UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E NATURAIS PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS E MEIO AMBIENTE ANDERSON DA SILVA COSTA A INFLUÊNCIA DAS ÁREAS VERDES NAS TEMPERATURAS SUPERFICIAIS DAS PRINCIPAIS AVENIDAS DO BAIRRO DO MARCO: UM ENSAIO DOS DADOS DE INFRAVERMELHO OBTIDO NO SOBREVÔO OBLÍQUO BELÉM-PA 2014
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UNIVERSIDADE FEDERAL DO PARÁ
INSTITUTO DE CIÊNCIAS EXATAS E NATURAIS
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM CIÊNCIAS E MEIO AMBIENTE
ANDERSON DA SILVA COSTA
A INFLUÊNCIA DAS ÁREAS VERDES NAS TEMPERATURAS SUPERFICIAIS
DAS PRINCIPAIS AVENIDAS DO BAIRRO DO MARCO:
UM ENSAIO DOS DADOS DE INFRAVERMELHO OBTIDO NO SOBREVÔO
OBLÍQUO
BELÉM-PA
2014
ANDERSON DA SILVA COSTA
A INFLUÊNCIA DAS ÁREAS VERDES NAS TEMPERATURAS SUPERFICIAIS
DAS PRINCIPAIS AVENIDAS DO BAIRRO DO MARCO:
UM ENSAIO DOS DADOS DE INFRAVERMELHO OBTIDO NO SOBREVÔO
OBLÍQUO
Dissertação de Mestrado Profissional apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciência e Meio Ambiente da UFPA, como requisito para obtenção do título de Mestre em Ciência e Meio Ambiente.
Orientador: IRVING MONTANAR FRANCO
BELÉM-PA
2014
ANDERSON DA SILVA COSTA
A INFLUÊNCIA DAS ÁREAS VERDES NAS TEMPERATURAS SUPERFICIAIS
DAS PRINCIPAIS AVENIDAS DO BAIRRO DO MARCO:
UM ENSAIO DOS DADOS DE INFRAVERMELHO OBTIDO NO SOBREVÔO
OBLÍQUO
Dissertação de Mestrado Profissional apresentada ao Programa de Pós-Graduação em Ciência e Meio Ambiente da UFPA, como requisito para obtenção do título de Mestre em Ciência e Meio Ambiente.
Para SAYDELLES (2005), contribui que para uma melhor compreensão do
clima das cidades, é indispensável o entendimento das complexas relações
existentes entre seu sítio urbano e as diversas funções desenvolvidas que são
expressas através do uso e ocupação do solo urbano, pois quanto mais detalhadas
for a caracterização e a identificação dos elementos que compõe o espaço urbano,
maior será o número de subsídios fornecidos para a definição dos agentes
causadores e/ou modificadores do clima da cidade, possibilitando assim uma correta
intervenção no ambiente urbano.
Segundo KATZSCHNER (1997), o estudo do clima urbano pode ser um
instrumento muito importante no planejamento das cidades, pois este considera a
circulação do ar e as condições térmicas como aspectos relevantes para o projeto de
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preservação e criação do “clima urbano ideal”, durante os processos de crescimento
e transformação das cidades.
4.2. Áreas Verdes Urbanas
As áreas verdes urbanas são citadas como os melhores reguladores
climáticos existentes (LEAL, 2012). Entre outras funções, têm sido apontadas como
elemento fundamental para minimizar os efeitos da alteração do clima provocado
pelas ações humanas, o resfriamento do ar, o aumento da umidade relativa e as
mudanças na ventilação (DIMOUDI & NIKOLOPOULOU, 2003). A utilização da
vegetação é uma das estratégias recomendadas pelo projeto ambiental, para reduzir
o consumo de energia, minimizar os efeitos da ilha de calor e da poluição urbana
(LIMA, 2009).
A vegetação exerce diversos efeitos no microclima urbano (LIMA, 2009). No
verão, funciona como um verdadeiro ar condicionado natural, pois melhora a
temperatura do ar com a sua evapotranspiração (HEISLER, 1974). Segundo GREY
& DENEKE (1986), afirmam que uma árvore isolada pode transpirar em média 380
litros de água por dia, o que provoca um resfriamento equivalente ao de cinco
aparelhos de ar condicionado médios, em funcionamento por vinte horas.
A Área verde é um termo que se aplica a diversos tipos de espaços urbanos
que têm em comum o fato de serem abertos, acessíveis; relacionados com saúde e
recreação ativa e passiva, proporcionaram interação das atividades humanas com o
meio ambiente (DEMATTÊ, 1997). Para LLARDENT (1982), áreas, zonas, espaços
ou equipamentos verdes são espaços livres onde predominam áreas plantadas de
vegetação, correspondendo, em geral, ao que se conhece como parques, jardins ou
praças.
