Eficiência e forma do brise-soleil na arquitetura de Campo Grande-MS

O objetivo deste trabalho é estudar a utilização de brise-soleil na arquitetura, analisando as relações entre sua eficiência ambiental e participação no resultado plástico e formal dos edifícios, a partir da análise de exemplares da arquitetura de Campo Grande – MS. O trabalho examina os aspectos relevantes da aplicação do brise-soleil para obtenção do conforto térmico e racionalização do uso de energia nas edificações de clima quente e como resposta à intensiva utilização de superfícies envidraçadas nas edificações. Aborda os fatores que levaram ao desenvolvimento dos brises por Le Corbusier, sua incorporação e difusão no repertório da arquitetura moderna brasileira, especialmente em Campo Grande – MS. Analisa também o período posterior de predomínio dos fechamentos envidraçados com condicionamento térmico artificial e o período recente de nova consciência ambiental com revalorização dos sistemas passivos de condicionamento. A pesquisa parte da hipótese de que os brise-soleils, quando utilizados criteriosamente, além de contribuírem de maneira acentuada na proteção contra os ganhos térmicos advindos da radiação solar, constituem importante elemento arquitetônico para a definição formal, acentuando ou, muitas vezes, constituindo o próprio caráter arquitetônico dos edifícios. Procura demonstrar esta hipótese analisando trinta exemplares significativos da arquitetura de Campo Grande – MS.

Alterações físicas em ambientes de estufa plástica e seus efeitos sobre as condições hídricas e o crescimento do tomateiro

O consumo de frutas e hortaliças vem aumentando rapidamente, em função de mudanças nos hábitos das populações urbanas. Novas técnicas para produção são necessárias, para que haja um suprimento contínuo de alimentos de alta qualidade e baixo custo. Este foi o principal propósito da introdução do cultivo em estufas plásticas, em muitos países. Porém, à medida em que este sistema evoluiu, surgiram vantagens e limitações, ao mesmo tempo. Assim, tornou-se indispensável aprofundar conhecimentos das relações planta-atmosfera. Em particular, as relações entre as condições hídricas e o crescimento das plantas, em resposta às alterações físicas nos ambientes protegidos, devem ser melhor avaliadas. Com este objetivo conduzido um experimento com tomateiro cultivado dentro e fora de estufa plástica, em ciclos de primavera-verão e verão-outono, em Eldorado do Sul, Rio Grande do Sul, em 1999/2000. As reduções na radiação solar incidente e na velocidade do vento mostraram ser as causas primárias das alterações no ambiente interno. A redução na entrada de energia e na ventilação, combinadas ao aumento da umidade do ar causado pela transpiração do tomateiro, reduziram a demanda evaporativa do ambiente interno, causando modificações morfológicas e fisiológicas nas plantas. A área foliar, a duração da área foliar e a altura das plantas dentro da estufa foram maiores do que fora dela. A mesma tendência se deu na produção de biomassa. A condutância foliar e a transpiração relativa mostraram ser melhores indicadores de déficit hídrico do que o potencial da água na planta e a taxa fotossintética. A aclimatação das plantas nos ambientes protegidos provocou alterações morfológicas que resultaram em aumento na eficiência de uso da radiação fotossinteticamente ativa. Como resultado, as plantas aumentaram a produção de matéria seca, apesar da redução (em cerca de 30%) na radiação global dentro da estufa. O uso de tela plástica anti-insetos nas bordas da estufa amplificaram tanto as alterações físicas como seus efeitos sobre as plantas do ambiente interno.

