Cuiabá, UFMT, 29 de novembro de 2013DIREÇÃO E VELOCIDADE DOS VENTOS COMO PARÂMETRO DE PROJETOS ARQUITETÔNICOS EM SINOP/MT Lucas Hilleshein dos Santos 2 João Carlos Machado Sanches RESUMO. Este estudo tem como objetivo a determinação da direção predominante, velocidade média e rajadas de vento na cidade de Sinop – MT, de modo a possibilitar a utilização eficiente do vento em estratégias passivas de condicionamento térmico para esta cidade. Busca ainda demonstrar a relevância de estudos detalhados sobre ventos antes da adoção das estratégias bioclimáticas. Foram analisados dados da estação meteorológica do INMET localizada a 20 km do centro da cidade, referentes ao período entre 29/10/2006 e 31/05/2012. As analises quanto à direção do vento foram separadas em períodos, chuvoso e estiagem, de acordo com o balanço hídrico da região e feitas pela contagem de frequência de dados para cada direção. Para o período chuvoso obteve-se o Norte e o Noroeste como direções predominantes de ventos e para a estiagem observaram-se grandes frequências de ventos vindos do Leste e Sudeste. Considerando o ano todo, obteve-se a predominância do Leste. A velocidade média e rajadas foram calculadas para cada mês disponível, além de ser calculada a média de todos os dados e rajada máxima, que são 1,89m/s e 22,30m/s respectivamente. A partir da caracterização dos regimes de vento, são indicadas estratégias para a utilização destes na ventilação natural. Para os cômodos de maior permanência, a captação do vento deve se dar na fachada Noroeste da edificação, recebendo assim os ventos na estação chuvosa. Na seca, deve ser utilizada a face Sudeste para captação dos ventos no período noturno (saída de ar para a estação chuvosa). Destaca-se ainda utilização de espelhos d’água, fontes e piscinas a Sudeste e Leste das edificações para resfriamento evaporativo. Palavras chave: Ventilação Natural. Projeto Habitacional. Sinop/MT. 1 1 2 Acadêmico, graduando de Engenharia Civil, UNEMAT, Sinop, E-mail:
[email protected]. Professor, Faculdade de Ciências Exatas e Tecnológicas Curso de Engenharia Civil, UNEMAT, Sinop, E-mail:
[email protected]. Nesse sentido. e um programa de planilha eletrônica. Manhã (06h – 12h). As velocidades médias e rajadas foram calculadas através da média mensal de todo o período compreendido pelos dados e também pelas médias anuais. al. Por outro lado. Deve. . no entanto. o conhecimento acerca das características do vento influencia parâmetros relacionados à como a estrutura deverá suportar as cargas geradas pelo mesmo. a ventilação natural pode ser uma importante aliada na busca por condições ambientais favoráveis. Tem como objetivos específicos fornecer os valores de direção e velocidade do vento na estação chuvosa e na estação seca (nos diferentes períodos do dia). Os dados foram separados em períodos específicos para a determinação da direção predominante do vento. Assim como várias cidades de Mato Grosso. Tarde (12h-18h). são referentes à estação meteorológica convencional do INMET localizada a cerca de 70 km do centro da cidade (no município de Vera). para a determinação da direção predominante. Normas para apresentação dos artigos do 5° Seminário Mato-grossense de Habitação de Interesse Social. Este trabalho tem como objetivo geral caracterizar as condições dos ventos na cidade de Sinop. possibilitando discutir as principais estratégias bioclimáticas de ventilação natural a serem incorporadas em projetos arquitetônicos habitacionais. Noite (18h-00h). 