A colonização do mar: possibilidades técnicas do funcionamento de uma cidade flutuante.

Mauro Santoro Campello*

Luciana Teperino de Araújo**

Resumo

As possibilidades técnicas do funcionamento de uma cidade no mar, apoiados pelas soluções técnicas da engenharia naval, como apoio às equipes de exploração de petróleo e gás localizadas na camada do Pré-Sal. O solo urbano foi definido como uma plataforma flutuante, constituída por módulos hexagonais acoplados e a partir disso, foram determinados os parâmetros formais, funcionais, ambientais e espaciais a serem inseridos e alterados nas edificações e expandidos para a cidade, de acordo com a concepção e necessidades impostas caracterizando a descrição de relações e definindo interdependências das formas finais do estudo arquitetônico, urbano e naval.

Palavras-chave: Cidade flutuante, arquitetura paramétrica, urbanismo paramétrico,

engenharia naval, representação gráfica.

Introdução

* Curso de Arquitetura e Urbanismo – Universidade Federal de Juiz de fora (UFJF), Minas Gerais – Brasil

** Arquiteta – Brasil

Este artigo é resultado do trabalho final de graduação, do curso de Arquitetura e Urbanismo da Universidade Federal de Juiz de Fora, apresentado em dezembro de 2011, co-orientado pelo Departamento de Engenharia Naval e Oceânica da Universidade Federal do Rio de Janeiro.

A recente descoberta da presença de grandes reservatórios de petróleo e gás natural, do litoral do Espírito Santo até o litoral de Santa Catarina (camada do Pré-Sal

†), permitiu que o Brasil figurasse na lista dos grandes produtores mundiais

petrolíferos. Dados da Petrobrás‡ indicam a necessidade de se construir 20

plataformas de produção e perfuração de petróleo até 2020, com média de 4.000 pessoas/dia em todas as instalações da região, cujo regime de trabalho é caracterizado por ser contínuo, complexo, coletivo e perigoso (FERREIRA & IGUTI, 1996 apud FREITAS et al, 2001. p. 119).

O maior desafio para a exploração do petróleo e gás natural é a logística, já que essa camada tem aproximadamente 800 quilômetros de comprimento e em algumas áreas 300 quilômetros de distância da costa, com profundidade média de 1500 m. A solução atual de transporte de pessoal e de pequenas cargas por helicópteros tem limitações de uso em áreas afastadas, necessitando a criação de alternativas para seu transporte até as áreas de produção. Esta em discussão a construção de estruturas flutuantes, que funcionariam como pontos de apoio intermediários entre as plataformas, providas de galpões, pátios de armazenamento, alojamentos, locais para atracação de embarcações e pistas de pouso para receber vários helicópteros concomitantemente. Porém, estas estruturas possuem caráter transitório e de dependência total da costa, pois, não possuem infraestrutura necessária para a permanência prolongada, o que acarreta altos custos de transportes.

Este artigo propõe uma solução para esta questão e se ancora na proposição de uma cidade flutuante, com todos os elementos que a caracterizam, encontrando-se, assim, a possibilidade de se conjecturar sobre a provável construção de cidades flutuantes, onde as trocas comerciais, o lazer, o habitar, o divertir-se, entre outros possíveis atributos, possam oportunizar melhores condições para estes trabalhadores. O artigo explorará as possibilidades técnicas e funcionais de funcionamento de uma cidade no mar. O conceito básico será o urbanismo paramétrico e sua representação gráfica, apoiados pelas soluções técnicas da engenharia naval e as possibilidades de produção de insumos necessários a boa vida dos seus futuros habitantes.

A Cidade Flutante

A proposta para a cidade flutante se ancora no conceito do urbanismo paramétrico (SCHUMACHER, 2008) e nas formações dos recifes de corais, de acordo com

† O termo pré-sal refere-se a um conjunto de rochas localizadas nas porções marinhas de grande parte do

litoral brasileiro, com potencial para a geração e acúmulo de petróleo. ‡ Empresa brasileira de energia atuante principalmente nos setores de exploração e produção de petróleo e

gás.

semelhanças técnicas, sociais e econômicas encontradas. No Brasil, os corais vão da região do estado do Maranhão até o sul do estado da Bahia. A cidade se tornaria um grande coral artificial na região da Bacia de Santos.

