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UNIVERSIDADE DE SO PAULOFaculdade de Arquitetura e Urbanismo
Clarissa Cordeiro de Campos
Eficincia energtica em edifcios hospitalaresobtida por meio de estratgias passivas:
Estudo da reduo do consumo com climatizao artificial para
arrefecimento do ar em salas de cirurgia
So Paulo
2013
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Clarissa Cordeiro de Campos
Eficincia energtica em edifcios hospitalaresobtida por meio de estratgias passivas:
Estudo da reduo do consumo com climatizao artificial para
arrefecimento do ar em salas de cirurgia
Dissertao apresentada Faculdade de
Arquitetura e Urbanismo da Universidade de
So Paulo para obteno do ttulo de Mestre
em Arquitetura e Urbanismo.
rea de Concentrao: Tecnologia daArquitetura.
Linha de Pesquisa: Conforto, EficinciaEnergtica e Ergonomia.
Orientadora: Profa. Dra. Ansia BarrosFrota.
So Paulo
2013
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AUTORIZO A REPRODUO E DIVULGAO TOTAL OU PARCIAL DESTETRABALHO, POR QUALQUER MEIO CONVENCIONAL OU ELETRNICO, PARAFINS DE ESTUDO E PESQUISA, DESDE QUE CITADA A FONTE.
E-MAIL AUTORA: [email protected]
Campos, Clarissa Cordeiro deC198e Eficincia energtica em edifcios hospitalares obtida por meio
de estratgias passivas: estudo da reduo do consumo comclimatizao para arrefecimento do ar em salas de cirurgia / ClarissaCordeiro de Campos. --So Paulo, 2013.
365 p. : il.
Dissertao (Mestrado - rea de Concentrao: Tecnologia daArquitetura )FAUUSP.
Orientadora: Ansia Barros Frota
1.Consumo de energia (Simulao computacional) 2.Edifciosde sade 3.Energia (Eficincia) I.Ttulo
CDU 621.31
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Nome: Clarissa Cordeiro de Campos
Ttulo: Eficincia energtica em edifcios hospitalares obtida por meio de estratgias
passivas: estudo da reduo do consumo com climatizao artificial paraarrefecimento do ar em salas de cirurgia.
Dissertao apresentada Faculdade de
Arquitetura e Urbanismo da Universidade de
So Paulo para obteno do ttulo de Mestre
em Arquitetura e Urbanismo.
Aprovado em:_______________________________
Banca Examinadora
Prof. Dr.______________________________Instituio:______________________
Julgamento:___________________________Assinatura:______________________
Prof. Dr.______________________________Instituio:______________________
Julgamento:___________________________Assinatura:______________________
Prof. Dr.______________________________Instituio:______________________
Julgamento:___________________________Assinatura:______________________
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AGRADECIMENTOS
Professora Dra. Ansia Barros Frota, pela presena constante e orientao
cuidadosa em todas as etapas do desenvolvimento desta pesquisa.
Ao Professor Dr. Leonardo Marques Monteiro, pela disponibilidade e apoio durante o
aprendizado e utilizao do softwareutilizado neste trabalho.
Ao Professor Dr. Norberto Corra da Silva Moura pela disponibilizao de licena do
software Tas Building Simulator e Professora Dra. Iraci Miranda Pereira, pelo
arquivo climtico utilizado durante as simulaes.
s equipes que me receberam nos hospitais visitados, e sua boa vontade em prestar
informaes e fornecer todo o material essencial realizao deste trabalho.
Ao Guilherme Nunes de Vasconcelos, pelo incentivo, carinho e compreenso, que
tanto contriburam para minha dedicao atividade de pesquisa.
minha me, Rosangela, pelo estmulo e disponibilidade por todo o caminho
percorrido, de todas as maneiras possveis.
Ao meu pai, Henrique Marcos, pelo apoio constante e contribuio, com seus
conhecimentos na rea mdica, ao enriquecimento deste estudo.A todos aqueles que de alguma maneira contriburam e viabilizaram a realizao de
todas as etapas deste trabalho,
muito obrigada.
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RESUMO
CAMPOS, Clarissa Cordeiro de. Eficincia energtica em edifcios hospitalaresobtida por meio de estratgias passivas: estudo da reduo do consumo comclimatizao artificial para arrefecimento do ar em salas de cirurgia. 2013. 365p.Dissertao (Mestrado em Arquitetura e Urbanismo, Tecnologia da Arquitetura).Faculdade de Arquitetura e Urbanismo, Universidade de So Paulo, So Paulo,2013.
A pesquisa prope avaliar quantitativamente a eficcia do emprego de estratgias
passivas em um bloco cirrgico hospitalar para a reduo do consumo de energia
eltrica com fins de arrefecimento do ar. A partir do estudo da conformao histrica
do edifcio hospitalar e da identificao das unidades funcionais em que obrigatrio
o uso de ar condicionado; das caractersticas de gerao e consumo de energia
eltrica no Brasil e potenciais de economia energtica em edificaes, com foco em
hospitais; seguidos do estabelecimento de conceitos bsicos de trmica de
edificaes, estabeleceu-se o embasamento terico para a realizao de estudos de
caso na cidade de Belo Horizonte, Minas Gerais. A anlise comparativa dos dadosde rea fsica, sistemas de iluminao artificial, climatizao e equipamentos
coletados em seis blocos cirrgicos possibilitou a seleo de uma unidade para
construo de modelo computacional e realizao de simulaes em software de
anlise de desempenho trmico e energtico de edificaes. Os resultados
alcanados demonstraram a importncia de se considerar as condies
bioclimticas locais, em especial o controle da insolao direta, bem como
reforaram a concepo de que o projeto arquitetnico pode contribuir para aeficincia energtica da edificao, mesmo quando obrigatrio o uso de ar
condicionado. A realizao de simulaes computacionais se mostrou vantajosa,
visto que possibilita a comparao de diversas opes de projeto com objetividade,
antes de sua efetiva implementao.
Palavraschave: eficincia energtica; estratgias passivas; arquitetura hospitalar;
simulao computacional.
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ABSTRACT
CAMPOS, Clarissa Cordeiro de. Energy efficiency in hospital buildings achievedthrough passive strategies: a study of reduced consumption with air conditioning forair-cooling in operating rooms. 2013. 365p. Masters Thesis. Faculdade deArquitetura e Urbanismo, Universidade de So Paulo, So Paulo, 2013.
The research quantitatively evaluate the effectiveness of the use of passive
strategies in a surgical ward for reducing energy consumption for the purpose of air-
cooling. The study of the historic conformation of the hospital building and the
identification of the functional units in which it is mandatory the use of air
conditioning; the characteristics of generation and consumption of electricity in Brazil
and potential energy savings in buildings, focusing on hospitals; followed by the
review of basic concepts of building heat transfer, established the theoretical basis
for conducting case studies in the city of Belo Horizonte, Minas Gerais. A
comparative analysis of physical area, artificial lighting, air conditioning systems and
equipment data collected in six surgical wards enabled the selection of one unit to
build a computational model and run simulations with the use of a software for
thermal and energy performance of buildings. The results demonstrated the
importance of considering local bioclimatic conditions, in particular the control of
direct sunlight, as well as reinforced the concept that architectural design can
contribute to the energy efficiency of the built environment, even when the use of air
conditioning is mandatory. Performing computer simulations proved advantageous,
since it enables objective comparison of different design options before its effectiveimplementation.
Keywords: energy efficiency; passive strategies; hospital architecture; computer
simulation.
