APRESENTACAO PARA BANCA DE QUALIFICACAO DE MESTRADO - GABRIEL NOVAES - 2019

IMPACTOS DA MORFOLOGIA DA CIDADE NAS CONDIÇÕES MICROCLIMÁTICAS DE ÁREAS URBANAS CONSOLIDADAS DE SÃO PAULO EM DIAS QUENTES Gabriel Bonansea de Alencar Novaes Banca de Qualificação de Mestrado Faculdade de Arquitetura e Urbanismo Universidade de São Paulo Abril / 2019

MEMORIAL DE QUALIFICAÇÃO

Conteúdos do Memorial Atividades realizadas e próximas atividades Estágio atual do projeto Estrutura da dissertação Percurso e desempenho acadêmico Projeto de Pesquisa atualizado Trabalhos Monográficos Complementares

PROJETO DE PESQUISA

Questão Central e Objetivo Verificar qualitativa e quantitativamente os potenciais impactos de diferentes tipologias de formações morfológicas* presentes em assentamentos de áreas urbanas consolidadas nas condições microclimáticas locais ao longo de dias quentes a partir de exemplos representativos de distritos de São Paulo. *Morfologia urbana: geometria e volumetria da cidade

Metodologia Levantamento de dados empíricos em medições de variáveis da ambiência térmica de ambientes reais da cidade Simulação computacional de diferentes modelos de cenários típicos de bairros de São Paulo para condições térmicas em dias quentes As medições são utilizadas para calibração de modelos de simulação do software ENVI-met

Medições Empíricas

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Medições 40 dias: 06/12/2018 a 14/01/2019

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Estações Científicas Campbell e Hobbos de Medições Externas medindo variáveis Térmicas Microclimáticas ○ Anemômetro Ultrassônico (velocidade e direção dos ventos), ○ Piranômetro (radiação solar incidente), ○ Termohigrômetro (temperatura do ar e umidade do ar), ○ Termômetro de Globo (temperatura de globo) Período considerado de 07/12/2018 a 13/01/2019 com medições realizadas de forma contínua e permanente ao longo de período de verão Equipamentos em funcionamento desde 29/11/2018 (hobbos) e 05/12/2018 (estação) para estabilização e testes Intervalos de 10 minutos

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Seleção do local e do período Caracterização do local Instalação dos equipamentos Acompanhamento das medições Coleta e processamento dos dados Análise crítica dos dados Diagnóstico dos resultados

Atividades de Medição

Temperatura média mensal em 2016 e 2017 (°C), além das normais, da média 1991-2017 e da média climatológica (Fonte: IAG/USP, 2017)

"Entre os dias 11 e 31 de dezembro, a temperatura mínima da madrugada ficou sempre acima dos 18°C." "No período entre 10 e 23 dezembro de 2018, a temperatura máxima na cidade de São Paulo foi igual ou maior do que 30°C, totalizando 14 dias consecutivos nesta situação. Este foi o período mais quente de 2018 na capital paulista. Nenhum outro mês do ano, nem no verão, teve tantos dias seguidos com calor de 30°C ou mais."

"A média das temperaturas máximas foi de 31,8°C, perdendo apenas para o ano de 2014, quando a média foi de 31,9°C. O Inmet registra as temperaturas desde 1943."

"Em janeiro, as temperaturas se mantiveram elevadas durante praticamente todos os dias no mês, apenas em 5 dias é que as máximas não ultrapassaram os 30°C, entre os dias 4 e 6 e dias 25 e 26."

"As temperaturas mínimas fecharam o mês com valores de quase 2°C acima da média, 20,5°C frente a 18,6°C de média. Foi o segundo maior valor em 76 anos de registros, perdendo apenas para o ano de 2015 que fechou com 21,1°C."

Localização do Ponto de Medição

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Permanência do equipamento no local por longo período Local aberto e descoberto, com visão desobstruída de céu Minimização de interferências sobre o equipamento Acesso controlado Segurança contra intrusões, vandalismos, furtos, incidentes Proteção contra intempéries e outros riscos naturais Permitir a coleta de dados e caracterização física do espaço

Local de Medição

Mirandรณpolis, Centro Expandido, Zona Sul, Sรฃo Paulo, SP, Brasil

Região de uso misto predominantemente residencial, ocupada de forma predominante por casas e sobrados geminados com quintal nos fundos. Poucas edificações mais altas pontuais se distribuem pela região.

Região de uso misto predominantemente residencial, ocupada de forma predominante por casas e sobrados geminados com quintal nos fundos. Poucas edificações mais altas pontuais se distribuem pela região.

Características do Ponto de Medição

Ponto de Medição

Região de uso misto predominantemente residencial, ocupada de forma predominante por casas e sobrados geminados com quintal nos fundos. Poucas edificações mais altas pontuais se distribuem pela região.