Tecnicamente, os corais são estruturas rochosas rígidas e resistentes às ações das ondas e marés, assim como a estrutura da cidade deve se comportar. Socialmente, os corais abrigam 30% das espécies marinhas e 65% dos peixes, ou seja, possuem forma concentrada da diversidade biológica. Economicamente, servem de alimento tanto para animais marinhos, como para o homem e são atrativos turísticos, possibilitando geração de renda.

Para viabilização do projeto, recorreu-se à engenharia naval para criação do solo urbano, definido por uma plataforma flutuante, de concreto. O solo urbano se constitui por meio do acoplamento de módulos em formato hexagonal e sob estes subsolos, como um fundo duplo de navio. Estes módulos se assentam sobre colunas cilíndricas.

A partir disso, foram definidas duas denominações, “módulos apoio” e “módulos cidade”, obedecendo a relação de 1 “módulo apoio” para cada 30 “módulos cidade” e este conjunto é repetido cinco vezes, caracterizando a forma final da cidade (fig.01), o que proporcionará a alocação estimada de uma população de 50.000 habitantes.

Fig.01: Configuração da cidade após acoplamento dos módulos. A porção maior representa a cidade em si

e a porção menor (denominada área anexa) funciona como um quebra mar. Fonte: Ilustração do autor.

1. “Módulo apoio”

Os “Módulos apoio” (fig. 02) são divididos em:

Fig.02: Em cima, da esquerda para direira, corte “do módulo apoio”; superfície, subsolo 01, subsolo 02,

subsolo 03 e subsolo 04. Fonte: Ilustração do autor.

Superfície - Abriga uma central responsável pelo controle das atividades; dois tanques com algas, que possuem ligação com incineradores do subsolo 04, responsáveis pela liberação do CO2; áreas destinadas à secagem de algas e estocagem, e produção de sal, proveniente do processo de dessalinização. Todos estes módulos possuem tanques de algas, apresentando solução barata na absorção de CO2 emitido pelos incineradores, já que representa rápida multiplicação das algas, podendo estas serem usadas comercialmente para industria de alimentos, cosméticos e farmacêutica.

Subsolo 01 - Abriga todas as tubulações de distribuição de água e energia e as de chegada de esgoto, lixo e captação de águas pluviais.

Subsolo 02 - Abriga biorreatores, cujos produtos finais são o lodo e água, que são armazenados para utilização posterior nos biodigestores e no subsolo 05. Ainda nesse subsolo estão os tanques de esgoto e as áreas para estocagem de todos os produtos dos subsolos do módulo de apoio.

Subsolo 03 - Abriga setores que atendem aos três tipos de lixo, reciclável, não reciclável e orgânico. Após ser aspirado à vácuo

§, o lixo fica estocado em silos,

esperando ser retirado para sua primeira separação. Após, cada tipo de lixo irá para seu destino; o lixo reciclável passará pela triagem, prensagem e estocados, e será levado para as indústrias no continente; o lixo orgânico irá para trituração e estocagem, aguardando a utilização nos biodisgetores; e por fim, o lixo não reciclável terá destino final nos incineradores. Vale ressaltar que essa escolha elimina por completo a necessidade de transporte e a localização das lixeiras nos edifícios. É uma opção cômoda e segura, principalmente no que se refere ao lixo hospitalar.

Subsolo 04 - Recebe as águas de captação pluvial e as de esgoto, que dependendo de seu uso, poderão passar pelos dessalinizadores ou irem direto para o armazenamento e distribuição. Como último nível, sua localização facilita a captação da água do mar, feita através do bombeamento pelo fundo do módulo. Estão, também, presentes os dessalinizadores

**, os tanques de água do mar,

bombas de captação e distribuição e tanques de águas pluviais. Todos os subsolos possuem uma central, responsável pelo controle das respectivas atividades.

2. “Módulo cidade”

É dividido em cinco níveis:

Superfície - Onde as edificações irão se desenvolver de acordo com os parâmetros (descritos a seguir) relativos ao estudo do urbanismo paramétrico, responsável por conformar a cidade.

Subsolo 01 - Identico ao subsolo 02 do "módulo de apoio".

