2. MATERIAL E MÉTODOS

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1 MONTAGEM E TESTE DE UM SIMULADOR FÍSICO DE INSOLAÇÃO HELIODON A SER USADO COMO RECURSO DIDÁTICO NO ENSINO DE CONFORTO TÉRMICO PARA EDIFICAÇÕES AGRÍCOLAS VIANNA 1, Humberto Dias; POUEY 2, Maria Tereza F. 1 - Aluno de graduação e bolsista PET/FEA, hvianna.fea@ufpel.tche.br; 2 Professora orientadora, mtpouey@ufpel.edu.br Laboratório de Conforto Ambiental LACA; Faculdade de Engenharia Agrícola - FEA / UFPel Campus universitário - Caixa posta 355 CEP Pelotas/RS 1. INTRODUÇÃO O Laboratório de Conforto Ambiental LACA - da Faculdade de Engenharia Agrícola desenvolve proposta pedagógica com o objetivo de potencializar a capacidade de aprendizagem dos alunos e inovar as aulas da disciplina de Conforto Ambiental para Edificações Agrícolas. A proposta inclui a montagem de experimentos didáticos e de modelos físicos de simulação proporcionando ao aluno uma associação com os conceitos teóricos apresentados em sala de aula (POUEY et al., 2006). Neste trabalho, é relatada a execução e teste de um heliodon, ou seja, de um simulador físico de insolação. Tal dispositivo torna extremamente fácil a visualização da influência das diferentes posições assumidas pelo sol na abóbada celeste, na iluminação natural e na projeção de sombras das edificações. Os heliodons, também conhecidos como máquinas do sol", têm sido construídos, ao longo dos anos, com diferentes configurações. No entanto, em cada caso, o dispositivo cria o relacionamento geométrico apropriado entre um modelo em escala (maquete) e uma representação do sol, permitindo o ajuste para a declinação solar (estação), a rotação da terra (hora) e a posição de local (latitude). Sendo a radiação solar um dos mais importantes contribuintes para o ganho térmico em edificações e a principal fonte de luz natural (LAMBERTS, 2004), o entendimento da geometria solar e o estudo dos momentos e da forma como os raios solares diretos do Sol incidem em uma superfície é fundamental para o projetista. Assim, conhecendo a insolação de um determinado prédio, ele pode definir o seu grau de habitabilidade, propor ou melhorar o projeto de um dispositivo de proteção contra a energia solar incidente (RIVERO, 1986), especialmente, em edificações agrícolas destinadas ao confinamento de animais, cujo desempenho é o resultado do funcionamento de seu sistema homeotérmico, e disfunções desse sistema acarretam alterações significantes na eficácia da produção (Nããs, 1989). Ao longo do ano, a energia solar que uma edificação recebe é variável, pois depende da amplitude da área exposta a esta radiação (insolação) e da maior ou menor inclinação com que incidem os raios solares nesta superfície (latitude) (YAGÜE, 1985). Portanto, o emprego de simuladores de insolação como material didático, justifica-se, visto a importância do tema no estudo do conforto ambiental. 2. MATERIAL E MÉTODOS

2 O heliodon foi construído a partir das orientações de Assis et al. (1999). O princípio de funcionamento é mostrado na Figura 1. Sua estrutura consiste de uma prancheta graduada para diferentes latitudes, a qual simula o horizonte do local de estudo, e por uma lâmpada montada em uma régua graduada para diferentes declinações, com as posições assumidas pelo sol nos solstícios e equinócios assinaladas. Esta prancheta rotaciona para as diferentes horas do dia. Rotação do dia Latitude Meses Figura 1 Princípio de funcionamento (fonte: Auburn University ) Os materiais básicos empregados na execução do equipamento foram perfis cantoneira 1 1/4 X 1 1/4 X 1/8 e madeira para a régua e mesa. O suporte para a mesa foi construído com perfis cantoneira, enquanto seu tampo é de madeira revestida com plástico. A régua também é de madeira (pinus), porém revestida com fórmica, na qual está fixado um trilho pantográfico de alumínio, onde desliza uma lâmpada dicróica de 35W de potência e 12V de tensão. Todo o processo de construção ocorreu nas dependências da FEA. A Figura 2 apresenta um foto do heliodon.

3 Régua graduada Trilho de alumínio Lâmpada Prancheta Transferidor para inclinação da prancheta (latitude) Disco para rotação da prancheta (horas) Suporte Figura 2 Foto do heliodon construído no LACA / FEA 3. RESULTADOS E DISCUSSÃO Embora em fase de instalação e calibração, resultados obtidos em testes de ensaios de insolação com o heliodon permitem avaliar a forma de insolação dos volumes da maquete em diferentes horas do dia, conforme pode ser observado nas várias fotos apresentadas na Figura 3. Embora nesta fase tenha sido empregada uma maquete de prédios urbanos, faz parte do objetivo geral deste projeto, construir e empregar maquetes de edificações agrícolas, principalmente daquelas destinadas ao confinamento de animais, tais como aviários, pocilgas, estábulos. (a) (b)

4 (c) (d) (e) Figura 3 Testes de ensaios de insolação realizados com o heliodon construído no LACA/FEA - (a, c, e) projeção de sombras da maquete em diferentes horários; (b, d,f) detalhe das sombras no ajardinamento da maquete Os ensaios, realizados com o objetivo de testar seu funcionamento, mostraram que são necessários alguns ajustes na parte física do heliodon, como ajuste das borboletas e parafusos e alinhamento de roldanas, bem como realizar a calibração. (f) 4. CONCLUSÕES O heliodon construído no LACA/FEA permite avaliar a forma de insolação de maquetes (modelos reduzidos), variando lugar, dia e hora, o que, certamente, contribuirá para o enriquecimento das aulas práticas da disciplina de Conforto Ambiental para Edificações Agrícolas. No entanto, constatou-se que para o pleno uso de equipamento são necessárias algumas operações finais, tais como: ajustes na parte física, calibração e instalação definitiva. 5. AGRADECIMENTOS Ao funcionário Felipe de Moura Castro por seu empenho e dedicação dispensados à execução do heliodon, nossos agradecimentos. 6. BIBLIOGRAFIA

5 ASSIS, Eleonora Sad de; SOUZA, Roberto V. Gonçalves de; PEREIRA, Iraci Miranda. Cartilha para a Construção de Simuladores da Trajetória Solar. Belo Horizonte, ed. UFMG, 1999, 27p. Auburn University, The Sun Emulator, Disponível em < Acesso 10 de setembro de LAMBERTS, Roberto; DUTRA, Luciano; PEREIRA, Fernando O. R. Eficiência Energética na Arquitetura. São Paulo: ProLivros, p. NÃÃS, Irenilza Alencar. Princípios de Conforto Térmico na Produção Animal. São Paulo: Ícone, p. POUEY, Maria Tereza F.; VIANNA, Humberto D.; MADRUGA, Daniel F.; REDU, Rodrigo N.. Utilização de Experimentos Didáticos no Ensino de Conforto Ambiental para Construções Agrícolas. In: XXXV Congresso Brasileiro de Engenharia Agrícola CONBEA. Anais CD. Agosto, RIVERO, Roberto. Arquitetura e Clima - Acondicionamento Térmico Natural. 2º ed. Porto Alegre: D. C. Luzzatto, p. YAGÜE, José Luis Fuentes. Climatizacion de Alojamentos Ganaderos. Madri: Publicacion de Extension Agraria, p.