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LISTA DE ILUSTRAES
FIGURA 1 - Plano da construo do Valetudinariumde Vindonissa .................................... 34
FIGURA 2 - Plano elaborado por Malachias Geiger para construo de um lazareto. ......... 40
FIGURA 3 - Vista do Htel-Dieude Paris no fim do sculo XVII .......................................... 42
FIGURA 4 - Misericrdia de Santos, em 1836. .................................................................... 52
FIGURA 5 - Hospcio D. Pedro II, para alienados, construdo pela Santa Casa do Rio deJaneiro, em 1852........................................................................... ................................ 54
FIGURA 6 - Atribuies de Estabelecimentos Assistenciais de Sade. ............................... 58
FIGURA 7 - Legenda. .......................................................................................................... 60
FIGURA 8 - Trocas de calor atravs de elementos construtivos .......................................... 91
FIGURA 9 - Dados de radiao solar incidente (Ig) sobre planos verticais e horizontais(W/m2). Latitude: 20 Sul, para condies de cu limpo.................................................95
FIGURA 10 - Dados informados em reator eletrnico. ....................................................... 100
FIGURA 11 - Hospital Belvedere, vista area. ................................................................... 111
FIGURA 12 - Hospital Belvedere, fachada principal. .......................................................... 111
FIGURA 13 - Hospital Belvedere, circulao do primeiro pavimento. ................................. 115
FIGURA 14 - Hospital Belvedere, bloco cirrgico, recuperao ps-anestsica................. 115
FIGURA 15 - Hospital Belvedere - planta do bloco cirrgico (sem escala). ........................ 116
FIGURA 16 - Ar condicionado em janela alta ..................................................................... 118
FIGURA 17 - Ar condicionado tipo split.............................................................................. 118
FIGURA 18 - Foco da sala de cirurgia 1 ............................................................................ 124
FIGURA 19 - Foco da sala de cirurgia 5 ............................................................................ 124
FIGURA 20 - Lmp. Incandescente refletora 25 W/12 v..................................................... 125
FIGURA 21 - Lmp. Halgena 55 W/12 v .......................................................................... 125
FIGURA 22 - Clnica Origen, vista area ........................................................................... 127
FIGURA 23 - Clnica Origen, fachada principal .................................................................. 127
FIGURA 24 - Clnica OrigenBloco cirrgico (sem escala) .............................................. 130
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FIGURA 25 - Sada de ar e janela alta, sala de cirurgia 2 .................................................. 130
FIGURA 26 - Sala de cirurgia 2 ......................................................................................... 130
FIGURA 27 - Foco da sala de cirurgia 1 ............................................................................ 136
FIGURA 28 - Foco da sala de cirurgia 2 ............................................................................ 136
FIGURA 29 - Hospital Sofia Feldman, vista area ............................................................. 138
FIGURA 30 - Hospital Sofia Feldman, fachada principal .................................................... 138
FIGURA 31 - Hospital Sofia FeldmanBloco cirrgico (sem escala) ................................ 141
FIGURA 32 - Janelas altas, sala de cirurgia 2.................................................................... 142
FIGURA 33 - Foco cirrgico da sala de cirurgia 1. ............................................................. 147
FIGURA 34 - Complexo Hospitalar das Clnicas ................................................................ 149
FIGURA 35 - Fachada do Hospital So Vicente de Paulo .................................................. 150
FIGURA 36 - Bloco Cirrgico Prof. Antnio Dilson (sem escala) ........................................ 155
FIGURA 37 - Circulao ala norte...................................................................................... 157
FIGURA 38 - Sala para guarda de equipamentos .............................................................. 157
FIGURA 39 - Fan Coil da farmcia satlite ........................................................................ 159
FIGURA 40 - Circulao interna ala norte - sada de ar condicionado no forro .................. 159
FIGURA 41 - Foco cirrgico mvel .................................................................................... 169
FIGURA 42 - Foco da sala de cirurgia 3 ............................................................................ 169
FIGURA 43 - Centro Obsttrico (sem escala). ................................................................... 172
FIGURA 44 - Foco cirrgico mvel .................................................................................... 181
FIGURA 45 - Foco cirrgico fixo ........................................................................................ 181
FIGURA 46 - Bloco Cirrgico do Hospital So Geraldo (sem escala). ............................... 184
FIGURA 47 - Ar condicionado tipo split, sala de cirurgia 4. ................................................ 186
FIGURA 48 - Foco da sala de cirurgia 5 ............................................................................ 190
FIGURA 49 - Foco cirrgico mvel .................................................................................... 190
FIGURA 50 - Ala norte Bloco Cirrgico Prof. Antnio Dilson, sem escala .......................... 209
FIGURA 51 - Hospital So Vicente de Paulo: reas modeladas, sem escala .................... 212
FIGURA 52 - Modelo 3D do Hospital So Vicente de Paulo, 4, 5 e 6 pavimentos. ......... 213
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FIGURA 78 - Hospital So Vicente de Paulo - Bloco Cirrgico Prof. Antnio Dilson - plantasala norte e ala sul (sem escala). ................................................................................. 361
FIGURA 79 - Hospital So Vicente de Paulo - Bloco Cirrgico Prof. Antnio Dilson - plantaala leste e cortes esquemticos AA e BB (sem escala) .............................................. 362
FIGURA 80 - Hospital So Vicente de Paulo - Centro Obsttrico - planta (sem escala). .... 363
FIGURA 81 - Hospital So Vicente de Paulo - Ala norte pav. 4 e 6 - plantas (s/escala). .... 364
FIGURA 82 - Bloco Cirrgico do Hospital So Geraldo - planta e cortes esquemticos (semescala) ....................................................................................................................... 365
GRFICO 1 - Oferta interna de energia eltrica no Brasil, 2010 .......................................... 70
GRFICO 2 - Consumo de energia eltrica por setores no Brasil, 2007 .............................. 72
GRFICO 3 - Distribuio do consumo de energia eltrica em hospitais e clnicas, 2008 ... 75
GRFICO 4 - Esquema explicativo do fenmeno da inrcia trmica de uma parede real (q2)e de uma parede fictcia de peso nulo (q1)........................................ ........................... 96
GRFICO 5 - Taxas de ventilao recomendadas ............................................................ 103
GRFICO 6 - Distribuio dos tipos de luminrias encontradas no bloco cirrgico do HospitalBelvedere, 2011.................................................................. ........................................ 120
GRFICO 7 - Distribuio por potncia das lmpadas do bloco cirrgico do HospitalBelvedere, 2011.................................................................................... ....................... 123
GRFICO 8 - Distribuio dos tipos de luminrias encontradas no bloco cirrgico da ClnicaOrigen, 2012........................................................................................... ..................... 133
GRFICO 9 - Distribuio por potncia das lmpadas do bloco cirrgico da Clnica Origen,2012............................................................................................................. ................ 135
GRFICO 10 - Distribuio dos tipos de luminrias encontradas no bloco cirrgico doHospital Sofia Felman, 2012.................................................... ................................... 144
GRFICO 11 - Distribuio por potncia das lmpadas do bloco cirrgico do Hospital SofiaFeldman, 2012.......................................................................................... ................... 146
GRFICO 12Distribuio dos tipos de luminrias do Bloco Cirrgico Prof. Antnio Dilson,2012..................................................................................................... ........................ 162
GRFICO 13 - Distribuio por potncia lmpadas Bloco Cirrgico Prof. Antnio Dilson,2012.......................................................................................................... ................... 163
GRFICO 14 - Distribuio dos tipos de luminrias encontradas no Centro Obsttrico,2012........................................................................................................ ..................... 175
GRFICO 15 - Distribuio por potncia das lmpadas do Centro Obsttrico, 2012 ......... 176
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GRFICO 16 - Distribuio por tipo das luminrias do bloco cirrgico do Hosp. So Geraldo,2012......................................................................................................................... .... 188
GRFICO 17 - Temp. e umidade: circulao1 (SO), vero. ............................................... 244
GRFICO 18 - Temp. e umidade: circulao1 (SO), inverno. ............................................ 244
GRFICO 19 - Temp. e umidade: circulao 2 (NE), vero. .............................................. 244
GRFICO 20 - Temp. e umidade: circulao 2 (NE), inverno. ........................................... 244
GRFICO 21 - Temp. e umidade: cirurgia 1 (SO), vero. .................................................. 246
GRFICO 22 - Temp. e umidade: cirurgia 1 (SO), inverno. ............................................... 246
GRFICO 23 - Temp. e umidade: cirurgia 3 (SO), vero. .................................................. 246
GRFICO 24 - Temp. e umidade: cirurgia 3 (SO), inverno. ............................................... 246
GRFICO 25 - Temp. e umidade: cirurgia 5 (NE), vero. .................................................. 247
GRFICO 26 - Temp. e umidade: cirurgia 5 (NE), inverno. ................................................ 247
GRFICO 27 - Ganhos e perdas: circulao1 (SO), vero. ............................................... 249
GRFICO 28 - Ganhos e perdas: circulao1 (SO), inverno. ............................................ 249
GRFICO 29 - Ganhos e perdas: circulao 2 (NE), vero. .............................................. 249
GRFICO 30 - Ganhos e perdas: circulao 2 (NE), inverno. ............................................ 249
GRFICO 31 - Ganhos e perdas: cirurgia 1 (SO), vero.................................................... 250
GRFICO 32 - Ganhos e perdas: cirurgia 1 (SO), inverno. ................................................ 250
GRFICO 33 - Ganhos e perdas: cirurgia3 (SO), vero. .................................................... 251
GRFICO 34 - Ganhos e perdas: cirurgia 3 (SO), inverno. ................................................ 251
GRFICO 35 - Ganhos e perdas: cirurgia 5 (NE), vero. ................................................... 251
GRFICO 36 - Ganhos e perdas: cirurgia 5 (NE), inverno. ................................................ 251
GRFICO 37 - Climatizao artificial, cirurgia 1 (SO), vero.............................................. 254
GRFICO 38 - Climatizao artificial, cirurgia 1 (SO), inverno. .......................................... 254
GRFICO 39 - Climatizao artificial, cirurgia 3 (SO), vero.............................................. 254
GRFICO 40 - Climatizao artificial, cirurgia 3 (SO), inverno. .......................................... 254