2_METODOLOGIA O tratamento dos dados se deu através de dois softwares. para os cálculos de velocidade média. J. pois influenciam tanto em projetos arquitetônicos como estruturais. projetistas poderão desenvolver edifícios com maior conforto e menor consumo energético. esses que foram definidos segundo o estudo feito por Sanches et. entrou em operação a estação automática do INMET (a cerca de 20 km do centro da cidade). O mesmo não foi feito para a análise de direção predominante.. C. As rosas-dos-ventos foram geradas para os dados do ano todo e para os períodos citados anteriormente. tomados numa posição mais favorável e representativa. logo o programa foi utilizado somente para a redução do trabalho manual. Podem ainda fazer uso de valores de velocidade e direção dos ventos mais precisos. no ano de 2006. com base na análise do balanço hídrico da região. O Software WRPLOT gera as rosas-dos-ventos a partir da contagem de frequência dos ventos para cada direção referente aos pontos cardeais e colaterais. já que o vento tende a ser aquecido e com grande presença de partículas em suspensão. o WRPLOT. tanto com relação ao conforto térmico quanto à higiene dos ambientes. os dados históricos mais antigos. já sendo possível contar com dados horários das variáveis climatológicas. Devido a problemas com a estação meteorológica.2 1_INTRODUÇÃO Dados referentes à direção e velocidade dos ventos têm grande importância para o ramo da construção civil. (2012). Nas edificações. além de apontar as diferenças nesses períodos com relação ao aproveitamento da ventilação natural nas edificações. pois não causou diferenças SANTOS. foram descartados os dados referentes ao ano de 2009 e o período entre Maio e Setembro de 2011. a partir da adoção de estratégias bioclimáticas mais específicas para o caso estudado. Sinop não possui estudos específicos sobre as características do vento. como direção e velocidade. O período de estiagem está compreendido entre Maio e Setembro e o período chuvoso entre Outubro e Abril. com a caracterização do vento para essa cidade. Já para o cálculo estrutural. L. além de Diário (00h – 23h). esta estação convencional fornece dados pouco representativos. H. SANCHES. Assim. ser utilizada com cautela em regiões com período quente e seco ao longo do ano. separadas nos seguintes horários: Madrugada (00h – 06h). no qual são definidos os períodos de estiagem e chuvoso. rajadas de vento e calmarias. visto que o mesmo poderia ser feito com um pouco mais de trabalho em um programa de planilha eletrônica qualquer. além de poucos registros diários. e que deram suporte a estudos anteriores. evitando cálculos de ventilação natural e dimensionamentos de aberturas incoerentes. impossibilitando a realização de projetos adequados às condições climáticas da região. Para o município em questão. 0 4. fevereiro e março. . (A) (B) (C) >= 5. Nordeste e Leste.3 m/s.1_DIREÇÃO PREDOMINANTE Para o período chuvoso.0 SANTOS. 248).0 m/s são mais comuns.3 – 1.0 e 3.0 e 2. C. o clima de sinop é caracterizado pela Classificação Climática Detalhada como Equatorial Continental com estação seca definida. J. com Norte e Nordeste como direções predominantes e ventos de maior velocidade. Figura 1 . assim como anteriormente ventos entre 1.0 – 5. Os principais sistemas atmosféricos são oriundos da Massa Equatorial Continental (mEc) e do Sistema Tropical Continental (sTc).0 0. 3. Os meses mais secos (julho. com concentração da estação mais chuvosa entre os meses de janeiro. agosto e setembro) representam o avança hibernal da alta subtropical (sTa) sobre a parte central do continente Sul-americano. Para as horas referentes à manhã a direção Norte (N) apresenta maior frequência. nas coordenadas 11º50’53” S 55°38’57” W. Segundo MAITELLI (2005. (A) Madrugada. As rosas da tarde e noite apresentam um comportamento parecido.0 3. 