CONFORTO II - iluminação zenital

CONFORTO II

Trabalho de Iluminação Zenital

André Luiz Rodrigues Lage

1.     1. INTRODUÇÃO

Este trabalho traz como proposta o estudo de uma forma de intervenção utilizando luz natural para melhor conforto lumínico no ambiente. Neste caso, o ambiente escolhido, foi a área de churrasco da residência da família Rodrigues, em Itabira-MG. O estudo da proposta foi feito com o uso de plantas baixas, cortes, registros fotográficos e medições da área proposta.

2.     2. ANÁLISE DO AMBIENTE

DESCRIÇÃO FÍSICA

A área de churrasco tem 71,5m² , e é dotada de aberturas para ventilação e iluminação com a fachada a sudeste, possuindo uma abertura de aproximadamente 4m x 0,50m na parte superior próximo ao telhado . As aberturas para o sudeste possuem beirais com 1m x 0,14m, porém praticamente não recebe a incidência de luz solar ao longo do dia devido a sua orientação, e principalmente por seu telhado ser de uma água, que diminui gradativamente para sua fachada.

DESCRIÇÃO DOS MATERIAIS

Piso: cerâmica de cor clara

Paredes: cerâmica branca até 2m

Cobertura: telha colonial dupla

Iluminação artificial: lâmpadas fluorecentes

    

DESCRIÇÃO E ANÁLISE DOS COMPONENTES

Na cobertura de uma água, componentes de passagem permitem a penetração de luz zenital ao espaço interno. Trata-se de uma claraboia, em parte do telhado, que auxilia na iluminação natural do ambiente.

De forma geral, o ambiente funciona como elemento de condução: espaços iluminados que direcionam e distribuem a luz natural para alguns locais. As paredes, com cerâmicas claras, ajudam a direcionar, refletindo a luz incidente.

Componente de condução Ambiente	Área interna da área de churrasco	Distribuir a luz natural no espaço interno do mesmo
Componente de passagem Zenital	Telhas de vidro ou sheds	Permitem a passagem de luz

5. SOLUÇÃO

Aumentar a abertura (claraboia), ou criar sheds na parte superior do telhado. No caso de sheds, a opção foi incliná-los um pouco fazendo com que tenha duas caidas de água, para diminuir a constante limpeza e manutenção. No caso de claraboia, elevar um pouco o seu nível  utilizar materiais lisos, como vidro.

5.1 CONCLUSÃO

Após concluído o trabalho da disciplina de Conforto II, foi possível perceber a importância de um tratamento adequado da iluminação natural, levando sempre em consideração o uso do local, sua orientação e localização geográfica.

 

Centro de pesquisas Petrobrás - CENPES

 Pólo de Inovações Tecnológicas

O megaprojeto do novo centro de pesquisas da Petrobrás estimula o desenvolvimento de estudos de ponta, em várias áreas do setor construtivo, para a implantação de um complexo que se destaca pela eficiência energética, respeito ao meio ambiente e uso de sistemas industrializados.

A necessidade de integração de todos os trabalhos realizados pelo centro de pesquisas da Petrobrás originou a criação de um novo conjunto de edifícios, na ilha do Fundão, no Rio de Janeiro. O terreno de 122 mil metros quadrados está voltado para a baía da Guanabara e abrigará o maior laboratório de tecnologia da América Latina, onde serão desenvolvidas pesquisas de altíssima tecnologia nas áreas de exploração e refino de petróleo, meio ambiente, produção em águas profundas e energias renováveis.

Com tais características, as exigências do concurso realizado em 2004 pela Petrobrás apontavam na direção de projetos que expressassem os conceitos da empresa, relacionados a eficiência energética, implantação ecologicamente correta e utilização de tecnologia de ponta na construção. A proposta escolhida foi a apresentada pelo arquiteto Siegbert Zanettini, tendo José Wagner Garcia como co-autor.