GRFICO 41 - Climatizao artificial, cirurgia 5 (NE), vero. ............................................. 255
GRFICO 42 - Climatizao artificial, cirurgia 5 (NE), inverno. .......................................... 255
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GRFICO 43 - Transmisso da radiao solar nas regies do ultravioleta, luz visvel einfravermelho atravs de amostras de 6mm analisadas...................... ....................... 259
QUADRO 1 - Exemplo de quadro de unidade funcional, RDC n 50/2002. .......................... 59
QUADRO 2 - Ambientes hospitalares com uso de ar condicionado ou exausto mecnica,RDC n 50/2002. .......................................................................................................... 62
QUADRO 3 - Distribuio de leitos por unidade/ambiente no Hospital Belvedere, out/nov.2011 ........................................................................................................................... 112
QUADRO 4 - Especialidades, atividades e servios desenvolvidos no Hospital Belvedere,out/nov. 2011 ............................................................................................................. 113
QUADRO 5 - Sistema de climatizao do bloco cirrgico do Hospital Belvedere, out. 2011.................................................................................................................................... 119
QUADRO 6 - Sistema de iluminao artificial do bloco cirrgico do Hospital Belvedere, out.2011 ........................................................................................................................... 121
QUADRO 7 - Focos cirrgicos do Hospital Belvedere, nov. 2011 ...................................... 124
QUADRO 8 - Equipamentos do bloco cirrgico do Hospital Belvedere, nov. 2011 ............. 126
QUADRO 9 - Distribuio de leitos por servio/especialidade na Clnica Origen, jan./fev.2012 ........................................................................................................................... 128
QUADRO 10 - Especialidades, atividades e servios desenvolvidos na Clnica Origen,jan./fev. 2012 ............................................................................................................. 129
QUADRO 11 - Sistema de climatizao do bloco cirrgico da Clnica Origen, jan./fev. 2012................................................................................................................................... 132
QUADRO 12 - Sistema de iluminao artificial do bloco cirrgico da Clnica Origen, jan./fev.2012 ........................................................................................................................... 134
QUADRO 13 - Focos cirrgicos da Clnica Origen, jan./fev. 2012 ...................................... 136
QUADRO 14 - Equipamentos do bloco cirrgico da Clnica Origen, jan./fev. 2012 ............ 137
QUADRO 15 - Distribuio de leitos por servio/especialidade no Hospital Sofia Feldman,mar./abr. 2012 ............................................................................................................ 139
QUADRO 16 - Especialidades, atividades e servios desenvolvidos no Hospital SofiaFeldman, mar./abr. 2012 ............................................................................................ 140
QUADRO 17 - Sistema de climatizao do bloco cirrgico do Hospital Sofia Feldamnmar./abr. 2012 ............................................................................................................ 143
QUADRO 18 - Sistema de iluminao artificial do bloco cirrgico do Hospital Sofia Feldmanmar./abr. 2012 ............................................................................................................ 145
QUADRO 19 - Focos cirrgicos do Hospital Sofia Feldman mar./abr. 2012 ....................... 147
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QUADRO 20 - Equipamentos do bloco cirrgico do Hospital Sofia Feldman, mar./abr. 2012................................................................................................................................... 148
QUADRO 21 - Distribuio de leitos por servio/especialidade no Hospital das Clnicas,2012 ........................................................................................................................... 151
QUADRO 22 - Especialidades desenvolvidas e servios prestados por edificao doHospital das Clnicas, 2012 ........................................................................................ 153
QUADRO 23 - Sistema de climatizao do Bloco Cirrgico Prof. Antnio Dilson maio/jun.2012 ........................................................................................................................... 160
QUADRO 24 - Sistema de iluminao artificial do Bloco Cirrgico Prof. Antnio Dilsonmaio/jun. 2012 ............................................................................................................ 164
QUADRO 25 - Focos cirrgicos do Bloco Cirrgico Prof. Antnio Dilson, maio/jun. 2012 .. 168
QUADRO 26 - Equipamentos do Bloco Cirrgico Prof. Antnio Dilson, maio/jun. 2012 ..... 170
QUADRO 27 - Sistema de climatizao do Centro Obsttrico do Hospital So Vicente dePaulo, mai/jun. 2012................................................................................................... 174
QUADRO 28 - Sistema de iluminao artificial do Centro Obsttrico do Hospital So Vicentede Paulo, maio/jun. 2012. ........................................................................................... 177
QUADRO 29 - Focos cirrgicos do Centro Obsttrico maio/jun. 2012 ................................ 180
QUADRO 30 - Equipamentos do Centro Obsttrico, mai/jun. 2012 .................................... 182
QUADRO 31 - Sistema de climatizao do bloco cirrgico do Hospital So Geraldo,maio/jun. 2012 ............................................................................................................ 187
QUADRO 32 istema de iluminao artificial do bloco cirrgico do Hospital So Geraldo,maio/jun. 2012 ............................................................................................................ 189
QUADRO 33 - Focos cirrgicos do Hospital So Geraldo, maio/jun. 2012 ......................... 190
QUADRO 34 - Equipamentos do bloco cirrgico do Hospital So Geraldo, maio/jun./2012 191
QUADRO 35 - Dados comparatIvos dos blocos cirrgicos visitados, 2012 ........................ 195
QUADRO 36 Materiais de construo, revestimento e coralas norte, sul, leste e oestequarto, quinto e sexto pav. do Hospital So Vicente de Paulo, mai/jun. 2012 ............ 214
QUADRO 37 - Atribuies, atividades e sub-atividades do EAS, RDC n 50/2004. ........... 336
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LISTA DE TABELAS
TABELA 1 - Calor cedido ao ambiente, em funo da atividade do indivduo consideradomdio e sadio ............................................................................................................... 98
TABELA 2 - Potncia do conjunto de lmpadas e reatores de 2x16W e 1x20WOSRAM,PHILIPS E TRANCIL .................................................................................................. 100
TABELA 3 - Caractersticas trmicas materiais opacosalas norte, sul, leste e oeste doquarto, quinto e sexto pavimentos, Hospital So Vicente de Paulo, mai/jun. 2012 ..... 226
TABELA 4 - Caractersticas trmicas materiais transparentesalas alas norte, sul, leste eoeste do quarto, quinto e sexto pavimentos, Hospital So Vicente de Paulo, mai/jun.
2012 ........................................................................................................................... 227TABELA 5 - Caractersticas trmicas materiais gasososalas norte, sul, leste e oeste do
quarto, quinto e sexto pavimentos, ............................................................................. 227
TABELA 6 - Ganho de calor pelo sistema de iluminao artificial, quarto pavimento ala nortee quinto pavimento alas norte e leste, Hospital So Vicente de Paulo, mai/jun. 2012 233
TABELA 7 - Ganho de calor pela ocupao, quarto pavimento ala norte e quinto pavimentoalas norte e leste, Hospital So Vicente de Paulo, mai/jun. 2012 ............................... 235
TABELA 8 - Ganho de calor devido aos equipamentos, quarto pavimento ala norte e quinto
pavimento alas norte e leste, Hospital So Vicente de Paulo, mai/jun. 2012 .............. 238
TABELA 9 - Ganhos e perdas de calor, circulaes de servio 1 e 2 ................................. 248
TABELA 10 - Ganhos e perdas de calor, salas de cirurgia 1, 3 e 5 .................................... 252
TABELA 11 - Cargas para arrefecimento do ar e remoo de calor latente, ...................... 253
TABELA 12 - Transmisso por faixa do espectro de radiao solar para vidros diversos .. 260
TABELA 13 - Eficincia trmica (ET) e eficincia luminosa (EL) para vidros diversos ....... 261
TABELA 14 - Circulaes de servio 1 e 2, temperatura e umidaderesultados obtidos . 266
TABELA 15 - Sala de cirurgia 1, temperatura e umidade resultados obtidos .................. 270
TABELA 16 - Salas de cirurgia 3 e 5, temperatura e umidaderesultados obtidos ........... 271
TABELA 17 - Salas de cirurgia 1, 3 e 5, carga de arrefecimento e de remoo latenteresultados obtidos ...................................................................................................... 273
TABELA 18 - Umidade relativa, temperatura de bulbo seco e temperatura mdia radiante,circulaes de servio 1 e 2situao atual ............................................................. 298
TABELA 19 - Umidade relativa, temperatura de bulbo seco e temperatura mdia radiante,sala de cirurgia 1situao atual .............................................................................. 299
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TABELA 20 - Umidade relativa, temperatura de bulbo seco e temperatura mdia radiante,salas de cirurgia 3 e 5situao atual ...................................................................... 300
TABELA 21 - Umidade relativa, temperatura de bulbo seco e temperatura mdia radiante,circulaes de servio 1 e 2projeto 2...................................................................... 301
TABELA 22 - Umidade relativa, temperatura de bulbo seco e temperatura mdia radiante,sala de cirurgia 1projeto 2 ...................................................................................... 302
TABELA 23 - Umidade relativa, temperatura de bulbo seco e temperatura mdia radiante,salas de cirurgia 3 e 5projeto 2............................................................................... 303
TABELA 24 - Umidade relativa, temperatura de bulbo seco e temperatura mdia radiante,circulaes de servio 1 e 2projeto 3...................................................................... 304
TABELA 25 - Umidade relativa, temperatura de bulbo seco e temperatura mdia radiante,
sala de cirurgia 1projeto 3 ...................................................................................... 305
TABELA 26 - Umidade relativa, temperatura de bulbo seco e temperatura mdia radiante,salas de cirurgia 3 e 5 projeto 3............................................................................... 306
TABELA 27 - Umidade relativa, temperatura de bulbo seco e temperatura mdia radiante,circulaes de servio 1 e 2projeto 4...................................................................... 307
TABELA 28 - Umidade relativa, temperatura de bulbo seco e temperatura mdia radiante,sala de cirurgia 1projeto 4 ...................................................................................... 308
TABELA 29 - Umidade relativa, temperatura de bulbo seco e temperatura mdia radiante,
salas de cirurgia 3 e 5 projeto 4............................................................................... 309
TABELA 30 - Umidade relativa, temperatura de bulbo seco e temperatura mdia radiante,circulaes de servio 1 e 2projeto 5...................................................................... 310
TABELA 31 - Umidade relativa, temperatura de bulbo seco e temperatura mdia radiante,sala de cirurgia 1projeto 5 ...................................................................................... 311
TABELA 32 - Umidade relativa, temperatura de bulbo seco e temperatura mdia radiante,salas de cirurgia 3 e 5 projeto 5............................................................................... 312
TABELA 33 - Umidade relativa, temperatura de bulbo seco e temperatura mdia radiante,