Nas questões relativas ao desempenho térmico, a vegetação apresenta
menor capacidade calorífera e condutividade térmica do que os materiais dos
edifícios e grande capacidade de absorção da radiação solar pelas folhas,
resultando em menor reflexão (albedo baixo) (ROMERO, 2001). Assim, a sensação
de bem-estar da pessoa em relação ao ambiente térmico, irá depender das
características da espécie vegetal, do tipo de agrupamento entre indivíduos
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arbóreos, da composição de espécies em um tipo de agrupamento e do padrão
resultante da composição e estrutura entre os indivíduos (BARTHOLOMEI, 2003).
Isto ocorre porque a vegetação utiliza a maior parte da radiação incidente não
para o aquecimento da superfície ou do ar, mas no processo de fotossíntese,
liberando-o posteriormente sob forma de evapotranspiração, o que, além de permitir
uma maior umidade relativa do ar, favorece o declínio térmico (SAYDELLES, 2005;
p. 135).
Conforme SILVA (2009), a influência da vegetação se manifesta nas mais
variadas escalas climáticas, porém para a configuração urbana de um lugar, o clima
urbano tem, na escala microclimática, seu principal grau de interferência. A presença
da vegetação nas áreas urbanas cria um microclima que difere daquele das áreas
não plantadas (LIMA, 2009).
A arborização viária tem por objetivo bloquear a incidência dos raios solares
nas áreas pavimentadas e construídas, atua como estratégia para o controle da
temperatura nos centros urbanizados (SILVA, 2009). Segundo SANTOS e TEIXEIRA
(2001), citam como benefícios da arborização de vias públicas as seguintes ações:
captação e/ou retenção de material particulado, adsorção de gases, reciclagem de
gases através dos mecanismos fotossintéticos, melhoria da qualidade do ar, redução
dos níveis de ruído, equilíbrio do microclima urbano, proteção à avifauna, conforto
lumínico e ambiental. Esses fatores, para LIMA (2009), variam com o tipo de
vegetação, porte, idade, período do ano e formas de associação dos vegetais.
Como afirma também COSTA (1982), em relação ao efeito atenuador que as
plantas desempenham com relação à temperatura do ar advém da transformação da
energia solar em energia química latente, na forma de compostos de carbono e
hidrogênio, por meio da fotossíntese, que reduz a incidência da luz solar durante o
dia, ao mesmo tempo em que, por seu metabolismo, libera calor durante a noite.
A vegetação representa um elemento chave para um desenho adequado às
exigências de conforto, pois a vegetação possui uma importante função na melhoria
e estabilidade microclimática devido à redução das amplitudes térmicas, redução da
insolação direta, ampliação das taxas de evapotranspiração e redução da velocidade
dos ventos (SHARMS et al, 2009).
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Segundo ABREU (2008), a falta de vegetação é um dos principais
responsáveis pelas alterações do clima nos grandes centros urbanos, uma vez que
as propriedades de regulação e melhoria do clima que eles oferecem é uma
característica fundamental para garantir um clima urbano ideal.
Do ponto de vista do conforto ambiental, a vegetação exerce o papel de
atenuação dos estímulos relacionados à propagação e percepção térmica, acústica
e lumínica (DI CLEMENTE, 2009). Outro benefício significativo da presença da
arborização urbana é a capacidade de interceptação das chuvas, que reduz a taxa e
o volume das enxurradas causadas pelas tempestades, contribuindo para o ciclo
hidrológico e redistribuição da umidade (MCPHERSON; SIMPSON, 2002).
De acordo com CADORIN & MELLO (2011), que citam a contribuição da
arborização urbana para o controle de enchentes e inundações, ressaltam sua
grande importância para a manutenção da biodiversidade.
O clima urbano é resultado da interação entre a sociedade e a natureza na
cidade, e coloca em evidência as alterações do ambiente decorrentes das atividades
humanas (MENDONÇA & DUBREUIL, 2005). Portanto, a interferência constante da
ação humana no ambiente urbano é responsável diretamente pela formação do
clima urbano e seus produtos (ROVANI et al., 2010).
De acordo com SHARMS et al., (2009) a implantação adequada da
arborização na malha urbana propicia benefícios evidentes na melhoria da qualidade
de vida da população. A presença da vegetação favorece a intensificação do uso e
funções destes espaços, uma vez que as preferências para realização das
atividades se voltam para áreas arborizadas.
Segundo HONJO & TAKAKURA (1990), o efeito de resfriamento de uma área
verde varia de acordo com o seu tamanho e a proximidade com outras áreas verdes.
As áreas verdes desempenham um papel significante na regulação do clima urbano
(MARTINEZ-ARROYO, JAUREGUI, 2000; YU, HIEN, 2006). A cobertura vegetal
presente nas áreas verdes atua no controle da temperatura e umidade relativa do ar
(TYRVÄINEN et al., 2005).
