOS
R1, R2,
todos C1,
C2.1,
C2.2,
todos S1,
S2.1,
S2.3,
S2.4,
S2.5,
S2.6,
todos E1,
R1, R2,
todos C1,
C2.1,
C2.2,
C2.3,
todos S1,
S2.1,
S2.3,
S2.4,
S2.5,
S2.6,
R1, R2,
todos C1,
C2.1,
C2.2,
C2.3,
S1.4,
S1.5,
S2.1,
S2.3,
S2.4,
S2.5,
C2.2
R1, R2,
C2.2,
S1.4,
E1.2
CAPÍTULO 3: Estudo de Caso
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Continuação da Tabela 1: Zonas. Fonte: adaptado da Lei 3.253.
ZONAS
ZR8
ZR9
ZT2
ZPA2
CS2
USOS PERMITIDOS
E2.1,
E2.2,
E2.5,
E3.2
S2.7, E1,
E2
S2.6,
S2.9,
todos E1,
E2.2,
E2.5, E3.2
L
O
T
E
ÁREA MÍNIMA
(m²)
800,00 450,00 1.000,00 _ 800,00
TESTADA
MÍNIMA (m)
20,00 15,00 20,00 _ 20,00
E
D
I
F
Í
C
I
O
A.T.M.E.
(% da área do terreno)
100 210
270
(hospedagem)
210
(
demais)
_ 100
A.L.M.L.
(% da área do terreno)
50
40
(unifamiliar)
50
(demais)
50 _
50
(unifamiliar)
60
(demais)
AFASTAMEN
TO
FRONTAL
MÍNIMO (m)
5
5
(≤ 4 pav.)
8
(demais)
5
(≤ 4 pav.)
8
(demais)
_ 20,00
GABARITO
MÁXIMO
(nº de pavimentos)
03 10
15
*
(hospedagem)
12
(demais)
_ 03
Faixa de área
non
aedificandi
_ _ _
50m
a partir da
margem
20m
a partir do
eixo da via
Outros dois aspectos importantes à análise da ventilação enquanto um
meio de assegurar o conforto térmico – vãos para iluminação e afastamentos –
estão presentes nesta lei nas Tabelas 2 e 3:
Tabela 2: Vãos de Iluminação. Fonte: adaptado da Lei 3.253.
VÃOS DE ILUMINAÇÃO
DENOMINAÇÃO
NÚMERO DE PAVIMENTOS
1 2-3 4-5* 6-8** 9-12**
13-15**
POÇOS DE
ILUMIN. E
VENTILAÇ. (m²)
2,25 4,00 9,00 16,00 30,25 49,00
LARG. MÍNIMA
(m)
1,50 2,00 3,00 4,00 5,50 7,00
POÇOS DE
EXAUSTÃO (m²)
2,25 2,85 8,75 12,25 25,00 30,00
LARG. MÍNIMA
(m)
1,50 1,80 2,50 3,50 5,00 6,00
*Com até mais um pavimento de garagem.
** Com até mais de dois pavimentos de garagem.
86
CAPÍTULO 3: Estudo de Caso
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Tabela 3: Afastamentos. Fonte: adaptado da Lei 3.253.
TABELA DE AFASTAMENTOS
AFASTAMENTO
NÚMERO DE PAVIMENTOS
1 2-3 4-5* 6-8** 9-12**
13-15**
LATERAL
PRINCIPAL (m)
1,50 2,50 3,50 5,00 7,00 10,00
LATERAL
SECUNDÁRIA
(m)
1,50 2,00 3,00 4,00 6,00 9,00
FUNDOS (m)
1,50
2,00
3,0
5,00
7,00
10,00
*Com até mais um pavimento de garagem.
** Com até mais de dois pavimentos de garagem.
Entretanto, essa Lei 3.253, em momento algum, justifica como estes
valores foram estabelecidos, de maneira que se pode questionar sua eficiência,
assim como Cóstola (p.12; 2006) questiona as diretrizes em relação à ventilação
natural estabelecidas pela Norma de Desempenho Térmico de Edificações, a NBR
15220-3: “... a norma adota uma postura simplista, e estabelece que as
aberturas do edifício em uma dada zona climáticas serão pequenas, médias, ou
grandes. Esta classificação é questionável na medida que ignora elementos
importantes ao desempenho da ventilação.”
3.2.3 Código de Obras de São Luís
Trata-se da Lei n° 3.254, de 29 de dezembro de 1992 e estabelece a
implantação das operações urbanas no município de São Luís. Nela foram
identificados os seguintes aspectos relevantes para a garantia da ventilação
natural no meio urbano:
• Art. 1° – Fica entendido como operação urbana o procedimento onde a
Prefeitura aumenta a Área Total Máxima da Edificação (ATME) e o Gabarito
Máximo de terrenos particulares no Município de São Luís, a partir de
propostas de seus proprietários, desde que estes se obriguem a financiar
CAPÍTULO 3: Estudo de Caso
87
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infra-estrutura e melhoramentos urbanos em troca das modificações
destes índices urbanísticos de seus terrenos.
• Art. 2° – A Prefeitura pode modificar a Área Total Máxima da Edificação
(ATME) e o Gabarito Máximo de terrenos municipais, abrindo concorrência
pública para particulares interessados em empreendimentos nestes
terrenos, tendo como contrapartida o financiamento de infra-estrutura e
melhoramentos urbanos.
• Art. 21 – A Área Total Máxima de Edificação (ATME) por lote só poderá ser
modificada nas zonas específicas e com o respectivo aumento,
apresentadas em tabelas anexadas a esta Lei.
Abaixo, partes das tabelas das operações urbanas para os acréscimos de
ATME e Gabarito a que se referem os artigos acima, contendo apenas as zonas
envolvidas no estudo:
Tabela 4: Operações Urbanas - Zonas. Fonte: Lei 3.254.
OPERAÇÃO URBANA
–
ZONAS
ZONA
ATME SOLO
CRIADO
ACRÉSCIMO
(%)
GABARITO SOLO
CRIADO
ACRÉSCIMO
(N° PAV.)
ZR8
*
*
*
*
ZR9
300
90
15
05
ZT2
330
60
01
03
ZPA2
*
*
*
*
*Zonas não aparecem na tabela, ao passo que se conclui que não são permitidas operações urbanas para as
mesmas.
Tabela 5: Operações Urbanas – Corredores. Fonte: Lei 3.254.
OPERAÇÃO URBANA
–
CORREDORES
CORREDOR
ATMESOLO
CRIADO
ACRÉSCIMO
(%)
GABARITO SOLO
CRIADO
ACRÉSCIMO
(N° PAV.)
CS2
*
*
*
*
*Corredor não aparece na tabela, ao passo que se conclui que não são permitidas operações urbanas para os
lotes localizados no CS2.
Percebe-se uma legislação muito preocupada em esclarecer a
contrapartida, especialmente a questão econômica nela envolvida. Na Lei, fala-se
que a aprovação da operação urbana é justificada por pareceres urbanístico e
econômico, sem que sejam esclarecidos o quê exatamente esses pareceres
88
CAPÍTULO 3: Estudo de Caso
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levarão em consideração. Não fica evidente se o interessado na realização da
operação urbana deverá comprovar, através de princípios da ventilação natural,
por exemplo, que o incremento de gabarito no seu edifício não acarretará
prejuízos aos edifícios de seu entorno. Acredita-se que o pedido de aumento de
Gabarito, por exemplo, deveria vir acompanhado de um relatório de impacto da
operação no entorno próximo.
3.3 Crescimento e verticalização na cidade de São Luís
Determinados bairros da cidade de São Luís que possuem limite com a
Baía de São Marcos vem sendo os alvos preferidos da especulação imobiliária sob
a forma de edifícios verticalizados, de uso multifamiliar, em sua maioria, ou
comercial.
Morar em edifícios de apartamentos multifamiliares em São Luís virou uma
tendência, à qual aderiram especialmente as famílias de classes média e alta. A
combinação torna-se mais promissora ainda, quando os edifícios altos localizam-
se nas áreas mais nobres da cidade com este tipo de ocupação, hoje a Ponta
D’Areia, o Renascença II e, mais recentemente, o Calhau.
Mas não foi nestes três bairros que as primeiras edificações verticalizadas
surgiram, mas sim no São Francisco, onde, os primeiros edifícios altos, com 5
pavimentos, datam da década de 80. Alguns voltados para a Baía de São Marcos,
outros não, no geral, poucos são os exemplares, pois apenas aproximadamente
uma dúzia de prédios foi construída.
Como se trata de um bairro com uma ocupação bastante consolidada, a
ausência de terrenos livres onde se possam construir grandes prédios deve ter
contribuído para que a especulação imobiliária levasse os edifícios altos para
CAPÍTULO 3: Estudo de Caso
89
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outros locais. Soma-se a isto o fato de se encontrar vizinhança de baixo poder
aquisitivo, o que desvalorizou o local.
Processo inverso ao do São Francisco aconteceu com o bairro Ponta
D’Areia, ocupado inicialmente por moradores de classe baixa em sub-moradias.
Hoje, com a urbanização da Lagoa da Jansen, inaugurada no final de 2001, a
área foi supervalorizada e os moradores de baixa renda vêm desaparecendo
gradativamente. Logo ao lado da Ponta D’Areia, o bairro Renascença II é a maior
“coqueluche” em morar nas alturas.
No final da década de 70, o Renascença II possuía uma configuração
completamente diferente da atual. Tratava-se de uma área inóspita, sem
infra-estrutura e com ruas de terra batida. Com o passar do tempo, foram
surgindo algumas edificações residenciais unifamiliares de um a dois
pavimentos e, mais tarde, multifamiliares de cinco a dez pavimentos. Com
isso vieram os primeiros investimentos em infra-estrutura, como o
asfaltamento das ruas e a iluminação pública. Já na década de 80, a área
onde hoje estão localizados os shoppings Tropical e Monumental foi
aterrada e logo teve início a construção do primeiro. Com ele, foram
construídos o edifício multifamiliar Costa Azul e o edifício comercial
Carrara. Como se não bastasse o apelo comercial do shopping valorizando
a área, a especulação imobiliária e a mudança de gabarito foram fatores
decisivos para que explodisse uma ‘febre’ desenfreada de edifícios
residenciais e comerciais com doze e mais tarde quinze pavimentos
(LEITE, 2003).
Logo ao lado do Renascença II, já no bairro do Calhau, a partir do ano
1998, começaram a ser construídos edifícios multifamiliares em avenidas
paralelas à Avenida Litorânea, a uma distância de aproximadamente 500m da
mesma, como é o caso da avenida dos Holandeses, onde foram construídos
inicialmente três edifícios multifamiliares, cada um com 15 pavimentos,
respeitando-se o gabarito máximo permitido pela legislação específica.
Poucos anos mais tarde, como em uma disputa pela vista para o mar – no
momento, um dos pré-requisitos mais poderosos em atrair moradores –
começaram as obras de alguns prédios um pouco mais perto da Avenida
Litorânea, ainda na avenida dos Holandeses, mas agora no lado oposto àquele
em que foram construídos os três primeiros prédios.
90
CAPÍTULO 3: Estudo de Caso
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Mestrado FAUUSP/ Bolsa FAPESP
Oceano Atlântico
Lagoa da
Jansen
Olho D’Água
Renascença II
São Marcos
Ponta d’Areia
Calhau
LITORÂNEA
Baía de São Marcos
Ponta do Farol
E essas construções desordenadas surgiram ainda na rua Engenheiro Rui
Mesquita, a cerca de 200m da cobiçada avenida e separada desta apenas por
uma área de dunas. A seguir, uma foto aérea e uma panorâmica dos bairros
mencionados:
Figura 19: O processo de verticalização de alguns bairros de São Luís. Fonte: Gloogle Earth e TourMA.
3.4 A Avenida Litorânea
3.4.1 Breve histórico
A urbanização da Avenida Litorânea foi concluída no ano de 1996. Nesse
período, apenas algumas poucas residências, juntamente com bares e pequenos
restaurantes ocupavam a área que, rapidamente, se tornou um importante local
de diversão, lazer e ponto turístico.
CAPÍTULO 3: Estudo de Caso
91
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Configurava-se um grande marco divisor onde de um lado encontrava-se a
praia de São Marcos e do outro, alguns terrenos e grandes dunas pertencentes,
de acordo com a Legislação Urbanística da cidade de São Luís, à Zona de
Proteção Ambiental (ZPA2).
Rapidamente, algumas poucas edificações multifamiliares, hotéis e flats
passaram a ocupar os terrenos que até então se encontravam vazios,
contribuindo para o crescimento da especulação imobiliária e o conseqüente
interesse pela área, razão pela qual tem início a preocupação deste trabalho.
Por volta de 2003, a avenida passou por um processo de reurbanização
recebendo, de acordo com o Governo do Estado, investimentos da ordem de R$
5 milhões, com os quais foram reformados o canteiro central e o calçadão;
implantadas barracas, quiosques e construídas praças com tratamento
paisagístico e áreas de lazer com espaço para a realização de shows, entre
outros empreendimentos.
Hoje, as barracas dispõem de água encanada e tratada; banheiros
higiênicos interligados diretamente na rede coletora de esgoto da região.
Seus aproximados 11 quilômetros de extensão que acompanham o
sinuoso contorno da costa da ilha – da praia de São Marcos à Calhau –
representam hoje um dos pontos turísticos mais atrativos e mais freqüentados
por turistas e por maranhenses.
3.4.2 Formas de ocupação
A definição da área de estudo deste mestrado deu-se, não apenas, a partir
da análise anterior do processo de verticalização dos bairros vizinhos, mas,
especialmente, da identificação dos trechos da Avenida Litorânea com ocupações
mais representativas de seu incipiente processo de verticalização.
92
CAPÍTULO 3: Estudo de Caso
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Foram identificadas três áreas com ocupações diferentes, às quais se
chamaram: Área 1, Área 2 e Área 3, como se pode ver na Figura 20:
A Área 1, ampliada na Figura 21, é a ocupação mais antiga, onde tanto os
lotes da avenida como os que ocupam os terrenos posteriores, já estão a maioria
construídos. Trata-se de uma área pertencente, de acordo com a Lei de
Zoneamento, Uso e Ocupação do Solo, à ZR8 (os lotes delimitados pelo
retângulo amarelo) e à ZPA2 (os lotes voltados para a Avenida Litorânea).
Nos lotes voltados para a avenida, abaixo na imagem aérea, encontram-se
principalmente residências com um a dois pavimentos, bares, restaurantes,
pizzarias, sorveterias, casas noturnas, hotéis, flats e edifícios multifamiliares que
ainda não excederam o gabarito máximo permitido pela norma, de três
pavimentos, como se vê nas fotos da Figura 21.
Já, as edificações que ocupam os terrenos posteriores à avenida
(demarcadas pelo retângulo amarelo), além de ficarem em uma cota mais acima
em relação à via, são ocupadas predominantemente por residências de um a dois
pavimentos (Figura 22).
Área
1
Área
2
Área 3
N
Avenida dos
Holandeses
Avenida Litorânea
BAÍA DE SÃO MARCOS
Figura 20: Identificação das
diferentes
ocupações
para escolha da área
de estudo.
Fonte:
Goo
gle Earth.
CAPÍTULO 3: Estudo de Caso
93
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A Área 2, ampliada na Figura 22, é marcada por uma ocupação antiga e já
consolidada, à frente da qual têm surgido os primeiros exemplares de edifícios
com mais de dois pavimentos. Assim como a Área 1, de acordo com a Lei de
Zoneamento, Uso e Ocupação do Solo, a Área 2 também pertence à ZR8.
Na área de ocupação consolidada, a predominância é de residências
unifamiliares de um a dois pavimentos, sendo que também se encontram
escritórios de advocacia, consultórios de odontologia, creches, igrejas, casa de
festa, restaurantes, lojas de automóveis, de móveis, de materiais de construção,
lava a jato e outros estabelecimentos comerciais que também não excedem dois
pavimentos, principalmente voltados para a Avenida dos Holandeses, localizada
no interior do conglomerado, aproximadamente no mesmo sentido da Litorânea.
Entretanto, à frente destas residências, existem lotes com localização
bastante privilegiada, em um dos pontos mais altos da região, com vista para
boa parte da Avenida Litorânea. E é justamente nestes lotes que vem sendo
N
Avenida
Litorânea
VENTO
Avenida dos
Holandeses
Figura
21:
Área 1:
Edificações
da Avenida Litorânea
.
Fonte:
Google Earth
(
i
magem)
, a autora
(
f
otografias).
94
CAPÍTULO 3: Estudo de Caso
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construídos edifícios com térreo mais 3 pavimentos, como mostram as fotos e o
detalhe da Figura 22 abaixo.
A Área 3, ampliada na Figura 23, é marcada por uma ocupação mais
recente e ainda não consolidada, onde predominam os edifícios mais altos da
região. Nesta área, podem-se identificar duas zonas distintas.
De acordo com a Lei de Zoneamento, Uso e Ocupação do Solo, os edifícios
delimitados pelo círculo amarelo fazem parte da ZR9 e seus gabaritos excedem o
máximo de 10 (dez) pavimentos permitidos e chegam a até 15 (quinze);
enquanto os prédios delimitados pelo círculo verde pertencem à ZT2 e, atingem
17 pavimentos, sendo que pela legislação deveriam alcançar no máximo 15
(quinze) pavimentos, apenas aqueles destinados à hospedagem e, os demais, 12
(doze). Nesse caso, é possível que o incremento no gabarito destas áreas tenha
se dado mediante operação urbana.
VENTO
Avenida dos
Holandeses
Avenida Litorânea
N
Figura 22: Área 2: Edificações do bairro Ipem Calhau. Fonte: Google Earth (imagem), a autora (fotografias).
CAPÍTULO 3: Estudo de Caso
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Na ZR9, além dos edifícios residenciais multifamiliares, têm-se residências,
salão de beleza, lava a jato, lojas de móveis, farmácia e escolas de idiomas. Já
na área que pertence à ZT2, predominam os edifícios residenciais
multifamiliares, sendo que existe também no local, um clube, a Associação
Atlética Banco do Brasil (AABB), um centro empresarial, um restaurante e
poucas residências. Trata-se da área que despertou o interesse pelas
conseqüências de uma verticalização não planejada que vem acontecendo na
Avenida, como mostram as fotos abaixo.
N
VENTO
Figura 23:
Área 3:
Edificações
de 17 paviment
os.
Fonte:
Google Earth
(i
magem), a autora (
f
otografias).
96
CAPÍTULO 3: Estudo de Caso
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A área a ser simulada no presente trabalho, será a Área 2 (Figura 22). Ela
foi considerada uma área de grande relevância para estudo, especialmente por
conter duas formas de ocupação bem distintas, as residências de no máximo 2
pavimentos em contraste com os edifícios de térreo mais 3 pavimentos, sendo
que estes se localizam à frente dos primeiros e recebem toda a brisa marítima
diurna.
Soma-se a isso, o fato de que, na Área 1, a diferença de nível entre as
duas áreas – onde os lotes que recebem a brisa marítima diurna ficam abaixo
dos lotes posteriores – aliado ao baixo gabarito e à existência de afastamentos
entre os edifícios da avenida são fatores favoráveis ao alcance da brisa marítima
às áreas posteriores também. Finalmente, ainda que a Área 3 seja aquela que
apresenta os edifícios mais altos de todos, ela não será simulada pois se
considera que não existe uma área posterior a ela que possa vir a sofrer o
impacto da presença destes edifícios.
Entretanto, chama-se a atenção para o fato de que esta Área 3 merece um
estudo mais aprofundado no sentido de planejar o surgimento de novos prédios,
considerando sempre a existência de afastamento entre eles e o impacto
representado pela presença de tantos prédios altos e próximos uns aos outros,
em termos de avaliar a formação de cânions urbanos, zonas de turbulência e
outros fenômenos que podem ser originados a partir deste tipo de ocupação.
3.4.3 Levantamento fotográfico
Durante os dias 12 e 13 do mês de julho de 2006, foi realizado o
levantamento fotográfico da Avenida Litorânea. No primeiro dia, o céu
apresentava-se com uma quantidade considerável de nuvens, podendo ser
classificado, apenas a título de caracterização do ambiente de estudo, como um
CAPÍTULO 3: Estudo de Caso
97
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céu encoberto. Já, no segundo, a quantidade de nuvens era bem menor e o céu,
parcialmente encoberto.
O procedimento metodológico do levantamento fotográfico deu-se através
de duas visitas ao local. No primeiro dia, o tempo nublado com a insistente
ameaça de chuva impediu que fossem tiradas muitas fotos e os poucos registros
foram feitos à pé a partir da areia da praia, para que se pudesse ter uma visão
mais panorâmica da Avenida, como mostra a Figura 24:
Figura 24: Fotografia Panorâmica da Área de Estudo 3. Fonte: a autora.
Já, no segundo dia, o levantamento foi realizado percorrendo-se a própria
avenida em um veículo com carroceria, de onde a pesquisadora e um
colaborador tiraram as fotos, de maneira que foi possível registrar as
construções atuais do local estudado (Figuras 25 e 26):
Figura 25: Imagem aérea com indicação das fotos tiradas na Fig. 26. Fonte: adaptado do Google Earth.
Figura 26: Fotos aleatórias tiradas na Avenida Litorânea. Fonte: a autora.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
15
20
25
26
27
28
30
35
36
45
44
43
42
41
40
1 2 3 4 5
6 7 8 9 10
98
CAPÍTULO 3: Estudo de Caso
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Mestrado FAUUSP/ Bolsa FAPESP
Continuação da Figura 26: Fotos aleatórias tiradas na Avenida Litorânea. Fonte: a autora.
As fotos (Figura 26) foram tiradas a cada 300 metros, a partir da faixa
mais próxima da praia, do final da avenida em direção ao seu início, pois essa
faixa é mais distante das construções, o que permite maior uma visibilidade das
mesmas. Em seguida, percorreu-se o sentido contrário da Avenida, na outra
faixa, do início em direção ao fim, desta vez registrando um filme
8
.