Trinta empresas e um grupo formado por 248 profissionais, entre arquitetos, consultores, engenheiros e pesquisadores, trabalham para equalizar todos os itens de ecoeficiência. Constam dos estudos a forma arquitetônica, o material construtivo a ser utilizado, o tratamento das superfícies envidraçadas e das proteções solares externas, a orientação solar adequada, o aproveitamento da luz e da ventilação naturais, sistemas para uso racional da água, materiais de baixo impacto ambiental e o emprego de tecnologias limpas.

Em fase de construção das fundações, o conjunto somará cerca de 160 mil metros quadrados, que abrigarão 180 laboratórios, edifício central de escritórios, Centro de Realidade Virtual, prédio para tecnologia da informática, restaurante, orquidário, centro de convenções e edificações de apoio. E já são previstas futuras ampliações: alguns laboratórios estarão vazios, mas preparados para receber os sistemas e equipamentos necessários ao longo do tempo, conforme se definirem as pesquisas.

O novo complexo do Centro de Pesquisas Leopoldo A. Miguez de Mello (Cenpes) segue o mesmo conceito de projeto do conjunto existente, criado em 1973 pelo arquiteto Sérgio Bernardes. A forma circular foi adotada no prédio destinado ao centro de convenções, que dialoga arquitetonicamente com o edifício central, as passarelas circulares e as coberturas curvas.

Com 300 metros de extensão e 50 metros de largura, o edifício central funcionará como um eixo perpendicular ao terreno, direcionando a distribuição dos laboratórios em suas laterais. Dispõe de três pavimentos, além de uma laje de cobertura com terraços e áreas para descanso. No piso intermediário foram alocadas as tubulações de gases, materiais utilizados para cada laboratório e subestações. No térreo, os laboratórios estarão voltados para jardins.

 

Orientação e cargas térmicas

O Laboratório de Conforto Ambiental e Eficiência Energética (Labaut), do Departamento de Tecnologia da FAU/USP, realizou estudos de ecoeficiência que serviram de base para o desenvolvimento dos projetos e especificação de materiais. A proposta arquitetônica concebeu edifícios baixos, com beirais para proteger as fachadas e as coberturas, também sombreadas. A implantação objetiva minimizar o impacto da radiação solar direta nas fachadas, ao longo de todo o ano, e, ainda, captar a ventilação natural sempre que possível.

A função dessas coberturas é permitir o sombreamento do edifício e obter a otimização da temperatura em seu interior, reduzindo o consumo de ar-condicionado. Os elementos de cobertura estão apoiados nos nós da estrutura espacial de aço. A vedação dessa cobertura espacial seguirá uma modulação constante ao longo de toda a sua área, sendo em alguns trechos de vidro, na maioria de telha e em outras partes aberta. Na interface desses dois materiais foi especificado um sistema de microcalha com rufo instalado no entorno do vidro. Como a forma não é plana, para haver ajuste perfeito previram-se pequenas canaletas para retirada da água.

Painéis fotovoltaicos

Parte da área de cobertura dos laboratórios deverá receber painéis fotovoltaicos, que serão utilizados para pesquisas sobre fontes alternativas de energia. O engenheiro Rene Rodrigues de Abreu, gerente setorial de projetos e suprimentos da Petrobrás, explica que as placas serão instaladas em pontos dos blocos de laboratórios voltados para o norte.

Para obter o melhor resultado desses painéis, o posicionamento é fundamental. O Laboratório de Conforto Ambiental e Eficiência Energética, da FAU/USP, fez simulações de áreas preferenciais, de acordo com estudos de insolação. Considerando os solstícios de verão e inverno, foram previstos pontos para a instalação dos painéis fotovoltaicos, classificadas por prioridades de 1 a 3. A prioridade 1 refere-se às áreas voltadas para o norte, com maior exposição à luz solar. A eficiência do sistema dependerá da orientação, da inclinação e da exposição dessas placas.