Subsolo 02 - Responsável pelos serviços, abriga um trem leve de carga que recebe material do porto e entrega aos respectivos pontos de coleta dos edifícios, por meio de elevadores. Além disso, é nesse subsolo onde são retirados os produtos gerados por todo o "módulo de apoio". A opção de trem no subsolo elimina o uso de veículos na superfície, desobstruindo o trânsito e reduzindo a poluição visual.

Subsolo 03 e 04 - Estão localizados o porto da cidade e da área anexa, atendendo às indústrias de pequeno porte ali locadas; a cidade subterrânea com ambiente controlado artificial, a fazenda vertical de cultivo exclusivo por hidroponia e criação de animais de pequeno porte e equipamentos para o parque aquático. No subsolo 04 soma-se a orla artificial, permitindo o uso das águas protegidas para banhistas, esportes marítimos e embarque/desembarque de navios.

3. Descrição dos parâmetros:

3.1 Parâmetros funcionais espaciais

§ Sistema semelhante ao de Barcelona, com tubulações largas, situadas no subsolo. Os três tipos de lixo

têm suas próprias tubulações e usam o sistema de pressão à vácuo, aspirando o lixo. ** São utilizados para tratamento de água pluvial e de água do mar para consumo.

3.1.1 Usos Urbanos

Para os usos urbanos foi definido o parâmetro de uso misto, o qual garante a diversificação e uma variedade de equipamentos possibilitanto uma diferenciação na constante movimentação de usuários. O programa da cidade se divide em:

3.1.1.1 Trabalho:

Manutenção – limpeza e manutenção de áreas verdes, manutenção dos equipamentos do “módulo apoio” e das turbinas eólicas; verificação e manutenção do transporte coletivo; verificação e manutenção da estrutura flutuante por engenheiros navais;

Produção de alimentos - fazenda vertical, fazenda de algas e maricultura††

;

Comércio - porto (carga e descarga), supermercados e lojas;

Serviços - hospital, cemitério vertical, postos de saúde, edifícios comerciais e casas de repouso;

Institucional - escolas, creches, centro de pesquisa, administração, central de controle principal, espaços para centros religiosos, biblioteca, teatro, cinema, museu, galerias, postos policiais, corpo de bombeiros e delegacia.

3.1.1.2 Lazer e turismo: parque aquático, esportes marítimos, praias artificiais, hotéis, casas noturnas, parques, praças, restaurantes, bares e ginásios poliesportivos;

3.1.1.3 Habitação: residenciais multifamiliares e unifamiliares.

3.1.1.4 Circulação: principal meio de transporte é o trem leve de passageiros, integrado com outros meios de transporte como o empréstimo de bicicletas, segways

‡‡ e os citycars

§§, estes dois últimos preferencialmente para idosos e

rondas políciais.

3.1.2 Polarização ou formação-enxame

Foram demarcadas as regiões com maior capacidade de atração de pessoas, de acordo com a identificação de usos para grupos de pessoas de interesses diferentes, ou seja, nem todas essas concentrações atenderão todas as pessoas.

††

Consiste em pesca marítima com a utilização de jaulas flutuantes e submersíveis para captura de peixes. ‡‡

O Segway é um {HYPERLINK "http://pt.wikipedia.org/wiki/Transporte" \o "Transporte"} de duas {HYPERLINK "http://pt.wikipedia.org/wiki/Roda" \o "Roda"} inventado por {HYPERLINK "http://pt.wikipedia.org/wiki/Dean_Kamen" \o "Dean Kamen"}, que funciona a partir do equilíbrio do indivíduo que o utiliza. §§

O CityCar criado pela empresa MIT, é um meio de transporte individual,com funcionamento por motores elétricos não-poluentes.

Os parâmetros de altura e escalonamento foram os mais importantes, já que são responsáveis por chamar atenção para a aglomeração.

Assim, foram determinadas cinco grandes regiões de usos mistos e irradiações de onze centros (fig. 03), com abrangências variadas, para a região que contém o centro cultural, a região do centro de pesquisas, dois centros de entretenimento, hotelaria, negócios, edifícios residenciais, centro de esportes e área destinada para espaços religiosos.

Fig. 03: Planta da cidade com as marcações dos usos responsáveis pela polarização e respectivas massas edilícias. Fonte: Ilustração do autor.