Outro fato importante a ser observado diz respeito à substituição da
vegetação nativa pelos edifícios, ruas, praças entre outros, fazendo com que haja
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uma diminuição das taxas de evapotranspiração, processo importante para
manutenção das condições climáticas, pois as plantas, utilizando parte da radiação
líquida disponível no sistema nesse processo, diminuem a quantidade de energia
disponível para aquecer o ar e também contribuem para as taxas de vapor d’água
liberadas para atmosfera. Além do papel realizado pela evapotranspiração, a
vegetação ainda oferece a função de sombreamento, interceptando a energia solar
incidente, como discutido por ALMEIDA JUNIOR (2005).
A presença arbórea possui fundamental importância para a amenização ou
solução de problemas urbanos relacionados a clima, saúde, qualidade de vida, uma
vez que ela possui variadas funções de reguladores climáticos, proporcionando um
conforto ambiental, quando elimina o calor latente através da transpiração, permite a
ventilação ao nível do terreno, infiltração da água em um piso predominantemente
impermeável, acumula partículas de poeira e transforma gases tóxicos (BRASIL,
1996). A atual configuração espacial, produto da revolução industrial, e
materialização da obra humana sobre o meio ambiente intensificam cada vez mais o
processo da “construção de pedra” que massacra a natureza.
De acordo com OLIVEIRA (1996), são muitos os benefícios da vegetação no
ambiente urbano. Dentre alguns deles, destacam-se a sua importância para o
controle climático e da poluição do ar e acústica, melhoria da qualidade estética da
paisagem urbana, aumento do conforto ambiental, efeitos sobre a saúde mental e
física da população, valorização de áreas de convívio social, valorização econômica
das propriedades do entorno e formação de uma memória e do patrimônio cultural
da cidade. Dentro deste conceito, o objetivo deste trabalho não é somente comparar
a influência da vegetação no conforto térmico urbano, mas também fomentar a
importância desta vegetação para melhoria dos diversos fatores citados acima.
Questionamentos parecidos podem ser levantados para TOLEDO e SANTOS
(2008), que consideram que as áreas verdes têm papel fundamental na qualidade de
vida da população e são espaços destinados à preservação ou implantação de
vegetação ou ao lazer público, e também para HULSMEYER & SOUZA (2007), que
considera que as áreas verdes devem ser áreas livres na cidade e que apresentam
características predominantemente naturais, independentemente do porte da
vegetação.
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Analisar o comportamento dos microclimas das cidades metropolitanas e
diagnosticar os seus problemas e propor possíveis alternativas mitigadoras, são
medidas fundamentais às questões ligadas ao clima urbano e para a qualidade de
vida.
É sob esse contexto que se destaca a importância das ÁREAS VERDES e
sua influência no microclima urbano, a fim de mitigar os efeitos prejudiciais da
urbanização e na melhora das condições ambientais em áreas urbanizadas.
4.3. Áreas Urbanas
4.3.1 Superfícies e Trocas Térmicas
As coberturas dos edifícios, as avenidas e ruas nas áreas urbanas tendem a
reter o calor gerado pela radiação direta, por estarem expostas por um longo período
do dia a ação do sol. Os materiais empregados nas cobertas, estanques e de
coloração escura, contribuindo na retenção do calor na superfície urbana. As
coberturas das edificações cobrem cerca de 20% das áreas urbanas e suburbanas e
são as características mais quentes vistas em imagens térmicas de satélites. Já os
pavimentos cobrem entre 25% a 50% das cidades sendo geralmente o aspecto mais
dominante em nosso ambiente urbano. As características térmicas dos pavimentos
exercem muita influencia sobre a formação das ilhas de calor (GARTLAND, 2010).
As trocas de calor são classificadas como trocas térmicas secas e trocas
térmicas úmidas. Nas trocas térmicas secas, há mudança de temperatura, enquanto
que as trocas térmicas úmidas envolvem mudança de fase. Neste sentido, as trocas
térmicas entre os corpos se fazem segundo duas condições: existências de dois
corpos a temperaturas diferentes ou mudança de estado de agregação. No primeiro
caso, a troca se dá pela perda de calor pelos corpos mais quentes para os mais frios
e o calor envolvido é chamado de calor sensível (neste caso as trocas são
chamadas de trocas secas e se processam, através dos mecanismos de convecção,
condução e radiação). Nas trocas de calor por mudança de estado de agregação, a
água passando para o estado de vapor ou o contrário. O calor envolvido neste
mecanismo de troca é denominado latente (estas trocas são chamadas de trocas
úmidas e se processam por evaporação e condensação) (FROTA e SCHIFFER,
2007).
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O fenômeno denominado ‘Ilha de Calor’, ocorre em locais com excessiva
quantidade de construções e baixa concentração de áreas verdes, onde a
temperatura é mais elevada do que nas áreas vizinhas não urbanizadas. A
configuração da ilha de calor está relacionada também ao aumento da temperatura,
à queda da umidade relativa do ar, aos desvios de trajetória do vento com mudanças
na sua velocidade e a modificações no padrão de distribuição das chuvas. Além
disso, a ausência de vegetação contribui para a formação de ilhas de calor urbanas,
porque deixa de fornecer dois mecanismos de resfriamento importantes: sombra e
evapotranspiração (COSTA & FRANCO, 2014)1.