Ponto de medição nos fundos de um sobrado geminado em terreno de largura de 6m. Na zona frontal, a construção é geminada dos dois lados, na zona dos fundos é geminada somente em um dos lados, contando ainda com um recuo traseiro na altura do segundo pavimento, formando assim um quintal aberto de aprox. 3m de largura.

O primeiro e o segundo subpontos de medição se localizaram na altura do segundo pavimento sobre a laje de cobertura da edícula da casa, na região descoberta compreendida entre o recuo lateral de aprox. 3m de largura e o recuo traseiro da casa de aprox. 3m.

Apoiado a uma altura aproximada de aproximadamente 3m ao solo, os pontos contaram com o corpo principal da Estação Campbell e um Hobbo Externo, contendo dois termohigrômetros, dois termômetros de globo e o conjunto de painel fotovoltaico e bateria da Estação.

Imediatamente ao lado e acima do primeiro subponto de medição, localizou-se o terceiro subponto de medição, o principal para a realização deste trabalho. Este subponto foi localizado na laje de cobertura final da casa com base de apoio a uma altura aproximada de 6m em relação ao solo.

Este terceiro ponto, a uma altura aproximada de 6m em relação ao solo em local acima da construção da casa e das edificações vizinhas, desobstruído lateralmente em praticamente toda a sua volta, contou com termohigrômetro, termômetro de globo, piranômetro e anemômetro digital ultrassônico.

O piranômetro foi colocado sobre a laje de piso exatamente a sul da haste do hobbo para permanecer nunca sombreado. Os demais equipamentos foram fixados na haste do hobbo de medição. O anemômetro foi posicionado em relação ao norte verdadeiro e também foi fixado de forma a ficar totalmente desobstruído.

Os equipamentos de medição do subponto da laje de cobertura foram colocados em posição e altura onde tiveram visão de céu praticamente 100% desobstruída.

Os reservatórios de água estavam vazios e a uma distância de aprox. 3m de distância do ponto de medições, não impactando assim nas mesmas.

Há poucos edifícios mais altos com obstruções significativas na visão de céu somente no quadrante sul-sudeste.

Visão de Céu dos pontos de medição

No ponto da laje inferior há grande mascaramento de céu ocasionado pelas paredes, muros e coberturas da própria casa, de sua edícula e de seus vizinhos.

O mascaramento neste ponto causa o sombreamento do ponto de medição em parte da manhã e parte da tarde ao longo de todo o ano.

No caso do verão, há sombreamento pela manhã até entre 7h30 (22/12) e 10h00 (21/03) e pela tarde após entre 6h30 (21/03) e 16h45 (22/12).

No período de medições realizado, entre dezembro e janeiro, há sombreamento do ponto antes das 7h30 da manhã (22/12) e das 8h00 da manhã (22/11 e 21/01) e após às 16h45 ao longo de todo o período. Em todo o período, minimamente nos horários entre 8h00 e 16h45, o ponto permaneceu exposto ao céu e à insolação direta.

No ponto da laje superior praticamente não há mascaramento de céu. Nos poucos casos, alguns elementos ocasionam mascaramento nos inícios das manhãs e finais de tarde, sendo edifícios maiores à distância, árvores, etc. O ponto permanece na maior parte do ano e na maior parte dos horários com visibilidade completa do céu e insolação direta.

Os casos de mascaramento de céu ocorrem, em sua maioria, antes das 6h30 e após às 17h30 no verão e antes das 7h00 e após às 17h00 no inverno. Vemos que os elementos de sombreamento mais proeminentes são uma árvore a oeste do ponto que traz sombreamento a partir das 16h45 nos meses de março, abril, setembro e outubro e uma edificação no segmento leste-sudeste, que traz sombreamento até às 6h15 nos meses de fevereiro, março, outubro e novembro.

No período de medições realizado, entre dezembro e janeiro, há sombreamento do ponto antes das 5h45 da manhã (22/11 e 21/01) e das 6h00 da manhã (22/12) e após às 18h00 ao longo de todo o período. Em todo o período, minimamente nos horários entre 6h00 e 18h00, o ponto permaneceu exposto ao céu e à insolação direta.

Resultados das Mediçþes

5.473 horários de medição dispersos nos intervalos de 10 minutos 38 dias contabilizados (07/12/2018 a 13/01/2019)

79.647 dados registrados contabilizando todas as variáveis medidas em intervalos de 10 minutos pelos dois hobbos e pela estação científica em 38 dias contabilizados (07/12/2018 a 13/01/2019)

Temperatura do Ar

13,40°C ~ 37,64° C

foram os registros da temperatura do ar mais baixa, em 09/12/2018 às 6h40 no termohigrômetro do hobbo externo localizado na laje de cobertura, e da temperatura do ar mais alta, em 14/12/2018 às 17h50 no termohigrômetro da Estação Campbell localizada na laje inferior.