8
Os equipamentos utilizados no levantamento fotográfico foram: uma câmera digital modelo D-535 de 3.2
megapixels de resolução da marca Olympus; um notebook utilizado para descarregar as fotos sempre que a
memória da câmera atingia seu limite máximo; software SC Free Vídeo Decompiler, que extrai frames de
vídeos e os transforma em arquivos de imagem; software Cool 360 – para montar imagens panorâmicas com
as fotos tiradas.
11 12 13 14 15
16 17 18 19 20
21 22 23 24 25
26 27 28 29 30
31 32 33 34 35
36 37 38 39 40
41 42 43 44 45
CAPÍTULO 3: Estudo de Caso
99
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3.5 Diagnóstico climático de São Luís
O Maranhão, por sua localização geográfica, entre a Amazônia e o
Nordeste, e por sua grande extensão na direção sul-norte, dentre outros,
apresenta vários padrões climáticos, todos tropicais, mas com diferentes
quantidades de precipitações pluviométricas[...] (GOVERNO DO ESTADO
DO MARANHÃO, 2007).
De acordo com o Atlas do Maranhão (2002), a cidade de São Luís
apresenta o tipo climático B1WA’a’ da classificação de Thorntwaite (1948) apud
GEPLAN. Trata-se de um clima Úmido do tipo (B1), com moderada deficiência de
água no inverno, entre os meses de junho a setembro, Megatérmico (A’), ou
seja, temperatura média mensal sempre superior a 18°C, sendo que a soma da
evapotranspiração potencial nos três meses mais quentes do ano é inferior a
48%, em relação à evapotranspiração potencial anual (a’).
Os diversos elementos climáticos representativos do clima local da cidade
encontram-se disponíveis em diferentes fontes, dentre elas, o Banco de Dados
Climáticos do INMET, os Arquivos Climáticos da INFRAERO, o Atlas do Potencial
Eólico Nacional – ELETROBRÁS e, principalmente, o banco de dados medidos pela
Plataforma de Coleta de Dados (PCD) de São Luís, utilizados nesta dissertação.
O Banco de Dados Climáticos do INMET possui dados equivalentes ao
período de 1961 a 1990 e encontra-se acessível no Software Climaticus
9
,
juntamente com estratégias de projeto para 58 cidades brasileiras.
De acordo com esse banco de dados, a cidade de São Luís apresenta uma
temperatura média anual de 26,1°C, sendo a máxima anual de 30,4°C e a
mínima anual de 23,1°C, resultando em uma amplitude térmica anual de 7,3°C.
Possui uma alta umidade relativa, de 85%, e um grande período de
insolação de 2.354h durante o ano. O mês de menor insolação, com 194h, é
9
Software elaborado pela aluna de Iniciação Científica FAPESP Gabriela Audi, sob orientação da professora
Márcia Alucci, em 2003.
100
CAPÍTULO 3: Estudo de Caso
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janeiro, que apresenta ainda alta nebulosidade, de 7,2 em uma escala de 0-10; e
o mês de maior insolação, com 260h, é agosto, com nebulosidade baixa, de 4,7,
na mesma escala.
Caracteriza-se por duas estações distintas que, na região, convencionou-
se chamar de verão o período quente com ventos frescos, que vai de julho a
dezembro; e, de inverno, o período de chuvas que vai de janeiro a junho.
(Tabela 6 e Gráficos 2, 3 e 4).
Tabela 6: Dados de São Luís. Fonte: Normais Climatológicas (1961-1990) do Ministério da Agricultura e
Reforma Agrária/Secretaria Nacional de Irrigação/ Departamento Nacional de Meteorologia (1992) apud Alucci
(2005).
Gráfico 2: Insolação mensal.
Fonte: Alucci (2005).
Gráfico 3: Nebulosidade
mensal. Fonte: Alucci (2005).
Gráfico 4: Precipitação
mensal. Fonte: Alucci (2005).
Como se pode ver nos Gráficos 5 e 6 e na Tabela 7, o vento incide com um
ângulo de 90° (direção Leste (E)), durante 7 (sete) meses; e, durante 4 (quatro)
meses, provém do Nordeste (NE), principalmente a 60°. No entanto, a média da
primeira predominância corresponde a um vento E e, da segunda, vento NEE.
CAPÍTULO 3: Estudo de Caso
101
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Em relação à distribuição das velocidades dos ventos nas duas
predominâncias percebe-se que os ventos provenientes de E chegam a alcançar
uma velocidade de 5m/s, enquanto que os de NE, 4,5m/s (Gráficos 7 e 8).
Gráfico 7: Distribuição mensal da velocidade de vento
(1ª predominância). Fonte: Alucci, 2005.
Gráfico 8: Distribuição mensal da
velocidade de vento (2ª predominância).
Fonte: Alucci, 2005.
Esta mesma leitura pode ser traduzida com auxílio das rosas dos ventos
vistas a seguir. A distribuição dos ventos por freqüência de ocorrência, na rosa
dos ventos da esquerda, mostra que mais de 45% dos ventos nos meses
correspondentes à primavera e 40% no verão, são provenientes da primeira
Tabela 7: Dados de vento.
Fonte: Alucci (2005).
Gráfico 5: Distribuição mensal da direção de vento (1ª pred.)
Fonte: Tabelas climatológicas V.1 (1961-1965) do Ministério da
Aeronáutica/ Diretoria de Rotas Aéreas apud Alucci (2005).
Gráfico 6: Distribuição mensal da direção de vento (2ª pred.)
Fonte: Tabelas climatológicas V.1 (1961-1965) do Ministério da
Aeronáutica/ Diretoria de Rotas Aéreas apud
Alucci (2005).
102
CAPÍTULO 3: Estudo de Caso
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predominância, Leste. E 30% dos ventos na primavera e mais de 15% dos
ventos no verão provém da direção NE, segunda predominância. Em relação à
velocidade dos ventos, percebe-se uma pequena diferença das tabelas acima
para as rosas dos ventos dos Gráficos 9 e 10, onde tanto os ventos
predominantes de E, como os de NE chegam a alcançar uma velocidade de 6m/s.
Gráfico 9: Rosa dos ventos – São Luís (direção).
Fonte: Software SOL-AR.
Gráfico 10: Rosa dos ventos – São Luís
(velocidade). Fonte: Software SOL-AR.
Finalmente, de acordo com a classificação climática segundo Mahoney, em
São Luís, tanto durante o dia como à noite, em todos os meses do ano, o clima é
considerado quente (Figura 27).
Figura 27: Classificação Climática segundo Mahoney. Fonte: Alucci (2005).
Aqui, o Método de Mahoney Tradicional (MMT) foi citado, pois ele parte da
análise dos dados climáticos do local, ainda que tenha sido desenvolvido com o
objetivo de adequar as características construtivas da edificação às condições
climáticas da região (SENA, 2004, p.14), e seja indicado para se obter
recomendações do partido arquitetônico (ALUCCI apud SENA) e não para o meio
CAPÍTULO 3: Estudo de Caso
103
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urbano. Essa classificação, se analisada juntamente com a Carta Bioclimática de
Givoni (Gráfico 11) permite reafirmar a importância da ventilação no
desenvolvimento do meio urbano da cidade de São Luís, especialmente por ela
ser recomendada como uma estratégia de projeto muito importante para
alcançar uma Zona de Conforto no interior da edificação.
Gráfico 11: Carta Bioclimática de Givoni. Fonte: Alucci (2005).
Além disso, o Balanço Térmico (Tabela 8) mostra que os usuários estariam
na Zona de Conforto em apenas 0,3% das horas do ano, sendo possível, no
entanto, promover conforto térmico em 36,1% deste tempo por meio do
aproveitamento da Ventilação Natural e, em 63,9%, por meio Condicionamento
Artificial (Tabelas 8).
Tabela 8: Balanço Térmico – São Luís. Fonte: Alucci (2005).
104
CAPÍTULO 3: Estudo de Caso
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Os Arquivos Climáticos da INFRAERO, por sua vez, são disponibilizados
pelo LabEEE, que revisou e corrigiu os dados climáticos já existentes, obtidos na
década de 1990, medidos em aeroportos de 14 capitais brasileiras por
intermédio da ABRAVA/IBF junto ao Centro Técnico Aeroespacial – Instituto de
Aeronáutica e Espaço, CTA/IAE (GOULART apud CARLO, LAMBERTS, 2005).
Semelhante ao que se viu no Software Climaticus, no arquivo climático de
1966 da cidade de São Luís, observa-se uma distribuição média de radiação
diária alta ao longo dos meses do ano, especialmente em agosto e outubro, onde
um dia chega a apresentar uma radiação média de aproximadamente 5mil
Wh/m² (Gráfico 12). E o dia de máxima radiação global chega a receber
aproximadamente 1.100 W/m² entre 12h e 14h (Gráfico 13).
Gráfico 12: Média mensal de radiação diária.
Fonte: Carlo, Lamberts (2005).
Gráfico 13: Dia de radiação global máxima.
Fonte: Carlo, Lamberts (2005).
Em relação à temperatura
de bulbo úmido, atenta-se para o
Gráfico 14, onde Dezembro,
assim como na análise anterior, é
o mês mais quente. Finalmente,
na Tabela 9 a seguir, alguns
dados médios de ventilação natural, com media das mínimas de 0m/s e média
das máximas de 15m/s, diferente do que se viu no software anterior.
Gráfico 14: Médias mensais de temperatura. Fonte:
Carlo, Lamberts (2005).
CAPÍTULO 3: Estudo de Caso
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Tabela 9: Média dos dados horários. Fonte: Carlo, Lamberts (2005).
O Atlas do Potencial Eólico Nacional – ELETROBRÁS (1987) apresenta
dados medidos no Anemógrafo do INMET na Estação Anemométrica de São Luís
correspondentes a um período de observação de 5 anos, que apontam para um
vento predominantemente de NE, com velocidades média de 3,23 m/s e máxima
de 18,01m/s, estes últimos oriundos da atuação da Convergência Intertropical.
As velocidades médias dos ventos no Nordeste Setentrional, ou seja, do
Maranhão ao Rio Grande do Norte tendem a diminuir do norte para o sul,
isto é, do litoral para o interior. Esta ocorrência, como já se esclareceu, na
análise das estações meteorológicas, é decorrente da interferência do
relevo. Em alguns casos surgiram ilhas de menor velocidade ou de maior
velocidade no interior. No primeiro caso deve-se à posição da estação
meteorológica à sotavento de um relevo mais proeminente e, no segundo
caso, à situação da estação meteorológica sobre um relevo bastante
elevado.Assim, no Maranhão e Piauí, a velocidade média dos ventos
decresce de 5 m/s no litoral até 1 m/s no interior (ATLAS, 1987).
Além disso, os maiores valores de potência média bruta da energia eólica
do país “encontram-se no litoral setentrional do Nordeste e eles decrescem do
litoral para o interior. No Maranhão o potencial decresce de 123,07 Wh/m
2
em
Alcântara, no litoral, para 5,91 Wh/m
2
em Carolina, no sudoeste do Maranhão”
(ATLAS, 1987). Já a distribuição das calmarias aumentam do litoral para o
interior.
No Maranhão e Piauí elas apresentam uma freqüência média de 10% no
litoral, aumentando em direção ao vale Parnaíba, onde alcançam 86,23%
de freqüência média em Teresina, em função da posição geográfica local,
ou seja, por influência orográfica. A seguir os valores declinam em direção
a sudoeste, para novamente se elevar no extremo sudoeste do Maranhão,
atingindo 70,10% em Carolina (ATLAS, 1987).
Finalmente, os dados que servirão de referência para esta dissertação
foram medidos na Plataforma de Coleta de Dados
10
(PCD) de São Luís que
10
As PCDs - Plataformas de Coleta de Dados são aparelhos eletrônicos de alto nível de automação, que podem
ser interligados diretamente a um sistema de computadores ou a satélites de coleta de dados, e que têm a
capacidade de armazenar e transmitir para estes satélites ou sistema de computadores, dentro de níveis
106
CAPÍTULO 3: Estudo de Caso
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ÁREA DE ESTUDO
PCD São Luís
+/- 13km
PCD São Luís
2°35’S
44°12’W
faz parte de uma rede da Rede Automática de Coleta de Dados do Estado do
Maranhão composta por 13 PCDs, onde cada uma delas envia os dados medidos
para o Satélite SCD2 que envia estas informações para a Estação de Recepção
de Cuiabá, que os repassa para a Estação de Recepção do Centro de Missão de
Coleta de Dados em Cachoeira Paulista/SP para processamento, armazenamento
e disseminação para os usuários. Finalmente, após este processo os dados são
recebidos na Universidade Estadual do Maranhão pelo Laboratório de
Meteorologia – LabMet do Núcleo Geoambiental – NuGeo via Internet,
armazenados e disseminados posteriormente na página da UEMA
11
.
A PCD de São Luís localiza-se em uma área urbana com ocupação
consolidada onde predominam edificações de 1 pavimento, na Latitude 02°35’S e
Longitude 44°12’W. (Figura 28). Sua distância linear até a área de estudo desta
pesquisa é de aproximadamente 13 km (Figura 29).
Figura 28: Localização e fotografia da PCD de
São Luís. Fonte: Google Earth e UEMA.
Figura 29: Distância Linear entre Área de Estudo
e PCD de São Luís. Fonte: adaptado do Google Earth.
bastante altos de confiabilidade, parâmetros ambientais, hidrológicos, meteorológicos e agrometeorológicos,
captados por sensores específicos para este fim, conectados às PCDs e instalados em suas cercanias.
(http://tempo.cptec.inpe.br:9080/PCD/)
11
Em abril de 1996 foi criado pelo Decreto Governamental n° 14.986 o Núcleo Estadual de Meteorologia e
Recursos Hídricos - NEMRH, com o qual o Estado do Maranhão foi integrado ao "Programa de Monitoramento de
Tempo, Clima e Recursos Hídricos", estruturado pelo Ministério da Ciência e Tecnologia - MCT com a assessoria
do Instituto Nacional de Pesquisas Espaciais - INPE e Centro de Previsão de Tempo e Estudos Climáticos -
CPTEC. Fazem parte da composição do NEMRH o LabMet;o NuGeo, vinculado ao Centro de Ciências Agrárias –
CCA/UEMA; o LabGeo e o LabHidro. Este Núcleo tem subsidiado vários setores da economia, dos meios de
comunicação, do ensino e da população em geral do Estado do Maranhão com informações agrometeorológicas
e com a previsão de dados climáticos divulgados diariamente.
CAPÍTULO 3: Estudo de Caso
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Os elementos climáticos disponibilizados pelo NEMRH referem-se ao
período de 2002 a 2006. Entretanto, nesta pesquisa, foram trabalhados apenas
os dados referentes aos anos de 2003 a 2005, em função de os períodos
anteriores possuírem muitos dados incompletos
12
. O ano de 2002, por exemplo,
só possuía medidas referentes a três meses e, por isso, foi descartado
completamente para a geração de gráficos. Além disso, ainda em função da
ausência de determinados dados e da existência de erros em alguns dados
medidos, foi necessário que se fizessem algumas alterações, a seguir:
- Em função da ausência de dados da velocidade de vento no intervalo do dia 06
de fevereiro de 2003 às 19:00h até o dia 13 de fevereiro de 2003 às 13:00h, foi
excluído o registro 3092;
- Em função da ausência de dados da velocidade de vento no intervalo do dia 09
de março de 2004 as 19:00h até o dia 30 de abril de 2004 as 10:00h, foi
excluído registro 12439;
- Foi excluído registro 21089 por estar vazio.
Essa análise contou com a colaboração do Analista de Informação e
Sistemas Marcio Henrique dos Santos Rosa do Instituto Brasileiro de Informação
em Ciência e Tecnologia (IBICT) que desenvolveu um sistema adotando
tecnologia de software livres (PHP e MySQL) a partir da base de dados
disponibilizada. O sistema referido é um protótipo que permite realizar uma
análise dos dados gerando gráficos com informação das médias, mínimas e
máximas da velocidade e direção dos ventos, umidade relativa e temperatura,
permitindo uma comparação visual dos anos referidos, que será vista a seguir.
Em relação à velocidade dos ventos, observa-se que a velocidade média é
de 6m/s nos três anos; a mínima, de zero e a máxima de 16m/s em 2003 e de
12
Infelizmente, os dados referentes aos anos de 2006 e 2007 não foram disponibilizados pelo NEMRH/UEMA.
108
CAPÍTULO 3: Estudo de Caso
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13m/s nos dois anos seguintes. A TBS permanece bastante estável nos três
anos, com médias em torno dos 27°C, mínimas e máximas por volta de 20°C e
34°C, respectivamente. A umidade relativa média varia entre 77 e 78% nos três
anos; a mínima varia entre 39% em 2003 e 44 em 2004; e a máxima cresce
gradativamente ao longo dos anos, sendo 96% em 2003, 97% em 2004 e 99%
em 2005 (Tabela 10).
Tabela 10: Comparação dos dados da PCD de São Luís nos anos 2003, 2004 e 2005. Fonte: adaptado
dos arquivos cedidos pela UEMA.
COMPARAÇÃO DOS ELEMENTOS MEDIDOS PELA PCD
ELEMENTOS
CLIMÁTICOS
MÉDIA MÍNIMA MÁXIMA
2003 2004 2005 2003 2004 2005 2003 2004 2005
VELOCIDADE
(m/s)
6 6 6 0 0 0 16 13 13
TBS (°C) 27,2 27,1 27,5 21 20 20,5 34 34 35
UR (%) 78,8 77,6 77,7 39 44 40 96 97 99
Em relação à freqüência de ocorrência de cada velocidade aferida,
observa-se que nos três anos mencionados, o vento apresentou velocidade entre
5 e 6m/s. (Gráf. 15). Nos três anos, também se observou que as direções Leste
e Nordeste corresponderam à primeira e segunda predominâncias nesta ordem.
Sendo que, em 2003, houve 957 registros de direção E e 933 de NE; em 2004,
956 registros de E 859 de NE; em 2005, 976 registros E e 763 NE (Gráf. 16).
Gráfico 15: Freqüência de ocorrência da
velocidade de vento medida pela PCD São Luís.
Gráfico 16: Freqüência de ocorrência da direção
de vento medida pela PCD de São Luís.
Frequência de ocorrência
(%) da velocidade do vento
(m/s)
0
2
4
6
8
10
12
0-1
1-2
2-3
3-4
4-5
5-6
6-7
7-8
8-9
9-10
10-11
11-12
12-13
13-17
2003 2004 2005
Frequência de ocorrência (%)
da direção do vento
0
5
10
15
20
25
30
35
40
45
N
NE
E
SE
S
SW
W
NW
2003 2004 2005
CAPÍTULO
4
Área de estudo
CAPÍTULO 4: Área de Estudo
111
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4. DETALHAMENTO DA ÁREA DE ESTUDO
4.1 Levantamento físico-arquitetônico da Área 2 (Ipem Calhau)
Como se viu no capítulo anterior, a área de estudo pertence à Área 2, e
nesta foi feito um levantamento arquitetônico no mês de julho de 2006,
percorrendo-se todo bairro Ipem Calhau e registrando-se o gabarito e o uso de
cada edificação. Em seguida, foi coletada uma Planta de Referência Cadastral –
Setor 8, elaborada a partir dos overlayers do cadastro de logradouros pelo Grupo
Técnico Gestor da Prefeitura Municipal de São Luís em fevereiro de 1999; e uma
imagem de satélite da área de estudo do Software Google Earth.
Os lotes e as edificações observadas nas imagens de satélites foram
digitalizados na planta existente e, dessa maneira, foram geradas as plantas de
gabarito e de uso e ocupação do Solo que serão vistas a seguir.
A partir do levantamento de gabarito, percebe-se que, no local, há um
predomínio de edificações de um a dois pavimentos, nas cores vermelho e azul
respectivamente. Também foram encontradas construções com mezanino, na cor
laranja; com três pavimentos em amarelo, com quatro pavimentos, na cor verde,
e com cinco pavimentos, na cor magenta (Figura 30).
Já o levantamento de uso e ocupação do solo evidencia um uso
predominantemente residencial, com residências uni e multifamiliares, mas onde
também se encontram a sede da Secretaria de Meio Ambiente; lojas de
automóveis, de móveis, de materiais de construção; algumas papelarias;
restaurantes; igrejas; escolas; posto de saúde; xerox; lavanderia; lava jato;
escritório de advocacia; agência de publicidade e clínica de cirurgia plástica –
estes usos não residenciais voltados para a Avenida dos Holandeses (Figura 31).
112
CAPÍTULO 4: Área de Estudo
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Figura 30: Planta de Gabarito da Área 2. Fonte: adaptado do Google Earth e da
PREFEITURA MUNICIPAL DE SÃO
LUÍS (1999).
Legenda:
1 pavimento
1,5 pavimento
2 pavimentos
3 pavimentos
4 pavimentos
5 pavimentos
Céu encoberto (impossível identificar a edificação)
Lote
Lote vazio (murado sem edificação)
Área verde
Lote em construção
N
CAPÍTULO 4: Área de Estudo
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Legenda:
Uso administração de serviço púbico
Uso comercial
Uso culto
Uso institucional
Uso não identificado
Uso residencial
Uso serviços
Céu encoberto (impossível identificar a edificação)
Lote
Lote vazio (murado sem edificação)
Área verde
Lote em construção
N
Figura 31: Planta de Uso e Ocupação do Solo da Área 2. Fonte: adaptado do Google Earth e da
PREFEITURA MUNICIPAL
DE SÃO LUÍS (1999).
114
CAPÍTULO 4: Área de Estudo
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4.2 Delimitação da área de estudo
Dentro da área 2, foi escolhido um conjunto de 22 (vinte e duas) quadras,
que corresponde à área de estudo propriamente dita, para as quais foram
feitas todas as simulações computacionais apresentadas a seguir. Em um terreno
desta área (localizado mais próximo à Avenida Litorânea) foi feita a medição de
elementos de vento para ajustar o valor da velocidade para as simulações. Em
quatro outras quadras foram propostos diferentes cenários de verticalização e as
seis quadras internas do conjunto foram avaliadas após as simulações (Fig.32).