 Os edifícios dos laboratórios, voltados para norte e sul, terão sistema de ventilação cruzada, com o aproveitamento dos ventos predominantes a sudeste. Para o prédio central, destinado aos escritórios, a orientação leste/oeste seria crítica, considerando a proteção solar. Porém, esse é o sentido que a arquitetura quer privilegiar, por permitir a vista para a baía da Guanabara. Além das áreas abertas dos terraços, para concretizar a proposta do arquiteto, as fachadas terão papel importante no desempenho térmico da construção. Grandes balanços originam recuos entre as coberturas. Aquelas posicionadas em níveis mais baixos terão telhas brancas, para refletir os raios solares e enviar a luz difusa para ambientes internos, no pavimento acima. A especificação de forros brancos também vai auxiliar na reflexão e difusão da luz nos interiores.

Os beirais nas coberturas foram trabalhados de forma diferente, conforme a face. Aqueles voltados para o sul, com incidência da radiação solar direta mais baixa, serão menores, para que as janelas tenham maior ângulo de visão do céu. No lado norte, com maior incidência, eles terão aletas, para barrar a radiação direta e refletir essa iluminação difusa para os ambientes internos. Além de fazer o papel de bandeja, para aumentar a luz nos interiores, os beirais ajudam a redirecioná-la para o fundo das salas.

 

Estudos dos sheds

Os edifícios que não dispõem de orientação favorável à menor incidência da radiação solar terão fachadas isoladas termicamente e ventilação natural através de sheds na cobertura. Um problema freqüente nos projetos de sheds é o conflito entre o fluxo de saída da ventilação, por efeito chaminé, e a entrada do ar externo, dificultando e muitas vezes impedindo o escape de ar do interior. Se o shed não estiver na posição certa, a saída do ar interno será bloqueada pelo ar externo.

O banco de dados do Labaut revelou que a direção predominante do vento no local onde está sendo implantado o Cenpes é sudeste. Para as coberturas dos edifícios que terão sheds, esta é a orientação que obtém o menor impacto da radiação solar direta sobre o desempenho térmico do edifício. Nesse caso específico, a melhor orientação para os sheds captarem a luz difusa foi contrária à saída da ventilação interna, devido à direção dos ventos externos.

 

Estudos do Labaut/USP

Segundo as professoras Joana Gonçalves e Denise Duarte, coordenadoras do projeto de ecoeficiência do Cenpes, a otimização entre sombreamento e acesso à luz natural difusa, assim como avaliações de desempenho térmico, foi essencial para a especificação dos vidros das fachadas e coberturas. “Com base no banco de dados dos últimos cinco anos do Aeroporto Internacional Antônio Carlos Jobim, que está próximo à ilha do Fundão, a equipe de pesquisadores e consultores do Labaut construiu um banco de dados climáticos das 8.760 horas de um ano, que serviu de base para todas as simulações. As informações incluem temperatura, umidade, direção e velocidade do vento, radiação solar e precipitação. O edifício deveria ter uma envoltória que permitisse o máximo de luz natural, sem causar desconforto visual”, explica Denise.

Outro ponto levado em consideração foram os vidros de controle solar. Para evitar o aspecto espelhado, a Petrobrás não queria refletivos. O Labaut avaliou diversos tipos: insulado, refletivo, colorido, com tela de proteção externa e serigrafado, comparando-os com fatores de desempenho térmico, acústico, luminoso e com o projeto de caixilharia. Incolores laminados de oito milímetros foram especificados para a cobertura e as fachadas internas do prédio principal - estas estarão sob incidência de radiação solar direta, através das faixas de vidro da cobertura, devido à orientação leste/oeste. “Nas faces externas, tanto desse mesmo edifício como dos laboratórios, os vidros são também incolores de oito milímetros”, completa Mônica Marcondes, pesquisadora do Labaut.

