O vento em meio urbano
Ao aproximar-se do solo, o vento encontra um obstáculo maior : a cidade. Edifícios, ruas e praças desviam, aceleram e travam o escoamento, criando um ambiente aerodinâmico complexo.
Longe de ser uniforme, o vento ao solo resulta da interação entre o perfil de vento atmosférico (que cresce com a altitude) e a rugosidade do tecido urbano. Onde uma planície oferece um escoamento regular, uma cidade densa gera zonas de sobrevelocidade, turbilhões e zonas de calma, por vezes a poucos metros umas das outras.
Estas variações têm consequências muito concretas : desconforto dos peões nas praças e nos átrios, perigosidade ao pé das torres, dispersão dos poluentes e dos odores, mas também cargas de vento sobre as fachadas e as obras. Compreender estes efeitos desde a conceção é essencial para espaços urbanos agradáveis e seguros.
A simulação CFD (Computational Fluid Dynamics) permite reproduzir fielmente o escoamento do vento em torno dos edifícios e cartografar estes fenómenos. Antes de qualquer estudo, uma análise climática do local (rosa dos ventos, velocidades, frequências por direção) é realizada para aplicar as boas condições de fronteira e obter resultados representativos.
Efeito de Venturi e efeito de canalização
O efeito de Venturi
O efeito de Venturi é sem dúvida o fenómeno urbano mais conhecido. Quando dois edifícios estão próximos, a secção de passagem oferecida ao vento reduz-se : por conservação do caudal, o ar tem de acelerar para transpor o estreitamento. O vento pode então atingir, entre as duas obras, velocidades nitidamente superiores às do vento incidente.
Este fenómeno é particularmente marcado nos bairros de negócios densos (tipo La Défense), onde a altura e a concentração dos edifícios criam fortes sobrevelocidades ao solo. Estas zonas devem imperativamente ser tidas em conta para o conforto e a segurança dos utilizadores (átrios, terraços, entradas de edifícios).
O efeito de canalização (efeito túnel)
O efeito de canalização, ou efeito túnel, surge quando o vento se precipita numa rua ou num corredor urbano alinhado com a sua direção dominante. O fluxo é então concentrado e guiado por todo o comprimento da rua, onde conserva, ou até aumenta, a sua velocidade, por não poder escapar-se lateralmente.
As ruas retilíneas, as passagens cobertas e os alinhamentos de edifícios são as configurações mais propícias. A orientação do edificado em relação aos ventos dominantes é, portanto, um parâmetro de conceção determinante para limitar estes corredores ventosos.
Efeito de canto e efeito de esteira
O efeito de canto
Ao nível das arestas vivas de um edifício, o escoamento não consegue contornar o obstáculo sem descolar : formam-se então, nos ângulos, sobrevelocidades e turbilhões localizados. É o efeito de canto : rajadas intensas surgem mesmo nos ângulos dos edifícios, onde os peões circulam frequentemente.
Este efeito explica porque é frequente sentir uma rajada brusca ao virar a esquina de um grande edifício, enquanto o resto da fachada permanece relativamente abrigado. As formas arredondadas ou os dispositivos quebra-ventos permitem atenuar este fenómeno.
O efeito de esteira
Atrás de um edifício, o ar não se fecha imediatamente : cria-se uma zona de esteira, marcada por recirculações e turbilhões. Esta zona é geralmente mais calma em velocidade média, mas também mais turbulenta e instável : as rajadas são aí irregulares.
A esteira influencia o conforto dos espaços situados a jusante, mas também a dispersão dos fumos, odores e poluentes : uma emissão apanhada numa zona de recirculação pode estagnar ou ser rebatida em direção ao solo em vez de ser evacuada. É um ponto-chave dos estudos de qualidade do ar na cidade.
O downwash dos edifícios de grande altura
Sendo o vento mais rápido em altitude do que ao nível do solo, uma torre (edifício de grande altura) interceta um escoamento potente em toda a sua altura. Uma parte desse fluxo, ao atingir a fachada, é rebatida para baixo ao longo do edifício : é o efeito de rebatimento ou downwash.
Esta corrente descendente traz ao solo velocidades características da altitude, bem superiores ao vento local : ao pé das torres, conjuga-se muitas vezes com o efeito de canto e o efeito de Venturi para criar zonas particularmente ventosas, por vezes perigosas para os peões.
O controlo do downwash passa pela forma arquitetónica (recuos, podiums, palas, redirecionamento do fluxo) e por ordenamentos ao solo (alpendres, vegetação, ecrãs). Ao estudar as torres por CFD desde a conceção, podem converter-se as velocidades médias em velocidades de rajada a diferentes altitudes e identificar as zonas críticas, incluindo para a segurança das gôndolas de manutenção de fachada.
Conforto, segurança e contributo da simulação CFD
Todos estes efeitos (Venturi, canalização, canto, esteira, downwash) combinam-se para moldar o microclima aerodinâmico de um bairro. A sua consequência direta diz respeito ao conforto dos peões (capacidade de se sentar, andar, ficar de pé sem incómodo) e à segurança (risco de queda, de objetos arrastados, de portas difíceis de manobrar).
Para qualificar estas zonas, os engenheiros apoiam-se em critérios de conforto ao vento (London, Lawson, Davenport, NEN 8100) que associam uma velocidade limiar e uma frequência de ultrapassagem a cada atividade. A simulação CFD permite cartografar estes critérios sobre todo o local e comparar variantes de ordenamento.
Critérios London, Lawson, Davenport, NEN 8100 e cartografia : descubra o nosso dossiê dedicado.
Graças a estes estudos, os arquitetos e urbanistas podem agir desde a conceção : orientação do edificado, formas, recuos, vegetalização, quebra-ventos. A EOLIOS acompanha estes projetos transformando os fenómenos invisíveis do vento em mapas claros e decisões concretas, para espaços urbanos mais confortáveis, seguros e agradáveis.