3_RESULTADOS Sinop está localizada ao norte do Mato Grosso.0 – 3.Rosa-dos-ventos período chuvoso. foi necessária a exclusão dos dados de 2009 e 2011. além de ventos entre 1.0 (D) Velocidade do Vento (m/s) 2. p.0 – 2.3 significantes no traçado das rosas-dos-ventos. uma superfície com elevação e aplainada. Este critério foi escolhido com base na definição de calmaria pela escala de Beaufort.0 1. altitude de 384m e relevo classificado como Planalto Residual. Normas para apresentação dos artigos do 5° Seminário Mato-grossense de Habitação de Interesse Social. isso indica o predomínio de clima quente e super-úmido.0 – 4. o que indica clima Tropical com chuvas de verão. segundo a classificação de Köppen-Geiger. O clima da região é Aw.0 e 2. além de dados de 2010 do período entre Janeiro e Agosto.0 m/s.0 m/s serem os mais frequentes. SANCHES. temos para a madrugada que grande parte dos ventos é predominante das direções Norte.. Assim como no caso da velocidade média e rajadas de ventos. entre 2. sendo os com maior frequência. levando em consideração os horários do dia Figura 1. (B) Manhã. ou seja. O procedimento para a obtenção dos períodos de calmaria foi a contagem de frequência de dados referentes a velocidades inferiores a 0. H. (C) Tarde e (D) Noite. Apresenta temperaturas máximas acima de 40°C e mínimas que ficam abaixo de 15°C. L. 0 e 4. sendo este o mais frequente. com velocidades entre 1.0 m/s. H. Assim como ocorre com a manhã. L. Figura 3. vemos ventos provenientes de todas as direções fato que se deve ao período chuvoso grande frequência de ventos vindos de Leste e Sudeste devido à estiagem. mostram uma grande diferença de comportamento em relação ao período chuvoso.0 – 2.. sendo que na madrugada também há grande presença de ventos provenientes da direção Leste. (B) Manhã. Na madrugada predominam as direções Leste e Sudeste. mas a maioria sendo entre 2.0 Ao analisar o ano todo. Normas para apresentação dos artigos do 5° Seminário Mato-grossense de Habitação de Interesse Social.0 – 4. além de grande contagem de velocidades entre 1. Figura 2.0 e 3.3 – 1. mas com velocidades menores e um aumento para da direção Sudeste sendo que o Leste continua como direção predominante.0 m/s. O horário da manhã apresenta ventos bem distribuídos em todas as direções.0 m/s. As horas referentes à tarde mostram uma mudança de direção com ventos de Leste sendo predominantes além da elevação de velocidade para ventos entre 3. Para a noite as direções Leste e Sudeste são predominantes e as velocidades mais frequentes voltam para 2. mas com destaque para o Leste e Sudeste. J. O período da noite tem comportamento parecido com a tarde. tanto nas direções predominantes quanto nas velocidades mais frequentes. Ambos os horários apresentam grande presença de ventos entre 2. Figura 2 . (C) Tarde e (D) Noite.0 1.0 m/s.0 – 5. C.0 m/s.0 4.0 – 3.0 3.4 As rosas dos ventos referentes ao período de estiagem. .0 e 3. Ao começar pela madrugada e manha temos a direção Sudeste como predominante. (A) (B) (C) (D) Velocidade do Vento (m/s) >= 5. SANCHES.0 2. SANTOS.0 e 3.0 m/s. observa-se também a ocorrência de ventos com velocidades acima de 4. (A) Madrugada.Rosa-dos-ventos período de estiagem.0 e 3.0 0.0 e 2.0 m/s. durante a tarde os ventos são distribuídos em todas as direções com predominância do Leste. 0 0. (A) (B) (C) (D) Velocidade do Vento (m/s) >= 5. as velocidades são maiores do que no período chuvoso. (A) (B) Velocidade do Vento (m/s) >= 5.0 – 4. também se observam poucas contagens de ventos superiores a 4. C.0 – 5.0 – 2.0 SANTOS. predominando ventos entre 2.0 – 3. sendo o Leste a direção predominante devido à estiagem e os ventos de outras direções devido ao período chuvoso.0 4.0 m/s e maior frequência de velocidades entre 1.0 – 5.0 e 2. (B) Manhã. .0 m/s. Normas para apresentação dos artigos do 5° Seminário Mato-grossense de Habitação de Interesse Social.Rosa-dos-ventos 24h.0 3. A