N
TERRENO DA
MEDIÇÃO
CENÁRIOS DE
VERTICALIZAÇÃO:
-04 pavimentos, afastamento
mínimo;
-04 pavimentos, afastamento
maior;
- 17 pavimentos, afastamento
mínimo;
- 17 pavimentos, pilotis;
- Misto: 04,06,10 e 17
pavimentos
QUADRAS AVALIADAS
-Avaliação qualitativa e
quantitativa da
velocidade e direção do
vento e pressão em
pontos monitorados, no
nível do pedestre.
ÁREA DE ESTUDO
ÁREA 2
IPEM CALAHAU
AVENIDA LITORÂNEA
Figura 32: Delimitação da Área de Estudo. Fonte: adaptado do Google Earth e da PREFEITURA MUNICIPAL
DE SÃO LUÍS.
CAPÍTULO 4: Área de Estudo
115
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4.3 Definição dos cenários de verticalização
A definição dos cenários de verticalização deu-se a partir da observação do
que vêm acontecendo tanto nas orlas de algumas capitais do nordeste brasileiro,
como Fortaleza, Natal, Recife e Maceió (Figura 33) – algumas com edifícios com
mais de 30 pavimentos – como na própria capital ludovicense, onde a tendência
é a construção de edifícios com até 17 pavimentos (ver Lei n° 3.253, Capítulo 3).
1
2
1’
2’
3
4
3’ 4’
Figura 33: Fortaleza (1 e 1’), Natal (2 e 2’), Recife (3 e 3’) e Maceió (4 e 4’).
Fonte: Imagens aéreas do
Google Earth. Fotografias: G.E., Eduardo Figueiredo, Sergio Menezes e Aldemar Castro, respectivamente.
116
CAPÍTULO 4: Área de Estudo
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Os cenários de verticalização foram definidos variando-se o gabarito, os
afastamentos laterais e a tipologia dos edifícios localizados nas quatro quadras
destacadas na cor azul na Figura 32. O gabarito foi alterado para 04 (quatro) e
17 (dezessete) pavimentos, tanto porque já se encontram prédios de térreo + 03
pavimentos no local, como porque a tendência de crescimento do entorno é de
17 pavimentos.
Em relação aos afastamentos, foram propostos edifícios de 04 (quatro)
pavimentos com o afastamento mínimo exigido pela Lei de Zoneamento,
Parcelamento, Uso e Ocupação do Solo – de 3,5m (ver Tabela 3 do Capítulo 3)
para cada prédio (que corresponde ao mínimo necessário para se manter a Área
Livre Mínima do Lote – A.L.M.L.) totalizando 7m entre dois prédios; e com um
afastamento total maior que este primeiro, de 11m entre dois prédios, definido
aleatoriamente.
Para as edificações com 17 (dezessete) pavimentos alteraram-se
afastamento e tipologia. Foram usados os afastamentos mínimos para lateral
principal e secundária exigidos pela Lei de Zoneamento, Parcelamento, Uso e
Ocupação do Solo – 10 e 9m, respectivamente (ver Tabela 3 do Capítulo 3),
totalizando 19m entre dois prédios.
Em outro cenário manteve-se o mesmo afastamento e a mesma altura dos
prédios de 17 (dezessete) pavimentos, sendo que no pavimento térreo foram
feitos pilotis.
O último cenário representa um misto dos cenários anteriores. Ele foi
construído com prédios de diferentes gabaritos, com 04 (quatro), 06 (seis), 10
(dez) e 17 (dezessete) pavimentos, dispostos de maneira escalonada, com os
prédios mais baixos a leste e os mais altos a oeste. Os cenários de verticalização
encontram-se resumidos no Quadro 1.
CAPÍTULO 4: Área de Estudo
117
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CENÁRIOS DE VETICALIZAÇÃO
(perspectiva
SO
)
Cenário atual
Cenário 1
Geometria
existente
simpl
ificada
04
p
avimentos
A
f
astamento=
7m
Cenário 2
Cenário
3
04
pavimentos
Afastamento=
11m
17
pavimentos
Afastamento=
19m
Cenário
4
Cenário
5
Pilotis+16p
av.
Afastamento=
19m
04,06,10,17p
av.
Afastamento=
variado
Quadro 1: Resumo dos cenários de verticalização. Fonte: a autora.
118
CAPÍTULO 4: Área de Estudo
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Mestrado FAUUSP/ Bolsa FAPESP
4.4 Medições in loco de elementos climáticos de velocidade e
direção do vento, temperatura e umidade relativa
4.4.1 Preparação para a medição
A preparação para o trabalho de Campo teve início em outubro de 2006
com a solicitação de apoio para o Chefe do Laboratório de Meteorologia do
Núcleo de Meteorologia e Recursos Hídricos da Universidade Estadual do
Maranhão – NEMRH/UEMA, o professor Gunter de Azevedo Rescke.
Ele autorizou a participação de duas estagiárias do NEMRH na pesquisa, as
estudantes de Agronomia Isis Lorenna M. Rozário e Ladyanne Pinheiro Asevedo.
Além das graduandas, auxiliaram nas medições o estudante Maycon Milton
Furtado Serra Galvão e o vigia José da Conceição Ferreira Neto.
Para garantir a segurança dos pesquisadores, dos equipamentos e um bom
andamento do trabalho, solicitou-se ao Sr. Raimundo da Silva Araújo Neto,
comandante da guarda municipal de São Luís, que fossem encaminhados
guarda-municipais ao local, por se tratar de uma área relativamente deserta.
Ainda neste período, tratou-se de reunir todos os equipamentos do
LABAUT que seriam levados até São Luís e utilizados no campo:
-01 Estação meteorológica
13
(Figura 34) marca Oregon Scientific modelo
Cable Free WMR 968, com 01 Anemômetro de copo de direção (a) e velocidade
do vento (b), e sua respectiva célula fotovoltaica (c);
-01 Sensor Termo-higrômetro (d) e sua respectiva célula fotovoltaica (e);
e 01 tripé (f) para a estação;
-03 Kits de Conforto compostos por: 01 Termo-higrômetro
14
(g) marca
Homis; 01 Anemômetro de ventoinha (h) marca Homis; e 01 Bússola (i) (Fig35).
13
Estação adquirida no doutorado da pesquisadora Alessandra Prata com Reserva Técnica FAPESP.
CAPÍTULO 4: Área de Estudo
119
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nobreak
(l)
(j)
(m)
(n)
(a)
(b)
(d)
(c)
(e)
(
f
)
Figura 34: Estação Meteorológica.
(g) (h)
(
i
)
Figura 35: Kit Conforto.
Outra providência tomada foi a
preparação de ferramentas a serem
utilizadas durante a pesquisa e a montagem
dos equipamentos levados. Foram
comprados 50m de fios e tomadas para a
confecção de uma extensão (j) que
transferisse a energia da residência até o
terreno, onde estaria o notebook (l); hastes
metálicas (m) e canos de PVC (n) com os quais foram preparados suportes para
os kits de conforto (Figuras 36 e 37).
Procurou-se informar aos moradores do entorno sobre o procedimento de
medição que se realizaria no local, para que a presença dos alunos e dos
equipamentos não causasse estranheza e os moradores não atrapalhassem a
tomada de medidas.
Além disso, foi solicitada, aos habitantes locais, a disponibilidade de um
ponto de energia dentro de suas propriedades, onde fosse possível alimentar um
14
Termo-higrômetros e anemômetros de ventoinha adquiridos pelo Projeto Didático com o apoio da Pró-
Reitoria de Graduação da FAUUSP em 2002.
Figura 36: Extensão.
Fonte: a autora.
Figura 37: Suporte.
Fonte: a autora.
120
CAPÍTULO 4: Área de Estudo
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Mestrado FAUUSP/ Bolsa FAPESP
notebook para descarregar os dados medidos; e a permissão para a entrada
eventual dos pesquisadores, em suas residências, para o uso de um sanitário.
Felizmente, dentre as quatro residências contatadas, duas se dispuseram a
ajudar, uma disponibilizando energia e outra, liberando o acesso até o sanitário.
Uma última medida que faltava solucionar era a aquisição de um mastro
15
de pára-raios com 10m de altura onde pudesse ser fixado o anemômetro de
copinho para ser colocado no terreno e procuraram-se empresas locais
relacionadas a serviços náuticos, pesca e pára-raios que pudessem alugar ou
vender tal equipamento. Infelizmente, a única empresa local encontrada que
trabalhava com a confecção de pára-raios, só fornecia mastros que pudessem
ser fixados no local em base de concreto. E, como não se conseguiu entrar em
contato com o proprietário do terreno, decidiu-se não instalar o mastro sem o
seu consentimento.
Sem que fosse viável aferir os parâmetros de vento a 10m de altura,
colocaram-se todos os aparelhos a uma altura de 1,10m – correspondente ao
“centro de massa térmica da pessoa” (MONTEIRO, 2005) – recomendada pela
Norma ISO 7726 de 1998 para avaliar o conforto do usuário. Alerta-se para o
fato de que, ainda que a preocupação inicial deste trabalho não seja avaliar o
conforto ao nível do pedestre, mas sim a dinâmica do fluido alterada pela
ocupação verticalizada, a adoção da altura de 1,10m para tomada das medidas
justifica-se pela possibilidade de utilização dos dados aferidos em um trabalho
futuro sobre conforto do usuário que complemente esta pesquisa; pelo fato de
que outros pesquisadores – Prata (2005) e Monteiro (2005) – cujos trabalhos
embasaram este procedimento, mediram em áreas abertas e também adotaram
15
O Labaut possui um mastro metálico desmontável – adquirido no doutorado da pesquisadora Alessandra
Prata com Reserva Técnica FAPESP – cujo transporte era inviável de ser feito por avião, em função do seu
peso; e por ônibus, pelo tempo demandado.
CAPÍTULO 4: Área de Estudo
121
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o mesmo valor; e também pela ausência, dentre as referências pesquisadas,
normas que recomendem outra altura para instalação dos sensores (Figura 38).
Figura 38: Posição dos sensores normatizada pela ISO7726/98 para medição dos parâmetros físicos
do ambiente homogêneo.
Fonte: Adaptação de Mueller (2006).
Finalmente, antes que se iniciasse a pesquisa, foi feito um teste in loco
com os equipamentos no dia 28 de janeiro de 2007. Neste teste, foram
escavadas algumas aberturas no solo do terreno, onde seriam fixados os
suportes dos kits de conforto (as hastes metálicas), para facilitar sua instalação
antes das medições.
Também foi feita uma comparação entre as leituras de velocidade do
vento e de temperatura entre os instrumentos do kit e a estação. Esta
comparação fez-se necessária, pois, como a estação meteorológica não havia
sido calibrada antes das medições por estar emprestada para uso de outros
pesquisadores do Labaut, procurou-se aferir seus dados simultaneamente com o
kit de conforto, colocando-os lado a lado, e percebeu-se que não existiam
variações significativas entre os dados, o que possibilitou sua utilização.
4.4.2 O terreno da medição
Inicialmente, pensou-se em aferir os parâmetros de vento a partir da orla
da praia, colocando-se a estação e os kits de conforto na areia. Entretanto,
122
CAPÍTULO 4: Área de Estudo
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percebeu-se que não se poderiam instalar os equipamentos na areia, pois a
variação de maré poderia dificultar e até inviabilizar a estabilização dos mesmos.
Da ilha de São Luís, no Maranhão, até o Cabo Orange, no limite com a
Guiana Francesa, há uma costa com características bem singulares,
dominada por marés que variam até 8 metros em São Luís, chegando a
três em Cabo Orange, é a chamada costa de macro marés [...] Qualquer
variação no nível da água inunda grandes áreas. (SBPC, 2006).
Com isto, concluiu-se que o melhor seria instalar os equipamentos em
local mais seguro e menos vulnerável à variação de maré, e foi escolhido um
terreno (Figura 39) desocupado bem à frente da área de estudo, a uma altura de
11m acima do nível do mar, de forma trapezoidal com dimensões aproximadas
de 110x185m, totalizando uma área de quase 18.758m².
Os limites do terreno escolhido são: uma residência unifamiliar (o) de dois
pavimentos a oeste (Fig. 40), a Rua das Alpercatas (p) (Fig. 41) – onde se
localizam residências unifamiliares e edifícios multifamiliares de 02 (r), 03 (s) até
(o)
(hotel)
Avenida Litorânea
(p)
(q)
V
3
V1
V
2
Figura 39:
O terreno de medição e seu entorno.
Fonte: Adaptado do
Google Earth
.
Figura 40: V1: Residência uni
familiar vizinha.
Fonte
: a autora.
Figura 42: V3: Hotel do entorno. Fonte a autora.
Figura 41: V2: Construções da Rua Alpercatas.
Fonte: a autora.
(t)
(r)
(s)
(s)
CAPÍTULO 4: Área de Estudo
123
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4
2
,
4
2
4
2
,
6
2
3
5
,
6
8
06 (t) pavimentos (Fig. 41) e a leste a Rua Avicênia (q) (Figura 41), onde se
encontra um hotel de 04 (quatro) pavimentos (Fig. 42).
4.4.3 Os pontos de medição
Os pontos de medição foram
distribuídos de duas maneiras diferentes,
de acordo com a quantidade de pessoas
disponíveis nos locais nos dias de
pesquisa.
Na primeira organização, como se
tinha o maior número de pessoas, foram
colocados 04 pontos diferentes (PCasa,
PHotel, PCentral e PEstação), incluindo-se
o da estação, que não exigia a tomada
dos dados manualmente.
Já, nos demais dias, o número de
pessoas era tão reduzido que só foi
possível aferir medidas de um ponto
(PComp), além do ponto da estação (PEstação). Todos os pontos podem ser
vistos na Figura 43 acima. Abaixo (Figura 44), os pontos fotografados durante a
medição:
Figura 43: Pontos de medição.
Fonte: Adaptado do Google Earth.
Figura 44: PCasa, PCentral, PHotel, posto de apoio, PComp, PEstação, PHotel.
Fonte: a autora.
124
CAPÍTULO 4: Área de Estudo
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Além da quantidade de participantes na medição, a definição dos pontos e
sua localização também buscaram uma comparação entre a influência de
diferentes elementos
construtivos, sua ausência e a
presença de vegetação, nos
parâmetros aferidos.
Procurou-se locar pelo
menos o pontos PEstação a uma
distância mínima (Figura 45)
correspondente a aproximadamente
20 (vinte) vezes a altura desta barreira (h=11m), que é o único obstáculo
encontrado à frente do terreno. Isto para evitar que a presença da barreira, que
se localiza a barlavento, modifique o fluxo do vento incidente:
A principal dificuldade no posicionamento de anemômetros é encontrar
áreas livres de obstáculos. Pereira apud Troen e Petersen (1989) fornece
resultados de estudos de vento que indicam que obstáculos influenciam,
de maneira significativa, áreas localizadas a uma distância de até 20
vezes a altura do obstáculo a sotavento[...] Assim, a presença de
construções térreas e barreiras baixas de árvores pode interferir na
intensidade do vento a até 60 m de distância desses obstáculos. A
colocação de anemômetros no topo de edifícios também fornece leituras
distorcidas pela presença do mesmo. (CÓSTOLA, 2006).
O ponto PCasa localiza-se na porção oeste do terreno, em campo aberto e
distante do obstáculo e da construção mais próximos em aproximadamente 36m
e 33m, respectivamente. A sotavento deste ponto encontra-se uma vegetação
esparsa de pequeno porte, formada principalmente por arbustos. Nas suas
proximidades, encontra-se uma residência. Seus dados foram aferidos
manualmente, anotados em planilhas pelos participantes.
O ponto PCentral localiza-se na região norte do terreno, em campo aberto
e distante do obstáculo e da construção mais próximos em aproximadamente
42m e 78m, respectivamente. A sotavento deste ponto encontra-se uma
Figura 45: Redução na velocidade do vento devido à
presença de obstáculo.
Fonte: Troen e Petersen (1989)
apud Cóstola (2006).
CAPÍTULO 4: Área de Estudo
125
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vegetação de pequeno porte, formada principalmente por gramíneas. Nas suas
proximidades, ausência de construções, apenas vegetação. Seus dados foram
aferidos manualmente, anotados em planilhas pelos participantes.
O ponto PHotel localiza-se na porção leste do terreno, em campo aberto e
distante do obstáculo e da construção mais próximos em aproximadamente 43m
e 78m, respectivamente. A sotavento deste ponto encontra-se uma vegetação de
pequeno porte, formada principalmente por gramíneas. Nas suas proximidades,
uma via asfaltada. Seus dados foram aferidos manualmente, anotados em
planilhas pelos participantes.
O ponto PEstação localiza-se na região central do terreno, em campo
aberto e distante do obstáculo e da construção mais próximos em
aproximadamente 75m e 45m, respectivamente. A sotavento deste ponto
encontra-se uma vegetação de pequeno porte, formada por arbustos e
gramíneas. Nas suas proximidades, ausência de construções, apenas vegetação.
Seus dados foram descarregados diretamente no notebook.
O ponto PComparação, localiza-se na região central do terreno, em campo
aberto e distante do obstáculo e da construção mais próximos em
aproximadamente 46m e 45m, respectivamente. A sotavento deste ponto
encontra-se uma vegetação de pequeno porte, formada por arbustos e
gramíneas. Nas suas proximidades, ausência de construções, apenas vegetação.
Seus dados foram aferidos manualmente, anotados em planilhas pelos
participantes.
4.4.4 Os dias de medição
A pesquisa de campo teve duração de cinco dias. Em apenas dois deles, 30
de janeiro e 01 de fevereiro, a medição durou 12 horas contínuas. Nos dias 31 de
126
CAPÍTULO 4: Área de Estudo
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janeiro e 07 de fevereiro, a medição restringiu-se ao período da manhã até às
9:30h e às 12:10h, respectivamente, porque choveu e o procedimento foi
interrompido. Já no dia 02 de fevereiro, foi necessário retirar os equipamentos
aproximadamente meia hora após sua colocação por causa da chuva. (Ver Tabela
11 a seguir).
Tabela 11: Resumo dos dias de medição.
Elaborada pela autora.
MEDIÇÕES – JANEIRO E FEVEREIRO/2007
30/01/07 31/01/07 01/02/07 02/02/07 07/02/07
Pts Horas Pts Horas Pts Horas Pts Horas Pts Horas
Período
PE
7:25h-
19:21h
PE
5:54h-
9:30h
PE
6:01h-
18:07h
PE
6:02h-
6:59h
PE
6:56h-
12:10
PCe
7:45h-
19:05h
(5’/h)
PComp
6:00h-
9:05h
(5’/h)
PComp
6:05h-
18:05h
(5’/h)
PComp
6:00h-
9:05h
(5’/h)
PComp
6:01h-
12:05
(5’/h)
PH
PCa
Partici-
pantes
Carolina
Ledyanne
Isis (tarde)
Maycon
Neto
Carolina
Ledyanne
Maycon
Carolina
Ledyanne
(manhã)
Isis (tarde)
Carolina
Ledyanne
Maycon
Carolina
Ledyanne
Maycon
Aprov.
dados
SIM NÃO SIM NÃO NÃO
OBS
__
Estação
retirada entre
6:28h e 6:46h,
pois choveu.
__
Estação
retirada entre
6:21h e 6:26h,
pois choveu.
Estação
retirada entre
6:48h e 6:53h,
pois choveu.
A sucessão de dias de muita chuva deveu-se à chegada da Zona de
Convergência Intertropical (ZCIT), a partir de 31 de janeiro, caracterizando a
estação chuvosa do estado.
A Zona de Convergência Intertropical (ZCIT) é um dos mais importantes
sistemas meteorológicos atuando nos trópicos. Devido à sua estrutura
física, a ZCIT tem se mostrado decisiva na caracterização das diferentes
condições de tempo e de clima em diversas áreas da Região Tropical. Sua
influência sobre a precipitação no continentes africano, americano e
asiático tem sido aceita e mostrada em vários trabalhos como Hastenrath
e Heller (1977), Lam (1978), Silkka e Gadgil (1985), entre outros. No
caso especifico do norte do nordeste brasileiro, Uvo (1989) apresenta um
estudo bem detalhado da ZCIT e sua importância nas precipitações no
setor norte do nordeste do Brasil.
Entre as latitudes de 30° N e 30° S, a atmosfera destaca-se por
apresentar fracas amplitudes de temperatura, conseqüentemente, trata-
se também de uma região de predomínio de ventos fracos. Tais ventos, de
nordeste no hemisfério norte e de sudeste no hemisfério sul são
genericamente conhecidos como ventos Alísios. A região intertropical
apresenta características globais de grande relevância meteorológica
capazes de influenciar o tempo e o clima, não somente nessa faixa do
globo mas estendendo-se mesmo às regiões polares.
(http://www.nemrh.uema.br/meteoro/itcz.htm)
CAPÍTULO 4: Área de Estudo
127
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4.4.5 Análise dos elementos climáticos aferidos
Todos os elementos aferidos durante as medições (Anexo) – Velocidade e
Direção do Vento; Temperatura de Bulbo Seco (TBS) e Umidade Relativa (UR). A
seguir, uma rápida comparação entre os dois dias de medição (Tabela 12):
Tabela 12: Médias, mínimas e máximas dos dados nos dois dias de medição.
Elaborada pela autora.
PONTO DA ESTAÇÃO
ELEMENTOS
MÉDIA MÍNIMA MÁXIMA
30 jan 01 fev 30 jan 01 fev 30 jan 01 fev
VELOCIDADE (m/s)
3,8 4,3 2 0 6 7
DIREÇÃO
62 65 28 0 94 357
TBS
30,8 30,8 28,6 27,9 33,2 35,2
UR
69 70 60 54 82 85
Observam-se, nos dois dias, valores médios muito próximos em todos os
elementos, com velocidade em torno de 4m/s; direção NE, temperatura de +/-
30°C e UR por volta de 70%.