3.1.3 Espaços abertos e fechados

Utilizando o parâmetro de deslocamento dos pavimentos no seu eixo central, permitiu a criação de novas áreas externas e a demarcação de usos de acordo com a rotação, caracterizando edificações de volumes diferenciados. As novas áreas podem ter uso público ou privado, podendo, assim, abrigar parques, praças, quintais e coberturas verdes.

3.2 Parâmetros formais

3.2.1 Massas edilícias

De acordo com a concepção inicial referente, os recifes de corais, foram selecionadas duas formas, o cilindro, presente na maior parte das estruturas de diferentes corais e o plano, referenciando a lâmina d’água no mar. A inserção de parâmetros como alturas, larguras, ângulos, curvaturas, raios, rotações, torções e sobreposições de massa e todas as suas variações resultaram em inúmeras formas, as quais foram analisadas para a escolha das que melhor se adequariam ao espaço e, também, em relação a outros parâmetros.

3.2.2 Definidores da forma

Com o solo definido, foram feitas várias linhas, do tipo do Splines***

representando o movimento que as edificações seguiriam ao deslizar pela malha urbana. Foi pensado um conjunto de massa sólida e um de massa com aberturas centrais, que se fragmentam e por fim se reúnem em um conjunto de massas sobrepostas. Outras linhas Splines foram marcadas na lateral esquerda e no canto superior, as quais se referem ao elemento vento e sua influência, que será descrita no item 3.3.1.

3.2.3 A malha urbana

O desenho da malha urbana foi feito em um conjunto de módulos (30 módulos) e posteriormente unidos para a formação do desenho final, corrigindo-se as ligações entre os mesmos. De acordo com o formato do conjunto, foram estudados três possibilidades de desenho urbano: a linha do trem leve de passageiros, que contorna o conjunto, formando um grande hexágono, o traçado triangular e o traçado xadrez. Os estudos foram sobrepostos e corrigidos o que resultou em uma malha final de ângulos agudos e linhas inclinadas que demonstrou as possibilidades para um variado parcelamento do solo.

3.3 Parâmetros ambientais

3.3.1 Ventos

A região da Bacia de Santos possui dois ventos dominantes, o nordeste (NE) e o lés - nordeste (ENE)

†††. A cidade foi posicionada de tal maneira que os ventos

passem na sua parte superior, enquanto que o vento nordeste, na lateral esquerda, possibilita o aproveitamento de sua força para geração de energia e as edificações auxiliam na redução de sua velocidade, protegendo as demais áreas da cidade.

De acordo com especificações navais – Código para a Construção e Equipagem de Unidades Móveis de Perfuração – (MODU Code, 1989, p.24), essas edificações devem seguir a equação do cálculo das forças de vento, F = 0.5 x CS x CH x P x V2 x A, onde os parâmetros se referem a:

F – Força do vento (N);

***

Um Spline é uma {HYPERLINK "http://pt.wikipedia.org/wiki/Curva" \o "Curva"} definida matematicamente por dois ou mais pontos de controle. Os pontos de controle que ficam na curva

são chamados de nós. Os demais pontos definem a {HYPERLINK "http://pt.wikipedia.org/wiki/Tangente" \o "Tangente"} à curva em seus respectivos

{HYPERLINK "http://pt.wikipedia.org/wiki/Nodo" \o "Nodo"}. †††

As informações referentes às condições climáticas da Bacia de Santos foram retiradas do relatório da Petrobrás “EIA/RIMA - Projetos Integrados de Produção e Escoamento de Petróleo e Gás Natural no Pólo Pré-Sal, Bacia de Santos – 2010”.

CS - Coeficiente de forma; depende da forma do elemento estrutural exposta ao vento;

CH - Coeficiente de altura; depende da altura acima do nível do mar da estrutura exposta ao vento;

P – Peso específico do ar (1.222 kg/m³);

V – Velocidade do vento (m/s);

A – Área projetada de todas as superfícies expostas em qualquer posição vertical (m²).