Forte aderência entre as medições dos três equipamentos, sendo que o hobbo da laje inferior apresentou as maiores medições de temperatura ao longo de quase todo o período. O termohigrômetro da cobertura foi o que apresentou as menores medições de temperatura do ar ao longo de todo o período. A maior diferença de registro foi de 3,674°C, representando 16,94% de dispersão. No geral as diferenças foram inferiores a 10%.

Temperatura de Globo

A laje inferior apresentou os maiores valores, devido às emissões de calor pelas várias superfícies próximas, inclusive no período noturno. A laje de cobertura apresentou as menores mínimas no período noturno, mas ao longo do dia apresentaram valores intermediários entre os outros medidores. Como era de se esperar, houve grandes diferenças entre a laje inferior e a laje superior, ultrapassando diariamente os 8°C e chegando aos 16°C, isto é, por vezes passando dos 60% de diferença entre os registros.

Umidade Relativa

16,95% ~ 96,27% foram os registros da umidade do ar mais alta, em 06/01/2019 também às 6h40 também no termohigrômetro do hobbo externo localizado na laje de cobertura, e da umidade do ar mais baixa, também em 14/12/2018 às 17h50 também no termohigrômetro da Estação Campbell localizada na laje inferior.

A estação na laje inferior apresentou os menores registros. Os termohigrômetros dos hobbos da laje inferior e da laje de cobertura apresentaram registros próximos e semelhantes, distoando da estação. Na maior parte do tempo, as diferenças se mantiveram entre 6%UR e 15%UR (entre 15% e 30% de diferença relativa). Houve picos quase diários de diferenças acima dos 18%UR (45% de diferença relativa). A maior diferença foi de 22%, chegando a 135% de diferença relativa.

Radiação Solar

7.906 W/m² foi o registro da radiação solar incidente mais alta, em 27/12/2018 às 19h40 no piranômetro da Estação Campbell localizado na laje de cobertura. Para efeito de comparação, segundo o Atlas Solarimétrico do Brasil, a radiação solar global diária esperada para São Paulo em Dezembro fica entre 16 e 20 MJ/m².dia, isto é, um valor médio por hora entre 4.440 W/m² e 5.560 W/m².

Temperaturas de Globo chegando aos 47°C nos picos máximos e radiação solar global ultrapassando os valores de 6.000 W/m² simultaneamente

Velocidade e Direção dos Ventos

0,010 m/s ~ 6,460 m/s (0,036 km/h ~ 23,256 km/h) foram os registros da velocidade do ar mais alta, em 07/01/2019 também às 13h30 no anemômetro da Estação Campbell localizada na laje de cobertura, e da velocidade do ar mais baixa, também em 12/01/2019 às 10h40 no anemômetro da Estação Campbell localizada na laje de cobertura.

As maiores velocidades médias de vento se distribuem entre os ventos das direções S-SE e SE e das direções O e O-NO

Fica claro, no entanto, que os ventos predominantes pelo percentual de tempo de medição advêm da direção SE, representando cerca de 24% do tempo de medição na divisão da rosa dos ventos em 8 faixas (N, NE, E, SE, S…) ou 14% na divisão em 16 faixas (N, NNE, NE, ENE, E…). Os ventos do quadrante Sudeste ultrapassam 50% do tempo de medição.

Premissas e Dúvidas para uso das medições na Simulação

DĂşvidas iniciais

Utilizar a temperatura do ar média entre os três pontos? A máxima dos três pontos? Ou utilizar a temperatura medida pelo termohigrômetro do hobbo na laje de cobertura?

Utilizar a umidade relativa do ar média entre os três pontos? A mínima dos três pontos? Ou utilizar a umidade medida pelo termohigrômetro do hobbo na laje de cobertura?

Diário de Medições e Escolha do dia de Simulação

Será realizada a simulação de 1 dia envolto em períodos de 6 horas antes e 6 horas depois do período (total 36 horas)

Há 6 opções de dias para a simulação

12/12/2018

Temperatura máxima próxima aos 35°C (máx.) e 34°C (cob.)

Temperatura mínima próxima aos 23°C (máx.) e 22°C (cob.)

Ciclo "perfeito" de temperatura do ar nas 36h de simulação (18h do dia 11/12 a 6h do dia 13/12)

Umidade relativa máxima próxima aos 58% (mín.) e 68% (cob.)

Umidade relativa mínima próxima aos 20% (mín.) e 30% (cob.)