estiagem apresenta menor variação na direção do vento com Leste e Sudeste sendo as direções predominantes. SANCHES..0 Analisando os dados diários. J.0 – 3. Nordeste e Leste com grandes frequências.0 3. (A) período chuvoso.0 2. (C) Tarde e (D) Noite.Rosa-dos-ventos ano todo. observa-se para o período chuvoso o Norte como direção predominante. Figura 4.0 1. A rosa dos ventos referente ao ano todo possibilita a visualização de como os períodos influenciam nas direções dos ventos.0 m/s.5 Figura 3 .3 – 1.0 4. Figura 4 .0 – 4.0 – 2. (A) Madrugada. com maior contagem de ventos acima de 4. (C) ano todo. além de Noroeste.3 – 1.0 m/s. L.0 2.0 (C) 1. Além disso.0 e 3.0 0. H. (B) estiagem. 64 1.0 17. Figura 6.72 1. Normas para apresentação dos artigos do 5° Seminário Mato-grossense de Habitação de Interesse Social. Comparando todos os anos e meses. L. C.0 Jan Fev Mar Abr Mai Jun 1.8 20.0 2.0 0.0 2. mostra algo parecido com o que ocorre com as rajadas. J.5 15.. H.0 18. Velociade Máxima de Rajada 25.72 1.3 22.0 20.0 15. Observa-se que o período chuvoso.0 18.78 Média 1. Figura 7.Velocidades médias e de rajadas. Rajada e Velocidade Média 25.43 5. temos que a estiagem é o período com as menores rajadas e que as maiores rajadas registradas ocorrem na transição do fim deste período e inicio do período chuvoso.0 Rajada 10.82 1.04 Jul Ago Set 2.90 1.6 18.53 1. Nos outros meses.0 5.2 16. a máxima obtida variou entre 15. a maior velocidade de vento registrada foi de 22. ocorre o inverso.0 16. Durante o período analisado.0 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago Set Out Nov Dez Velocidade (m/s) SANTOS. Já na estiagem.3 m/s em Outubro de 2010. Apenas os cinco primeiros meses do ano ficaram como velocidades médias inferiores a este valor sendo a estiagem o período que apresentou as maiores velocidades médias.0 e 19. RAJADA E CALMARIAS A velocidade média.Velocidade de rajadas.23 Out Nov Dez Figura 6 .2_VELOCIDADE MÉDIA.0 10. SANCHES. . com menos frequências de calmarias e menores velocidades de rajada. foi de 1.0 m/s como mostra a Figura 5. também tem a maior frequência de calmarias do ano. Figura 5 .6 3. considerando todos os dados obtidos.3 18. como mostrado na Figura 5.58 0.33 2. A contagem de frequência de calmarias. além de apresentar as maiores velocidades.0 15.75 m/s.4 Velocidade (m/s) 15.2 16.3 19. 3_ESTRATÉGIAS BIOCLIMÁTICAS PARA VENTILAÇÃO Com base nos dados de direção e velocidade do vento. visto a importância desta para a renovação do ar e o controle da umidade nos ambientes. as principais nesse período. são destacadas as principais estratégias para o melhor aproveitamento da ventilação natural em edificações.Frequência de calmarias. quando o ar está aquecido e carregado de partículas em suspensão. as janelas devem permanecer abertas durante todo o dia.52 Jan Fev Mar Abr Mai Jun Jul Ago 3.76 7.87 7.66 %.34 7. SANTOS. SANCHES. É importante destacar que durante as chuvas. Normas para apresentação dos artigos do 5° Seminário Mato-grossense de Habitação de Interesse Social. sempre que possível. Para Sinop.00 Set Out Nov Dez 3.00 8. . beirais ou brises nas aberturas das faces Norte ou Noroeste.7 Figura 7 . A utilização de espelhos d’água ou piscinas próximas a essas faces podem ainda contribuir para a umidificação do ar nas proximidades. Há ainda a possibilidade de aproveitamento do vento no período de seca. Assim.20 7. de modo a possibilitar o conforto térmico dos ocupantes e de se evitar a proliferação de mofos e bolores. Nessa configuração. considerando agora a entrada de ar na fachada Sudeste. com maior incidência dos ventos nessa região. a partir da entrada de ar na fachada Noroeste. Durante a estação chuvosa. J. quando há maior disponibilidade de umidade no ambiente externo e consequente