circulaes de servio 1 e 2projeto 6...................................................................... 313
TABELA 34 - Umidade relativa, temperatura de bulbo seco e temperatura mdia radiante,sala de cirurgia 1projeto 6 ...................................................................................... 314
TABELA 35 - Umidade relativa, temperatura de bulbo seco e temperatura mdia radiante,salas de cirurgia 3 e 5 projeto 6............................................................................... 315
TABELA 36 - Umidade relativa, temperatura de bulbo seco e temperatura mdia radiante,circulaes de servio 1 e 2projeto 7...................................................................... 316
TABELA 37 - Umidade relativa, temperatura de bulbo seco e temperatura mdia radiante,sala de cirurgia 1projeto 7 ...................................................................................... 317
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TABELA 38 - Umidade relativa, temperatura de bulbo seco e temperatura mdia radiante,salas de cirurgia 3 e 5projeto 7 .............................................................................. 318
TABELA 39 - Umidade relativa, temperatura de bulbo seco e temperatura mdia radiante,circulaes de servio 1 e 2projeto 8 ..................................................................... 319
TABELA 40 - Umidade relativa, temperatura de bulbo seco e temperatura mdia radiante,sala de cirurgia 1projeto 8 ...................................................................................... 320
TABELA 41 - Umidade relativa, temperatura de bulbo seco e temperatura mdia radiante,salas de cirurgia 3 e 5projeto 8 .............................................................................. 321
TABELA 42 - Ganhos e perdas de calor, circulaes de servio 1 e 2, situao atual solstcio de vero ....................................................................................................... 322
TABELA 43 - Ganhos e perdas de calor, circulaes de servio 1 e 2, situao atual
solstcio de inverno .................................................................................................... 323
TABELA 44 - Ganhos e perdas de calor, sala de cirurgia 1, situao atual solstcios devero e de inverno ..................................................................................................... 324
TABELA 45 - Ganhos e perdas de calor, salas de cirurgia 3 e 5, situao atualsolstciosde vero e de inverno ................................................................................................ 325
TABELA 46 - Cargas de arrefecimento e de remoo de calor latente, salas de cirurgia 1, 3e 5, situao atualsolstcios de vero e de inverno ................................................ 326
TABELA 47 - Cargas de arrefecimento e de remoo de calor latente, salas de cirurgia 1, 3
e 5, projeto 2solstcios de vero e de inverno ........................................................ 327
TABELA 48 - Cargas de arrefecimento e de remoo de calor latente, salas de cirurgia 1, 3e 5, projeto 3solstcios de vero e de inverno ........................................................ 328
TABELA 49 - Cargas de arrefecimento e de remoo de calor latente, salas de cirurgia 1, 3e 5, projeto 4solstcios de vero e de inverno ........................................................ 329
TABELA 50 - Cargas de arrefecimento e de remoo de calor latente, salas de cirurgia 1, 3e 5, projeto 5solstcios de vero e de inverno ........................................................ 330
TABELA 51 - Cargas de arrefecimento e de remoo de calor latente, salas de cirurgia 1, 3
e 5, projeto 6solstcios de vero e de inverno ........................................................ 331
TABELA 52 - Cargas de arrefecimento e de remoo de calor latente, salas de cirurgia 1, 3e 5, projeto 7solstcios de vero e de inverno ........................................................ 332
TABELA 53 - Cargas de arrefecimento e de remoo de calor latente, salas de cirurgia 1, 3e 5, projeto 8solstcios de vero e de inverno ........................................................ 333
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LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS
ANEEL............................................................................Agncia Nacional de Energia Eltrica
BEN..............................................................................................Balano Energtico Nacional
BNDES.............................................................................Banco Nacional do Desenvolvimento
CEMIG........................................................................Companhia Energtica de Minas Gerais
CICE.................................................................Comisso Interna de Conservao de Energia
CME..........................................................................................Central de Material Esterilizado
CNES.........................................................Cadastro Nacional de Estabelecimentos de Sade
CONPET.....................................................................................................................................
Programa Nacional da Racionalizao do Uso dos Derivados do Petrleo e do Gs Natural
CPN......................................................................................................Centro de Parto Normal
CSB..........................................................................................Cabine de Segurana Biolgica
DML........................................................................................Depsito de Material de Limpeza
CTI..................................................................................................Centro de Terapia Intensiva
EAS.............................................................................Estabelecimento Assistencial de Sade
EPI....................................................................................Equipamento de Proteo Individual
ES....................................................................................................Estabelecimento de SadeFP...................................................................................................................Fator de Potncia
INMETRO................................................................................Instituto Brasileiro de Metrologia
MME............................................................................................Ministrio de Minas e Energia
PBE...................................................................................Programa Brasileiro de Etiquetagem
PNEf...........................................................................Plano Nacional de Eficincia Energtica
PROCEL...........................................Programa Nacional de Conservao de Energia Eltrica
RDC......................................................................................Resoluo de Diretoria Colegiada
SUS.....................................................................................................Sistema nico de SadeTBS.................................................................................................Temperatura de bulbo seco
TMR...............................................................................................Temperatura mdia radiante
UR....................................................................................................................Umidade relativa
UTI...............................................................................................Unidade de Terapia Intensiva
UTQ..............................................................................Unidade de Tratamento de Queimados
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COEFICIENTES E VARIVEIS
c.............................................................................................. Calor especfico (Wh/kgC)d......................................................................................................... Densidade (kg/m3)
e................................................................................................................ Espessura (m)
e/.......................................................R esistncia trmica especfica da parede (m2C/W)
he......................................Coeficiente de condutncia trmica superficial externa (W/m2C)
hi........................................Coeficiente de condutncia trmica superficial interna (W/m2C)
1/he.......................................................... Resistncia trmica superficial externa (m2C/W)
1/h1........................................................... Resistncia trmica superficial interna (m2
C/W)Ig....................................................... Intensidade de radiao solar incidente global (W/m2)
K......................................................... Coeficiente global de transmisso trmica (W/m2C)
1/K.............................................. Resistncia trmica global de um dado material (m2C/W)
q.........................................................................................Intensidade de fluxo trmico(W/m2)
Str................................................................ Fator de ganho solar de material transparente
te....................................................................................... Temperatura do ar externo (C)
ti.........................................................................................Temperatura do ar interno (C)
........................................................................ Coeficiente de absoro da radiao solar
t...............................................Diferena entre a temperatura do ar interno e externo (C)
...................................................................................................... Emissividade trmica
e..................................................... Temperatura da superfcie externa da envolvente (C)
i....................................................... Temperatura da superfcie interna da envolvente (C)
................................................................ Coeficiente de condutibilidade trmica (W/mC)
......................................................................... Coeficiente de reflexo da radiao solar........................................................ Coeficiente de transparncia quanto radiao solar
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SUMRIO
1. INTRODUO ............................................................................................................. 22
1.1 Objetivo ....................................................................................................................... 23
1.2 Objetivos especficos .................................................................................................. 23
1.3 Metodologia da pesquisa ........................................................................................... 24
1.4 Justificativa da escolha do tema ............................................................................... 25
1.5 Estrutura da dissertao ........................................................................................... 27
2. FUNDAMENTAO TERICA ................................................................................... 30
2.1 Histrico do edifcio hospitalar e consideraes sobre o hospital contemporneo
.......................................................................................................................................302.1.1 Sobre a evoluo da ateno sade .................................................................. 30
2.1.1.1 Idade Antiga: do culto aos deuses ao cristianismo primitivo ................................. 31
2.1.1.2 Idade Mdia: a relao entre a Igreja e a ateno s doenas ............................... 36
2.1.1.3 A Idade Moderna: o hospital para busca da cura ................................................... 38
2.1.1.4 Idade Contempornea: o hospital como instrumento teraputico ........................ 44
2.1.2 Histrico do hospital no Brasil ............................................................................ 48
2.1.3 Consideraes sobre o hospital contemporneo no mbito da presente pesquisa:
Resoluo de Diretoria Colegiada
RDC n 50. ............................................................ 55