Critérios de projeto para escolas fundamentais bioclimáticas

Esta dissertação trata dos critérios para a elaboração de projetos para edificações escolares, em especial destinadas para a educação infantil e ensino fundamental, considerando a sua inserção no contexto ambiental, constituindo, assim, uma concepção arquitetônica bioclimática. Nessa perspectiva a implantação, a geometria, a organização espacial e os parâmetros construtivos do edifício contribuem na materialização de espaços adequados aos requisitos didático-pedagógicos e funcionais e, em especial, às exigências de conforto ambiental dos usuários, de maneira que a escola, na sua configuração física, se constitua em um elemento promotor do desenvolvimento intelectual, social e afetivo da criança. A partir da concepção global baseada nos princípios da bioclimatologia, o trabalho estabelece as necessidades para condicionamento ambiental determinadas pela caracterização climática de Passo Fundo – RS (clima subtropical úmido de altitude), explorando as estratégias solares passivas que utilizam a própria envoltória da edificação na seleção daqueles elementos ambientais externos favoráveis ao aquecimento, resfriamento, ventilação, proteção à radiação solar e iluminação, a fim de agregar aos critérios funcionais de projeto para escolas a maximização do uso desses fatores naturais e a racionalização do uso de energias não-renováveis, tendo como objetivo contribuir para um gradual desenvolvimento sustentável O trabalho aborda a legislação existente pertinente às edificações escolares, bem como apresenta exemplos de escolas solares passivas, com a aplicação de estratégias válidas para as condições locais, confrontadas com estudo de caso simplificado, a fim de que a implementação das sugestões apontadas demostre a sua viabilidade de aplicação.

Eficiência das estantes de luz nas aberturas : estudo de quatro casos

Essa dissertação preliminarmente estuda a evolução das aberturas na história da arquitetura; as características termofísicas de alguns materiais de construção; a incidência da radiação solar sobre superfícies horizontais; a relação das medidas e posições das estantes de luz com as medidas dos ambientes, com as paredes e com a fachada; a execução industrializada de estantes de luz, utilizando-se de medidas modulares; a utilização de superfícies horizontais nos peitoris das aberturas, na forma de balcões, projetados para fora das fachadas de três salas para escritórios em dois edifícios na cidade de Porto Alegre; e analisa detidamente quatro casos de utilização de estantes de luz nas aberturas através de quatro maquetes, nas quais se mede a iluminância obtida no interior dos ambientes de uma biblioteca, de uma sala de aula, de uma loja comercial térrea e de uma sala comercial. Os resultados são representados em gráficos de curvas isolux. Foi analisado também, na sala de escritório, a contribuição de carga térmica para o ambiente. Verificou-se que as estantes de luz e as superfícies horizontais junto às aberturas contribuem para o aumento de iluminância no interior das salas e que, para cada caso específico, deve-se adotar uma estratégia própria quanto à sua posição, dimensão, repetição e inclinação.

Análise experimental e simulação de sistemas híbridos eólico-fotovoltaicos

Sistemas para a geração de eletricidade a partir de fontes renováveis de energia, com um mínimo impacto ambiental, apresentam uma contribuição energética cada vez mais significativa, sendo importante conhecer em detalhe o comportamento dos mesmos. A radiação solar e o vento podem se mostrar complementares, sendo interessante empregar uma combinação eólica e fotovoltaica em um sistema único. Os sistemas assim constituídos recebem o nome de sistemas híbridos eólico-fotovoltaicos e em algumas aplicações podem mostrar vantagens em relação aos sistemas singelos. Esta Tese tem por objetivo contribuir com o conhecimento sobre o comportamento de sistemas híbridos eólico-fotovoltaicos de pequeno porte. Para obter dados experimentais foi montado um protótipo no Laboratório de Energia Solar, constituído de um painel de 420 Wp e de um aerogerador de 400 W de potência nominal, sendo que para o acionamento do aerogerador foi instalado um túnel de vento. Para a observação do comportamento do sistema híbrido foi também montado um sistema de monitoramento, sendo analisadas na Tese as incertezas associadas às medições realizadas. O sistema de monitoramento forma parte de um sistema mais amplo, que permite também o controle da velocidade do vento no túnel de vento e a ativação automática de um conjunto de cargas resistivas para simular o perfil de consumo. A Tese discute os modelos matemáticos de todos os componentes do sistema, assim como as principais configurações que podem ser dadas aos sistemas híbridos. Foram realizadas várias experiências com o sistema híbrido que permitiram a coleta de informações sobre o comportamento dos componentes independentes e como um todo Essas informações, por sua vez, serviram de base para a validação de modelos matemáticos dos diversos componentes do sistema, que foram integrados em um programa computacional de simulação elaborado como parte desta Tese. Além dos resultados do funcionamento do sistema híbrido experimental, a Tese mostra os resultados do programa de simulação e faz uma estimativa da aplicação de sistemas híbridos semelhantes em localidades de Rio Grande do Sul, a partir da informação do Atlas Eólico do Estado.