AKBARI et al. (1988), em estudo do impacto das ilhas de calor urbano no
consumo de energia para resfriamento térmico e emissões de gás carbônico (CO2),
no que se refere à qualidade ambiental urbana, constataram que a arborização
urbana é cerca de 15 vezes mais eficiente para consumir CO2 que a arborização
rural.
Segundo LOMBARDO (1985), o processo de expansão urbana mundial
sobrecarrega a natureza, alterando toda a ecologia das cidades, em especial
daquelas onde o crescimento foi mais rápido e sem planejamento. Em outras
palavras, a concentração populacional nas cidades agravada pela falta de
planejamento nos centros urbanos, acabou gerando uma série de problemas de
difícil reversão, comprometendo assim, a qualidade ambiental e de vida nessas
áreas.
Nas áreas urbanas diversas construções absorvem e retém mais calor do sol
do que materiais naturais, os materiais de construção em sua maioria são
impermeáveis e estanques, e não apresentam umidade disponível para dissipar o
calor do sol, e os materiais de revestimento de cor escura, em edifícios e
pavimentos, também apresentam maior capacidade de reter o calor quando
expostos a radiação direta.
Segundo LOMBARDO (1985), que promoveu uma análise ambiental dos
espaços urbanos, apontando a urbanização desenfreada, verificada nas grandes
metrópoles, como a propulsora do intenso processo de degradação ambiental
1 Primeiro artigo publicado pelo discente do curso Anderson da Silva Costa com a orientação do Dr. Irving Franco. “ COSTA. A . S & FRANCO. I. M. Ilhas de Calor, as Cidades estão em Ebulição. Revista Cidadania & Meio Ambiente, ISSN 2177-630X, N°49, ANO IX. 2014”.
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averiguado nas cidades. Os problemas ecológicos provenientes desta aglomeração
urbana podem ser representados pelos fenômenos de Ilhas de Calor dentro da
região metropolitana da cidade de São Paulo, explicitando o desconforto térmico
ocasionado pelas elevações de temperatura no centro da cidade em relação às
áreas circunvizinhas ocasionadas pelo grande índice de áreas construídas, materiais
pavimentados e redução de evaporação por falta de cobertura vegetal evidente, em
índice de vegetação inferior a 26%. Para tanto, a autora conclui a necessidade de
controle do processo de ocupação, com vista a garantir a qualidade ambiental
urbana.
Além disso, os materiais construtivos, o fluxo de pessoas e veículos
incrementam o ganho e acúmulo de calor da atmosfera urbana. A complexidade de
se analisar esta diversidade de elementos carece de estudos.
De acordo com BARBOSA (2005), o planejamento das cidades considerava
apenas os aspectos sociais, culturais e econômicos, ignorando as conseqüências
que o processo de expansão urbana ocasiona, colocando em risco a
sustentabilidade do ambiente urbano uma vez que, atrelado a este processo,
ocorrem inúmeras modificações no ambiente das cidades, como a retirada da
cobertura vegetal e substituição por áreas construídas, a impermeabilização do solo,
a concentração de equipamentos e pessoas, a utilização maciça de materiais novos
que alteram as propriedades térmicas e hidrológicas da superfície terrestre.
4.3.2 Sensoriamento Remoto e a Termografia Infravermelha
Atualmente com o avanço das geotecnologias, de dados do sensoriamento
remoto e aumento da resolução de imagens de satélite, obtem-se diversas
informações do ambiente terrestre. Uma das informações contidas nos dados de
sensoriamento remoto é a temperatura aparente da superfície, obtida através da
captação da energia eletromagnética emitida por determinado ambiente ou objeto.
Como o Sensoriamento Remoto agrega um conjunto de técnicas que
possibilita a obtenção de informações sobre alvos na superfície terrestre (objetos,
áreas, fenômenos), através do registro da interação da radiação eletromagnética
com a superfície, realizado por sensores distantes, ou remotos, torna-se uma
ferramenta muito útil para gerar informações de um determinado local. Geralmente
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estes sensores estão presentes em plataformas orbitais ou satélites, aviões e a nível
de campo.
Neste sentido, a Termografia Infravermelha, é uma técnica que permite
mapear um corpo ou uma região com o objetivo de distinguir áreas de diferentes
temperaturas, sendo portanto uma técnica que permite a visualização artificial da
radiação dentro do espectro infravermelho. As vibrações de campos elétricos e
magnéticos que se propagam no espaço a velocidade da luz de forma mutuamente
sustentadas dá origem às ondas eletromagnéticas, e o conjunto de ondas
eletromagnéticas de todas as freqüências formam o espectro eletromagnético.
Esta técnica permite medir a temperatura superficial através das radiações
infravermelhas emitidas pelos objetos. Todos os objetos podem ser observados por
essa técnica, uma vez que, tendo temperaturas superiores ao zero absoluto, emitem
radiações infravermelhas.