O parâmetro CS, referente a forma, é o mais importante, uma vez que a escolha de um valor baixo, reduz a força do vento, impedindo que toda a estrutura tombe e até mesmo afunde. Logo, as formas mais indicadas são as cilíndricas, se aproximando ao máximo das superfícies esféricas (de fato, superfícies arredondadas distribuem uniformemente a força do vento e a diminui). Então, foram trabalhados parâmetros de curvatura, de raio e rotação no eixo, simulando nos edifícios a direção dos ventos, fazendo surgir duas tipologias. Uma marca o encontro dos dois ventos, localizada no canto superior e a outra, localizada no canto esquerdo da cidade, se inclina na direção do vento nordeste, como se sofresse sua influência. Nas duas tipologias foram inseridas turbinas eólicas, responsáveis por toda a geração de energia da cidade.

3.3.2 Insolação e temperatura

Neste item foram geradas imagens de estudo de comportamento das sombras dos edifícios em diferentes horários do dia, no solstício de verão e inverno, inserindo os parâmetros de localização, latitude e longitude, dados de temperatura (médias em torno de 26 ºC nos meses mais quentes, 21 ºC nos meses mais frios) e dados de insolação, a qual a quantidade média de horas de incidência direta do sol por mês é maior nos meses de verão, com máximo em janeiro e mínimo em setembro e insolação mínima ocorrendo na primavera. Os resultados (fig. 04) foram satisfatórios já que puderam mostrar grandes projeções de sombra em horários de intensidade solar, protegendo e ajudando a refrigerar as ruas.

Fig. 04: Imagens das projeções das sombras nas ruas. Fonte: Ilustração do autor

3.3.3 Precipitação

Os meses de maior incidência de chuvas são janeiro, fevereiro e março (média de 180 mm) e entre os meses de abril e agosto a menor incidência de chuvas (média de 85 mm). A partir dessas informações foram estudados caimentos mais apropriados das cobertura para recolhimento das águas das chuvas.

3.3.4 Relevo

Já que o solo urbano se constitui de concreto, logo artificial, o relevo natural não existe. O urbanismo paramétrico dá condições de explorar a plástica urbana, criando movimentações e quebrando a rigidez. Portanto, os próprios edifícios conferem o relevo à cidade (fig.05). Reforçando a idéia, o trem leve não percorre somente a superfície da cidade. Ele sobe pelos edifícios, parando sobre eles; desce pelos subsolos dos módulos hexagonais, emerge e submerge, na mesma movimentação dos edifícios. É a quebra da rigidez, a princípio, apresentada pela engenharia naval e a busca constante da arquitetura pela humanização dos espaços.

Fig. 05: Visadas mostrando os relevos formados pelos edifícios, marcados com linhas pretas. Fonte: Ilustração do autor

3.3.5 Vegetação

Para a vegetação da cidade foi escolhido o sistema de naturação, uma tecnologia de aplicação de vegetação sobre superfícies construídas, podendo ser aplicada em quaisquer superfícies como coberturas, fachadas e vias. Nesse caso obtou-se pelo sistema hidropônico, no qual as plantas são regadas por gotejamento, aproveitando espaços antes não utilizados, transformando-os em jardins ou praças.

A sobreposição dos parametros apresentados sobre a estrutura naval estudada representam a configuração final da cidade (fig. 06).

Fig.06: Superfície da cidade e da área anexa. Fonte: Ilustração do autor.

Considerações finais

Os estudos realizados pelo Departamento de Engenharia Naval e Oceânica demonstrou a viabilidade técnica da criação de uma cidade flutuante. A aplicação do urbanismo paramétrico e sua representação mostraram viabilidade conceitual e de funcionamento, caracterizado pela descrição de relações e definindo interdependências das formas finais da cidade e suas edificações, como resultado da reflexão projetual. Por fim, o trabalho apresentado continuará sendo desenvolvido nos âmbitos de mestrado e doutorado.

Referências Bibliográficas

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SILVA, R. C.; AMORIM, L. M. L. Urbanismo paramétrico: emergência, limites e perpectivas de nova corrente de desenho urbano fundamentada em sistemas de desenho paramétrico. In VIRUS, N, 3, São Carlos. Nomads, USP, 2010. Disponível em : { HYPERLINK "http://www.nomads.usp.br/virus/virus03/submitted/layout.php?item=2&lang=pt" }

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TEPERINO, LUCIANA. Ensaio par a colonização do mar: cidade flutuante. Monografia apresentada no Curso de Arquitetura e Urbanismo da Universidade Federal de Juiz de Fora, em julho de 2011. Orientação do Arq.Urb. / Prof. M. Sc. Mauro Santoro Campello.