2.1.3.1 Resoluo de Diretoria ColegiadaRDC n 50/2002 ............................................. 57
2.2 Energia eltrica no Brasil, um breve relato ............................................................. 69
2.2.1 Sobre a gerao, consumo e economia de energia no Brasil .............................. 69
2.2.1.1 Consumo energtico de edificaes no Brasil ........................................................ 72
2.2.1.2 Consumo energtico em hospitais no Brasil ........................................................... 73
2.2.1.3 Eficincia energtica no Brasil ................................................................................ 75
2.2.1.4 Eficincia energtica em edificaes ...................................................................... 80
2.3 Estudo do comportamento trmico de edificaes conceitos gerais ................... 86
2.3.1 Localizao geogrfica e dados climticos ......................................................... 87
2.3.2 Implantao e entorno imediato .......................................................................... 89
2.3.3 Trocas trmicas em edificaes ........................................................................... 89
2.3.3.1 Diferenas de temperatura externa e interna e ganhos de calor solar .................. 89
2.3.3.2 Carga trmica gerada no interior dos ambientes ................................................... 97
2.3.3.3 Presena humana .................................................................................................... 97
2.3.3.4 Sistema de iluminao artificial .............................................................................. 98
2.3.3.5 Motores e equipamentos ...................................................................................... 1012.3.3.6 Ventilao Natural ................................................................................................ 102
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2.3.4 Verificao quantitativa do desempenho trmico de edificaes ...................... 103
3. ESTUDO DE CASO, 1 ETAPA: COLETA DE DADOS EM CAMPO ........................ 108
3.1 Definio da unidade para anlise .......................................................................... 1083.1.1 Pr-seleo da unidade funcional para estudoo bloco cirrgico .................. 109
3.2 Hospital Belvedere .................................................................................................... 111
3.2.1 Caracterizao geral do hospital ....................................................................... 112
3.2.2 Bloco cirrgico do Hospital Belvedere: rea fsica e dados de sistemas e
equipamentos .................................................................................................................. 116
3.2.2.1 Caractersticas do sistema de climatizao .......................................................... 117
3.2.2.2 Caractersticas do sistema de iluminao artificial ............................................... 120
3.2.2.3 Focos cirrgicos
dados gerais ............................................................................ 1233.2.2.4 Equipamentosdados gerais ............................................................................... 125
3.3 Clnica Origen ........................................................................................................... 127
3.3.1 Caracterizao geral do estabelecimento .......................................................... 128
3.3.2 Bloco cirrgico da Clnica Origen: rea fsica e dados de sistemas e
equipamentos .................................................................................................................. 129
3.3.2.1 Caractersticas do sistema de climatizao .......................................................... 131
3.3.2.2 Caractersticas do sistema de iluminao artificial ............................................... 133
3.3.2.3 Focos cirrgicosdados gerais ............................................................................ 136
3.3.2.4 Equipamentosdados gerais ............................................................................... 137
3.4 Hospital Sofia Feldman ............................................................................................ 138
3.4.1 Caracterizao geral do estabelecimento .......................................................... 139
3.4.2 Bloco cirrgico do Hospital Sofia Feldman: rea fsica e dados de sistemas e
equipamentos .................................................................................................................. 141
3.4.2.1 Caractersticas do sistema de climatizao .......................................................... 142
3.4.2.2 Caractersticas do sistema de iluminao artificial ............................................... 144
3.4.2.3 Focos cirrgicosdados gerais ............................................................................ 146
3.4.2.4 Equipamentos
dados gerais ............................................................................... 147
3.5 Complexo Hospitalar das Clnicas da Universidade Federal de Minas Gerais .. 148
3.5.1 Caracterizao geral do estabelecimento .......................................................... 150
3.5.2 Bloco Cirrgico Professor Antnio Dilson: rea fsica e dados de sistemas e
equipamentos .................................................................................................................. 154
3.5.2.1 Caractersticas do sistema de climatizao .......................................................... 158
3.5.2.2 Caractersticas do sistema de iluminao artificial ............................................... 162
3.5.2.3 Focos cirrgicosdados gerais ............................................................................ 168
3.5.2.4 Equipamentos
dados gerais ............................................................................... 169
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3.5.3 Centro Obsttrico do Hospital So Vicente de Paulo: rea fsica e dados de
sistemas e equipamentos ................................................................................................ 172
3.5.3.1 Caractersticas do sistema de climatizao ........................................................... 173
3.5.3.2 Caractersticas do sistema de iluminao artificial ............................................... 1753.5.3.3 Focos cirrgicosdados gerais ............................................................................. 180
3.5.3.4 Equipamentosdados gerais ............................................................................... 181
3.5.4 Bloco cirrgico do Hospital So Geraldo: rea fsica e dados de sistemas e
equipamentos ................................................................................................................. 184
3.5.4.1 Caractersticas do sistema de climatizao ........................................................... 185
3.5.4.2 Caractersticas do sistema de iluminao artificial ............................................... 188
3.5.4.3 Focos cirrgicosdados gerais ............................................................................. 190
3.5.4.4 Equipamentosdados gerais ............................................................................... 191
3.6 Anlise comparativa das unidades visitadas: escolha do objeto de simulao ... 193
4. ESTUDO DE CASO, 2 ETAPA: SIMULAES PROPOSTAS ................................ 206
4.1 Tas Simulatorsoftwarepara anlise trmica e energtica de edificaes ......... 206
4.1.1 Modelagem e simulao no Tas Simulator ........................................................ 207
4.2 Modelagem e simulao da ala norte do Bloco Cirrgico Prof. Antnio Dilson 209
4.2.1 Modelo geomtricomdulo Tas 3D modeler .................................................. 211
4.2.2 Entorno imediato, dados climticos, materiais de construo e condies
internasmdulo Tas Building Simulator .................................................................... 221
4.2.2.1 Arquivo climtico .................................................................................................. 222
4.2.2.2 Caractersticas trmicas dos materiais de contruo ........................................... 224
4.2.2.3 Janelas e elementos de proteo solar ................................................................. 225
4.2.2.4 Condies internas das zonas trmicas ................................................................ 228
4.3 Simulaes realizadas mdulo Tas Result Viewer ............................................ 241
4.3.1 Carga trmica, trocas de calor e consumo energtico de climatizao artificial
dados da situao atual dos ambientes selecionados .................................................... 242
4.3.1.1 Circulaes de servio 1 e 2: temperatura e umidade do ar ................................ 243
4.3.1.2 Salas de Cirurgia 1, 3 e 5: temperatura e umidade do ar ..................................... 245
4.3.1.3 Ganhos e perdas de calor ...................................................................................... 247
4.3.1.4 Salas de Cirurgia 1, 3 e 5: Consumo energtico com climatizao artificial cargas
de arrefecimento e de remoo latente. ............................................................................... 253
4.3.2 Verificao da reduo da carga trmica e do consumo energtico de
climatizao artificial alteraes propostas ............................................................... 255
4.3.2.1 Reduo da rea envidraada da fachada ............................................................ 2564.3.2.2 Colocao de elementos de proteo solar nas janelas e paredes externas ....... 257
4.3.2.3 Colocao de vidro verde nas janelas ................................................................... 259
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4.3.2.4 Previso de ventilao forada nas circulaes de servio .................................. 262
4.3.2.5 Alteraes nos elementos construtivos................................................................ 263
4.3.3 Verificao da reduo da carga trmica e do consumo energtico de
climatizao artificial
resultados alcanados ............................................................. 264
4.3.3.1 Verificao do impacto das alteraes propostas na temperatura e umidade do ar
...............................................................................................................................265
4.3.3.2 Verificao do impacto das alteraes propostas no consumo energtico com
climatizao artificial nas salas de cirurgia 1, 3 e 5 ................................................................ 272
5. CONSIDERAES FINAIS ....................................................................................... 278
REFERNCIAS ................................................................................................................. 284
APNDICE A - FORMULRIO DE DADOS GERAIS E TCNICOS ................................. 292
APNDICE B - FORMULRIO DE DADOS DE SISTEMAS E EQUIPAMENTOS ............ 295
APNDICE C DADOS DE SADA FORNECIDOS PELO SOFTWARE TAS SIMULATOR ......................................................................................................................................297
ANEXO A - ATIVIDADES E SUB-ATIVIDADES DO ESTABELECIMENTO ASSISTENCIALDE SADE ........................................................................................................................ 336
ANEXO B LEVANTAMENTO CADASTRALHOSPITAL BELVEDERE ...................... 348
ANEXO C LEVANTAMENTO CADASTRALCLNICA ORIGEN ................................. 353
ANEXO D LEVANTAMENTO CADASTRALSOFIA FELDMAN ................................. 357
ANEXO E LEVANTAMENTO CADASTRALHOSPITAL DAS CLNICAS .................. 360
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INTRODUO
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1. INTRODUO
O crescente aumento da demanda por energia eltrica, o consumo desregrado de
recursos naturais e suas repercusses negativas no meio ambiente tornam
imprescindvel que os diversos setores da sociedade busquem meios mais racionais
e eficientes de desenvolvimento de suas atividades.
Em um pas como o Brasil, em que a produo da energia eltrica predominantemente hidrulica, seguida pelas usinas trmicas convencionais e
nucleares, meios fortemente impactantes do ponto de vista social e ambiental, essa
premissa torna-se ainda mais importante.