As imagens derivados da técnica termográfica, em nível de aplicação, pode
ser dividida em passiva e ativa. Na termografia passiva, é considerado que os
objetos analisados contêm armazenamento interno de energia térmica ou são
estimulados por uma fonte natural de calor, como energia solar. Enquanto que na
termografia ativa, os objetos em análise são submetidos a uma fonte artificial de
aquecimento ou resfriamento, com o objetivo de provocar o fluxo de calor necessário
para geração da imagem térmica (MALDAGUE, 2001 ).
No estudo de MEIER et al (2010), identificou que dados de infravermelho são
altamente adequado para investigar as propriedades térmicas superficiais e
processos dinâmicos da densidade de fluxo de radiação de ondas longas das
superfícies urbanas e nas medições meteorológicas na cidade de Berlim- Alemanha.
Relatando padrões espaço-temporais da diferença entre a densidade de fluxo de
radiação de ondas longas para das superfícies dos pátios e telhados.
Apesar das imagens dos satélites Landsat já apresentarem maior resolução
espacial, elas não podem proporcionar a expressão pronta do campo térmico, que
se apresenta como uma complexidade de vários estratos. As temperaturas medidas
pelo sensor não são idênticas à temperatura do ar medida na camada próxima à
superfície. Mas, através da termografia, obtêm-se índices relativos das diferenças na
estrutura termal relacionadas com o uso e ocupação do solo e, como o clima das
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camadas de ar junto ao solo está intimamente relacionado à superfície ativa
(CHANDLER, 1976).
Todos os materiais apresentam capacidade de absorver a radiação
infravermelha, convertendo-a em um aumento de temperatura, e todos os materiais
acima do zero absoluto emitem radiação, sendo a radiação infravermelha
compreendida entre a região visível e as microondas do espectro magnético, com
comprimento de onda de 0,75µm a 10µm.
A técnica da termografia infravermelha transforma a emissão padrão do
objeto em imagem visível, medido a radiação infravermelha emitida pelos objetos,
sendo detectada pela câmera três componentes de radiação nos objetos, a emissão,
transmissão e reflexão (OCAÑA,2004). A termografia infravermelha vem sendo
empregada também no diagnostico de ganhos e perdas de calor nas edificações e
no meio urbano. Dentre as principais condições que influenciam a medição está o
valor de emissividade, a condição ambiental, o tipo de cor da superfície e a
refletividade da superfície (BARREIRA et al, 2007).
As câmeras captam a radiação infravermelha emitida pela superfície
convertendo em sinais elétricos, criando uma imagem térmica com um gradiente de
temperatura superficial (BARREIRA, 2007). O infravermelho corresponde a uma
faixa freqüência eletromagnética naturalmente emitida por qualquer corpo à
temperatura próxima à do ambiente (22ºC), com intensidade proporcional à quarta
potência de sua temperatura.
Para WENG (2009), que utilizou dados de infravermelho termal derivados de
sensoriamento remoto, para analisar o clima urbano e ambiental, principalmente a
temperatura da superfície da terra (LST) e os padrões da sua relação com a
superfície, avaliando o fenômeno caracterizado como “ilha de calor urbana (ICU)”,
apontando as práticas atuais, problemas e perspectivas neste campo específico de
estudo.
Na pesquisa de SHAM et al., (2012), utilizou dados de radiação infravermelha
aplicando uma técnica de monitoramento de temperatura de superfície contínua
(CSTM) para investigar as características de liberação de calor sensível noturnos
através das construções, com a finalidade de estimar o calor sensível noturno (SH)
de transferência entre materiais ao ambiente.
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As radiações emitidas pelo corpo proporcionam informações das
características das matérias que constituem o mesmo e a condição em que se
encontra (MONCÓ, 2002). A Termografia é a percepção de temperatura superficial
de um corpo, uma vez que todo corpo com temperatura acima de -273ºC emite
radiação térmica (CORTIZO, 2007). Os equipamentos de termografia captam esta
radiação infravermelha, transformam-na em sinais elétricos e geram uma imagem
térmica do corpo apresentando cores diferentes para temperaturas diferentes
(BARREIRA, 2004).
A termografia tem como principais vantagens a detecção de objetos não
visíveis, não precisa de contato físico, trata-se de um ensaio em tempo real, em
larga escala e é uma técnica não destrutiva (BARREIRA, 2004). Além disso, o
manual técnico da FLIR (2009), cita as seguintes vantagens: não requer um
realojamento temporário dos residentes, permite a apresentação visual ilustrativa
dos resultados e o método confirma os pontos de falha ou vias de migração da
umidade, nos sistemas construtivos e diferença de temperatura nas avenidas, ruas,
praças e etc (Figura 1, 2 e 3).
Figura 1. Umidade nos sistemas construtivos através das imagens Infravermelho
(Fonte: MENDONÇA et al. 2014).
