INFLUÊNCIA DO ARRANJO GEOMÉTRICO DE UM CÂNION URBANO NA TEMPERATURA POTENCIAL DO AR

  • Ronald Willian Assuncao da Silva
  • Rafael Maroneze
  • Felipe Denardin Costa
Rótulo ILHA, DE, CALOR, SIMULAÇÃO, LES

Resumo

O crescimento desenfreado das cidades é uma característica da dinâmica demográfica atual. Todavia, quando o crescimento ocorre com déficit de planejamento promove o surgimento de uma série de problemas, tais como, a formação de ilhas de calor urbanas (ICU). As ICU são caracterizadas pelo aumento da temperatura nas cidades quando comparadas às temperaturas das áreas rurais adjacentes. Esse fenômeno impacta negativamente o conforto térmico de habitantes de centros urbanos, além de desencadear processos prejudiciais ao meio ambiente como o aumento do consumo de energia elétrica. Muitos fatores podem estar ligados às alterações na temperatura do ar próximo à superfície das cidades, mas a sua maioria está relacionada com os elementos do tecido urbano que afetam a transferência de energia na forma de calor entre a superfície e a atmosfera. Por exemplo, o intenso adensamento e verticalização das construções promove a formação de cânions urbanos, que modificam o escoamento atmosférico, reduzindo a taxa de transferência de energia na forma de calor por convecção, de regiões próximas à superfície para a alta atmosfera. Portanto, a distribuição geométrica da paisagem urbana, quando não planejada, pode reduzir a magnitude da velocidade do vento, e consequentemente colaborar para o aumento da temperatura do ar. Dessa forma, o presente trabalho tem como objetivo analisar a influência de um cânion urbano idealizado sobre a temperatura do ar próximo à superfície. As simulações numéricas foram realizadas com o modelo atmosférico PALM, que utiliza um modelo de turbulência de simulação de grandes turbilhões (Large Eddy Simulation - LES). As propriedades térmicas da superfície e a geometria do cânion foram idealizadas a fim de simplificar a implementação no modelo. O domínio computacional é constituído por um cubo de arestas zd = 40 m. O cânion urbano é formado por dois arranjos de hexaedros com dimensões 0.175 zd x 0.175 zd x 0.375 zd, com espaço entre edificações. Nos espaços entre as construções foram inseridas uma avenida e uma rua perpendicular de 0.5 zd e 0.2 zd de largura, respectivamente. Deste modo, o domínio é constituído por 64000 pontos de grade, com espaçamento de 0.5 m. Foram assumidas como condições iniciais e de contorno: a velocidade de escoamento constante e igual a 8 m s-1; temperatura inicial do escoamento de 300 K; fluxo de calor superficial igual a 0.1 K m/s. Foram simulados três casos: I- escoamento no sentido perpendicular à rua; II - paralelo a rua; III- caso com maior bloqueio no fluxo de vento, devido à retirada da rua. Para analisar como cada uma das situações afetou a temperatura próximo à superfície foi utilizada uma posição arbitrária de coordenadas 0.5 zd x 0.55 zd x 0.05 zd. Os resultados apresentaram uma elevação superior a 3 K, da temperatura próximo à superfície (3,48 K caso I, 3,44 K caso II e 5,66 K caso III). A diferença pouco significativa entre as duas primeiras situações indica que, para as distribuições geométricas analisadas, a largura da rua não foi fator de grande relevância na temperatura. Isso se justifica, porque nessa situação o bloqueio no fluxo de vento não teve grande diferença. Porém, no caso III onde há o maior bloqueio do escoamento, foi constatado uma diferença superior a 2 K em relação aos demais. Desse modo, infere-se que a distribuição dos componentes da paisagem urbana é um importante fator a ser considerado na busca por estratégias de mitigação de ICU. É importante destacar que o trabalho encontra-se em fase inicial de desenvolvimento, dessa forma, os próximos passos do trabalho será inserir as propriedades térmicas dos diferentes materiais que formam o tecido urbano, além de inserir geometrias mais complexas a fim de tornar as simulações mais fiéis ao ambiente urbano real.

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Publicado
2021-11-16
Como Citar
WILLIAN ASSUNCAO DA SILVA, R.; MARONEZE, R.; DENARDIN COSTA, F. INFLUÊNCIA DO ARRANJO GEOMÉTRICO DE UM CÂNION URBANO NA TEMPERATURA POTENCIAL DO AR. Anais do Salão Internacional de Ensino, Pesquisa e Extensão, v. 13, n. 3, 16 nov. 2021.