O mesmo não acontece com as mínimas nos dias 30 e 01,
respectivamente: a velocidade é de 2m/s e 0m/s; a direção é NE e N; a
temperatura e umidade relativa mantêm-se equilibradas. Já as máximas diárias
de velocidade, temperatura e umidade relativa, nos dois dias de medição, são
mais elevadas no dia 01 que no dia 30.
Em relação aos dados de vento, também nos dois dias, observa-se maior
freqüência de ventos variando entre 4 e 5m/s (66% e 51%, respectivamente)
(Gráfico 17). A primeira predominância de direção (NE) de vento também não se
altera. Entretanto, a segunda predominância no dia 30/jan é de vento Leste
(34%) e, no dia 01/fev, de vento Norte (32%) (Gráfico 18).
As direções de vento foram trabalhadas respeitando-se os seguintes
intervalos de ângulos (em graus): N = Norte = entre 338° e 22°; NE = Nordeste
= entre 23° e 67°; L = Leste = entre 68° e 112°; SE = Sudeste = entre 113°e
157°; S = Sul = entre 158° e 202°; SO = Sudoeste = entre 203° e 247°; O =
Oeste = entre 248° e 292°; NO = Noroeste = entre 293° e 337°.
128
CAPÍTULO 4: Área de Estudo
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Gráfico 17: Freqüência (%) de ocorrência da
veloc. do vento (m/s) nos dois dias de medição.
Gráfico 18: Freqüência (%) de ocorrência da
direção do vento nos dois dias de medição.
4.4.6 Comparação entre os dados: estação Oregon e PCD de São
Luís
Ao lado e abaixo, os gráficos com
as médias, mínimas e máximas diárias
dos dados de velocidade do vento,
temperatura e umidade relativa registrados
diariamente pela Estação Oregon e
anualmente pela PCD de São Luís.
Temperatura (°C)
28,6
33,2
27,9
35,2
21
34
20
34
20,5
35
30,8
27,1
27,5
0
10
20
30
40
T méd T mén T máx
30/jan/07 1/fev/07 2003 2004 2005
Umidade Relativa (%)
60
82
54
85
78
39
96
77
44
97
77
40
99
69
70
0
50
100
150
UR méd UR mín UR máx
30/jan/07 1/fev/07 2003 2004 2005
Gráfico 20: Temperatura – comparação entre
Estação Oregon e PCD São Luís.
Gráfico 21: Umidade Relativa – comparação
entre Estação Oregon e PCD São Luís.
Velocidade do vento (m/s)
2
6
0
7
6
0
16
6
0
13
6
0
13
3,8
4,3
0
5
10
15
20
V méd V mín V máx
30/jan/07 1/fev/07 2003 2004 2005
Gráfico 19: Velocidade – comparação entre
Estação Oregon e PCD São Luís.
CAPÍTULO 4: Área de Estudo
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Os gráficos a seguir relacionam o número de ocorrências da velocidade e
da direção do vento medidos diariamente pela Estação Oregon e anualmente
pela PCD de São Luís.
Número de ocorrências x velocidade do vento (m/s)
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
0-1
1-2
2-3
3-4
4-5
5-6
6-7
7-8
8-9
9-10
10-11
11-12
12-13
13-14
14-15
15-16
16-17
m/s
nº
30/jan/07 1/fev/07 2003 2004 2005
Gráfico 22: Número de ocorrências da velocidade do vento – comparação entre Estação Oregon e
PCD de São Luís.
Número de ocorrências da direção do vento
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
1000
N NE E SE S SW W NW
30/jan/07 1/fev/07 2003 2004 2005
Gráfico 23: Número de ocorrências da direção do vento – comparação entre Estação Oregon e PCD
de São Luís.
Sabe-se que o ideal seria que os dados acima fossem comparados com os
dados medidos simultaneamente pela PCD de São Luís, e não de anos anteriores,
mas infelizmente o NMRH não disponibilizou os dados horários da plataforma.
Como a pesquisa não podia esperar, decidiu-se, em relação à velocidade dos
130
CAPÍTULO 4: Área de Estudo
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ventos, adotar o valor médio de 4m/s, por ele ter sido o valor com maior
freqüência de ocorrência nos dois dias de medição e por ele ter tido uma alta
freqüência de ocorrência durante os três anos analisados. Em relação à direção,
observou-se que, nos dias de medição, NE corresponde à 1ª predominância de
ventos e, nos três anos avaliados, E corresponde a primeira predominância.
Desta maneira, para efeito de simulação, como as medições dos 3 anos pelas
PCD oferece maior número de resultados, adotar-se-á a direção E (90°), como
1ª predominância e a NE (45°) como 2ª predominância.
4.4.7 Transposição da velocidade do vento para o local do projeto
É sabido que o perfil de vento típico de uma região urbana – como é a
Avenida Litorânea, no bairro Calhau – difere tanto do perfil do Aeroporto
Marechal Cunha Machado, como da PCD de São Luís.
Os aeroportos, onde ficam boa parte das estações meteorológicas, são em
geral caracterizados por uma rugosidade baixa (z0=0,01), um ambiente
plano e rugosidade uniforme. Quando o vento deixa o aeroporto, ele sofre
alterações devidas à topografia e às mudanças na rugosidade da
superfície terrestre, que alteram o seu perfil de velocidades e de
turbulência, assim como a sua direção (CÓSTOLA, p.59, 2006).
Figura 46: Efeitos topográfico e de rugosidade no perfil do vento.
Fonte: Cóstola, 2006.
Como o vento incidente do mar foi medido à altura de Z=1,10m, é
necessário traçar o seu perfil para a altura de 150m (alta o bastante para não
haver interferência da rugosidade), para que se possa utilizar a velocidade como
dado de entrada nas simulações, pois “[...] a variação da velocidade média do
CAPÍTULO 4: Área de Estudo
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vento com a altitude constitui o perfil transversal de velocidade, que pode ser
descrito pela lei logarítmica de Prandtl” (PRATA, 2005):
(Equação 03)
Onde:
= 4m/s (velocidade média medida a 1,10m)
U*= velocidade de atrito
K= 0,40 (Constante de Von Kárman)
Z= 1,10m (altura onde foi efetuada a medida)
Z
0
= 0,002 (rugosidade para o caso do vento vindo do mar)
Como resultado, tem-se que: U*= 0,25m/s
Este valor, agora passa a ser a velocidade média do vento, para que a
uma altura de 150m, se obtenha a velocidade com que se vai simular:
(Equação 04)
Onde:
= velocidade média medida a 150m, ou velocidade de simulação
U*= 0,25m/s
K= 0,40 (Constante de Von Kárman)
Z= 150m (altura gradiente)
Z
0
= 0,002 (rugosidade para o caso do vento vindo do mar)
Como resultado, a velocidade de referência da simulação será de
7m/s.
132
CAPÍTULO 4: Área de Estudo
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CAPÍTULO
5
Simulação computacional
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
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5. METODOLOGIA PARA ANÁLISE DO VENTO NO MEIO URBANO:
SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL/CFD
Optou-se por avaliar os cenários propostos por meio de simulação
computacional no Ansys CFX Software, que se trata de uma ferramenta para a
qual o LABAUT possui licença acadêmica. Além da disponibilidade, sua escolha
deveu-se ao fato de ele já haver sido utilizado em trabalhos concluídos neste
laboratório: doutorado de Prata (2005) e mestrados de Cóstola (2006) e
Figueiredo (2007); e também em trabalhos em andamento: doutorado de Rafael
Brandão e pós-doutorado de Alessandra Prata. Soma-se à facilidade de troca de
informações com os referidos pesquisadores que utilizaram ou utilizam este
instrumento, o fato de o referido laboratório ter promovido um treinamento do
software que viabilizou o desenvolvimento da presente pesquisa.
O CFX é um software de dinâmica de fluidos computacional da ANSYS,
com uso incipiente na arquitetura, para a simulação de ventilação mecânica e ou
natural do edifício e do espaço urbano, com a possibilidade de verificação
conjunta das trocas térmicas. É uma ferramenta importante de simulação
aplicável tanto na fase de desenvolvimento de projetos bem como para avaliação
de edifícios existentes, que vem sendo utilizado em centros de pesquisa de
referência internacional na área ambiental, tais como o Martin Centre da
University of Cambridge, a Architectural Association Graduate School e
escritórios atuantes na área de conforto ambiental e energia na Europa e nos
Estados Unidos (ANSYS, 2003 e 2007)
Este software se vale de certas equações fundamentais de fluxo – Equação
da Conservação de Massa (Equação da Continuidade), Equação da Conservação
de Momento (Equações de Navier-Stokes), Equação da Conservação de Energia
136
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
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(no caso de simulações de térmicas), Equação de Conservação Escalar (no caso
de modelagem de poluição e fumaça), e Equações de Turbulência – para
solucionar as propriedades do escoamento de um fluido, calculando
determinados pontos/ elementos em um volume de controle (volumes finitos),
conhecidos como malha (HARRIES, 2005).
Sendo as equações de Navier-Stokes as mesmas para todos os fluidos, o
que diferencia a solução obtida para diferentes escoamentos é o conjunto
de condições de contorno fornecido, ou seja: as fronteiras sólidas (lisas,
rugosas, estáticas, móveis); e o vento – direção, intensidade e turbulência
(CÓSTOLA, 2006).
Como se verá a seguir, a utilização do CFX será demonstrada
exemplificando-se como foi feita a simulação da área estudada nesta pesquisa.
De maneira que serão descritas etapas distintas da simulação e determinantes
para a confiabilidade dos resultados obtidos.
Inicialmente são construídos a geometria e o domínio, dando origem ao
modelo. No ANSYS Icem CFD, este modelo será adaptado no para a criação da
malha (mesh). No CFX-Pre, são definidas as condições iniciais, as condições de
contorno (initial e boundary condition) e o modelo de turbulência (turbulence
model) adotados nas simulações. A simulação é processada no CFX-Solver e os
resultados são analisados no CFX-Post.
5.1 Definição das simulações
A partir do estabelecimento dos cenários de verticalização, foram definidas
simulações para as duas predominâncias de vento da cidade de São Luís (E e
NE). A situação atual também foi simulada para que se pudesse compará-la com
as alterações propostas. Infelizmente, como se verá a seguir, as simulações para
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
137
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vento NE não atingiram resíduos aceitáveis de convergência, e por isso só serão
retomadas a seguir, de modo que serão apresentadas 06 simulações (Quadro 2).
RESUMO DAS SIMULAÇÕES
*
(1ª predominância de
vento/ E)
1ª simulação
Cenário atual
Simplificação da geometria existente
2ª simulação
Cenário 1
Gabarito= 04 pavimentos
Afastamento=7m
Quadro 2: Resumo das simulações. *Todos os modelos estão em perspectiva NE sem escala.
N
N
138
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
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RESUMO
DAS SIMULAÇÕES*
(1ª predominância de vento/ E)
3ª simulação
Cenário 2
Gabarito= 04 pavimentos
Afastamento=11m
4ª simulação
Cenário 3
Gabarito= 17 pavimentos
Afastamento=19m
Continuação do Quadro 2: Resumo das simulações. *Todos os modelos estão em perspectiva NE sem
escala.
N
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
139
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RESUMO DAS SIMULAÇÕES*
(1ª predominância de vento/ E)
5ª simulação
Cenário 4
Gabarito= pilotis+ 16 pavimentos
Afastamento=19m
6ª simulação
Cenário 5
Gabarito= 04/06/10/17 pavimentos
Afastamento variado
Continuação do Quadro 2: Resumo das simulações. *Todos os modelos estão em perspectiva NE sem
escala.
N
N
140
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
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Figura 48: Levantamento Topográfico
simplificado em Google Earth. Fonte:
adaptado do Google Earth.
Figura 47: Vetorização da área
em Auto CAD.
Figura 49: Representação da
topografia da área estudada.
5.2 Construção da geometria
A construção da geometria do modelo representativo da área de estudo
deu-se no software AutoCAD, a partir dos levantamentos físico-arquitetônico, de
gabarito, de uso e ocupação do solo e fotográfico das quadras. Todos os lotes e
suas respectivas construções foram vetorizados no referido software (Figura 47)
e, com o auxílio do Google Earth (Figura 48), foi representada de maneira
simplificada a topografia dos terrenos das quadras simuladas (Figura 49).
No modelo elaborado, apenas o relevo da área de estudo e as edificações
foram representados de maneira aproximada. Cada elemento teve de ser
vetorizado com o máximo de precisão, o que levou a adaptação do relevo de
modo que nenhuma edificação fosse interceptada por curva de nível. Para isto,
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
141
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toda diferença de nível levantada foi transferida para as ruas paralelas à avenida
estudada. Esta medida procurou evitar qualquer possibilidade de existir espaços
mínimos entre suas superfícies, que provocassem erros no CFX.
Da mesma forma, não se representaram espaços entre as edificações
inferiores a 5m e, quando isto acontecia, as edificações eram unificadas,
preservando o máximo das suas características reais. Os recortes, curvas e faces
com dimensões menores que este valor também foram simplificados. Além disso,
os terrenos sem construções foram representados de duas maneiras diferentes:
aqueles com vegetação de médio porte e mais densa foram representados como
sendo um paralelepípedo com 3m de altura e os demais foram deixados como
espaços vazios, pois acredita-se que a presença da vegetação muito fechada
influencia no fluxo de ar de maneira diferente que uma área completamente
aberta. A diferenciação entre os terrenos com e sem vegetação deu-se através
de observação in loco e de fotografias aéreas disponíveis no Google Earth.
Toda esta simplificação foi necessária por se tratar de uma área urbana
relativamente grande (20 quadras, em aprox. 524x713m), onde os pequenos
detalhes, como altura de calçadas e espessura de muros, não puderam ser
representados dadas as grandes proporções do modelo como um todo (Fig. 50).
Figura 50: Modelo da Situação Atual (Perspectiva NO).
142
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
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5.3 Definição do domínio e concepção do modelo
Uma vez finalizada a geometria dos edifícios e o relevo do terreno,
procedeu-se à elaboração do domínio, que é o volume de um espaço
determinado por onde o fluxo escoa. Segundo Cóstola (2006), “a dimensão do
domínio deve ser tal que não se faça sentir nas fronteiras a presença do edifício”,
para isso, é recomendável que se adotem as seguintes relações entre a altura do
maior elemento (H) e do domínio (FRANKE apud CÓSTOLA, 2006):
- Distância da entrada do vento, laterais e topo: 5H de qualquer obstáculo.
- Distância da saída do vento - 15H de qualquer obstáculo. Para Straw
(2000), a distância a sotavento pode variar de 10 a 15H.
Em geral, o domínio possui uma forma de paralelepípedo, prismática ou
cilíndrica definida de acordo com a área modelada e o interesse da pesquisa.
Inicialmente, definiu-se um domínio em forma de um prisma de base octogonal,
pois ele permitia a geração de uma malha única para simular as duas
predominâncias de vento de interesse da pesquisa. Entretanto, como este
domínio octogonal demandou uma quantidade de elementos de malha muito
grande e maior tempo de processamento da simulação, optou-se pelo domínio
menor em forma de paralelepípedo – o quê otimizou o tempo de simulação.
Durante a elaboração do domínio, em função do eixo das ruas da área
estudada não ser perpendicular ao Norte, mas sim inclinado, traçou-se uma linha
imaginária paralela ao sentido oeste-leste, a partir da qual foram lançadas as
dimensões mínimas de afastamento do domínio (linha laranja nas Fig. 51 e 52).
As dimensões mínimas a partir das quais o domínio foi desenhado foram
definidas com base no seguinte raciocínio: admitiu-se uma altura H
correspondente à somatória da altura do maior edifício com a cota do nível mais
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
143
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alto encontrada na área estudada. Foram definidos dois domínios de dimensões
diferentes: um para as simulações cujo gabarito máximo é de 05 pav. e outro
para aquelas cujo gabarito é de 17 pav. Em ambos foi somada a maior cota de
nível medida com o auxílio do Google Earth, de 16m de altura. No primeiro caso,
H=31m e, no segundo, H=67m. Como se pode ver na Fig. 51, 5H=155m,
15H=465m; e na Fig. 52, 5H=335m, 15H=1005m. A base retangular do menor
domínio totalizou, em planta, 1,3km² e do maior, 2,6km².
Figura 51: Dimensões do domínio da 1ª, 2ª e 3ª simulações.
Figura 52: Dimensões do domínio da 4ª, 5ª e 6ª simulações.
144
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
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Fazendo-se uma associação com a Mecânica dos Fluidos, pode-se dizer
que, no que diz respeito ao Método de Análise adotado nesta pesquisa, o quê se
entende por “sistema” (FOX, 2001) nada mais é que o ar, que escoa por um
volume de controle (FOX, 2001) que será, daqui pra frente, chamado de
domínio, no qual as parts (edificações e topografia) exercem influência sobre o
fluxo de ar/ sistema.
Finalizados a vetorização da área de estudo e a elaboração do domínio,
estes foram unidos em um único modelo (Figuras 51 e 52), de maneira que o
piso do domínio passou a acompanhar (coincidir) com o relevo da área de
estudo, através do comando subtract, eliminando-se todos os elementos
externos às fronteiras do domínio. Assim como em uma simulação feita por
Cóstola (2006), “com relação à modelagem do edifício e do domínio, cabe
salientar que o volume do edifício não faz parte do domínio, uma vez que não
será modelado o escoamento dentro dele”. Este domínio foi exportado em
formato Acis, extensão *.sat, compatível para ser aberto no Icem CFD.
5.4 ANSYS Icem CFD: construção da geometria e criação da malha
O ANSYS Icem CFD, ou apenas Icem, é um pré-processador que permite a
aquisição de geometria elaborada em outros programas, a geração e edição de
malhas a partir desta geometria e origina dados para a execução de simulação
em Computational Fluid Dynamics (CFD), Finite Element Analysis (FEA) e
Computer Aided Engineering (CAE) (ANSYS, 2003).
O Icem compreende duas fases: a correção da geometria e a geração da
malha. A geometria finalizada no CAD é importada para o Icem em formato
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
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Acis, extensão *.sat. e reparada. Suas curvas são apagadas, restando apenas as
superfícies importadas, que são recolocadas em parts, totalizando 8 parts (Figura
53). Cada face do domínio corresponde a uma part: DOM_PISO e DOM_TOPO
são as parts correspondentes ao piso e ao teto do modelo, respectivamente;
DOM_N é a face voltada para o Norte, DOM_E volta-se para o Leste, DOM_S,
volta-se para o Sul, DOM_O volta-se para o Oeste. Todos os prédios foram
colocados na mesma part PREDIOS. Além disso, na part BODY, é gerada a
malha por onde o ar escoa. Em seguida, as curvas originalmente apagadas são
recriadas a partir destas novas parts.
Figura 53: Criação das parts. Fonte: ANSYS Icem CFD.
Definidas todas as parts, é possível então criar a malha que, dentro do
volume de controle/ domínio, encontra-se contida na part BODY. Este momento
de criação da malha através da qual o ar fluirá corresponde à mesh creation.
A malha é o conjunto de milhares de pequenos volumes discretizados no
volume de controle solucionáveis através das equações de Navier-Stokes que,
146
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
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como já se disse, o sucesso da simulação depende diretamente do seu
refinamento (HARRIES, 2005; CÓSTOLA, 2006; ANSYS, 2003).
Dentre os elementos que formam uma malha, encontram-se tetraedros,
pirâmides, prismas, e hexaedros (HARRIES, 2005). Estes elementos encontram-
se distribuídos de forma regular, o que caracteriza uma malha estruturada em
contraposição às não-estruturadas.
Deve-se dar preferência a malhas estruturadas formadas por hexaedros,
em detrimento das formadas por tetraedros. No caso do uso de malhas
com tetraedros, como é o caso do CFX, deve-se utilizar uma base de
células prismáticas em todas as fronteiras sólidas. No CFX esta base é
chamada “inflated boundary” (CÓSTOLA, 2005).
Em todas as seis simulações mencionadas, foram utilizados os mesmos
parâmetros de malha: maximum element de 64 (tamanho do maior elemento da
malha, estabelecido a partir de uma relação visual com o domínio); natural size
de 2, (menor elemento em tamanho natural); cells in gap de 4 (mínimo de
elemento nos espaços vazios). No domínio do cenário atual os parâmetros
adotados originaram uma malha (Figuras 54 a 57) com mais de seis milhões de
elementos (Tabela 13).
Figura 54: Malha no domínio em planta. Fonte: ANSYS Icem CFD.
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
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Figura 56: Detalhe em corte da malha em uma edificação de 3 pavimentos. Fonte: ANSYS Icem CFD.
Figura 55: Detalhe em 3D da malha nos prédios e no piso. Fonte: ANSYS Icem CFD.
148
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
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Tabela 13: Quantidade de elementos de malha dos diferentes domínios. Fonte: ANSYS Icem CFD.
ELEMENTOS DE MALHA
Cenário
Tipos de elementos
Tetra_4
Tri_3
Penta_6
Quad_4
Pyra_5
Total
Atual
5.557.806
294.346
289.149
327 360 6.171.325
1
5.399.907
294.400
289.247
332 319 6.013.474
2
5.338.495
295.060
289.919
332
325
5.953.526
3
6.360.696
352.262
347.207
308
333
7.093.908
4
6
.
504
.
810
358
.
074
352
.
999
309
324
7
.
249
.
438
5
6.066.015
340.604
335.619
308
329
6.774.973
Como a quantidade de elementos da malha é o parâmetro que define a
demanda computacional de uma simulação (CÓSTOLA, 2006), são necessários
0.5GB de memória RAM para cada 1 milhão de células na malha (HARRIES,
2005). Nessas simulações, como a malha atingiu uma quantidade de
aproximadamente 7milhões de elementos, foram utilizados 2 computadores em
paralelo: um com processador QUAD CORE de 2.4 Ghz, com 4Gb de memória
Figura 57: Detalhe da malha em 3D. Fonte: ANSYS Icem CFD.