Segundo (NETO, 2009) termografia é um ensaio que se baseia na
perturbação do fluxo de calor, gerado interna ou externamente. Estas perturbações
produzem desvios na distribuição da temperatura superficial do objeto que são
captadas pelos equipamentos termográficos e geram uma imagem.
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Figura 2. Identificação de aquecimentos nos sistemas elétricos através das imagens
Infravermelho (Fonte: LOUVAIN et al. 2010).
Figura 3. Identificação da temperatura superficial nas ruas através das imagens
Infravermelho (Fonte: SILVA, 2012).
5. MATERIAIS E MÉTODOS
5.1 Áreas de Estudo
O estudo foi conduzido no Bairro do Marco, localizado na cidade de Belém-
PA. Nas principais avenidas do Bairro: Almirante Barroso; Rômulo Maiorana (Antiga
25 de setembro) e Duque de Caxias (Figura 4).
A cidade de Belém apresenta dois aspectos relevantes para o clima: baixa
latitude e proximidade com o litoral (CABRAL, 1995). Possui apenas duas estações
durante o ano, definidas como inverno e verão, ou um período com maior volume de
precipitações e um período mais seco.
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Figura 4. Localização da área de estudo.
No Bairro do Marco, encontra-se o Bosque Rodrigues Alves, assim como a
sede do Instituto de Meteorologia em Belém, os Campi II III e V (onde leciona-se o
curso de Medicina) da UEPA (Universidade do Estado do Pará) e a EMBRAPA
(Empresa Brasileira de Pesquisa Agropecuária, culturalmente o Marco possui um
teatro, o Teatro do SESI, anexo ao seu complexo recreativo e esportivo.
A partir de uma revisão da metodologia utilizada por diversos autores, dentre
eles GIVONI, LABS, OLGYAY, SZOKOLAY e WATSON concluiu-se que o trabalho
de GIVONI (1992), para países em desenvolvimento é o mais adequado para o
Brasil. Os autores desenvolveram uma carta (Figura 5) sobreposta à carta
psicrométrica que relaciona temperatura e umidade relativa do ar. Através dos
valores destas variáveis, o arquiteto pode obter indicações fundamentais para definir
a estratégia bioclimática a ser adotada no edifício de acordo com a localidade em
que está situado (LAMBERTS; DUTRA; PEREIRA, 1997). Os dados das variáveis
podem ser lançados diretamente na carta em que se identificam nove zonas
divididas em:
1) Zona de conforto.
2) Zona de ventilação.
AvAv. . Rômulo Rômulo Maiorana
AvAv. Almirante Barroso. Almirante Barroso
AvAv. Duque de Caxias. Duque de Caxias
SPOT - Imagens de 2010SPOT - Imagens de 2010
Bairro do Marco
Principais Avenidas
Cidade de Belém-PA
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3) Zona de resfriamento evaporativo.
4) Zona de massa térmica para resfriamento.
5) Zona de ar-condicionado.
6) Zona de umidificação.
7) Zona de massa térmica para aquecimento.
8) Zona de aquecimento solar passivo.
9) Zona de aquecimento artificial.
Figura 5. Carta Bioclimática da cidade de Belém (Fonte: LAMBERTS; DUTRA;
PEREIRA, 1997).
Esta dissertação não tem como objeto de estudo explicar cada uma das
zonas, basta ressaltar que, assim como grande parte das cidades de clima quente e
úmido, a Cidade de Belém está localizada na zona de ventilação.
A área foi escolhida devido a base de dados que o Laboratório de Análise e
Desenvolvimento do Espaço Construído- LADEC, da Faculdade de Arquitetura e
Urbanismo da UFPA possui e em virtude do desconforto térmico que assola esta
área.
5.2 Bases de dados
A base de dados utilizada nesta análise, consiste em dados das imagens
infravermelho derivados da Termografia, coletados e disponibilizados pelo LADEC
(vinculados a produção do projeto CNPQ), utilizando o equipamento ThermoVision
A320 (Figura 6), no sobrevôo de helicóptero no dia 21 setembro de 2012, com a
hora de registro das imagem entre as 13:30- 12:30 horas. A sequência do arquivo
utilizado foi Seq. 12. Antônio Barreto com 3 de Maio.
O A320 foi projetado para oferecer imagem termográfica precisas e repetíveis
medições de temperatura em uma ampla gama de aplicações de automação. Cada
imagem térmica é construída a partir de 76.800 elementos de imagem individuais
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que são amostrados pela eletrônica da câmera on-board e software para medir a
temperatura).
Figura 6. Equipamento ThermoVision A320 e a Imagem infravermelha do Bairro do
Marco (Fonte: Irving Franco (Ladec-UFPA, 2012).
Este equipamento é uma solução acessível e precisa para detecção de calor
com geração de imagem sem contato com o alvo, possibilitando a medição de
temperaturas e a observação de padrões de distribuição de calor em um
determinado local ou espaço.