Vidro insulado triplo

Responsável pelo projeto das fachadas, coberturas e passarelas envidraçadas, o arquiteto e consultor Paulo Duarte, da AEC Consultoria, propôs a utilização do sistema de caixilhos unitizados. Serão fachadas entre vãos compostas por estrutura metálica, revestidas na altura do peitoril com painéis de concreto pré-moldado e vidros nos vãos livres.

Os estudos para tratamento acústico do centro de convenções e exposições indicam a construção de duas fachadas afastadas cerca de 15 centímetros. Para o tratamento térmico da cobertura está previsto o sombreamento com membrana têxtil tensionada, que propicia proteção contra a radiação solar direta e as chuvas.

O acesso ao edifício terá uma cobertura de vidro verde, com tela metálica. Segundo Duarte, a especificação prevista pelo projeto propõe vidro insulado triplo, com duas câmaras e uma tela. Trata-se de um sanduíche de 54 milímetros (um vidro externo laminado verde de 12 milímetros + câmara de ar de 12 milímetros, contendo a tela metálica + um vidro monolítico incolor de seis milímetros + câmara de ar de 12 milímetros + um vidro laminado incolor de 12 milímetros).

A tela é constituída por chapa de aço inoxidável estampada, de forma a criar aletas posicionadas como uma veneziana, conforme a orientação em relação à luz solar. A necessidade de ter duas câmaras resulta do desempenho da tela, que aquece o ar na primeira, mais externa, comprometendo seu desempenho na redução do calor transmitido. A segunda atua como isolante para a passagem do calor.

Paisagismo funcional

O paisagismo, no projeto do Cenpes, não é um elemento simplesmente estético. Serve para acelerar ou barrar a ação dos ventos, criando microclimas de acordo com as condições ambientais. Jardins serão implantados no terraço do edifício central, entre os laboratórios, nas áreas de convivência e nas passagens entre os edifícios. Desenvolvido pelo escritório do arquiteto Benedito Abbud, o projeto paisagístico norteou-se pelos estudos elaborados pelo Labaut e inclui a recuperação e preservação da restinga da ilha do Fundão.

A preocupação com o meio ambiente pode ser observada em várias propostas que serão concretizadas na obra. A composição das telhas metálicas termoacústicas terá mantas produzidas com garrafas pet. Agregados originários da demolição de um antigo edifício existente no local serão reutilizados, economizando-se no uso de centenas de caçambas e, conseqüentemente, colaborando com a preservação ambiental.

A premissa básica do projeto é a combinação de desempenho econômico e ambiental. Para os escritórios, explica Siegbert Zanettini, os estudos propõem equilibrar o uso de iluminação natural e artificial. Esta será automaticamente acionada, conforme a intensidade de luz natural no interior das salas. Completa o ciclo a tecnologia limpa dos sistemas construtivos: a obra foi planejada para ser uma seqüência de montagem, onde as peças já vêm prontas ou semiprontas das indústrias - das estruturas metálicas aos caixilhos das fachadas.

Centro de Realidade Virtual

Dois meses foi o tempo que a calculista das estruturas do Cenpes, a engenheira Heloísa Maringoni, da Companhia de Projetos, levou para encontrar uma solução para a forma geodésica do Centro de Realidade Virtual. Trata-se de um elipsóide, formado por um icosaedro composto de 960 triângulos e 1.623 barras. Quando o formato é esférico, os triângulos são iguais. No caso do centro, a forma elíptica exigiu a especificação de 576 triângulos diferentes, e os tipos de nó da estrutura metálica também seriam numerosos. Para viabilizar o custo, foram desenvolvidos estudos que resultaram numa estrutura em que se repetem apenas quatro tipos de nó.