Atualmente encontram-se em curso diversas aes nacionais em prol da eficincia
energtica. Dentre elas destacam-se o Programa Nacional de Conservao de
Energia Eltrica (Procel), criado em 1985, iniciativas da Agncia Nacional de Energia
Eltrica (ANEEL) e do Ministrio de Minas e Energia, a criao da Lei de Eficincia
Energtica (Lei n 10.295/2001) e, mais recentemente, a aprovao do Plano
Nacional de Eficincia Energtica (Portaria n 594/2011).
Uma vez que o parque edificado contribui substancialmente para a demanda por
eletricidade dos centros urbanos, os conceitos de uso racional de energia devem ser
considerados indispensveis em todas as etapas do projeto arquitetnico.
Dentre as diversas tipologias de edificaes existentes, o hospital pode ser
considerado uma das mais complexas. Seu grande porte e diversidade de
atribuies tornam possveis diferentes estratgias arquitetnicas para a questo da
economia de energia, as quais contribuem tambm para o conforto ambiental na
edificao.
A necessidade de controle da temperatura, umidade e qualidade do ar
obrigatoriamente atravs de climatizao artificial em determinadas reas do edifcio
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hospitalar contribui significativamente para o aumento do consumo energtico nesta
tipologia.
Nesse sentido, o objeto do estudo ora apresentado a eficincia energtica em
unidades funcionais1hospitalares nas quais obrigatrio o uso de ar condicionado,
especificamente para o caso do bloco cirrgico, obtida por meio de estratgias
passivas, em Belo Horizonte, Minas Gerais.
1.1 Objetivo
O objetivo desta pesquisa avaliar quantitativamente a eficcia do emprego de
estratgias passivas em um bloco cirrgico hospitalar, unidade funcional na qual
obrigatrio o uso de ar condicionado, para a reduo do consumo de energia eltrica
com fins de arrefecimento do ar.
1.2 Objetivos especficos
Como objetivos especficos destacam-se:
Atravs de modelagem computacional, identificar separadamente o impactode cada estratgia arquitetnica proposta para a reduo da carga trmica e
do consumo do sistema de climatizao artificial dos ambientes selecionados
para realizao do estudo de caso,
1
Unidade funcional: conjunto de ambientes em um estabelecimento assistencial de sade. Ambiente entendido nesta norma como o espao fisicamente determinado e especializado para odesenvolvimento de determinada(s) atividade(s), caracterizado por dimenses e instalaesdiferenciadas (ANVISA, 2004, p. 52 e 151).
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Verificar a interao entre as diversas solues de projeto aplicadas ao
modelo construdo e selecionar aquelas que se mostrarem mais efetivas para
a maior eficincia energtica da unidade escolhida.
1.3 Metodologia da pesquisa
A realizao desta pesquisa foi composta pelas seguintes etapas:
Fundamentao terica, a partir de pesquisa documental e bibliogrfica,
Levantamento de dados em campo,
Realizao de simulaes,
Anlise dos resultados obtidos,
Concluses.
Durante a etapa de fundamentao terica foi realizado levantamento documental ebibliogrfico, a partir de fontes o mais diversificadas possvel, com vistas a
esclarecer questes relacionadas ao tema proposto, a partir da verificao da
evoluo morfolgica do edifcio hospitalar, da produo e consumo de energia
eltrica no Brasil e iniciativas nacionais relacionadas eficincia energtica.
Procurou-se ainda verificar a demanda por eletricidade em edificaes hospitalares,
bem como compreender os conceitos relacionados ao comportamento trmico de
edificaes, essenciais avaliao crtica dos resultados decorrentes dos estudos
de caso posteriormente realizados.
Na etapa de levantamento de dados em campo foram realizadas visitas a seis
blocos cirrgicos de hospitais no municpio de Belo Horizonte, Minas Gerais.
Obtiveram-se informaes relativas ao funcionamento e rea fsica das unidades,
projetos e levantamentos cadastrais, bem como dados relativos aos sistemas de
climatizao artificial, iluminao artificial, focos cirrgicos e equipamentos. Em
seguida, a tabulao e anlise comparativa dos dados obtidos em campo subsidiou
a escolha do bloco cirrgico para realizao da etapa de simulaes.
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O desenvolvimento das simulaes propostas partiu do conhecimento e aprendizado
do softwareTas Simulator V8i, verso 9.2.1, composto pelos mdulos Tas Manager,
Tas 3D Modeler,Tas Building Simulatore Tas Result Viewer. Aps a construo do
modelo computacional e uma vez fornecidos os dados solicitados pelo software
selecionado, realizaram-se as simulaes, as quais consistiram da verificao da
situao atual de temperatura e umidade do ar, bem como da carga necessria para
climatizao artificial dos ambientes selecionados, e anlise do impacto das
estratgias arquitetnicas adotadas sobre cada uma das variveis apontadas.
A anlise dos resultados partiu da comparao dos dados de sada obtidos
progressivamente a cada alterao realizada no modelo inicial, organizados emtabelas e grficos, de modo a avaliar quais das estratgias de projeto mostraram-se
mais vantajosas do ponto de vista da reduo do consumo energtico do sistema de
climatizao artificial.
Alm da seleo das diretrizes a serem seguidas para se obter a maior economia de
energia possvel para o modelo em estudo, ao final da pesquisa elaboraram-se
diversas constataes relativas, dentre outros, importncia de se considerarem ascondies bioclimticas locais e a necessidade de maior eficincia energtica como
parmetros iniciais do projeto arquitetnico, bem como indispensabilidade da
realizao de testes, anlises e comparaes entre as diversas alternativas de
projeto anteriormente sua efetiva implementao.
1.4 Justificativa da escolha do tema
Aps sculos de evoluo, o hospital contemporneo tornou-se uma estrutura de
grande porte e alta complexidade, a qual depende do uso constante de
equipamentos e de outros recursos que demandam eletricidade para garantir a
qualidade e a eficcia das diversas atividades realizadas diariamente em seu
interior. Isto implica em uma alta demanda por energia eltrica, impactante no
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apenas do ponto de vista ambiental, mas tambm sob o aspecto econmico e de
manuteno da edificao.
Os elevados padres de qualidade do ar em determinadas unidades funcionais
hospitalares tornam indispensvel o uso quase sempre ininterrupto de equipamentos
de ar condicionado, quesito amplamente regulamentado no Brasil, destacando-se a
Resoluo de Diretoria Colegiada RDC n 50, de 21 de fevereiro de 2002, de
carter normativo, que dispe sobre o Regulamento Tcnico para planejamento,
programao, elaborao e avaliao de projetos fsicos de estabelecimentos
assistenciais de sade e a Norma Brasileira NBR 7256: tratamento de ar em
estabelecimentos assistenciais de sade (EAS) Requisitos para projeto eexecuo das instalaes.
Em acrscimo, segundo dados da Eletrobrs (2008a), 12,5% dos custos totais
operacionais do setor hospitalar so com energia eltrica, bem como do total da
demanda por eletricidade em hospitais, 30% so devidos aos sistemas de
climatizao artificial.
Desse modo, diretrizes de projeto que possibilitem reduzir a carga trmica em
ambientes hospitalares climatizados artificialmente, de modo a diminuir a carga
necessria para arrefecimento do ar, certamente representaro uma significativa
contribuio para a eficincia energtica de toda a edificao.
O bloco cirrgico, existente em todos os hospitais contemplados durante a etapa de
coleta de dados em campo, apresentou vantagens para a realizao de anlisecomparativa entre unidades, tendo em vista a similaridade observada de fluxos e
atividades, equipamentos e sistemas de iluminao e de climatizao artificial.
Um projeto arquitetnico que considere as condies bioclimticas locais, alm de
proporcionar maior economia de energia, contribuir para garantir conforto
ambiental, o qual est associado a efeitos positivos na sade dos usurios e na
produtividade dos trabalhadores na edificao, quesitos essenciais para o edifcio
hospitalar, voltado para a assistncia sade do homem.
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1.5 Estrutura da dissertao
A dissertao apresentada divide-se em cinco captulos.
O captulo 1 trata da introduo ao tema abordado, objetivos, metodologia de
pesquisa e justificativa quanto escolha do tema.
No captulo 2 verificada a evoluo histrica que resultou na configurao fsica e
funcional do edifcio hospitalar como hoje o conhecemos, bem como identificam-se
as unidades funcionais e ambientes em que atualmente exige-se o uso exclusivo dear condicionado. Em seguida trata-se da gerao e consumo de energia eltrica no
Brasil, com ateno distribuio da demanda energtica em hospitais. So
consideradas ainda as iniciativas nacionais por eficincia energtica, bem como os
fatores que contribuem para a economia de energia no ambiente construdo.
Finalmente, estabelecem-se alguns conceitos bsicos do comportamento trmico de
edificaes, fundamentais para a anlise crtica de dados obtidos atravs de
simulaes.
O captulo 3 contempla a primeira etapa de estudos de caso, que corresponde s
visitas realizadas em campo. Apresentam-se os dados coletados atravs de fotos,
projetos ou levantamentos cadastrais, tabelas e grficos. Ao final deste captulo
realiza-se uma anlise comparativa entre as unidades visitadas, com vistas a
escolher aquela com o maior potencial de diminuio do consumo energtico com ar
condicionado.