A imagem térmica gerada é atualmente um dos instrumentos de diagnóstico
mais importantes na manutenção preditiva. Ao detectar anomalias que
freqüentemente, não são visíveis a olho nu.
Nesta Dissertação, foram também utilizadas imagens de Satélites
disponibilizados pela Secretaria do Meio Ambiente do Estado do Pará- SEMA-PA
(Figura 7), com o objetivo de identificação qual é a situação da avenida em termos
de arborização e visualização dos picos do comportamento das temperaturas do
superficiais nos gráficos gerados.
31
Figura 7. Imagens utilizada na Dissertação disponibilizadas pela Sema-PA para
visualização das avenidas arborizada.
5.3 Metodologia Utilizada para Avaliar a Temperatura
A metodologia utilizada para analisar o efeito da temperatura nas três
avenidas (Almirante Barroso, Rômulo Maiorana e Duque de Caxias) no Bairro do
Marco, sob o enfoque da importância da vegetação urbana é sintetizada na Figura.
8. As etapas das análises são apresentadas nas seções abaixo.
A partir da geração da imagem termal superficial obtida pelo Equipamento
ThermoVision A320, utilizamos o software Thermacam Researcher Pro 2.10, para
leitura e extração dos pontos de temperatura superficiais das Avenidas Almirante
Barroso , Rômulo Maiorana e Duque de Caxias.
Em seguida, plotamos os pontos das temperaturas nas três avenidas e
identificamos através das imagens de Satélite SPOT e Rapid Eyes os picos nas
curvas das medidas superficiais de temperatura, com o intuíto de analisar através
das imagens se os picos tratam de cruzamento ou área aberta (sem vegetação nas
avenidas).
32
Figura 8. Metodologia sintetizada das etapas das análises da Dissertação (Fonte:
Autor, 2014).
Em seguida, simulamos as avenidas Almirante Barroso e Rômulo Maiorana
(comparação 1, definida da Trav. Lomas Valentinas até Trav. Humaíta) a partir da
média da diferença das temperaturas de cada avenida (Tabela 1) e para as
avenidas Duque de Caxias e Rômulo Maiorana (comparação 2), utilizando a mesma
metodologia (tabela 2).
A título investigativo, as simulações das temperaturas superficiais nas
avenidas, constituem uma informação fundamental para o entendimento do efeito da
arborização nessas vias de acesso.
Tabela 1. Demonstração da metodologia na simulação das avenidas Almirante
Barroso e Rômulo Maiorana.
Imagem
Infravermelha
Extração
da Temperatura
Perfil da
Temperatura
- Av. Almirante Barroso
- Av. Rômulo Maiorana
- Av. Duque de Caxias
Utilizando o Programa
Thermacam Researcher
Pro 2.10
Comparação
dos Perfis
Utilização das Imagens de
Satélite para identificação
das Avenidas arborizadas
Análise
Final dos Dados
Simulação
das Avenidas
Ponderação
e Discussão
Conclusão
33
Tomando consciência da necessidade de se conhecer e quantificar os efeitos
da arborização no clima urbano, no aspecto referente à atenuação da radiação solar
incidente e seu efeito no conforto térmico no Bairro. E a partir dos dados originais de
temperatura e os dados das simulações das avenidas, analisamos o comportamento
das temperaturas superficiais.
Tabela 2. Demonstração da metodologia na simulação das avenidas Duque de
Caxias e Rômulo Maiorana.
Esta inversão das curvas, simula como seria uma Avenida Almirante Barroso
com um projeto de arborização, apontando a importância do Conforto Térmico nesta
avenida para os habitantes que utilizam esta via. A Avenida Rômulo Maiorana “sem
arborização” representa um alerta as autoridades, se adotarem projetos de redução
de área verde.
6. RESULTADOS E DISCUSSÕES
6.1 Temperaturas Superficiais das Avenidas Rômulo Maiorana e Almirante
Barroso (Comparação 1)
Os dados de temperatura extraídos das Imagens Termográficas
Infravermelhas a partir do aplicativo ThermaCAM Researcher 2.1 (Figura 9),
34
apontaram perfil das temperaturas superficiais nas duas Avenidas do Bairro do
Marco.
A partir da extração dos 20 (vinte) pontos de temperaturas superficiais nas
duas avenidas com o propósito de analisar o comportamento das duas avenidas
(Tabela 3), vale ressaltar, que a Avenida Rômulo Maiorana é mais arborizada do
que a Avenida Almirante Barroso. Fato bem caracterizado nas Imagens de Satélites
e nas imagem infravermelha (Figura 9 e 10).
Figura 9. Imagem Termográfica Infravermelha do Bairro Marco (Fonte: Irving
Franco, 2012), os pontos de temperaturas superficiais (em azul claro) extraídas da
imagem.
Quando analisamos estatisticamente os dados das temperaturas de cada
avenida, os resultados apontam que a Média e o Desvio Padrão das temperaturas
superficiais da Avenida Rômulo Maiorana (Média 31,21°C e Desvio Padrão 1,81°C)
são menores que da Avenida Almirante Barroso (Média 34,02°C e Desvio Padrão
1,85°C) (Tabela 3).