diminuição da temperatura do ar exterior. indica-se a necessidade de ventilação cruzada nos ambientes.00 4. opostas nos ambientes. Diante do exposto. evitando assim a insolação excessiva e a entrada de chuva. H.00 2. No período de estiagem.25 4. observase que o mais indicado para esse período é que a abertura de entrada de ar esteja voltada para as vertentes Leste e Sudeste. há a possibilidade de um bom aproveitamento do vento no período chuvoso.. Para tanto. É ainda recomendada a utilização de proteção solar.00 10. torna-se importante que a abertura de entrada de ar esteja voltada para as direções Norte ou Noroeste. torna-se importante ventilar os ambientes. de acordo com a análise apresentada anteriormente. é o posicionamento de aberturas nas faces Noroeste e Sudeste.61 12.c 3.08 6.87 10.00 % de Calmarias 7. já que a necessidade de renovação do ar é constante. nocivos à saúde humana. como pergolados. Frequencida de Calmarias 14. L.00 6.80 13. quando há excesso de umidade. observa-se que uma possibilidade de projeto para habitações em Sinop. obtidos anteriormente.00 9. 4_CONCLUSÃO Com este estudo é possível uma melhor caracterização do regime de ventos no município de Sinop – MT. Indica-se a utilização desse elemento principalmente no período noturno e pela madrugada. quando conveniente.00 0. com aberturas em faces opostas. C. a ventilação natural deve ser utilizada com cautela. VIEIRA. Estimativas da população residente nos municípios brasileiros com data de referência em 1º de julho de 2011. J. QUEIROZ. H.ibge.mar.htm>. Normas para apresentação dos artigos do 5° Seminário Mato-grossense de Habitação de Interesse Social. In: GEOGRAFIA DE MATO GROSSO: TERRITÓRIO. Acesso em: 14 out. L. p. SANTOS. Green roofs in the Mato Grosso State – Brazil: bioclimatic analysis and use of rainwater. para a realização deste estudo. T. Mato Grosso. SANCHES. Acesso em: 14 out. 2013.. provenientes de estações automáticas. Disponível em: <http://koeppen-geiger. Baseando-se nos dados de vento a estratégia recomendada é a utilização de ventilação cruzada com prioridade em aberturas nas faces Noroeste e Sudeste da edificação para a retirada do excesso de humidade. O. 6_AGRADECIMENTOS Agradecemos ao Instituto Nacional de Meteorologia (INMET) pelo fornecimento dos dados. Munique. ESCALA BEAUFORT. 2005. O tratamento dos dados possibilitou que fossem definidas a direção e velocidade do vento em diferentes períodos do ano e em um regime diário. C. logo concluímos que o período chuvoso.at/present.html>.br/home/estatistica/populacao/estimativa2011/POP2011_DOU. In: PLEA 2013 – 29TH CONFERENCE. SOCIEDADE. Acesso em: 14 out. 5_REFERÊNCIAS LAKES ENVIRONMENTAL.. WRPLOT. SANCHES. Acesso em: 14 out. CORBELLA. IBGE. N. e o período da estiagem.vu-wien. Disponível em: <https://www.mil. a velocidade média para o regime anual obtido foi de 1. possui predominância de ventos vindos de Norte e Noroeste. Disponível em: <http://www..gov. J. . 2013. M. Também é aconselhada a utilização de espelhos d’água próximos à face Sudeste da edificação no período de seca. T.weblakes. Além disso. compreendido entre Outubro e Abril. 2013.8 permitindo assim a formulação de estratégias bioclimáticas que utilizam a ventilação natural. Interações atmosfera-superfície. C. TEREZA CRISTINA SOUZA HIGA (ORGS): COLABORADORA GUILDA TOMASINI MAITELLI. MAITELLI.30m/s.ac.. que compreende o restante do ano. 2013. AMBIENTE / GISLANE MORENO. KÖPPEN-GEIGER.75m/s sendo que a maior velocidade registrada foi 22. Disponível em: <http://www.pdf>. SUSTAINABLE ARCHITECTURE FOR A RENEWABLE FUTURE.com/products/wrplot/index. Cuiabá. Alemanha.br/dhn/chm/meteo/refer/escala_beaufort.htm>. 248. 2013. G. D. com ventos predominantes de Leste com grandes frequências na direção Sudeste. L.