Rendimento de grãos e desempenho econômico do milho em cinco níveis de manejo e três épocas de semeadura

Além dos fatores intrínsecos à planta, as condições climáticas e de manejo dadas à cultura interferem na interceptação da radiação solar, no acúmulo de fotoassimilados e, portanto, no rendimento de grãos. O objetivo deste trabalho foi o de avaliar o desempenho agronômico e econômico do milho em cinco níveis de manejo e três épocas de semeadura, para melhor uso dos recursos do ambiente. O experimento foi conduzido nos anos agrícolas de 2001/2002 e 2002/2003 na EEA-UFRGS, em Eldorado do Sul-RS. Os tratamentos constaram de cinco níveis de manejo (baixo, médio, alto, potencial I e II) e três épocas de semeadura (agosto, outubro e dezembro). Os níveis de manejo variaram em função de cultivar, arranjo de plantas, adubação, suplementação hídrica e controle de plantas daninhas, pragas e moléstias. O milho respondeu com incrementos no rendimento de grãos aos investimentos realizados na melhoria das práticas de manejo e na adoção de cultivares com maior potencial produtivo, principalmente, nas épocas de semeadura de agosto a outubro. Nos níveis de manejo baixo e médio o rendimento de grãos variou menos em função de época de semeadura. O investimento em manejo resultou em maior retorno econômico nas semeaduras de agosto e, principalmente, outubro. Na semeadura de dezembro não houve retorno econômico ao maior investimento realizado em manejo. Nas épocas de agosto e outubro é possível associar as máximas eficiências técnica e econômica através do incremento do nível de manejo e escolha de cultivar com maior potencial de rendimento.

Importância do heliotropismo e da disponibilidade hídrica no desenvolvimento de Macroptilum lathyroides (l) Urb.

A água é o principal fator do ambiente limitante para a produção vegetal. Esta pode, também, afetar o heliotropismo, movimentos rápidos e reversíveis das folhas em função da radiação solar. Desta forma, faz-se necessário quantificar os efeitos destes dois fatores no desenvolvimento e produtividade das plantas. Experimentos foram conduzidos em casa de vegetação nas dependências da Faculdade de Agronomia, UFRGS, a fim de quantificar a influência do heliotropismo na orientação foliar, na intercepção da radiação solar pelas folhas nos horários de maior incidência desta, na evolução do teor de clorofila da folha, no desenvolvimento vegetativo/reprodutivo, na dinâmica de florescimento e na produção de sementes de M. lathyroides. Para a orientação foliar, observa-se que o folíolo central apresentou uma tendência de orientação em direção ao sol em situações de alta umidade do solo (100% da CC), independente da restrição à movimentação foliar. Os folíolos das plantas submetidas à restrição hídrica (60% da CC) apresentaram maior grau de escape da radiação solar. Foram observados efeitos independentes para a disponibilidade hídrica e para a movimentação foliar tanto para os componentes do desenvolvimento vegetativo/reprodutivo quanto para os componentes do rendimento de sementes ao longo do período experimental. Plantas submetidas a uma alta disponibilidade hídrica ou com folhas livremente orientadas apresentaram maior altura, área foliar, número de ramificações e peso seco total. O maior desenvolvimento favoreceu a emissão de um maior número de inflorescências por planta nestes tratamentos. Este comportamento proporcionou um maior número de flores, legumes verdes e legumes maduros por planta, gerando desta forma uma maior taxa de produção de sementes, sendo esta resposta mais evidenciada ao se avaliar o efeito da disponibilidade hídrica. Apesar do peso individual da semente ter apresentado valores superiores para o tratamento com restrição hídrica, a produção total de sementes foi superior no tratamento com alta disponibilidade hídrica, não se observando efeito significativo para a movimentação foliar.