35
Tabela 3. Temperaturas Superficiais das duas Avenidas do Bairro do Marco.
Vale ressaltar, que ponto 20 (SP20) na Avenida Rômulo Maiorana teve uma
temperatura Superficial de 37,3°. Este ponto trata-se do cruzamento desta avenida
com a Travessa Humaitá.
O Desvio Padrão é um parâmetro muito usado em estatística que indica o
grau de variação de um conjunto de elementos em relação à média e pode ser
representado da seguinte forma:
Onde:
36
X1=T1; X2= T2; X3= T3;....
X= Média
n= Quantidade das amostras=20
A causa da diferença nas Médias e Desvio Padrão nas duas avenidas, é
apontada devido a ausência e distribuição da vegetação ao longo da avenida, no
caso da Avenida Rômulo Maiorana, onde fica registrado a presença de vegetação,
tem-se temperaturas menores, em relação a Avenida Almirante Barroso, onde
predomina ausência e baixa presença de área verde, expressa temperaturas altas e
baixas que influenciam a Média e o Desvio Padrão.
Os resultados apresentados na Tabela 3, colaboram com o estudo dirigido
pelo VELASCO (2007), que analisou o microclima em ambientes com diferentes
porcentagens de cobertura arbórea, na cidade de São Paulo, constatando que a
amplitude térmica é inversamente proporcional à porcentagem de vegetação
presente na área. Logo, a área com maior quantidade de vegetação apresenta
menor amplitude térmica. Em estudos na cidade de Ponta Grossa, CRUZ &
LOMBARDO (2007) também observaram que a amplitude térmica foi maior nas
áreas com ausência de vegetação.
Figura 10. Imagem do Satélite SPOT nas Avenidas Rômulo Maiorana (1) e
Almirante Barroso (2) no Bairro Marco.
37
Analisando os valores individuais das temperaturas superficiais e comparando
a Média das duas avenidas através do programa Minitab 15, percebe-se mais
nitidamente a diferença da Média da Avenida Rômulo Maiorana (31,21ºC) com a
Almirante Barroso (34,02°C) (Figura 11). Registrando um padrão mais agrupado de
temperaturas superficiais na Avenida Rômulo Maiorana, apesar de existir um outline
(caracterizado pela cruzamento da avenida, com a Trav. Humaíta onde não existe
vegetação).
Figura 11. Distribuição dos valores Individuais das temperaturas superficiais das
Avenidas Rômulo Maiorana e Almirante Barroso no Bairro Marco.
Em seguida, depois da extração dos pontos de Temperaturas Superficiais das
duas avenidas, analisamos o comportamento das curvas no Excel, para
identificarmos o perfil das temperaturas ao longo das avenidas (Figura 12).
No gráfico, nota-se alguns picos no comportamento duas curvas de
temperaturas superficiais. Este fato ocorre em virtude de cruzamentos ao longo das
avenidas. A curva da Avenida Almirante Barroso foi maior do que a Avenida Rômulo
Maiorana, em virtude da Almirante Barroso possui grandes áreas impermeáveis
(calçadas, ruas pavimentadas e asfaltadas) e como a maior densidade construída
acompanham sempre o aumento da temperatura, devido à diminuição das trocas
térmicas de calor latente. A diminuição de áreas verdes reduz a perda de calor pelo
Av. Alm. BarrosoAv. Rômulo Maiorana
38
37
36
35
34
33
32
31
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Valores Individuais de Temperatura Av. Rômulo Maiorana; Av. Alm. Barroso
Média das
Temperaturas
Média das
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s
38
processo de evapotranspiração, enquanto a maior massa construída contribui para
atrasar a perda de calor.
Figura 12. Perfil do Comportamento das duas Avenidas Rômulo Maiorana e
Almirante Barroso no Bairro do Marco.
O comportamento da curva da Avenida Almirante Barroso, colabora com o
estudo dirigido da FROTA & SCHIFFER (2001), onde elas afirmam que a amplitude
diária da temperatura é influenciada pela variação do grau de umidade relativa do ar,
o que significa dizer que quanto mais seco for o clima, mais acentuadas serão suas
temperaturas máximas e mínimas.
6.2 Simulações das Avenidas Rômulo Maiorana “sem arborização” e Almirante
Barroso “arborizada”
Os resultados relativo a investigação que foram obtidos a partir da subtração
das Temperaturas Superficiais nas duas avenidas e com a geração da Média dessas
diferenças, que resultou numa diferença igual aproximadamente no 2,82°C (Tabela
4).
A simulação da Avenida Almirante Barroso “arborizada” foi resultado da
subtração da diferença Média (2,82°C) dos valores de temperaturas superficiais da
Avenida Almirante Barroso (Tabela 5). No caso da Avenida Rômulo Maiorana,