O captulo 4, por sua vez, trata da segunda etapa de estudos de caso. Aps uma
breve introduo ao software utilizado, apresenta-se a descrio detalhada das
diretrizes de modelagem e de fornecimento de dados de entrada ao programa
computacional. Em seguida passa-se anlise dos resultados obtidos atravs das
simulaes realizadas.
O captulo 5 contempla as consideraes finais da pesquisa.
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FUNDAMENTAO TERICA
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2. FUNDAMENTAO TERICA
Neste item apresenta-se a reviso documental e bibliogrfica realizada para o
adequado desenvolvimento da pesquisa proposta. Inicialmente aborda-se o histrico
da conformao do edifcio hospitalar. Em seguida, verificam-se as caractersticas
de produo e consumo de energia eltrica no Brasil, com nfase no setor
edificaes, em especial hospitais. Estabelecem-se ainda conceitos gerais do
comportamento trmico de edificaes, necessrios s etapas de coleta de dados,simulaes e anlise dos resultados.
2.1 Histrico do edifcio hospitalar e consideraes sobre ohospital contemporneo
O desenvolvimento do estudo proposto sobre o edifcio hospitalar requer a
compreenso de sua conformao e das relaes que so estabelecidas no interior
desta complexa tipologia. Para que isso seja possvel, necessrio antes verificar a
evoluo que, em funo da histria do homem e da sua relao com o mundo,
resultou na configurao fsica e funcional do edifcio hospitalar como hoje o
conhecemos.
2.1.1Sobre a evoluo da ateno sade
A histria da medicina conta que desde os tempos mais remotos o homem procura
libertar-se da doena e do sofrimento e afugentar a morte iminente. Se os meios
eram ou no eficazes ou adequados aos fins a atingir, isso no altera a concluso
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de que, pelo menos em sua tendncia curativa, a medicina to antiga quanto a
humanidade (LYONS; PETRUCELLI, 1987).
Conforme ser exposto a seguir, as edificaes voltadas ao abrigo e tratamento dos
doentes configuram um ponto comum na gradativa evoluo da relao do homem
com a busca pela cura de suas enfermidades. A progressiva passagem do
misticismo aos aparatos mdico tecnolgicos com quais contamos atualmente foi
acompanhada pela evoluo do edifcio hospitalar, uma das mais complexas
tipologias da contemporaneidade.
2.1.1.1Idade Antiga: do culto aos deuses ao cristianismo primitivo
Durante a Idade Antiga, o homem assumiu inicialmente uma postura ligada ao
misticismo e busca da cura milagrosa de suas enfermidades, atravs dos deuses a
quem cultuavam. Com o passar do tempo, a necessidade de recuperar os soldados
romanos enfermos ou feridos para retornarem guerra, em conjunto com a
tradicional preocupao romana com a higiene pessoal e urbana, possivelmente
tornaram os mtodos curativos mais objetivos e clnicos, surgindo nesse momento
as primeiras edificaes voltadas especificamente ateno sade.
Segundo Antunes (1991), no sculo VI a.C. surgiu na Grcia o culto aAsclpio, deus
da medicina, ao qual foram edificados diversos templos, osAsklepieia, para onde se
dirigiam pessoas acometidas por doenas, na esperana de recuperar
milagrosamente sua sade. Silva (2000, p. 42) sublinha que tais templos foram os
primeiros estabelecimentos do mundo ocidental destinados recepo dos doentes
com vistas cura de doenas.
[...] os templos primavam pelo ambiente favorvel cura dosdoentes. Erigiam-se nas colinas ou nas fraldas das montanhasabrigadas contra os ventos malficos. Eram localizados ao lado das
florestas e de uma fonte de guas minerais, de termas ou, pelomenos, de gua purssima (INSTITUTO DE TCNICOS EM SADEE HOSPITAL, 1972, p.20).
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Silva (2000, p. 42) indica ainda que nesses templos era praticado o ritual do sono,
em que o doente era visitado em sonho por entidades que o curavam ou o instruam
sobre como obter a cura; deste modo, o doente no poderia ser considerado
paciente e sim agente de sua prpria cura. Antunes (1991) acrescenta que o
procedimento revelado era seguido risca, ainda que isso significasse conduzir o
doente morte.
Hipcrates (460-370 a.C.), segundo o Instituto de Tcnicos em Sade e Hospital
(1972, p. 26), descendente de asclepades, questionou tais fundamentos e
abandonou os antigos processos da cura miraculosa, assentando sobre o mtodo
indutivo, a inspeo e a observao, as bases da medicina atual, de que foifundador.
Os costumes gregos, baseados na crena popular e inicialmente desprovidos de
qualidades cientficas, foram adaptados em outras localidades, como o caso de
Alexandria, no Egito, onde foram construdos templos de Serapis, Isis-Serapieia e
Isieia, segundo o modelo dos Asclepieia gregos (INSTITUTO DE TCNICOS EM
SADE E HOSPITAL, 1972).
Segundo Filha; Monteiro (2003), os Asclpiagregos foram adotados tambm pela
civilizao romana, onde receberam denominao Esculpia. Antunes (1991) infere
que com o culto ao deus Esculpio,como era conhecidoAsclpio entre os latinos, a
partir do sculo III a.C., mdicos gregos comeam a se dirigir para esta regio. Ainda
segundo o autor, devido incompatibilidade entre suas atividades com os costumes
locais, onde a assistncia aos doentes tinha carter familiar e domstico, realizadapor meio de rituais, oraes, sacrifcios e oferendas, os mdicos gregos, em um
primeiro momento, no foram bem recebidos em Roma.
A atividade mdica, tal qual era encontrada na Grcia, foi absorvidapelos romanos e, durante sculos, os mdicos que atuavam noImprio Romano eram gregos, escravos ou libertos, pois o exerccioda medicina para o cidado romano era degradante (SILVA, 2000, p.48).
Com o passar do tempo, a resistncia figura do mdico pelos romanos foi
diminuindo. Em 46 a.C., devido especialmente a uma epidemia que vinha se
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propagando em Roma, o Imperador Jlio Csar concedeu a cidadania romana aos
mdicos que ali atuavam (ANTUNES, 1991; INSTITUTO DE TCNICOS EM SADE
E HOSPITAL, 1972; SILVA, 2000).
Antunes (1991) observa que os romanos cultuavam tambm a deusa Salus,
conservadora da sade, e tinham grande preocupao com cuidados sanitrios e de
higiene pblica, o que pode ser demonstrado pelas suas monumentais obras para
abastecimento de gua (os aquedutos), as canalizaes subterrneas para a
eliminao dos esgotos nos rios, drenagem de terrenos lodosos e escoamento das
guas pluviais, alm da construo de banhos pblicos ou termas e urinis pblicos
e outros costumes, como a cremao de cadveres.
Por se tratar de um imprio expansionista, Roma mantinha diversos acampamentos
militares. A preocupao com o cuidado dos soldados enfermos ou feridos levou
construo, entre os sculos I a.C. e I d.C., de edifcios chamadosValetudinrias
(nome derivado de Valetudo, sinnimo de deusa Salus). Desse modo, surgem em
Roma as primeiras instituies mdicas especificamente dedicadas ao abrigo e
tratamento de doentes, as quais podem ser consideradas precursoras do hospital noocidente (ANTUNES, 1991; SILVA, 2000).
O valetudinariumera uma espcie de hospital militar de campanha,destinado a acolher e tratar doentes e feridos, soldados em geral. Doponto de vista da localizao, interessante considerar que suaconstruo se dava ao longo das extensas estradas e sempreprximo s linhas de fronteira do imprio. Esses estabelecimentos,entretanto, nunca chegariam a beneficiar a todo o conjunto dapopulao em geral (SILVA, 2000, p. 42).
Caracterstica comum entre os templos da Idade Antiga, a preocupao com o local
de implantao permanece nas Valetudinrias romanas. A diferena parece estar
relacionada ao papel do stio onde o edifcio dever ser construdo com relao
funo da prpria edificao: anteriormente destinado a favorecer a cura milagrosa
das doenas, localizado prximo de vegetao, fontes de gua e boa ventilao, o
ambiente em que o templo era edificado participava do significado mgico da cura.
J a escolha do local para as Valetudinrias, por sua vez, est mais relacionada funcionalidade prtica da edificao, que era voltada ao pblico militar.
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Segundo Filha; Monteiro (2003), as Valetudinrias possuam cmodos dispostos em
volta de um ptio, os quais comportavam pequenos grupos de doentes cada um.
Escravos, lutadores e soldados romanos tinham sua assistncia garantida devido
sua utilidade para a sociedade da poca, fosse ela a guerra, o entretenimento ou o
trabalho. Salles (1971, p. 85) complementa que o tratamento dos soldados se dava
em face da observao corrente de que o moral das tropas era melhor quando
podiam contar com um servio adequado de assistncia mdica.
Como exemplo, Antunes (1991) cita o Valetudinarium de Vindonissa (FIGURA 1),
regio atualmente conhecida por Windisch, na Sua, construdo no sculo I d.C..
Segundo o autor, a edificao dispunha de dois blocos: um edifcio central quecontinha provavelmente a cozinha, refeitrio ou sala de estar, cercado por um ptio
interno que, por sua vez, era envolvido por um segundo bloco com as salas
destinadas a enfermos, administrao, cirurgias, farmcia e um saguo de entrada.