Determinação da dose eritematosa mínima como marcador de risco e sensibilidade à radiação ultravioleta

Objetivos: Determinar a dose eritematosa mínima (DEM) medida por exposição controlada à radiação ultravioleta-B (RUV-B), como limiar para dano solar agudo nos diversos fototipos, e medir a cor da pele constitucional pelo sistema colorimétrico CIELAB. Pacientes e Métodos: Um total de 194 voluntários, sadios, com idades acima de 18 anos, distribuídos em um mínimo de 30 participantes por fototipo. Todos foram classificados por fototipos segundo os critérios de Fitzpatrick. As regiões infra-axilar torácica e nádega foram irradiadas em 4 áreas de 1 cm2, assim como foi registrada a cor da pele desses locais pelo sistema CIELAB. Delineamento: Estudo transversal. Resultados: A média de idade dos participantes foi de 38 anos, sendo 68% do sexo feminino. A avaliação da associação entre as medidas das DEMs e dos valores colorimétricos da coordenada L*, mostrou uma correlação de Pearson negativa com r = -0,91 para um valor p<0,05. Para os valores das DEMs e os escores da classificação dos voluntários por fototipos, obteve-se correlação de Spearman (rs) de +0,95 para p<0,05 e, correlacionando os valores colorimétricos com os escores dos fototipos, encontrou-se em tórax um rs de -0,93 e em nádega -0,92 para um p < 0,05. Conclusões – Concluiu-se que: 1)- a mensuração dos valores colorimétricos da coordenada L* nas regiões infra-axilar torácica e nádega mostraram uma forte correlação com os valores das DEMs, sendo de menor poder invasivo e de maior praticidade para mensuração de sensibilidade à radiação ultravioleta; 2)- apesar de os escores de Fitzpatrick terem alta correlação com os valores das DEMs, mostraram superposição de valores nos fototipos adjacentes; 3)- o grau de associação das classes dos fototipos com a cor da pele permite dizer que a categoria numérica do fototipo aumenta à medida que a pele fica mais escura.

Contribuição ao estudo do envelhecimento de ligantes asfálticos : influência da adição de polímeros e comportamento frente a radiação uv

A malha rodoviária brasileira apresenta-se, em sua maior extensão, em má condições de serventia. Uma das alternativas para se evitar deformações permanentes e trincamentos no pavimento é a adição, a quente e em reatores especiais, de polímeros ao asfalto. Esta prática já é realizada no Brasil há alguns anos, porém ainda não se tem um domínio do assunto, principalmente no caso da modificação de ligantes asfálticos brasileiros. O objetivo deste trabalho é avaliar a influência de algumas propriedades do polímero modificador no envelhecimento do ligante asfáltico modificado. Para tanto se realizou inicialmente um estudo sobre o mecanismo de envelhecimento de ligantes puros, inclusive frente a radiação ultravioleta do sol, e em seguida utilizou-se a mesma metodologia para avaliar o papel do polímero neste processo. Além disso, relacionou-se através de um projeto de experimentos a massa molar e teor de estireno do polímero SBS linear com suas propriedades clássicas, estabilidade, temperatura de transição vítrea e morfologia. Observou-se que a simulação de envelhecimento UV em laboratório, desenvolvida neste estudo, foi extremamente satisfatória. Os processos de foto-oxidação e termooxidação resultam em mecanismos diferentes de envelhecimento. A origem e composição química dos ligantes é de suma importância no mecanismo de envelhecimento UV destes. A massa molar e o teor de estireno do polímero modificador representam propriedades importantes para a estabilidade e durabilidade do ligante asfáltico modificado.