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
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RAM e outro com processador 2 DUO de 3.0Ghz e com 2Gb de memória RAM,
totalizando 6 processadores e 6 Gb de memória RAM.
O refinamento representar um ponto crucial de toda simulação, por isso,
“áreas com elevados gradientes, como as próximas a arestas vivas e outros
pontos de descolamento da camada limite, devem receber uma malha mais
refinada...” (CÓSTOLA, 2006). Desta maneira, procedeu-se a uma tentativa de
alterar o máximo elemento das malhas detalhadas anteriormente de 64 para 32,
com o objetivo de se ter uma malha duas vezes mais refinada que a primeiras.
Entretanto, infelizmente a experiência fracassou ainda na etapa de geração de
malha, com o travamento das máquinas ao atingir 16 milhões de elementos de
malha em apenas 32% deste procedimento.
Diante da incapacidade dos processadores disponíveis, da ausência de
tempo hábil para realizar mais tentativas, e, principalmente, das grandes
proporções da área estudada, por se tratar de um estudo do meio urbano e não
da escala do edifício, não se apresentam malhas com máximos elementos abaixo
de 64. Ao final desta etapa de geração de malha, esta é exportada para o CFX-
Pre em um arquivo de extensão *.msh.
5.5 CFX-Pre
O CFX-Pre é uma etapa de preparação do processamento da simulação.
Nela, a malha gerada é importada e são definidas todas as questões físicas
envolvidas no escoamento real que será simulado. Determinam-se as condições
iniciais e as condições de contorno de cada elemento presente no modelo, como
se verá a seguir:
150
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
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5.5.1 Condições iniciais
Neste momento são definidas todas as condições iniciais com as quais se
calculará o escoamento simulado. Aqui são explicitadas as características que
dizem respeito ao fluido, às expressões e a todas as variáveis envolvidas na
simulação, às unidades de grandezas, à forma de apresentação dos resultados,
ao regime adotado na simulação e também são ditas as condições de contorno
de cada part (que serão retomadas em seguida). Todas estas informações
podem ser salvas em um arquivo único, de extensão *.ccl que pode ser gerado
no próprio CFX-Pre ou importado de uma outra simulação e adaptado à esta
nova. O domínio das simulações é definido para um regime constante (steady
state), estacionário e sem trocas térmicas, onde se adota o modelo de
turbulência k épsilon (Tabela 14).
Tabela 14: Características do domínio. Fonte: CFX-Pre.
CARACTERISTICAS DO DOMÍNIO
Domain Type
Fluid (
Air Ideal Gas
)
Buoyancy Model
Non Buoyant
Domain Motion
Stationary
Reference Pressure
1 [atm]
Combustion Model
None
Heat Transfer Model
Isothermal
Thermal Radiation Model
None
Turbulence Model
k epsilon
Turbulent Wall Functions
Scalable
Para inicializar a simulação, adota-se uma velocidade nos componentes
cartesianos e x, y e z (U = u1, V = v1 e W = 0 m/s), que são definidos a partir
da velocidade de referência de 7m/s, calculada no capítulo anterior, e da direção
do vento. De acordo com Cóstola (2006), o valor da variável U deve ser
calculado para cada altura e corrigido:
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
151
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Em geral adota-se um perfil logarítmico correspondendo a CLP neutra,
sem qualquer correção de caráter topográfico ou de rugosidade. Para
tanto, as laterais do domínio são configuradas como aberturas, às quais é
atribuída uma velocidade nas componentes cartesianas x,y,z. A velocidade
na direção z é igual a zero, e as outras componentes são dadas em
variáveis u1 e v1, cujo valor é definido, no caso do CFX, no arquivo CCL.
Assim, é possível alterar a direção do vento apenas pela edição do arquivo
CCL[...]
Juntamente com a velocidade, foi fornecida também uma turbulência de
média intensidade (5%) na fronteira da entrada, pois:
No CFX, não é possível fornecer um perfil de turbulência, pode-se apenas
informar níveis de turbulência (1, 5 ou 10%). No caso do uso de modelos
de turbulência anisotrópicos, como o RSM, a turbulência na fronteira deve
ser isotrópica, prejudicando o uso destes modelos. (CÓSTOLA, 2006).
São definidos ainda alguns parâmetros de controle da simulação, como o
máximo número de 300 (trezentas) iterações, que corresponde à quantidade de
vezes que os cálculos da simulação são feitos até que ela chegue ao mínimo de
resíduos possível. De acordo com Cóstola (2006) “A solução de uma simulação
de CFD é feita de maneira iterativa, na qual os cálculos são refeitos sucessivas
vezes, e o resultado do cálculo anterior alimenta o seguinte”. Como se pode ver
na Tabela 15, a maior parte das simulações foi finalizada com menos de 125
iterações e mesmo aquelas com maior número de elementos de malha,
demandaram menor número de iterações.
Tabela 15: Relação entre o tamanho da malha e a duração e o número de iterações das simulações.
Elaborada pela autora a partir de dados obtidos no Software CFX.
TAMANHO DA MALHA
x
NÚMERO DE
ITERAÇÕES
x
DURAÇÃO DA SIMULAÇÃO
Simulação
Cenário
N
º
e
lementos
malha
Total
de
Iterações
Duração
1
Atual
6.171.325
121
4
h
48
’
42
’’
2
1(4p af 7)
6.013.474
104
3
h
01
’
16
’’
3
2(4p af 11)
5.953.526
111
4
h
37
’
35
’’
4
3(17p af 19)
7.093.908
79
3
h
35
’
38
’’
5
4(17p af 10 pilotis)
7.249.438
87
4
h
21
’
06
’’
6
5(
misto
)
6.774.973
96
4h43’55’’
Finalmente, o critério de convergência adotado foi o Residual Target = 10
-4
e Residual Type = RMS, modelo de turbulência anisotrópico que “é uma medida
estatística da magnitude de uma quantidade variável” (WIKIPÉDIA, 2008). No
152
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
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caso destas simulações, as quantidades variáveis são a massa
16
, o momento
17
e
a turbulência que entram e saem em cada célula do grid.
O RMS é calculado elevando-se ao quadrado cada umas dessas
quantidades e, em seguida, somam-se estes valores e tira-se a média deste
resultado. Por fim, é calculada a raiz desta média, ou seja, o RMS é o desvio
padrão das leituras das quantidades. (CÓSTOLA, 2006).
Por exemplo, quando se inicia a simulação (iteração=1), aplica-se uma
velocidade no inlet, e a quantidade de massa entrando na célula é enorme.
Entretanto, a velocidade na saída da célula ainda é zero, ou seja, a massa fica lá
acumulada na primeira iteração. Tem-se um desbalanceamento nestas células
que vai ser distribuído pelas células vizinhas na próxima iteração e assim
sucessivamente até que todas elas tenham praticamente a mesma quantidade de
massa na entrada e na saída (CÓSTOLA, 2006).
O RMS permite calcular a diferença média entra a massa que sai e a
massa que entra em cada célula. Esta diferença é o resíduo, que não foi
distribuída entre entrada e saída. No caso do momento é a mesma coisa, o RMS
mede a diferença entre o produto (massa x aceleração) na entrada e na saída de
cada célula, para saber se as forças estão em equilíbrio. O mesmo vale para a
turbulência (CÓSTOLA, 2006).
5.5.2 Condições de contorno
As condições de contorno (boundary conditions) correspondem a um
conjunto de parâmetros restritivos aplicados às parts do domínio, que interferem
diretamente no escoamento. Em linhas gerais, estabelecer uma condição de
16
De acordo com a 2ª Lei de Newton, a massa de um corpo é o quociente entre o módulo da força que atua
num corpo e o valor da aceleração a que ela produz neste corpo.
17
Momento é uma grandeza que representa a magnitude da força aplicada a um sistema rotacional a uma
determinada distância de um eixo de rotação (WIKIPÉDIA, 2008).
CAROLINA GASPAR LEITE
__________________________________
contorno significa determinar uma característica para cada uma das faces das
parts
que definirá a maneira como esta face influenciará no escoamento.
Pode-
se classificar
as parts
em quatro
grupos diferentes de
condições de contorno:
parede (wall
), entrada
(inlet), saída (
outlet
abertura (opening).
As
parts DOM_T
OPO
DOM_PISO e
PREDIOS
foram classificados como
parede; DOM_E
como
entrada;
DOM_N
DOM_S, DOM_O
como aberturas.
horário, as aberturas
N,
de único sentido apontam a direção de
Parede
é uma condição de contorno referente à fronteira sólida que não
permite a entrada nem a saída do fluido no domínio.
escoamento real, as pa
quando o fluido passa por elas e mantém sua condição de não
são classificadas como
no slip
Já, quando o fluido escorrega ao passar pela parede,
free slip (DOM_T
OPO
(CÓSTOLA
, 2006), pois
não-deslizamento e,
quando em contado com uma fronteira sólida, aderem a ela
CAPÍTULO 5: Simulação
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contorno significa determinar uma característica para cada uma das faces das
que definirá a maneira como esta face influenciará no escoamento.
se classificar
em quatro
grupos diferentes de
condições de contorno:
), entrada
outlet
),
As
OPO
,
PREDIOS
foram classificados como
como
DOM_N
,
como aberturas.
Na Fig. 58,
em destaque
N,
O e S, indicadas pelas setas de
duplo sentido
de único sentido apontam a direção de
entrada (E) do vento.
é uma condição de contorno referente à fronteira sólida que não
permite a entrada nem a saída do fluido no domínio.
Na tentativa de simular um
escoamento real, as pa
redes exercem dois tipos de influência sobre o fluido:
quando o fluido passa por elas e mantém sua condição de não
no slip
(PREDIOS e DOM_PISO
), ver Figura
Já, quando o fluido escorrega ao passar pela parede,
OPO
), ver Figura 60. Esta última é
“para fins de simulação
, 2006), pois
os fluidos newtonianos caracterizam-
se pel
quando em contado com uma fronteira sólida, aderem a ela
Figura 58: Entrada e aberturas do domínio.
Fonte: CFX
CAPÍTULO 5: Simulação
Computacional
153
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contorno significa determinar uma característica para cada uma das faces das
que definirá a maneira como esta face influenciará no escoamento.
em destaque
, no sentido anti-
duplo sentido
. As setas
é uma condição de contorno referente à fronteira sólida que não
Na tentativa de simular um
redes exercem dois tipos de influência sobre o fluido:
quando o fluido passa por elas e mantém sua condição de não
-deslizamento, elas
), ver Figura
59.
Já, quando o fluido escorrega ao passar pela parede,
ela é considerada
“para fins de simulação
”
se pel
a condição de
quando em contado com uma fronteira sólida, aderem a ela
Fonte: CFX
-
Pre.
154
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
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e adquirem a mesma velocidade desta fronteira, ou seja, zero (FOX, 2001). Nas
fronteiras classificadas como “com escorregamento”, o fluido não adere ao sólido
e não há camada limite; esta condição minimiza os efeitos da presença daquela
fronteira na simulação (CÓSTOLA, 2006).
Figura 59: PREDIOS e DOM_PISO: no slip/
smooth wall. Fonte: Software CFX.
Figura 60: DOM_TETO: free slip. Fonte: Software
CFX.
As paredes no slip, na medida em que mantém a condição de não-
escorregamento do fluido, afetam o arrasto e a camada limite e, por isso,
precisam ter suas rugosidades previamente definidas. As paredes no slip
smooth são lisas e as rough são rugosas.
Nesta simulação, como recomenda Franke apud Cóstola (2006), as parts
PREDIOS e DOM_PISO são lisas. Para efeito de cálculo, considerou-se no
arquivo ccl que a área a barlavento possui rugosidade relativa ao mar
(Z0=0,002), “para que o perfil de velocidades, utilizado como condição de
contorno, se mantenha por todo o domínio” (CÓSTOLA, 2006).
Entrada, saída e abertura são condições de contorno referentes ao
fluido e estabelecem quando este entra ou sai do domínio, como se percebe
pelos nomes. Nesta pesquisa, como se viu na Figura 58, o fluido entra pela part
DOM_E e as demais DOM_N, DOM_S, e DOM_O, são aberturas por onde ele
tanto pode entrar como sair. Como se disse, para a entrada é definida uma
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
155
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velocidade cartesiana calculada a partir da velocidade de referência de 7m/s; e
para as aberturas, atribui-se uma pressão estática de 0 Pa (Figura 61).
Figura 61: Características das parts ENTRADA e DOM_OUTROS. Fonte: Software CFX.
Para facilitar o entendimento e a visualização de todas as características
definidas para as simulações que foram explicadas anteriormente, foi elaborada
uma tabela com um resumo das condições de contorno de cada part, visando
salientar sua influência no escoamento fluido (Tabela 16).
Tabela 16: Características das parts. Fonte: CFX-Pre.
CONDIÇÕES DE CONTORNO
ENTRADA
Boundary Type
INLET
Location
DOM E
Flow Regime
Subsonic
Mass and Momentum
Cartesian Velocity Components
U = u1, V = v1, W= 0 [m s^-1]
Turbulence
Medium Intensity and Eddy Viscosity Ratio
PISO
Boundary Type
WALL
Location
DOM PISO
Wall Influence
o
n Flow
No Slip
Wall Roughness
Smooth Wall
156
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
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Continuação da Tabela 16: Características das parts. Fonte: CFX-Pre.
CONDIÇÕES DE CONTORNO
DOMTETO
Boundary Type
WALL
Location
DOM TOPO
Wall Influence
o
n Flow
Free Slip
DOMOUTROS
Boundary Type
OPENING
Location
DOM
N,DOM O,DOM S
Flow Direction
Normal to Boundary Condition
Flow Regime
Subsonic
Mass
a
nd Momentum
Pressure
Relative Pressure
0 [Pa]
Turbulence
Medium Intensity and Eddy Viscosity Ratio
PREDIOS
Boundary Type
WALL
Location
PREDIOS
Wall Influence
o
n Flow
No Slip
Wall Roughness
Smooth Wall
Ao final desta etapa, a simulação salva com extensão *.cfx é exportada
para o CFX-Solver.
5.6 Equation-Solving: CFX-Solver
Finalmente, é hora de iniciar o CFX-Solver, definir a simulação salva e
iniciar seu processamento, que pode se dar em uma única máquina ou em
várias, ou seja, em paralelo. Esta última, como já se disse, otimiza
consideravelmente o tempo de simulação. Outra opção, no caso de se ter várias
simulações para processar, é gerar um arquivo do tipo batch que permite que a
simulação subseqüente tenha início assim que a simulação em curso se encerre.
Neste caso, este recurso implica na não utilização do CFX-Solver.
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Retomando o processamento no
a ser rodada, é possível acompanhar seu processamento através da tela do
programa (Figura 62).
Do lado esquerdo desta tela, é possível observar a evolução do critério de
convergência adotado, tanto para a massa e o momento, como
turbulência. A seguir
, observa
Figura 62:
Tela de início do processamento no
5.7 Post-Processing
:
Quando o processamento da simulação chega ao final, o
arquivo de resultados com extensão
CAPÍTULO 5: Simulação
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Retomando o processamento no
CFX-Solver
, quando a simulação começa
a ser rodada, é possível acompanhar seu processamento através da tela do
Do lado esquerdo desta tela, é possível observar a evolução do critério de
convergência adotado, tanto para a massa e o momento, como
, observa
-
se o andamento do processamento da simulação.
Tela de início do processamento no
CFX-Solver. Fonte:
Software CFX.
:
CFX-Post
Quando o processamento da simulação chega ao final, o
arquivo de resultados com extensão
*.res.
CAPÍTULO 5: Simulação
Computacional
157
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, quando a simulação começa
a ser rodada, é possível acompanhar seu processamento através da tela do
Do lado esquerdo desta tela, é possível observar a evolução do critério de
convergência adotado, tanto para a massa e o momento, como
para a
se o andamento do processamento da simulação.
Software CFX.
Quando o processamento da simulação chega ao final, o
CFX gera um
158
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
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Este arquivo é manipulável no CFX-Post, onde se podem obter diferentes
informações do escoamento, gerando-se, por exemplo, imagens dos vetores de
direção de vento; imagens dos contornos das velocidades de vento; imagens dos
coeficientes de pressão nas superfícies da área estudada; imagens das diferenças
de temperatura da área simulada, etc., que poderão ser vistas em seguida.
Também é possível trabalhar o escoamento simulado variando-se certos
dados de entrada da simulação, sem que o escoamento se modifique, mas
apenas permitindo a elaboração de novas imagens para estudos comparativos.
Podem-se gerar as mesmas imagens acima mencionadas variando, por
exemplo, a velocidade para a metade e para o dobro do valor adotado na
simulação.
5.7.1 Convergência
A confiabilidade dos resultados gerados na simulação é observada através
da convergência.
Para Cóstola (2006), “o principal sintoma apresentado por uma malha
‘grossa’, ou seja, não refinada o suficiente para garantir independência, é a
dificuldade na simulação em atingir resíduos adequados”.
As simulações de CFD são programadas em geral para atingir certos níveis
de convergência ou parar após um certo número de iterações caso a
convergência desejada não seja alcançada, sendo assim fundamental
checar qual a causa do término da simulação [...] COST (2004) aconselha
que o RMS obtido na simulação seja igual ou inferior a 10
-4
, enquanto CFX
(2003) indica que resíduos acima de 10
-4
, são muito pouco confiáveis.
(CÓSTOLA, 2006).
Os gráficos apresentados a seguir, extraídos do CFX-Post, permitem
observar Resíduos de Momento e Massa e Resíduos de Turbulência de todas as
simulações realizadas, comprovando que, em todos os casos, o RMS esperado foi
alcançado e as simulações encerraram-se em pouco mais de 100 iterações.
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
159
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Gráfico 24: RMS de Momento e Massa Simulação 1
Gráfico 25: RMS de Turbulência Simulação 1.
Gráfico 26: RMS de Momento e Massa Simulação2.
Gráfico 27: RMS de Turbulência Simulação 2.
Gráfico 28: RMS de Momento e Massa Simulação3.
Gráfico 29: RMS de Turbulência Simulação 3.
160
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
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Gráfico 30:RMS de Momento e Massa Simulação 4.
Gráfico 31: RMS de Turbulência Simulação 4.
Gráfico 32:RMS de Momento e Massa Simulação 5.
Gráfico 33: RMS de Turbulência Simulação 5.
Gráfico 34: RMS de Momento e Massa Simulação 6
Gráfico 35: RMS de Turbulência Simulação 6.
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
161
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5.7.2 Análise dos resultados obtidos
Foram escolhidas as seis quadras
internas de toda a área de estudo para
analisar os resultados das simulações
de maneira qualitativa e quantitativa
(Figura 63). Para cada cenário
proposto, observaram-se as alterações
na velocidade, direção de vento e
pressão no nível do pedestre.
A análise qualitativa deu-se por
meio da geração de imagens dos
vetores de velocidade em planta no nível do pedestre (planos P1, P2 e P3, ver
Figuras 64) e em corte (planos BB’, CC’, DD’, ver Figura 65) e dos os contornos
de pressão em planta no nível do pedestre (planos P1, P2 e P3, ver Figuras 64),
a uma altura de h=1,50m.
Figura 64: Planos no nível do pedestre. Figura 65: Planos verticais.
Destaca-se que, como a área estudada possui um relevo acidentado, os
planos P1, P2 e P3 têm origem em planos de diferentes níveis: P1 origina-se a
partir de um plano a 16m de altura do nível do mar, estando, portanto a 17,5m;
Figura 63: Quadras analisadas.
N
N
N
BB’
CC’
DD”
P1
P2
P3
162
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
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P2 origina-se a partir de um plano a 15m de altura do nível do mar, estando,
portanto a 16,5m; P3 origina-se a partir de um plano a 13m de altura do nível do
mar, estando, portanto a 14,5m.
Ainda durante a análise qualitativa, foram identificados alguns efeitos de
vento e destacados nas próprias imagens dos cortes de vetor de velocidade. Os
contornos de pressão foram destacados com um retângulo laranja nas imagens
de vetor de velocidade em planta e ampliados.
A análise quantitativa foi feita com o auxílio de monitor points – pontos
estrategicamente distribuídos nas quadras escolhidas, locados também a 1,50m
de altura, cujas alterações de velocidade e direção do vento foram monitoradas
para cada alteração de cenário proposto (Figura 66).
Figura 66: Monitor Points. Fonte: CFX Solver.
Para cada simulação, foi montada uma página contendo todas as imagens
das análises qualitativa e quantitativa mencionadas acima. A organização de
cada uma destas páginas foi a mesma para todas as simulações: no início da
página, uma tabela contendo os valores dos monitor points de velocidade (m/s)
e pressão (Pa); abaixo da tabela, uma imagem em planta contendo os vetores de
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
163
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velocidade no nível do pedestre (dos planos P1, P2 e P3) com as indicações dos
monitor points, dos cortes AA’, BB’, CC’ e DD’, e dos contornos de pressão; à
direita desta planta, o corte AA’ para explicitar o cenário proposto; abaixo desta
planta, os cortes BB’, CC’ e DD’ nela indicados, contendo os vetores de
velocidade; e abaixo destes cortes, a ampliação das plantas dos contornos de
pressão destacados na planta dos vetores de velocidade.
A Figura 67 a seguir traz algumas imagens que possibilitam a avaliação do
cenário atual. Na imagem “vetor velocidade em planta”, observa-se, dentre os
pontos monitorados, que o vento atinge a velocidade mínima de 0,4m/s no ponto
X24 e máxima de 5,1m/s no ponto X11. Há um significativo decréscimo na
velocidade nas áreas a sotavento, algumas até sem nenhum movimento do ar, e
um discreto incremento nesta velocidade nos pontos localizados a barlavento. É
também nas áreas a sotavento que o vento tende a mudar de direção,
especialmente no encontro com as arestas dos prédios, mas, em geral, não há
muitas mudanças da direção do vento.