Para poder tipificar os nós, mesmo com ângulos diferentes, Heloísa projetou uma estrutura metálica com peças grandes, unidas através de uma trama metálica muito parecida com a de cestos de vime. “A resistência será a de um objeto espacial, a rigidez se dará através da curvatura, da forma do objeto, como uma casca”, ela explica. Para poder executar esse elemento, as peças serão divididas em faces e, depois, subdivididas em partes transportáveis. Cada peça terá distanciamentos diferentes para cada ponto de fixação na estrutura.

Como esse edifício deverá se destacar no complexo, o invólucro receberá uma pele reflexiva prata de fibra de vidro. Esse material, muito utilizado nas indústrias automobilística e náutica, foi o que melhor atendeu às exigências apontadas em estudo sobre um revestimento que conferisse uniformidade à casca sem apresentar custo elevado. Para total estanqueidade, na interface das chapas estão previstas gaxetas comprimidas, e no acabamento dessas juntas serão usadas faixas do mesmo material coladas com resinas, lixadas e depois pintadas na cor prata com pintura automotiva.

Com dois andares, o edifício geodésico terá as dimensões de 35 metros de comprimento, 20 metros de largura e 14 metros de altura. Sua ligação com o prédio central será feita por passarela metálica, que segue o conceito de adequação de uma forma curva a outra elíptica, tendo o formato de uma falsa elipse, com três raios diferentes e dez metros de largura por 17 metros de extensão. Sua concepção estrutural consiste em perfis metálicos, compondo aros onde serão presas as longarinas ao longo de toda a sua extensão. Os aros têm função estrutural de travamento de ambos os lados da passarela, para evitar que a estrutura se abra.

Para vedação da passarela foram especificados vidros curvos refletivos na cor prata, laminados de oito milímetros. Nesse caso, segundo Paulo Duarte, a escolha responde à intenção de obter o mesmo aspecto do invólucro do Centro de Realidade Virtual.

O projeto de fixação dos vidros na estrutura metálica evita a calandragem dos perfis de alumínio. Para seguir a curvatura dos vidros, foi desenvolvido um sistema de fixação composto por elementos verticais curvos, de aço, como estrutura, e perfis horizontais retos, de alumínio, ancorados nesses montantes. Os vidros são colados com silicone estrutural nesses perfis, tendo suas laterais curvas apenas seladas com silicone. A solução permitirá que o vidro fique o mais solto possível, como se fosse uma fachada suspensa. Dos montantes sairão as ancoragens para prender os perfis, de linha convencional, fixando dois vidros vizinhos.

Todo o conjunto de edifícios será construído com estruturas metálicas. Segundo Heloísa Maringoni, as peças de aço são esbeltas, leves e têm ligações através de aparafusamento, com fixações predeterminadas. A padronização dos perfis de aço torna mais fácil a montagem e a desmontagem. Para atender ao processo de ampliação, algumas das peças poderão ser desmontadas, deslocadas e montadas novamente. As que serão utilizadas nas ampliações já estarão testadas e medidas, e o trabalho será de repetição do procedimento de montagem.

Vizinho ao conjunto de novas edificações será construído o edifício do Centro Integrado da Tecnologia da Informação (CIPD). Segundo o engenheiro e gerente setorial de projetos e suprimentos da Petrobrás, Rene Rodrigues de Abreu, as obras estão em fase de fundação e têm término previsto para 2009. A construção dos novos espaços ocorrerá em uma única etapa, sem interrupções.

Entre o prédio existente do Cenpes e a área ampliada haverá uma passagem subterrânea com cerca de 200 metros de extensão. Outro acesso será criado no nível da rua. Segundo Siegbert Zanettini, a idéia é unificar os espaços, para compor um único centro, que abrigará mais de 4 mil pesquisadores e cientistas.

 REFERÊNCIAS: 

 http://www.arcoweb.com.br/tecnologia/siegbert-zanettini-e-jose-wagner-garcia-centro-de-19-12-2006.html

Texto resumido a partir de reportagem
de Gilmara Gelinski e Cida Paiva
Publicada originalmente em FINESTRA
Edição 47 Novembro de 2006.