Estudo do desempenho de um sistema de aquecimento de água por energia solar e gás

A energia solar esta sendo cada vez mais utilizada para o aquecimento de água, tanto para o uso industrial, comercial e residencial, apresentando, esta última, um crescimento muito expressivo nos últimos anos, devido às ações de marketing de algumas empresas do setor. Para manter a temperatura da água do reservatório nas condições estabelecidas para o uso é necessário à utilização de uma fonte de energia auxiliar. As duas fontes de energia auxiliar mais empregadas nos sistemas de aquecimento de água por energia solar são a eletricidade e o gás. A escolha do gás como fonte auxiliar de energia, apesar de apresentar um investimento inicial superior ao da energia elétrica, representa um menor custo operacional em longo prazo. Na presente dissertação foram realizadas simulações computacionais para a cidade de Porto Alegre - RS, através do aplicativo TERMOSIM, com a finalidade de analisar o comportamento energético de um sistema de aquecimento de água por energia solar, por circulação natural (termossifão), utilizando como fonte de energia auxiliar o gás. Esta análise foi desenvolvida com a variação de parâmetros construtivos, de parâmetros de utilização e dos parâmetros de qualidade dos materiais e, ainda, com a caracterização dos componentes da instalação. Para a execução do trabalho foram realizadas 3456 simulações. Considerando os resultados obtidos foram elaboradas tabelas e gráficos, por meio dos quais verificou-se a influência do número de coletores, do volume do reservatório, da altura do termostato, da razão de aspecto do reservatório, do consumo de água quente e da qualidade dos coletores sobre a eficiência do sistema. O aplicativo demonstrou coerência nos resultados gerados, motivo pelo qual foi possível identificar, por meio da análise dos mesmos, quais os parâmetros que exercem maior influência no desempenho do sistema de aquecimento de água. Combinando os resultados, foi desenvolvida uma equação para estimar a eficiência média mensal do sistema.

Transferência de calor combinando radiação e convecção no interior de dutos de geradores de vapor fumotubulares

Esta dissertação de mestrado considera a transferência de calor combinando convecção e radiação térmica no escoamento de gases participantes em dutos de seção circular. Partindo de uma metodologia geral, o trabalho enfoca principalmente os casos típicos de aplicação em geradores de vapor fumotubulares de pequeno e médio porte, em que gases em alta temperatura escoam através de um tubo mantido em temperatura uniforme. O escoamento é turbulento e o perfil de velocidade é plenamente desenvolvido desde a entrada do duto. A temperatura do gás, contudo, é uniforme na entrada, considerando-se a região de desenvolvimento térmico. Duas misturas de gases são tratadas, ambas constituídas por dióxido de carbono, vapor d’água e nitrogênio, correspondendo a produtos típicos da combustão estequiométrica de óleo combustível e metano. As propriedades físicas dos gases são admitidas uniformes em todo o duto e calculadas na temperatura de mistura média, enquanto que as propriedades radiantes são modeladas pela soma-ponderada-de-gases-cinzas. O campo de temperatura do gás é obtido a partir da solução da equação bidimensional da conservação da energia, sendo os termos advectivos discretizados através do método de volumes de controle com a função de interpolação Flux-Spline; as trocas de energia radiantes são avaliadas por meio do método das zonas, onde cada zona de radiação corresponde a um volume de controle. Em um primeiro passo, a metodologia é verificada pela comparação com resultados apresentados na literatura para a transferência de calor envolvendo apenas convecção e combinando convecção com radiação. Em seguida, discutem-se alguns efeitos da inclusão da radiação térmica, por exemplo, no número de Nusselt convectivo e na temperatura de mistura do gás. Finalmente, são propostas correlações para o número de Nusselt total, que leva em conta tanto a radiação quanto a convecção. Essa etapa exige inicialmente uma análise dos grupos adimensionais que governam o processo radiante para redução do número elevado de parâmetros independentes. As correlações, aplicáveis a situações encontradas em geradores de vapor fumotubulares de pequeno e médio porte, são validadas estatisticamente pela comparação com os resultados obtidos pela solução numérica.