Na imagem “vetor velocidade em corte”, percebe-se melhor os efeitos de
vento (destacados pelos retângulos pretos) ocasionados pela presença das
edificações. São mais comuns o efeito de canto ou de esquina, com aceleração
da velocidade do vento nas arestas das edificações; efeito de esteira, com
circulação do ar em redemoinho na área a sotavento; e áreas onde o edifício
dificulta e até impede a passagem do vento, provocando o efeito de barreira,
criando sombras de vento.
A imagem “contorno de pressão” evidencia a presença de apenas seis
pontos onde a pressão medida é positiva. Cinco deles encontram-se a barlavento
(X3, X6, X10, X18, X19) e apenas o X4, a sotavento.
164
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
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Figura 67: Avaliação do Cenário Atual. Fonte: CFX-Post.
SIMULAÇÃO 1: PARÂMETROS DE VENTO NOS PONTOS MONITORADOS [velocidade (m/s) / pressão (Pa)]
X1 [2,1/-0,50] X5 [2,7/-0,88] X9 [2,3/-0,24] X13 [2,2/-0,66] X17 [1,9/-0,27] X21 [1,8/-0,13]
X2 [1,4/-0,16] X6 [2,2/+1,90] X10 [2,5/+3,50] X14 [0,5/-0,47] X18 [3,7/+0,20] X22 [1,2/-0,16]
X3 [2,8/+0,16] X7 [1,1/-0,19] X11 [5,1/-0,66] X15 [2,4/-0,08] X19 [2,1/+0,64] X23 [2,2/-0,36]
X4 [1,1/+0,03] X8 [0,9/-2,40] X12 [1,5/-0,13] X16 [0,8/-0,61] X20 [2,4/-0,25] X24 [0,4/-1,90]
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
165
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Continuação daFigura 67: Avaliação do Cenário Atual. Fonte: CFX-Post.
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CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
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Algumas imagens que possibilitam a avaliação do cenário 1 – com prédios
de 04 pavimentos afastados em 7m (ver corte AA”) – são apresentadas na figura
68. Na imagem “vetor velocidade em planta”, observa-se, dentre os pontos
monitorados, que o vento atinge a velocidade mínima de 0,5m/s no ponto X8 e
máxima de 4,4m/s no mesmo ponto da simulação 1 (X11), menor que a do
cenário atual. Assim como no cenário atual, há um significativo decréscimo na
velocidade nas áreas a sotavento, algumas até sem nenhum movimento do ar, e
um discreto incremento nesta velocidade nos pontos localizados a barlavento.
Entretanto, a quantidade de áreas com ausência de vento ou velocidades
muito baixas é menor que no cenário atual. Mas, ainda que existam mais áreas
ventiladas, o vento entre os prédios atinge, em geral, velocidades baixas, assim
como na simulação anterior. Como é sabido, é nas áreas a sotavento que o vento
tende a mudar de direção, especialmente no encontro com as arestas dos
prédios, mas, em geral, não há muitas mudanças da direção do vento, se
comparado com o cenário atual.
Na imagem “vetor velocidade em corte”, observam-se os efeitos de vento
(destacados pelos retângulos pretos) decorrentes da presença das edificações.
São mais comuns o efeito de canto, com aceleração da velocidade do vento nas
arestas das edificações, e o efeito de barreira, com a presença de áreas onde o
edifício dificulta e até impede a passagem do vento, provocando sombras de
vento.
A imagem “contorno de pressão” exibe seis pontos de pressão positiva,
sendo quatro localizados em zonas de alta pressão (X3, X6, X9, X10), a
barlavento, e dois (X7 e X14) localizados em zona de baixa pressão, a sotavento.
Como no cenário anterior havia um só ponto de pressão positiva a sotavento e
no cenário 1 há dois, pode-se dizer que este possui áreas mais turbulentas.
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
167
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Figura 68: Avaliação do Cenário 1. Fonte: CFX-Post.
SIMULAÇÃO 2: PARÂMETROS DE VENTO NOS PONTOS MONITORADOS [velocidade (m/s) / pressão (Pa)]
X1 [1,8/-0,34] X5 [2,7/-0,77] X9 [2,5/+0,15] X13 [2,0/-0,67] X17 [1,7/-0,23] X21 [1,2/-0,25]
X2 [1,3/-0,10] X6 [1,7/+0,93] X10 [2,0/+1,20] X14 [0,7/+0,56] X18 [3,0/-0,20] X22 [1,0/-0,16]
X3 [3,3/+0,59] X7 [1,3/+0,08] X11 [4,4/-0,43] X15 [1,6/-0,51] X19 [1,5/-0,05] X23 [2,4/-0,02]
X4 [0,7/0,00] X8 [0,5/-1,80] X12 [1,0/-0,17] X16 [0,9/-0,50] X20 [1,8/-0,15] X24 [0,9/-1,50]
168
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Continuação da Figura 68: Avaliação do Cenário 1. Fonte: CFX-Post.
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
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A Figura 69 reúne imagens para avaliação do cenário 2, com prédios de 04
pavimentos mais afastados que no cenário anterior, agora em 11m (ver corte
AA”). Na representação do “vetor velocidade em planta”, observa-se, dentre os
pontos monitorados, que o vento atinge a velocidade mínima de 0,6m/s nos
pontos X8 e X24 e máxima de 5,2m/s no mesmo ponto das simulações
anteriores (X11). Assim como nos cenários anteriores, há um significativo
decréscimo ou inexistência da velocidade nas áreas a sotavento, e um discreto
incremento nesta velocidade nos pontos localizados a barlavento.
Assim como aconteceu no cenário 1, há uma diminuição ainda maior nas
áreas com ausência de vento ou velocidades muito baixas, mas, também ainda
são baixas as velocidades do vento entre os prédios. Como já foi dito, é também
nas áreas a sotavento que o vento tende a mudar de direção, especialmente no
encontro com as arestas dos prédios, mas, em geral, não há muitas mudanças
da direção do vento, assim como nas simulações anteriores.
Os efeitos de vento (destacados pelos retângulos pretos) decorrentes da
presença das edificações podem ser observados na imagem “vetor velocidade em
corte”. São mais comuns o efeito de esquina, com aceleração da velocidade do
vento nas arestas das edificações, e o efeito de barreira, com a presença de
áreas onde o edifício dificulta e até impede a passagem do vento, provocando
sombras de vento.
Em relação ao cenário atual, a simulação do presente cenário mostra uma
diminuição nos pontos de pressão positiva de seis para cinco pontos (X3, X4, X6,
X10, X19), sendo quatro deles (X3, X6, X10, X19) localizados a barlavento e os
demais a sotavento, demonstrando uma diminuição da turbulência em relação ao
cenário 1 (ver imagem “contorno de pressão”), provavelmente devido ao
aumento do afastamento entre os edifícios propostos.
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CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
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u
Figura 69: Avaliação do Cenário 2. Fonte: CFX-Post.
SIMULAÇÃO 3: PARÂMETROS DE VENTO NOS PONTOS MONITORADOS [velocidade (m/s) / pressão (Pa)]
X1 [2,2/-0,41] X5 [3,1/-0,59] X9 [2,5/-0,26] X13 [2,1/-0,71] X17 [1,5/-0,23] X21 [1,2/-0,33]
X2 [1,7/-0,17] X6 [2,4/+1,90] X10 [2,8/+2,20] X14 [0,8/-0,22] X18 [3,7/-0,33] X22 [0,9/-0,09]
X3 [3,3/+0,19] X7 [1,3/-0,11] X11 [5,2/-0,63] X15 [2,5/-0,15] X19 [2,0/+0,55] X23 [2,6/-0,25]
X4 [1,4/+0,02] X8 [0,6/-2,20] X12 [1,7/-0,26] X16 [1,0/-0,59] X20 [2,3/-0,38] X24 [0,6/-1,80]
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
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Continuação da Figura 69: Avaliação do Cenário 2. Fonte: CFX-Post.
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A seguir, a Figura 70 apresenta algumas imagens da simulação 4 que
possibilitam a avaliação do cenário 3. Na imagem “vetor velocidade em planta”,
observa-se, em relação às simulações anteriores, uma redução considerável nas
velocidades mínima e máxima do vento nos pontos monitorados,
respectivamente 0,1m/s no ponto X8 e 4,3m/s no ponto X11.
Há um maior decréscimo na velocidade nas áreas a sotavento, e a
quantidade de áreas sem nenhum movimento do ar é consideravelmente maior
que todas as situações anteriores, de modo que nem nos pontos localizados a
barlavento nota-se incremento na velocidade do vento.
Também nesta simulação, nas áreas a sotavento o vento tende a mudar
de direção, especialmente no encontro com as arestas dos prédios. Mas, em
geral, continua sem haver mudanças da direção do vento, se comparado com o
cenário atual e com os demais.
Na imagem “vetor velocidade em corte”, observa-se um aumento da altura
da camada limite em relação às simulações anteriores, decorrente do acréscimo
do gabarito proposto. Os efeitos de vento mais comuns (destacados pelos
retângulos pretos) decorrentes da presença das edificações também são o efeito
de esquina, com aceleração da velocidade do vento nas arestas das edificações,
e o efeito de barreira, com a presença de áreas onde o edifício dificulta e até
impede a passagem do vento, provocando sombras de vento.
A imagem “contorno de pressão” demonstra que diminuíram ainda mais os
pontos de pressão positiva para quatro (X2, X3, X6, X7), sendo três localizados
em zonas de alta pressão a barlavento (X2, X3, e X7) e apenas o X6 em zona de
baixa pressão, a sotavento. Trata-se, portanto de um cenário bem menos
turbulento que os anteriores, provavelmente devido à diminuição da velocidade
do vento.
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
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o
Figura 70: Avaliação do Cenário 3. Fonte: CFX-Post.
SIMULAÇÃO 4: PARÂMETROS DE VENTO NOS PONTOS MONITORADOS [velocidade (m/s) / pressão (Pa)]
X1 [2,7/-0,24] X5 [4,1/-0,45] X9 [3,4/-0,49] X13 [1,5/-0,30] X17 [0,9/-0,29] X21 [1,0/-0,35]
X2 [3,2/+0,14] X6 [2,4/+1,40] X10 [1,1/-0,06] X14 [1,4/-0,07] X18 [2,5/-1,10] X22 [0,7/-0,18]
X3 [3,6/+0,38] X7 [2,2/+0,04] X11 [4,3/-0,24] X15 [1,3/-0,69] X19 [1,3/-0,37] X23 [2,4/-0,29]
X4 [1,5/-0,10] X8 [0,1/-2,10] X12 [2,7/-0,08] X16 [1,6/-0,45] X20 [1,7/-0,34] X24 [0,3/-1,40]
174
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
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Continuação da Figura 70: Avaliação do Cenário 3. Fonte: CFX-Post.
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O cenário 4, com edifícios de gabarito de 17 pavimentos afastados em
19m, pode ser avaliados por meio da Figura 71 que apresenta algumas imagens
da simulação 5. Na imagem “vetor velocidade em planta”, também se observa,
assim como na simulação anterior, uma redução considerável nas velocidades
mínima e máxima do vento nos pontos monitorados, se comparado ao cenário
atual, respectivamente 0,5m/s no ponto X4 e 4,1m/s no ponto X11.
Também há um decréscimo na velocidade nas áreas a sotavento, e a
quantidade de áreas de ar parado é consideravelmente maior que as simulações
1 a 3, de modo que nem nos pontos localizados a barlavento nota-se incremento
na velocidade do vento. Há um discreto aumento na velocidade somente em
relação à simulação 4, cuja diferença de cenário está apenas na presença dos
pilotis no térreo, o que demonstra uma sensível melhoria no todo.
Nas áreas a sotavento, o vento também tende a mudar de direção no
encontro com as arestas dos prédios, sofrendo apenas leves inclinações.
Assim como no cenário 3, na imagem “vetor velocidade em corte”,
observa-se um aumento da altura da camada limite em relação às simulações
anteriores, decorrente do acréscimo do gabarito proposto. Os efeitos de vento
mais comuns (destacados pelos retângulos pretos) decorrentes da presença das
edificações também são o efeito de esquina, com aceleração da velocidade do
vento nas arestas dos edificios, e o efeito de barreira, com áreas onde o edifício
dificulta e até impede a passagem do vento, provocando sombras de vento.
A imagem “contorno de pressão” mostra cinco pontos (X2, X3, X6, X7, X8)
de pressão positiva, sendo três localizados a barlavento (X2, X3, e X7) e dois (X6
e X8), a sotavento. A presença de um ponto de pressão positivo a mais que o
cenário anterior deve ter se dado em decorrência da presença dos pilotis que
facilitaram a passagem do vento, originando novas zonas de alta pressão.
176
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
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Figura 71: Avaliação do Cenário 4. Fonte: CFX-Post.
SIMULAÇÃO 5: PARÂMETROS DE VENTO NOS PONTOS MONITORADOS [velocidade (m/s) / pressão (Pa)]
X1 [2,1/-0,20] X5 [3,7/-0,16] X9 [2,7/-0,38] X13 [1,5/-0,25] X17 [1,2/-0,18] X21 [0,9/-0,31]
X2 [1,9/+0,13] X6 [1,9/+1,10] X10 [1,0/+0,17] X14 [0,9/-0,05] X18 [2,8/-0,50] X22 [0,8/-0,15]
X3 [3,3/+0,69] X7 [1,4/+0,26] X11 [4,1/-0,22] X15 [1,3/-0,65] X19 [1,4/-0,20] X23 [2,2/-0,19]
X4 [0,5/-0,08] X8 [0,6/-2,10] X12 [1,3/-0,02] X16 [1,0/-0,44] X20 [1,7/-0,27] X24 [0,7/-1,30]
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
177
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Continuação da Figura 71: Avaliação do Cenário 4. Fonte: CFX-Post.
178
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
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Pode-se avaliar o cenário 5, com edifícios de gabarito de 17 pavimentos e
afastamentos variados, por meio da análise dos resultados da simulação 6,
Figura 72 a seguir. Na imagem “vetor velocidade em planta”, observa-se, dentre
os pontos monitorados, que o vento atinge a velocidade mínima de 0,3m/s no
ponto X8 e máxima de 4,1m/s no ponto X11.
Como nas simulações 4 e 5, repete-se um significativo decréscimo na
velocidade nas áreas a sotavento, algumas até sem nenhum movimento do ar, e
um discreto incremento nesta velocidade nos pontos localizados a barlavento. É
também nas áreas a sotavento que o vento tende a mudar de direção,
especialmente no encontro com as arestas dos prédios, sem que haja, no
entanto, muitas mudanças da direção do vento.
Na imagem “vetor velocidade em corte”, percebe-se uma diminuição da
altura da camada limite em relação à simulação 5. Observam-se ainda os efeitos
de vento (destacados pelos retângulos pretos) decorrentes da presença das
edificações. É mais comum o efeito de canto ou esquina, com aceleração da
velocidade do vento nas arestas dos edifícios; efeito de esteira aparece em
menor numero que nos cenários anteriores, com circulação do ar em redemoinho
na área a sotavento e um menor número de áreas onde o edifício dificulta e até
impede a passagem do vento, pelo efeito de barreira, criando sombras de vento.
A imagem “contorno de pressão” mostra um aumento significativo de
zonas de alta pressão, demonstrando um incremento na velocidade do vento
decorrente da diferença de gabaritos dos edifícios implantados, que favoreceram
o movimento do ar. São dez pontos de pressão positiva, sendo cinco deles
localizados a barlavento (X2, X3, X6, X7 e X9) e a outra metade (X1, X4, X5,
X10 e X12), a sotavento, em zonas de baixa pressão, indicando o maior aumento
da turbulência de todos os cenários anteriores.
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
179
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Figura 72: Avaliação do Cenário 5. Fonte: CFX-Post.
SIMULAÇÃO 6: PARÂMETROS DE VENTO NOS PONTOS MONITORADOS [velocidade (m/s) / pressão (Pa)]
X1 [2,0/+0,16] X5 [3,7/+0,27] X9 [2,7/+0,12] X13 [1,9/-0,01] X17 [1,0/-0,27] X21 [1,0/-0,25]
X2 [1,6/+0,10] X6 [1,5/+0,76] X10 [1,6/+0,38] X14 [0,9/-0,11] X18 [2,6/-0,77] X22 [0,7/-0,14]
X3 [3,5/+0,81] X7 [1,8/+0,34] X11 [4,1/-0,18] X15 [1,4/-0,48] X19 [1,3/-0,14] X23 [2,2/-0,18]
X4 [0,8/+0,13] X8 [0,3/-1,30] X12 [1,7/+0,02] X16 [1,2/-0,30] X20 [1,7/-0,23] X24 [0,5/-1,10]
180
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
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Continuação da Figura 72: Avaliação do Cenário 5. Fonte: CFX-Post.
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
181
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Outra análise das simulações foi feita avaliando-se os resultados das
pressões diretamente nas envoltórias dos edifícios propostos. Seu objetivo é
demonstrar mais uma possibilidade de utilização destes resultados que não
apenas para o meio urbano, mas para o projeto e detalhamento do edifício.
Foram geradas duas imagens em perspectivas para cada simulação
mostrando, em cada uma delas, duas fachadas adjacentes de cada prédio. Por
meio desta avaliação é possível definir, por exemplo, a melhor quantidade e
distribuição dos apartamentos em planta, e até as fachadas para melhor
disposição das aberturas de entrada e saída de ar, precisando sua localização.
A Figura 73 traz duas perspectivas do cenário atual voltadas para Nordeste
e Sudoeste respectivamente, onde se percebe que as pressões nas fachadas
mais inclinadas para Norte, Oeste e Sul apresentam valores negativos e positivos
entre -9 e +20 aproximadamente, sendo indicadas, a princípio, para aberturas
de saída de ar e entrada. As pressões nas fachadas voltadas para Leste
apresentam principalmente coeficientes positivos, sendo mais recomendadas
para aberturas de entrada. Nos edifícios mais altos estão as maiores pressões.
Figura 73: Perspectivas NE e SO do Cenário Atual. Fonte: CFX-Post.
No Cenário 1, observado nas perspectivas da Figura 74, NE e SO
respectivamente, as fachadas inclinadas para Norte, Oeste e Sul também
182
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
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apresentam valores negativos e positivos entre aproximadamente –8 e +5,
podendo receber tanto aberturas de entrada como de saída. As pressões
positivas mais altas concentram-se nas fachadas voltadas para o Leste, que são
mais indicadas, por exemplo, para a colocação de aberturas de entrada de vento.
Recomendam-se pavimentos com dois apartamentos, voltados para N e S, para
garantir a ventilação cruzada.
Figura 74: Perspectivas NE e SO do Cenário 1. Fonte: CFX-Post.
Na Figura 75 do Cenário 2, as perspectivas voltadas para Nordeste e
Sudeste, respectivamente, mostram que as pressões nas fachadas mais
inclinadas para Norte e Sul apresentam valores negativos e positivos entre
aproximadamente -13 e +7, sendo indicadas, a princípio, para aberturas de
entrada e saída de ar.
Figura 75: Perspectivas NE e SE do Cenário 2. Fonte: CFX-Post.
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
183
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Além disso, a
s fachadas voltadas para Leste apresentam
principalmente
coeficientes positivos entre +2 e +23, sendo mais recomendadas para aberturas
de entrada. Aqui também se recomendam dois apartamentos por pavimento,
voltados para N e S, para garantir a ventilação cruzada.
No Cenário 3, observados nas perspectivas NE e SO da Figuras 76, as
fachadas inclinadas para Norte, Oeste e Sul também apresentam valores
negativos e positivos entre aproximadamente –7 e +5, podendo receber
aberturas de entradas, mas principalmente de saída de ar. As fachadas voltadas
para o Leste são mais indicadas, por exemplo, para a colocação de aberturas de
entrada de vento, principalmente nos edifícios da fileira de trás, onde se
encontram as maiores áreas com pressões positivas, chegando até +24. Aqui
permanece a recomendação para a disposição de pavimentos com dois
apartamentos, voltados para N e S, para garantir a ventilação cruzada.
Figura 76: Perspectivas NE e SO do Cenário 3. Fonte: CFX-Post.
Nas perspectivas NE e SO da Figuras 77 (Cenário 4), percebe-se que as
fachadas inclinadas para Norte, Oeste e Sul também apresentam valores
negativos e positivos entre aproximadamente –19 e +6. Voltadas para o Leste
estão as fachadas mais indicadas para disposição de aberturas de entrada de ar,
184
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
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principalmente nos edifícios da fileira de trás, onde também se encontram as
maiores áreas com pressões positivas, chegando até +25. Para a ventilação ser
cruzada, recomendam-se dois apartamentos por pavimento, voltados para N e S.
Figura 77: Perspectivas NE e SO do Cenário 4. Fonte: CFX-Post.
A Figura 78 do cenário 5 traz duas perspectivas voltadas para Nordeste e
Sudoeste, respectivamente, onde se observa que as pressões nas fachadas mais
inclinadas para Norte, Oeste e Sul apresentam valores negativos e positivos
entre -18 e +6 aproximadamente, sendo indicadas, para aberturas de entrada e
saída de ar. As pressões das fachadas voltadas para Leste apresentam
coeficientes negativos entre -6 e -0,3 e, principalmente, positivos, entre +6 e
+24, sendo mais recomendadas para aberturas de entrada.
Figura 78: Perspectivas NE e SO do Cenário 5. Fonte: CFX-Post.
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
185
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Os edifícios de 6, 10 e, principalmente de 17 pav. recebem as maiores
pressões positivas e, em todos eles, recomenda-se a distribuição de dois
apartamentos por pavimento, voltados para N e S.
5.8 As limitações das simulações
Como foi dito, as simulações para a segunda predominância de vento não
atingiram os valores mínimos de resíduos esperado (10
-4
). Todos os resíduos da
simulação do cenário atual, realizadas para o vento (E), ficaram dentro do
mínimo aceitável, e o resíduo de massa foi o menor, igual a 9.8E
-06
(Tabela 17).
Tabela 17: Quantidades do Cenário Atual – direção E.