Houve queda da UR durante o dia com aumento até a noite, mas a UR se manteve baixa (abaixo dos 70%) em todo o período, mesmo durante a noite. > baixa UR pode ser interessante para o estudo

14/12/2018

Temperatura máxima próxima aos 38°C (máx.) e 34°C (cob.)

Temperatura mínima próxima aos 22°C (máx.) e 21°C (cob.)

Ciclo "imperfeito" de temperatura do ar: o período (dia anterior às 18h) começa somente em 26°C e as mínimas da madrugada foram muito altas (acima dos 22°C) > altas mínimas são interessantes ao estudo

Umidade relativa máxima próxima aos 70% (mín.) e 80% (cob.)

Umidade relativa mínima próxima aos 20% (mín.) e 30% (cob.)

Houve queda da UR durante o dia com aumento até a noite, com a UR média-alta (entre 60% e 80%) durante a noite. Houve rápido aumento da UR entre 18h a 19h (pode indicar mudança meteorológica)

17/12/2018

Temperatura máxima próxima aos 36°C (máx.) e 34°C (cob.)

Temperatura mínima próxima aos 24°C (máx.) e 23°C (cob.)

Ciclo "imperfeito" de temperatura do ar: o período (dia anterior às 18h) começa somente em 26°C e as mínimas da madrugada foram muito altas (acima dos 22°C) > altas mínimas são interessantes ao estudo

Umidade relativa máxima próxima aos 80% (mín.) e 90% (cob.)

Umidade relativa mínima próxima aos 30% (mín.) e 40% (cob.)

Houve queda da UR durante o dia com aumento até a noite, com a UR média-alta (entre 70% e 90%) durante a noite. Houve aumento progressivo da UR entre 18h a 6h

21/12/2018

Temperatura máxima próxima aos 34°C (máx.) e 32°C (cob.)

Temperatura mínima próxima aos 23°C (máx.) e 22°C (cob.)

O período (dia anterior às 18h) começa em 30°C e as mínimas da madrugada foram muito altas (acima dos 22°C) > altas mínimas são úteis ao escopo do trabalho

Umidade relativa máxima próxima aos 75% (mín.) e 85% (cob.)

Umidade relativa mínima próxima aos 38% (mín.) e 50% (cob.)

Houve queda da UR durante o dia com aumento até a noite, com a UR média-alta (entre 70% e 90%) durante a noite anterior e UR média na noite seguinte (entre 60% e 70%).

07/01/2019

Temperatura máxima próxima aos 36°C (máx.) e 33°C (cob.)

Temperatura mínima próxima aos 22°C (máx.) e 21°C (cob.)

Ciclo "imperfeito" de temperatura do ar: o período (dia anterior às 18h) começa somente em 28°C e as mínimas da madrugada foram muito altas (acima dos 22°C) > altas mínimas são interessantes ao estudo

Umidade relativa máxima próxima aos 85% (mín.) e 95% (cob.)

Umidade relativa mínima próxima aos 28% (mín.) e 38% (cob.)

Houve queda da UR durante o dia com aumento progressivo até a noite, com a UR alta (entre 80% e 95%) durante a noite anterior e média na noite seguinte (entre 60% e 70%).

09/01/2019

Temperatura máxima próxima aos 36°C (máx.) e 34°C (cob.)

Temperatura mínima próxima aos 23°C (máx.) e 22°C (cob.)

Ciclo "imperfeito" de temperatura do ar: o período (dia anterior às 18h) começa somente em 24°C e as mínimas da madrugada foram muito altas (acima dos 22°C) > altas mínimas são interessantes ao estudo

Umidade relativa máxima próxima aos 80% (mín.) e 90% (cob.)

Umidade relativa mínima próxima aos 20% (mín.) e 32% (cob.)

Houve queda da UR durante o dia com aumento até a noite, com a UR alta (entre 80% e 90%) durante a noite anterior e média-alta na noite seguinte (entre 70% e 90%).

Premissas para a construção dos modelos

Morfologia de distritos representativos da cidade

República

Liberdade

Moema

Ipiranga

Ipiranga

Área de Projeção x Altura dos Edifícios

Altura dos EdifĂ­cios

Área de Projeção dos Edifícios

Ă?ndice: H/Aproj

Entre os diferentes modelos: 1. Fixar CA = 4,0 2. Fixar a área construída 3. Variar TO, Recuos e Alturas 4. 3x3 quadras (1 pixel = 4m) 5. Ruas de 16m (4 pixels) 6. Quadras de 100x100m (25x25 pixels) 7. Malha de 364x364m (91x91 pixels)

OBRIGADO! Gabriel Bonansea de Alencar Novaes gabriel.novaes@usp.br