FIGURA 1 - Plano da construo do Valetudinariumde Vindonissa. Detalhe:disposio das salas para enfermos.
Fonte: ANTUNES, 1991, p.35.
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Antunes (1991) observa que os cuidados dedicados ao restante da populao
surgiram alguns sculos adiante, especificamente a partir do sculo IV d.C., desta
vez devido ao advento dos ideais de caridade do cristianismo.
Nesse momento ocorre uma mudana de objetivo e de significado das edificaes
voltadas ao cuidado dos doentes. O clero eminente buscava, por meio da caridade,
o perdo dos seus pecados. Devido a esse objetivo maior, era oferecido abrigo
para os viajantes e todo tipo de assistncia aos pobres, doentes e necessitados.
Nesse contexto, a cura das enfermidades se torna mais uma consequncia dos
diversos cuidados dispensados que um objetivo a ser atingido.
Segundo Sampaio (2005) e Filha; Monteiro (2003), o termo hospital deriva da
palavra hospitalidade, do latim hospitalis, derivado de hospes (hspede, estrangeiro,
viajante, peregrino, conviva), significando o que hospeda, e no o que tem por
objetivo o tratamento.
Quando se estuda a raiz latinahospitalisda palavra hospital, quesignifica relativo aos hspedes, hospitaleiro, percebe-se claramente
a que fim se destinou, por sculos, a instituio. Associada (sic) ahospitalis, h, ainda, outros vocbulos: hospitalia, quartos parahspedes e hospitium, hospitalidade, aposento destinado a umhspede, pousada, agasalho, teto hospitaleiro" (SILVA, 2000, p. 41).
Antunes (1991) e Silva (2000) diferenciam os estabelecimentos que comeam a ser
implantados nessa poca entre os chamados Lobotrophia, que recebiam doentes
sem esperana de cura, buscando diminuir seu sofrimento, para onde se dirigiam
tambm os leprosos; os Xenodochia, posteriormente chamados de Hospitium, que
serviam de refgio e abrigo para peregrinos, os quais raramente estariam sadios,
aps as longas e sofridas caminhadas; e os Nosocomia, que mais se assemelhavam
ao que hoje chamamos hospital, e recebiam doentes em geral.
Silva (2000) inclui neste grupo tambm os brephotropia, para crianas rejeitadas
pelos pais; os orphanotrophia, para rfos; gerontodochia, para idosos; e os
ptocotrophiapara pobres e desamparados.
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2.1.1.2Idade Mdia: a relao entre a Igreja e a ateno s doenas
Durante a Idade Mdia, os ideais da caridade crist nortearam a ateno aos
doentes. Inicialmente, h um abandono das prticas mdicas da antiguidade,
suprimidas pela crena na orao em busca da cura da alma, antes da do corpo. Em
um momento posterior, com o aumento da populao residente nas cidades
europeias, os conhecimentos mdicos passam a ser utilizados em conjunto
religiosidade dominante. O termo Nosocomia ento substitudo pela denominao
Hospital. Ao fim da Idade Mdia, o paradigma da caridade crist em busca do
perdo dos pecados sobrepujado pela necessidade de excluso de grupospopulacionais considerados indesejveis.
Durante este perodo histrico, as enfermidades eram consideradas castigos divinos,
e os doentes, por sua vez, conforme observa Sampaio (2005), aguardavam a morte
ou a cura de modo resignado, ou pacientemente, o que originou o termo pacienteao
se referir a pessoas em tratamento mdico. Segundo Salles (1971, p. 85), o
Cristianismo, inspirado no conceito da caridade, impunhaaos fiis a obrigao deminorar os sofrimentos alheios, mesmo custa de sacrifcios pessoais. Nesse
contexto, hospitais passam a ser construdos junto aos mosteiros, onde eram
recebidos feridos e doentes.
Filha; Monteiro (2003, p. 353), caracterizam o hospital desse momento histrico
como um local que no era destinado cura do corpo, e sim salvao da alma.
Antunes (1991) complementa que devido crena de que as enfermidades setratavam de castigos divinos e que a sua cura dependia mais do arrependimento dos
pecados e de orao que de medicamentos, a prtica dos conhecimentos mdicos
da antiguidade passou a ser considerada uma atitude hertica.
O incio das Cruzadas2 e o grande nmero de peregrinaes de penitentes delas
decorrentes, bem como o fenmeno do xodo rural ocorrido nesta poca, devido ao
desenvolvimento de uma burguesia urbana, tiveram como consequncia o aumento
2 Incurses de cunho militar e religioso a partir do sculo XI, consideradas um dos marcos quedelimitam o incio da Baixa Idade Mdia (ANTUNES, 1991, p. 61).
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acentuado da populao de necessitados dentro das cidades europeias. Com isso,
as instituies de abrigo e tratamento dos doentes passaram a ter maior importncia
na vida urbana, aumentando em nmero e tamanho por todo o continente europeu
(ANTUNES, 1991).
A partir do sculo IV d.C., com o surgimento de Doutrinas e Ordens religiosas
abertas aplicao dos conhecimentos mdicos e cientficos conjugados religio,
foram fundados grandes mosteiros onde era oferecido cuidado aos doentes, anexos
aos quais foram muitas vezes construdos um Nosocomium ou um Xenodochium
(ANTUNES, 1991).
Ainda segundo Antunes (1991), em 816, durante o Conclio de Aachen, o termo
grego Nosokhomeion foi traduzido para o latim como Hospitalis Pauperum e sua
construo nas dioceses e conventos passou a ser obrigatria. Nesta mesma poca,
o termo hospciopassou a ser usado no lugar de Xenodochia. Filha; Monteiro (2003,
p. 353) complementam que essas construes medievais eram semelhantes s
naves de igreja, com um altar estrategicamente localizado de modo a ser
obrigatoriamente observado a partir do leito do doente.
Entre os fatores que auxiliaram a expanso hospitalar durante aIdade Mdia esto a determinao papal, que estabelecia o deverdos conventos e mosteiros de acolher enfermos e viajantes em geral,bem como a criao de novas ordens monsticas. [...] Cada um dosmosteiros deveria contar com acomodaes para os enfermos querecebiam, tambm, alimentao especial para que pudessemrecuperar suas foras. Pela primeira vez o termo hospital utilizadoem substituio a nosocomium (SILVA, 2000, p. 43).
Durante a Baixa Idade Mdia a lepra foi bastante comum entre a populao
europia. Por se tratar de uma enfermidade repulsiva sociedade da poca, que a
considerava consequncia de punio divina, os leprosos passaram a ser
segregados. Com esse objetivo foi criada uma nova tipologia de edificao de
ateno s doenas: os Leprosriosou Casas de Lzaro, para onde eram enviados
no somente os leprosos, mas portadores de quaisquer dermatites e doenas
visualmente repulsivas (ANTUNES, 1991).
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Segundo o Instituto de Tcnicos em Sade e Hospital (1972, p. 34), o problema da
lepra acelerou a construo hospitalar pela necessidade de defesa pblica
sanitria. Similarmente, Foucault (1979) observa que estas edificaes eram
instaladas nos arredores das cidades de modo a purificar o espao urbano.
A partir do sculo XIV, com a reduo da incidncia de lepra na populao europeia,
os Leprosrios diminuram em nmero, sendo muitos deles transformados em
hospcios e hospitais, contribuindo assim para a expanso de estabelecimentos
hospitalares pela Europa (ANTUNES, 1991).
Ao final do sculo 15 a Europa j dispunha de uma rede considervelde estabelecimentos hospitalares. Na Inglaterra, por exemplo,instalaram-se mais de 750, dos quais 216 para leprosos, ao longodos sculos 12 a 15. Paris contava com 40 hospitais em incios dosculo 14 e Florena tambm com 40 [...] (SILVA, 2000, p. 50).
Segundo o Instituto de Tcnicos em Sade e Hospital (1972), ao fim da Idade Mdia
os hospitais passaram gradualmente da hierarquia eclesistica administrao das
municipalidades. Conforme observam Antunes (1991) e Filha; Monteiro (2003), em
conjunto a essa mudana administrativa, intensifica-se a busca pela purificao doespao urbano, por meio da conteno de grupos populacionais considerados
perigosos, como mendigos, imigrantes e portadores de molstias contagiosas.
Desse modo, o carter assistencial dos hospitais se mantm, mas no com o
objetivo de praticar a piedade crist ou desenvolver as prticas mdicas, e sim com
foco na promoo de aes para proteo da populao saudvel.
[...] os estabelecimentos preservaram ainda seu carter deassistncia social, agora de interesse coletivo: albergue dos pobres;de doentes, tambm pobres, e de segmentos sociais consideradoscomo perigosos: os mendigos, os imigrantes e os portadores demolstias repulsivas ou contagiosas (SILVA, 2000, p. 44).
2.1.1.3A Idade Moderna: o hospital para busca da cura
No sculo XVI, durante o Renascimento, observado um novo aumento no nmerode habitantes nas cidades europeias. Desse modo, eleva-se tambm o contingente
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de grupos populacionais considerados perigos
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