QUANTIDADES
DO
CENÁRIO ATUAL
DIREÇÃO
(E)
Variáveis Equação Início da simulação
RMS
(iteração=121)
Momento e
Massa
U
-
Mom
2.93712E+01
1.0E
-
04
V
-
Mom
2.93712E+01
7.8E
-
05
W
-
Mom
2.93712E+01
3.4E
-
05
P
-
Mass
2.93712E+01
9.8E
-
06
Turbulência
K
-
TurbKE
2.93712E+01
1.1E
-
04
E
-
Diss.K
2.93712E+01
5.0E
-
05
Os resíduos da simulação do cenário atual para a direção NE não
diminuíram progressivamente, e aumentaram após contínuas iterações. Na
última iteração (570), apenas as quantidades de momento (W-Mom) e massa (P-
Mass) cobriram o valor mínimo de 10
-4
, chegando a 5.0E
-04
e 8.1E
-04
(Tabela 18).
Tabela 18: Quantidades do Cenário Atual - direção NE.
QUANTIDADES CENÁRIO ATUAL
DIREÇÃO
(NE)
Variáveis Equação Início da simulação
RMS
(iteração=570)
Momento e
Massa
U
-
Mom
3.05221E+01
3.0E
-
03
V
-
Mom
3.05221E+01
3.1E
-
03
W
-
Mom
3.05221E+01
5.0E
-
04
P
-
Mass
3.05221E+01
8.1E
-
04
Turbulência
K
-
TurbKE
3.05221E+01
1.1E
-
03
E
-
Diss.K
3.05221E+01
3.1E
-
03
186
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
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Entretanto, a iteração 564 – anterior à iteração 570 – chegou a apresentar
resíduos menores. A quantidades de momento (W-Mom) e massa (P-Mass) e
turbulência (K-TurbKE e E-Diss.K) foram de 1.2E
-04
, 4.2E
-04
, 6.6E
-04
, 8.7E
-04
,
respectivamente (Tabela 19).
Tabela 19: Quantidades do Cenário Atual - direção NE.
QUANTIDADES CENÁRIO ATUAL
DIREÇÃO
(NE)
Variáveis Equação Início da simulação
RMS
(iteração=564)
Momento e
Massa
U
-
Mom
3.05221E+01
1.6
E
-
0
3
V
-
Mom
3.05221E+01
1.1
E
-
0
3
W
-
Mom
3.05221E+01
1.2
E
-
0
4
P
-
Mass
3.05221E+01
4.2
E
-
0
4
Turbulência
K
-
TurbKE
3.05221E+01
6.6
E
-
0
4
E
-
Diss.K
3.05221E+01
8.7
E
-
0
4
Os gráficos abaixo permitem visualização do que foi dito acima. Os
gráficos de momento e massa da simulação do cenário atual com direção E e NE
apresentam, respectivamente, uma linha de resíduos decrescente ao longo das
iterações (Gráfico 36) e uma série de loops com picos e vales demonstrando ora
uma grande, ora uma pequena quantidade de resíduos (Gráficos 37).
Gráfico 36: RMS de Momento e Massa Simulação 1
- direção E.
Gráfico 37: RMS de Momento e Massa Simulação
1 - direção NE.
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
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Os gráficos de turbulência dessas mesmas simulações também
apresentam, respectivamente, uma linha de resíduos decrescente ao longo das
iterações (Gráfico 38) e uma série de loops com picos e vales demonstrando ora
uma grande, ora uma pequena quantidade de resíduos (Gráficos 39).
Gráfico 38: RMS de Turbulência Simulação 1 -
direção E.
Gráfico 39: RMS de Turbulência Simulação
1 - direção NE.
A primeira providência na tentativa de identificar possíveis causas da não
convergência da simulação para a direção NE foi a verificação do perfil de
velocidade do vento. Foram geradas imagens dos vetores de velocidade em
planos a 25m, 50m, 75m, 100m, 125m e 150m de altura, a partir das quais se
verifica que o perfil de velocidade do vento está correto, pois há um incremento
da velocidade com o aumento da altura dos planos.
Nos planos mais baixos (25m e 50m), encontram-se as menores
velocidades, entre 1 e 6m/s. Já nos planos mais altos, a velocidade é condizente
com a velocidade de entrada de 7m/s, definida no arquivo ccl. Além disso,
observa-se também a correta definição da direção do Nordeste, como área de
entrada (Figuras 79, 80, 81, 82, 83, 84, extraídas do CFX-Post).
188
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
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Figura 79: Vetor Velocidade (25m).
Figura 80: Vetor Velocidade (50m).
N
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189
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Figura 81: Vetor Velocidade (75m).
Figura 82: Vetor Velocidade (100m).
N
190
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Figura 83: Vetor Velocidade (125m).
Figura 84: Vetor Velocidade (150m).
N
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
191
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Ainda que haja uma grande quantidade de resíduos na simulação NE, a
verificação dos perfis de vento permite considerar os seus resultados como
parcialmente confiáveis. Acredita-se que eles sirvam para se proceder a análises
gerais e, dificilmente, para análises pontuais, pois não se pode afirmar que os
resultados dos monitor points extraídos não tenham caído em células
desbalanceadas – aquelas com uma quantidade de massa, momento ou
turbulência na entrada muito diferente da saída. Podem-se fazer comparações
úteis com os vetores de velocidade e direção dos ventos entre as duas direções.
Comparando-se as duas simulações – para direção E e NE – observa-se
que os vetores de velocidade no nível do pedestre no plano P1 (16m) evidenciam
uma equivalência em área com baixas velocidades de vento, principalmente na
segunda fileira de quadras. Na simulação para direção NE, observa-se que as
demais fileiras de quadras apresentam um melhor escoamento do ar, que atinge
maiores alcances e maiores velocidades. Na simulação NE a área de varredura é
maior e há uma pequena diminuição das áreas sem vento (Figuras 85 e 86).
Figura 85: Vetor Velocidade (P1) – direção E.
Figura 86: Vetor Velocidade (P1) – direção NE.
No plano P2 (15m), os vetores de velocidade no nível do pedestre da
simulação NE apresentam áreas com menos velocidades baixas que na simulação
N
N
192
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
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E, em todas as fileiras de quadras. Assim como no plano anterior, na simulação
para direção NE, apresenta um melhor escoamento do ar, que atinge maiores
alcances e maiores velocidades. Na simulação NE também há uma diminuição
significativa das áreas sem vento, que ficam mais espaçadas (Figuras 87 e 88).
Figura 87: Vetor Velocidade (P2) – direção E. Figura 88: Vetor Velocidade (P2) – direção NE.
No nível do pedestre do plano P3 (13m), as maiores alterações nas
velocidades do vento observadas na simulação da direção NE encontram-se na
primeira fileira de quadras, onde há um incremento considerável. No geral, a
dinâmica do vento é muito parecida nas duas simulações (Figuras 89 e 90).
Figura 89: Vetor Velocidade (P3) – direção E. Figura 90: Vetor Velocidade (P3) – direção NE.
N
N
N
N
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
193
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Como se viu nas Figuras 85 a 90, o efeito de vento mais comum na
simulação da direção NE é a sombra de vento, que ocorre quando o fluxo de
vento se separa da superfície dos edifícios, formando zonas de estagnação do ar
a sotavento. Pelo fato de o vento incidir praticamente nas quinas dos edifícios,
observa-se também a formação de áreas marcadas pelo efeito de canto, com
aceleração da velocidade do vento nos ângulos do edifício.
A observação das pressões em pontos monitorados, por sua vez, requer
resultados com menor número de resíduos, pois, como foi dito, não se pode
garantir que os valores medidos não sejam tomados em células desbalanceadas.
A partir de toda esta análise, verifica-se que os ventos que incidem com
ângulos agudos nas fachadas e nas quinas dos edifícios – como no caso das
simulações para direção NE (45°) – apresentam maior dificuldade de atingir a
convergência que as simulações para direções que incidem com ângulos
praticamente perpendiculares às fachadas, e áreas litorâneas.
Devido à necessidade de otimização da capacidade computacional para
realizar simulações em áreas de dimensões urbanas, acredita-se que os fatores
que tenham dificultado a convergência da simulação para a direção NE possam
estar relacionados exatamente com os quesitos que não puderam ser checados.
Apesar de terem sido rodadas simulações em até cinco computadores em
paralelo, no LABAUT, não puderam ser verificados o refinamento da malha e
aumento do domínio, que implicaria no número maior de elementos de malha e
no maior tempo de processamento.
194
CAPÍTULO 5: Simulação Computacional
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CAPÍTULO
6
Considerações finais
CAPÍTULO 6: Considerações Finais
197
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6. CONSIDERAÇÕES FINAIS
A preocupação inicial trazida por este trabalho residia na tendência à
verticalização das avenidas litorâneas de cidades brasileiras consolidada em
Fortaleza/CE, Recife/PE, Vitória/ES, Rio de Janeiro/RJ, Santos/SP, Balneário
Camboriú/SC, etc. e que já iniciada nas proximidades da Avenida Litorânea, na
cidade de São Luís/MA.
Durante seu desenvolvimento, na tentativa de estabelecer uma relação
entre um processo de verticalização proposto para um trecho dessa avenida
ludovicense e a ventilação natural no seu entorno, o interior do bairro Calhau,
observa-se um esforço em conhecer o estado da arte da pesquisa, procedendo-
se inclusive a estudos de Mecânica dos Fluidos – buscando-se conhecer as
propriedades físicas do ar em movimento no meio urbano – e de simulação
computacional.
Soma-se a este esforço, uma minuciosa pesquisa sobre a cidade de São
Luís e seu clima; o bairro Calhau e as diferentes formas de ocupação
encontradas na Avenida Litorânea; e o conjunto de leis que regem o seu
crescimento, observando-se sempre a preocupação desta legislação em
assegurar o conforto ambiental dos edifícios e da cidade.
Foi necessário também um detalhamento da área estudada que envolveu
desde o levantamento fotográfico e físico-arquitetônico das edificações lá
existentes, como um procedimento de medição in loco de elementos climáticos
de velocidade e direção de vento, temperatura e umidade relativa do ar – dados
estes comparados com os provenientes de estações de coleta de dados
climáticos existentes nessa cidade.
198
CAPÍTULO 6: Considerações Finais
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A construção de todo esse repertório viabilizou a definição de cinco
diferentes cenários de verticalização em um trecho determinado na área
estudada, variando-se o gabarito, os afastamentos laterais e a tipologia dos
edifícios. Em seguida, estes cenários foram simulados no Ansys CFX Software,
para que se pudesse verificar sua influência nos padrões de velocidade e direção
do vento e pressão no nível do pedestre monitorados em 24 pontos distribuídos
em um conjunto de seis quadras do entorno (Tabela 20).
Tabela 20: Velocidade (m/s) e pressão (Pa) nos pontos monitorados.
VELOCIDADE (m/s) / PRESSÃO (Pa)
Pontos
Cenário
Atual
Cenário 1 Cenário 2 Cenário 3
Cenário 4 Cenário 5
P1 2,1/ -0,50 1,8/ -0,34 2,2/ -0,41 2,7/ -0,24 2,1/ -0,20 2,0/ +0,16
P2 1,4/ -0,16 1,3/ -0,10 1,7/ -0,17 3,2/+0,14 1,9/ +0,13 1,6/ +0,10
P3 2,8/ +0,16
3,3/ +0,59 3,3/ +0,19 3,6/ +0,38 3,3/ +0,69 3,5/ +0,81
P4 1,1/ +0,03
0,7/ 0,00 1,4/ +0,02 1,5/ -0,10 0,5/ -0,08 0,8/ +0,13
P5 2,7/ -0,88 2,7/ -0,77 3,1/ -0,59 4,1/ -0,45 3,7/ -0,16 3,7/ +0,27
P6 2,2/ +1,90
1,7/ +0,93 2,4/ +1,90 2,4/ +1,40 1,9/ +1,10 1,5/ +0,76
P7 1,1/ -0,19 1,3/ +0,08 1,3/ -0,11 2,2/ +0,04 1,4/ +0,26 1,8/ +0,34
P8 0,9/ -2,40 0,5/ -1,80 0,6/ -2,20 0,1/ -2,10 0,6/ -2,10 0,3/ -1,30
P9 2,3/ -0,24 2,5/ +0,15 2,5/ -0,26 3,4/ -0,49 2,7/ -0,38 2,7/ +0,12
P10 2,5/ +3,50
2,0/ +1,20 2,8/ +2,20 1,1/ -0,06 1,0/ +0,17 1,6/ +0,38
P11 5,1/ -0,66 4,4/ -0,43 5,2/ -0,63 4,3/ -0,24 4,1/ -0,22 4,1/ -0,18
P12 1,5/ -0,13 1,0/ -0,17 1,7/ -0,26 2,7/ -0,08 1,3/ -0,02 1,7/ +0,02
P13 2,2/ -0,66 2,0/ -0,67 2,1/ -0,71 1,5/ -0,30 1,5/ -0,25 1,9/ -0,01
P14 0,5/ -0,47 0,7/ +0,56 0,8/ -0,22 1,4/ -0,07 0,9/ -0,05 0,9/ -0,11
P15 2,4/ -0,08 1,6/ -0,51 2,5/ -0,15 1,3/ -0,69 1,3/ -0,65 1,4/ -0,48
P16 0,8/ -0,61 0,9/ -0,50 1,0/ -0,59 1,6/ -0,45 1,0/ -0,44 1,2/ -0,30
P17 1,9/ -0,27 1,7/ -0,23 1,5/ -0,23 0,9/ -0,29 1,2/ -0,18 1,0/ -0,27
P18 3,7/ +0,20
3,0/ -0,20 3,7/ -0,33 2,5/ -1,10 2,8/ -0,50 2,6/ -0,77
P19 2,1/ +0,64
1,5/ -0,05 2,0/ +0,55 1,3/ -0,37 1,4/ -0,20 1,3/ -0,14
P20 2,4/ -0,25 1,8/ -0,15 2,3/ -0,38 1,7/ -0,34 1,7/ -0,27 1,7/ -0,23
P21 1,8/ -0,13 1,2/ -0,25 1,2/ -0,33 1,0/ -0,35 0,9/ -0,31 1,0/ -0,25
P22 1,2/ -0,16 1,0/ -0,16 0,9/ -0,09 0,7/ -0,18 0,8/ -0,15 0,7/ -0,14
P23 2,2/ -0,36 2,4/ -0,02 2,6/ -0,25 2,4/ -0,29 2,2/ -0,19 2,2/ -0,18
P24 0,4/ -1,90 0,9/ -1,50 0,6/ -1,80 0,3/ -1,40 0,7/ -1,30 0,5/ -1,10
Inicialmente, objetivou-se simular tanto a primeira como a segunda
predominâncias de vento características da cidade (E e NE), pois ambas
CAPÍTULO 6: Considerações Finais
199
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apresentam freqüências de ocorrência bastante significativas, sendo
caracterizada como primeira predominância, nos três anos de medição avaliados,
a direção E, e, nos dois dias de medição in loco, a direção NE. De modo que,
nesta pesquisa, a direção Leste foi definida como a primeira predominância e
Nordeste, a segunda.
Em relação às simulações para o vento proveniente do Leste, foi possível
estabelecer as seguintes relações entre o cenário atual e os cenários propostos
na área estudada:
- quanto menores foram os afastamentos laterais entre os edifícios propostos,
maiores foram a velocidade e o alcance do vento no nível do pedestre,
conseqüentemente, houve uma redução nas áreas sem vento neste nível, como
se observou no cenário 1;
- o aumento nos afastamentos laterais entre os edifícios propostos provocou uma
diminuição nas áreas de pressão positiva (cenário 2);
- o aumento no gabarito dos edifícios propostos para quatro pavimentos
provocou um incremento significativo na velocidade do vento no nível do
pedestre (cenário 2);
- o acréscimo no gabarito dos edifícios propostos para dezessete pavimentos
provocou o aumento da altura da camada limite, a diminuição na velocidade do
vento e o aumento de áreas sem movimento de ar (cenário 3);
- a presença de pilotis nos prédios de 17 pavimentos provocou um incremento na
velocidade do vento e maior alcance do mesmo (cenário 4).
- a combinação de edifícios com diferentes gabaritos (quatro, seis, dez e
dezessete pavimentos) provocou um aumento significativo nas zonas de alta
pressão, e o decorrente incremento na velocidade do vento, favorecendo a
movimentação do ar (cenário 5).
200
CAPÍTULO 6: Considerações Finais
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- em todos os cenários, observou-se que, quanto maior a pressão positiva em
áreas a sotavento, maior a turbulência nas mesmas.
Estabelecidas as relações acima, observa-se que a importância da
utilização dos resultados obtidos dá-se tanto na fase inicial do planejamento
urbano, como no momento de detalhamento do projeto do edifício, pois, estes
resultados permitem:
- identificar e comparar os efeitos de vento provocados pela presença das
edificações existentes e dos cenários propostos;
- estabelecer possível relação ótima entre altura e afastamento entre as
edificações existentes e propostas, desde que propostos mais cenários para
verificação de sua influência;
- avaliar pressão no nível do pedestre;
- avaliar pressão nas fachadas dos edifícios;
- a partir da avaliação da pressão, sugerir melhor distribuição dos apartamentos
nos diferentes pavimentos, ou nos diferentes edifícios, dependendo de sua
localização;
- a partir da avaliação da pressão, sugerir melhor localização de aberturas
(entrada e saída de vento) nas diferentes fachadas em função também de sua
localização;
- investigar os locais (quadras, fileiras de quadras) onde a verticalização pode
trazer efeitos positivos ou negativos, como turbulência, zonas de alta pressão,
que comprometam o conforto do pedestre, dentre outros.
Em relação ao vento proveniente do Nordeste, infelizmente, na simulação
realizada para esta segunda predominância, a convergência adotada não atingiu
o mínimo de resíduos recomendado, igual ou inferior a 10
-4
(FRANKE, 2004) e
estes não diminuíram progressivamente. O que se observou foi que, nestas
CAPÍTULO 6: Considerações Finais
201
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simulações, os perfis de velocidade e direção de vento foram simulados
corretamente, de maneira que seus resultados são parcialmente confiáveis,
podendo ser utilizados em análises gerais. Entretanto, não se aconselha a
extração de valores em pontos monitorados, pois não se pode garantir que estes
pontos estejam posicionados em células balanceadas, posto que a presença de
uma grande quantidade de resíduos evidencia a ausência de equilíbrio entre as
forças atuantes em muitas células da malha.
Considera-se que a maior conclusão tirada da análise da simulação da
direção NE encontra-se na evidência de que os ventos que incidem com ângulos
agudos nas fachadas e nas quinas dos edifícios, na área litorânea estudada,
apresentam maior dificuldade de atingir a convergência que as simulações para
direções que incidem com ângulos praticamente perpendiculares às fachadas.
Assim, atribui-se a esta pesquisa a possibilidade de continuidade, pois, se
os cenários propostos na Avenida Litorânea foram capazes de alterar os padrões
do vento proveniente do Leste, acredita-se que sua influência em relação ao
vento proveniente do Nordeste seja ainda maior, dada a localização geográfica
desta avenida, que fica ao Norte da área estudada. Desta maneira, destaca-se a
grande importância de pesquisas futuras não apenas em checar a influência dos
mesmos cenários na segunda predominância de vento, como de estabelecer
cenários novos e verificar sua influencia em ambas as direções; e, a partir de
então, talvez possam ser estabelecidas relações ótimas entre ‘gabarito x
afastamentos laterais x tipologia’ naquela área de orla.
Felizmente, a resposta à preocupação inicial desta pesquisa inicia-se com a
constatação de que os cenários de verticalização propostos para a Avenida
Litorânea influenciam sim os padrões de vento proveniente do Leste, nas
quadras do bairro Calhau analisadas, ressaltando-se que os resultados obtidos
202
CAPÍTULO 6: Considerações Finais
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são aplicáveis apenas aos estudos aqui realizados. De modo que se abre um
horizonte novo para o planejamento urbano da cidade de São Luís, onde se faz
possível pré-determinar os impactos de novos edifícios nos padrões de ventilação
natural de ocupações existentes em áreas de orla.
Acredita-se que reside aqui, portanto, a maior contribuição deste trabalho,
uma vez que a ventilação natural constitui-se em um importante recurso para
obtenção de conforto na cidade de São Luís e, especialmente pelo fato de que a
metodologia aqui aplicada é transferível como método de planejamento e projeto
de áreas urbanas, transferível inclusive para outras áreas de estudo, desde que
seja assegurada a representação das peculiaridades de cada área.
Finalmente, aponta-se a contribuição científica e social deste trabalho aos
poucos estudos (VIANNA, 2001) realizados na área de ventilação natural, por ele
acrescentar uma nova experiência, onde se observou que o desconforto térmico
relacionado à ventilação na área estudada é atribuído tanto à verticalização,
quanto à ausência de recuos mínimos entre os edifícios e à tipologia adotada.
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ALUCCI, Márcia P. Conforto térmico, conforto luminoso e conservação de
energia elétrica. São Paulo: FAUUSP, 1993. Tese (Doutorado).
AULICIEMS, A. SZOKOLAY, S. V. Thermal comfort. In: PASSIVE AND LOW
ENERGY ARCHITECTURE, Brisbane: University of Queensland, 1997. 64 p. PLEA
Notes (note 3).
BERANEK, W. J. General rules for the determination of Wind environment.
In: PROCEEDINGS OF THE FIFTH INTERNATIONAL CONFERENCE, FORT
COLLINS, COLORADO, USA. Oxford: Edited by Cermak, Pergamon Press, July,
1997. p. 225-234.
CORBELLA, Oscar, YANNAS, Simos. Em busca de uma arquitetura
sustentável para os trópicos – conforto ambiental. Rio de Janeiro: Revan,
2003.
FARIA, João R. G. Ventilação na camada intra-urbana: o caso de Bauru – SP.
São Carlos: EESC, 1997. Tese (Doutorado).
VIDAL, Roseane D. M. Influência da morfologia urbana nas alterações da
temperatura do ar na cidade de Natal. Brasília: IAU, UnB, 1991. Dissertação
(Mestrado).
