Vida à cidade enterrada : dutos de luz para iluminação e auxílio no desenvolvimento de vegetação em espaços urbanos subterrâneos

Abstract

As cidades contemporâneas vivenciam a falta de estoques de área na superfície para suprir as suas crescentes demandas. Somado a isso, as previsões de aumento populacional para as próximas décadas apontam para a necessidade de se projetar mais espaços nas cidades. Esse contexto traz à luz o conceito de cidade compacta, que enfatiza o uso eficiente dos espaços e indica a utilização dos subsolos como uma alternativa de grande potencial para abrigar novas atividades, liberando a superfície para áreas de habitação, de lazer ao ar livre e espaços verdes. Porém as diversas experiências negativas dos usuários de ambientes abaixo da superfície trazem à tona a dificuldade de se projetar esses espaços. Diante disso, o uso de luz natural e de vegetação é apontado como estratégia que pode ser bastante eficiente na qualificação da experiência do ser humano em ambientes subterrâneos. As tecnologias capazes de conduzir a iluminação natural a longas distâncias compõem um sistema que capta, conduz e distribui a luz no interior da edificação – chamado também de dutos de luz ou light-pipes. Essas tecnologias são o objeto de estudo desta pesquisa, que tratou de realizar experimento na cidade de Porto Alegre a fim de verificar o comportamento e a capacidade de determinado sistema em suprir as necessidades de luz para a sobrevivência de determinadas espécies vegetais em espaços subterrâneos da cidade. Esse experimento foi composto de três fases, para as quais foram construídos modelos de escala reduzida (1/20). Na primeira, foram confeccionados cinco dutos com 0,05 m de diâmetro e 0,30 m de altura, revestidos internamente com diferentes materiais reflexivos a fim de verificar qual deles conduzia mais luz O material mais eficiente foi utilizado na etapa seguinte, na qual foram testados dutos com 0,05 m de diâmetro e 0,30 m, 0,50 m, 1,00 m, 1,50 m de altura; posteriormente, foi construído o sistema de iluminação natural composto pelo duto de maior altura e o heliostato. Na fase seguinte, esse sistema foi testado em conjunto com a vegetação escolhida para este estudo (Nephrolepis exaltata Marisa e Asparagus densiflorus Sprengeri). Os dutos de luz apresentaram capacidade para iluminar a execução de tarefas simples em ambientes internos, e o heliostato aumentou significativamente a captação de luz natural em situação de céu claro, parcialmente encoberto e encoberto. As tecnologias utilizadas na terceira fase apresentaram capacidade em auxiliar parcialmente no desenvolvimento de vegetação em áreas subterrâneas, visto que não supriram integralmente o tempo de exposição à luz de que as plantas necessitam para se desenvolver de maneira saudável. O uso de lâmpadas elétricas e o aumento da eficiência dos dutos de luz são estratégias que podem melhorar essa situação e devem ser exploradas. Este trabalho poderá contribuir para a qualificação dos espaços existentes e daqueles que ainda serão construídos em áreas subterrâneas. Os dados levantados ainda podem ser utilizados como referência para estudos futuros sobre aspectos que eram desconhecidos: o comportamento e a aplicação desses sistemas no contexto da cidade de Porto Alegre. As informações deste trabalho representam alicerce para a implementação de dutos de luz na cidade, já que seu contexto de céu oferece condições favoráveis para seu emprego.

Contemporary cities face a lack of surface area to meet growing demand. In addition, population growth forecast to the next decades point to the need of designing extra spaces in cities. This context brings light to the concept of compact city, that emphasizes the efficient use of spaces and indicates the usage of underground as an alternative of great potential to shelter new activities, freeing the surface for housing, outdoor recreation and green areas. However, the various users’ negative experiences underground show us the difficulty of designing such spaces. Therefore, the use of natural light and vegetation is indicated as a strategy that can be very efficient in qualifying the human experience in underground environments. Technologies capable of conducting natural light over long distances - also called light ducts or light pipes - make up systems that capture, conduct and distribute light within buildings. These technologies are the object of this research. Through an experiment in the city of Porto Alegre, the behavior and ability of a given system to meet the light needs for the survival of certain plant species in underground spaces of the city was verified. The experiment was composed of three steps, for which scale models (1/20) were constructed. In the first one, five ducts with 0,05 m diameter and 0,30 m height were built, internally coated with different reflective materials in order to verify which one led more light. The most efficient material was used in stage two, in which ducts with 0,05 m diameter and 0,30 m, 0,50 m, 1,00 m, 1,50 m height were tested; later, the natural lighting system composed of the duct of higher height and the heliostat was built. In step three, the system was tested with the vegetation chosen for this study (Nephrolepis exaltata Marisa and Asparagus densiflorus Sprengeri) The light pipes were able to illuminate enough to the execution of simple indoor tasks, and the heliostat significantly increased the capture of natural light in clear, partly overcast and overcast conditions. The technologies used in the third phase were able to partially assist the development of vegetation, since they did not fully supply the light exposure time needed by the plants to develop in a healthy way. The use of light bulbs and efficiency enhancement of light ducts are strategies that can improve this situation and should be explored. This work contributes to knowledge on the qualification of existing spaces and those that will still be built in underground areas. The collected data, and the challenges faced, can still be used as reference for future studies on aspects that were unknown: the behavior and the application of these systems in the context of the city of Porto Alegre. The information in this work are a foundation for the implementation of light pipes in the city, since its sky context offers favorable conditions for its use.