ANDERSON, J. Computational Fluid Dynamics. New York: McGranHill, 1995.
AYNSLEY, R. M., MELBOURNE, W. e VICKERY, B. J. Architectural
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ETHERIDGE, D.W. Unsteady Flow effects due to fluctuating wind pressures in
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FORTUNA, A.O. Técnicas Computacionais para Dinâmica dos Fluidos.
Conceitos Básicos e Aplicações. São Paulo: EDUSP, 2000.
GROSSO, M. Wind pressure distribution around building: a parametrical model.
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MOTEZUKI, Fabio; CHENG, Liang; PIPINEL, Eduardo. Análise computacional
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NACIONAL DE CONFORTO NO AMBIENTE CONSTRUÍDO, Maceió, 2005.
214
REFERÊNCIAS
CAROLINA GASPAR LEITE __________________________________
Mestrado FAUUSP/ Bolsa FAPESP
Apêndice
APÊNDICE
217
CAROLINA GASPAR LEITE __________________________________
Mestrado FAUUSP/ Bolsa FAPESP
APÊNDICE - Medições de campo
Neste trabalho, encontram-se tratados os dados medidos pela Estação
meteorológica marca Oregon Scientific modelo Cable Free WMR 968, nos dias 30
de janeiro e 01 de fevereiro de 2007.
No primeiro dia, as medidas foram tiradas a cada minuto, das 7:25h até as
19:21h, totalizando 719 dados; no segundo dia, dias das 6:01h até as 18:07h,
totalizando 728 dados, que serão analisados a seguir:
Dia de Medição: 30 Janeiro 2007
Na Tabela 21, os valores diários registrados no dia 30 de janeiro:
Tabela 21: Valores diários registrados pela Estação Oregon – 30jan.
No gráfico 40, observa-se que a direção Nordeste corresponde à 1ª
Predominância de Vento, com uma freqüência de ocorrência de 66%. A direção
Leste é a 2ª Predominância, ocorrendo em 34% do período medido.
Em relação ao número de ocorrências de cada direção, percebe-se que a
direção Nordeste apareceu em 471 dos 719 dados registrados e a direção Leste,
em 248 registros (Gráfico 41).
NE
66%
L
34%
Outras
direções
0%
0
471
248
0 0 0 0 0
0
50
100
150
200
250
300
350
400
450
500
N NE L SE S SO O NO
Nº Ocorrências
Direção
Gráfico 40: 1ª e 2ª Predominâncias de Direção
de Vento – 30jan.
Gráfico 41: Número de Ocorrências das Direções
de Vento – 30jan.
VALORES DIÁRIOS
30jan07
ELEMENTO CLIMÁTICO MÉDIA MÍNIMA MÁXIMA
VELOCIDADE (m/s) 3,8 2 6
TBS (°C) 30,8 28,6 33,2
UR (%) 69 60 82
218
APÊNDICE
CAROLINA GASPAR LEITE __________________________________
Mestrado FAUUSP/ Bolsa FAPESP
Em 476 registros, ou seja, 66% do período medido, a velocidade variou
entre 4 e 5m/s. Em 145 registros, ou seja, 20% do período medido, a velocidade
variou entre 3 e 4m/s. Em 84 registros, ou seja, 12% do período medido, a
velocidade variou entre 5 e 6m/s. E apenas em 12 registros, ou seja, 2% do
período medido, a velocidade variou entre 2 e 3m/s.
Não foram registradas velocidades acima de 6m/s (Gráficos 42 e 43).
2-3
2%
3-4
20%
4-5
66%
5-6
12%
6-7
0%
12
145
476
84
2
0 100 200 300 400 500
2-3
3-4
4-5
5
-
6
6
-
7
Número de Ocorrências
Velocidade (m/s)
Gráfico 42: Freqüência de Ocorrência da
Velocidade de Vento – 30jan.
Gráfico 43: Número de Ocorrências da Velocidade
de Vento – 30jan.
As seguir, os valores registrados a cada hora medida do dia 30 de janeiro:
Tabela 22: Valores registrados às 8h pela Estação,
30jan.
VALORES REGISTRADOS ÀS 8H
ELEMENTO CLIMÁTICO
MÉDIA MÍNIMA MÁXIMA
VELOCIDADE (m/s) 4,1 3 5
TBS (°C) 30,3 29,5 31,3
UR (%) 68 65 73
Tabela 24: Valores registrados às 10h pela Estação,
30jan.
VALORES REGISTRADOS ÀS 10H
ELEMENTO CLIMÁTICO
MÉDIA MÍNIMA MÁXIMA
VELOCIDADE (m/s) 4,1 3 6
TBS (°C) 30,9 30 32,8
UR (%) 67 62 72
Tabela 26: Valores registrados às 12h pela Estação,
30jan.
VALORES REGISTRADOS ÀS 12H
ELEMENTO CLIMÁTICO
MÉDIA MÍNIMA MÁXIMA
VELOCIDADE (m/s) 4,3 3 6
TBS (°C) 32,3 31,4 33,2
UR (%) 63 60 67
Tabela 23: Valores registrados às 9h pela Estação,
30jan.
VALORES REGISTRADOS ÀS 9H
ELEMENTO CLIMÁTICO
MÉDIA MÍNIMA MÁXIMA
VELOCIDADE (m/s) 3,9 2 5
TBS (°C) 31,1 29,9 32,3
UR (%) 66 63 74
Tabela 25: Valores registrados às 11h pela Estação,
30jan.
VALORES REGISTRADOS ÀS 11H
ELEMENTO CLIMÁTICO
MÉDIA MÍNIMA MÁXIMA
VELOCIDADE (m/s) 4 3 5
TBS (°C) 32 30,7 32,9
UR (%) 64 62 69
Tabela 27: Valores registrados às 13h pela Estação,
30jan.
VALORES REGISTRADOS ÀS 13H
ELEMENTO CLIMÁTICO
MÉDIA MÍNIMA MÁXIMA
VELOCIDADE (m/s) 3,8 3 5
TBS (°C) 32,3 30,9 33
UR (%) 64 62 70
APÊNDICE
219
CAROLINA GASPAR LEITE __________________________________
Mestrado FAUUSP/ Bolsa FAPESP
Dia de Medição: 01 Fevereiro 2007
Na Tabela 33, os valores diários registrados no dia 01 de fevereiro:
Tabela 33: Valores diários registrados pela Estação Oregon – 01fev.
VALORES DIÁRIOS
30jan07
ELEMENTO CLIMÁTICO MÉDIA MÍNIMA MÁXIMA
VELOCIDADE (m/s) 4,3 0 7
TBS (°C) 30,8 27,9 35,2
UR (%) 70 54 85
No gráfico 44, observa-se que a direção Nordeste corresponde à 1ª
Predominância de Vento, com uma freqüência de ocorrência de 63%. A direção
Norte é a 2ª Predominância, ocorrendo em 32% do período medido. A direção
Leste é a 3ª Predominância, ocorrendo em apenas 5% do tempo de medição.
Em relação ao número de ocorrências de cada direção, percebe-se que a
direção Nordeste apareceu em 456 dos 728 dados registrados; a direção Norte,
em 230 registros; direção Leste, em 39 registros; e a direção Sudeste, em 1
único registro (Gráfico 45).
Tabela 28: Valores registrados às 14h pela
Estação, 30jan.
VALORES REGISTRADOS ÀS 14H
ELEMENTO CLIMÁTICO
MÉDIA MÍNIMA MÁXIMA
VELOCIDADE (m/s) 3,6 3 5
TBS (°C) 31,9 30,3 32,8
UR (%) 64 62 72
Tabela 30: Valores registrados às 16h pela
Estação, 30jan.
VALORES REGISTRADOS ÀS 16H
ELEMENTO CLIMÁTICO
MÉDIA MÍNIMA MÁXIMA
VELOCIDADE (m/s) 3,3 2 5
TBS (°C) 29,6 29,4 29,9
UR (%) 74 72 77
Tabela 32: Valores registrados às 18h pela
Estação, 30jan.
VALORES REGISTRADOS ÀS 18H
ELEMENTO CLIMÁTICO
MÉDIA MÍNIMA MÁXIMA
VELOCIDADE (m/s) 3,7 2 5
TBS (°C) 28,6 28,6 28,8
UR (%) 79,85 77 82
Tabela 29: Valores registrados às 15h pela
Estação, 30jan.
VALORES REGISTRADOS ÀS 15H
ELEMENTO CLIMÁTICO
MÉDIA MÍNIMA MÁXIMA
VELOCIDADE (m/s) 3,9 3 5
TBS (°C) 30,9 29,7 32,5
UR (%) 68 62 74
Tabela 31: Valores registrados às 17h pela
Estação, 30jan.
VALORES REGISTRADOS ÀS 17H
ELEMENTO CLIMÁTICO
MÉDIA MÍNIMA MÁXIMA
VELOCIDADE (m/s) 3,7 2 5
TBS (°C) 29,2 28,7 29,8
UR (%) 77,4 75 81
220
APÊNDICE
CAROLINA GASPAR LEITE __________________________________
Mestrado FAUUSP/ Bolsa FAPESP
NE
63%
N
32%
L
5%
NO
0%
O
0%
SO
0%
S
0%
SE
0%
230
456
39
1 0 0 0 2
0
100
200
300
400
500
N NE L SE S SO O NO
Direção
Nº O corrê ncias
Gráfico 44: 1ª e 2ª Predominâncias de Direção
de Vento – 01fev.
Gráfico 45: Número de Ocorrências das Direções
de Vento – 01fev.
Em 372 registros, ou seja, 51% do período medido, a velocidade variou
entre 4 e 5m/s. Em 255 registros, ou seja, 35% do período medido, a velocidade
variou entre 5 e 6m/s. Em 53 registros, ou seja, 7% do período medido, a
velocidade variou entre 6 e 7m/s. Em 43 registros, ou seja, 6% do período
medido, a velocidade variou entre 3 e 4m/s. E apenas em 4 registros, ou seja,
1% do período medido, a velocidade variou entre 0 e 1m/s. Foi registrada 1
única velocidades entre 7 e 8m/s (Gráficos 46 e 47).
0-1
1%
1-2
0%
2-3
0%
3-4
6%
4-5
51%
5-6
35%
6-7
7%
7-8
0%
4
0 0
43
372
255
53
1
0
50
100
150
200
250
300
350
400
0-1 1-2 2-3 3-4 4-5 5-6 6-7 7-8
Velocidade (m/s)
Nº de Ocorrências
Gráfico 46: Freqüência de Ocorrência da
Velocidade de Vento – 01fev.
Gráfico 47: Número de Ocorrências da Velocidade
de Vento – 01fev.
Nas Tabela 34 a 45, a seguir, encontram-se os valores registrados a cada
hora medida do dia 01 de fevereiro:
APÊNDICE
221
CAROLINA GASPAR LEITE __________________________________
Mestrado FAUUSP/ Bolsa FAPESP
Tabela 34: Valores registrados às 6h pela
Estação, 01fev.
VALORES REGISTRADOS ÀS 6H
ELEMENTO CLIMÁTICO
MÉDIA MÍNIMA MÁXIMA
VELOCIDADE (m/s) 5 4 6
TBS (°C) 28,1 27,9 28,3
UR (%) 80 78 85
Tabela 36: Valores registrados às 8h pela
Estação, 01fev.
VALORES REGISTRADOS ÀS 8H
ELEMENTO CLIMÁTICO
MÉDIA MÍNIMA MÁXIMA
VELOCIDADE (m/s) 4,1 3 5
TBS (°C) 30,3 29,5 31,3
UR (%) 68 65 73
Tabela 38: Valores registrados às 10h pela
Estação, 01fev.
VALORES REGISTRADOS ÀS 10H
ELEMENTO CLIMÁTICO
MÉDIA MÍNIMA MÁXIMA
VELOCIDADE (m/s) 4,4 3 6
TBS (°C) 33,6 31,6 35
UR (%) 60 54 69
Tabela 40: Valores registrados às 12h pela
Estação, 01fev.
VALORES REGISTRADOS ÀS 12H
ELEMENTO CLIMÁTICO
MÉDIA MÍNIMA MÁXIMA
VELOCIDADE (m/s) 4,4 3 6
TBS (°C) 33,2 31 35,2
UR (%) 62 56 71
Tabela 42: Valores registrados às 14h pela
Estação, 01fev.
VALORES REGISTRADOS ÀS 14H
ELEMENTO CLIMÁTICO
MÉDIA MÍNIMA MÁXIMA
VELOCIDADE (m/s) 3,8 3 5
TBS (°C) 31,5 30,6 32,3
UR (%) 67 65 70
Tabela 44: Valores registrados às 16h pela
Estação, 01fev.
VALORES REGISTRADOS ÀS 16H
ELEMENTO CLIMÁTICO
MÉDIA MÍNIMA MÁXIMA
VELOCIDADE (m/s) 4,7 4 6
TBS (°C) 29,9 29,1 30,9
UR (%) 74 72 78
Tabela 35: Valores registrados às 7h pela
Estação, 01fev.
VALORES REGISTRADOS ÀS 7H
ELEMENTO CLIMÁTICO
MÉDIA MÍNIMA MÁXIMA
VELOCIDADE (m/s) 4,7 3 6
TBS (°C) 28,8 28,3 29,8
UR (%) 77 71 83
Tabela 37: Valores registrados às 9h pela
Estação, 01fev.
VALORES REGISTRADOS ÀS 9H
ELEMENTO CLIMÁTICO
MÉDIA MÍNIMA MÁXIMA
VELOCIDADE (m/s) 4,4 3 6
TBS (°C) 32,3 30,7 34,2
UR (%) 64 61 72
Tabela 39: Valores registrados às 11h pela
Estação, 01fev.
VALORES REGISTRADOS ÀS 11H
ELEMENTO CLIMÁTICO
MÉDIA MÍNIMA MÁXIMA
VELOCIDADE (m/s) 4,3 3 6
TBS (°C) 32,5 31,5 34,5
UR (%) 63 56 67
Tabela 41: Valores registrados às 13h pela
Estação, 01fev.
VALORES REGISTRADOS ÀS 13H
ELEMENTO CLIMÁTICO
MÉDIA MÍNIMA MÁXIMA
VELOCIDADE (m/s) 3,9 3 5
TBS (°C) 32,0 31,2 33
UR (%) 66 64 71
Tabela 43: Valores registrados às 15h pela
Estação, 01fev.
VALORES REGISTRADOS ÀS 15H
ELEMENTO CLIMÁTICO
MÉDIA MÍNIMA MÁXIMA
VELOCIDADE (m/s) 4 3 6
TBS (°C) 30,5 29,4 31,5
UR (%) 72 67 77
Tabela 45: Valores registrados às 17h pela
Estação, 01fev.
VALORES REGISTRADOS ÀS 17H
ELEMENTO CLIMÁTICO
MÉDIA MÍNIMA MÁXIMA
VELOCIDADE (m/s) 4,7 3 6
TBS (°C) 28,8 28,7 29
UR (%) 77 75 79
222
APÊNDICE
CAROLINA GASPAR LEITE __________________________________
Mestrado FAUUSP/ Bolsa FAPESP
Anexo
ANEXO
225
CAROLINA GASPAR LEITE __________________________________
Mestrado FAUUSP/ Bolsa FAPESP
ANEXO - Lei de Zoneamento, Parcelamento, Uso e Ocupação do Solo
ANEXO III
–
LISTAGEM DE CATEGORIA DE USOS
C
USO COMERCIAL EM GERAL
C
1
COMÉRCIO VAREJISTA
C
2.1
COMÉRCIO DE CONSUMO EXCEPCIONAL
Artesanato, Antiguidades, Boutique, Galeria, objetos de arte “design”,
Importados (artigos)
C2.2
COMÉRCIO DE CONSUMO NO LOCAL/ DIVERSÕES
Casa de café, choparia, Casa de música, Restaurante
C2.3
COM
ÉRCIO LOCAL
Alimentos para animal, casas de animais domésticos, Artigos de couro,
Artigos de vestuário, Artigos esportivos e recreativos, Artigos religiosos,
Bijuterias, brinquedos, calçados, Centro de compras, Cereais,
Cooperativa de consumo, Decoração (loja de lonas e toldos),
Departamentos (lojas de), Eletrodomésticos e Utensílios Domésticos,
Estofado e Colchões, móveis, Fotografia e ótica, joalheria, Jardins
(artigos para), Luminárias e lustres, Mercados (abastecimento),
Molduras, espelhos, vidros, Roupas de cama, mesa e banho, tecidos,
Som (equipamentos de), discos, fitas, Supermercados
S1
SERVIÇOS DE ÂMBITO LOCAL
S1.4
SERVIÇOS DE HOSPEDAGEM
Pensões, albergues
S1.5
SERVIÇOS DE DIVERSÕES
Jogos de salão
S2.1
SERVIÇOS DE ESCRITÓRIO E NEGÓCIOS
Administradores (bens, negócios, consórcios, fundos mútuos), Agências
de anúncios em jornal, classificados, Agências de casamento, cobranças,
detetives, empregos, Agência de propaganda e publicidade, Agentes de
propriedade industrial (marcas e patentes), Análise e pesquisa de
mercado, Avaliação agrícola e comercial (escritórios), Agências
bancárias, Caixas beneficentes, Câmara de comércio, Câmbio –
estabelecimentos, Carteira de saúde, Instituições financeiras, Auditorias
226
ANEXO
CAROLINA GASPAR LEITE __________________________________
Mestrado FAUUSP/ Bolsa FAPESP
e peritos, Escritórios e consultorias de profissionais autônomos, Agência
de turismo, Cartórios, Comissários de despachos, Consignação e
comissões, Construção por administração – empreiteiras, Cooperativas
de produção, Corretores, despachantes, Crédito imobiliário, sistemas de
vendas a crédito, Editoras, Empresas de incentivo fiscal, de seguros,
Escritórios representativos ou administrativos de indústria, comércio,
prestação de serviços e agricultura, Incorporadora, “leasing”, Mercado de
capitais, montepios e pecúlios, Processamento de dados, Promoção de
vendas, Reflorestamento, Seleção de pessoal – treinamento empresarial,
Serviços de datilografia e taquigrafia, Vigilância – segurança
S2.3
SERVIÇOS DE EDUÇÃO
Academia de ginástica e esportes, Cursos e línguas
S2.4
SERVIÇOS SÓCIO
-
CULTURAIS
Associações e fundações científicas, Organizações associativas e
profissionais, Sindicatos ou organizações similares ao trabalho
S2.5
SERVIÇOS DE HOSPEDAGEM
Hotéis, Apart-hotéis
S2.6
SERVIÇOS DE DIVERSÕES
Diversões eletrônicas, jogos, Salão de festas, bailes, “buffet”, Teatro,
cinema, “drive-in”
S2.7
SERVIÇOS DE ESTÚDIO,LABORATÓRIOS E OFICINAS TÉCNICAS
Análise técnica, Controle Tecnológico, Estúdio de
fotografia/cinema/som/microfilmagem, Instrumentos científicos e
técnicos, Laboratórios de análise química
S2.9
SERVIÇOS DE ALUGUEL, DISTRIBUIÇÃO E GUARDA DE BENS MÓVEIS
Aluguel de: veículos leves, equipamentos de som e eletrônicos, filmes,
vestimentas, toalhas, Depósito e equipamentos de “buffet”, Depósito de
materiais e equipamentos de empresas de prestação de serviços,
Distribuição de jornais e revistas, Estacionamento, Guarda-móveis de
pequeno porte
E1
EDUÇÃO
Ensino básico de 1º grau, Ensino pré-escolar (maternal, jardim de
infância), Parque infantil (com recreação orientada)
E2
INSTITUIÇÕES DIVERSIFICADAS
ANEXO
227
CAROLINA GASPAR LEITE __________________________________
Mestrado FAUUSP/ Bolsa FAPESP
E2.1
EDUÇÃO
Curso de madureza, Cursos preparatórios para escolas superiores, Ensino
básico de 1º e 2º graus, Ensino técnico-profissional
E2.2
LAZER E CULTURA
Campo, ginásio, parque e pista de esportes, circo, Cinemateca,
filmoteca, discoteca, museu, livraria, Quadra de escola de samba, escola
de natação
E2.5
CULTO
E3.2
LAZER E CULTURA
Auditório para convenções, congressos e conferências, Espaços e
edificações para exposições, Estádio, Parque de diversões
R1
RESIDENCIAL UNIFAMILIAR
–
1UNIDADE HABITACIONAL
R2
RESIDENCIAL MULTIFAMILIAR
–
MAIS DE 1UNIDADE HABITACIONAL
Livros Grátis
( http://www.livrosgratis.com.br )
Milhares de Livros para Download:
Baixar livros de Administração
Baixar livros de Agronomia
Baixar livros de Arquitetura
Baixar livros de Artes
Baixar livros de Astronomia
Baixar livros de Biologia Geral
Baixar livros de Ciência da Computação
Baixar livros de Ciência da Informação
Baixar livros de Ciência Política
Baixar livros de Ciências da Saúde
Baixar livros de Comunicação
Baixar livros do Conselho Nacional de Educação - CNE
Baixar livros de Defesa civil
Baixar livros de Direito
Baixar livros de Direitos humanos
Baixar livros de Economia
Baixar livros de Economia Doméstica
Baixar livros de Educação
Baixar livros de Educação - Trânsito
Baixar livros de Educação Física
Baixar livros de Engenharia Aeroespacial
Baixar livros de Farmácia
Baixar livros de Filosofia
Baixar livros de Física
Baixar livros de Geociências
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Baixar livros de Línguas
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Baixar livros de Literatura de Cordel
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Baixar livros de Medicina Veterinária
Baixar livros de Meio Ambiente
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Baixar Monografias e TCC
Baixar livros Multidisciplinar
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Baixar livros de Química
Baixar livros de Saúde Coletiva
Baixar livros de Serviço Social
Baixar livros de Sociologia
Baixar livros de Teologia
Baixar livros de Trabalho
Baixar livros de Turismo
